JP6536017B2 - Composition for non-aqueous secondary battery adhesive layer, adhesive layer for non-aqueous secondary battery, non-aqueous secondary battery member, non-aqueous secondary battery, and method for producing adhesive layer for non-aqueous secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、非水系二次電池接着層用組成物、非水系二次電池用接着層、非水系二次電池部材、非水系二次電池、および非水系二次電池用接着層の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer, an adhesive layer for a non-aqueous secondary battery, a non-aqueous secondary battery member, a non-aqueous secondary battery, and a method for producing an adhesive layer for a non-aqueous secondary battery. It is a thing.
リチウムイオン二次電池などの非水系二次電池は、小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能という特性があり、幅広い用途に使用されている。そのため、近年では、非水系二次電池の更なる高性能化を目的として、様々な検討がなされている。 Non-aqueous secondary batteries such as lithium ion secondary batteries are characterized by their small size, light weight, high energy density, and capable of repeated charge and discharge, and are used in a wide range of applications. Therefore, in recent years, various studies have been made for the purpose of further improving the performance of non-aqueous secondary batteries.
具体的には、例えば特許文献1などでは、電極とセパレータとを接着層により接着して一体化し、充放電の繰り返しに伴うセルの膨らみ及び極板間距離の拡大を抑制することにより、非水系二次電池の電気的特性を向上させる技術が提案されている。 Specifically, for example, in Patent Document 1 and the like, the electrode and the separator are bonded and integrated by an adhesive layer, and non-aqueous system is achieved by suppressing cell swelling and expansion of the distance between the plates accompanying repetition of charge and discharge. Techniques for improving the electrical characteristics of secondary batteries have been proposed.
ここで、リチウムイオン二次電池などの非水系二次電池では、接着層を介してセパレータと接着される電極として、例えば、集電体上に電極合材層を形成してなる電極基材の上に、または電極合材層上にさらに耐熱性や強度の向上を目的とした多孔膜層を形成してなる電極基材の上に、接着層を設けて得られる電極が用いられている。また、接着層を介して電極と接着されるセパレータとして、例えば、ポリオレフィン製などの有機セパレータ上に多孔膜層を形成してなるセパレータ基材のさらに上に、接着層を設けて得られるセパレータが用いられている。
そして、電極基材の電極合材層は、例えば、電極活物質と、結着性を有する電極合材層用結着材などとを含む電極用スラリー組成物を集電体上に塗布し、塗布した電極用スラリー組成物を乾燥させることにより形成されている。また、電極やセパレータの表面に配置される多孔膜層は、例えば、非導電性粒子と、結着性を有する多孔膜層用結着材などとを含む多孔膜層用スラリー組成物を、電極合材層上または有機セパレータ上に塗布し、塗布した多孔膜層用スラリー組成物を乾燥させることにより形成されている。
Here, in a non-aqueous secondary battery such as a lithium ion secondary battery, as an electrode bonded to a separator via an adhesive layer, for example, an electrode substrate having an electrode mixture layer formed on a current collector An electrode obtained by providing an adhesive layer on an electrode base material having a porous film layer formed thereon for the purpose of improving heat resistance and strength on the electrode mixture layer or on the electrode mixture layer is used. Further, as a separator to be adhered to the electrode through the adhesive layer, for example, a separator obtained by providing the adhesive layer on the separator base material formed by forming the porous film layer on an organic separator made of polyolefin etc. It is used.
Then, the electrode mixture layer of the electrode base material is formed by, for example, applying a slurry composition for an electrode including an electrode active material and a binder for an electrode mixture layer having binding properties on a current collector, It is formed by drying the applied slurry composition for electrodes. The porous film layer disposed on the surface of the electrode or separator may be, for example, a slurry composition for a porous film layer including non-conductive particles, a binder for a porous film layer having binding properties, etc. It forms by making the slurry composition for porous film layers apply | coated and apply | coated on a compound material layer or an organic separator, and drying.
