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JP5450030B2 - Binder for aqueous electrode composition for non-aqueous secondary battery - Google Patents
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JP5450030B2 - Binder for aqueous electrode composition for non-aqueous secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、非水二次電池用水系電極組成物用バインダーに関する。より詳しくは、リチウムイオン電池等の非水二次電池の電極組成物のバインダーとして好適に用いることができる非水二次電池用水系電極組成物用バインダーに関する。 The present invention relates to a binder for an aqueous electrode composition for non-aqueous secondary batteries. More specifically, the present invention relates to a binder for a nonaqueous secondary battery aqueous electrode composition that can be suitably used as a binder for an electrode composition of a nonaqueous secondary battery such as a lithium ion battery.

二次電池は、繰り返し充放電を行うことができる電池であり、近年の環境問題への関心の高まりを背景に、携帯電話やノートパソコン等の電子機器だけでなく、自動車や航空機等の分野においても使用がすすんでいる。このような二次電池への需要の高まりを受けて、研究も活発に行われており、特に、二次電池の中でも軽量、小型かつ高エネルギー密度のリチウムイオン電池は、各産業界から注目されており、開発が盛んに行われている。
リチウムイオン電池は、主に正極、電解質、負極及びセパレータから構成され、正極は、非水二次電池用正極組成物をアルミ集電体の上に塗布したものが用いられている。非水二次電池用正極組成物は、主に正極活物質、導電助剤、バインダー及び溶剤からなっており、バインダーとして、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)が一般に用いられている。これは、PVdFが化学的、電気的に安定であり、NMPがPVdFを溶解する経時安定性のある溶剤であること、及び、正極活物質として一般に用いられているコバルト酸リチウムが水中では加水分解をおこすと言われており、有機溶剤を使用する必要があることが理由である。しかしながら、PVdFは溶解濃度が高くなく、一般に10%以下の濃度で用いられており、PVdFを用いると固形分濃度を上げ難い。また、NMPは、沸点が高いため、NMPを溶剤として用いると正極を形成する際に溶剤の揮発に多くのエネルギーを必要とするといった問題がある。それに加え、近年は環境問題への関心の高まりを背景に、正極組成物にも有機溶剤を使用しない水系のものが求められてきている。また、負極は、非水二次電池用負極組成物を銅箔上に塗布したものが一般的に用いられる。非水二次電池用負極組成物は、主にカーボンとバインダーにより形成され、耐電解液性や膜の密着性や可とう性、耐加水分解性などが求められる。バインダーとしては、これまで一般的には、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)やスチレンブタジエン系エマルション(SBRラテックス)が使用されている。このような状況の下、電池用組成物や、電池用組成物に用いることができるバインダーについて、様々な研究、開発がなされている。
Secondary batteries are rechargeable batteries that can be repeatedly charged and discharged. In recent years, due to the growing interest in environmental problems, not only electronic devices such as mobile phones and laptop computers, but also automobiles and airplanes. Is also in use. In response to the growing demand for secondary batteries, research is actively conducted. In particular, lithium-ion batteries that are light, small, and high in energy density are attracting attention from various industries. Development is actively underway.
A lithium ion battery is mainly composed of a positive electrode, an electrolyte, a negative electrode, and a separator, and the positive electrode is obtained by applying a positive electrode composition for a non-aqueous secondary battery onto an aluminum current collector. The positive electrode composition for a non-aqueous secondary battery mainly comprises a positive electrode active material, a conductive additive, a binder and a solvent. The binder is polyvinylidene fluoride (PVdF), and the solvent is N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). ) Is commonly used. This is because PVdF is chemically and electrically stable, NMP is a solvent that is stable over time and dissolves PVdF, and lithium cobaltate that is generally used as a positive electrode active material is hydrolyzed in water. This is because it is necessary to use an organic solvent. However, PVdF does not have a high dissolved concentration, and is generally used at a concentration of 10% or less. When PVdF is used, it is difficult to increase the solid content concentration. Moreover, since NMP has a high boiling point, when NMP is used as a solvent, there is a problem that a large amount of energy is required for volatilization of the solvent when the positive electrode is formed. In addition, in recent years, against the backdrop of growing interest in environmental problems, water-based materials that do not use organic solvents have also been required for the positive electrode composition. Moreover, what applied the negative electrode composition for non-aqueous secondary batteries on copper foil is generally used for a negative electrode. A negative electrode composition for a non-aqueous secondary battery is mainly formed of carbon and a binder, and is required to have an electrolytic solution resistance, film adhesion, flexibility, hydrolysis resistance, and the like. As the binder, polyvinylidene fluoride (PVdF) or styrene butadiene emulsion (SBR latex) has been generally used. Under such circumstances, various researches and developments have been made on battery compositions and binders that can be used in battery compositions.

水系溶剤を使用できるバインダーに関し、(メタ)アクリル酸ポリオキシアルキレンエーテル化合物およびエチレン性不飽和カルボン酸を共重合して得られる共重合体の水溶液からなるリチウムイオン二次電池負極用増粘剤が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。また、電池用のバインダーに関し、アクリル酸及び/又はメタクリル酸と特定の構造を有する不飽和ポリアルキレングリコールエステル系単量体と、これらと共重合可能な単量体とを特定の割合で配合して共重合させて得られるカルボキシル基含有樹脂を電池用バインダ樹脂として用いることが開示されている(例えば、特許文献2参照。)。更に、バインダー重合体及び前記バインダー重合体の表面に化学結合された分散剤を含む電極用複合バインダー重合体であって、分散剤として、特定の構造を有するアルコキシポリアルキレンオキシド(メタ)アクリル酸エステル単量体、特定の構造を有する(メタ)アクリル酸由来の単量体、特定の構造を有する反応型界面活性剤、これらを特定の割合で含む共重合体、特定の構造を有するポリカルボン酸系単量体、よりなる群から選ばれた少なくとも1種を含むバインダー重合体が開示されている(例えば、特許文献3参照。)。
更に、(メタ)アクリル酸エステル系単量体、不飽和カルボン酸系単量体、ビニル系単量体を特定の割合で重合することにより得られたポリマー粒子を含んでなる電池用バインダーが開示されている(例えば、特許文献4参照。)。
Regarding a binder that can use an aqueous solvent, a thickener for a negative electrode of a lithium ion secondary battery comprising an aqueous solution of a copolymer obtained by copolymerizing a (meth) acrylic acid polyoxyalkylene ether compound and an ethylenically unsaturated carboxylic acid, (For example, refer to Patent Document 1). In addition, regarding the binder for the battery, acrylic acid and / or methacrylic acid, an unsaturated polyalkylene glycol ester monomer having a specific structure, and a monomer copolymerizable therewith are blended at a specific ratio. It is disclosed that a carboxyl group-containing resin obtained by copolymerization is used as a battery binder resin (see, for example, Patent Document 2). Furthermore, it is a composite binder polymer for an electrode comprising a binder polymer and a dispersant chemically bonded to the surface of the binder polymer, and an alkoxy polyalkylene oxide (meth) acrylate ester having a specific structure as the dispersant Monomers, monomers derived from (meth) acrylic acid having a specific structure, reactive surfactants having a specific structure, copolymers containing these in a specific ratio, polycarboxylic acids having a specific structure A binder polymer containing at least one selected from the group consisting of system monomers is disclosed (for example, see Patent Document 3).
Further disclosed is a battery binder comprising polymer particles obtained by polymerizing a (meth) acrylic acid ester monomer, an unsaturated carboxylic acid monomer, and a vinyl monomer at a specific ratio. (For example, refer to Patent Document 4).

特開2002−203561号公報(第1−2頁)JP 2002-203561 A (page 1-2) 特開2003−268053号公報(第1−2頁)JP 2003-268053 A (page 1-2) 特表2006−519883号公報(第1−2、9−14頁)JP 2006-519883 A (Page 1-2, pages 9-14) 特表2008−537841号公報(第1−2、11−16頁)Japanese translation of PCT publication No. 2008-537841 (1-2, 11-16)

しかしながら、これら特許文献1〜4に開示の増粘剤やバインダーは、(メタ)アクリル酸エステル系の単量体を有しているが、エステル構造を有する為、耐加水分解性が充分でない恐れがある。また、特許文献1の増粘剤は、リチウム塩を必ずしも含まない負極組成物用のものであって、水中で加水分解をおこすおそれのあるリチウム塩を含む水系の組成物のバインダーとして実際に用いた例は開示されておらず、また、活物質として一般にリチウム塩が用いられる正極組成物に用いるのに充分なものであるとはいえない。特許文献2の電池用バインダ樹脂についても、水を溶剤として用いた具体的な例は開示されておらず、水を溶剤とする水系の正極組成物に用いた場合に、正極として充分な機能を発揮するものとはいえない。更に、特許文献3については、LiCoOを正極活物質に用いており、経時的に充分な電池物性が得られるか不明である。また、特許文献4については、使用可能な分散媒として、水が開示されているが、実施例では正極はNMP系で作製され、水系スラリーでの評価は行われていないことから、水系の正極組成物として充分な性能を発揮するものであるかは明らかではない。したがって、正極としての性能を充分に発揮しながら、環境への負荷も少ない水系の正極組成物を実現することができるバインダーを開発する工夫の余地があった。また、負極組成物についても、水系の溶剤を用いることが好ましいことから、水系の負極組成物を形成することができるバインダーが望まれている。 However, the thickeners and binders disclosed in Patent Documents 1 to 4 have a (meth) acrylic acid ester monomer, but have an ester structure, and thus may not have sufficient hydrolysis resistance. There is. The thickener of Patent Document 1 is for a negative electrode composition that does not necessarily contain a lithium salt, and is actually used as a binder for an aqueous composition containing a lithium salt that may hydrolyze in water. Examples are not disclosed, and are not sufficient for use in positive electrode compositions in which lithium salts are generally used as the active material. Regarding the battery binder resin of Patent Document 2, a specific example using water as a solvent is not disclosed, and when used in a water-based positive electrode composition using water as a solvent, a sufficient function as a positive electrode is disclosed. It cannot be said that it demonstrates. Furthermore, Patent Document 3 uses LiCoO 2 as a positive electrode active material, and it is unclear whether sufficient battery physical properties can be obtained over time. For Patent Document 4, water is disclosed as a usable dispersion medium, but in the examples, the positive electrode is made of an NMP system and has not been evaluated with an aqueous slurry. It is not clear whether the composition exhibits sufficient performance. Therefore, there has been room for devising to develop a binder capable of realizing a water-based positive electrode composition that exhibits sufficient performance as a positive electrode and has a low environmental load. Moreover, since it is preferable to use an aqueous solvent also for the negative electrode composition, a binder capable of forming an aqueous negative electrode composition is desired.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、水系での使用が難しいといわれるリチウム塩を活物質として含みながら、非水二次電池用の正極としての性能を充分に発揮する正極を形成する水系の正極組成物の実現を可能とし、また、負極組成物にも好適に用いることができる水系電極組成物用のバインダーを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described present situation, and includes a positive electrode that sufficiently exhibits the performance as a positive electrode for a non-aqueous secondary battery while containing a lithium salt that is said to be difficult to use in an aqueous system as an active material. An object of the present invention is to provide a binder for an aqueous electrode composition that enables realization of an aqueous positive electrode composition to be formed and that can also be suitably used for a negative electrode composition.

本発明者は、水系でありながら、正極としての性能も充分に発揮する正極を形成することができる正極組成物を実現するべく、正極組成物に用いられるバインダーに着目し、種々検討したところ、不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体由来の構造単位を有する重合体をバインダーとした場合に、バインダーの加水分解が(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレンアルキレンエーテル系と比較して起こりにくく、且つ可とう性を発現することができる為、非水二次電池用として好適に用いることができることを見出し、このようなバインダーを用いることで、正極としての機能を充分に発揮し、非水二次電池用として好適に用いることができる正極を形成する正極組成物とすることができることを見出すとともに、このようなバインダーが負極組成物のバインダーとしても好適に用いることができることも見出した。更に、本発明者は、バインダーとして用いる重合体が、不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体由来の構造単位に加え、不飽和カルボン酸系単量体由来の構造単位をも有するものであると、更に水系の正極組成物用のバインダーとして好適なものとなり、このような正極組成物から形成される正極が非水二次電池用の正極としてより優れた性能を発揮するものとなることを見出し、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。 The present inventor, in order to realize a positive electrode composition that can form a positive electrode that exhibits sufficient performance as a positive electrode while being aqueous, focused on the binder used in the positive electrode composition, and variously studied, When a polymer having a structural unit derived from an unsaturated polyalkylene glycol ether monomer is used as a binder, hydrolysis of the binder is less likely to occur than in the case of a (meth) acrylic acid polyoxyethylene alkylene ether type. Since it can exhibit flexibility, it has been found that it can be suitably used for non-aqueous secondary batteries, and by using such a binder, the function as a positive electrode is sufficiently exerted, and non-aqueous secondary batteries are used. It has been found that a positive electrode composition that forms a positive electrode that can be suitably used for applications can be obtained, and such a vine Chromatography was also found that can also be suitably used as the binder of the anode composition. Furthermore, the present inventor said that the polymer used as the binder has a structural unit derived from an unsaturated carboxylic acid monomer in addition to a structural unit derived from an unsaturated polyalkylene glycol ether monomer. Furthermore, the present invention has been found to be suitable as a binder for an aqueous positive electrode composition, and a positive electrode formed from such a positive electrode composition will exhibit better performance as a positive electrode for a non-aqueous secondary battery. The inventors have conceived that the above problems can be solved brilliantly and have reached the present invention.

すなわち本発明は、非水二次電池の電極を形成する水系電極組成物に用いるバインダーで
あって、上記バインダーは、不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体(a)由来の構造単位(I)を有する重合体を含むことを特徴とする非水二次電池用水系電極組成物に用いるバインダーである。
以下に本発明を詳述する。
That is, the present invention is a binder used in an aqueous electrode composition for forming an electrode of a nonaqueous secondary battery, wherein the binder is a structural unit (I) derived from an unsaturated polyalkylene glycol ether monomer (a). It is a binder used for the water-system electrode composition for non-aqueous secondary batteries characterized by including the polymer which has this.
The present invention is described in detail below.

