WO2024117198A1 - 非水系二次電池電極用バインダー組成物、非水系二次電池電極用スラリー組成物、非水系二次電池用電極、及び非水系二次電池 - Google Patents

非水系二次電池電極用バインダー組成物、非水系二次電池電極用スラリー組成物、非水系二次電池用電極、及び非水系二次電池 Download PDF

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WO2024117198A1
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WO
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secondary battery
electrode
binder
polymer
aqueous secondary
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健太郎 早坂
天心 神崎
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日本ゼオン株式会社
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    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes, a slurry composition for non-aqueous secondary battery electrodes, electrodes for non-aqueous secondary batteries, and non-aqueous secondary batteries.
  • Non-aqueous secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries (hereinafter sometimes simply referred to as "secondary batteries") are small, lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged, and are used in a wide range of applications. For this reason, in recent years, improvements to battery components such as electrodes have been considered with the aim of further improving the performance of secondary batteries.
  • electrodes used in secondary batteries such as lithium ion secondary batteries usually include a current collector and an electrode mixture layer (positive electrode mixture layer or negative electrode mixture layer) formed on the current collector.
  • This electrode mixture layer is formed, for example, by applying a slurry composition containing an electrode active material and a binder composition containing a binding agent onto the current collector and then drying the applied slurry composition.
  • Patent Documents 1 to 4 describe the use of particulate polymers containing monomer units such as aromatic vinyl monomer units, aliphatic conjugated diene monomer units, and carboxyl group-containing monomer units as the binding agent contained in the binder composition.
  • an electrode for a secondary battery is produced by forming an electrode mixture layer from a slurry composition containing a binder composition
  • it is required to ensure high adhesion between the electrode mixture layer and a current collector (i.e., peel strength of the electrode).
  • the conventional binder composition has room for further improvement in terms of increasing the peel strength of the secondary battery electrode
  • the electrode formed using the slurry composition containing the conventional binder composition has room for further improvement in terms of exhibiting excellent electrical properties in the secondary battery.
  • an object of the present invention is to provide a binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode that can form an electrode for a secondary battery having excellent peel strength and can cause the secondary battery to exhibit excellent electrical properties, and a slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode that contains the binder composition.
  • Another object of the present invention is to provide an electrode for a non-aqueous secondary battery having excellent peel strength, and a non-aqueous secondary battery including the electrode for a non-aqueous secondary battery and having excellent electrical characteristics.
  • a binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes which contains a particulate binder and water, and in which the viscosity of the binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes satisfies a specified condition, and the acid amount of the particulate binder satisfies a specified condition, can provide excellent peel strength to an electrode formed using a slurry composition containing the binder composition, and the use of the electrode can provide excellent electrical properties to a secondary battery, thereby completing the present invention.
  • the binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes in which the viscosity increase rate is 1.5 times or more and the ratio of the amount of surface acid ( ⁇ ) of the particulate binder to the amount of acid ( ⁇ ) in the aqueous phase of the particulate binder (hereinafter also referred to as the ( ⁇ / ⁇ ) ratio) is 1.0 or more, an electrode with excellent peel strength can be formed by using a slurry composition containing the binder composition. Furthermore, an electrode obtained by using such a binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes can exhibit excellent electrical properties in a secondary battery.
  • the "amount of acid in the aqueous phase" of the particulate binder refers to the amount of acid present in the aqueous phase of an aqueous dispersion containing the particulate binder, and refers to the amount of acid per 1 g of the particulate binder.
  • the “amount of surface acid” of the particulate binder refers to the amount of acid present on the surface portion of the particulate binder, and refers to the amount of acid per 1 g of the particulate binder.
  • the “amount of acid in the aqueous phase” and the “amount of acid on the surface” of the particulate binder can be measured by the method described in the Examples.
  • the particulate binder preferably contains a polymer (A) containing 80 mass % or more of an acidic functional group-containing monomer unit in a surface layer portion.
  • the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode has good tackiness, and by using a slurry composition containing the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode, an electrode with further improved peel strength can be formed.
  • containing a monomer unit means that "a polymer obtained using the monomer contains repeat units derived from the monomer.
  • the amount of a specific repeat unit in a polymer can be measured by a nuclear magnetic resonance (NMR) method such as 1 H-NMR and 13 C-NMR.
  • NMR nuclear magnetic resonance
  • the "proportion of the acidic functional group-containing monomer unit contained in the polymer (A)” can be measured by the method described in the examples.
  • the particulate binder preferably has particles containing a polymer (B) inside the surface layer portion.
  • the tackiness of the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode is further improved, and by using a slurry composition containing the binder composition, an electrode with further improved peel strength can be formed.
  • the polymer (B) is preferably an acrylic polymer or a conjugated diene polymer.
  • the tackiness of the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode is further improved, and by using a slurry composition containing the binder composition, an electrode with further improved peel strength can be formed.
  • the particulate binder preferably has a ratio of an average particle diameter Da (pH 8.0) of the particulate binder measured at pH 8.0 by a dynamic light scattering method to an average particle diameter Da (pH 6.0) of the particulate binder measured at pH 6.0 by a dynamic light scattering method (hereinafter also referred to as "ratio of Da (pH 8.0) / Da (pH 6.0) ") of more than 1.10.
  • the tackiness of the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode is further improved, and by using a slurry composition containing the binder composition, an electrode having even better peel strength can be formed.
  • the "average particle diameter Da of the particulate binder" can be measured using the method described in the Examples.
  • the nonaqueous secondary battery electrode binder composition according to any one of [1] to [5] above preferably has a pH of 6.0 or more and 10.0 or less. In this way, when the pH is within the above range, the tackiness of the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode is further improved, and by using a slurry composition containing the binder composition, an electrode having even more excellent peel strength can be formed.
  • Another object of the present invention is to advantageously solve the above-mentioned problems, and the present invention relates to a slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode, comprising [7] an electrode active material and any one of the binder compositions for a non-aqueous secondary battery electrode [1] to [6] described above.
  • a slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode comprising [7] an electrode active material and any one of the binder compositions for a non-aqueous secondary battery electrode [1] to [6] described above.
  • the present invention also aims to advantageously solve the above-mentioned problems, and the present invention relates to [8] a non-aqueous secondary battery electrode comprising an electrode mixture layer formed using the slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode according to [7] above.
  • a non-aqueous secondary battery electrode having an electrode mixture layer formed using the above-mentioned slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode has excellent peel strength.
  • the present invention also aims to advantageously solve the above-mentioned problems, and provides a non-aqueous secondary battery [9] comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution, wherein at least one of the positive electrode and the negative electrode is the non-aqueous secondary battery electrode according to the above [8].
  • a secondary battery including the above-mentioned non-aqueous secondary battery electrode has excellent electrical characteristics.
  • a binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode which can form an electrode for a secondary battery having excellent peel strength and can cause the secondary battery to exhibit excellent electrical properties
  • a slurry composition for a non-aqueous secondary battery electrode containing the binder composition Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an electrode for a nonaqueous secondary battery having excellent peel strength, and a nonaqueous secondary battery including the electrode for a nonaqueous secondary battery and having excellent electrical characteristics.
  • FIG. 1 is a graph showing a hydrochloric acid addition amount-electrical conductivity curve prepared when calculating the surface acid amount of a particulate binder and the acid amount in an aqueous phase.
  • the binder composition for non-aqueous secondary battery electrodes of the present invention (hereinafter, sometimes simply referred to as the "binder composition”) can be used to prepare a slurry composition for non-aqueous secondary battery electrodes of the present invention (hereinafter, sometimes simply referred to as the "slurry composition").
  • the slurry composition prepared using the binder composition of the present invention can be used when manufacturing electrodes for secondary batteries such as lithium ion secondary batteries.
  • the non-aqueous secondary battery of the present invention is characterized by using an electrode for non-aqueous secondary batteries of the present invention (hereinafter, sometimes simply referred to as the "electrode") formed using the slurry composition of the present invention.
  • the binder composition, slurry composition and electrode of the present invention are preferably for use in a negative electrode, and the nonaqueous secondary battery of the present invention preferably uses the electrode of the present invention as a negative electrode.
  • the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode of the present invention is a composition containing a particulate binder and water.
  • the viscosity increase rate calculated by is 1.5 times or more, and the ratio ( ⁇ / ⁇ ) of the surface acid amount ( ⁇ ) of the particulate binder to the acid amount ( ⁇ ) in the aqueous phase of the particulate binder is 1.0 or more.
  • an electrode with excellent peel strength can be formed.
  • an electrode formed by using a slurry composition containing the binder composition of the present invention can improve the electrical characteristics of a secondary battery, for example, by reducing the internal resistance of the secondary battery and improving the cycle characteristics.
  • the binder composition of the present invention even when an electrode is formed by applying (applying and drying) a slurry composition prepared using the binder composition at high speed, the resulting electrode can exhibit excellent peel strength.
  • the particulate binder functions as a component for holding components such as the electrode active material from being detached from the electrode mixture layer formed using a slurry composition containing the binder composition.
  • the particulate binder is a water-insoluble particle made of a polymer.
  • the "water-insoluble particle” refers to a particle having an insoluble content of 90% by mass or more when 0.5 g of the particle is dissolved in 100 g of water at a temperature of 25°C.
  • the surface acid amount of the particulate binder is preferably 0.35 mmol/g or more, more preferably 0.45 mmol/g or more, even more preferably 0.6 mmol/g or more, even more preferably 0.62 mmol/g or more, and preferably 1.5 mmol/g or less, more preferably 1.0 mmol/g or less, and even more preferably 0.8 mmol/g or less. If the surface acid amount ( ⁇ ) of the particulate binder is the above lower limit or more, the peel strength of the electrode formed using the slurry composition containing the binder composition can be further improved. In addition, if the surface acid amount ( ⁇ ) of the particulate binder is the above upper limit or less, the internal resistance of the secondary battery can be further reduced.
  • the amount of acid in the aqueous phase of the particulate binder is preferably 0.2 mmol/g or more, more preferably 0.25 mmol/g or more, even more preferably 0.3 mmol/g or more, and preferably 1.0 mmol/g or less, more preferably 0.7 mmol/g or less, and even more preferably 0.4 mmol/g or less. If the amount of acid ( ⁇ ) in the aqueous phase of the particulate binder is equal to or greater than the lower limit, the peel strength of the electrode formed using the slurry composition containing the binder composition can be further improved. In addition, if the amount of acid ( ⁇ ) in the aqueous phase of the particulate binder is equal to or less than the upper limit, the internal resistance of the secondary battery can be further reduced.
  • the ratio ( ⁇ / ⁇ ) of the surface acid amount ( ⁇ ) of the particulate binder to the acid amount ( ⁇ ) in the aqueous phase of the particulate binder must be 1.0 or more, preferably 1.2 or more, more preferably 1.4 or more, even more preferably 1.6 or more, preferably 3.0 or less, more preferably 2.5 or less, and even more preferably 2.0 or less. If the ratio ( ⁇ / ⁇ ) of the particulate binder is equal to or greater than the lower limit, the peel strength of the electrode formed using the binder composition can be sufficiently improved.
  • the injectability of the electrolyte of the secondary battery having an electrode formed using the binder composition can be improved, and the internal resistance of the secondary battery can be reduced.
  • the surface acid amount ( ⁇ ) of the particulate binder and the acid amount ( ⁇ ) in the aqueous phase can be adjusted by changing the type and amount of monomer used to prepare the polymer used as the particulate binder. Specifically, for example, the surface acid amount ( ⁇ ) of the particulate binder can be increased by increasing the amount of the acidic functional group-containing monomer unit used to prepare the polymer.
  • the structure of the particulate binder is not particularly limited, but since the binder composition has good tackiness and a slurry composition containing the binder composition can be used to form an electrode with further improved peel strength, it is preferable that the particulate binder contains a polymer (A) containing 80% by mass or more of an acidic functional group-containing monomer unit in the surface layer portion.
  • the proportion of the surface layer portion in the particulate binder is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, even more preferably 2% by mass or more, preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and even more preferably 20% by mass or less. If the proportion of the surface layer portion in the particulate binder is within the above range, the tackiness of the binder composition is further improved, and the peel strength of the electrode formed using a slurry composition containing the binder composition can be further improved.
  • the structure of the particulate binder containing the above-mentioned polymer (A) in the surface layer portion is not particularly limited, but since this further improves the tack of the binder composition and further improves the peel strength of the electrode formed using a slurry composition containing the binder composition, it is preferable that the particulate binder has particles containing polymer (B) inside the surface layer portion.
  • Particles containing polymer (B) located inside the surface layer are not particularly limited, and examples include (i) particles made of polymer (B), and (ii) core-shell particles having a core portion and a shell portion, one of the core portion and the shell portion being formed using polymer (B).
  • the particulate binder has core-shell particles containing a polymer (B) inside the surface layer, the tackiness of the binder composition is further improved and an electrode with even better peel strength can be formed. Therefore, it is more preferable that the core-shell particles containing polymer (B) have a core portion containing polymer (B) and a shell portion containing polymer (C).
  • the ratio of the core portion in the particulate binder is preferably 50% by mass or more, more preferably 55% by mass or more, even more preferably 60% by mass or more, preferably 98% by mass or less, more preferably 95% by mass or less, even more preferably 90% by mass or less, and particularly preferably 80% by mass or less. If the ratio of the core portion in the particulate binder is within the above range, the peel strength of the electrode can be further improved.
  • the proportion of the shell portion in the particulate binder is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, even more preferably 10% by mass or more, preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, and even more preferably 20% by mass or less. If the proportion of the shell portion in the particulate binder is within the above range, the peel strength of the electrode can be further improved.
  • the polymer (A) contains an acidic functional group-containing monomer unit, and may further contain a monomer unit other than the acidic functional group-containing monomer.
  • the acidic functional group-containing monomer unit contained in the polymer (A) may be the same as or different from the acidic functional group-containing monomer unit contained in the polymer (B). Specific examples of the acidic functional group-containing monomer unit contained in the polymer (A) will be described later.
  • the polymer (A) preferably contains 80 mass% or more of the acidic functional group-containing monomer unit, more preferably 90 mass% or more, even more preferably 95 mass% or more, and particularly preferably 100 mass%.
  • the polymer (A) preferably contains 0.5 mass% or more of the acidic functional group-containing monomer unit, more preferably 1 mass% or more, even more preferably 2 mass% or more, preferably 15 mass% or less, more preferably 10 mass% or less, and even more preferably 5 mass% or less. If the proportion of the acidic functional group-containing monomer unit is within the above range, the peel strength of the electrode can be further improved.
  • the polymer (B) is not particularly limited, but is preferably an acrylic polymer or a conjugated diene polymer.
  • acrylic polymer refers to a polymer containing (meth)acrylic acid ester monomer units.
  • conjugated diene polymer refers to a polymer containing conjugated diene monomer units.
  • Specific examples of conjugated diene polymers include, but are not limited to, copolymers containing aromatic vinyl monomer units and aliphatic conjugated diene monomer units, such as styrene-butadiene copolymer (SBR), butadiene rubber (BR), nitrile rubber (NBR) (copolymers containing acrylonitrile units and butadiene units), and hydrogenated products thereof.
  • Acrylic polymers that can be used as polymer (B) are not particularly limited, and examples include polymers that contain (meth)acrylic acid ester monomer units and, optionally, acidic functional group-containing monomer units, unsaturated carboxylic acid amide monomer units, crosslinkable monomer units, and other monomer units.
  • examples of other monomer units that can be contained in the acrylic polymer include nitrile group-containing monomer units and aromatic vinyl monomer units. Specific examples of monomer units contained in the acrylic polymer are described below.
  • the content of (meth)acrylic acid ester monomer units in the acrylic polymer is preferably 20% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, even more preferably 70% by mass or more, particularly preferably 99.5% by mass or less, more preferably 99% by mass or less, even more preferably 98% by mass or less, and particularly preferably 97% by mass or less. If the content of (meth)acrylic acid ester monomer units in the acrylic polymer is within the above range, the peel strength of the electrode can be further improved.
  • the proportion of the acidic functional group-containing monomer units in the acrylic polymer is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, even more preferably 0.3% by mass or more, and preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and even more preferably 8% by mass or less. If the content of the acidic functional group-containing monomer units in the acrylic polymer is within the above range, the peel strength of the electrode can be further improved.
  • the content of the unsaturated carboxylic acid amide monomer units in the acrylic polymer is preferably 0.30% by mass or more, more preferably 0.60% by mass or more, even more preferably 0.90% by mass or more, and preferably 1.80% by mass or less, more preferably 1.50% by mass or less, and even more preferably 1.20% by mass or less. If the content of the unsaturated carboxylic acid amide monomer units in the acrylic polymer is within the above range, the peel strength of the electrode can be further improved.
  • the content of the crosslinkable monomer units in the acrylic polymer is preferably 0.30% by mass or more, more preferably 0.60% by mass or more, even more preferably 0.90% by mass or more, and preferably 1.80% by mass or less, more preferably 1.50% by mass or less, and even more preferably 1.20% by mass or less. If the content of the crosslinkable monomer units in the acrylic polymer is within the above range, the peel strength of the electrode can be further improved.
  • the content of other monomer units in the acrylic polymer is preferably 0.1% by mass or more and 50% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and preferably 0% by mass (i.e., the acrylic polymer does not contain other monomer units). If the content of other monomer units in the acrylic polymer is within the above range, the peel strength of the electrode can be further improved.
  • the conjugated diene polymer that can be used as polymer (B) is not particularly limited, and examples thereof include polymers that contain aromatic vinyl monomer units and aliphatic conjugated diene monomer units, and optionally other monomer units.
  • Examples of other monomer units that can be contained in the conjugated diene polymer include nitrile group-containing monomer units, (meth)acrylic acid ester monomer units, hydroxyl group-containing acrylic acid ester monomer units, and unsaturated carboxylic acid amide monomer units. Specific examples of the above-mentioned monomer units contained in the conjugated diene monomers are described below.
  • the content of aromatic vinyl monomer units in the conjugated diene polymer is preferably 5.0% by mass or more, more preferably 9.5% by mass or more, even more preferably 14.0% by mass or more, and preferably 65.0% by mass or less, more preferably 44.5% by mass or less, and even more preferably 24.0% by mass or less. If the content of aromatic vinyl monomer units in the conjugated diene polymer is within the above range, the peel strength of the electrode can be further improved.
  • the proportion of aliphatic conjugated diene monomer units in the conjugated diene polymer is preferably 30.0% by mass or more, more preferably 40.0% by mass or more, even more preferably 50.0% by mass or more, and preferably 90.0% by mass or less, more preferably 85.0% by mass or less, and even more preferably 77.0% by mass or less. If the content of aliphatic conjugated diene monomer units in the conjugated diene polymer is within the above range, the peel strength of the electrode can be further improved.
  • the content of other monomer units in the conjugated diene polymer is preferably 0.1% by mass or more and 50.0% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and preferably 0% by mass (i.e., the conjugated diene polymer does not contain other monomer units). If the content of other monomer units in the conjugated diene polymer is within the above range, the peel strength of the electrode can be further improved.
  • the polymer (C) is not particularly limited, but preferably contains an aromatic vinyl monomer unit.
  • the polymer (C) may further contain a monomer unit other than the aromatic vinyl monomer unit.
  • the aromatic vinyl monomer unit contained in the polymer (C) may be the same as or different from the aromatic vinyl monomer unit contained in the core part of the polymer (B). Specific examples of the aromatic vinyl monomer unit contained in the polymer (C) will be described later.
  • the content of aromatic vinyl monomer units in polymer (C) is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, even more preferably 10% by mass or more, and preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, and even more preferably 20% by mass or less. If the content of aromatic vinyl monomer units in polymer (C) is within the above range, the tackiness of the binder composition can be further improved.
  • (Meth)acrylic acid ester monomer unit examples include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, butyl acrylates such as n-butyl acrylate and t-butyl acrylate, octyl acrylates such as pentyl acrylate, hexyl acrylate, heptyl acrylate, and 2-ethylhexyl acrylate, alkyl acrylates such as nonyl acrylate, decyl acrylate, lauryl acrylate, n-tetradecyl acrylate, and stearyl acrylate.
  • methacrylic acid alkyl esters such as methyl methacrylate (also referred to as "methyl methacrylate"), ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, butyl methacrylates such as n-butyl methacrylate and t-butyl methacrylate, octyl methacrylates such as pentyl methacrylate, hexyl methacrylate, heptyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, nonyl methacrylate, decyl methacrylate, lauryl methacrylate, n-tetradecyl methacrylate, and stearyl methacrylate. These may be used alone or in combination of two or more.
  • acidic functional group-containing monomer unit examples of the acidic functional group-containing monomer capable of forming the acidic functional group-containing monomer unit in the particulate binder include a phosphoric acid group-containing monomer unit, a sulfonic acid group-containing monomer unit, and a carboxylic acid group-containing monomer unit. Among them, the carboxylic acid group-containing monomer unit is preferred.
  • the phosphate group-containing monomer is a monomer having a phosphate group and a polymerizable group capable of copolymerizing with other monomers.
  • R 1a and R 2a include an aliphatic group such as an octyl group, and an aromatic group such as a phenyl group.
  • An example of the phosphate group-containing monomer is a compound containing a phosphate group and an allyloxy group, such as 3-allyloxy-2-hydroxypropane phosphate.
  • Sulfonic acid group-containing monomers are monomers that have a sulfonic acid group and a polymerizable group that can copolymerize with other monomers.