ここで、近年では、環境負荷低減などの観点から、電池部材(電極、セパレータ)同士を接着する接着層の形成に、水などの親水性溶媒中に接着剤を溶解または分散させてなる接着層用組成物を使用することが提案されている。具体的には、親水性溶媒を含む接着層用組成物を電極基材およびセパレータ基材の少なくとも一方の表面に供給し、供給した接着層用組成物を乾燥させることにより、表面に接着層を有する電池部材を形成することが提案されている。 Here, in recent years, an adhesive layer formed by dissolving or dispersing an adhesive in a hydrophilic solvent such as water for the formation of an adhesive layer for bonding battery members (electrodes, separators) from the viewpoint of environmental load reduction, etc. It has been proposed to use a composition. Specifically, the adhesive layer composition is provided on the surface by supplying the composition for the adhesive layer containing a hydrophilic solvent to at least one surface of the electrode substrate and the separator substrate, and drying the supplied composition for the adhesive layer. It has been proposed to form a battery member having the same.
しかしながら、従来の手法により製造された接着層は、特に電解液中での接着性が十分ではなく、また当該接着層により電池部材同士が接着されてなる二次電池に優れた電気的特性を発揮させることができなかった。したがって、接着層の電解液中での接着性を向上させ、また当該接着層を用いた二次電池の電気的特性を高める新たな技術が求められていた。 However, the adhesive layer produced by the conventional method is not particularly adhesive in an electrolytic solution, and exhibits excellent electrical characteristics for a secondary battery in which the battery members are adhered to each other by the adhesive layer. I couldn't let it go. Therefore, there is a need for a new technology for improving the adhesion of the adhesive layer in the electrolyte and for enhancing the electrical characteristics of a secondary battery using the adhesive layer.
そこで、本発明は、電解液中での接着性に優れ、且つ非水系二次電池に優れた電気的特性を発揮させ得る非水系二次電池用接着層を形成可能な非水系二次電池接着層用組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、電解液中での接着性に優れ、且つ非水系二次電池に優れた電気的特性を発揮させることが可能な非水系二次電池用接着層、および当該非水系二次電池用接着層を備える非水系二次電池部材を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、電気的特性に優れる非水系二次電池を提供することを目的とする。
そして、本発明は、電解液中での接着性に優れ、且つ非水系二次電池に優れた電気的特性を発揮させ得る非水系二次電池用接着層の製造方法を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention provides non-aqueous secondary battery adhesion capable of forming an adhesive layer for non-aqueous secondary batteries which is excellent in adhesiveness in an electrolytic solution and can exhibit excellent electric characteristics in non-aqueous secondary batteries. It is intended to provide a composition for layers.
Further, the present invention is an adhesive layer for a non-aqueous secondary battery, which is excellent in adhesiveness in an electrolytic solution and can exhibit excellent electric characteristics in the non-aqueous secondary battery, and the non-aqueous secondary secondary An object of the present invention is to provide a non-aqueous secondary battery member provided with a battery adhesive layer.
Furthermore, an object of the present invention is to provide a non-aqueous secondary battery having excellent electrical characteristics.
And this invention aims at providing the manufacturing method of the adhesion layer for non-aqueous secondary batteries which can exhibit the electrical property which was excellent in the adhesiveness in electrolyte solution, and was excellent in non-aqueous secondary batteries. Do.
なお、以下、本明細書では、電極合材層および/または多孔膜層を「機能層」と称することがある。 Hereinafter, in the present specification, the electrode mixture layer and / or the porous membrane layer may be referred to as a “functional layer”.
本発明者は、上記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者は、接着層用組成物の接着剤成分として、アルコキシシリル基含有単量体単位を特定の範囲内の割合で含む共重合体を含有する粒子状結着材を用いれば、電解液中での接着性に優れ、かつ二次電池に優れた電気的特性を発揮させることができる接着層を形成できることを見出し、本発明を完成させた。 The present inventors diligently studied for the purpose of solving the above-mentioned problems. And if this inventor uses the copolymer containing the alkoxy silyl group containing monomer unit in the ratio within the specific range as an adhesive agent component of the composition for adhesive layers, The inventors have found that an adhesive layer can be formed which is excellent in adhesion in an electrolytic solution and can exhibit excellent electric characteristics in a secondary battery, and the present invention has been completed.