本発明のバインダーは、非水二次電池の電極を形成する水系電極組成物に用いるバインダーであって、正極組成物、負極組成物のいずれにも用いることができるものである。以下においては、本発明のバインダーを含む正極組成物を本発明の正極組成物(又は、本発明の非水二次電池用正極組成物)と記載し、本発明のバインダーを含む負極組成物を本発明の負極組成物(又は、本発明の非水二次電池用負極組成物)と記載する。また、本発明の正極組成物、負極組成物をまとめて本発明の電極組成物(又は、本発明の非水二次電池用電極組成物)と記載する。 The binder of this invention is a binder used for the aqueous electrode composition which forms the electrode of a non-aqueous secondary battery, Comprising: It can be used for any of a positive electrode composition and a negative electrode composition. Below, the positive electrode composition containing the binder of this invention is described as the positive electrode composition of this invention (or the positive electrode composition for non-aqueous secondary batteries of this invention), and the negative electrode composition containing the binder of this invention is described. It describes as the negative electrode composition of this invention (or the negative electrode composition for non-aqueous secondary batteries of this invention). Moreover, the positive electrode composition and the negative electrode composition of the present invention are collectively referred to as an electrode composition of the present invention (or an electrode composition for a non-aqueous secondary battery of the present invention).

本発明のバインダーは、不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体(a)由来の構造単位(I)を有する重合体を含むものであるが、このような重合体を1種含むものであってもよく、2種以上含むものであってもよい。また、このような重合体を含むものである限り、その他の成分を含んでいてもよい。 The binder of the present invention contains a polymer having the structural unit (I) derived from the unsaturated polyalkylene glycol ether monomer (a), but may contain one such polymer. Two or more types may be included. Moreover, as long as it contains such a polymer, it may contain other components.

上記重合体が有する不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体(a)由来の構造単位(I)を与える不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体(a)は、重合性エチレン基とポリアルキレングリコール鎖とを有するものであれば特に制限されないが、下記一般式(1); The unsaturated polyalkylene glycol ether monomer (a) giving the structural unit (I) derived from the unsaturated polyalkylene glycol ether monomer (a) of the polymer is composed of a polymerizable ethylene group and a polyalkylene glycol. Although it will not restrict | limit especially if it has a chain | strand, following General formula (1);

Figure 0005450030
Figure 0005450030

(式中、R、R及びRは、同一若しくは異なって、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基を表す。Rは、水素原子又は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の炭化水素基を表す。Rは、同一若しくは異なって、炭素数2〜10のアルキレン基を表す。Xは、炭素数1〜5の2価のアルキレン基、又は、直接結合を表す。mは、ROで表されるオキシアルキレン基の平均付加モル数を表わし、2〜200の整数である。)で表されるものであることが好ましい。 (Wherein, R 1, R 2 and R 3 are the same or different, .R 4 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a hydrogen atom or a straight, Represents a branched or cyclic hydrocarbon group, R a is the same or different and represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms, X is a divalent alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, or a direct bond M represents the average added mole number of the oxyalkylene group represented by R a O, and is preferably an integer of 2 to 200.

上記R、R及びRは、同一若しくは異なって、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基であるが、アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のいずれのものであってもよい。アルキル基としては、炭素数1〜8のものが好ましい。より好ましくは、炭素数1〜6のアルキル基であり、更に好ましくは、炭素数1〜4のアルキル基である。
また、上記不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体(a)は、炭素数2〜10のアルケニル基を有するものであることが好ましい。より好ましくは、炭素数3〜8のアルケニル基を有するものであり、更に好ましくは、炭素数3〜6のアルケニル基を有するものである。上記R、R及びRは、このような好ましい構造のものとなるように適宜設定されることが好ましい。
R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and are a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and the alkyl group is any of linear, branched or cyclic. Also good. As an alkyl group, a C1-C8 thing is preferable. More preferably, it is a C1-C6 alkyl group, More preferably, it is a C1-C4 alkyl group.
The unsaturated polyalkylene glycol ether monomer (a) preferably has an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms. More preferably, it has a C3-C8 alkenyl group, More preferably, it has a C3-C6 alkenyl group. R 1 , R 2 and R 3 are preferably set appropriately so as to have such a preferable structure.

上記一般式(1)中、Rが炭素数1〜20の直鎖状、分岐状又は環状の炭化水素基である場合、Rとしては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イ
ソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロへキシル等の、炭素数1〜20の脂肪族又は脂環式アルキル基;フェニル、ナフチル、アントリル、フェナントリル等の、炭素数6〜20のアリール基;o−,m−若しくはp−トリル、2,3−若しくは2,4−キシリル、メシチル等の、アルキル基で置換されたアリール基;ビフェニリル等の、(アルキル)フェニル基で置換されたアリール基;ベンジル、フェネチル、ベンズヒドリル、トリチル等の、アリール基で置換されたアルキル基等が挙げられる。
これらのうち、Rとしては、炭素数10以下の炭化水素基又は水素原子が好ましく、より好ましくは、炭素数3以下の炭化水素基又は水素原子であり、更に好ましくは、炭素数2以下の飽和アルキル基又は不飽和アルキル基又は水素原子である。Rとしては、水素原子、メチル、エチル、ビニルが特に好ましく、水素原子及びメチルが最も好ましい。
In the above general formula (1), when R 4 is a linear, branched or cyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, R 4 may be methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n- C 1-20 aliphatic or alicyclic alkyl groups such as butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, etc .; phenyl, naphthyl, anthryl, phenanthryl, etc. An aryl group having 6 to 20 carbon atoms; an aryl group substituted with an alkyl group such as o-, m- or p-tolyl, 2,3- or 2,4-xylyl, and mesityl; an (alkyl) such as biphenylyl Aryl groups substituted with phenyl groups; alkyl groups substituted with aryl groups such as benzyl, phenethyl, benzhydryl, trityl, etc. That.
Among these, R 4 is preferably a hydrocarbon group or hydrogen atom having 10 or less carbon atoms, more preferably a hydrocarbon group or hydrogen atom having 3 or less carbon atoms, and still more preferably 2 or less carbon atoms. A saturated alkyl group, an unsaturated alkyl group, or a hydrogen atom. R 4 is particularly preferably a hydrogen atom, methyl, ethyl, or vinyl, and most preferably a hydrogen atom or methyl.

上記一般式(1)中、Rは、炭素数2〜10のアルキレン基を表わす。アルキレン基は、直鎖状であってもあるいは分岐鎖であってもよい。ROで表されるオキシアルキレン基は、それぞれ、同一であっても異なるものであってもよい。これらの中でも、炭素数2〜5のアルキレン基が好ましい。より好ましくは、炭素数2〜3のアルキレン基である。 In the general formula (1), R a represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms. The alkylene group may be linear or branched. The oxyalkylene groups represented by R a O may be the same or different. Among these, an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms is preferable. More preferably, it is a C2-C3 alkylene group.

上記Rの具体例としては、エチレン(−CHCH−)、トリメチレン(−CHCHCH−)、テトラメチレン(−CHCHCHCH−)、ペンタメチレン、へキサメチレン等の、直鎖のアルキレン基;エチリデン[−CH(CH)−]、プロピレン[−CH(CH)CH−]、プロピリデン[−CH(CHCH)−]、イソプロピリデン[−C(CH−]、等の分岐鎖のアルキレン基等が挙げられる。これらの中でも、エチレン、トリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、エチリデン、プロピレン、イソプロピリデン等の炭素数2〜5のものが好ましく、より好ましくは、エチレン、プロピレンであり、最も好ましくはエチレンである。すなわち、ROで表されるオキシアルキレン基としては、このような好ましいRから構成されるものが好ましい。 Specific examples of the Ra include ethylene (—CH 2 CH 2 —), trimethylene (—CH 2 CH 2 CH 2 —), tetramethylene (—CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 —), pentamethylene, A linear alkylene group such as xamethylene; ethylidene [—CH (CH 3 ) —], propylene [—CH (CH 3 ) CH 2 —], propylidene [—CH (CH 3 CH 2 ) —], isopropylidene [ Branched chain alkylene groups such as —C (CH 3 ) 2 —] and the like. Among these, those having 2 to 5 carbon atoms such as ethylene, trimethylene, tetramethylene, pentamethylene, ethylidene, propylene, and isopropylidene are preferable, ethylene and propylene are more preferable, and ethylene is most preferable. That is, as the oxyalkylene group represented by R a O, those composed of such preferable R a are preferable.

上記不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体(a)は、一般式(1)中、ROで表されるオキシアルキレン基が、1種類のオキシアルキレン基のみから構成されるものであっても、2種類以上の異なるオキシアルキレン基から構成されるものであってもよいが、オキシアルキレン基全体のうち、50〜100モル%が上記好ましいオキシアルキレン基によって構成されていることが好ましい。オキシアルキレン基がこのようなものであると、水への溶解性を確保し、且つ可とう性付与に寄与するものとなる。
オキシアルキレン基全体のうち、上記好ましいオキシアルキレン基の割合は、より好ましくは、70〜100モル%以上であり、更に好ましくは、80〜100モル%である。
In the unsaturated polyalkylene glycol ether monomer (a), the oxyalkylene group represented by R a O in the general formula (1) is composed of only one kind of oxyalkylene group. Also, although it may be composed of two or more different oxyalkylene groups, it is preferable that 50 to 100 mol% of the total oxyalkylene groups are composed of the above preferred oxyalkylene groups. If the oxyalkylene group is such, it will ensure solubility in water and contribute to flexibility.
The ratio of the preferable oxyalkylene group in the entire oxyalkylene group is more preferably 70 to 100 mol%, and still more preferably 80 to 100 mol%.

上記一般式(1)中、Xが炭素数1〜5の2価のアルキレン基である場合、Xの例としては、メチレン(−CH−)、エチレン(−CHCH−)、トリメチレン(−CHCHCH−)、テトラメチレン(−CHCHCHCH−)、プロピレン[−CH(CH)CH−]等が挙げられる。これらのうち、Xは、メチレン、エチレンが好ましく、特にエチレンであることが好ましい。 In the general formula (1), when X is a divalent alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, examples of X include methylene (—CH 2 —), ethylene (—CH 2 CH 2 —), trimethylene. (-CH 2 CH 2 CH 2 - ), tetramethylene (-CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -), propylene [-CH (CH 3) CH 2 -] , and the like. Among these, X is preferably methylene or ethylene, and particularly preferably ethylene.

上記一般式(1)において、mは、ROで表されるオキシアルキレン基の平均付加モル数を表わし、2〜200の数である。なお、ROで表されるオキシアルキレン基が2種類以上の異なるオキシアルキレン基を有する場合、オキシアルキレン基の付加は、ランダム付加、ブロック付加、交互付加等のいずれの付加形態であってもよい。
なお、平均付加モル数とは、単量体1モル中において付加しているオキシアルキレン基のモル数の平均値を意味する。
In the said General formula (1), m represents the average addition mole number of the oxyalkylene group represented by R <a> O, and is the number of 2-200. When the oxyalkylene group represented by R a O has two or more different oxyalkylene groups, the addition of the oxyalkylene group may be any addition form such as random addition, block addition, and alternate addition. Good.
The average number of moles added means the average number of moles of oxyalkylene groups added in 1 mole of monomer.

上記mが200を超えると、単量体の重合性が低下することになる。また、mが2未満で
あると、得られる重合体が充分な柔軟性を有しないものとなり、バインダーとしての使用に適したものではなくなるおそれがある。mの範囲としては、2〜150が好ましく、10〜100がより好ましい。
When the above m exceeds 200, the polymerizability of the monomer is lowered. On the other hand, if m is less than 2, the resulting polymer does not have sufficient flexibility and may not be suitable for use as a binder. As a range of m, 2-150 are preferable and 10-100 are more preferable.

本発明において、上記構造単位(I)を有する重合体が、一般式(1)で表される構造単位を2種以上有する場合、その組み合わせとしては、特に制限されないが、上述した好ましい範囲の一般式(1)の化合物の組み合わせが好ましい。 In the present invention, when the polymer having the structural unit (I) has two or more structural units represented by the general formula (1), the combination thereof is not particularly limited, but the general range of the preferred range described above A combination of compounds of formula (1) is preferred.

本発明における不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体(a)は、アルケニル基とポリアルキレングリコール鎖とを有するものであることが好ましく、アルケニル基を有する不飽和アルコールポリアルキレングリコール付加物が好適である。上記単量体(a)としては、アルケニル基を有する不飽和アルコールにポリアルキレングリコール鎖が付加した構造を有する化合物であればよく、炭素数が2〜10、好ましくは炭素数が3〜8のアルケニル基を有するとともに、炭素数が2〜10のオキシアルキレン基の平均付加モル数が2〜200であることが好ましい。具体的には、ビニルアルコールアルキレンオキシド付加物、(メタ)アリルアルコールアルキレンオキシド付加物、3−ブテン−1−オールアルキレンオキシド付加物、イソプレノール(3−メチル−3−ブテン−1−オール)アルキレンオキシド付加物、3−メチル−2−ブテン−1−オールアルキレンオキシド付加物、2−メチル−3−ブテン−2−オールアルキレンオキシド付加物、2−メチル−2−ブテン−1−オールアルキレンオキシド付加物、2−メチル−3−ブテン−1−オールアルキレンオキシド付加物が好適であり、より好ましくは3−メチル−3−ブテン−1−オールにアルキレンオキシドを付加させたイソプレノール(3−メチル−3−ブテン−1−オール)アルキレンオキシド付加物、特に好ましくは3−メチル−3−ブテン−1−オール1モルにアルキレンオキシドを平均2〜200モル付加させたイソプレノール(3−メチル−3−ブテン−1−オール)アルキレンオキシド付加物である。 The unsaturated polyalkylene glycol ether monomer (a) in the present invention preferably has an alkenyl group and a polyalkylene glycol chain, and an unsaturated alcohol polyalkylene glycol adduct having an alkenyl group is preferred. is there. The monomer (a) may be a compound having a structure in which a polyalkylene glycol chain is added to an unsaturated alcohol having an alkenyl group, and has 2 to 10 carbon atoms, preferably 3 to 8 carbon atoms. While having an alkenyl group, it is preferable that the average added mole number of an oxyalkylene group having 2 to 10 carbon atoms is 2 to 200. Specifically, vinyl alcohol alkylene oxide adduct, (meth) allyl alcohol alkylene oxide adduct, 3-buten-1-ol alkylene oxide adduct, isoprenol (3-methyl-3-buten-1-ol) alkylene oxide Adduct, 3-methyl-2-buten-1-ol alkylene oxide adduct, 2-methyl-3-buten-2-ol alkylene oxide adduct, 2-methyl-2-buten-1-ol alkylene oxide adduct 2-methyl-3-buten-1-ol alkylene oxide adduct is more preferable, more preferably isoprenol (3-methyl-3-butene-1-ol obtained by adding alkylene oxide to 3-methyl-3-buten-1-ol. Buten-1-ol) alkylene oxide adduct, particularly preferably 3-methyl- - butene-1-ol 1 mol and the alkylene oxide is an average 2 to 200 mols isoprenol (3-methyl-3-buten-1-ol) alkylene oxide adducts.