  • sulfonic acid group-containing monomers include sulfonic acid group-containing monomers or salts thereof that have no functional groups other than the sulfonic acid group and the polymerizable group, monomers or salts thereof that contain an amide group in addition to the sulfonic acid group and the polymerizable group, and monomers or salts thereof that contain a hydroxyl group in addition to the sulfonic acid group and the polymerizable group.
  • Sulfonic acid group-containing monomers that do not have functional groups other than sulfonic acid groups and polymerizable groups include, for example, monomers in which one of the conjugated double bonds of diene compounds such as isoprene and butadiene is sulfonated, vinyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, and allyl sulfonic acid.
  • Examples of their salts include lithium salts, sodium salts, and potassium salts.
  • monomers that contain an amide group in addition to a sulfonic acid group and a polymerizable group include 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS).
  • Examples of their salts include lithium salts, sodium salts, and potassium salts.
  • Examples of monomers that contain a hydroxyl group in addition to a sulfonic acid group and a polymerizable group include 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid (HAPS).
  • Examples of their salts include lithium salts, sodium salts, and potassium salts.
  • styrene sulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS) and their salts are preferred.
  • the carboxylic acid group-containing monomer can be a monomer having a carboxylic acid group and a polymerizable group.
  • a specific example of a carboxylic acid group-containing monomer is an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer.
  • ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer examples include ethylenically unsaturated monocarboxylic acids and derivatives thereof, ethylenically unsaturated dicarboxylic acids and acid anhydrides thereof, and derivatives thereof.
  • ethylenically unsaturated monocarboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid.
  • Examples of derivatives of ethylenically unsaturated monocarboxylic acids include 2-ethylacrylic acid, isocrotonic acid, ⁇ -acetoxyacrylic acid, ⁇ -trans-aryloxyacrylic acid, ⁇ -chloro- ⁇ -E-methoxyacrylic acid, and ⁇ -diaminoacrylic acid.
  • Examples of ethylenically unsaturated dicarboxylic acids include maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid.
  • Examples of acid anhydrides of ethylenically unsaturated dicarboxylic acids include maleic anhydride, acrylic anhydride, methylmaleic anhydride, and dimethylmaleic anhydride.
  • Examples of derivatives of ethylenically unsaturated dicarboxylic acids include methylallyl maleates such as methylmaleic acid, dimethylmaleic acid, phenylmaleic acid, chloromaleic acid, dichloromaleic acid, and fluoromaleic acid; and maleic acid esters such as diphenyl maleate, nonyl maleate, decyl maleate, dodecyl maleate, octadecyl maleate, and fluoroalkyl maleate.
  • ethylenically unsaturated monocarboxylic acids such as acrylic acid and methacrylic acid are preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of unsaturated carboxylic acid amide monomers capable of forming the unsaturated carboxylic acid amide monomer units in the particulate binder include acrylamide, methacrylamide, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, N,N-dimethyl acrylamide, and hydroxyethyl acrylamide. These may be used alone or in combination of two or more.
  • crosslinkable monomer unit The crosslinkable monomer that can form the crosslinkable monomer unit in the particulate binder is not particularly limited, and can be a monomer that can form a crosslinked structure by polymerization.
  • crosslinkable monomers usually include a monomer that has thermal crosslinkability.More specifically, crosslinkable monomers that have a thermal crosslinkable crosslinkable group and one olefinic double bond per molecule; crosslinkable monomers that have two or more olefinic double bonds per molecule can be included.
  • thermally crosslinkable crosslinking groups examples include epoxy groups, N-methylolamide groups, oxetanyl groups, oxazoline groups, and combinations of these.
  • epoxy groups are more preferred because they allow for easy crosslinking and adjustment of crosslink density.
  • crosslinkable monomers having an epoxy group as a thermally crosslinkable crosslinkable group and an olefinic double bond include unsaturated glycidyl ethers such as vinyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, butenyl glycidyl ether, and o-allylphenyl glycidyl ether; diene or polyene monoepoxides such as butadiene monoepoxide, chloroprene monoepoxide, 4,5-epoxy-2-pentene, 3,4-epoxy-1-vinylcyclohexene, and 1,2-epoxy-5,9-cyclododecadiene; 3, Alkenyl epoxides such as 4-epoxy-1-butene, 1,2-epoxy-5-hexene, and 1,2-epoxy-9-decene; as well as glycidyl esters of unsaturated carboxylic acids such as
  • crosslinkable monomer that has an N-methylol amide group as a thermally crosslinkable crosslinkable group and an olefinic double bond is (meth)acrylamide having a methylol group, such as N-methylol (meth)acrylamide.
  • examples of crosslinkable monomers having an oxetanyl group as a thermally crosslinkable crosslinkable group and an olefinic double bond include 3-((meth)acryloyloxymethyl)oxetane, 3-((meth)acryloyloxymethyl)-2-trifluoromethyloxetane, 3-((meth)acryloyloxymethyl)-2-phenyloxetane, 2-((meth)acryloyloxymethyl)oxetane, and 2-((meth)acryloyloxymethyl)-4-trifluoromethyloxetane.
  • crosslinkable monomers having two or more olefinic double bonds per molecule include allyl (meth)acrylate, ethylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, trimethylolpropane-tri(meth)acrylate, dipropylene glycol diallyl ether, polyglycol diallyl ether, triethylene glycol divinyl ether, hydroquinone diallyl ether, tetraallyloxyethane, trimethylolpropane-diallyl ether, allyl or vinyl ethers of polyfunctional alcohols other than those mentioned above, triallylamine, methylenebisacrylamide and divinylbenzene.
  • the term "(meth)acrylate” means acrylate and/or methacrylate. These may be used alone or in combination of two or more.
  • aromatic vinyl monomers capable of forming aromatic vinyl monomer units include aromatic monovinyl compounds such as styrene, ⁇ -methylstyrene, pt-butylstyrene, butoxystyrene, vinyltoluene, chlorostyrene, and vinylnaphthalene. Among these, styrene is preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
  • aliphatic conjugated diene monomer capable of forming the aliphatic conjugated diene monomer unit in the particulate binder
  • examples of the aliphatic conjugated diene monomer capable of forming the aliphatic conjugated diene monomer unit in the particulate binder include 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene (isoprene), and 2,3-dimethyl-1,3-butadiene.
  • 1,3-butadiene and isoprene are preferred as the aliphatic conjugated diene monomer. These may be used alone or in combination of two or more.
  • hydroxyl-containing acrylic esters capable of forming the hydroxyl-containing acrylic ester monomer units in the particulate binder include alkanol esters of acrylic acid such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, and 4-hydroxybutyl acrylate (also referred to as "hydroxyalkyl acrylate monomers”); esters of acrylic acid and polyalkylene glycols represented by the general formula CH 2 ⁇ CH-COO-(C q H 2q O)p-H (wherein p is an integer of 2 to 9, and q is an integer of 2 to 4) (also referred to as "polyalkylene glycol acrylate ester monomers”); and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • nitrile group-containing monomer unit examples of the nitrile group-containing monomer capable of forming the nitrile group-containing monomer unit in the particulate binder include acrylonitrile; ⁇ -halogenoacrylonitrile such as ⁇ -chloroacrylonitrile and ⁇ -bromoacrylonitrile; and ⁇ -alkylacrylonitrile such as methacrylonitrile and ⁇ -ethylacrylonitrile. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the average particle diameter of the particulate binder is not particularly limited, but it is preferable that the average particle diameter Da of the particulate binder measured by a dynamic scattering method satisfies the specific relationship described below.
  • the average particle diameter Da of the particulate binder measured by dynamic light scattering may vary depending on the pH.
  • the average particle diameter Da (pH 6.0) of the particulate binder measured by a dynamic light scattering method at pH 6.0 is preferably 100 nm or more, more preferably 150 nm or more, even more preferably 200 nm or more, and even more preferably 350 nm or more, and is preferably 3 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or less, and even more preferably 800 nm or less.
  • the average particle diameter Da (pH 8.0) of the particulate binder measured by a dynamic light scattering method at pH 8.0 is preferably 100 nm or more, more preferably 150 nm or more, even more preferably 200 nm or more, and even more preferably 350 nm or more, and is preferably 3 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or less, and even more preferably 800 nm or less.
  • the average particle diameter Da of the particulate binder measured by dynamic light scattering can be adjusted, for example, by the type and amount of monomer used to prepare the particulate binder, the polymerization method and conditions, and the structure of the particulate binder.
  • the ratio of the average particle diameter Da (pH 8.0) of the particulate binder measured at pH 8.0 by dynamic light scattering to the average particle diameter Da (pH 6.0) of the particulate binder measured at pH 6.0 by dynamic light scattering is preferably more than 1.10, more preferably 1.20 or more, even more preferably 1.50 or more, even more preferably 1.81 or more, preferably 3.0 or less, more preferably 2.5 or less, and even more preferably 2.0 or less.
  • Da (pH 8.0) /Da Da (pH 8.0) /Da
  • a binder composition containing a particulate binder with a ratio of Da (pH 8.0) / Da (pH 6.0) equal to or greater than the lower limit when a slurry composition containing the binder composition is applied to a current collector and dried to form an electrode mixture layer in the manufacture of an electrode, the particulate binder can be prevented from migrating to the surface side (i.e., the side opposite to the current collector) of the electrode mixture layer, and the particulate binder is well dispersed and present in the electrode mixture layer, which is considered to sufficiently improve the peel strength of the electrode.
  • the viscosity of the binder composition is prevented from increasing excessively, thereby maintaining the tackiness of the binder composition well.
  • the volume average particle diameter Db of the particulate binder measured by the laser diffraction scattering method is preferably 100 nm or more, more preferably 150 nm or more, even more preferably 200 nm or more, even more preferably 360 nm or more, preferably 3 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or less, and even more preferably 600 nm or less. If the volume average particle diameter Db of the particulate binder measured by the laser diffraction scattering method is within the above range, the peel strength of the electrode formed using the binder composition can be sufficiently improved.
  • the injectability of the electrolyte of the secondary battery having an electrode formed using the binder composition can be improved and the internal resistance of the secondary battery can be reduced.
  • the value of the volume average particle diameter Db of the particulate binder measured by a laser diffraction scattering method can be adjusted, for example, by the type and amount of the monomer used to form the particles inside the surface layer of the particulate binder, as well as the polymerization conditions.
  • the ratio of the average particle diameter Da (pH 6.0) of the particulate binder measured by a dynamic light scattering method at pH 6.0 to the volume average particle diameter Db of the particulate binder measured by a laser diffraction scattering method (hereinafter also referred to as the "ratio Da (pH 6.0) /Db") is preferably 0.8 or more, more preferably 0.85 or more, even more preferably 0.9 or more, still more preferably 0.97 or more, and is preferably 1.5 or less, more preferably 1.2 or less, and even more preferably 1.1 or less.
  • the ratio of the average particle diameter Da (pH 8.0) of the particulate binder measured by a dynamic light scattering method at pH 8.0 to the volume average particle diameter Db of the particulate binder measured by a laser diffraction scattering method (hereinafter also referred to as the "ratio Da (pH 8.0) /Db") is preferably 1.1 or more, more preferably 1.2 or more, even more preferably 1.5 or more, still more preferably 1.77 or more, and is preferably 3.0 or less, more preferably 2.5 or less, and even more preferably 2.2 or less.
  • the peel strength of the electrode formed using the binder composition can be sufficiently improved.
  • the ratios of Da (pH6.0) /Db and Da (pH8.0) /Db are equal to or less than the upper limit, the tackiness of the binder composition can be well maintained.
  • the reason why the peel strength of the electrode formed using the binder composition can be sufficiently improved when the ratios of Da (pH6.0) / Db and Da (pH8.0) /Db are equal to or greater than the above lower limit values, and the tackiness of the binder composition is well maintained when the ratios of Da(pH6.0)/Db and Da (pH8.0) /Db are equal to or less than the above upper limit values, is not clear, but is presumed to be as follows.
  • the particulate binder when using a binder composition containing a particulate binder in which the ratios of Da (pH 6.0) / Db and Da (pH 8.0) / Db are equal to or greater than the lower limit, in the manufacture of an electrode, when a slurry composition containing the binder composition is applied to a current collector and dried to form an electrode mixture layer, the particulate binder can be prevented from migrating to the surface side (i.e., the side opposite to the current collector) of the electrode mixture layer, and the particulate binder is well dispersed and present in the electrode mixture layer, which is considered to sufficiently improve the peel strength of the electrode.
  • the viscosity of the binder composition can be prevented from increasing excessively, thereby maintaining the tackiness of the binder composition well.
  • the viscosity increase rate calculated by the above formula needs to be 1.5 times or more, preferably 5 times or more, more preferably 15 times or more, even more preferably 20 times or more, preferably 80 times or less, more preferably 60 times or less, and even more preferably 30 times or less.
  • the peel strength can be maintained well. If the viscosity increase rate of the binder composition is equal to or less than the above upper limit, the viscosity of the binder composition can be further maintained well by suppressing an excessive increase in the viscosity of the binder composition.
  • the pH of the binder composition (pH of the aqueous phase) is preferably 6.0 or more, more preferably 7.0 or more, and preferably 10.0 or less, and more preferably 9.0 or less. If the pH of the binder composition is equal to or more than the lower limit, the peel strength of the electrode formed using the binder composition can be further improved. If the pH of the binder composition is equal to or less than the upper limit, the viscosity of the binder composition can be prevented from increasing excessively, thereby maintaining the tackiness of the binder composition well.
  • the pH may be adjusted by adding an alkali species to the aqueous phase. Examples of the alkali species include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and aqueous ammonia. Ammonia water is preferred because it is less likely to cause aggregates due to the shock of addition during alkali neutralization.
  • the binder composition may contain, for example, an acidic water-soluble polymer, an antioxidant, a preservative, a defoamer, and the like in the aqueous phase.
  • the acidic water-soluble polymer that can be contained in the binder composition for a non-aqueous secondary battery electrode is, for example, polymerized as a by-product from a monomer that is a raw material for the particulate binder when the particulate binder is produced by polymerization.
  • the weight average molecular weight of such an acidic water-soluble polymer is preferably 500 or more, more preferably 700 or more, even more preferably 1,000 or more, and preferably 20,000 or less, more preferably 15,000 or less, even more preferably 8,000 or less, even more preferably 3,500 or less, and even more preferably 2,000 or less. If the weight average molecular weight of the acidic water-soluble polymer is equal to or greater than the lower limit, the peel strength of the electrode formed using the binder composition can be further improved. Furthermore, if the weight average molecular weight of the acidic water-soluble polymer is equal to or less than the upper limit, the viscosity of the binder composition can be prevented from increasing excessively, thereby maintaining the tackiness of the binder composition even better.
  • the acidic water-soluble polymer may be in the form of a salt (a salt of an acidic water-soluble polymer).
  • the "acidic water-soluble polymer” also includes the salt of the acidic water-soluble polymer.
  • anti-aging agent examples include hindered phenol-based antioxidants (e.g., 4-[[4,6-bis(octylthio)-1,3,5-triazin-2-yl]amino]-2,6-di-tert-butylphenol, 2,6-di-tert-butyl-p-cresol, 3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)stearyl propionate, pentaerythritol tetrakis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate], 2,4,6-tris(3',5'-di-tert-butyl-4'-hydroxybenzyl)mesitylene), oligomer-type phenol-based antioxidants (e.g., WINGSTAY L), phosphite-based antioxidants (e.g., 3,9-bis(octadecyloxy), oligomer-type phenol
  • the amount of antioxidant added is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, and is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the particulate binder.
  • Preservatives>> examples include known preservatives such as isothiazoline compounds and 2-bromo-2-nitro-1,3-propanediol.
  • the isothiazoline compounds are not particularly limited, and include those described in JP-A-2013-211246, JP-A-2005-097474, and JP-A-2013-206624.
  • the preservatives may be used alone or in combination of two or more.
  • 1,2-benzoisothiazolin-3-one, 2-methyl-4-isothiazolin-3-one, 5-chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one, and 2-bromo-2-nitro-1,3-propanediol are preferred, and 1,2-benzoisothiazolin-3-one is more preferred.
  • the amount of preservative contained in the binder composition is preferably 0.01 parts by mass or more, preferably 0.5 parts by mass or less, more preferably 0.4 parts by mass or less, and even more preferably 0.3 parts by mass or less, per 100 parts by mass of particulate binder. If the content of the preservative is 0.01 parts by mass or more per 100 parts by mass of particulate binder, the formation of aggregates in the binder composition after long-term storage can be further suppressed, and if it is 0.5 parts by mass or less, a sufficiently high peel strength of the electrode can be ensured.
  • the binder composition of the present invention can be prepared by polymerizing the monomers that are the source of the monomer units contained in the particulate binder in an emulsion.
  • a preparation method include a batch emulsion polymerization method, an emulsion (Em) prop method, and a seed polymerization method.
  • the batch emulsion polymerization method may be carried out, for example, by the following procedure.
  • the monomers that are the source of the monomer units contained in the particulate binder are mixed with water, an emulsifier, and a polymerization initiator.
  • the mixture (emulsion) is heated to carry out a polymerization reaction.
  • a predetermined polymerization conversion rate is reached, the mixture is cooled to stop the reaction, and a mixture containing the particulate binder is obtained. Unreacted monomers are removed from the mixture.
  • the pH of the mixture is adjusted to be within the preferred pH range of the aqueous phase described above, and optionally, the additives described above are added to obtain an aqueous dispersion as a binder composition.
  • the heating during the polymerization reaction may be carried out, for example, at 40°C or higher, 45°C or higher, 50°C or higher, 55°C or higher, or 60°C or higher, 90°C or lower, 85°C or lower, 80°C or lower, 75°C or lower, or 70°C or lower.
  • the removal of unreacted monomers from the mixture may be carried out, for example, by heating and vacuum distillation or blowing in steam.
  • the Em Prop method may be carried out, for example, by the following procedure.
  • a monomer for forming a core portion is mixed with water, an emulsifier, a polymerization initiator, and optionally a chain transfer agent.
  • the mixture (emulsion) is heated to carry out a polymerization reaction until a predetermined polymerization conversion rate is reached, and a mixture containing a seed particle polymer as a core portion is obtained.
  • a monomer for forming a shell portion, and optionally an emulsifier and water are continuously added to the mixture to continue polymerization.
  • a monomer for forming a surface layer portion, and optionally an emulsifier and water are continuously added to the mixture to continue polymerization.
  • the mixture is cooled to stop the reaction, and a mixture containing a particulate binder is obtained. Unreacted monomers are removed from the mixture.
  • the pH of the mixture is adjusted to be within the preferred pH range of the aqueous phase described above, and optionally, the additives described above are added to obtain an aqueous dispersion as a binder composition containing a particulate binder having a core-shell structure and a surface layer portion.
  • a seed particle polymer consisting of a polymer containing one or more of the monomer units contained in the polymer (B) is mixed with the monomer units contained in the polymer (B), water, an emulsifier, a polymerization initiator, and optionally a chain transfer agent, and a polymerization reaction or the like is carried out in the same manner as above to obtain a mixture containing a seed particle polymer as a core portion.
  • a monomer for forming a shell portion, and optionally an emulsifier and water are continuously added to the mixture to continue polymerization.
  • a monomer for forming a surface layer portion and optionally an emulsifier and water are continuously added to the mixture to continue polymerization.
  • the reaction is stopped by cooling to obtain a mixture containing a particulate binder. Unreacted monomers are removed from the mixture.
  • the pH of the mixture is adjusted to be within the preferred pH range of the aqueous phase described above, and the additives described above are added to obtain a binder composition containing a particulate binder having a core-shell structure and a surface layer portion.
  • the method for preparing the binder composition may be carried out, for example, by the following procedure including at least two stages of polymerization.
  • the monomer for forming the polymer (B) is mixed with water, an emulsifier, a chain transfer agent, and a polymerization initiator.
  • the mixture is heated to carry out a polymerization reaction until a predetermined polymerization conversion rate is reached, and a particulate polymer composed of the polymer (B) is formed.
  • the monomer for forming the polymer (A) and, optionally, an emulsifier and water are continuously added to the reaction liquid to continue polymerization.
  • the reaction is stopped by cooling to obtain a mixture containing a particulate binder. Unreacted monomers are removed from the mixture.
  • the pH of the mixture is adjusted to be within the above-mentioned preferred pH range, and optionally, the above-mentioned additives are added to obtain a binder composition containing a particulate binder having a structure containing the polymer (A) in the surface layer portion and water.
  • the method for preparing the binder composition may be carried out, for example, by the following procedure including at least three polymerization stages.
  • a monomer for forming the polymer (B) is mixed with water, an emulsifier, a chain transfer agent, and a polymerization initiator.
  • the mixture is heated to carry out a polymerization reaction until a predetermined polymerization conversion rate is reached, thereby forming a particulate polymer composed of the polymer (B).
  • the monomer for forming the polymer (C), and optionally an emulsifier and water are continuously added to the reaction solution to continue the polymerization.
  • the reaction is stopped by cooling to obtain an aqueous dispersion of the polymer containing water and a polymer having a core-shell structure having a core portion containing the polymer (B) and a shell portion containing the polymer (C).
  • the monomer for forming the polymer (A) and, optionally, an emulsifier and water are continuously added to the reaction solution to continue the polymerization.
  • the unreacted monomer may be removed from the reaction solution.
  • the pH of the reaction solution after the reaction is adjusted to be within the above-mentioned preferred pH range, and optionally, the above-mentioned additives are added to obtain a binder composition containing the polymer (A) in the surface layer portion, and further containing a particulate binder having a core-shell structure having a core portion containing the polymer (B) and a shell portion containing the polymer (C), and water.
  • emulsifiers used in preparing the binder composition include alkyldiphenyletherdisulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, laurylsulfuric acid, or salts thereof (e.g., potassium salts, sodium salts).