即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池接着層用組成物は、粒子状結着材Aおよび水を含む非水系二次電池接着層用組成物であって、前記粒子状結着材Aは、アルコキシシリル基含有単量体単位を0.1質量%以上20質量%以下含むことを特徴とする。アルコキシシリル基含有単量体由来の単量体単位を0.1質量%以上20質量%以下含む重合体Aを含有する粒子状結着材Aを用いれば、電解液中での接着性に優れた非水系二次電池用接着層を製造可能であり、当該接着層を用いた非水系二次電池は高温サイクル特性や低温出力特性などの電気的特性に優れる。 That is, the present invention aims to advantageously solve the above-mentioned problems, and the composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer of the present invention comprises a particulate binder A and water. It is a composition for next battery contact bonding layers, Comprising: The said particulate-form binder A is characterized by including the alkoxy silyl group containing monomer unit 0.1 to 20 mass%. Using a particulate binder A containing a polymer A containing 0.1% by mass or more and 20% by mass or less of a monomer unit derived from an alkoxysilyl group-containing monomer is excellent in adhesion in an electrolytic solution An adhesive layer for a non-aqueous secondary battery can be produced, and a non-aqueous secondary battery using the adhesive layer is excellent in electrical characteristics such as high temperature cycle characteristics and low temperature output characteristics.
ここで、本発明の非水系二次電池接着層用組成物は、前記粒子状結着材Aが、コア部と、前記コア部の外表面を部分的に覆うシェル部とを備えるコアシェル構造を有しており、前記コア部は、電解液膨潤度が5倍以上30倍以下の重合体からなり、前記シェル部は、前記重合体Aからなり、且つ前記重合体Aの電解液膨潤度が1倍超4倍以下であることが好ましい。このように、粒子状結着材Aが特定のコアシェル構造を有し、コア部を構成する重合体の電解液膨潤度が5倍以上30倍以下であり、そして、シェル部が上述した重合体Aからなり、且つ当該重合体Aの電解液膨潤度が1倍超4倍以下であれば、低温出力特性などの非水系二次電池の電気的特性をさらに向上させることができるからである。 Here, the composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer according to the present invention has a core-shell structure in which the particulate binder A has a core portion and a shell portion partially covering the outer surface of the core portion. The core portion is made of a polymer having an electrolyte swelling degree of 5 to 30 times, the shell portion is made of the polymer A, and the electrolyte swelling degree of the polymer A is It is preferable to be more than 1 time and 4 times or less. Thus, the particulate binder A has a specific core-shell structure, the electrolyte swelling degree of the polymer constituting the core portion is 5 times to 30 times, and the polymer of which the shell portion is mentioned above When the electrolyte swelling degree of the polymer A is more than 1 time and 4 times or less, the electrical characteristics of the non-aqueous secondary battery such as low temperature output characteristics can be further improved.
そして、本発明の非水系二次電池接着層用組成物は、pHが3以上6以下であることが好ましい。非水系二次電池接着層用組成物のpHが3以上6以下であれば、接着層用組成物中において、粒子状結着材A中のアルコキシシリル基の反応性が低下し安定性が高まるため、結果として、得られる接着層の電解液中での接着性をさらに向上させることができるからである。 And as for the composition for non-aqueous secondary battery adhesive layers of this invention, it is preferable that pH is three or more and six or less. If the pH of the composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer is 3 or more and 6 or less, the reactivity of the alkoxysilyl group in the particulate binder A decreases and the stability increases in the composition for an adhesive layer. Therefore, as a result, the adhesiveness in the electrolyte solution of the obtained adhesive layer can be further improved.
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池用接着層は、上述した何れかの非水系二次電池接着層用組成物を用いて形成されることを特徴とする。このように、上述した何れかの接着層用組成物を用いて形成される接着層は、電解液中での接着性に優れ、且つ非水系二次電池に優れた電気的特性を発揮させることができる。 Moreover, this invention aims at solving the said subject advantageously, The adhesive layer for non-aqueous secondary batteries of this invention is a composition for any non-aqueous secondary battery adhesive layers mentioned above It is characterized in that it is formed using As described above, the adhesive layer formed using any one of the above-described adhesive layer compositions exhibits excellent adhesion in an electrolytic solution and exhibits excellent electrical characteristics in non-aqueous secondary batteries. Can.