上記不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体(a)由来の構造単位(I)を有する重合体は、更に不飽和カルボン酸系単量体(b)由来の構造単位(II)を有することが好ましい。重合体が更にこのような構造単位(II)を有するものであると、本発明のバインダーが更に水系電極組成物用のバインダーとして好ましいものとなり、このような水系電極組成物から形成される正極が非水二次電池用の正極としてより優れた機能を発揮することになる。
本発明における重合体は、構造単位(II)を1種有するものであってもよく、2種以上有するものであってもよい。
The polymer having the structural unit (I) derived from the unsaturated polyalkylene glycol ether monomer (a) may further have a structural unit (II) derived from the unsaturated carboxylic acid monomer (b). preferable. When the polymer further has such a structural unit (II), the binder of the present invention is further preferred as a binder for an aqueous electrode composition, and a positive electrode formed from such an aqueous electrode composition is obtained. A more excellent function as a positive electrode for a non-aqueous secondary battery will be exhibited.
The polymer in the present invention may have one type of structural unit (II), or may have two or more types.

上記不飽和カルボン酸系単量体(b)は、下記一般式(2); The unsaturated carboxylic acid monomer (b) is represented by the following general formula (2);

Figure 0005450030
Figure 0005450030

(式中、R、R及びRは、同一もしくは異なって、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、又は−(CHCOOMを表わす。この際、−(CHCOOMは、−COOM又は他の−(CHCOOMと無水物を形成してもよい。−(CHCOOMにおいて、zは、0〜2の数である。M又はMは、同一もしくは異なって、水素原子、金属原子、アンモニウム基又は有機アミン基を表す。)で表される単
量体であることが好ましい。
(Wherein R 5 , R 6 and R 7 are the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or — (CH 2 ) z COOM 2. In this case, — (CH 2 Z COOM 2 may form an anhydride with -COOM 1 or other-(CH 2 ) z COOM 2. In-(CH 2 ) z COOM 2 , z is a number from 0-2. M 1 or M 2 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, a metal atom, an ammonium group, or an organic amine group.

上記一般式(2)において、R、R及びRがアルキル基である場合、アルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状のいずれのものであってもよい。また、アルキル基としては、炭素数1〜3のアルキル基がより好ましい。より好ましくは、炭素数1のアルキル基、すなわちメチル基である。 In the general formula (2), when R 5 , R 6 and R 7 are alkyl groups, the alkyl group may be linear, branched or cyclic. Moreover, as an alkyl group, a C1-C3 alkyl group is more preferable. More preferably, it is a C1 alkyl group, that is, a methyl group.

上記M又はMにおける金属原子としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属原子等の1価の金属原子;カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属原子等の2価の金属原子;アルミニウム、鉄等の3価の金属原子が好ましい。
上記有機アミン基は、有機アンモニウム基、すなわちプロトン化された有機アミンを意味し、エタノールアミン基、ジエタノールアミン基、トリエタノールアミン基等のアルカノールアミン基や、ジメチルアミン基、トリエチルアミン基が好適である。更に、アンモニウム基であってもよい。
Examples of the metal atom in M 1 or M 2 include monovalent metal atoms such as alkali metal atoms such as lithium, sodium, and potassium; divalent metal atoms such as alkaline earth metal atoms such as calcium and magnesium; aluminum, Trivalent metal atoms such as iron are preferred.
The organic amine group means an organic ammonium group, that is, a protonated organic amine, and an alkanolamine group such as an ethanolamine group, a diethanolamine group, or a triethanolamine group, a dimethylamine group, or a triethylamine group is preferable. Further, it may be an ammonium group.

上記不飽和カルボン酸系単量体(b)のうち、不飽和モノカルボン酸系単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等及びこれらの1価金属塩、2価金属塩、アンモニウム塩、有機アンモニウム塩が好ましい。これらの中でも、(メタ)アクリル酸系単量体、即ち、アクリル酸、メタクリル酸及びこれらの1価金属塩、2価金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩がより好ましい。 Among the unsaturated carboxylic acid monomers (b), examples of the unsaturated monocarboxylic acid monomers include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid and the like and their monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium. Salts and organic ammonium salts are preferred. Among these, (meth) acrylic acid monomers, that is, acrylic acid, methacrylic acid, and monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts, and organic amine salts thereof are more preferable.

上記不飽和カルボン酸系単量体(b)のうち、不飽和ジカルボン酸系単量体としては、分子内に不飽和基を1つとカルボン酸を形成しうる基を2つ有する単量体、即ち、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、フマル酸等及びこれらの1価金属塩、2価金属塩、アンモニウム塩及び有機アンモニウム塩等、又は、これらの無水物が好ましい。
上記不飽和カルボン酸系単量体(b)としては、これらの他にも、不飽和ジカルボン酸系単量体と炭素数1〜22個のアルコールとのハーフエステル、不飽和ジカルボン酸類と尿素数1〜22のアミンとのハーフアミド、不飽和ジカルボン酸系単量体と炭素数2〜4のグリコールとのハーフエステル、マレアミン酸と炭素数2〜4のグリコールとのハーフアミド等を使用することができる。
Among the unsaturated carboxylic acid monomers (b), as the unsaturated dicarboxylic acid monomer, a monomer having one unsaturated group and two groups capable of forming a carboxylic acid in the molecule, That is, maleic acid, itaconic acid, citraconic acid, fumaric acid and the like and their monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts and organic ammonium salts, and the anhydrides thereof are preferable.
In addition to these, the unsaturated carboxylic acid monomer (b) is a half ester of an unsaturated dicarboxylic acid monomer and an alcohol having 1 to 22 carbon atoms, an unsaturated dicarboxylic acid and the number of ureas. Use half amides with 1 to 22 amines, half esters of unsaturated dicarboxylic acid monomers and glycols having 2 to 4 carbon atoms, half amides of maleamic acid and glycols having 2 to 4 carbon atoms, and the like. Can do.

本発明のバインダーが含む重合体は、上記一般式(2)におけるR、R及びRが、同一もしくは異なって、水素原子、又は、メチル基である構造単位を含むことが好ましい。
すなわち、本発明のバインダーが含む重合体は、不飽和モノカルボン酸系単量体由来の構造単位を含むことが好ましい。不飽和モノカルボン酸系単量体由来の構造単位を含むものであると、耐電解液性が向上する。
The polymer contained in the binder of the present invention preferably contains a structural unit in which R 5 , R 6 and R 7 in the general formula (2) are the same or different and are a hydrogen atom or a methyl group.
That is, the polymer contained in the binder of the present invention preferably contains a structural unit derived from an unsaturated monocarboxylic acid monomer. Electrolytic solution resistance improves that it contains the structural unit derived from an unsaturated monocarboxylic acid-type monomer.

上記不飽和モノカルボン酸系単量体由来の構造単位の割合は、本発明のバインダーが含む重合体が有する上記一般式(2)で表される構造単位全体100質量%に対して、0.1〜50質量%であることが好ましい。より好ましくは、1〜30質量%、更に好ましくは3〜25質量%である。 The proportion of the structural unit derived from the unsaturated monocarboxylic acid monomer is 0.000% with respect to 100% by mass of the entire structural unit represented by the general formula (2) contained in the polymer contained in the binder of the invention. It is preferable that it is 1-50 mass%. More preferably, it is 1-30 mass%, More preferably, it is 3-25 mass%.

本発明のバインダーが含む重合体は、不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体(a)由来の構造単位(I)を必須として有し、不飽和カルボン酸系単量体(b)由来の構造単位(II)を有することが好ましいものであるが、これら以外のその他の単量体由来の構造単位(III)を有していてもよい。 The polymer contained in the binder of the present invention essentially has the structural unit (I) derived from the unsaturated polyalkylene glycol ether monomer (a), and the structure derived from the unsaturated carboxylic acid monomer (b). Although it is preferable to have unit (II), you may have structural unit (III) derived from other monomers other than these.

上記その他の単量体由来の構造単位(III)を形成する単量体(c)としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ
)アクリル酸ブチル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル;ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;2−メチルプロパンスルホン酸(メタ)アクリルアミド、スチレンスルホン酸等の不飽和スルホン酸類;ならびにこれらの一価金属塩、二価金属塩、アンモニウム塩及び有機アミン塩;(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルアルキルアミド等の不飽和アミド類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等の、ビニルエステル類;スチレン等の、芳香族ビニル類等が挙げられる。その他の単量体由来の構造単位(III)を形成する単量体(c)としては、1種又は2種以上を用いることができる。
As the monomer (c) forming the structural unit (III) derived from the above other monomers, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, (meth) acrylic (Meth) acrylic acid alkyl esters such as butyl acid; hydroxyalkyl (meth) acrylates such as hydroxyethyl (meth) acrylate and hydroxybutyl (meth) acrylate; 2-methylpropanesulfonic acid (meth) acrylamide, styrene sulfonic acid, etc. Unsaturated sulfonic acids; and monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts and organic amine salts thereof; unsaturated amides such as (meth) acrylamide and (meth) acrylalkylamide; vinyl acetate, vinyl propionate, etc. Of vinyl esters; aromatic vinyls such as styrene It is. As the monomer (c) that forms the structural unit (III) derived from other monomers, one or more kinds can be used.

本発明における重合体は、構造単位(I)を必須とし、構造単位(II)、及び、構造単位(III)を有することがあるものであるが、これらの構造単位の質量比(構造単位(I)/(II)/(III))としては、50〜100質量%/0〜50質量%/0〜49質量%であることが好ましい。より好ましくは、50〜99質量%/1〜50質量%/0〜49質量%であり、更に好ましくは、50〜97質量%/3〜25質量%/0〜20質量%である。 The polymer in the present invention essentially contains the structural unit (I) and may have the structural unit (II) and the structural unit (III). The mass ratio of these structural units (the structural unit ( I) / (II) / (III)) is preferably 50 to 100% by mass / 0 to 50% by mass / 0 to 49% by mass. More preferably, it is 50-99 mass% / 1-50 mass% / 0-49 mass%, More preferably, it is 50-97 mass% / 3-25 mass% / 0-20 mass%.

本発明のバインダーが含む重合体は、重量平均分子量が10000〜300000であることが好ましい。分子量がこのような範囲にあると、フィラーを結合し、且つ塗工可能な粘度範囲に収めることができる。より好ましくは、13000〜200000であり、更に好ましくは、15000〜100000である。
重合体の重量平均分子量は、例えば、以下の測定条件下で、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定により求めることができる。
測定機器:Waters LCM1
分子量カラム:G4000SWXL、G3000SWXL、2000SWXL(いずれも東ソー社製)を直列に接続して使用
溶離液:水10999g、アセトニトリル6001gに酢酸ナトリウム三無水物115.6を溶かしたもの
検量線用標準物質:ポリエチレングリコール
測定方法:溶離液に測定対象物の固形分が0.3質量%となるように溶解し、フィルターにてろ過したものを測定する。
The polymer contained in the binder of the present invention preferably has a weight average molecular weight of 10,000 to 300,000. When the molecular weight is within such a range, the filler can be bound and the viscosity can be kept within the coatable range. More preferably, it is 13,000-200000, More preferably, it is 15000-100,000.
The weight average molecular weight of the polymer can be determined, for example, by GPC (gel permeation chromatography) measurement under the following measurement conditions.
Measuring instrument: Waters LCM1
Molecular weight column: G4000SWXL, G3000SWXL, 2000SWXL (all manufactured by Tosoh Corporation) connected in series Eluent: 10999 g water, 6001 g acetonitrile dissolved in sodium acetate dianhydride 115.6 Standard substance for calibration curve: polyethylene Glycol measurement method: Measure the one that is dissolved in the eluent so that the solid content of the measurement object is 0.3% by mass and filtered through a filter.

本発明の正極組成物において、バインダーの含有量は、正極活物質100質量%に対して2〜10質量%であることが好ましい。バインダーの含有量がこの範囲にあると、正極活物質や導電助剤を結合し、且つ活物質量の低下を抑えることができる。 In the positive electrode composition of the present invention, the binder content is preferably 2 to 10% by mass with respect to 100% by mass of the positive electrode active material. When the content of the binder is within this range, it is possible to bind the positive electrode active material and the conductive additive and to suppress the decrease in the amount of the active material.

本発明のバインダーが含む重合体は、溶液重合や塊状重合等の方法で合成することができる。溶液重合は回分式でも連続式でも行うことができ、その際に使用される溶媒としては、水;メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール;ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、n−ヘキサン等の芳香族又は脂肪族炭化水素;酢酸エチル等のエステル化合物;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン化合物;テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル化合物が好適である。これらの中でも、これらの原料単量体及び得られる共重合体の溶解性から、水及び炭素数1〜4の低級アルコールよりなる群から選ばれた少なくとも1種を用いることが好ましく、その中でも水を溶媒に用いるのが、脱溶剤工程を省略できる点で更に好ましい。 The polymer contained in the binder of the present invention can be synthesized by a method such as solution polymerization or bulk polymerization. The solution polymerization can be carried out batchwise or continuously, and the solvent used in this case is water; alcohol such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol; benzene, toluene, xylene, cyclohexane, n-hexane, etc. Preferred are aromatic or aliphatic hydrocarbons; ester compounds such as ethyl acetate; ketone compounds such as acetone and methyl ethyl ketone; and cyclic ether compounds such as tetrahydrofuran and dioxane. Among these, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of water and a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms because of the solubility of these raw material monomers and the resulting copolymer. Is more preferable in that the solvent removal step can be omitted.