  • the amount of emulsifier added is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.2 parts by mass or more, and preferably 10 parts by mass or less, and more preferably 5 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the total amount of the monomers of the polymer that constitutes the particulate binder.
  • chain transfer agents used in preparing the binder composition include ⁇ -methylstyrene dimer, tert-dodecyl mercaptan, and 3-mercapto-1,2-propanediol.
  • the amount of chain transfer agent added is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.2 parts by mass or more, and preferably 10 parts by mass or less, and more preferably 5 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the total amount of the polymer monomers that make up the particulate binder.
  • a water-soluble polymerization initiator As the polymerization initiator used in preparing the binder composition, either a water-soluble polymerization initiator or an oil-soluble polymerization initiator can be used.
  • water-soluble polymerization initiators include potassium persulfate and ammonium persulfate.
  • oil-soluble polymerization initiators include 1,1,3,3-tetramethylbutyl hydroperoxide and cumene hydroxyperoxide.
  • the amount of polymerization initiator added is preferably 0.01 parts by mass or more, more preferably 0.1 parts by mass or more, and is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the total amount of monomer units of the polymer that constitutes the particulate binder.
  • the oil-soluble polymerization initiator is more likely to penetrate into the polymer constituting the particulate binder than the water-soluble polymerization initiator.
  • the oil-soluble polymerization initiator that penetrates into the polymer is decomposed inside the polymer, which releases radicals from the inside to the outside of the polymer. Then, the radicals released to the outside of the polymer react with the acidic functional group-containing monomer, forming an oligomer chain containing an acidic functional group-containing monomer unit on the surface of the particulate binder.
  • the peel strength of the electrode is improved by the synergistic effect of the particulate binder being well dispersed in the electrode mixture layer due to the oligomer chain, and the crosslink density being improved inside the polymer due to the release of radicals from the inside of the polymer.
  • the slurry composition of the present invention is a composition used for forming an electrode mixture layer of an electrode, and contains an electrode active material and the binder composition of the present invention, and optionally contains components other than the above components (hereinafter referred to as "other components"). Since the slurry composition of the present invention contains the above-mentioned binder composition, it has good tackiness as a slurry composition and can form an electrode with excellent peel strength. By using this electrode, it is possible to make the secondary battery exhibit excellent performance, for example, it is possible to improve battery characteristics such as cycle characteristics and reduce the internal resistance of the secondary battery.
  • the amount of the binder composition in the slurry composition is not particularly limited.
  • the amount of the binder composition can be set so that the amount of the particulate binder is 0.5 parts by mass or more and 15 parts by mass or less in terms of solid content per 100 parts by mass of the electrode active material.
  • the electrode active material is not particularly limited, and a known electrode active material used in a secondary battery can be used.
  • the electrode active material that can be used in the electrode mixture layer of a lithium ion secondary battery as an example of a secondary battery is not particularly limited, and the following electrode active materials can be used.
  • the positive electrode active material to be blended in the positive electrode composite layer of the positive electrode of the lithium ion secondary battery may be, for example, a compound containing a transition metal (e.g., a transition metal oxide, a transition metal sulfide, a composite metal oxide of lithium and a transition metal, etc.).
  • a transition metal e.g., Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, and Mo.
  • the positive electrode active material is not particularly limited, and examples thereof include lithium-containing cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), lithium-containing nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium-containing composite oxides of Co—Ni—Mn, lithium-containing composite oxides of Ni—Mn—Al, lithium-containing composite oxides of Ni—Co—Al, olivine-type lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), olivine-type lithium manganese phosphate (LiMnPO 4 ), lithium-excess spinel compounds represented by Li 1+x Mn 2-x O 4 (0 ⁇ x ⁇ 2), Li[Ni 0.17 Li 0.2 Co 0.07 Mn 0.56 ]O 2 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 , and the like.
  • the above-mentioned positive electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of the negative electrode active material to be blended in the negative electrode mixture layer of the negative electrode of the lithium ion secondary battery include carbon-based negative electrode active materials, metal-based negative electrode active materials, and negative electrode active materials that are combinations of these.
  • the carbon-based negative electrode active material refers to an active material having a carbon skeleton that can insert lithium (also called "doped").
  • the carbon-based negative electrode active material include carbonaceous materials such as coke, mesocarbon microbeads (MCMB), mesophase pitch-based carbon fiber, pyrolytic vapor-grown carbon fiber, phenolic resin baked body, polyacrylonitrile-based carbon fiber, pseudoisotropic carbon, furfuryl alcohol resin baked body (PFA) and hard carbon, as well as graphitic materials such as natural graphite and artificial graphite.
  • the metal-based negative electrode active material is an active material containing a metal, and usually refers to an active material that contains an element capable of inserting lithium in its structure and has a theoretical electric capacity of 500 mAh/g or more per unit mass when lithium is inserted.
  • the metal-based active material examples include lithium metal, elemental metals that can form lithium alloys (e.g., Ag, Al, Ba, Bi, Cu, Ga, Ge, In, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, Sr, Zn, Ti, etc.), and oxides, sulfides, nitrides, silicides, carbides, phosphides, etc. thereof. Furthermore, oxides such as lithium titanate can be mentioned.
  • lithium alloys e.g., Ag, Al, Ba, Bi, Cu, Ga, Ge, In, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, Sr, Zn, Ti, etc.
  • oxides such as lithium titanate can be mentioned.
  • active materials containing silicon are preferred. This is because the use of silicon-based negative electrode active materials can increase the capacity of lithium-ion secondary batteries.
  • Silicon-based negative electrode active materials include, for example, silicon (Si), alloys of silicon with cobalt, nickel, iron, etc., SiOx, mixtures of Si-containing materials and carbon materials, and composites of Si-containing materials and conductive carbon, which are Si-containing materials coated with or composited with conductive carbon.
  • SiOx is a compound containing at least one of SiO and SiO2 and Si, and x is usually 0.01 or more and less than 2.
  • SiOx can be formed, for example, by utilizing the disproportionation reaction of silicon monoxide (SiO).
  • SiOx can be prepared by heat treating SiO, optionally in the presence of a polymer such as polyvinyl alcohol, to generate silicon and silicon dioxide. The heat treatment can be carried out in an inert gas atmosphere after pulverizing and mixing SiO and, optionally, a polymer.
  • the mixture of a Si-containing material and a carbon material may be a mixture of a Si-containing material such as silicon or SiOx and a carbon material such as a carbonaceous material or graphite material, which are ground and mixed, optionally in the presence of a polymer such as polyvinyl alcohol.
  • the carbonaceous material or graphite material may be a material that can be used as a carbon-based negative electrode active material.
  • An example of a composite of a Si-containing material and conductive carbon is a compound obtained by heat-treating a ground mixture of SiO, a polymer such as polyvinyl alcohol, and an optional carbon material, for example, under an inert gas atmosphere.
  • a composite Si-SiOx-C composite
  • SiOx generated by the disproportionation reaction of SiO is dispersed in a matrix of conductive carbon made of a carbonized polymer or a carbon material blended as an optional component.
  • a composite (SiO-C) is generated in which a part of the Si in SiO is replaced with conductive carbon.
  • the above-mentioned negative electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.
  • ⁇ Other ingredients Other components that can be blended in the slurry composition include, without particular limitation, dispersants, viscosity modifiers (thickeners), phosphite-based antioxidants, metal capture agents, conductive materials, etc.
  • the other components may be used alone or in combination of two or more at any ratio.
  • the method for preparing the slurry composition is not particularly limited.
  • a binder composition, an electrode active material, and other components used as necessary can be mixed in the presence of an aqueous phase (aqueous medium) that is usually contained in the binder composition to prepare a slurry composition.
  • the mixing method is not particularly limited, but mixing can be performed using a commonly used stirrer or disperser.
  • the electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention comprises an electrode mixture layer formed using the above-mentioned slurry composition. Therefore, the electrode mixture layer is made of a dried product of the above-mentioned slurry composition, and usually contains an electrode active material and a component derived from a particulate binder, and optionally further contains other components. Note that each component contained in the electrode mixture layer is contained in the above-mentioned slurry composition, and the suitable abundance ratio of each component is the same as the suitable abundance ratio of each component in the slurry composition.
  • the particulate binder is present in a particulate form in the slurry composition, but in the electrode mixture layer formed using the slurry composition, it may be in a particulate form or any other form.
  • the electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention has an excellent peel strength because the electrode mixture layer is formed using the above-mentioned slurry composition, and therefore a non-aqueous secondary battery including the electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention can exhibit excellent performance, for example, excellent electrical characteristics such as cycle characteristics, and reduced internal resistance.
  • the electrode mixture layer of the electrode for a non-aqueous secondary battery of the present invention can be formed, for example, by the following method. 1) A method in which the slurry composition of the present invention is applied to the surface of a current collector, followed by drying; 2) a method in which a current collector is immersed in the slurry composition of the present invention and then dried; and 3) a method in which the slurry composition of the present invention is applied to a release substrate, followed by drying to produce an electrode mixture layer, and the obtained electrode mixture layer is transferred to the surface of a current collector.
  • the method 1) is particularly preferred because it is easy to control the thickness of the electrode mixture layer.
  • the method 1) includes a step of applying a slurry composition onto a current collector (application step) and a step of drying the slurry composition applied onto the current collector to form an electrode mixture layer on the current collector (drying step).
  • the method of applying the slurry composition onto the current collector is not particularly limited, and any known method can be used.
  • the application method can be a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, a brush coating method, or the like.
  • the slurry composition may be applied to only one side of the current collector, or may be applied to both sides.
  • the thickness of the slurry film on the current collector after application and before drying can be appropriately set according to the thickness of the electrode mixture layer obtained by drying.
  • the slurry composition of the present invention even when an electrode is produced by applying the slurry composition onto a current collector at high speed, the formed electrode can exhibit excellent peel strength, and therefore the slurry composition can be used for high-speed application.
  • the current collector to which the slurry composition is applied.
  • the current collector may be made of, for example, iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, titanium, tantalum, gold, platinum, etc.
  • the above materials may be used alone or in combination of two or more types in any ratio.
  • the method for drying the slurry composition on the current collector is not particularly limited and a known method can be used, for example, a drying method using warm air, hot air, or low-humidity air, a vacuum drying method, or a drying method using irradiation with infrared rays or electron beams.
  • a drying method using warm air, hot air, or low-humidity air e.g., a drying method using warm air, hot air, or low-humidity air
  • a vacuum drying method e.g., a drying method using irradiation with infrared rays or electron beams.
  • the electrode mixture layer may be subjected to a pressure treatment using a mold press or a roll press.
  • the pressure treatment can improve the adhesion between the electrode mixture layer and the current collector and can also increase the density of the resulting electrode mixture layer.
  • the electrode mixture layer contains a curable polymer, it is preferable to cure the polymer after the electrode mixture layer is formed.
  • the nonaqueous secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator, and uses the above-mentioned electrode for a nonaqueous secondary battery as at least one of the positive electrode and the negative electrode. Since the nonaqueous secondary battery of the present invention is manufactured using the above-mentioned electrode for a nonaqueous secondary battery as at least one of the positive electrode and the negative electrode, it can exhibit excellent performance, for example, excellent electrical properties such as cycle characteristics, and reduced internal resistance. In the following, a case where the secondary battery is a lithium ion secondary battery will be described as an example, but the present invention is not limited to the following example.
  • the electrode other than the above-mentioned electrode of the present invention that can be used in the nonaqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited, and a known electrode used in the manufacture of secondary batteries can be used. Specifically, an electrode formed by forming an electrode mixture layer on a current collector using a known manufacturing method can be used as the electrode other than the above-mentioned electrode of the present invention.
  • an organic electrolyte in which a supporting electrolyte is dissolved in an organic solvent is usually used.
  • a lithium salt is used as the supporting electrolyte of the lithium ion secondary battery.
  • the lithium salt for example, LiPF6 , LiAsF6 , LiBF4 , LiSbF6 , LiAlCl4 , LiClO4 , CF3SO3Li , C4F9SO3Li , CF3COOLi, ( CF3CO ) 2NLi , ( CF3SO2 ) 2NLi , ( C2F5SO2 ) NLi , etc. are listed.
  • LiPF6 , LiClO4 , and CF3SO3Li are preferred because they are easily dissolved in the solvent and show a high degree of dissociation.
  • the electrolyte may be used alone or in any combination of two or more kinds in any ratio.
  • the lithium ion conductivity tends to increase as the supporting electrolyte with a higher degree of dissociation is used, so the lithium ion conductivity can be adjusted by the type of supporting electrolyte.
  • the organic solvent used in the electrolytic solution is not particularly limited as long as it can dissolve the supporting electrolyte, but for example, carbonates such as dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), ethyl methyl carbonate (EMC), vinylene carbonate (VC), etc.; esters such as ⁇ -butyrolactone and methyl formate; ethers such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran; sulfur-containing compounds such as sulfolane and dimethyl sulfoxide; and the like are preferably used. A mixture of these solvents may also be used.
  • DMC dimethyl carbonate
  • EC ethylene carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • PC propylene carbonate
  • BC butylene carbonate
  • EMC ethyl methyl carbonate
  • VVC vinylene carbonate
  • esters such as ⁇ -
  • carbonates because they have a high dielectric constant and a wide stable potential region.
  • the lower the viscosity of the solvent used the higher the lithium ion conductivity tends to be, so the lithium ion conductivity can be adjusted by the type of solvent.
  • the concentration of the electrolyte in the electrolytic solution can be appropriately adjusted.
  • Known additives can be added to the electrolytic solution.
  • the separator is not particularly limited, and for example, those described in JP 2012-204303 A can be used. Among these, a microporous film made of a polyolefin resin (polyethylene, polypropylene, polybutene, polyvinyl chloride) is preferred, since it can reduce the thickness of the entire separator, thereby increasing the ratio of the electrode active material in the secondary battery and increasing the capacity per volume.
  • a polyolefin resin polyethylene, polypropylene, polybutene, polyvinyl chloride
  • the secondary battery of the present invention can be manufactured, for example, by stacking a positive electrode and a negative electrode with a separator between them, rolling or folding the stack according to the battery shape as necessary, placing the stack in a battery container, injecting an electrolyte into the battery container, and sealing the container.
  • the above-mentioned secondary battery electrode is used as at least one of the positive electrode and negative electrode, preferably the negative electrode.
  • the secondary battery of the present invention may be provided with a fuse, an overcurrent prevention element such as a PTC element, an expanded metal, a lead plate, etc., as necessary, in order to prevent an internal pressure rise in the secondary battery, overcharging and overdischarging, etc.
  • the shape of the secondary battery may be any type, such as a coin type, a button type, a sheet type, a cylindrical type, a square type, a flat type, etc.
  • the present invention will be specifically described below based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
  • “%” and “parts” expressing amounts are based on mass unless otherwise specified.
  • the surface acid amount ( ⁇ ) of the particulate binder and the acid amount ( ⁇ ) in the aqueous phase, the ( ⁇ / ⁇ ) ratio, the proportion of acidic functional group-containing monomer units contained in the polymer (A), the average particle diameter Da of the particulate binder measured by dynamic light scattering, the volume average particle diameter Db of the particulate binder measured by laser diffraction scattering, the viscosity of the binder composition, the viscosity increase rate of the binder composition, the tackiness and peel strength of the binder composition, and the internal resistance and cycle characteristics of the secondary battery were measured and evaluated by the following methods.
  • ⁇ Amount of acid on the surface of particulate binder ( ⁇ ) and amount of acid in aqueous phase ( ⁇ )> The binder composition was diluted with ion-exchanged water to adjust the solid content concentration to 3%, and a sample was obtained. The sample was then adjusted to pH 12.0 with a 3% aqueous sodium hydroxide solution. The pH-adjusted sample was taken in a 100 mL beaker in an amount of 1.75 g in terms of solid content. While stirring uniformly with a stirrer, a 0.1 N aqueous hydrochloric acid solution was added at a rate of 0.5 mL/30 seconds, and the electrical conductivity was measured every 30 seconds.
  • the obtained electrical conductivity data was plotted on a graph with electrical conductivity as the vertical axis (Y coordinate axis, unit: ms) and the cumulative amount of hydrochloric acid added as the horizontal axis (X coordinate axis, unit: mmol).
  • Y coordinate axis, unit: ms the vertical axis
  • X coordinate axis, unit: mmol the cumulative amount of hydrochloric acid added as the horizontal axis
  • Approximation lines L1, L2, L3, and L4 were obtained by the least squares method for data in the four sections of the X coordinate from zero to coordinate P1, from coordinate P1 to coordinate P2, from coordinate P2 to coordinate P3, and from coordinate P3 to coordinate P4, respectively.
  • the X coordinate of the intersection of the approximate lines L1 and L2 was A1 (mmol)
  • the X coordinate of the intersection of the approximate lines L2 and L3 was A2 (mmol)
  • the X coordinate of the intersection of the approximate lines L3 and L4 was A3 (mmol).
  • the amount of surface acid ( ⁇ ) per 1 g of the particulate binder and the amount of acid in the aqueous phase ( ⁇ ) per 1 g of the particulate binder were calculated as values (mol/g) converted to hydrochloric acid using the following formulas (I) and (II), respectively.
  • (I) Amount of surface acid per 1 g of particulate binder ( ⁇ ) (A2 - A1) / 1.75 g
  • Amount of acid in the aqueous phase per 1 g of particulate binder ( ⁇ ) (A3 - A2) / 1.75 g
  • ⁇ Ratio of ( ⁇ / ⁇ )> The ratio ( ⁇ / ⁇ ) of the amount of acid on the surface of the particulate binder ( ⁇ ) to the amount of acid in the aqueous phase of the particulate binder ( ⁇ ) was calculated from the amount of acid on the surface of the particulate binder ( ⁇ ) and the amount of acid in the aqueous phase of the particulate binder ( ⁇ ).
  • the ratio of the acidic functional group-containing monomer unit contained in polymer (A) was calculated based on the following formula (2) from the conversion (Conv. 1) calculated from the solid concentration of the polymer aqueous dispersion during the reaction immediately before the third-stage polymerization addition, the conversion (Conv. 2) calculated from the solid concentration of the polymer aqueous dispersion subjected to polymerization termination treatment after polymerization reaction at 80° C.
  • Proportion (%) of monomer units containing an acidic functional group contained in polymer (A) [W2(g) x Conv.2(%) - W1(g) x Conv.1(%)] / W3(g) x 100
  • a particle size distribution measuring device manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., model "nanoSAQLA” that uses dynamic light scattering as a measurement principle
  • the particle size distribution (volume basis) of the binder composition after the pH adjustment obtained above was measured, and the particle diameter (D50) at which the cumulative frequency of the light scattering intensity calculated from the small diameter side becomes 50% in the measured particle size distribution was defined as the average particle diameter Da of the particulate binder.
  • the measurement conditions of the dynamic light scattering method are as follows.
  • Dispersion medium ion-exchanged water Measurement temperature: 25 ⁇ 1°C Measured concentration (solid content concentration): 0.5% by mass Scattering angle: 168.8°
  • ⁇ Volume average particle diameter Db of particulate binder measured by laser diffraction scattering method The particle size distribution (volume basis) of the binder composition was measured using a particle size distribution measuring device (manufactured by Beckman Coulter, Inc., product name "LS13 320 XR") using a laser diffraction scattering method as the measurement principle, and the particle diameter (D50) at which the cumulative volume calculated from the small diameter side in the measured particle size distribution becomes 50% was defined as the average particle diameter Db of the particulate binder.
  • ⁇ Viscosity of Binder Composition> The solid content of the binder composition was adjusted to 30% using water, and the pH was adjusted to 6.0 or 8.0 by adding hydrochloric acid or sodium hydroxide as necessary, and then the viscosity of the binder composition was measured using a B-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., product name "TVB-10", rotation speed: 60 rpm). The temperature during the viscosity measurement was 25°C.
  • Binder composition was applied onto copper foil so that the film thickness after drying was 2 ⁇ m to 10 ⁇ m, and dried at 110° C. for 5 minutes to prepare a binder film.
  • the prepared film was cut into a size of 30 mm ⁇ 20 mm to prepare a test piece.
  • a SUS probe (10 mm ⁇ ) was pressed against one side of the test piece under the conditions of a pressing speed of 3 mm/s, a pressing load of 100 gf, and a pressing hold time of 1 second, and then the tack strength (N) was measured when the SUS probe was pulled up at a pulling speed of 3 mm/s, and evaluated according to the following criteria.
  • Tack strength is 4N or less.
  • B Tack strength is greater than 4N and less than 8N.
  • C Tack strength is 8N or more.
  • the IV resistance was measured as follows. At a temperature of 25°C, the battery was charged at a charge rate of 0.1C until the voltage reached 4.2V, and then after a 10-minute pause, the battery was discharged at a constant current (CC) rate of 0.1C to 3.0V three times. The battery was then charged to 3.75V at 1C (C is a value expressed as rated capacity (mA)/1 hour (h)) in a -10°C atmosphere, and then charged and discharged for 20 seconds at 0.5C, 1.0C, 1.5C, and 2.0C, with 3.75V as the center.
  • C is a value expressed as rated capacity (mA)/1 hour (h)
  • the obtained IV resistance value ( ⁇ ) was compared with the IV resistance of Comparative Example 1 and evaluated according to the following criteria. Note that a smaller IV resistance value indicates a lower internal resistance of the secondary battery.
  • the lithium ion secondary batteries prepared in the examples and comparative examples were left to stand at a temperature of 25°C for 5 hours after injecting the electrolyte.
  • the batteries were charged to a cell voltage of 3.65V at a constant current of 0.2C at a temperature of 25°C, and then aged at a temperature of 60°C for 12 hours.