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池部材は、無機酸化物粒子を含む機能層と、前記機能層上に隣接して配置された上述の非水系二次電池用接着層とを含むことを特徴とする。このように、無機酸化物粒子を含む機能層上に上述した接着層が直接設けられてなる電極またはセパレータは、接着層と機能層(多孔膜層、電極合材層)が電解液中で良好に接着し、また非水系二次電池に優れた電気的特性を発揮させることができる。 Another object of the present invention is to advantageously solve the above-mentioned problems, and the non-aqueous secondary battery member of the present invention is adjacent to a functional layer containing inorganic oxide particles and the functional layer. And the adhesive layer for the non-aqueous secondary battery described above. Thus, in the electrode or separator in which the above-mentioned adhesive layer is directly provided on the functional layer containing the inorganic oxide particles, the adhesive layer and the functional layer (porous film layer, electrode mixture layer) are good in the electrolytic solution The non-aqueous secondary battery can exhibit excellent electrical characteristics.
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池は、上述の非水系二次電池用接着層および上述の非水系二次電池部材の少なくとも一方を備えることを特徴とする。このように、上述した接着層を備える非水系二次電池は、高温サイクル特性や低温出力特性などの電気的特性に優れる。 Moreover, this invention aims at solving the said subject advantageously, The non-aqueous secondary battery of this invention is an adhesive layer for the above-mentioned non-aqueous secondary batteries, and the above-mentioned non-aqueous secondary battery At least one of the members is provided. Thus, the non-aqueous secondary battery provided with the adhesive layer described above is excellent in electrical characteristics such as high-temperature cycle characteristics and low-temperature output characteristics.
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の非水系二次電池用接着層の製造方法は、上述した何れかの非水系二次電池接着層用組成物を、無機酸化物粒子を含む機能層上に供給する工程と、前記機能層上に供給された前記非水系二次電池接着層用組成物を乾燥させる工程とを含むことを特徴とする。このように、無機酸化物粒子を含む機能層上に製造された接着層は、電解液中で機能層と良好に接着し、また非水系二次電池に優れた電気的特性を発揮させることができる。 Moreover, this invention aims at solving the said subject advantageously, The manufacturing method of the adhesive layer for non-aqueous secondary batteries of this invention is either of the non-aqueous secondary battery adhesive layers mentioned above And supplying the composition for use on the functional layer containing inorganic oxide particles, and drying the composition for the non-aqueous secondary battery adhesive layer supplied on the functional layer. Do. Thus, the adhesive layer produced on the functional layer containing the inorganic oxide particles adheres well to the functional layer in the electrolytic solution, and can exhibit excellent electrical characteristics in the non-aqueous secondary battery. it can.
本発明によれば、電解液中での接着性に優れ、且つ非水系二次電池に優れた電気的特性を発揮させ得る非水系二次電池用接着層を形成可能な非水系二次電池接着層用組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、電解液中での接着性に優れ、且つ非水系二次電池に優れた電気的特性を発揮させることが可能な非水系二次電池用接着層、および当該非水系二次電池用接着層を備える非水系二次電池部材を提供することができる。
さらに、本発明によれば、電気的特性に優れる非水系二次電池を提供することができる。
そして、本発明によれば、電解液中での接着性に優れ、且つ非水系二次電池に優れた電気的特性を発揮させ得る非水系二次電池用接着層の製造方法を提供することができる。
According to the present invention, non-aqueous secondary battery adhesion capable of forming an adhesive layer for non-aqueous secondary battery which is excellent in adhesiveness in an electrolytic solution and can exhibit excellent electric characteristics to the non-aqueous secondary battery. A composition for layers can be provided.
Further, according to the present invention, an adhesive layer for a non-aqueous secondary battery capable of exhibiting excellent adhesion in an electrolytic solution and exhibiting excellent electric characteristics for the non-aqueous secondary battery, and the non-aqueous system The non-aqueous secondary battery member provided with the adhesive layer for secondary batteries can be provided.
Furthermore, according to the present invention, a non-aqueous secondary battery excellent in electrical characteristics can be provided.