上記水溶液重合を行う場合は、ラジカル重合開始剤として、水溶性の重合開始剤、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩;過酸化水素;2,2′−アゾビス−2−メチルプロピオンアミジン塩酸塩等のアゾアミジン化合物、2,2′−アゾビス−2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン塩酸塩等の環状アゾアミジン化合物、2−カルバモイルアゾイソブチロニトリル等のアゾニトリル化合物等の水
溶性アゾ系開始剤等を使用することが好ましい。この際、亜硫酸水素ナトリウム等のアルカリ金属亜硫酸塩、メタ二亜硫酸塩、次亜リン酸ナトリウム、モール塩等のFe(II)塩、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム二水和物、ヒドロキシルアミン塩酸塩、チオ尿素、L−アスコルビン酸(塩)、エリソルビン酸(塩)等の促進剤を併用することもできる。中でも、過酸化水素(H)とL−アスコルビン酸(塩)等の促進剤との組合せが好ましい。これらのラジカル重合開始剤や促進剤はそれぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
開始剤Hモル数は、単量体(a)、(b)、(c)の合計モル数に対して、1.0〜10.0mol%であればよいが、好ましくは2.0〜4.0mol%、より好ましくは2.0〜3.0mol%、最適は2.0〜2.5mol%である。
開始剤L−アスコルビン酸モル数は、Hに対して0.1〜10倍であればよいが、好ましくは0.1〜0.4倍、より好ましくは0.15〜0.35倍、最も好ましくは、0.2〜0.3倍である。
本発明の重合体を製造する際の反応温度は30〜90℃であればよいが、上記の開始剤を使用する場合、反応温度は55〜65℃が最適である。
In the case of carrying out the aqueous solution polymerization, as a radical polymerization initiator, a water-soluble polymerization initiator, for example, a persulfate such as ammonium persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate; hydrogen peroxide; 2,2'-azobis- Azoamidine compounds such as 2-methylpropionamidine hydrochloride, cyclic azoamidine compounds such as 2,2′-azobis-2- (2-imidazolin-2-yl) propane hydrochloride, and azonitriles such as 2-carbamoylazoisobutyronitrile It is preferable to use a water-soluble azo initiator such as a compound. At this time, Fe (II) salt such as alkali metal sulfite such as sodium hydrogen sulfite, metabisulfite, sodium hypophosphite, and molle salt, sodium hydroxymethanesulfinate dihydrate, hydroxylamine hydrochloride, thio Accelerators such as urea, L-ascorbic acid (salt), and erythorbic acid (salt) can also be used in combination. Among these, a combination of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and an accelerator such as L-ascorbic acid (salt) is preferable. These radical polymerization initiators and accelerators may be used alone or in combination of two or more.
The initiator H 2 O 2 mole number may be 1.0 to 10.0 mol% with respect to the total mole number of the monomers (a), (b) and (c), but preferably 2. It is 0-4.0 mol%, More preferably, it is 2.0-3.0 mol%, The optimal is 2.0-2.5 mol%.
Initiator L- ascorbic acid moles is sufficient if 0.1 to 10 times the H 2 O 2, preferably 0.1 to 0.4 times, more preferably 0.15 to 0.35 Times, most preferably 0.2 to 0.3 times.
Although the reaction temperature at the time of manufacturing the polymer of this invention should just be 30-90 degreeC, when using said initiator, 55-65 degreeC is optimal for reaction temperature.

また、低級アルコール、芳香族若しくは脂肪族炭化水素、エステル化合物又はケトン化合物を溶媒とする溶液重合を行う場合、又は、塊状重合を行う場合には、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ナトリウムパーオキシド等のパーオキシド;t−ブチルハイドロパーオキシド、クメンハイドロパーオキシド等のハイドロパーオキシド;アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物等がラジカル重合開始剤として用いられる。この際アミン化合物等の促進剤を併用することもできる。更に、水−低級アルコール混合溶媒を用いる場合には、上記の種々のラジカル重合開始剤又はラジカル重合開始剤と促進剤の組合せの中から適宜選択して用いることができる。 In addition, when performing solution polymerization using a lower alcohol, aromatic or aliphatic hydrocarbon, ester compound or ketone compound as a solvent, or when performing bulk polymerization, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, sodium peroxide, etc. Peroxides such as t-butyl hydroperoxide and cumene hydroperoxide; azo compounds such as azobisisobutyronitrile are used as radical polymerization initiators. In this case, an accelerator such as an amine compound can be used in combination. Furthermore, when a water-lower alcohol mixed solvent is used, it can be appropriately selected from the above-mentioned various radical polymerization initiators or combinations of radical polymerization initiators and accelerators.

上記重合の際の全単量体成分の使用量は、他の原料を含む原料全体に対して30質量%以上であることが好ましい。全単量体成分の使用量がこの範囲より低すぎると、重合率の低下や生産性低下をもたらし好ましくない。より好ましくは30〜70質量%であり、更に好ましくは30〜60質量%であり、特に好ましくは40〜60質量%である。 It is preferable that the usage-amount of all the monomer components in the said polymerization is 30 mass% or more with respect to the whole raw material containing another raw material. If the amount of all monomer components used is too lower than this range, it is not preferable because the polymerization rate is lowered and the productivity is lowered. More preferably, it is 30-70 mass%, More preferably, it is 30-60 mass%, Most preferably, it is 40-60 mass%.

各単量体の反応容器への投入方法としては、全量を反応容器に初期に一括投入する方法、全量を反応容器に分割若しくは連続投入する方法、一部を反応容器に初期に投入し、残りを反応容器に分割若しくは連続投入する方法のいずれでもよい。好適な投入方法として、具体的には、単量体(a)の全量を反応容器に初期に投入し、単量体(b)を反応容器に連続投入する方法、単量体(a)と単量体(b)の全部とを反応容器に連続投入する方法、単量体(a)の一部を反応容器に初期に投入し、単量体(a)の残りと単量体(b)の全部とを反応容器に連続投入する方法、又は、単量体(a)の一部と単量体(b)の一部とを反応容器に初期に投入し、単量体(a)の残りと単量体(b)の残りとをそれぞれ反応容器に交互に数回に分けて分割投入する方法が挙げられる。更に、反応途中で各単量体の反応容器への投入速度を連続的又は段階的に変えることにより各単量体の単位時間当りの投入質量比を連続的又は段階的に変化させて、共重合体中の構成単位(I)と構成単位(II)との比率が異なる共重合体の混合物を重合反応中に合成するようにしてもよい。尚、ラジカル重合開始剤は反応容器に初めから仕込んでもよく、反応容器へ滴下してもよく、また目的に応じてこれらを組み合わせてもよい。 As a method for charging each monomer into the reaction vessel, the whole amount is initially charged into the reaction vessel, the whole amount is divided into the reaction vessel or continuously charged, a part is initially charged into the reaction vessel, and the rest Any of the methods of dividing or continuously charging to the reaction vessel may be used. As a preferable charging method, specifically, a method in which the whole amount of the monomer (a) is initially charged into the reaction vessel and the monomer (b) is continuously charged into the reaction vessel, the monomer (a) and A method of continuously charging all of the monomer (b) into the reaction vessel, a part of the monomer (a) is initially charged into the reaction vessel, and the remainder of the monomer (a) and the monomer (b ) Or a part of the monomer (a) and a part of the monomer (b) are initially charged into the reaction container, and the monomer (a) And the remainder of the monomer (b) are alternately divided into several times in a reaction vessel. Furthermore, by changing the charging rate of each monomer into the reaction vessel during the reaction continuously or stepwise, the charging mass ratio of each monomer per unit time can be changed continuously or stepwise. You may make it synthesize | combine the mixture of the copolymer from which the ratio of structural unit (I) and structural unit (II) in a polymer differs in a polymerization reaction. The radical polymerization initiator may be charged into the reaction vessel from the beginning, may be dropped into the reaction vessel, or these may be combined according to the purpose.

また、得られる重合体の分子量調節のために、連鎖移動剤を併用することもできる。連鎖移動剤としては、メルカプトエタノール、チオグリセロール、チオグリコール酸、3−メルカプトプロピオン酸、チオリンゴ酸、2−メルカプトエタンスルホン酸等のチオール系連鎖移動剤;イソプロピルアルコール等の2級アルコール;亜リン酸、次亜リン酸及びその塩(次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム等)、亜硫酸、亜硫酸水素、亜二チオ
ン酸、メタ重亜硫酸及びその塩(亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜二チオン酸ナトリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム等)の低級酸化物及びその塩;等の公知の親水性連鎖移動剤を用いることができる。更に、重合体の分子量調整のためには、単量体(c)として、(メタ)アリルスルホン酸(塩)類等の連鎖移動性の高い単量体を用いることも有効である。
連鎖移動剤モル数は、単量体(a)、(b)、(c)の合計モル数に対して、0.1〜20mol%であればよいが、好ましくは1.0〜4.0mol%であり、より好ましくは1.5〜3.0mol%であり、最も好ましくは1.8〜2.5mol%である。
A chain transfer agent can also be used in combination for adjusting the molecular weight of the resulting polymer. Chain transfer agents include mercaptoethanol, thioglycerol, thioglycolic acid, 3-mercaptopropionic acid, thiomalic acid, 2-mercaptoethanesulfonic acid and other thiol chain transfer agents; isopropyl alcohol and other secondary alcohols; phosphorous acid Hypophosphorous acid and salts thereof (sodium hypophosphite, potassium hypophosphite, etc.), sulfurous acid, hydrogen sulfite, dithionic acid, metabisulfite and salts thereof (sodium sulfite, sodium hydrogen sulfite, dithione) Known hydrophilic chain transfer agents such as sodium oxide, sodium metabisulfite and the like lower oxides and salts thereof can be used. Furthermore, in order to adjust the molecular weight of the polymer, it is also effective to use a monomer having a high chain transfer property such as (meth) allylsulfonic acid (salt) as the monomer (c).
The number of moles of chain transfer agent may be 0.1 to 20 mol%, preferably 1.0 to 4.0 moles, based on the total number of moles of monomers (a), (b) and (c). %, More preferably 1.5 to 3.0 mol%, and most preferably 1.8 to 2.5 mol%.

上記重合体を得る反応において、所定の分子量の重合体を再現性よく得るには、重合反応を安定に進行させることが必要であることから、溶液重合する場合には、使用する溶媒の25℃における溶存酸素濃度を5ppm以下とすることが好ましい。好ましくは0.01〜4ppm、更に好ましくは0.01〜2ppm、最も好ましくは0.01〜1ppmである。尚、溶媒に単量体を添加後、窒素置換等を行う場合には、単量体をも含んだ系の溶存酸素濃度を上記範囲内とすることが好ましい。 In the reaction for obtaining the above polymer, in order to obtain a polymer having a predetermined molecular weight with good reproducibility, it is necessary to allow the polymerization reaction to proceed stably. The dissolved oxygen concentration in is preferably 5 ppm or less. Preferably it is 0.01-4 ppm, More preferably, it is 0.01-2 ppm, Most preferably, it is 0.01-1 ppm. In addition, when nitrogen substitution etc. are performed after adding a monomer to a solvent, it is preferable to make the dissolved oxygen concentration of the system | strain containing a monomer into the said range.

上記重合により得られた重合体は、そのままでも本発明のバインダーの必須成分として用いられるが、取り扱い性の観点から、pHを5以上に調整しておくことが好ましい。しかしながら、重合をpH5以上で行った場合、重合率の低下が起こると同時に、重合性が悪くなるため、pH5未満で重合反応を行い、重合後にpHを5以上に調整することが好ましい。pHの調整は、一価金属及び二価金属の水酸化物及び炭酸塩等の無機塩;アンモニア;有機アミン等のアルカリ性物質の1種又は2種以上を用いて行うことができる。また、反応終了後、必要ならば濃度調整を行うこともできる。
pH測定は、例えば、ガラス電極式水素イオン温度計F−21((株)堀場製作所)を用いて、25℃の値を測定することができる。
The polymer obtained by the above polymerization is used as an essential component of the binder of the present invention as it is, but it is preferable to adjust the pH to 5 or more from the viewpoint of handleability. However, when the polymerization is carried out at a pH of 5 or higher, the polymerization rate is lowered, and at the same time, the polymerizability becomes worse. The pH can be adjusted using inorganic salts such as monovalent and divalent metal hydroxides and carbonates; ammonia; one or more alkaline substances such as organic amines. Further, after the reaction is completed, the concentration can be adjusted if necessary.
pH measurement can measure the value of 25 degreeC, for example using glass electrode type hydrogen ion thermometer F-21 (Horiba, Ltd.).

本発明のバインダーは、上記のような重合体を含み、水を溶剤とする水系の正極組成物を形成することができるバインダーであり、このようにして得られた正極組成物から形成される正極は、非水二次電池に好適に用いることができるものである。また、本発明のバインダーは、水系の負極組成物を形成することができるバインダーであり、このようにして得られた負極組成物から形成される負極もまた、非水二次電池に好適に用いることができるものである。
このような、バインダー及び水を必須成分として含み、非水二次電池の電極を形成する水系電極組成物であって、該バインダーは本発明のバインダーによって構成される非水二次電池用水系電極組成物もまた、本発明の1つである。
本発明の非水二次電池用水系電極組成物は、水に溶解したバインダーを含む均一系の組成物であることにより、後述する正極活物質や導電助剤との間の結着性等にも優れるものである。従来バインダーとしてよく使用されているエマルションは、均一系と異なり一般的には50〜400nm程度の粒子である。本発明の正極組成物では、後述するように、正極活物質及び導電助剤の粒子径は好ましくは1μm以下、より好ましくは数百nm程度のものであり、このような粒子径のものを用いて分散させると、エマルション粒子とほぼ類似の大きさとなる。その結果、粒子間をエマルション粒子が点で接着することになる。しかし、粒子径が小さくなることでフィラーの数は増え、結着すべき点は増えており、バインダーを多く必要とする可能性がある。一方、均一系バインダーを用いた場合、ポリマーはフィラー粒子の表面で広がりやすく周囲の他のフィラー(活物質や導電助剤)とも接着することが容易になり、比較的結着性を得やすい。
また、PVdFをバインダーとし、NMPを溶剤として用いた電極組成物では、固形分濃度を高くすることが難しく、また、乾燥に時間がかかり、NMPの回収を行うことも必要であったが、本発明の電極組成物は、固形分濃度を高くすることができ、水系の組成物であることから、NMPを溶剤としたものに比べて乾燥も早く、溶剤回収の手間もない。更
に、本発明の電極組成物から得られる正極膜や負極膜は、切断時に切断面に欠けや剥がれの発生のない膜強度にも優れたものである。これらのことから、本発明の非水二次電池用水系電極組成物は、正極や負極を形成する組成物として好適なものである。
The binder of the present invention is a binder that can form an aqueous positive electrode composition containing the polymer as described above and using water as a solvent, and a positive electrode formed from the positive electrode composition thus obtained. Can be suitably used for non-aqueous secondary batteries. The binder of the present invention is a binder capable of forming a water-based negative electrode composition, and the negative electrode formed from the negative electrode composition thus obtained is also preferably used for a non-aqueous secondary battery. It is something that can be done.
An aqueous electrode composition comprising a binder and water as essential components and forming an electrode of a nonaqueous secondary battery, wherein the binder is an aqueous electrode for a nonaqueous secondary battery constituted by the binder of the present invention. A composition is also one aspect of the present invention.
The aqueous electrode composition for a non-aqueous secondary battery of the present invention is a homogeneous composition containing a binder dissolved in water, so that the binding property between a positive electrode active material and a conductive additive described later can be improved. Is also excellent. Unlike emulsions, emulsions that are often used conventionally as binders are generally about 50 to 400 nm particles. In the positive electrode composition of the present invention, as will be described later, the particle diameters of the positive electrode active material and the conductive additive are preferably 1 μm or less, more preferably about several hundred nm, and those having such particle diameters are used. When dispersed, the size is almost similar to that of the emulsion particles. As a result, the emulsion particles adhere to each other with dots. However, as the particle size decreases, the number of fillers increases, the number of points to be bound increases, and a large amount of binder may be required. On the other hand, when a homogeneous binder is used, the polymer tends to spread on the surface of the filler particles, and it becomes easy to adhere to other fillers (active material and conductive aid) in the surroundings, and it is relatively easy to obtain a binding property.
In addition, in an electrode composition using PVdF as a binder and NMP as a solvent, it is difficult to increase the solid content concentration, and it takes time to dry and it is necessary to collect NMP. Since the electrode composition of the present invention can increase the solid content concentration and is an aqueous composition, it dries faster and does not require solvent recovery compared to NMP as a solvent. Furthermore, the positive electrode film and the negative electrode film obtained from the electrode composition of the present invention are excellent in film strength that does not cause chipping or peeling on the cut surface during cutting. From these things, the aqueous electrode composition for non-aqueous secondary batteries of this invention is a suitable thing as a composition which forms a positive electrode or a negative electrode.