  • the batteries were discharged to a cell voltage of 3.00V at a constant current of 0.2C at a temperature of 25°C.
  • the batteries were subjected to constant current (CC)-constant voltage (CV) charging (upper cell voltage 4.20V) at a constant current of 0.2C, and CC discharged to 3.00V at a constant current of 0.2C.
  • CC constant current
  • CV constant voltage
  • This charging and discharging at 0.2C was repeated three times. Thereafter, 100 cycles of charge and discharge were performed at a cell voltage of 4.20-3.00 V and a charge and discharge rate of 1.0 C in an environment at a temperature of 25° C.
  • the discharge capacity of the first cycle was defined as X1
  • the discharge capacity of the 100th cycle was defined as X2.
  • a larger value of the capacity change rate ⁇ C' indicates better cycle characteristics.
  • A: ⁇ C' is 93% or more.
  • B: ⁇ C' is 90% or more and less than 93%.
  • C: ⁇ C' is 87% or more and less than 90%.
  • Example 1 Preparation of Binder Composition> [First stage polymerization addition] Into a reactor equipped with a stirrer, 76.5 parts of butyl acrylate as a (meth)acrylic acid ester monomer, 1.0 part of methacrylic acid as an acidic functional group-containing monomer, 1.5 parts of N-methylol acrylamide as an unsaturated carboxylic acid amide monomer, 1.5 parts of allyl glycidyl ether as a crosslinkable monomer, 1.5 parts of acrylonitrile as a nitrile group-containing monomer, 0.3 parts of sodium dodecyl diphenyl ether sulfonate as an emulsifier, 0.5 parts of potassium persulfate as a water-soluble polymerization initiator, and 300 parts of ion-exchanged water were placed, thoroughly stirred, and then the mixture was heated to 70° C.
  • butyl acrylate as a (meth)acrylic acid ester monomer
  • a binder composition that contained a particulate binder containing a polymer (A) formed in the third polymerization and water in the surface layer of a core-shell particle having a core portion containing a polymer (B) formed in the first polymerization stage and a shell portion containing a polymer (C) formed in the second polymerization stage.
  • the obtained binder composition was subjected to various measurements and evaluations. The results are shown in Table 1.
  • the solid content concentration was adjusted to 52% with ion-exchanged water, and then mixed for another 15 minutes at 25° C. to obtain a mixed solution.
  • the binder composition prepared above was added in an amount equivalent to a solid content of 2.0 parts, and ion-exchanged water was added to the resulting mixed solution, and the final solid content concentration was adjusted to 48%. After further mixing for 10 minutes, the mixture was defoamed under reduced pressure to obtain a negative electrode slurry composition with good fluidity.
  • the obtained negative electrode slurry composition was applied to a copper foil having a thickness of 15 ⁇ m as a current collector at a speed of 1.2 m/min with a comma coater so that the weight per unit area after drying was 10.5 mg/ cm2 , and then dried. This drying was performed by conveying the copper foil at a speed of 1.2 m/min through an oven at 120° C. for 1 minute and an oven at 130° C. for 1 minute.
  • the obtained negative electrode blank was rolled by a roll press to obtain a negative electrode having a negative electrode mixture layer density of 1.70 g/cm 3. The peel strength of the negative electrode was then evaluated. The results are shown in Tables 1 and 2.
  • the speed when applying the slurry composition on the copper foil was changed from 1.2 m/min to 3.6 m/min, and the conveying speed during drying was also changed from 1.2 m/min to 3.6 m/min, and the same operation as above was performed except that the copper foil was conveyed through an oven at 120°C for 20 seconds and an oven at 150°C for 20 seconds to obtain a negative electrode manufactured by high-speed coating.
  • the peel strength of the negative electrode manufactured by high-speed coating was evaluated. The results are shown in Tables 1 and 2.
  • ⁇ Preparation of Positive Electrode 100 parts of LiCoO2 with a median diameter of 12 ⁇ m as the positive electrode active material, 2 parts of acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., product name "HS-100") as the conductive material, 2 parts of polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Corporation, product name "#7208”) as the binder in terms of solid content, and N-methylpyrrolidone as the solvent were mixed to a total solid content concentration of 70%. These were mixed using a planetary mixer to obtain a slurry composition for the positive electrode.
  • the obtained positive electrode slurry composition was applied to a 20 ⁇ m thick aluminum foil current collector using a comma coater so that the weight per unit area after drying was 23 mg/ cm2 , and then dried. This drying was performed by conveying the aluminum foil at a speed of 0.5 m/min in an oven at 60° C. for 2 minutes. Thereafter, the aluminum foil was heat-treated at 120° C. for 2 minutes to obtain a positive electrode raw sheet. The positive electrode raw sheet was then rolled using a roll press to obtain a positive electrode having a positive electrode composite layer density of 4.0 g/ cm3 .
  • a separator made of a separator substrate As a separator made of a separator substrate, a single-layer polypropylene separator (manufactured by Celgard, product name "Celgard 2500", a polypropylene microporous film having a thickness of 20 ⁇ m) was prepared.
  • a separator was interposed between the pressed positive electrode and pressed negative electrode prepared as described above in a separator/positive electrode/separator/negative electrode order to obtain a laminate.
  • this laminate was wound around a core having a diameter of 20 mm to obtain a wound body having a positive electrode, a separator, and a negative electrode.
  • the obtained wound body was then compressed in one direction at a speed of 10 mm/sec until the thickness reached 4.5 mm to obtain a flat body.
  • the obtained flat body had an elliptical shape in a plan view, and the ratio of its major axis to its minor axis (major axis/minor axis) was 7.7.
  • EC ethylene carbonate
  • EMC ethyl methyl carbonate
  • VC vinylene carbonate
  • the obtained secondary battery was a pouch type with a width of 35 mm, a height of 48 mm, and a thickness of 5 mm, and had a nominal capacity of 700 mAh.
  • the internal resistance and cycle characteristics of this lithium ion secondary battery were evaluated. The results are shown in Tables 1 and 2.
  • Example 2 [First and second stage polymerization addition] The first and second stages of polymerization addition were carried out in the same manner as in Example 1.
  • a polymerization initiator 0.04 parts of 1,1,3,3-tetramethylbutyl-hydroperoxide (manufactured by NOF Corp., product name "Perocta H") was used as an oil-soluble polymerization initiator instead of the water-soluble polymerization initiator used in Example 1.
  • Example 4 [First and second stage polymerization addition] The first and second stages of polymerization addition were carried out in the same manner as in Example 1. [Third Polymerization Addition] The amount of 1,1,3,3-tetramethylbutyl-hydroperoxide as the oil-soluble polymerization initiator in Example 2 was changed to 0.50 parts. In addition, before adding methacrylic acid as the acidic functional group-containing monomer, a reducing agent aqueous solution containing 0.028 parts of sodium formaldehyde sulfoxylate (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, product name "SFS”) as a reducing agent was further added.
  • SFS sodium formaldehyde sulfoxylate
  • a binder composition, a negative electrode slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a lithium ion secondary battery were prepared or prepared in the same manner as in Example 2. Then, various measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 5 [First and second stage polymerization addition] The first and second stages of polymerization addition were carried out in the same manner as in Example 1. [Third Polymerization Addition] Instead of 0.50 parts of 1,1,3,3-tetramethylbutyl-hydroperoxide as the oil-soluble polymerization initiator in Example 4, 0.04 parts of cumene hydroxyperoxide was used as the oil-soluble polymerization initiator. Otherwise, a binder composition, a negative electrode slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a lithium ion secondary battery were prepared or prepared in the same manner as in Example 4. Then, various measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 6 Preparation of Binder Composition> [Preparation of seed particles]
  • Example 7 ⁇ Preparation of Binder Composition> [Preparation of seed particles]
  • the aqueous dispersion containing the polymer thus obtained was cooled to 30°C or less, and a binder composition containing a particulate binder and water was obtained.
  • the obtained binder composition was subjected to various measurements and evaluations. The results are shown in Table 1.
  • a negative electrode slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a lithium ion secondary battery were prepared or prepared in the same manner as in Example 1, except that the binder composition obtained as described above was used instead of the binder composition used in Example 1. Then, various measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 1 Comparative Example 1 Except for not carrying out the third-stage polymerization addition, an aqueous dispersion of the polymer was obtained in the same manner as in Example 1, and this was used as a binder composition. Using this binder composition, various measurements and evaluations were carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
  • a negative electrode slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a lithium ion secondary battery were prepared or prepared in the same manner as in Example 1, except that the binder composition obtained as described above was used instead of the binder composition used in Example 1. Then, various measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
  • Comparative Example 2 To the aqueous dispersion of the polymer obtained in Comparative Example 1, 3 parts of a water-soluble acrylic acid-based dispersant (manufactured by Toa Gosei, product name "Aron (registered trademark) T-50”) was further added to prepare a binder composition. Using this binder composition, various measurements and evaluations were carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2. Except for using the binder composition obtained as described above as the binder composition, a negative electrode slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a lithium ion secondary battery were prepared or prepared in the same manner as in Example 1. Then, various measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
  • Example 3 The amounts of potassium peroxide used as the water-soluble polymerization agent in the first and second polymerization addition stages in Example 1 were changed to 1.0 part each. In addition, 1,1,3,3-tetramethylbutyl-hydroperoxide was not used as the oil-soluble polymer in the third polymerization addition stage. Otherwise, a binder composition, a negative electrode slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a lithium ion secondary battery were prepared or prepared in the same manner as in Example 1. Then, various measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
  • Example 4 A binder composition, a negative electrode slurry composition, a negative electrode, a positive electrode, and a lithium ion secondary battery were prepared or prepared in the same manner as in Example 4, except that the amount of 1,1,3,3-tetramethylbutyl-hydroperoxide used as the oil-soluble polymer in the third polymerization addition was changed to 1.00 part. Then, various measurements and evaluations were performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
  • Example 5 Comparative Example 5 Except for not carrying out the third stage polymerization addition, the binder composition, the negative electrode slurry composition, the negative electrode, the positive electrode, and the lithium ion secondary battery were prepared or prepared in the same manner as in Example 5. Then, various measurements and evaluations were carried out in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

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Abstract