And, according to the present invention, it is possible to provide a method for producing an adhesive layer for a non-aqueous secondary battery which is excellent in adhesiveness in an electrolytic solution and can exhibit excellent electric characteristics in the non-aqueous secondary battery. it can.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
ここで、本発明の非水系二次電池接着層用組成物は、本発明の非水系二次電池用接着層を調製する際の材料として用いられる。また、本発明の非水系二次電池用接着層は、本発明の非水系二次電池接着層用組成物を用いて調製され、セパレータや電極などの非水系二次電池部材の一部を構成する。そして、本発明の非水系二次電池部材は、本発明の接着層を備えてなる。さらに、本発明の非水系二次電池は、本発明の非水系二次電池用接着層を介して非水系二次電池部材同士が接着されてなる。また、本発明の非水系二次電池用接着層は、例えば本発明の非水系二次電池用接着層の製造方法に従って製造することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
Here, the composition for non-aqueous secondary battery adhesive layers of this invention is used as a material at the time of preparing the adhesive layer for non-aqueous secondary batteries of this invention. Moreover, the adhesive layer for non-aqueous secondary batteries of this invention is prepared using the composition for non-aqueous secondary batteries adhesive layers of this invention, and comprises some non-aqueous secondary battery members, such as a separator and an electrode. Do. And the non-aqueous secondary battery member of this invention is equipped with the contact bonding layer of this invention. Further, in the non-aqueous secondary battery of the present invention, non-aqueous secondary battery members are bonded to each other through the adhesive layer for non-aqueous secondary battery of the present invention. Moreover, the adhesive layer for non-aqueous secondary batteries of this invention can be manufactured, for example according to the manufacturing method of the adhesive layer for non-aqueous secondary batteries of this invention.
(非水系二次電池接着層用組成物)
本発明の非水系二次電池接着層用組成物は、結着性を有する粒子状結着材Aを少なくとも含有し、任意に粒子状結着材A以外の結着材およびその他の成分を含有する、水を分散媒としたスラリー組成物である。
そして、本発明の非水系二次電池接着層用組成物を用いて形成される接着層は、電解液中での接着性に優れ、また、二次電池に優れた電気的特性を発揮させることができる。
なお、非水系二次電池接着層用組成物に含まれる粒子状結着材Aの割合は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上であり、通常90質量%以下である。
(Composition for non-aqueous secondary battery adhesion layer)
The composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer of the present invention contains at least a particulate binder A having binding properties, and optionally contains a binder other than the particulate binder A and other components. It is a slurry composition which made water a dispersion medium.
And the adhesive layer formed using the composition for non-aqueous secondary battery adhesive layers of this invention is excellent in the adhesiveness in electrolyte solution, and exhibits the electrical property excellent in a secondary battery. Can.
The proportion of the particulate binder A contained in the composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and still more preferably 20% by mass or more. It is usually 90% by mass or less.
<粒子状結着材A>
粒子状結着材Aは、得られる接着層の接着性を確保する結着材として機能する成分である。ここで、通常、粒子状結着材Aは、非水溶性の重合体で構成され、水系媒体中において粒子状で存在しており、その粒子形状を維持したまま接着層に含まれる。
なお、本発明において、「非水溶性の重合体」とは、温度25℃において、重合体0.5gを100gの水に溶解した際に、不溶分が80質量%以上である重合体を指す。
<Particle-like binder A>
The particulate binder A is a component that functions as a binder that secures the adhesiveness of the resulting adhesive layer. Here, the particulate binder A is usually composed of a non-water-soluble polymer, is present in the form of particles in an aqueous medium, and is contained in the adhesive layer while maintaining its particle shape.
In the present invention, "water-insoluble polymer" refers to a polymer having an insoluble content of 80% by mass or more when 0.5 g of the polymer is dissolved in 100 g of water at a temperature of 25 ° C. .
そして、粒子状結着材Aは、アルコキシシリル基含有単量体単位を0.1質量%以上20質量%以下含む重合体Aを含有することを特徴とする。なお、本明細書において、「単量体単位を含む」とは、「その単量体を用いて得た重合体中に単量体由来の構造単位が含まれている」ことを意味する。 The particulate binder A is characterized by containing a polymer A containing 0.1% by mass or more and 20% by mass or less of an alkoxysilyl group-containing monomer unit. In the present specification, “containing a monomer unit” means that “a monomer derived structural unit is contained in a polymer obtained using the monomer”.