非水二次電池用の正極を形成する正極組成物は、バインダー、水の他、正極活物質や導電助剤を含むことで、正極としての機能を発揮するものとなる。すなわち、上記電極は正極であって、非水二次電池用水系電極組成物は、更に正極活物質、及び、導電助剤を含むものであることは、本発明の非水二次電池用水系電極組成物の好適な実施形態の1つである。
また、非水二次電池用の負極を形成する負極組成物は、バインダー、水の他、負極活物質、及び、必要に応じて導電助剤、分散剤等を含むことで、負極としての機能を発揮するものとなる。すなわち、上記電極は負極であって、非水二次電池用水系電極組成物は、更に負極活物質、及び、水を含むものであることもまた、本発明の非水二次電池用水系電極組成物の好適な実施形態の1つである。
The positive electrode composition forming the positive electrode for a non-aqueous secondary battery exhibits a function as a positive electrode by including a positive electrode active material and a conductive additive in addition to a binder and water. That is, the electrode is a positive electrode, and the aqueous electrode composition for a non-aqueous secondary battery further contains a positive electrode active material and a conductive additive. One of the preferred embodiments of the object.
Moreover, the negative electrode composition forming the negative electrode for the non-aqueous secondary battery includes a negative electrode active material, and, if necessary, a conductive auxiliary agent, a dispersant, etc. in addition to a binder and water, so that it functions as a negative electrode. Will be demonstrated. That is, the electrode is a negative electrode, and the aqueous electrode composition for a non-aqueous secondary battery further contains a negative electrode active material and water. The aqueous electrode composition for a non-aqueous secondary battery of the present invention is also included. This is one of the preferred embodiments.

上記正極活物質は、平均粒子径が1μm以下のものであることが好ましい。平均粒子径が1μm以下の正極活物質を用いることにより、非水二次電池用正極組成物を電池の正極として用いた場合の出力特性等の電気特性を優れたものとすることが可能となる。平均粒子径は、より好ましくは、0.01〜0.8μmであり、更に好ましくは、0.03〜0.5μmである。
正極活物質の平均粒子径は、例えば、動的光散乱の粒度分布計等により測定することができる。
The positive electrode active material preferably has an average particle size of 1 μm or less. By using a positive electrode active material having an average particle size of 1 μm or less, it is possible to improve electrical characteristics such as output characteristics when the positive electrode composition for non-aqueous secondary batteries is used as a positive electrode of a battery. . The average particle diameter is more preferably 0.01 to 0.8 μm, and still more preferably 0.03 to 0.5 μm.
The average particle size of the positive electrode active material can be measured by, for example, a dynamic light scattering particle size distribution meter.

上記正極活物質として用いることのできる化合物としては、リチウムイオンを可逆的に脱挿入できるリチウム含有の金属酸化物であればよい。 The compound that can be used as the positive electrode active material may be any lithium-containing metal oxide that can reversibly insert and remove lithium ions.

本発明における正極活物質は、オリビン構造を有する化合物を含むものであることが好ましい。オリビン構造を有する化合物とは、下記式;
LiPO
(但し、Aは、Cr、Mn、Fe、Co、Ni及びCuからなる群より選択される1種又は2種以上であり、Dは、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sc、Y及び希土類元素の群から選ばれる1種又は2種以上である。x、y及びzは、0<x<2、0<y<1.5、0≦z<1.5を満たす数である。)で表される構造を有する化合物である。このような正極活物質を用いると、構造内の酸素原子がリンと結合することで(PO3−ポリアニオンを形成しており、酸素が結晶構造中に固定化されるために原理的に燃焼反応が起こらず安全性に優れたものとなることから、中大型電源への用途を考えると好ましい。上記A成分として好ましくは、Fe、Mn、Niであり、特に好ましくはFeである。上記D成分として好ましくは、Mg、Ca、Ti、Alである。
上記発明の正極活物質として用いることができる化合物のうちオリビン構造を有する化合物は、リン酸鉄リチウムやリン酸マンガンリチウム等であり、正極活物質がこれらの化合物を含むものであることが好ましい。また、正極活物質としては、導電性を補うためにカーボンで一部或いは全てを表面被覆しているものを用いることが好ましい。炭素の被覆量は、正極活物質100重量部に対して20重量部以下が好ましく、10重量部以下がより好ましい。
正極活物質がオリビン構造を有する化合物を含むものである場合、正極活物質全体100質量%に対して、オリビン構造を有する化合物が70質量%以上であることが好ましい。より好ましくは、90質量%以上であり、最も好ましくは、正極活物質がオリビン構造を有する化合物のみからなることである。
The positive electrode active material in the present invention preferably contains a compound having an olivine structure. The compound having an olivine structure is represented by the following formula:
Li x A y D z PO 4
(However, A is one or more selected from the group consisting of Cr, Mn, Fe, Co, Ni and Cu, and D is Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Zn, B, It is one or more selected from the group consisting of Al, Ga, In, Si, Ge, Sc, Y and rare earth elements, where x, y and z are 0 <x <2, 0 <y <1.5. And a number satisfying 0 ≦ z <1.5.). When such a positive electrode active material is used, an oxygen atom in the structure is bonded to phosphorus to form a (PO 4 ) 3- polyanion, and oxygen is immobilized in the crystal structure in principle. Since the combustion reaction does not occur and the safety is excellent, it is preferable in consideration of the use for a medium-sized and large-scale power source. The A component is preferably Fe, Mn, or Ni, and particularly preferably Fe. The D component is preferably Mg, Ca, Ti, or Al.
Of the compounds that can be used as the positive electrode active material of the present invention, the compound having an olivine structure is lithium iron phosphate, lithium manganese phosphate, or the like, and the positive electrode active material preferably contains these compounds. Further, as the positive electrode active material, it is preferable to use a material whose surface is partially or entirely covered with carbon in order to supplement conductivity. The coating amount of carbon is preferably 20 parts by weight or less, and more preferably 10 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the positive electrode active material.
When the positive electrode active material includes a compound having an olivine structure, the compound having an olivine structure is preferably 70% by mass or more with respect to 100% by mass of the entire positive electrode active material. More preferably, it is 90% by mass or more, and most preferably, the positive electrode active material is composed of only a compound having an olivine structure.

本発明における正極活物質は、リン酸鉄リチウムを主成分として含むことが好ましい。正極活物質が含む化合物としては、上記オリビン構造を有する化合物の中でもリン酸鉄リチウムがより好ましく、正極活物質の主成分であることが好ましい。リン酸鉄リチウムは、過充電に対する安定性が高く、また、鉄、リン等の豊富な資源を用いるものであることから、安価であり、製造コストの面でも好ましい。また、リン酸鉄リチウムは、水系の溶剤を用いた場合にも、加水分解をおこしにくいため、この点からも好ましい。
リン酸鉄リチウムを主成分として含むとは、正極活物質全体100質量%に対するリン酸鉄リチウムの含有量が50質量%以上であることを意味するが、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。最も好ましくは、正極活物質がリン酸鉄リチウムのみからなることである。
The positive electrode active material in the present invention preferably contains lithium iron phosphate as a main component. The compound contained in the positive electrode active material is more preferably lithium iron phosphate among the compounds having the olivine structure, and is preferably the main component of the positive electrode active material. Lithium iron phosphate has high stability against overcharge and uses abundant resources such as iron and phosphorus, so it is inexpensive and preferable in terms of manufacturing cost. Further, lithium iron phosphate is also preferable from this point because hydrolysis is difficult to occur even when an aqueous solvent is used.
The phrase “containing lithium iron phosphate as a main component” means that the content of lithium iron phosphate is 100% by mass or more with respect to 100% by mass of the whole positive electrode active material, preferably 80% by mass or more, More preferably, it is 90 mass% or more. Most preferably, the positive electrode active material consists only of lithium iron phosphate.

本発明の非水二次電池用正極組成物において、導電助剤の含有量は、正極活物質100質量%に対して2〜25質量%であることが好ましい。導電助剤の含有量が2質量%より少ない場合、電極抵抗が低減できず導電助剤混合の効果がでないおそれがある。また25質量%より多いと正極に含まれる活物質量が低下するので容量を確保し難くなる。より好ましくは、正極活物質100質量%に対して5〜15質量%である。 In the positive electrode composition for a non-aqueous secondary battery of the present invention, the content of the conductive additive is preferably 2 to 25% by mass with respect to 100% by mass of the positive electrode active material. When there is less content of a conductive support agent than 2 mass%, there exists a possibility that electrode resistance cannot be reduced and the effect of mixing a conductive support agent may not be obtained. On the other hand, when the amount is more than 25% by mass, the amount of the active material contained in the positive electrode is reduced, so that it is difficult to secure capacity. More preferably, it is 5-15 mass% with respect to 100 mass% of positive electrode active materials.

上記導電助剤は、平均粒子径が1μm以下のものであることが好ましい。平均粒子径が1μm以下の正極活物質を用いることにより、非水二次電池用正極組成物を電池の正極として用いた場合の出力特性等の電気特性を優れたものとすることが可能となる。平均粒子径は、より好ましくは、0.01〜0.8μmであり、更に好ましくは、0.03〜0.5μmである。
導電助剤の平均粒子径は、例えば、動的光散乱の粒度分布計(導電助剤屈折率を2.0とする)等により測定することができる。
The conductive auxiliary agent preferably has an average particle size of 1 μm or less. By using a positive electrode active material having an average particle size of 1 μm or less, it is possible to improve electrical characteristics such as output characteristics when the positive electrode composition for non-aqueous secondary batteries is used as a positive electrode of a battery. . The average particle diameter is more preferably 0.01 to 0.8 μm, and still more preferably 0.03 to 0.5 μm.
The average particle diameter of the conductive auxiliary agent can be measured by, for example, a dynamic light scattering particle size distribution meter (conducting auxiliary agent refractive index is set to 2.0).

上記導電助剤としてはリチウムイオン電池を高出力化するために用いられ、主に導電性カーボンが用いられる。
導電性カーボンとしては、カーボンブラック、ファイバー状カーボン、黒鉛等がある。これらの中でもケッチェンブラック、アセチレンブラック等が好ましい。
ケッチェンブラックは中空シェル構造を持ち導電性ネットワークを形成しやすい。そのため、従来のカーボンブラックに比べると半分程度の添加量で同等性能を発現するため好ましい。またアセチレンブラックは高純度のアセチレンガスを用いることで生成されるカーボンブラックの不純物が非常に少なく、表面の結晶子が発達しているため好ましい。
The conductive aid is used to increase the output of the lithium ion battery, and conductive carbon is mainly used.
Examples of the conductive carbon include carbon black, fiber carbon, and graphite. Of these, ketjen black and acetylene black are preferred.
Ketjen Black has a hollow shell structure and easily forms a conductive network. Therefore, it is preferable because the equivalent performance is exhibited with an addition amount about half that of conventional carbon black. Further, acetylene black is preferred because carbon black produced by using a high purity acetylene gas has very few impurities and surface crystallites are developed.

本発明の非水二次電池用正極組成物は、更に分散剤を用いることが好ましい。分散剤を使用する場合、分散剤としては、特に制限されず、アニオン性、ノニオン性若しくはカチオン性の界面活性剤、又は、高分子分散剤等の種々の分散剤を用いることができる。分散剤により、正極活性物質及び導電助剤の微粒子化を促進し分散性を向上させることで、より安定した正極膜の電導度を達成できる。 The positive electrode composition for a non-aqueous secondary battery of the present invention preferably further uses a dispersant. When a dispersant is used, the dispersant is not particularly limited, and various dispersants such as an anionic, nonionic or cationic surfactant, or a polymer dispersant can be used. A more stable conductivity of the positive electrode film can be achieved by promoting the formation of fine particles of the positive electrode active substance and the conductive additive and improving the dispersibility by the dispersant.

本発明の非水二次電池用正極組成物は、分散剤を導電助剤100質量%に対して5〜20質量%含有することが好ましい。分散剤の含有量がこのような範囲であると、正極活物質と導電助剤とを充分に均一に分散させることが可能となる。より好ましくは、導電助剤100質量%に対して6〜15質量%である。 It is preferable that the positive electrode composition for non-aqueous secondary batteries of this invention contains 5-20 mass% of dispersing agents with respect to 100 mass% of conductive support agents. When the content of the dispersant is in such a range, the positive electrode active material and the conductive additive can be sufficiently uniformly dispersed. More preferably, it is 6-15 mass% with respect to 100 mass% of conductive support agents.

本発明の非水二次電池用正極組成物は、更に増粘剤を含むものであってもよい。後述するように、本発明のバインダーは、増粘剤としての作用も発揮するものであるが、本発明の非水二次電池用正極組成物は、本発明のバインダー以外のその他の増粘剤を含んでいてもよい。増粘剤としては、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロポキシセルロース、カルボキシメチルセルロース(CMC)、カル
ボキシメチルセルロース・ナトリウム塩(CMC−Na)、ポリアクリル酸ソーダ等を用
いることができる。
本発明の非水二次電池用正極組成物において、増粘剤は、非水二次電池用正極組成物の粘度が後述する好ましい範囲となるように適宜調整して用いることができる。
The positive electrode composition for a non-aqueous secondary battery of the present invention may further contain a thickener. As will be described later, the binder of the present invention also exhibits an action as a thickener. However, the positive electrode composition for a non-aqueous secondary battery of the present invention is a thickener other than the binder of the present invention. May be included. As the thickener, methylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropoxycellulose, carboxymethylcellulose (CMC), carboxymethylcellulose sodium salt (CMC-Na), sodium polyacrylate, and the like can be used.
In the positive electrode composition for a non-aqueous secondary battery of the present invention, the thickener can be appropriately adjusted and used so that the viscosity of the positive electrode composition for a non-aqueous secondary battery falls within a preferable range described later.