本発明は、ピール強度に優れた非水系二次電池用電極を形成可能であり、かつ、非水系二次電池に優れた電気的特性を発揮させ得る非水系二次電池電極用バインダー組成物を提供することを目的とする。本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、粒子状結着材と、水とを含む非水系二次電池電極用バインダー組成物であって、温度25℃、固形分濃度30質量%、pH6.0にした際の粘度をη、温度25℃、固形分濃度30質量%、pH8.0にした際の粘度をηとした場合に、粘度増加率=(η-η)/ηで算出される粘度増加率が1.5倍以上であり、粒子状結着材の水相中の酸量(β)に対する、粒子状結着材の表面酸量(α)の比(α/β)が1.0以上であることを特徴とする。

Description

非水系二次電池電極用バインダー組成物、非水系二次電池電極用スラリー組成物、非水系二次電池用電極、及び非水系二次電池
 本発明は、非水系二次電池電極用バインダー組成物、非水系二次電池電極用スラリー組成物、非水系二次電池用電極、及び非水系二次電池に関するものである。
 リチウムイオン二次電池などの非水系二次電池(以下、単に「二次電池」と略記する場合がある。)は、小型で軽量、かつエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能という特性があり、幅広い用途に使用されている。そのため、近年では、二次電池のさらなる高性能化を目的として、電極などの電池部材の改良が検討されている。
 ここで、リチウムイオン二次電池などの二次電池に用いられる電極は、通常、集電体と、集電体上に形成された電極合材層(正極合材層又は負極合材層)とを備えている。そして、この電極合材層は、例えば、電極活物質と、結着材を含むバインダー組成物などとを含むスラリー組成物を集電体上に塗布し、塗布したスラリー組成物を乾燥させることにより形成される。
 特許文献1~4では、バインダー組成物に含まれる結着材として、例えば、芳香族ビニル単量体単位、脂肪族共役ジエン単量体単位、カルボキシル基含有単量体単位等の単量体単位を含む粒子状重合体を用いていることが記載されている。
特許第6645430号公報 特許第6627763号公報 特許第5701519号公報 国際公開第2010/114119号
 ここで、バインダー組成物を含むスラリー組成物から電極合材層を形成して二次電池用電極を作製した場合、電極合材層と集電体との密着性(すなわち、電極のピール強度)を高く確保することが求められている。
 しかし、上記従来のバインダー組成物は、二次電池用電極のピール強度を高めるという点において、更なる改善の余地があった。また、上記従来のバインダー組成物を含むスラリー組成物を用いて形成した電極は、二次電池に優れた電気的特性を発揮させるという点において、更なる改善の余地があった。
 そこで、本発明は、ピール強度に優れた二次電池用電極を形成可能であり、かつ、二次電池に優れた電気的特性を発揮させ得る非水系二次電池電極用バインダー組成物と、当該バインダー組成物を含む非水系二次電池電極用スラリー組成物を提供することを目的とする。
 また、本発明は、ピール強度に優れた非水系二次電池用電極、及び、当該非水系二次電池用電極を備えており、電気的特性に優れた非水系二次電池を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者らは、粒子状結着材と、水とを含む非水系二次電池電極用バインダー組成物であって、非水系二次電池電極用バインダー組成物の粘度が所定の条件を満たし、かつ、粒子状結着材の酸量が所定の条件を満たす非水系二次電池電極用バインダー組成物は、当該バインダー組成物を含むスラリー組成物を用いて形成される電極に優れたピール強度を発揮させることができ、当該電極を用いれば、二次電池に優れた電気的特性を発揮させ得ることを見出し、本発明を完成させた。
 すなわち、この発明は、上記課題を有利に解決するものであり、本発明は、[1]粒子状結着材と、水とを含む非水系二次電池電極用バインダー組成物であって、前記非水系二次電池電極用バインダー組成物は、温度25℃、固形分濃度30質量%、pH6.0にした際の粘度をη、温度25℃、固形分濃度30質量%、pH8.0にした際の粘度をηとした場合に、下記式(1):
 粘度増加率=(η-η)/η[倍]   ・・・(1)
で算出される粘度増加率が1.5倍以上であり、前記粒子状結着材の水相中の酸量(β)に対する、前記粒子状結着材の表面酸量(α)の比(α/β)が1.0以上である、非水系二次電池電極用バインダー組成物である。
 このように、粘度増加率が1.5倍以上であり、粒子状結着材の水相中の酸量(β)に対する、粒子状結着材の表面酸量(α)の比(以下、(α/β)の比とも称する。)が1.0以上である非水系二次電池電極用バインダー組成物によれば、当該バインダー組成物を含むスラリー組成物を用いることで、ピール強度に優れた電極を形成することができる。また、このような非水系二次電池電極用バインダー組成物を用いて得られた電極は、二次電池に優れた電気的特性を発揮させ得る。
 なお、本発明において、粒子状結着材の「水相中の酸量」は、粒子状結着材を含む水分散液における水相中に存在する酸の量であって、粒子状結着材1g当たりの酸量をいう。また、粒子状結着材の「表面酸量」は、粒子状結着材の表面部分に存在する酸の量であって、粒子状結着材1g当たりの酸量を指す。
 粒子状結着材の「水相中の酸量」及び「表面酸量」は、実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
 [2]上記[1]の非水系二次電池電極用バインダー組成物において、前記粒子状結着材は、酸性官能基含有単量体単位を80質量%以上の割合で含有する重合体(A)を表層部に含むことが好ましい。
 このように、粒子状結着材が酸性官能基含有単量体単位を80質量%以上の割合で含有する重合体(A)を表層部に含むことで、非水系二次電池電極用バインダー組成物は、良好なタック性を有すると共に、当該非水系二次電池電極用バインダー組成物を含むスラリー組成物を用いることで、ピール強度が更に向上した電極を形成することができる。
 なお、本発明において「単量体単位を含む」とは、「その単量体を用いて得た重合体中に単量体由来の繰り返しが含まれている」ことを意味する。重合体中における特定の繰り返し単位の量は、H-NMR及び13C-NMRなどの核磁気共鳴(NMR)法を用いて測定することができる。
 「重合体(A)が含有する酸性官能基含有単量体単位の割合」は、実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
 [3]上記[1]又は[2]の非水系二次電池電極用バインダー組成物において、前記粒子状結着材は、前記表層部の内側に重合体(B)を含む粒子を有することが好ましい。
 このように、表層部の内側に重合体(B)を含む粒子を有することで、非水系二次電池電極用バインダー組成物のタック性が更に向上するとともに、当該バインダー組成物を含むスラリー組成物を用いることで、ピール強度が更に向上した電極を形成することができる。
 [4]上記[3]の非水系二次電池電極用バインダー組成物において、前記重合体(B)は、アクリル系重合体又は共役ジエン系重合体であることが好ましい。
 このように、重合体(B)がアクリル系重合体又は共役ジエン系重合体であれば、非水系二次電池電極用バインダー組成物のタック性が更に向上すると共に、当該バインダー組成物を含むスラリー組成物を用いることで、ピール強度が更に向上した電極を形成することができる。
 [5]上記[1]~[5]のいずれかの非水系二次電池電極用バインダー組成物において、前記粒子状結着材は、pH6.0で動的光散乱法により測定された前記粒子状結着材の平均粒子径Da(pH6.0)に対する、pH8.0で動的光散乱法により測定された前記粒子状結着材の平均粒子径Da(pH8.0)の比(以下、「Da(pH8.0)/Da(pH6.0)の比」とも称する。)が1.10超であることが好ましい。
 このように、Da(pH8.0)/Da(pH6.0)の比が1.10超であれば、非水系二次電池電極用バインダー組成物のタック性が更に向上すると共に、当該バインダー組成物を含むスラリー組成物を用いることで、ピール強度が更に優れた電極を形成することができる。
 なお、本発明において、「粒子状結着材の平均粒子径Da」は、実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
 [6]上記[1]~[5]のいずれかの非水系二次電池電極用バインダー組成物は、pHが6.0以上10.0以下であることが好ましい。
 このように、pHが上記範囲内であれば、非水系二次電池電極用バインダー組成物のタック性が更に向上すると共に、当該バインダー組成物を含むスラリー組成物を用いることで、ピール強度が更に優れた電極を形成することができる。
 また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明は、[7]電極活物質と、上述した[1]~[6]のいずれかの非水系二次電池電極用バインダー組成物とを含む、非水系二次電池電極用スラリー組成物である。
 このように、電極活物質と、上述したいずれかの非水系二次電池電極用バインダー組成物とを含む非水系二次電池電極用スラリー組成物を用いれば、ピール強度に優れた電極を形成することができる。
 また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明は、[8]上記[7]の非水系二次電池電極用スラリー組成物を用いて形成した電極合材層を備える、非水系二次電池用電極である。
 このように、上述した非水系二次電池電極用スラリー組成物を用いて形成された電極合材層を備える非水系二次電池用電極は、ピール強度に優れる。
 また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明は、[9]正極、負極、セパレータ及び電解液を有し、前記正極及び前記負極の少なくとも一方が上記[8]の非水系二次電池用電極である、非水系二次電池である。
 このように、上述した非水系二次電池用電極を備える二次電池は、電気的特性に優れる。
 本発明によれば、ピール強度に優れた二次電池用電極を形成可能であり、かつ、二次電池に優れた電気的特性を発揮させ得る非水系二次電池電極用バインダー組成物と、当該バインダー組成物を含む非水系二次電池電極用スラリー組成物を提供することができる。
 また、本発明によれば、ピール強度に優れた非水系二次電池用電極、及び、当該非水系二次電池用電極を備えており、電気的特性に優れた非水系二次電池を提供することができる。
粒子状結着材の表面酸量及び水相中の酸量を算出する際に作成した塩酸添加量-電気伝導度曲線のグラフを示す図である。
 以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
 ここで、本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物(以下、単に「バインダー組成物」と称することがある。)は、本発明の非水系二次電池電極用スラリー組成物(以下、単に「スラリー組成物」と称することがある。)の調製に用いることができる。そして、本発明のバインダー組成物を用いて調製したスラリー組成物は、リチウムイオン二次電池等の二次電池の電極を製造する際に用いることができる。さらに、本発明の非水系二次電池は、本発明のスラリー組成物を用いて形成した本発明の非水系二次電池用電極(以下、単に「電極」と称することがある。)を用いたことを特徴とする。
 なお、本発明のバインダー組成物、スラリー組成物及び電極は、負極用であることが好ましく、本発明の非水系二次電池は、本発明の電極を負極として用いたものであることが好ましい。
(非水系二次電池電極用バインダー組成物)
 本発明の非水系二次電池電極用バインダー組成物は、粒子状結着材と、水とを含む組成物である。そして、本発明のバインダー組成物は、温度25℃、固形分濃度30質量%、pH6.0にした際の粘度をη、温度25℃、固形分濃度30質量%、pH8.0にした際の粘度をηとした場合に、下記式(1): 
 粘度増加率=(η-η)/η[倍]   ・・・(1)
 で算出される粘度増加率が1.5倍以上であり、粒子状結着材の水相中の酸量(β)に対する、粒子状結着材の表面酸量(α)の比(α/β)が1.0以上である。本発明のバインダー組成物によれば、当該バインダー組成物を含むスラリー組成物を用いることで、ピール強度に優れた電極を形成することができる。そして、本発明のバインダー組成物を含むスラリー組成物を用いて形成した電極は、二次電池の電気的特性を向上させることができ、例えば、二次電池の内部抵抗を低減して、サイクル特性を向上させることができる。
 さらに、本発明のバインダー組成物を用いれば、当該バインダー組成物を用いて調製されたスラリー組成物を高速で塗工(塗布及び乾燥)して電極を形成した場合であっても、得られる電極に優れたピール強度を発揮させることができる。
<粒子状結着材>
 粒子状結着材は、バインダー組成物を含むスラリー組成物を使用して形成した電極合材層において、電極活物質などの成分が電極合材層から脱離しないように保持するための成分として機能する。また、粒子状結着材は、重合体からなる非水溶性の粒子である。なお、本発明において、「非水溶性の粒子」とは、温度25℃において粒子0.5gを100gの水に溶解した際に、不溶分が90質量%以上となる粒子を指す。
<<粒子状結着材の表面酸量(α)>>
 粒子状結着材の表面酸量は、0.35mmоl/g以上であることが好ましく、0.45mmоl/g以上であることがより好ましく、0.6mmоl/g以上であることが更に好ましく、0.62mmоl/g以上であることが一層更に好ましく、1.5mmоl/g以下であることが好ましく、1.0mmоl/g以下であることがより好ましく、0.8mmоl/g以下であることが更に好ましい。粒子状結着材の表面酸量(α)が上記下限値以上であれば、バインダー組成物を含むスラリー組成物用いて形成した電極のピール強度を更に向上させることができる。また、粒子状結着材の表面酸量(α)が上記上限値以下であれば、二次電池の内部抵抗を更に低減することができる。
<<粒子状結着材の水相中の酸量(β)>>
 粒子状結着材の水相中の酸量は、0.2mmоl/g以上であることが好ましく、0.25mmоl/g以上であることがより好ましく、0.3mmоl/g以上であることが更に好ましく、1.0mmоl/g以下であることが好ましく、0.7mmоl/g以下であることがより好ましく、0.4mmоl/g以下であることが更に好ましい。粒子状結着材の水相中の酸量(β)が上記下限値以上であれば、バインダー組成物を含むスラリー組成物を用いて形成した電極のピール強度を更に向上させることができる。また、粒子状結着材の水相中の酸量(β)が上記上限値以下であれば、二次電池の内部抵抗を更に低減することができる。
<<(α/β)の比>>
 そして、粒子状結着材の水相中の酸量(β)に対する、粒子状結着材の表面酸量(α)の比(α/β)は、1.0以上であることが必要であり、1.2以上であることが好ましく、1.4以上であることがより好ましく、1.6以上であることが更に好ましく、3.0以下であることが好ましく、2.5以下であることがより好ましく、2.0以下であることが更に好ましい。粒子状結着材の(α/β)の比が上記下限値以上であれば、バインダー組成物を用いて形成された電極のピール強度を十分に向上させることができる。また、粒子状結着材の(α/β)の比が上記上限値以下であれば、バインダー組成物を用いて形成された電極を備える二次電池の電解液の注液性を向上させることができると共に、当該二次電池の内部抵抗を低減することができる。
 なお、粒子状結着材の表面酸量(α)及び水相中の酸量(β)は、粒子状結着材として用いる重合体の調製に使用する単量体の種類及び量を変更することにより調整することができる。具体的には、例えば、重合体の調製に使用する酸性官能基含有単量体単位の量を増加することにより、粒子状結着材の表面酸量(α)を増大させることができる。
<<粒子状結着材の構造>>
 粒子状結着材の構造は特に限定されないが、バインダー組成物が良好なタック性を有すると共に、当該バインダー組成物を含むスラリー組成物を用いることで、ピール強度が更に向上した電極を形成することができることから、粒子状結着材は、酸性官能基含有単量体単位を80質量%以上の割合で含有する重合体(A)を表層部に含むことが好ましい。
 粒子状結着材が上述した重合体(A)を表層部に含む構造を有する場合、粒子状結着材中で表層部が占める割合は、0.5質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、2質量%以上であることが更に好ましく、30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることが更に好ましい。粒子状結着材中で表層部が占める割合が上記範囲内であれば、バインダー組成物のタック性が更に向上すると共に、当該バインダー組成物を含むスラリー組成物を用いて形成された電極のピール強度を更に向上させることができる。
 ここで、上述した重合体(A)を表層部に含む粒子状結着材の構造としては、特に限定されないが、バインダー組成物のタックが更に向上すると共に、当該バインダー組成物を含むスラリー組成物を用いて形成した電極のピール強度が更に向上することから、粒子状結着材は、表層部の内側に重合体(B)を含む粒子を有することが好ましい。
 表層部の内側に位置する重合体(B)を含む粒子としては、特に限定されず、例えば、(i)重合体(B)からなる粒子、(ii)コア部と、シェル部とを有するコアシェル粒子であって、コア部及びシェル部の一方が重合体(B)を用いて形成されている粒子などが挙げられる。
 粒子状結着材が、表層部の内側に重合体(B)を含むコアシェル粒子を有する場合、バインダー組成物のタック性を更に向上させると共に、ピール強度が更に優れた電極を形成することができることから、重合体(B)を含むコアシェル粒子は、コア部が重合体(B)を含み、シェル部が重合体(C)を含むことがより好ましい。
 重合体(B)を含む粒子がコアシェル粒子である場合、粒子状結着材中でコア部が占める割合は、50質量%以上であることが好ましく、55質量%以上であることがより好ましく、60質量%以上であることが更に好ましく、98質量%以下であることが好ましく、95質量%以下であることがより好ましく、90質量%以下であることが更に好ましく、80質量%以下であることが特に好ましい。粒子状結着材中でコア部が占める割合が上記範囲内であれば、電極のピール強度を更に向上させることができる。
 また、重合体(B)を含む粒子がコアシェル粒子である場合、粒子状結着材中でシェル部が占める割合は、1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることが更に好ましく、40質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることが更に好ましい。粒子状結着材中でシェル部が占める割合が上記範囲内であれば、電極のピール強度を更に向上させることができる。
 以下、重合体A、重合体B及び重合体Cについて詳しく説明する。
<<重合体(A)>>
 重合体(A)は、酸性官能基含有単量体単位を含有し、任意に、酸性官能基含有単量体以外の単量体単位を更に含み得る。また、重合体(B)が酸性官能基含有単量体単位を含有する場合、重合体(A)が含有する酸性官能基含有単量体単位は、重合体(B)が含有する酸性官能基含有単量体単位と同じであってもよく、異なっていてもよい。重合体(A)が含む酸性官能基含有単量体単位の具体例は、後述する。
 ここで、重合体(A)は、重合体(A)中の全繰り返し単位(単量体単位)の量を100質量%とした場合に、酸性官能基含有単量体単位を80質量%以上含有することが好ましく、90質量%以上含有することがより好ましく、95質量%以上含有することが更に好ましく、100質量%の割合で含有することが特に好ましい。また、重合体(A)は、粒子状結着材を構成する全重合体中の全繰り返し単位(単量体単位)を100質量%とした場合に、酸性官能基含有単量体単位を0.5質量%以上含有することが好ましく、1質量%以上含有することがより好ましく、2質量%以上含有することが更に好ましく、15質量%以下含有することが好ましく、10質量%以下含有することがより好ましく、5質量%以下の割合で含有することが更に好ましい。酸性官能基含有単量体単位の割合が上記範囲内であれば、電極のピール強度を更に向上させることができる。
<<重合体(B)>>
 重合体(B)は、特に限定されないが、アクリル系重合体又は共役ジエン系重合体であることが好ましい。
 ここで、アクリル系重合体とは、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含む重合体を指す。また、共役ジエン系重合体とは、共役ジエン単量体単位を含む重合体を指す。共役ジエン系重合体の具体例としては、特に限定されることなく、スチレン-ブタジエン共重合体(SBR)などの芳香族ビニル単量体単位及び脂肪族共役ジエン単量体単位を含む共重合体、ブタジエンゴム(BR)、ニトリルゴム(NBR)(アクリロニトリル単位及びブタジエン単位を含む共重合体)並びに、それらの水素化物などが挙げられる。
 重合体(B)として使用し得るアクリル系重合体としては、特に限定されることなく、例えば、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含み、任意に、酸性官能基含有単量体単位と、不飽和カルボン酸アミド単量体単位と、架橋性単量体単位と、その他の単量体単位とを含有する重合体が挙げられる。アクリル系重合体に含まれ得るその他の単量体単位としては、例えば、ニトリル基含有単量体単位、芳香族ビニル単量体単位などが挙げられる。アクリル系重合体が含有する単量体単位の具体例は、後述する。
 アクリル系重合体中の(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は、20質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることが更に好ましく、99.5質量%以下であることが特に好ましく、99質量%以下であることがより好ましく、98質量%以下であることが更に好ましく、97質量%以下であることが特に好ましい。アクリル系重合体中の(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合が上記範囲内であれば、電極のピール強度を更に向上させることができる。
 アクリル系重合体中の酸性官能基含有単量体単位の割合は、0.1質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、0.3質量%以上であることが更に好ましく、20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、8質量%以下であることが更に好ましい。アクリル系重合体中の酸性官能基含有単量体単位の含有割合が上記範囲内であれば、電極のピール強度を更に向上させることができる。
 アクリル系重合体中の不飽和カルボン酸アミド単量体単位の含有割合は、0.30質量%以上であることが好ましく、0.60質量%以上であることがより好ましく、0.90質量%以上であることが更に好ましく、1.80質量%以下であることが好ましく、1.50質量%以下であることがより好ましく、1.20質量%以下であることが更に好ましい。アクリル系重合体中の不飽和カルボン酸アミド単量体単位の含有割合が上記範囲内であれば、電極のピール強度を更に向上させることができる。
 アクリル系重合体中の架橋性単量体単位の含有割合は、0.30質量%以上であることが好ましく、0.60質量%以上であることがより好ましく、0.90質量%以上であることが更に好ましく、1.80質量%以下であることが好ましく、1.50質量%以下であることがより好ましく、1.20質量%以下であることが更に好ましい。アクリル系重合体中の架橋性単量体単位の含有割合が上記範囲内であれば、電極のピール強度を更に向上させることができる。
 アクリル系重合体中のその他の単量体単位の含有割合は、0.1質量%以上50質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましく、0質量%(すなわち、アクリル系重合体はその他の単量体単位を含まない)であることが好ましい。アクリル系重合体中のその他の単量体単位の含有割合が上記範囲内であれば、電極のピール強度を更に向上させることができる。
 重合体(B)として使用し得る共役ジエン系重合体としては、特に限定されることなく、例えば、芳香族ビニル単量体単位と、脂肪族共役ジエン単量体単位とを含有し、任意に、その他の単量体単位とを含有する重合体が挙げられる。共役ジエン系重合体に含まれ得るその他の単量体単位としては、例えば、ニトリル基含有単量体単位、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位、水酸基含有アクリル酸エステル単量体単位、不飽和カルボン酸アミド単量体単位などが挙げられる。共役ジエン系単量体が含有する上記単量体単位の具体例は、後述する。
 共役ジエン系重合体中の芳香族ビニル単量体単位の含有割合は、5.0質量%以上であることが好ましく、9.5質量%以上であることがより好ましく、14.0質量%以上であることが更に好ましく、65.0質量%以下であることが好ましく、44.5質量%以下であることがより好ましく、24.0質量%以下であることが更に好ましい。共役ジエン系重合体中の芳香族ビニル単量体単位の含有割合が上記範囲内であれば、電極のピール強度を更に向上させることができる。
 共役ジエン系重合体中の脂肪族共役ジエン単量体単位の割合は、30.0質量%以上であることが好ましく、40.0質量%以上であることがより好ましく、50.0質量%以上であることが更に好ましく、90.0質量%以下であることが好ましく、85.0質量%以下であることがより好ましく、77.0質量%以下であることが更に好ましい。共役ジエン系重合体中の脂肪族共役ジエン単量体単位の含有割合が上記範囲内であれば、電極のピール強度を更に向上させることができる。
 共役ジエン系重合体中のその他の単量体単位の含有割合は、0.1質量%以上50.0質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましく、0質量%(すなわち、共役ジエン系重合体はその他の単量体単位を含まない)であることが好ましい。共役ジエン系重合体中のその他の単量体単位の含有割合が上記範囲内であれば、電極のピール強度を更に向上させることができる。
<<重合体(C)>>
 重合体(C)は、特に限定されないが、芳香族ビニル単量体単位を含有することが好ましい。なお、重合体(C)は、任意で、芳香族ビニル単量体単位以外の単量体単位を更に含み得る。また、重合体(B)のコア部が芳香族ビニル単量体単位を含有する場合、重合体(C)が含有する芳香族ビニル単量体単位は、重合体(B)ののコア部が含有する芳香族ビニル単量体単位と同じであってもよく、異なっていてもよい。重合体(C)が含む芳香族ビニル単量体単位の具体例は、後述する。
 重合体(C)中の芳香族ビニル単量体単位の含有割合は、0.1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることが更に好ましく、50質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることが更に好ましい。重合体(C)中の芳香族ビニル単量体単位の割合が上記範囲内であれば、バインダー組成物のタック性を更に向上させることができる。
<<重合体(A)、重合体(B)、重合体(C)が含有する単量体単位>>
 上述した重合体(A)、重合体(B)、重合体(C)が含有する各単量体単位の具体例は、以下のとおりである。
[(メタ)アクリル酸エステル単量体単位]
 粒子状結着材中の(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を形成し得る(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n-プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート及びt-ブチルアクリレートなどのブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレートなどのオクチルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、ラウリルアクリレート、n-テトラデシルアクリレート、ステアリルアクリレート等のアクリル酸アルキルエステル;並びにメチルメタクリレート(「メタクリル酸メチル」とも称する。)、エチルメタクリレート、n-プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート及びt-ブチルメタクリレートなどのブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヘプチルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレートなどのオクチルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、n-テトラデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート等のメタクリル酸アルキルエステルなどが挙げられる。