ここで、アルコキシシリル基含有単量体単位を上述の含有割合で含む重合体Aを有する粒子状結着材Aを用いた接着層は、電解液中において優れた接着性を発揮し、また、当該接着層を備える非水系二次電池の電気的特性を良好に向上させることができる。 Here, the adhesive layer using the particulate binder A having the polymer A containing the alkoxysilyl group-containing monomer unit at the above-mentioned content ratio exhibits excellent adhesiveness in the electrolytic solution, and The electrical characteristics of the non-aqueous secondary battery provided with the adhesive layer can be favorably improved.
なお、上記粒子状結着材Aを使用することで上述したような優れた効果が得られる理由は、明らかではないが、以下の通りであると推察される。
即ち、接着層中に含まれる粒子状結着材Aのアルコキシシリル基は、加水分解を経てシラノール基に変換しうる。このシラノール基が、例えば基材上で接着層組成物を乾燥して接着層を形成する際に、基材中の配合成分の水酸基などの官能基、例えば基材の最表面に配置された機能層中の無機酸化物粒子(多孔膜層中の非導電性粒子や電極合材層中の電極活物質)が水と接することにより生成する水酸基と脱水縮合などで相互作用するため、接着層と当該接着層に隣接配置された機能層の間の接着性(すなわち、接着層と基材の間の接着性)が向上し、この優れた接着性が電解液中でも発揮されると推察される。
また、上述のように、例えば接着層と機能層が脱水縮合する際に、特に機能層中の無機酸化物粒子中に内在していた水分をあわせて系外に排出することができ、二次電池への持ち込み水分量を低減させることが可能となり、また電解液の分解などにより生じるガス発生が抑制され、電池セルの膨れを抑制できるものと推察される。
そして、上述した接着性向上、持ち込み水分量低減などの寄与により、高温サイクル特性や低温出力特性などの電気的特性を高めることが可能となると推察される。
The reason why the above-mentioned excellent effects can be obtained by using the above-mentioned particulate binder A is not clear but is presumed to be as follows.
That is, the alkoxysilyl group of the particulate binder A contained in the adhesive layer can be converted to a silanol group through hydrolysis. For example, when drying an adhesive layer composition on a substrate to form an adhesive layer, the silanol group is a functional component such as a hydroxyl group of a compounding component in the substrate, for example, a function disposed on the outermost surface of the substrate Since the inorganic oxide particles in the layer (non-conductive particles in the porous membrane layer and the electrode active material in the electrode mixture layer) interact with hydroxyl groups formed by contact with water by dehydration condensation, etc. It is surmised that the adhesiveness between the functional layers disposed adjacent to the adhesive layer (that is, the adhesiveness between the adhesive layer and the base material) is improved, and the excellent adhesiveness is exhibited also in the electrolytic solution.
Further, as described above, for example, when the adhesive layer and the functional layer are dehydrated and condensed, the water present in particular in the inorganic oxide particles in the functional layer can be discharged together out of the system. It is presumed that the amount of water brought into the battery can be reduced, and the generation of gas caused by the decomposition of the electrolyte can be suppressed, and the swelling of the battery cell can be suppressed.
Then, it is presumed that it is possible to improve the electrical characteristics such as the high temperature cycle characteristics and the low temperature output characteristics by the contribution of the above-mentioned improvement of the adhesiveness and the reduction of the carried-in water amount.
[粒子状結着材Aの構造]
粒子状結着材Aの構造は、特に限定されず、実質的に単一の重合体成分(重合体A)で構成される非複合重合体であってもよいし、重合体Aと少なくとも1種の重合体A以外の重合体とで構成される複合重合体であってもよい。
また、粒子状結着材A中において、重合体Aは、粒子状結着材Aの外表面部(すなわち、粒子状結着材Aの周面を構成する部位)に存在することが好ましい。重合体Aが粒子状結着材Aの外表面部の一部または全部を構成することで、得られる接着層が、電解液中で良好に接着性を発現させることができるからである。
[Structure of Particulate Binding Material A]
The structure of the particulate binder A is not particularly limited, and may be a non-composite polymer substantially composed of a single polymer component (polymer A), and at least one of the polymer A and the polymer A. It may be a composite polymer composed of a polymer other than the kind of polymer A.