本発明の非水二次電池用正極組成物は、水を溶剤とする水系の正極組成物であるが、組成物中の水の含有量は、正極活物質100質量%に対して、50〜300質量%であることが好ましい。水の含有量がこの範囲にあることで、適当な粘度のスラリーを作製することができる。より好ましくは70〜200質量%である。 The positive electrode composition for a non-aqueous secondary battery of the present invention is a water-based positive electrode composition using water as a solvent, and the water content in the composition is 50 to 100% by mass of the positive electrode active material. It is preferable that it is 300 mass%. When the water content is within this range, a slurry having an appropriate viscosity can be produced. More preferably, it is 70-200 mass%.

本発明の正極組成物は、上述したもの以外の成分を含んでいてもよい。上述したもの以外の成分を含む場合、その含有量としては、正極組成物の固形分の割合が下記好ましい範囲となるような量であることが好ましい。 The positive electrode composition of the present invention may contain components other than those described above. When components other than those mentioned above are included, the content is preferably such that the solid content ratio of the positive electrode composition falls within the following preferred range.

本発明の非水二次電池用正極組成物は、固形分の割合が正極組成物全体100質量%に対して、35〜70質量%であることが好ましい。より好ましくは、40〜60質量%である。正極組成物の固形分とは、正極組成物から溶剤を揮発させた後に残る成分、すなわち、正極組成物のうち、溶剤以外の成分のことである。 In the positive electrode composition for a non-aqueous secondary battery of the present invention, the solid content is preferably 35 to 70% by mass with respect to 100% by mass of the entire positive electrode composition. More preferably, it is 40-60 mass%. The solid content of the positive electrode composition is a component remaining after the solvent is volatilized from the positive electrode composition, that is, a component other than the solvent in the positive electrode composition.

本発明の非水二次電池用正極組成物の固形分における正極活物質、導電助剤、バインダー、及び、これら3つの成分以外のその他の成分の含有割合は、正極活物質/導電助剤/バインダー/その他=70〜95/2〜20/2〜10/0〜5であることが好ましい。このような含有割合であると、非水二次電池用正極組成物を電池の正極として用いた場合の出力特性等の電気特性を優れたものとすることが可能となる。より好ましくは、80〜93/3〜15/4〜10/0〜3である。なお、ここでいうその他の成分は、正極活物質、導電助剤、バインダー、以外の固形分中に含まれる成分を意味し、分散剤や増粘剤等が含まれる。 The positive electrode active material, the conductive auxiliary agent, the binder, and the content ratio of other components other than these three components in the solid content of the positive electrode composition for a non-aqueous secondary battery of the present invention are positive electrode active material / conductive auxiliary agent / Binder / Others = 70-95 / 2-20 / 2-10 / 0-5 is preferable. With such a content ratio, it becomes possible to make excellent electrical characteristics such as output characteristics when the positive electrode composition for non-aqueous secondary battery is used as the positive electrode of the battery. More preferably, they are 80-93 / 3-3-15 / 4-10 / 0-3. In addition, the other component here means the component contained in solid content other than a positive electrode active material, a conductive support agent, a binder, and a dispersing agent, a thickener, etc. are contained.

本発明の非水二次電池用水系負極組成物が含む負極活物質としては、負極活物質として一般に用いられているものを使用することができる。負極活物質としては、アモルファスカーボン、グラファイト、天然黒鉛、人造黒鉛等の炭素質材料、ポリアセン系導電性高分子、チタン酸リチウム等の複合金属酸化物、SiOx(0≦x<2)等のシリコン系負極組成物やその他金属酸化物、リチウム金属及びリチウム合金等が例示される。
非水二次電池用の負極を形成する負極組成物は、バインダー、水、負極活物質の他、必要に応じて導電助剤、分散剤、増粘剤等を含むことができる。導電助剤、分散剤、増粘剤としては、上述した正極組成物におけるものと同様のものを同様の含有量で用いることができる。また、本発明の非水二次電池用水系負極組成物における水の含有量、固形分割合も、上記本発明の非水二次電池用水系正極組成物と同様である。
As the negative electrode active material contained in the aqueous negative electrode composition for non-aqueous secondary batteries of the present invention, those generally used as negative electrode active materials can be used. Examples of the negative electrode active material include carbonaceous materials such as amorphous carbon, graphite, natural graphite, and artificial graphite, polyacene conductive polymers, composite metal oxides such as lithium titanate, and silicon such as SiOx (0 ≦ x <2). Examples of the negative electrode composition, other metal oxides, lithium metal, and lithium alloy.
The negative electrode composition forming the negative electrode for a non-aqueous secondary battery can contain a conductive additive, a dispersing agent, a thickener and the like as required in addition to a binder, water, and a negative electrode active material. As a conductive support agent, a dispersing agent, and a thickener, the thing similar to the thing in the positive electrode composition mentioned above can be used by the same content. The water content and solid content ratio in the aqueous negative electrode composition for non-aqueous secondary batteries of the present invention are also the same as those of the aqueous positive electrode composition for non-aqueous secondary batteries of the present invention.

本発明の非水二次電池用負極組成物の固形分における負極活物質、導電助剤、バインダー及びその他の成分の含有比率は、85〜99/0〜10/1〜10/0〜5であることが好ましい。より好ましくは、92〜99/0〜3/1〜5/0〜2である。なお、ここでいうその他の成分は、負極活物質、導電助剤、バインダー以外の成分を意味し、分散剤や増粘剤等が含まれる。 The content ratio of the negative electrode active material, the conductive additive, the binder and other components in the solid content of the negative electrode composition for a non-aqueous secondary battery of the present invention is 85 to 99/0 to 10/1 to 10/0 to 5. Preferably there is. More preferably, it is 92-99 / 0-3 / 1-5 / 5-0. In addition, other components here mean components other than a negative electrode active material, a conductive support agent, and a binder, and a dispersing agent, a thickener, etc. are contained.

本発明の非水二次電池用電極組成物は、粘度が1〜20Pa・sであることが好ましい。非水二次電池用電極組成物の粘度がこのような範囲にあると、塗工する際の適当な流動性を確保できる。より好ましくは3〜15Pa・sであり、更に好ましくは、4〜10Pa・sである。
また、本発明の非水二次電池用電極組成物は、チクソ値が2.5〜8であることが好まし
い。2.5以下の場合は塗工液が流れてハジキ易くなり、8以上の場合は塗工液の流動性が無く塗工し難い。より好ましくは3〜6である。
非水二次電池用電極組成物の粘度は、例えばB型粘度計により測定することができる。
また、チクソ値は、例えばB型粘度計により、25±1℃、6rpmと60rpmの粘度を測定し、6rpmの粘度を60rpmの粘度で除した値として得ることができる。
The electrode composition for a non-aqueous secondary battery of the present invention preferably has a viscosity of 1 to 20 Pa · s. When the viscosity of the electrode composition for a non-aqueous secondary battery is in such a range, it is possible to ensure appropriate fluidity at the time of coating. More preferably, it is 3-15 Pa * s, More preferably, it is 4-10 Pa * s.
Moreover, it is preferable that the thixo value of the electrode composition for non-aqueous secondary batteries of this invention is 2.5-8. When it is 2.5 or less, the coating liquid flows and becomes easy to repel, and when it is 8 or more, the coating liquid does not have fluidity and is difficult to apply. More preferably, it is 3-6.
The viscosity of the electrode composition for non-aqueous secondary batteries can be measured, for example, with a B-type viscometer.
The thixo value can be obtained by, for example, measuring the viscosity at 25 ± 1 ° C., 6 rpm and 60 rpm with a B-type viscometer, and dividing the viscosity at 6 rpm by the viscosity at 60 rpm.

本発明の非水二次電池用電極組成物は、pHが6〜9であることが好ましい。pHがこのような範囲にあることでアルミ集電体の腐食を起こしにくくなり、材料の持つ電池性能を充分に発現することができる。
pH測定は、上述したものと同様の方法により測定することができる。
The electrode composition for a non-aqueous secondary battery of the present invention preferably has a pH of 6-9. When the pH is in such a range, the aluminum current collector is hardly corroded, and the battery performance of the material can be sufficiently exhibited.
The pH can be measured by the same method as described above.

本発明の非水二次電池用水系電極組成物が正極組成物として用いられる場合、動的光散乱の粒子径測定装置を用いて、フィラー成分の屈折率を1.7とした場合の平均粒子径が0.1〜1μmであることが好ましい。非水二次電池用電極組成物をスラリー状態にした時の平均粒子径がこのような範囲にあると、フィラー成分が充分に微細化し、混合していることが確認できる。平均粒子径が1μmより大きいと、分散が不充分で、このような組成物から形成される正極を用いると、電池性能が低下するおそれがある。平均粒子径はより好ましくは、0.15〜0.8μmであり、更に好ましくは、0.2〜0.5μmである。 When the aqueous electrode composition for non-aqueous secondary batteries of the present invention is used as a positive electrode composition, the average particle size when the refractive index of the filler component is 1.7 using a particle size measuring device for dynamic light scattering. It is preferable that a diameter is 0.1-1 micrometer. When the average particle diameter when the electrode composition for non-aqueous secondary battery is in a slurry state is in such a range, it can be confirmed that the filler component is sufficiently refined and mixed. When the average particle diameter is larger than 1 μm, dispersion is insufficient, and when a positive electrode formed from such a composition is used, battery performance may be deteriorated. The average particle diameter is more preferably 0.15 to 0.8 μm, and still more preferably 0.2 to 0.5 μm.

上記非水二次電池用正極組成物が、正極活物質と導電助剤とを含むものである場合、正極組成物の作製方法としては、正極活物質と導電助剤とが均一に分散されることになる限り特に制限されないが、溶剤である水に分散剤を混合し、次いで導電助剤を混合して、ビーズ、ボールミル、攪拌型混合機等を用いて分散させ、そこに、水に溶解或いは分散した、正極活物質を加えて、同様に分散処理を行い、非水二次電池用正極組成物を得ることが好ましい。このような手順で組成物を調製すると、正極活物質と導電助剤とを充分に均一に分散させやすく好ましい。
非水二次電池用負極組成物も、正極活物質の代わりに負極活物質を用いる以外は、同様の方法により調製することが好ましい。
In the case where the positive electrode composition for a non-aqueous secondary battery includes a positive electrode active material and a conductive additive, the positive electrode active material and the conductive additive are uniformly dispersed as a method for producing the positive electrode composition. Although it does not restrict | limit as much as possible, a dispersing agent is mixed with water which is a solvent, and then a conductive additive is mixed and dispersed using beads, a ball mill, a stirring mixer, etc., and dissolved or dispersed in water there. It is preferable to add a positive electrode active material and perform a dispersion treatment in the same manner to obtain a positive electrode composition for a non-aqueous secondary battery. When the composition is prepared by such a procedure, it is preferable that the positive electrode active material and the conductive additive are sufficiently uniformly dispersed.
The negative electrode composition for nonaqueous secondary batteries is also preferably prepared by the same method except that the negative electrode active material is used instead of the positive electrode active material.

本発明の非水二次電池用正極組成物は、水を溶剤とするものでありながら、水中で加水分解のおそれがある正極組成物において、本発明のバインダーを用いた正極組成物から形成された正極は、非水二次電池用の正極として充分な性能を発揮することができるものである。
このような本発明の非水二次電池用水系電極組成物を用いて形成される非水二次電池用正極部材もまた、本発明の1つである。更に、このような非水二次電池用正極部材を用いて構成される二次電池もまた、本発明の1つである。
また、本発明のバインダーを用いた負極組成物から形成された負極は、非水二次電池用の負極として充分な性能を発揮することができるものである。このような本発明の非水二次電池用水系電極組成物を用いて形成される非水二次電池用負極部材もまた、本発明の1つである。更に、このような非水二次電池用負極部材を用いて構成される二次電池もまた、本発明の1つである。
The positive electrode composition for a non-aqueous secondary battery of the present invention is formed from the positive electrode composition using the binder of the present invention in a positive electrode composition that uses water as a solvent but may be hydrolyzed in water. The positive electrode can exhibit sufficient performance as a positive electrode for a non-aqueous secondary battery.
Such a positive electrode member for a non-aqueous secondary battery formed using the aqueous electrode composition for a non-aqueous secondary battery of the present invention is also one aspect of the present invention. Furthermore, a secondary battery configured using such a positive electrode member for a non-aqueous secondary battery is also one aspect of the present invention.
Moreover, the negative electrode formed from the negative electrode composition using the binder of this invention can exhibit sufficient performance as a negative electrode for non-aqueous secondary batteries. The negative electrode member for a non-aqueous secondary battery formed using such an aqueous electrode composition for a non-aqueous secondary battery of the present invention is also one aspect of the present invention. Furthermore, a secondary battery constructed using such a negative electrode member for a non-aqueous secondary battery is also one aspect of the present invention.

本発明の非水二次電池用水系電極組成物を用いて形成される非水二次電池用正極部材を用いた二次電池は、正極活物質の初期放電容量が120mAh/g以上であることが好ましい。より好ましくは、130mAh/g以上である。
また、本発明の非水二次電池用水系電極組成物を用いて形成される非水二次電池用負極部材を用いた二次電池は、負極活物質が炭素質材料の場合、初期放電容量が200mAh/g以上であることが好ましい。より好ましくは、250mAh/g以上、更に好ましくは300mAh/g以上である。
ここで、初期放電容量とは、充放電1回目の放電容量のことである。
また、本発明の二次電池は充放電を50回繰り返した50サイクル後の電気容量維持率が90%以上であることが好ましい。より好ましくは95%以上であり、更に好ましくは97%以上である。50サイクルの維持率を確認することで、初期の電池物性に分散剤が悪影響を及ぼしていないことが確認できる。
二次電池の電気容量は充放電評価装置等により測定できる。
The secondary battery using the positive electrode member for non-aqueous secondary battery formed using the aqueous electrode composition for non-aqueous secondary battery of the present invention has an initial discharge capacity of the positive electrode active material of 120 mAh / g or more. Is preferred. More preferably, it is 130 mAh / g or more.
Further, the secondary battery using the non-aqueous secondary battery negative electrode member formed using the non-aqueous secondary battery aqueous electrode composition of the present invention has an initial discharge capacity when the negative electrode active material is a carbonaceous material. Is preferably 200 mAh / g or more. More preferably, it is 250 mAh / g or more, More preferably, it is 300 mAh / g or more.
Here, the initial discharge capacity is the discharge capacity for the first charge / discharge.
Moreover, it is preferable that the secondary battery of this invention is 90% or more of the electrical capacity maintenance factor after 50 cycles which repeated charging / discharging 50 times. More preferably, it is 95% or more, More preferably, it is 97% or more. By confirming the maintenance rate of 50 cycles, it can be confirmed that the dispersant does not adversely affect the initial battery physical properties.
The electric capacity of the secondary battery can be measured by a charge / discharge evaluation apparatus or the like.