 これらは、1種類を単独で、又は、2種類以上を組み合わせて用いることができる。
[酸性官能基含有単量体単位]
 粒子状結着材中の酸性官能基含有単量体単位を形成し得る酸性官能基含有単量体としては、例えば、リン酸基含有単量体単位、スルホン酸基含有単量体単位、及び、カルボン酸基含有単量体単位が挙げられる。中でも、カルボン酸基含有単量体単位が好ましい。
 ここで、リン酸基含有単量体は、リン酸基及び他の単量体と共重合しうる重合性の基を有する単量体である。リン酸基含有単量体としては、-O-P(=O)(-OR1a)-OR2a基を有する単量体(R1a及びR2aは、独立して、水素原子、若しくは任意の有機基である。)、又はこの塩を挙げることができる。R1a及びR2aとしての有機基の具体例としては、オクチル基等の脂肪族基、フェニル基等の芳香族基等が挙げられる。
 リン酸基含有単量体としては、例えば、リン酸基及びアリロキシ基を含む化合物を挙げることができる。リン酸基及びアリロキシ基を含む化合物としては、3-アリロキシ-2-ヒドロキシプロパンリン酸を挙げることができる。
 スルホン酸基含有単量体は、スルホン酸基及び他の単量体と共重合し得る重合性の基を有する単量体である。スルホン酸基含有単量体の例を挙げると、スルホン酸基及び重合性の基以外に官能基を持たないスルホン酸基含有単量体又はその塩、スルホン酸基及び重合性の基に加えてアミド基を含有する単量体又はその塩、並びに、スルホン酸基及び重合性の基に加えて水酸基を含有する単量体又はその塩などが挙げられる。
 スルホン酸基及び重合性の基以外に官能基を持たないスルホン酸基含有単量体としては、例えば、イソプレン及びブタジエン等のジエン化合物の共役二重結合の1つをスルホン化した単量体、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸などが挙げられる。また、その塩としては、例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩などが挙げられる。スルホン酸基及び重合性の基に加えてアミド基を含有する単量体としては、例えば、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸(AMPS)などが挙げられる。また、その塩としては、例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩などが挙げられる。スルホン酸基及び重合性の基に加えて水酸基を含有する単量体としては、例えば、3-アリロキシ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸(HAPS)などが挙げられる。また、その塩としては、例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩などが挙げられる。これらの中でも、スチレンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸(AMPS)及びその塩が好ましい。
 カルボン酸基含有単量体は、カルボン酸基及び重合可能な基を有する単量体とすることができる。カルボン酸基含有単量体の例としては、具体的には、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を挙げることができる。
 上記エチレン性不飽和カルボン酸単量体の例としては、エチレン性不飽和モノカルボン酸及びその誘導体、エチレン性不飽和ジカルボン酸及びその酸無水物並びにそれらの誘導体が挙げられる。エチレン性不飽和モノカルボン酸の例としては、アクリル酸、メタクリル酸及びクロトン酸が挙げられる。エチレン性不飽和モノカルボン酸の誘導体の例としては、2-エチルアクリル酸、イソクロトン酸、α-アセトキシアクリル酸、β-trans-アリールオキシアクリル酸、α-クロロ-β-E-メトキシアクリル酸及びβ-ジアミノアクリル酸が挙げられる。エチレン性不飽和ジカルボン酸の例としては、マレイン酸、フマル酸及びイタコン酸が挙げられる。エチレン性不飽和ジカルボン酸の酸無水物の例としては、無水マレイン酸、アクリル酸無水物、メチル無水マレイン酸及びジメチル無水マレイン酸が挙げられる。エチレン性不飽和ジカルボン酸の誘導体の例としては、メチルマレイン酸、ジメチルマレイン酸、フェニルマレイン酸、クロロマレイン酸、ジクロロマレイン酸、フルオロマレイン酸等のマレイン酸メチルアリル;並びにマレイン酸ジフェニル、マレイン酸ノニル、マレイン酸デシル、マレイン酸ドデシル、マレイン酸オクタデシル、マレイン酸フルオロアルキル等のマレイン酸エステルが挙げられる。これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸等のエチレン性不飽和モノカルボン酸が好ましい。
 これらは、1種類を単独で、又は、2種類以上を組み合わせて用いることができる。
[不飽和カルボン酸アミド単量体単位]
 粒子状結着材中の不飽和カルボン酸アミド単量体単位を形成し得る不飽和カルボン酸アミド単量体としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、N-メチロールメタクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミド等が挙げられる。
 これらは、1種類を単独で、又は、2種類以上を組み合わせて用いることができる。
[架橋性単量体単位]
 粒子状結着材中の架橋性単量体単位を形成し得る架橋性単量体としては、特に限定されることなく、重合により架橋構造を形成し得る単量体が挙げられる。架橋性単量体の例としては、通常、熱架橋性を有する単量体が挙げられる。より具体的には、熱架橋性の架橋性基及び1分子あたり1つのオレフィン性二重結合を有する架橋性単量体;1分子あたり2つ以上のオレフィン性二重結合を有する架橋性単量体が挙げられる。
 熱架橋性の架橋性基の例としては、エポキシ基、N-メチロールアミド基、オキセタニル基、オキサゾリン基及びこれらの組み合わせが挙げられる。これらの中でも、エポキシ基が、架橋及び架橋密度の調節が容易な点でより好ましい。
 そして、熱架橋性の架橋性基としてエポキシ基を有し、かつ、オレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ブテニルグリシジルエーテル、o-アリルフェニルグリシジルエーテルなどの不飽和グリシジルエーテル;ブタジエンモノエポキシド、クロロプレンモノエポキシド、4,5-エポキシ-2-ペンテン、3,4-エポキシ-1-ビニルシクロヘキセン、1,2-エポキシ-5,9-シクロドデカジエンなどのジエン又はポリエンのモノエポキシド;3,4-エポキシ-1-ブテン、1,2-エポキシ-5-ヘキセン、1,2-エポキシ-9-デセンなどのアルケニルエポキシド;並びにグリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルクロトネート、グリシジル-4-ヘプテノエート、グリシジルソルベート、グリシジルリノレート、グリシジル-4-メチル-3-ペンテノエート、3-シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル、4-メチル-3-シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステルなどの不飽和カルボン酸のグリシジルエステル類が挙げられる。
 また、熱架橋性の架橋性基としてN-メチロールアミド基を有し、かつ、オレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、N-メチロール(メタ)アクリルアミドなどのメチロール基を有する(メタ)アクリルアミド類が挙げられる。
 さらに、熱架橋性の架橋性基としてオキセタニル基を有し、かつ、オレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、3-((メタ)アクリロイルオキシメチル)オキセタン、3-((メタ)アクリロイルオキシメチル)-2-トリフロロメチルオキセタン、3-((メタ)アクリロイルオキシメチル)-2-フェニルオキセタン、2-((メタ)アクリロイルオキシメチル)オキセタン及び2-((メタ)アクリロイルオキシメチル)-4-トリフロロメチルオキセタンが挙げられる。
 また、熱架橋性の架橋性基としてオキサゾリン基を有し、且つ、オレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、2-ビニル-2-オキサゾリン、2-ビニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-5-メチル-2-オキサゾリン及び2-イソプロペニル-5-エチル-2-オキサゾリンが挙げられる。
 さらに、1分子あたり2つ以上のオレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、アリル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパン-トリ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジアリルエーテル、ポリグリコールジアリルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ヒドロキノンジアリルエーテル、テトラアリルオキシエタン、トリメチロールプロパン-ジアリルエーテル、前記以外の多官能性アルコールのアリル又はビニルエーテル、トリアリルアミン、メチレンビスアクリルアミド及びジビニルベンゼンが挙げられる。
 なお、本発明において、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及び/又はメタクリレートを意味する。
 これらは、1種類を単独で、又は、2種以上を組み合わせて用いることができる。
[芳香族ビニル単量体単位]
 芳香族ビニル単量体単位を形成し得る芳香族ビニル単量体としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、p-t-ブチルスチレン、ブトキシスチレン、ビニルトルエン、クロロスチレン、並びに、ビニルナフタレンなどの芳香族モノビニル化合物が挙げられる。中でも、スチレンが好ましい。
 これらは、1種類を単独で、又は、2種類以上を組み合わせて用いることができる。
[脂肪族共役ジエン単量体単位]
 粒子状結着材中の脂肪族共役ジエン単量体単位を形成し得る脂肪族共役ジエン単量体としては、例えば、1,3-ブタジエン、2-メチル-1,3-ブタジエン(イソプレン)、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエンが挙げられる。中でも、脂肪族共役ジエン単量体としては、1,3-ブタジエン及びイソプレンが好ましい。
 これらは、1種類を単独で、又は、2種類以上を組み合わせて用いることができる。
[水酸基含有アクリル酸エステル単量体単位]
 粒子状結着材中の水酸基含有アクリル酸エステル単量体単位を形成し得る水酸基含有アクリル酸エステルとしては、例えば、アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、アクリル酸-4-ヒドロキシブチル等のアクリル酸のアルカノールエステル類(「アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル単量体」とも称する。);一般式:CH=CH-COO-(C2qO)p-H(式中、pは2~9の整数、qは2~4の整数を示す。)で表されるポリアルキレングリコールとアクリル酸とのエステル類(「アクリル酸ポリアルキレングリコールエステル単量体」とも称する。);などが挙げられる。
 これらは、1種類を単独で、又は、2種類以上を組み合わせて用いることができる。
[ニトリル基含有単量体単位]
 粒子状結着材中のニトリル基含有単量体単位を形成し得るニトリル基含有単量体としては、例えば、アクリロニトリル;α-クロロアクリロニトリル、α-ブロモアクリロニトリルなどのα-ハロゲノアクリロニトリル;メタクリロニトリル、α-エチルアクリロニトリルなどのα-アルキルアクリロニトリルが挙げられる。
 これらは、1種類を単独で、又は、2種類以上を組み合わせて用いることができる。
<<平均粒子径>>
 粒子状結着材の平均粒子径は、特に限定されないが、粒子状結着材は、動的散乱法により測定された平均粒子径Daが、以下に説明する特定の関係を満たすことが好ましい。
[動的光散乱法により測定された平均粒子径Da]
 動的光散乱法により測定された粒子状結着材の平均粒子径Daは、pHに依存して変動し得る。
 ここで、pH6.0で動的光散乱法により測定された粒子状結着材の平均粒子径Da(pH6.0)は、100nm以上であることが好ましく、150nm以上であることがより好ましく、200nm以上であることが更に好ましく、350nm以上であることが一層更に好ましく、3μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましく、800nm以下であることが更に好ましい。
 また、pH8.0で動的光散乱法により測定された粒子状結着材の平均粒子径Da(pH8.0)は、100nm以上であることが好ましく、150nm以上であることがより好ましく、200nm以上であることが更に好ましく、350nm以上であることが一層更に好ましく、3μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましく、800nm以下であることが更に好ましい。
 動的光散乱法により測定された粒子状結着材の平均粒子径Daの値は、例えば、粒子状結着材の調製に用いる単量体の種類及び量、重合の方法及び条件、並びに、粒子状結着材の構造などにより調節することができる。
[Da(pH8.0)/Da(pH6.0)の比]
 バインダー組成物を用いて形成された電極のピール強度を十分に向上させる観点から、pH6.0で動的光散乱法により測定された前記粒子状結着材の平均粒子径Da(pH6.0)に対する、pH8.0で動的光散乱法により測定された前記粒子状結着材の平均粒子径Da(pH8.0)の比(以下、「(Da(pH8.0)/Da(pH6.0)の比」とも称する。)は、1.10超であることが好ましく、1.20以上であることがより好ましく、1.50以上であることが更に好ましく、1.81以上であることが一層更に好ましく、3.0以下であることが好ましく、2.5以下であることがより好ましく、2.0以下であることが更に好ましい。ここで、Da(pH8.0)/Da(pH6.0)の比が上記下限以上である場合にバインダー組成物を用いて形成された電極のピール強度を十分に向上させ得る理由は、明らかではないが、以下のとおりに推察される。すなわち、Da(pH8.0)/Da(pH6.0)の比が上記下限値以上である粒子状結着材を含むバインダー組成物を用いた場合、電極の製造において、バインダー組成物を含むスラリー組成物を集電体上に塗布して乾燥することにより電極合材層を形成する際、粒子状結着材が電極合材層の表面側(すなわち、集電体側とは反対側)に移行(マイグレーション)することを抑制できるため、電極合材層中に粒子状結着材が良好に分散して存在することにより、電極のピール強度を十分に向上させることができると考えられる。また、Da(pH8.0)/Da(pH6.0)の比が上記上限値以下であれば、バインダー組成物の粘度が過度に上昇することを抑制することにより、バインダー組成物のタック性を良好に維持することができる。
[レーザー回折散乱法により測定された体積平均粒子径Db]
 レーザー回折散乱法により測定された粒子状結着材の体積平均粒子径Dbは、100nm以上であることが好ましく、150nm以上であることがより好ましく、200nm以上であることが更に好ましく、360nm以上であることが一層更に好ましく、3μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましく、600nm以下であることが更に好ましい。レーザー回折散乱法により測定された粒子状結着材の体積平均粒子径Dbが上記範囲内であれば、バインダー組成物を用いて形成された電極のピール強度を十分に向上させることができる。また、レーザー回折散乱法により測定された粒子状結着材の体積平均粒子径Dbが上記下限以上であれば、バインダー組成物を用いて形成された電極を備える二次電池の電解液の注液性を向上させると共に、当該二次電池の内部抵抗を低減することができる。
 レーザー回折散乱法により測定される粒子状結着材の体積平均粒子径Dbの値は、例えば、粒子状結着材の表層部の内側の粒子の形成に用いる単量体の種類及び量、並びに、重合の条件などにより調節することができる。
[Da/Dbの比]
 レーザー回折散乱法により測定された粒子状結着材の体積平均粒子径Dbに対する、pH6.0で動的光散乱法により測定された前記粒子状結着材の平均粒子径Da(pH6.0)の比(以下「Da(pH6.0)/Dbの比」とも称する。)は、0.8以上であることが好ましく、0.85以上であることがより好ましく、0.9以上であることが更に好ましく、0.97以上であることが一層更に好ましく、1.5以下であることが好ましく、1.2以下であることがより好ましく、1.1以下であることが更に好ましい。
 レーザー回折散乱法により測定された粒子状結着材の体積平均粒子径Dbに対する、pH8.0で動的光散乱法により測定された前記粒子状結着材の平均粒子径Da(pH8.0)の比(以下、「Da(pH8.0)/Dbの比」とも称する。)は、1.1以上であることが好ましく、1.2以上であることがより好ましく、1.5以上であることが更に好ましく、1.77以上であることが一層更に好ましく、3.0以下であることが好ましく、2.5以下であることがより好ましく、2.2以下であることが更に好ましい。
 Da(pH6.0)/Dbの比及びDa(pH8.0)/Dbの比が上記下限値以上であれば、バインダー組成物を用いて形成された電極のピール強度を十分に向上させることができる。また、Da(pH6.0)/Dbの比及びDa(pH8.0)/Dbの比が上記上限値以下であれば、バインダー組成物のタック性を良好に維持することができる。
 ここで、Da(pH6.0)/Dbの比及びDa(pH8.0)/Dbの比が上記下限値以上である場合にバインダー組成物を用いて形成された電極のピール強度を十分に向上させることができ、また、Da(pH6.0)/Dbの比及びDa(pH8.0)/Dbの比が上記上限値以下である場合にバインダー組成物のタック性が良好に維持される理由は、明らかではないが、以下のとおりに推察される。すなわち、Da(pH6.0)/Dbの比及びDa(pH8.0)/Dbの比が上記下限値以上である粒子状結着材を含むバインダー組成物を用いた場合、電極の製造において、バインダー組成物を含むスラリー組成物を集電体上に塗布して乾燥することにより電極合材層を形成する際、粒子状結着材が電極合材層の表面側(すなわち、集電体側とは反対側)に移行(マイグレーション)することを抑制できるため、電極合材層中に粒子状結着材が良好に分散して存在することにより、電極のピール強度を十分に向上させることができると考えられる。また、Da(pH6.0)/Dbの比及びDa(pH8.0)/Dbの比が上記上限値以下であれば、バインダー組成物の粘度が過度に上昇することを抑制することにより、バインダー組成物のタック性を良好に維持することができる。
<<非水系二次電池電極用バインダー組成物の性状>>
<<粘度増加率>>
 本発明のバインダー組成物は、温度25℃、固形分濃度30質量%、pH6.0にした際のバインダー組成物の粘度をη、温度25℃、固形分濃度30質量%、pH8.0にした際のバインダー組成物の粘度をηとした場合に、下記式(I):
  粘度増加率=(η-η)/η[倍] ・・・(I)
 で算出される粘度増加率が、1.5倍以上であることが必要であり、5倍以上であることが好ましく、15倍以上であることがより好ましく、20倍以上であることが更に好ましく、80倍以下であることが好ましく、60倍以下であることがより好ましく、30倍以下であることが更に好ましい。バインダー組成物の粘度増加率が上記下限値以上であれば、ピール強度を良好に維持することができる。また、バインダー組成物の粘度増加率が上記上限以下であれば、バインダー組成物の粘度が過度に上昇することを抑制することにより、バインダー組成物の粘性を更に良好に維持することができる。
<<pH>>
 バインダー組成物のpH(水相のpH)は、6.0以上であることが好ましく、7.0以上であることがより好ましく、10.0以下であることが好ましく、9.0以下であることが好ましい。バインダー組成物のpHが上記下限値以上であれば、バインダー組成物を用いて形成した電極のピール強度を更に向上させることができる。また、バインダー組成物のpHが上記上限値以下であれば、バインダー組成物の粘度が過度に上昇することを抑制することにより、バインダー組成物のタック性を良好に維持することができる。
 なお、pHの調整は、水相へのアルカリ種の添加により行われてもよい。アルカリ種としては、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、アンモニア水が挙げられ、アルカリ中和時に添加ショックで凝集物が発生しづらいことから、アンモニア水が好ましい。
<非水系二次電池電極用バインダー組成物が含有し得る成分>
 バインダー組成物は、上述した粒子状結着材の他に、水相中に、例えば、酸性水溶性重合体、老化防止剤、防腐剤、消泡剤等を含有していてもよい。
<<酸性水溶性重合体>>
 非水系二次電池電極用バインダー組成物が含有し得る酸性水溶性重合体は、例えば、重合による粒子状結着材の生成時に、粒子状結着材の原料となる単量体から副生物として重合生成される。
 このような酸性水溶性重合体の重量平均分子量は、500以上であることが好ましく、700以上であることがより好ましく、1,000以上であることが更に好ましく、20,000以下であることが好ましく、15,000以下であることがより好ましく、8,000以下であることが更に好ましく、3,500以下であることが一層好ましく、2,000以下であることがより一層好ましい。酸性水溶性重合体の重量平均分子量が上記下限値以上であれば、バインダー組成物を用いて形成される電極のピール強度を更に向上させることができる。また、酸性水溶性重合体の重量平均分子量が上記上限値以下であれば、バインダー組成物の粘度が過度に上昇することを抑制することにより、バインダー組成物のタック性を更に良好に維持することができる。
 なお、酸性水溶性重合体は、塩の形態(酸性水溶性重合体の塩)であってもよい。すなわち、本発明において、「酸性水溶性重合体」には、当該酸性水溶性重合体の塩も含まれる。
<<老化防止剤>>
 老化防止剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(例、4-[[4,6-ビス(オクチルチオ)-1,3,5-トリアジン-2-イル]アミノ]-2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸ステアリル、ペンタエリトリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート]、2,4,6-トリス(3’,5’-ジ-tert-ブチル-4’-ヒドロキシベンジル)メシチレン)、オリゴマー型フェノール系酸化防止剤(例、WINGSTAY L)、ホスファイト系酸化防止剤(例、3,9-ビス(オクタデシルオキシ)-2,4,8,10-テトラオキサ-3,9-ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン、3,9-ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノキシ)-2,4,8,10-テトラオキサ-3,9-ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン、2,2-メチレンビス(4,6-ジ-t-ブチルフェニル)2-エチルヘキシルホスファイト、亜リン酸トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル))、イオウ系酸化防止剤(例、ジドデシル3,3’-チオジプロピオネート)等が挙げられる。
 老化防止剤の添加量は、粒子状結着材100質量部に対して、0.1質量部以上であることが好ましく、1質量部以上であることがより好ましく、10質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であることがより好ましい。
<<防腐剤>>
 防腐剤としては、例えば、イソチアゾリン系化合物や2-ブロモ-2-ニトロ-1,3-プロパンジオール等既知の防腐剤が挙げられる。ここでイソチアゾリン系化合物としては、特に限定されることなく、特開2013-211246号公報、特開2005-097474号公報、及び特開2013-206624号公報などに記載のものが挙げられる。なお、防腐剤は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。そして防腐剤としては、1,2-ベンゾイソチアゾリン-3-オン、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、2-ブロモ-2-ニトロ-1,3-プロパンジオールが好ましく、1,2-ベンゾイソチアゾリン-3-オンがより好ましい。
 バインダー組成物に含まれる防腐剤の量は、粒子状結着材100質量部に対して、0.01質量部以上であることが好ましく、0.5質量部以下であることが好ましく、0.4質量部以下であることがより好ましく、0.3質量部以下であることが更に好ましい。防腐剤の含有量が粒子状結着材100質量部当たり0.01質量部以上であれば、長期保管後におけるバインダー組成物中の凝集物生成を一層抑制することができ、0.5質量部以下であれば、電極のピール強度を十分に高く確保することができる。
<バインダー組成物の調製方法>
 本発明のバインダー組成物は、粒子状結着材に含まれる単量体単位の元となる単量体をエマルジョン中で重合することにより調製することができる。このような調製方法としては、例えば、バッチ式乳化重合法、エマルジョン(Em)プロップ法、シード重合法が挙げられる。
 バッチ式乳化重合法は、例えば、以下の手順により行われてもよい。粒子状結着材に含まれる単量体単位の元となる単量体を、水、乳化剤、及び重合開始剤と混合する。混合物(エマルジョン)を加温して重合反応を行う。所定の重合転化率となった時点で冷却して反応を停止させ、粒子状結着材を含む混合物を得る。混合物から未反応単量体を除去する。任意で、混合物のpHを、上述した水相の好ましいpHの範囲内となるように調整し、任意で、上述した添加剤を添加して、水分散液をバインダー組成物として得る。重合反応の際の加温は、例えば、40℃以上、45℃以上、50℃以上、55℃以上、または60℃以上、90℃以下、85℃以下、80℃以下、75℃以下、または70℃以下で行ってもよい。混合物からの未反応単量体の除去は、例えば、加熱減圧蒸留、スチームの吹込みによって行ってもよい。
 Emプロップ法は、例えば、以下の手順により行われてもよい。コア部形成用の単量体を、水、乳化剤、重合開始剤、及び任意で連鎖移動剤と混合する。混合物(エマルジョン)を加温して所定の重合転化率になるまで重合反応を行い、コア部としてのシード粒子重合体を含む混合物を得る。次いで、混合物にシェル部形成用の単量体、並びに、任意で乳化剤及び水を連続添加して重合を継続する。次いで、混合物に表層部形成用の単量体、並びに、任意で乳化剤及び水を連続添加して重合を継続する。所定の重合転化率となった時点で冷却して反応を停止させ、粒子状結着材を含む混合物を得る。混合物から未反応単量体を除去する。任意で、混合物のpHを、上述した水相の好ましいpHの範囲内となるように調整し、任意で、上述した添加剤を添加して、水分散液を、コアシェル構造及び表層部を有する粒子状結着材を含むバインダー組成物として得る。