Further, in the particulate binder A, the polymer A is preferably present on the outer surface portion of the particulate binder A (that is, a portion constituting the circumferential surface of the particulate binder A). When the polymer A constitutes a part or all of the outer surface portion of the particulate binder A, the resulting adhesive layer can exhibit excellent adhesiveness in the electrolytic solution.
なお、複合重合体は、少なくとも1種類の単量体成分を常法に従い重合した後、引き続き、他の少なくとも1種の単量体成分を常法に従い重合させる方法(二段重合法)などによって容易に製造することができる。そして、複合重合体よりなる粒子は、粒子の内部に互いに異なる重合体部分が存在する異相構造体となる。
ここで、異相構造体とは、互いに異なる2つ以上の重合体が物理的または化学的に結合して形成されている単一の粒子であり、ブロック重合体などの単一の重合体から形成された単一相構造からなる粒子ではない。そして、異相構造体の具体例としては、球状の粒子であって中心部と外殻部とが異なる重合体から形成されているコアシェル構造;2つ以上の重合体が並置された構造であるサイドバイサイド構造;コアシェル構造において中心部の重合体の一部が外殻部に露出した構造である雪ダルマ構造;球状の重合体粒子の表面に別種の重合体粒子が埋め込まれて一体化した構造であるイイダコ構造;などが挙げられる。
The composite polymer is obtained by polymerizing at least one monomer component according to a conventional method, and subsequently polymerizing at least one other monomer component according to the conventional method (two-stage polymerization method) or the like. It can be easily manufactured. And the particle | grains which consist of composite polymers turn into a heterophase structure in which a different polymer part exists in the inside of particle | grains.
Here, the heterophasic structure is a single particle formed by physical or chemical bonding of two or more different polymers, and formed from a single polymer such as a block polymer. It is not a particle consisting of a single phase structure. And as a specific example of the hetero-phase structure, a core-shell structure in which spherical particles are formed of polymers having different center and outer shell parts; side-by-side having a structure in which two or more polymers are juxtaposed Structure: Snow-Daluma structure in which a part of the polymer in the central part is exposed to the outer shell part in the core-shell structure; Another kind of polymer particle embedded and integrated on the surface of spherical polymer particle Idako structure; and the like.
このような構造のなかでも、粒子状結着材Aは、実質的に重合体Aのみで構成される非複合重合体、コアシェル構造を有する複合重合体であることが好ましい。以下、非複合重合体としての粒子状結着材A、コアシェル構造を有する複合重合体としての粒子状結着材Aについてそれぞれ詳述する。 Among such structures, the particulate binder A is preferably a non-composite polymer substantially composed only of the polymer A, or a composite polymer having a core-shell structure. Hereinafter, the particulate binder A as a non-composite polymer and the particulate binder A as a composite polymer having a core-shell structure will be described in detail.
[[非複合重合体としての粒子状結着材A]]
粒子状結着材Aが非複合重合体である場合、粒子状結着材Aは実質的に重合体Aからなる。ここで、重合体Aは、アルコキシシリル基含有単量体に加え、芳香族ビニル単量体、酸基含有単量体、架橋性単量体などを用いて調製される。
[[Particulate binder A as non-complex polymer]]
When the particulate binder A is a non-composite polymer, the particulate binder A substantially consists of the polymer A. Here, the polymer A is prepared using, in addition to the alkoxysilyl group-containing monomer, an aromatic vinyl monomer, an acid group-containing monomer, a crosslinkable monomer, and the like.
−アルコキシシリル基含有単量体−
アルコキシシリル基含有単量体としては、アルコキシシリル基と、他の単量体と共重合可能な構造(例えば炭素−炭素二重結合などの重合性不飽和結合、またアルコキシシリル基を除く)とを含む単量体であれば特に限定されない。ここでアルコキシシリル基は、モノアルコキシシリル基、ジアルコキシシリル基、トリアルコキシシリル基の何れであってもよいが、トリアルコキシシリル基が好ましい。
-Alkoxysilyl group-containing monomer-
As the alkoxysilyl group-containing monomer, an alkoxysilyl group and a structure copolymerizable with other monomers (for example, excluding a polymerizable unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond, and an alkoxysilyl group) It is not particularly limited as long as it is a monomer containing Here, the alkoxysilyl group may be any of a monoalkoxysilyl group, a dialkoxysilyl group, and a trialkoxysilyl group, but a trialkoxysilyl group is preferable.