本発明のバインダーは、不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体(a)由来の構造単位(I)を有する重合体を含むものであり、バインダーとして用いることができる他、増粘効果も有するものであり、増粘剤としても使用できるものであるが、不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体(a)由来の構造単位(I)を有する重合体が増粘剤として使用されていたとしても、バインダーとしての機能も発揮する場合には、本発明のバインダーの使用に該当する。
なお、不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体(a)由来の構造単位(I)を有する重合体を増粘剤としての機能のみを発揮する状態で使用することも本発明の技術的思想の範囲内である。すなわち、不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体(a)由来の構造単位(I)を有する重合体を含む増粘剤もまた、本発明の1つである。
The binder of the present invention includes a polymer having the structural unit (I) derived from the unsaturated polyalkylene glycol ether monomer (a), and can be used as a binder and also has a thickening effect. Even if the polymer having the structural unit (I) derived from the unsaturated polyalkylene glycol ether monomer (a) is used as a thickener, it can be used as a thickener. When the function as a binder is exhibited, it corresponds to the use of the binder of the present invention.
In addition, the use of the polymer having the structural unit (I) derived from the unsaturated polyalkylene glycol ether monomer (a) in a state in which only the function as a thickener is exhibited is also a technical idea of the present invention. Within range. That is, the thickener containing the polymer having the structural unit (I) derived from the unsaturated polyalkylene glycol ether monomer (a) is also one aspect of the present invention.

本発明の非水二次電池用水系電極組成物に用いるバインダーは、上述の構成よりなり、水を溶剤とする正極組成物を形成することを可能とするものであり、水系での使用が難しいといわれるリチウム塩を活物質として含みながら、非水二次電池用の正極としての性能を充分に発揮し、また、負極組成物のバインダーとしても好適に用いることができるものであって、環境問題への配慮と、非水二次電池用の正極や負極としての性能とを両立した電極組成物を実現することのできるバインダーである。 The binder used in the aqueous electrode composition for a non-aqueous secondary battery of the present invention has the above-described configuration, and can form a positive electrode composition using water as a solvent, and is difficult to use in an aqueous system. While including a lithium salt as an active material, it sufficiently exhibits the performance as a positive electrode for a non-aqueous secondary battery, and can also be suitably used as a binder for a negative electrode composition. It is a binder that can realize an electrode composition that balances the considerations for and the performance as a positive electrode and a negative electrode for a non-aqueous secondary battery.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “part” means “part by weight” and “%” means “mass%”.

(1)バインダーの合成例
合成例1:バインダー(I)−1
温度計、攪拌機、滴下装置、窒素導入管及び還流冷却装置を備えた反応装置に、イオン交換水41.14g、3−メチル−3−ブテン−1−オールにエチレンオキサイドを平均50モル付加した不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体(IPN50)49.37gを仕込み、攪拌下に反応装置内を窒素置換し、窒素雰囲気下で60℃に昇温した後、そこに過酸化水素2%水溶液3.86gを添加し、アクリル酸5.90g及びイオン交換水1.48gからなる水溶液を3時間かけて滴下した。
この滴下と同時に3−メルカプトプロピオン酸0.26g、L−アスコルビン酸0.10g及びイオン交換水15.91gからなる水溶液を3.5時間かけて滴下した。その後、1時間引き続いて60℃の温度を維持した後、冷却して重合を終了した。
その後、30℃で48wt%水酸化ナトリウム水溶液とイオン交換水とを用いてpH約6、固形分が40wt%になるように調整し、バインダーの水溶液を得た。
得られたバインダーの重量平均分子量は、36300であった。
重量平均分子量は、以下の条件により、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により測定した。
測定機器:Waters LCM1
分子量カラム:G4000SWXL、G3000SWXL、2000SWXL(いずれも東ソー社製)を直列に接続して使用
溶離液:水10999g、アセトニトリル6001gに酢酸ナトリウム三無水物115.6を溶かしたもの
検量線用標準物質:ポリエチレングリコール
測定方法:溶離液に測定対象物の固形分が0.3質量%となるように溶解し、フィルターにてろ過したものを測定した。
(1) Binder Synthesis Example Synthesis Example 1: Binder (I) -1
A reactor equipped with a thermometer, a stirrer, a dripping device, a nitrogen introduction tube and a reflux cooling device was charged with an average of 50 moles of ethylene oxide added to 41.14 g of ion-exchanged water and 3-methyl-3-buten-1-ol. After charging 49.37 g of a saturated polyalkylene glycol ether monomer (IPN50), the reactor was purged with nitrogen under stirring, and the temperature was raised to 60 ° C. in a nitrogen atmosphere. .86 g was added, and an aqueous solution composed of 5.90 g of acrylic acid and 1.48 g of ion-exchanged water was added dropwise over 3 hours.
Simultaneously with this dropping, an aqueous solution composed of 0.26 g of 3-mercaptopropionic acid, 0.10 g of L-ascorbic acid and 15.91 g of ion-exchanged water was dropped over 3.5 hours. Then, after maintaining the temperature of 60 degreeC continuously for 1 hour, it cooled and complete | finished superposition | polymerization.
Thereafter, a pH of about 6 and a solid content of 40 wt% were adjusted using a 48 wt% sodium hydroxide aqueous solution and ion-exchanged water at 30 ° C. to obtain an aqueous solution of a binder.
The weight average molecular weight of the obtained binder was 36300.
The weight average molecular weight was measured by GPC (gel permeation chromatography) under the following conditions.
Measuring instrument: Waters LCM1
Molecular weight column: G4000SWXL, G3000SWXL, 2000SWXL (all manufactured by Tosoh Corporation) connected in series Eluent: 10999 g water, 6001 g acetonitrile dissolved in sodium acetate dianhydride 115.6 Standard substance for calibration curve: polyethylene Glycol measurement method: A solution in which the solid content of the measurement object was dissolved in the eluent so as to be 0.3% by mass and filtered through a filter was measured.

合成例2:バインダー(I)−2
温度計、攪拌機、滴下装置、窒素導入管及び還流冷却装置を備えた反応装置に、イオン交換水44.66g、3−メチル−3−ブテン−1−オールにエチレンオキサイドを平均50モル付加した不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体(IPN50)49.37gを仕込み、攪拌下に反応装置内を窒素置換し、窒素雰囲気下で60℃に昇温した後、そこに過酸化水素2%水溶液2.39gを添加し、アクリル酸3.15g及びイオン交換水0.79gからなる水溶液を3時間かけて滴下した。
この滴下と同時に3−メルカプトプロピオン酸0.13g、L−アスコルビン酸0.06g及びイオン交換水15.91gからなる水溶液を3.5時間かけて滴下した。その後、1時間引き続いて60℃の温度を維持した後、冷却して重合を終了した。
その後、30℃で48wt%水酸化ナトリウム水溶液とイオン交換水とを用いてpH約6、固形分が40wt%になるように調整し、バインダーの水溶液を得た。
得られたバインダーの重量平均分子量をバインダー(I)−1と同様の方法で測定したところ、重量平均分子量は、37700であった。
Synthesis Example 2: Binder (I) -2
A reactor equipped with a thermometer, a stirrer, a dripping device, a nitrogen inlet tube and a reflux cooling device was charged with 44.66 g of ion-exchanged water and an average of 50 mol of ethylene oxide added to 3-methyl-3-buten-1-ol. Charge 49.37 g of a saturated polyalkylene glycol ether monomer (IPN50), purge the reactor with nitrogen under stirring, raise the temperature to 60 ° C. in a nitrogen atmosphere, and then add 2% aqueous hydrogen peroxide 2 .39 g was added, and an aqueous solution composed of 3.15 g of acrylic acid and 0.79 g of ion-exchanged water was added dropwise over 3 hours.
Simultaneously with this dropping, an aqueous solution composed of 0.13 g of 3-mercaptopropionic acid, 0.06 g of L-ascorbic acid and 15.91 g of ion-exchanged water was dropped over 3.5 hours. Then, after maintaining the temperature of 60 degreeC continuously for 1 hour, it cooled and complete | finished superposition | polymerization.
Thereafter, a pH of about 6 and a solid content of 40 wt% were adjusted using a 48 wt% sodium hydroxide aqueous solution and ion-exchanged water at 30 ° C. to obtain an aqueous solution of a binder.
When the weight average molecular weight of the obtained binder was measured by the same method as for binder (I) -1, the weight average molecular weight was 37700.

合成例3:バインダー(I)−3
温度計、攪拌機、滴下装置、窒素導入管及び還流冷却装置を備えた反応装置に、イオン交換水42.43g、3−メチル−3−ブテン−1−オールにエチレンオキサイドを平均50モル付加した不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体49.37gを仕込み、攪拌下に反応装置内を窒素置換し、窒素雰囲気下で60℃に昇温した後、そこに過酸化水素2%水溶液4.12gを添加し、アクリル酸3.11g、2−ヒドロキシエチルアクリレート5.90g及びイオン交換水2.26からなる水溶液を3時間かけて滴下した。この滴下と同時に3−メルカプトプロピオン酸0.33g、L−アスコルビン酸0.11g及びイオン交換水15.91gからなる水溶液を3.5時間かけて滴下した。その後、1時間引き続いて60℃の温度を維持した後、冷却して重合を終了した。
その後、30℃で48wt%水酸化ナトリウム水溶液とイオン交換水とを用いてpH約7、固形分が40wt%になるように調整し、バインダーの水溶液を得た。
得られたバインダーの重量平均分子量をバインダー(I)−1と同様の方法で測定したところ、重量平均分子量は、31900であった。
Synthesis Example 3: Binder (I) -3
A reactor equipped with a thermometer, a stirrer, a dripping device, a nitrogen introduction tube and a reflux cooling device was charged with an average of 50 moles of ethylene oxide added to 42.43 g of ion-exchanged water and 3-methyl-3-buten-1-ol. After charging 49.37 g of a saturated polyalkylene glycol ether monomer, the inside of the reactor was purged with nitrogen under stirring, and the temperature was raised to 60 ° C. in a nitrogen atmosphere. Then, 4.12 g of a 2% aqueous hydrogen peroxide solution was added thereto. Then, an aqueous solution composed of 3.11 g of acrylic acid, 5.90 g of 2-hydroxyethyl acrylate, and 2.26 ion-exchanged water was added dropwise over 3 hours. Simultaneously with this dropping, an aqueous solution composed of 0.33 g of 3-mercaptopropionic acid, 0.11 g of L-ascorbic acid and 15.91 g of ion-exchanged water was dropped over 3.5 hours. Then, after maintaining the temperature of 60 degreeC continuously for 1 hour, it cooled and complete | finished superposition | polymerization.
Thereafter, a pH of about 7 and a solid content of 40 wt% were adjusted using a 48 wt% sodium hydroxide aqueous solution and ion-exchanged water at 30 ° C. to obtain an aqueous solution of a binder.
When the weight average molecular weight of the obtained binder was measured by the same method as for binder (I) -1, the weight average molecular weight was 31900.

(2)正極組成物の作製
実施例1
水35.55gに、40wt%の(I)−1のバインダー水溶液3.75gを加えて均一溶液にした後、アセチレンブラックHS−100(デンカ社製)を1.50g、カーボンで被覆したリン酸鉄リチウム(中国輸入品)を27.00gの順番で加えて分散し、濾過を行って正極組成物(1)を得た。
(2) Preparation Example 1 of Positive Electrode Composition
Phosphoric acid coated with 1.50 g of acetylene black HS-100 (manufactured by Denka) and carbon after adding 3.75 g of 40 wt% (I) -1 binder aqueous solution to 35.55 g of water to make a uniform solution. Iron lithium (imported in China) was added and dispersed in the order of 27.00 g, followed by filtration to obtain a positive electrode composition (1).

実施例2
水を41.55g、アセチレンブラックHS−100を3.00g、カーボンで被覆したリン酸鉄リチウムを25.50gに変更した以外は実施例1と同様に行い、正極組成物(2)を得た。
Example 2
A positive electrode composition (2) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 41.55 g of water, 3.00 g of acetylene black HS-100, and 25.50 g of lithium iron phosphate coated with carbon were changed to 25.50 g. .

実施例3
水を35.25g、バインダー水溶液を40wt%の(I)−2のバインダー水溶液3.
75gに変更した以外は実施例1と同様に行い、正極組成物(3)を得た。
Example 3
2. 35.25 g of water and 40 wt% aqueous binder solution of (I) -2
Except having changed to 75 g, it carried out similarly to Example 1 and obtained the positive electrode composition (3).

実施例4
水を35.25g、バインダー水溶液を40wt%の(I)−3のバインダー水溶液3.75gに変更した以外は実施例1と同様に行い、正極組成物(4)を得た。
Example 4
A positive electrode composition (4) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 35.25 g of water and the aqueous binder solution were changed to 3.75 g of 40 wt% (I) -3 binder aqueous solution.

実施例5
水20.79g、ディスコートN−14を1.11g(濃度27%品の為)加えて均一溶液にした後、アセチレンブラックHS−100を3.00g、カーボンで被覆したリン酸鉄リチウムを25.50gを加えて分散し、更に40wt%の(I)−1のバインダー水溶液3.00gを加えて分散し、濾過を行って正極組成物(5)を得た。
Example 5
After adding 20.79 g of water and 1.11 g of Discoat N-14 (for a 27% concentration product) to make a uniform solution, 3.00 g of acetylene black HS-100 and 25 iron phosphate lithium coated with carbon were added. .50 g was added and dispersed, and then 40 wt% (I) -1 aqueous binder solution (3.00 g) was added and dispersed, followed by filtration to obtain a positive electrode composition (5).

実施例6
バインダー水溶液を40wt%(I)−2のバインダー水溶液3.00gに変更した以外は実施例5と同様に行い、正極組成物(6)を得た。
Example 6
A positive electrode composition (6) was obtained in the same manner as in Example 5 except that the binder aqueous solution was changed to 3.00 g of a 40 wt% (I) -2 binder aqueous solution.

比較例1
水20.36g、ディスコートN−14を1.11g加えて均一にした後、アセチレンブラックHS−100を3.00g、カーボンで被覆したリン酸鉄リチウムを25.50g加えて分散し、35wt%のポリアクリル酸ナトリウム(Mw100000)3.43gを加えて分散し、濾過を行って比較正極組成物(1)を得た。
Comparative Example 1
After adding 20.36 g of water and 1.11 g of DISCOAT N-14 to make uniform, 3.00 g of acetylene black HS-100 and 25.50 g of lithium iron phosphate coated with carbon were added and dispersed, 35 wt% Of polyacrylic acid sodium (Mw100,000) 3.43 g was added and dispersed, followed by filtration to obtain a comparative positive electrode composition (1).