 シード重合法では、例えば、重合体(B)が含有する単量体単位のうち、いずれか1以上の単量体単位を含む重合体からなるシード粒子重合体に、重合体(B)が含有する単量体単位、水、乳化剤、重合開始剤、及び任意で連鎖移動剤と混合し、上記と同様にして重合反応等を行い、コア部としてのシード粒子重合体を含む混合物を得る。次いで、混合物にシェル部形成用の単量体、並びに、任意で乳化剤及び水を連続添加して重合を継続する。次いで、混合物に表層部形成用の単量体、並びに、任意で乳化剤及び水を連続添加して重合を継続する。所定の重合転化率となった時点で冷却して反応を停止させ、粒子状結着材を含む混合物を得る。混合物から未反応単量体を除去する。任意で、混合物のpHを、上述した水相の好ましいpHの範囲内となるように調整し、上述した添加剤を添加して、コアシェル構造及び表層部を有する粒子状結着材を含むバインダー組成物を得る。
 粒子状結着材が、重合体(A)を表層部に含む構造を有する場合、バインダー組成物の調製方法は、例えば、少なくとも2段階の重合を含む以下の手順により行われてもよい。
 まず、重合体(B)形成用の単量体を、水、乳化剤、連鎖移動剤、及び重合開始剤と混合する。混合物を加温して所定の重合転化率になるまで重合反応を行い、重合体(B)で構成される粒子重合体を形成させる。次いで、反応液に重合体(A)形成用の単量体、並びに、任意で乳化剤及び水を連続添加して重合を継続する。所定の重合転化率となった時点で冷却して反応を停止させ、粒子状結着材を含む混合物を得る。混合物から未反応単量体を除去する。任意で、混合物のpHを、上述した好ましいpHの範囲内となるように調整し、任意で、上述した添加剤を添加して、重合体(A)を表層部に含む構造を有する粒子状結着材と、水とを含む、バインダー組成物を得る。
 粒子状結着材が、重合体(A)を表層部に含み、さらに、重合体(B)を含むコア部分と重合体(C)を含むシェル部とを有するコアシェル構造を有する場合、バインダー組成物の調製方法は、例えば、少なくとも3段階の重合を含む以下の手順により行われてもよい。
 まず、一段目の重合として、重合体(B)形成用の単量体を、水、乳化剤、連鎖移動剤、及び重合開始剤と混合する。混合物を加温して所定の重合転化率になるまで重合反応を行い、重合体(B)で構成される粒子重合体を形成させる。
 次いで、二段目の重合として、反応液に重合体(C)形成用の単量体、並びに、任意で乳化剤及び水を連続添加して重合を継続する。所定の重合転化率となった時点で冷却して反応を停止させ、重合体(B)を含むコア部と重合体(C)を含むシェル部とを有すコアシェル構造を有する重合体と、水とを含む重合体の水分散液を得る。
 次いで、三段目の重合として、反応液に重合体(A)形成用の単量体、並びに、任意で乳化剤及び水を連続添加して重合を継続する。各段の重合の後に、反応液から未反応単量体を除去してもよい。任意で、反応後の反応液のpHを、上述した好ましいpHの範囲内となるように調整し、任意で、上述した添加剤を添加して、重合体(A)を表層部に含み、さらに、重合体(B)を含むコア部と重合体(C)を含むシェル部とを有するコアシェル構造を有する粒子状結着材と、水とを含むバインダー組成物を得る。
 バインダー組成物の調製に用いる乳化剤としては、例えば、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ラウリル硫酸、又はこれらの塩(例えば、カリウム塩、ナトリウム塩)が挙げられる。乳化剤の添加量は、粒子状結着材を構成する重合体の単量体の合計量100質量部に対して、0.1質量部以上であることが好ましく、0.2質量部以上であることがより好ましく、10質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であることがより好ましい。
 バインダー組成物の調製に用いる連鎖移動剤としては、例えば、α-メチルスチレンダイマー、tert-ドデシルメルカプタン、3-メルカプト-1,2-プロパンジオールが挙げられる。連鎖移動剤の添加量は、粒子状結着材を構成する重合体の単量体の合計量100質量部に対して、0.1質量部以上であることが好ましく、0.2質量部以上であることがより好ましく、10質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であることがより好ましい。
 バインダー組成物の調製に用いる重合開始剤としては、水溶性重合開始剤及び油溶性重合開始剤のいずれも用いることができる。水溶性重合開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムが挙げられる。油溶性重合開始剤としては、例えば、1,1,3,3-テトラメチルブチル-ヒドロペルオキシド、クメンヒドロキシペルオキシドが挙げられる。
 重合開始剤の添加量は、粒子状結着材を構成する重合体の単量体単位の合計量100質量部に対して、0.01質量部以上であることが好ましく、0.1質量部以上であることがより好ましく、10質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であることがより好ましい。
 酸性官能基含有単量体単位を含む重合体(A)を表層部に含む粒子状結着材を含むバインダー組成物を調製する際には、重合体(A)の重合するにあたり、油溶性重合開始剤を用いることが好ましい。油溶性重合開始剤を用いることにより、電極のピール強度を更に向上させるとともに、二次電池の内部抵抗を更に低減することができる。なお、油溶性重合開始剤を用いることで、上述した効果が得られる理由は明らかではないが、次のように推察される。
 粒子状結着材は、上述したように重合体からなる非水溶性の粒子であるため、水溶性重合開始剤と比較して、油溶性重合開始剤は、粒子状結着材を構成する重合体中の内部に浸透しやすい。重合体の内部に浸透した油溶性重合開始剤は、重合体の内部で分解され、これにより重合体の内側から外側へとラジカルが放出される。そして、重合体の外側に放出されたラジカルと酸性官能基含有単量体が反応することで、粒子状結着材の表面には、酸性官能基含有単量体単位を含むオリゴマー鎖が形成される。そして、このオリゴマー鎖によって、粒子状結着材のマイグレーションが抑制されて電極合材層中に粒子状結着材が良好に分散して存在することと、重合体の内部からラジカルが放出されることで重合体内部において架橋密度が向上することとの相乗効果によって、電極のピール強度が向上すると推察される。
(非水系二次電池電極用スラリー組成物)
 本発明のスラリー組成物は、電極の電極合材層の形成用途に用いられる組成物であり、電極活物質と、本発明のバインダー組成物とを含有し、任意に、上記成分以外の成分(以下、「その他の成分」と称する)を更に含有する。そして、本発明のスラリー組成物は、上述したバインダー組成物を含んでいるので、スラリー組成物として良好なタック性を有すると共に、ピール強度に優れる電極を形成可能である。そして、この電極を用いることにより、二次電池に優れた性能を発揮させることができ、例えば、サイクル特性等の電池特性を向上させると共に、二次電池の内部抵抗を低減することができる。
<バインダー組成物の配合量>
 スラリー組成物中のバインダー組成物の配合量は、特に限定されない。例えば、バインダー組成物の配合量は、電極活物質100質量部当たり、固形分換算で、粒子状結着材の量が0.5質量部以上15質量部以下となる量とすることができる。
<電極活物質>
 電極活物質としては、特に限定されることなく、二次電池に用いられる既知の電極活物質を使用することができる。具体的には、例えば、二次電池の一例としてのリチウムイオン二次電池の電極合材層において使用し得る電極活物質としては、特に限定されることなく、以下の電極活物質を用いることができる。
[正極活物質]
 リチウムイオン二次電池の正極の正極合材層に配合される正極活物質としては、例えば、遷移金属を含有する化合物(例えば、遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、リチウムと遷移金属との複合金属酸化物など)を用いることができる。なお、遷移金属としては、例えば、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo等が挙げられる。
 具体的には、正極活物質としては、特に限定されることなく、リチウム含有コバルト酸化物(LiCoO)、マンガン酸リチウム(LiMn)、リチウム含有ニッケル酸化物(LiNiO)、Co-Ni-Mnのリチウム含有複合酸化物、Ni-Mn-Alのリチウム含有複合酸化物、Ni-Co-Alのリチウム含有複合酸化物、オリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO)、オリビン型リン酸マンガンリチウム(LiMnPO)、Li1+xMn2-x(0<X<2)で表されるリチウム過剰のスピネル化合物、Li[Ni0.17Li0.2Co0.07Mn0.56]O、LiNi0.5Mn1.5等が挙げられる。
 なお、上述した正極活物質は、1種類を単独で使用してもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
[負極活物質]
 リチウムイオン二次電池の負極の負極合材層に配合される負極活物質としては、例えば、炭素系負極活物質、金属系負極活物質、及び、これらを組み合わせた負極活物質などが挙げられる。
 ここで、炭素系負極活物質とは、リチウムを挿入(「ドープ」ともいう。)可能な、炭素を主骨格とする活物質をいう。そして、炭素系負極活物質としては、具体的には、コークス、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、メソフェーズピッチ系炭素繊維、熱分解気相成長炭素繊維、フェノール樹脂焼成体、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、擬等方性炭素、フルフリルアルコール樹脂焼成体(PFA)及びハードカーボンなどの炭素質材料、並びに、天然黒鉛及び人造黒鉛などの黒鉛質材料が挙げられる。
 また、金属系負極活物質とは、金属を含む活物質であり、通常は、リチウムの挿入が可能な元素を構造に含み、リチウムが挿入された場合の単位質量当たりの理論電気容量が500mAh/g以上である活物質をいう。そして、金属系活物質としては、例えば、リチウム金属、リチウム合金を形成し得る単体金属(例えば、Ag、Al、Ba、Bi、Cu、Ga、Ge、In、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、Sr、Zn、Tiなど)及びそれらの酸化物、硫化物、窒化物、ケイ化物、炭化物、燐化物などが挙げられる。さらに、チタン酸リチウムなどの酸化物を挙げることができる。
 そして、金属系負極活物質の中でも、ケイ素を含む活物質(シリコン系負極活物質)が好ましい。シリコン系負極活物質を用いることにより、リチウムイオン二次電池を高容量化することができるからである。
 シリコン系負極活物質としては、例えば、ケイ素(Si)、ケイ素とコバルト、ニッケル、鉄などとの合金、SiOx、Si含有材料と炭素材料との混合物、Si含有材料を導電性カーボンで被覆又は複合化してなるSi含有材料と導電性カーボンとの複合化物などが挙げられる。
 ここで、SiOxは、SiO及びSiOの少なくとも一方と、Siとを含有する化合物であり、xは、通常、0.01以上2未満である。そして、SiOxは、例えば、一酸化ケイ素(SiO)の不均化反応を利用して形成することができる。具体的には、SiOxは、SiOを、任意にポリビニルアルコールなどのポリマーの存在下で熱処理し、ケイ素と二酸化ケイ素とを生成させることにより、調製することができる。なお、熱処理は、SiOと、任意にポリマーとを粉砕混合した後、不活性ガス雰囲気下で行うことができる。
 Si含有材料と炭素材料との混合物としては、ケイ素やSiOxなどのSi含有材料と、炭素質材料や黒鉛質材料などの炭素材料とを、任意にポリビニルアルコールなどのポリマーの存在下で粉砕混合したものが挙げられる。なお、炭素質材料や黒鉛質材料としては、炭素系負極活物質として使用し得る材料を用いることができる。
 Si含有材料と導電性カーボンとの複合化物としては、例えば、SiOと、ポリビニルアルコールなどのポリマーと、任意に炭素材料との粉砕混合物を、例えば不活性ガス雰囲気下で熱処理してなる化合物を挙げることができる。ここで、粉砕混合物を熱処理する際の温度が高い場合には、炭化したポリマーや任意成分として配合した炭素材料よりなる導電性カーボンのマトリックス中にSiOの不均化反応により生成したSiOxが分散した複合化物(Si-SiOx-C複合体)が生成する。また、粉砕混合物を熱処理する際の温度が比較的低い場合には、SiO中のSiの一部が導電性カーボンで置換された複合化物(SiO-C)が生成する。
 なお、上述した負極活物質は、1種類を単独で使用してもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
<その他の成分>
 スラリー組成物に配合し得るその他の成分としては、特に限定することなく、分散剤、粘度調整剤(増粘剤)、ホスファイト系酸化防止剤、金属捕捉剤、導電材等が挙げられる。なお、その他の成分は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
<スラリー組成物の調製>
 スラリー組成物の調製方法は、特に限定はされない。
 例えば、バインダー組成物と、電極活物質と、必要に応じて用いられるその他の成分とを、バインダー組成物に通常含まれる水相(水系媒体)の存在下で混合してスラリー組成物を調製することができる。
 なお、混合方法は特に制限されないが、通常用いられうる撹拌機や、分散機を用いて混合することができる。
(非水系二次電池用電極)
 本発明の非水系二次電池用電極は、上述したスラリー組成物を用いて形成した電極合材層を備える。したがって、電極合材層は、上述したスラリー組成物の乾燥物よりなり、通常、電極活物質と、粒子状結着材に由来する成分とを含有し、任意に、その他の成分を更に含有する。なお、電極合材層中に含まれている各成分は、上記スラリー組成物中に含まれていたものであり、それらの各成分の好適な存在比は、スラリー組成物中の各成分の好適な存在比と同じである。また、粒子状結着材は、スラリー組成物中では粒子形状で存在するが、スラリー組成物を用いて形成された電極合材層中では、粒子形状であってもよいし、その他の任意の形状であってもよい。
 そして、本発明の非水系二次電池用電極は、上述したスラリー組成物を使用して電極合材層を形成しているので、優れたピール強度を有している。したがって、本発明の非水系二次電池用電極を備える非水系二次電池は、優れた性能を発揮することができ、例えば、サイクル特性等の電気的特性に優れると共に、内部抵抗が低減されている。
<非水系二次電池用電極の製造>
 ここで、本発明の非水系二次電池用電極の電極合材層は、例えば、以下の方法を用いて形成することができる。
1)本発明のスラリー組成物を集電体の表面に塗布し、次いで乾燥する方法;
2)本発明のスラリー組成物に集電体を浸漬後、これを乾燥する方法;及び
3)本発明のスラリー組成物を離型基材上に塗布し、乾燥して電極合材層を製造し、得られた電極合材層を集電体の表面に転写する方法。
 これらの中でも、前記1)の方法が、電極合材層の層厚制御をしやすいことから特に好ましい。前記1)の方法は、詳細には、スラリー組成物を集電体上に塗布する工程(塗布工程)と、集電体上に塗布されたスラリー組成物を乾燥させて集電体上に電極合材層を形成する工程(乾燥工程)を含む。
[塗布工程]
 スラリー組成物を集電体上に塗布する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができる。具体的には、塗布方法としては、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法などを用いることができる。この際、スラリー組成物を集電体の片面だけに塗布してもよいし、両面に塗布してもよい。塗布後乾燥前の集電体上のスラリー膜の厚みは、乾燥して得られる電極合材層の厚みに応じて適宜に設定しうる。
 なお、本発明のスラリー組成物を用いれば、スラリー組成物を集電体上に高速で塗布して電極を製造した場合であっても、形成される電極に優れたピール強度を発揮させることができるので、スラリー組成物を高速塗工に用いることができる。
 ここで、スラリー組成物を塗布する集電体としては、電気導電性を有し、かつ、電気化学的に耐久性のある材料が用いられる。具体的には、集電体としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、タンタル、金、白金などからなる集電体を用い得る。なお、前記の材料は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
[乾燥工程]
 集電体上のスラリー組成物を乾燥する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば温風、熱風、低湿風による乾燥法、真空乾燥法、赤外線や電子線などの照射による乾燥法を用いることができる。このように集電体上のスラリー組成物を乾燥することで、集電体上に電極合材層を形成し、集電体と電極合材層とを備える非水系二次電池用電極を得ることができる。なお、本発明のスラリー組成物を用いれば、集電体上に塗布されたスラリー組成物を高速で乾燥させて電極を製造した場合であっても、形成される電極に優れたピール強度を発揮させることができる。
 なお、乾燥工程の後、金型プレス又はロールプレスなどを用い、電極合材層に加圧処理を施してもよい。加圧処理により、電極合材層と集電体との密着性を向上させると共に得られる電極合材層を高密度化することができる。また、電極合材層が硬化性の重合体を含む場合は、電極合材層の形成後に前記重合体を硬化させることが好ましい。
(非水系二次電池)
 本発明の非水系二次電池は、正極と、負極と、電解液と、セパレータとを備えており、上述した非水系二次電池用電極を正極及び負極の少なくとも一方として用いる。そして、本発明の非水系二次電池は、上述した非水系二次電池用電極を正極及び負極の少なくとも一方として用いて製造されるため、優れた性能を発揮することができ、例えば、サイクル特性等の電気的特性に優れると共に、内部抵抗が低減されている。
 なお、以下では、一例として二次電池がリチウムイオン二次電池である場合について説明するが、本発明は下記の一例に限定されるものではない。
<電極>
 ここで、本発明の非水系二次電池で使用し得る、上述した本発明の電極以外の電極としては、特に限定されることなく、二次電池の製造に用いられている既知の電極を用いることができる。具体的には、上述した本発明の電極以外の電極としては、既知の製造方法を用いて集電体上に電極合材層を形成してなる電極などを用いることができる。
<電解液>
 電解液としては、通常、有機溶媒に支持電解質を溶解した有機電解液が用いられる。リチウムイオン二次電池の支持電解質としては、例えば、リチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、例えば、LiPF、LiAsF、LiBF、LiSbF、LiAlCl、LiClO、CFSOLi、CSOLi、CFCOOLi、(CFCO)NLi、(CFSONLi、(CSO)NLiなどが挙げられる。なかでも、溶媒に溶けやすく高い解離度を示すので、LiPF、LiClO、CFSOLiが好ましい。なお、電解質は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。通常は、解離度の高い支持電解質を用いるほどリチウムイオン伝導度が高くなる傾向があるので、支持電解質の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。
 電解液に使用する有機溶媒としては、支持電解質を溶解できるものであれば特に限定されないが、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ビニレンカーボネート(VC)等のカーボネート類;γ-ブチロラクトン、ギ酸メチル等のエステル類;1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;スルホラン、ジメチルスルホキシド等の含硫黄化合物類;などが好適に用いられる。またこれらの溶媒の混合液を用いてもよい。中でも、誘電率が高く、安定な電位領域が広いので、カーボネート類を用いることが好ましい。通常、用いる溶媒の粘度が低いほどリチウムイオン伝導度が高くなる傾向があるので、溶媒の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。
 なお、電解液中の電解質の濃度は適宜調整することができる。また、電解液には、既知の添加剤を添加することができる。
<セパレータ>
 セパレータとしては、特に限定されることなく、例えば特開2012-204303号公報に記載のものを用いることができる。これらの中でも、セパレータ全体の膜厚を薄くすることができ、これにより、二次電池内の電極活物質の比率を高くして体積あたりの容量を高くすることができるという点より、ポリオレフィン系(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル)の樹脂からなる微多孔膜が好ましい。
 そして、本発明の二次電池は、例えば、正極と、負極とを、セパレータを介して重ね合わせ、これを必要に応じて電池形状に応じて巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口することにより製造することができる。ここで、本発明の二次電池では、正極及び負極の少なくとも一方、好ましくは負極として、上述した二次電池用電極を使用する。なお、本発明の二次電池には、二次電池の内部の圧力上昇、過充放電等の発生を防止するために、必要に応じて、ヒューズ、PTC素子等の過電流防止素子、エキスパンドメタル、リード板などを設けてもよい。二次電池の形状は、例えば、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など、何れであってもよい。
 以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、量を表す「%」及び「部」は、特に断らない限り、質量基準である。
 実施例及び比較例において、粒子状結着材の表面酸量(α)及び水相中の酸量(β)、(α/β)の比、重合体(A)が含有する酸性官能基含有単量体単位の割合、動的光散乱法により測定された粒子状結着材の平均粒子径Da、レーザー回折散乱法により測定された粒子状結着材の体積平均粒子径Db、バインダー組成物の粘度、バインダー組成物の粘度増加率、バインダー組成物のタック性、ピール強度、並びに、二次電池の内部抵抗及びサイクル特性は、以下の方法で測定及び評価した。
<粒子状結着材の表面酸量(α)及び水相中の酸量(β)>
 バインダー組成物をイオン交換水にて希釈し、固形分濃度を3%に調整し、サンプルを得た。その後、サンプルを3%水酸化ナトリウム水溶液でpH12.0に調整した。pHを調整したサンプルを100mLビーカーに、固形分換算で1.75g分取した。スターラーで均一に攪拌しながら0.1N塩酸水溶液を0.5mL/30秒の速度で添加し、30秒毎の電気電導度を測定した。
 得られた電気伝導度データを、電気伝導度を縦軸(Y座標軸、単位:ms)、添加した塩酸の累計量を横軸(X座標軸、単位:mmоl)として、グラフ上にプロットした。これにより、図1に示す3つの変曲点を有する塩酸量-電気伝導度曲線を得た。3つの変曲点のX座標及び塩酸添加終了時のX座標を、値が小さい方から順にそれぞれP1、P2、P3及びP4とした。X座標が、ゼロから座標P1まで、座標P1から座標P2まで、及び、座標P2から座標P3まで、座標P3から座標P4まで、の4つの区分内のデータについて、それぞれ、最小二乗法により近似直線L1、L2、L3及びL4を求めた。近似直線L1と近似直線L2との交点のX座標をA1(mmоl)、近似直線L2と近似直線L3との交点のX座標をA2(mmоl)、近似直線L3と近似直線L4との交点のX座標をA3(mmоl)とした。
 そして、粒子状結着材1g当たりの表面酸量(α)、及び、粒子状結着材1g当たりの水相中の酸量(β)を、それぞれ、以下の式(I)及び式(II)から、塩酸換算した値(mоl/g)として算出した。
 (I)粒子状結着材1g当たりの表面酸量(α)=(A2-A1)/1.75 g
 (II)粒子状結着材1g当たりの水相中の酸量(β)=(A3-A2)/1.75 g
<(α/β)の比>
 粒子状結着材の表面酸量(α)と、粒子状結着材の水相中の酸量(β)とから、粒子状結着材の水相中の酸量(β)に対する粒子状結着材の表面酸量(α)の比(α/β)を求めた。
<重合体(A)が含有する酸性官能基含有単量体単位の割合>
 三段目の重合添加の直前において、反応途中の重合体水分散液の固形分濃度から算出される転化率(Conv.1)と、三段目の重合添加後において、80℃、4時間の重合反応させた後に、重合停止処理をした重合体水分散液の固形分濃度から算出される転化率(Conv.2)と、三段目の重合添加前において反応器に投入した単量体の総量(W1)と、三段目の重合添加後の反応器に投入した単量体の総量(W2)と、三段目の重合で添加した酸性官能基含有単量体の質量(W3)とから、下記式(2)に基づいて、重合体(A)のが含有する酸性官能基含有単量体単位の割合を求めた。
 重合体(A)が含有する酸性官能基含有単量体単位の割合(%)
=[W2(g)×Conv.2(%)-W1(g)×Conv.1(%)]/W3(g)×100
 <動的光散乱法により測定された粒子状結着材の平均粒子径Da>
 バインダー組成物に対して水酸化ナトリムを必要に応じて添加し、バインダー組成物のpHを6.0又は8.0に調整した。動的光散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置(大塚電子株式会社製、型式「nanoSAQLA」)を用いて、上記で得られたpH調整後のバインダー組成物の粒度分布(体積基準)を測定し、測定された粒度分布において、小径側から計算した光散乱強度の累積度数が50%となる粒子径(D50)を粒子状結着材の平均粒子径Daとした。その際、動的光散乱法の測定条件は以下のとおりである。
   分散媒:イオン交換水
   測定温度:25±1℃
   測定濃度(固形分濃度):0.5質量%
   散乱角度:168.8°
   光源レーザー波長:660nm
<レーザー回折散乱法により測定された粒子状結着材の体積平均粒子径Db>
 レーザー回折散乱法を測定原理とする粒度分布測定装置(ベックマン・コールター社製、製品名「LS13 320 XR」)を用いて、バインダー組成物の粒度分布(体積基準)を測定し、測定された粒度分布において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径(D50)を、粒子状結着材の平均粒子径Dbとした。
<バインダー組成物の粘度>
 水を用いてバインダー組成物の固形分濃度を30%に調整し、塩酸又は水酸化ナトリウムを必要に応じて添加してpHを6.0又は8.0に調整した後、B型粘度計(東機産業社製、製品名「TVB-10」、回転数:60rpm)を用いてバインダー組成物の粘度を測定した。粘度測定時の温度は25℃であった。
<バインダー組成物の粘度増加率>
 温度25℃、固形分濃度30%、pH6.0にした際のバインダー組成物の粘度ηと、温度25℃、固形分濃度30%、pH8.0にした際のバインダー組成物の粘度ηとを用いて、下記式(1)に従ってバインダー組成物の粘度増加率を求めた。
   粘度増加率=(η-η)/η[倍]・・・(1)
<バインダー組成物のタック性>
 バインダー組成物を銅箔上へ乾燥後のフィルム厚さが2μm~10μmとなるように塗布し、110℃で5分間乾燥させ、バインダーフィルムを作製した。作製したフィルムを30mm×20mmの寸法に切り出して試験片とした。この試験片の一方の面に対し、SUS製プローブ(10mmφ)を、押付け速度3mm/s、押付け荷重100gf、押付け保持時間1秒の条件にて、押付け動作を行い、次いで、引き上げ速度3mm/sにて、SUS製プローブを引き上げた際におけるタック強度(N)を測定し、以下の基準により評価した。
 タック強度が低いほど、乾燥機等への付着が起こらず生産性が良好になる(タック強度が高いと、乾燥機の壁面や搬送機等に硬く付着し始め生産効率が低下するばかりでなく、均一な品質が得られない等の問題も生じ、好ましくない)。また、タック強度が低いほど、ロールにて加工した際におけるロールへの粘着性が低く、ロール加工性に優れると判断できる。
 A:タック強度が4N以下
 B:タック強度が4Nより大きく8N以下
 C:タック強度が8N以上
<負極のピール強度>
 作製した負極を長さ100mm、幅10mmの長方形に切り出して試験片とした。この試験片を、負極合材層の表面を下にして、負極合材層の表面にセロハンテープを貼り付けた。この際、セロハンテープとしてはJIS Z1522に規定されるものを用いた。また、セロハンテープは試験台に固定しておいた。その後、集電体の一端を鉛直上方に引張り速度50mm/分で引っ張って剥がしたときの応力を測定した。この測定を3回行い、その平均値を求め、この平均値をピール強度として、下記の基準で評価した。
 A:ピール強度が10N/m以上
 B:ピール強度が7N/m以上10N/m未満
 C:ピール強度が7N/m未満
<高速塗工のピール強度>
 各実施例及び比較例において高速塗工で製造した負極を用いて、上述した<負極のピール強度>で説明した方法と同様の方法にて、高速塗工で製造した負極のピール強度を求めた。そして、以下の基準で評価した。
 A:ピール強度が10N/m以上
 B:ピール強度が7N/m以上10N/m未満
 C:ピール強度が7N/m未満
<内部抵抗>
 実施例、比較例で作製したリチウムイオン二次電池の内部抵抗を評価するために、以下のようにしてIV抵抗を測定した。
 温度25℃で、電圧が4.2Vとなるまで0.1Cの充電レートで充電し、10分間休止した後、0.1Cの放電レートで3.0Vまで定電流(CC)放電させる操作を3回繰り返すコンディショニング処理を施した。その後、-10℃雰囲気下で、1C(Cは定格容量(mA)/1時間(h)で表される数値)で3.75Vまで充電した後、3.75Vを中心として0.5C、1.0C、1.5C、2.0Cで、20秒間充電と20秒間放電とをそれぞれ行った。そして、それぞれの場合について、充電側における15秒後の電池電圧を電流値に対してプロットし、その傾きをIV抵抗(Ω)として求めた。
 得られたIV抵抗の値(Ω)について、比較例1のIV抵抗と比較して、下記の基準により評価を行なった。なお、IV抵抗の値が小さいほど、二次電池の内部抵抗が低いことを示す。
 A:比較例1のIV抵抗に対し、80%以上85%未満
 B:比較例1のIV抵抗に対し、85%以上95%未満
 C:比較例1のIV抵抗に対し、95%以上105%未満
<サイクル特性>
 実施例、比較例で作製したリチウムイオン二次電池を、電解液注液後、温度25℃で5時間静置した。次に、温度25℃、0.2Cの定電流法にて、セル電圧3.65Vまで充電し、その後、温度60℃で12時間エージング処理を行った。そして、温度25℃、0.2Cの定電流法にて、セル電圧3.00Vまで放電した。その後、0.2Cの定電流法にて、定電流(CC)-定電圧(CV)充電(上限セル電圧4.20V)を行い、0.2Cの定電流法にて3.00VまでCC放電した。この0.2Cにおける充放電を3回繰り返し実施した。
 その後、温度25℃の環境下、セル電圧4.20-3.00V、1.0Cの充放電レートにて充放電の操作を100サイクル行った。その際、第1回目のサイクルの放電容量をX1、第100回目のサイクルの放電容量をX2と定義した。この放電容量X1及び放電容量X2を用いて、ΔC’=(X2/X1)×100(%)で示される容量変化率を求め、以下の基準により評価した。この容量変化率ΔC’の値が大きいほど、サイクル特性に優れていることを示す。
 A:ΔC‘が93%以上
 B:ΔC’が90%以上93%未満
 C:ΔC’が87%以上90%未満
(実施例1)
<バインダー組成物の調製>
〔一段目の重合添加〕
 攪拌機を備えた反応器に、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのブチルアクリレート76.5部と、酸性官能基含有単量体としてのメタクリル酸1.0部と、不飽和カルボン酸アミド単量体としてのN-メチロールアクリルアミド1.5部と、架橋性単量体としてのアリルグリシジルエーテル1.5部と、ニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル1.5部と、乳化剤としてのドデシルジフェニルエーテルスルホン酸ナトリウムを0.3部と、水溶性重合開始剤としての過硫酸カリウム0.5部と、イオン交換水300部とを入れ、十分に攪拌した後、70℃に加温して4時間反応を進行させた。
〔二段目の重合添加〕
 次いで、芳香族ビニル単量体としてのスチレン15.0部を、添加時間1時間以内に重合系内に添加した。添加終了後、80℃に加温して2時間反応を進行させた。
〔三段目の重合〕
 その後、水溶性重合開始剤としての過硫酸カリウム0.04部を入れ、10分間撹拌した後、イオン交換水3.2部を入れ、さらに10分間撹拌した後、酸性官能基含有単量体としてのメタクリル酸3.0部を添加し、さらに4時間反応させた。こうして得られた重合体を含んだ水分散液に、重合禁止剤としての2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル0.1部と、イオン交換水5.0部とを加えた後、30℃以下まで冷却した。
 以上により、一段目の重合で形成された重合体(B)を含むコア部と、二段目の重合で形成された重合体(C)を含むシェル部をと有するコアシェル粒子の表層部に、三段目の重合で形成された重合体(A)を含む粒子状結着材と、水とを含むバインダー組成物を得た。
 得られたバインダー組成物を用いて各種測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
<負極用スラリー組成物の調製>
 ディスパー付きのプラネタリーミキサーに、負極活物質としての人造黒鉛(タップ密度:0.85g/cm、容量:360mAh/g)100部、導電材としてのカーボンブラック(TIMCAL社製、製品名「SuperC65」)1部、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(ダイセル社製、製品名「Daicel2200」)の2%水溶液を固形分相当で1.2部加えて混合物を得た。得られた混合物をイオン交換水で固形分濃度60%に調整した後、25℃で60分間混合した。次に、イオン交換水で固形分濃度52%に調整した後、さらに25℃で15分間混合し混合液を得た。得られた混合液に、上述で調製されたバインダー組成物を固形分相当量で2.0部、及びイオン交換水を入れ、最終固形分濃度が48%となるように調整した。さらに10分間混合した後、減圧下で脱泡処理することにより、流動性の良い負極用スラリー組成物を得た。
<負極の作製>
 得られた負極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ15μmの銅箔の上に、1.2m/分の速度で、乾燥後の目付が10.5mg/cmになるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、銅箔を1.2m/分の速度で120℃のオーブン内を1分間、130℃のオーブンを1分間かけて搬送することにより行った。
 得られた負極原反をロールプレスで圧延して、負極合材層の密度が1.70g/cmの負極を得た。そして、負極のピール強度を評価した。結果を表1及び表2に示す。
 さらに、スラリー組成物を銅箔上に塗布する際の速度を1.2m/分から3.6m/分に変更すると共に、乾燥の際の搬送速度も1.2m/分から3.6m/分に変更して、120℃のオーブン内を20秒間、150℃のオーブンを20秒間かけて搬送したこと以外は上記と同様の操作を行い、高速塗工で製造した負極を得た。そして、高速塗工で製造した負極のピール強度を評価した。結果を表1及び表2に示す。
<正極の作製>
 正極活物質としてのメディアン径12μmのLiCoOを100部と、導電材としてのアセチレンブラック(電気化学工業社製、製品名「HS-100」)を2部と、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(クレハ社製、製品名「#7208」)を固形分相当で2部と、溶媒としてのN-メチルピロリドンとを混合して全固形分濃度を70%とした。これらをプラネタリーミキサーにより混合し、正極用スラリー組成物を得た。
 得られた正極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmのアルミ箔の上に、乾燥後の目付が23mg/cmになるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、アルミ箔を0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより行った。その後、120℃にて2分間加熱処理して、正極原反を得た。そして、正極原反をロールプレスで圧延して、正極合材層の密度が4.0g/cmの正極を得た。
<セパレータの準備>
 セパレータ基材よりなるセパレータとして、単層のポリプロピレン製セパレータ(セルガード社製、製品名「セルガード2500」、厚さ20μmのポリプロピレン製微多孔膜)を準備した。
<リチウムイオン二次電池の作製>
 上述のとおり作製したプレス後の正極とプレス後の負極とを、セパレータを、セパレータ/正極/セパレータ/負極となるように介在させることにより、積層体を得た。
 次に、この積層体を、直径20mmの芯に対して捲回することにより、正極、セパレータ、及び負極を備える捲回体を得た。続いて、得られた捲回体を、10mm/秒の速度で、厚さ4.5mmになるまで一方向から圧縮することにより扁平体を得た。なお、得られた扁平体は平面視楕円形をしており、その長径と短径との比(長径/短径)は7.7であった。また、非水系電解液(濃度1.0MのLiPF溶液、溶媒:エチレンカーボネート(EC)/エチルメチルカーボネート(EMC)=3/7(質量比)の混合溶媒に、添加剤としてビニレンカーボネート(VC)2体積%を更に添加)を準備した。
 次に、上記扁平体を、上記非水系電解液とともにアルミニウム製のラミネートケース内に収容した。そして、負極リード及び正極リードを所定の箇所に接続した後に、ラミネートケースの開口部を熱で封口することにより、非水系二次電池としてのラミネート型リチウムイオン二次電池を製造した。なお、得られた二次電池は、幅35mm×高さ48mm×厚さ5mmのパウチ形であり、公称容量は700mAhであった。
 そして、このリチウムイオン二次電池の内部抵抗及びサイクル特性を評価した。結果を表1及び表2に示す。
(実施例2)
〔一段目及び二段目の重合添加〕
 実施例1と同様にして一段目及び二段目の重合添加を行った。
〔三段目の重合添加〕
 重合開始剤として、実施例1で使用した水溶性重合開始剤に替えて、油溶性重合開始剤としての1,1,3,3-テトラメチルブチル-ヒドロペルオキシド(日油社製、製品名「パーオクタH」)0.04部を使用した。また、酸性官能基含有単量体としてのメタクリル酸を添加する前に、還元剤としての硫酸第一鉄(中部キレスト社製、商品名「フロストFe」)0.002部を含む還元剤水溶液を更に添加した。それ以外は、実施例1と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極、及びリチウムイオン二次電池を調製又は準備した。そして、実施例1と同様に各種測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例3)
〔一段目及び二段目の重合添加〕
 実施例1と同様にして一段目及び二段目の重合添加を行った。
〔三段目の重合添加〕
 実施例2における油溶性重合開始剤としての1,1,3,3-テトラメチルブチル-ヒドロペルオキシドの量を0.10部に変更した。それ以外は、実施例2と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極、及びリチウムイオン二次電池を調製又は準備した。そして、実施例1と同様に各種測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例4)
〔一段目及び二段目の重合添加〕
 実施例1と同様にして一段目及び二段目の重合添加を行った。
〔三段目の重合添加〕
 実施例2における油溶性重合開始剤としての1,1,3,3-テトラメチルブチル-ヒドロペルオキシドの量を0.50部に変更した。また、酸性官能基含有単量体としてのメタクリル酸を添加する前に、還元剤としてのナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート(三菱ガス化学社製、製品名「SFS」)0.028部を含む還元剤水溶液を更に添加した。それ以外は、実施例2と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極、及びリチウムイオン二次電池を調製又は準備した。そして、実施例1と同様に各種測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例5)
〔一段目及び二段目の重合添加〕
 実施例1と同様にして一段目及び二段目の重合添加を行った。
〔三段目の重合添加〕
 実施例4における油溶性重合開始剤としての1,1,3,3-テトラメチルブチル-ヒドロペルオキシド0.50部に替えて、油溶性重合開始剤としてのクメンヒドロキシペルオキシド0.04部を使用した。それ以外は実施例4を同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極、及びリチウムイオン二次電池を調製又は準備した。そして、実施例1と同様に各種測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例6)
<バインダー組成物の調製>
〔シード粒子の調製〕
 攪拌機付き5MPa耐圧容器に、芳香族ビニル単量体としてのスチレン38.6部と、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン30.0部と、ニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル9.8部と、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのメタクリル酸メチル17.6部と、酸性官能基含有単量体としてのメタクリル酸4.0部と、イオン交換水100部と、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸9.0部と、分子量調整剤としてのt-ドデシルメルカプタン0.5部と、水溶性重合開始剤としての過硫酸カリウム0.5部とを入れ、十分に撹拌した。その後、50℃に加温して4時間反応を進行させることで、シード粒子を得た。
〔一段目の重合〕
 次いで、上記とは別の耐圧容器に、撹拌下で、上記のようにして得られたシード粒子3.5部と、ニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル17.5部と、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン32.5部と、乳化剤としてのドデシルジフェニルエーテルスルホン酸ナトリウム0.15部と、イオン交換水90部と、分子量調整剤としてのt-ドデシルメルカプタン0.35部と、連鎖移動剤としてのα-メチルスチレンダイマー0.1部と、水溶性重合開始剤としての過硫酸カリウム0.5部とを入れた。46℃に加温し、2時間反応を進行させることで、重合体を含んだ水分散液を得た。
〔二段目の重合〕
 上記水分散液を70℃に加温し、この水分散液に、ニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル8.0部と、不飽和カルボン酸アミド単量体としてのアクリルアミド1.0部と、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン12.5部と、芳香族ビニル単量体としてのスチレン13.5部と、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのメタクリル酸メチル12.0部と、酸性官能基含有単量体としてのアクリル酸1.4部及びイタコン酸1.6部と、イオン交換水30部と、分子量調整剤としてのt-ドデシルメルカプタン0.4部及びα-メチルスチレンダイマー0.4部とを連続添加して重合を継続した。この二段目の重合添加において、原料添加開始時から12時間反応を進行させた後、重合禁止剤としてのジエチルヒドロキシルアミン水溶液(濃度85%)0.02部を加えて重合反応を停止した。
〔三段目の重合〕
 その後、二段目の重合で使用した耐圧容器に、油溶性重合開始剤としての1,1,3,3-テトラメチルブチル-ヒドロペルオキシド0.04部(日油社製、製品名「パーオクタH」)を入れ、10分間攪拌した後、イオン交換水3.2部と、還元剤としてのナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート(三菱ガス化学社製、商品名「SFS」)0.028部及び硫酸第一鉄(中部キレスト社製、商品名「フロストFe」)0.002部を含む還元剤水溶液を入れ、さらに10分間攪拌した。その後、酸性官能基含有単量体としてのメタクリル酸3.0部を添加し、さらに4時間反応させた。こうして得られた重合体を含んだ水分散液を30℃以下まで冷却し、粒子状結着材と水とを含むバインダー組成物を得た。
 得られたバインダー組成物を用いて、各種測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
 また、実施例1で使用したバインダー組成物に替えて、上記のようにして得たバインダー組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極、正極、及びリチウムイオン二次電池を調製又は準備した。そして、実施例1と同様に各種測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例7)
<バインダー組成物の調製>
〔シード粒子の調製〕
 攪拌機付き5MPa耐圧容器に、芳香族ビニル単量体としてのスチレン38.0部と、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン60.0部と、酸性官能基含有単量体としてのメタクリル酸2.0部と、イオン交換水268部と、乳化剤としてのドデシルジフェニルエーテルスルホン酸ナトリウム4.0部と、分子量調整剤としてのt-ドデシルメルカプタン0.15部と、水溶性重合開始剤としての過硫酸カリウム0.5部とを入れ、十分に撹拌した。その後、57℃に加温して4時間反応を進行させることで、シード粒子を得た。
〔一段目の重合〕
 上記とは別の攪拌機付き5MPa耐圧容器に、上記のようにして得られたシード粒子6.0部と、イオン交換水135部と、乳化剤としてのドデシルジフェニルエーテルスルホン酸ナトリウム0.2部と、酸性官能基含有単量体としてのイタコン酸3.8部と、芳香族ビニル単量体としてのスチレン62.0部と、分子量調整剤としてのt-ドデシルメルカプタン0.5部とを、この順に投入した。次いで、反応器内部の気体を窒素で3回置換した後、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン33.2部を投入した。60℃に保った反応器に、水溶性重合開始剤としての過硫酸カリウム0.5部を投入して重合反応を開始し、撹拌しながら重合反応を継続した。重合開始剤を投入してから2時間50分後に、水酸基含有アクリル酸エステル単量体としてのアクリル酸-2-ヒドロキシエチルを0.5部、さらにその20分後に、水酸基含有アクリル酸エステル単量体としてのアクリル酸-2ヒドロキシエチルを0.5部添加した。重合開始剤を投入してから3時間20分後に、重合体を含んだ水分散液を30℃ 以下まで冷却した。
〔三段目の重合〕
 その後、油溶性重合開始剤としての1,1,3,3-テトラメチルブチル-ヒドロペルオキシド0.04部(日油社製、商品名「パーオクタH」)を入れ、10分間攪拌した後、イオン交換水3.2部と、還元剤としてのナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート(三菱ガス化学社製、製品名「SFS」)0.028部及び硫酸第一鉄(中部キレスト社製、製品名「フロストFe」)0.002部を含む還元剤水溶液を入れ、さらに10分間攪拌した後、酸性官能基含有単量体としてのメタクリル酸3.0部を添加し、さらに4時間反応させた。こうして得られた重合体を含んだ水分散液を30℃以下まで冷却し、粒子状結着材と水とを含むバインダー組成物を得た。
 得られたバインダー組成物を用いて、各種測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
 また、実施例1で使用したバインダー組成物に替えて、上記のようにして得たバインダー組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極、正極、及びリチウムイオン二次電池を調製又は準備した。そして、実施例1と同様に各種測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
(比較例1)
 三段目の重合添加を行わなかった以外は、実施例1と同様にして重合体の水分散液を得て、これをバインダー組成物とした。このバインダー組成物を用いて実施例1と同様にして各種測定及び評価を行った。結果を表2に示す。
 また、実施例1で使用したバインダー組成物に替えて、上記のようにして得たバインダー組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極、正極、及びリチウムイオン二次電池を調製又は準備した。そして、実施例1と同様に各種測定及び評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例2)
 比較例1で得られた重合体の水分散液に対し、さらに水溶性アクリル酸系分散剤(東亜合成製、製品名「アロン(登録商標)T-50」を3部添加して、バインダー組成物とした。このバインダー組成物を用いて実施例1と同様に各種測定及び評価を行った。結果を表2に示す。
 バインダー組成物として、上記のようにして得たバインダー組成物を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極用スラリー組成物、負極、正極、及びリチウムイオン二次電池を調製又は準備した。そして、実施例1と同様に各種測定及び評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例3)
 実施例1における一段目、二段目の重合添加の際に使用した水溶性重合剤としての過酸化カリウムの量をそれぞれ1.0部に変更した。また、三段目の重合添加の際に、油溶性重合体としての1,1,3,3-テトラメチルブチル-ヒドロペルオキシドを使用しなかった。それ以外は実施例1と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極、及びリチウムイオン二次電池を調製又は準備した。そして、実施例1と同様に各種測定及び評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例4)
 三段目の重合添加の際に使用した油溶性重合体としての1,1,3,3-テトラメチルブチル-ヒドロペルオキシドの量を1.00部に変更した以外は、実施例4と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極、及びリチウムイオン二次電池を調製又は準備した。そして、実施例1と同様に各種測定及び評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例5)
 三段目の重合添加を行わなかった以外は、実施例5と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極、及びリチウムイオン二次電池を調製又は準備した。そして、実施例1と同様に各種測定及び評価を行った。結果を表2に示す。
(比較例6)
 三段目の重合添加を行わなかった以外は、実施例6と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極、及びリチウムイオン二次電池を調製又は準備した。そして、実施例1と同様に各種測定及び評価を行った。結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 なお、表1及び表2中、
「BA」は、ブチルアクリレートを示し、
「MAA」は、メタクリル酸を示し、
「IA」は、イタコン酸を示し、
「NMA」は、N-メチロールアクリルアミドを示し、
「AGE」は、アクリルグリシジルエーテルを示し、
「St」は、スチレンを示し、
「BD」は、1,3-ブタジエンを示し、
「β-HEA」は、アクリル酸-2-ヒドロキシエチルを示し、
「AN」は、アクリロニトリルを示し、
「MMA」は、メタクリル酸メチルを示し、
「AAm」は、アクリルアミドを示し、
「AA」は、アクリル酸を示し、
「KPS」は、過酸化カリウムを示し、
「CPS」は、クメンヒドロキシペルオキシドを示す。
 表1より、本発明の範囲内である実施例1~7で得られたバインダー組成物を用いれば、ピール強度に優れた電極を形成することができ、この電極を用いることで、内部抵抗が低減され、サイクル特性に優れた二次電池が得られることが分かる。
 本発明によれば、ピール強度に優れた二次電池用電極を形成可能であり、かつ、二次電池に優れた電気的特性を発揮させ得る非水系二次電池電極用バインダー組成物と、当該バインダー組成物を含む非水系二次電池電極用スラリー組成物を提供することができる。
 また、本発明によれば、ピール強度に優れた非水系二次電池用電極、及び、当該非水系二次電池用電極を備えており、電気的特性に優れた非水系二次電池を提供することができる。

Claims (9)

  1.  粒子状結着材と、水とを含む非水系二次電池電極用バインダー組成物であって、
     前記非水系二次電池電極用バインダー組成物は、温度25℃、固形分濃度30質量%、pH6.0にした際の粘度をη、温度25℃、固形分濃度30質量%、pH8.0にした際の粘度をηとした場合に、下記式(1): 
     粘度増加率=(η-η)/η[倍]   ・・・(1)
     で算出される粘度増加率が1.5倍以上であり、
     前記粒子状結着材の水相中の酸量(β)に対する、前記粒子状結着材の表面酸量(α)の比(α/β)が1.0以上である、非水系二次電池電極用バインダー組成物。
  2.  前記粒子状結着材は、酸性官能基含有単量体単位を80質量%以上の割合で含有する重合体(A)を表層部に含む、請求項1に記載の非水系二次電池電極用バインダー組成物。
  3.  前記粒子状結着材は、前記表層部の内側に重合体(B)を含む粒子を有する、請求項2に記載の非水系二次電池電極用バインダー組成物。
  4.  前記重合体(B)は、アクリル系重合体又は共役ジエン系重合体である、請求項3に記載の非水系二次電池電極用バインダー組成物。
  5.  前記粒子状結着材は、pH6.0で動的光散乱法により測定された前記粒子状結着材の平均粒子径Da(pH6.0)に対する、pH8.0で動的光散乱法により測定された前記粒子状結着材の平均粒子径Da(pH8.0)の比(Da(pH8.0)/Da(pH6.0))が1.10超である、請求項1に記載の非水系二次電池電極用バインダー組成物。
  6.  pHが6.0以上10.0以下である、請求項1に記載の非水系二次電池電極用バインダー組成物。
  7.  電極活物質と、請求項1~6のいずれか1項に記載の非水系二次電池電極用バインダー組成物とを含む、非水系二次電池電極用スラリー組成物。
  8.  請求項7に記載の非水系二次電池電極用スラリー組成物を用いて形成した電極合材層を備える、非水系二次電池用電極。
  9.  正極、負極、セパレータ及び電解液を有し、
     前記正極及び前記負極の少なくとも一方が請求項8に記載の非水系二次電池用電極である、非水系二次電池。
     
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