比較例2
水17.89g、ディスコートN−14を1.11g加えて均一にした後、アセチレンブラックHS−100を3.00g、カーボンで被覆したリン酸鉄リチウムを25.50g加えて分散し、SBRラテックス(固形分48%品)2.50gを加えて分散し、濾過を行って比較正極組成物(2)を得た。
Comparative Example 2
After adding 17.89 g of water and 1.11 g of Discoat N-14 to make uniform, 3.00 g of acetylene black HS-100 and 25.50 g of lithium iron phosphate coated with carbon are added and dispersed, and SBR latex (Product with a solid content of 48%) 2.50 g was added and dispersed, followed by filtration to obtain a comparative positive electrode composition (2).

(3)正極組成物の各種評価
実施例1〜6で得られた正極組成物(1)〜(6)、及び、比較例1、2で得られた比較正極組成物(1)、(2)について、各種評価を行った。評価方法は、以下とおりである。評価結果を表1に示す。表1中、配合組成においては、各成分の量及び合計量に加え、その中の固形分の量も併記した。例えば、実施例1のバインダー(I)−1の量(3.75/1.50)は、40wt%の(I)−1のバインダー水溶液3.75gを加え、その中に、バインダーの固形分1.50gが含まれていることを意味する。
なお、表1中、PAA−Naは、ポリアクリル酸ナトリウムを表す。
1.固形分
アルミ皿に正極組成物0.5gを入れて、熱風乾燥機を用いて150℃で1時間乾燥した。乾燥前後の重量より、固形分の質量を計測した。
2.粘度
B型粘度計((株)東京計器製)を用いて、25±1℃、30rpmの粘度を測定した。
3.チクソ値
B型粘度計((株)東京計器製)を用いて、25±1℃、6rpmと60rpmの粘度を測定し、6rpmの粘度を60rpmの粘度で除した値を求めた。
4.pH
ガラス電極式水素イオン温度計F−21((株)堀場製作所製)を用いて、25℃の値を測定した。
(3) Various evaluations of positive electrode composition Positive electrode compositions (1) to (6) obtained in Examples 1 to 6 and Comparative positive electrode compositions (1) and (2) obtained in Comparative Examples 1 and 2 ) Was evaluated. The evaluation method is as follows. The evaluation results are shown in Table 1. In Table 1, in the blending composition, in addition to the amount and total amount of each component, the amount of solid content therein is also shown. For example, the amount of binder (I) -1 in Example 1 (3.75 / 1.50) was added to 3.75 g of 40 wt% (I) -1 aqueous binder solution, and the solid content of the binder was added therein. 1.50g is included.
In Table 1, PAA-Na represents sodium polyacrylate.
1. The positive electrode composition 0.5g was put into the solid content aluminum pan, and it dried at 150 degreeC for 1 hour using the hot air dryer. The mass of the solid content was measured from the weight before and after drying.
2. A viscosity B type viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.) was used to measure the viscosity at 25 ± 1 ° C. and 30 rpm.
3. Using a thixo value B type viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.), the viscosity at 25 ± 1 ° C., 6 rpm and 60 rpm was measured, and the value obtained by dividing the viscosity at 6 rpm by the viscosity at 60 rpm was determined.
4). pH
A value of 25 ° C. was measured using a glass electrode type hydrogen ion thermometer F-21 (manufactured by Horiba, Ltd.).

5.平均粒子径
粒子径測定装置LB−500((株)堀場製作所製)を用いて測定を行った。
正極組成物のフィラー屈折率を1.7と仮定して値を求めた。
測定温度:25℃ 測定溶媒:水
6.膜強度
(正極膜の作製)
アルミ箔の上にアプリケータを用いて正極組成物を塗工した。100℃×10分、150℃×60分で乾燥し、更に150℃×30分の熱プレスを行い、約40μの正極膜を作製した。
(膜強度評価)
正極膜を12mmのポンチで打ち抜く際に、切断面の欠けやすさや剥がれから判断した。○・・・欠け、剥がれなし △・・・場合により切断端部に欠け、剥がれがある
×・・・打ち抜くと切断端部に必ず欠け、剥がれがある
7.充放電試験
膜強度評価時と同様に正極膜を作成し、充放電測定装置ACD−001(アスカ電子社製)を用いて、コインセルを用いて電池評価を行った。
正極:作成した正極膜
負極:Li箔
電解液:1mol%/L LiPF EC/EMC=1/1(キシダ化学社製)
充放電条件:0.2C
5. The average particle size was measured using a particle size measuring device LB-500 (manufactured by Horiba, Ltd.).
The value was calculated on the assumption that the filler refractive index of the positive electrode composition was 1.7.
Measurement temperature: 25 ° C. Measurement solvent: water Film strength (preparation of positive electrode film)
The positive electrode composition was coated on an aluminum foil using an applicator. The film was dried at 100 ° C. for 10 minutes and 150 ° C. for 60 minutes, and further subjected to hot pressing at 150 ° C. for 30 minutes to produce a positive electrode film having a thickness of about 40 μm.
(Film strength evaluation)
When the positive electrode film was punched with a 12 mm punch, it was judged from the ease of chipping or peeling of the cut surface. ○ ・ ・ ・ No chipping or peeling △ ・ ・ ・ Sometimes chipping or peeling at the cut end
X: The punched edge is always chipped and peeled off. A positive electrode film was prepared in the same manner as in the charge / discharge test film strength evaluation, and battery evaluation was performed using a coin cell using a charge / discharge measurement apparatus ACD-001 (manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd.).
Positive electrode: prepared positive electrode film Negative electrode: Li foil electrolyte: 1 mol% / L LiPF 6 EC / EMC = 1/1 (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.)
Charging / discharging conditions: 0.2C

Figure 0005450030
Figure 0005450030

(4)負極組成物の作製
実施例7
水 6.28gに1%に調整したカルボキシメチルセルロース(CMC)(ダイセル社製 #1380) 30.0gを混合し、黒鉛CGB−10(日本黒鉛社製) 29.25gを添加して分散させ、更にバインダー(I)−1 1.13gを添加して混合分散し、濾過を行って負極組成物(1)を得た。
(4) Preparation Example 7 of Negative Electrode Composition
30.0 g of carboxymethyl cellulose (CMC) (# 1380 manufactured by Daicel) adjusted to 1% was mixed with 6.28 g of water, and 29.25 g of graphite CGB-10 (manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.) was added and dispersed. 1.13 g of binder (I) -1 was added, mixed and dispersed, and filtered to obtain a negative electrode composition (1).

実施例8
実施例7のバインダーを(I)−1から(I)−3に変更した以外は、実施例7と同様に行い、負極組成物(2)を得た。
Example 8
Except having changed the binder of Example 7 from (I) -1 to (I) -3, it carried out similarly to Example 7 and obtained the negative electrode composition (2).

(5)負極組成物の各種評価
得られた負極組成物について、固形分、粘度、チクソ値、pH、膜強度の評価及び充放電試験を行った。固形分、粘度、チクソ値、pHの測定は、上記正極組成物と同様にして行った。膜強度の評価、充放電試験は、以下のようにして行った。結果を表2に示す。
1.膜強度
(負極膜の作製)
Cu泊上にアプリケーターを用いて負極組成物を塗工した。100℃×10分、150℃×60分で乾燥し、更に150℃×30分の熱プレスを行い、約40μの負極膜を作製した。
(膜強度評価)
膜強度の評価は、上記正極膜の場合と同様に行った。
2.充放電試験
膜強度評価時と同様に負極膜を作成し、充放電測定装置ACD−001(アスカ電子社製)を用いて、コインセルを用いて電池評価を行った。
正極:作成した負極膜
負極:Li箔
電解液:1mol%/L LiPF EC/EMC=1/1(キシダ化学社製)
充放電条件:0.2C
(5) Various Evaluations of Negative Electrode Composition The obtained negative electrode composition was subjected to solid content, viscosity, thixo value, pH, film strength evaluation and charge / discharge test. Measurements of solid content, viscosity, thixo value, and pH were performed in the same manner as the positive electrode composition. The evaluation of the film strength and the charge / discharge test were performed as follows. The results are shown in Table 2.
1. Film strength (preparation of negative electrode film)
The negative electrode composition was applied on the Cu night using an applicator. The film was dried at 100 ° C. for 10 minutes and 150 ° C. for 60 minutes, and further subjected to hot pressing at 150 ° C. for 30 minutes to produce a negative electrode film of about 40 μm.
(Film strength evaluation)
The film strength was evaluated in the same manner as in the case of the positive electrode film.
2. A negative electrode film was prepared in the same manner as in the charge / discharge test film strength evaluation, and battery evaluation was performed using a coin cell using a charge / discharge measurement apparatus ACD-001 (manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd.).
Positive electrode: Prepared negative electrode film Negative electrode: Li foil electrolyte: 1 mol% / L LiPF 6 EC / EMC = 1/1 (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.)
Charging / discharging conditions: 0.2C

Figure 0005450030
Figure 0005450030

実施例と比較例との比較から、構造単位(I)を有することでポリマーに柔軟性が付与され、膜強度の向上が見られた。また、実施例5、6と比較例1との比較から、塗料粘度が下がり、ハンドリング性も向上し、優れた電池性能を発揮することが確認された。また同条件で比較すると、負極で実績のあるSBRラテックスをバインダーとして用いた場合に比べて放電容量の低下率が少ない結果が得られた。また、実施例7、8の結果から、本発明のバインダーを用いて製造された負極は、良好な膜強度を有し、優れた電気特性を発揮するものであったことから、本発明のバインダーが負極組成物の材料としても好適であることが確認された。 From the comparison between Examples and Comparative Examples, the polymer was given flexibility by having the structural unit (I), and the film strength was improved. Moreover, it was confirmed from the comparison with Example 5, 6 and the comparative example 1 that a coating-material viscosity falls, handling property improves, and the outstanding battery performance is exhibited. In addition, when compared under the same conditions, a result that the rate of decrease in the discharge capacity was smaller than that in the case of using SBR latex with a proven record in the negative electrode as a binder was obtained. Further, from the results of Examples 7 and 8, the negative electrode produced using the binder of the present invention had good film strength and exhibited excellent electrical properties. Was confirmed to be suitable as a material for the negative electrode composition.

Claims (11)

非水二次電池の電極を形成する水系電極組成物に用いるバインダーであって、
該バインダーは、不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体(a)由来の構造単位(I)を有する重合体を含むことを特徴とする非水二次電池用水系電極組成物に用いるバインダー。
A binder used in an aqueous electrode composition forming an electrode of a non-aqueous secondary battery,
The binder for use in an aqueous electrode composition for a non-aqueous secondary battery, comprising a polymer having a structural unit (I) derived from an unsaturated polyalkylene glycol ether monomer (a).
前記重合体は、更に不飽和カルボン酸系単量体(b)由来の構造単位(II)を有することを特徴とする請求項1に記載の非水二次電池用水系電極組成物に用いるバインダー。 The binder used for the aqueous electrode composition for nonaqueous secondary batteries according to claim 1, wherein the polymer further has a structural unit (II) derived from the unsaturated carboxylic acid monomer (b). . バインダー及び水を必須成分として含み、非水二次電池の電極を形成する水系電極組成物であって、
該バインダーは、請求項1又は2に記載の非水二次電池用水系電極組成物に用いるバインダーによって構成されることを特徴とする非水二次電池用水系電極組成物。
A water-based electrode composition comprising a binder and water as essential components and forming an electrode of a non-aqueous secondary battery,
This binder is comprised with the binder used for the water-system electrode composition for non-aqueous secondary batteries of Claim 1 or 2, The water-system electrode composition for non-aqueous secondary batteries characterized by the above-mentioned.
前記電極は正極であって、前記非水二次電池用水系電極組成物は、更に正極活物質、及び、導電助剤を含むことを特徴とする請求項3に記載の非水二次電池用水系電極組成物。 The said electrode is a positive electrode, The said water-system electrode composition for non-aqueous secondary batteries further contains a positive electrode active material and a conductive support agent, The water for non-aqueous secondary batteries of Claim 3 characterized by the above-mentioned. -Based electrode composition. 前記正極活物質は、オリビン構造を有する化合物を含むことを特徴とする請求項4に記載の非水二次電池用水系電極組成物。 The said positive electrode active material contains the compound which has an olivine structure, The water-system electrode composition for non-aqueous secondary batteries of Claim 4 characterized by the above-mentioned. 前記正極活物質は、リン酸鉄リチウムを主成分として含むことを特徴とする請求項4又は5に記載の非水二次電池用水系電極組成物。 The water-based electrode composition for a non-aqueous secondary battery according to claim 4 or 5, wherein the positive electrode active material contains lithium iron phosphate as a main component. 前記非水二次電池用水系電極組成物は、動的光散乱の粒子径測定装置を用いて、フィラー成分の屈折率を1.7とした場合の平均粒子径が0.1〜1μmであることを特徴とする請求項3〜6のいずれかに記載の非水二次電池用水系電極組成物。 The nonaqueous secondary battery aqueous electrode composition has an average particle diameter of 0.1 to 1 μm when the refractive index of the filler component is 1.7 using a particle diameter measuring device for dynamic light scattering. The aqueous electrode composition for a non-aqueous secondary battery according to any one of claims 3 to 6. 前記電極は負極であって、前記非水二次電池用水系電極組成物は、更に負極活物質、及び、水を含むことを特徴とする請求項3に記載の非水二次電池用水系電極組成物。 The aqueous electrode for a non-aqueous secondary battery according to claim 3, wherein the electrode is a negative electrode, and the aqueous electrode composition for a non-aqueous secondary battery further contains a negative electrode active material and water. Composition. 請求項3〜7のいずれかに記載の非水二次電池用水系電極組成物を用いて形成されることを特徴とする非水二次電池用正極部材。 A positive electrode member for a non-aqueous secondary battery, which is formed using the aqueous electrode composition for a non-aqueous secondary battery according to claim 3. 請求項3又は8に記載の非水二次電池用水系電極組成物を用いて形成されることを特徴とする非水二次電池用負極部材。 A negative electrode member for a non-aqueous secondary battery, which is formed using the aqueous electrode composition for a non-aqueous secondary battery according to claim 3 or 8. 請求項9に記載の非水二次電池用正極部材、又は、請求項10に記載の非水二次電池用負極部材を用いて構成されることを特徴とする二次電池。 A secondary battery comprising the positive electrode member for a non-aqueous secondary battery according to claim 9 or the negative electrode member for a non-aqueous secondary battery according to claim 10.
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