アルコキシシリル基含有単量体としては、接着層の接着性のさらに高めつつ、二次電池への持ち込み水分量を低減する観点から、ビニルシラン系単量体や、(メタ)アクリルシラン系単量体が好適に挙げられる。
ビニルシラン系単量体としては、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、ビニルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。
(メタ)アクリルシラン系単量体としては、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
これらの中でも、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシランがより好ましい。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、アクリルおよび/またはメタクリルを意味する。また、アルコキシシリル基含有単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
As the alkoxysilyl group-containing monomer, from the viewpoint of reducing the amount of water carried into the secondary battery while further enhancing the adhesiveness of the adhesive layer, vinylsilane-based monomers and (meth) acrylsilane-based monomers Is preferably mentioned.
Examples of the vinylsilane-based monomer include vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane and vinylmethyldimethoxysilane.
As a (meth) acryl silane type monomer, 3-methacryloxypropyl triethoxysilane, 3-methacryloxypropyl trimethoxysilane, etc. are mentioned.
Among these, 3-methacryloxypropyl triethoxysilane and vinyltriethoxysilane are more preferable.
In the present specification, “(meth) acrylic” means acrylic and / or methacrylic. Moreover, an alkoxy silyl group containing monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining 2 or more types.
重合体Aにおけるアルコキシシリル基含有単量体単位の含有割合は、0.1質量%以上20質量%以下であることが必要であり、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1.5質量%以上、さらに好ましくは1.8質量%以上であり、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは8質量%以下である。アルコキシシリル基含有単量体単位の割合が前記範囲の下限値未満であると、接着層の電解液中での接着性が確保できず、また二次電池への持ち込み水分量も上昇する。加えて、二次電池の電気的特性が低下する。また、アルコキシシリル基含有単量体単位の割合が前記範囲の上限値超であると、重合体A中のアルコキシシリル基が変換して生じるシラノール基同士が脱水縮合してしまうため、基材側の水酸基との反応性が低下し、電解液中で接着層を基材に良好に接着させることができない。加えて重合体Aが過度な親水性を有することとなり、二次電池への持ち込み水分量が上昇し、また二次電池の低温出力特性が低下する。 The content ratio of the alkoxysilyl group-containing monomer unit in the polymer A is required to be 0.1% by mass or more and 20% by mass or less, preferably 0.5% by mass or more, and more preferably 1.5 The content is preferably at least 1.8 mass%, more preferably at most 15 mass%, more preferably at most 10 mass%, and still more preferably at most 8 mass%. If the proportion of the alkoxysilyl group-containing monomer unit is less than the lower limit value of the above range, the adhesiveness of the adhesive layer in the electrolytic solution can not be ensured, and the water content carried into the secondary battery also increases. In addition, the electrical characteristics of the secondary battery are degraded. In addition, if the ratio of the alkoxysilyl group-containing monomer unit exceeds the upper limit value of the above range, the silanol groups formed by the conversion of the alkoxysilyl group in the polymer A are dehydrated and condensed, so the substrate side The reactivity with the hydroxyl group of the compound decreases, and the adhesive layer can not be well adhered to the substrate in the electrolytic solution. In addition, the polymer A has excessive hydrophilicity, the amount of water carried into the secondary battery increases, and the low-temperature output characteristics of the secondary battery deteriorate.
なお、水系のスラリーである接着層用組成物において、重合体A中のアルコキシシリル基は、加水分解によりシラノール基に変換されていてもよく、アルコキシシリル基がシラノール基に変換されている単量体単位もアルコキシシリル基含有単量体単位(アルコキシシリル基含有単量体由来の単量体単位)に含まれる。 In the composition for an adhesive layer which is an aqueous slurry, the alkoxysilyl group in the polymer A may be converted to a silanol group by hydrolysis, and a single amount in which the alkoxysilyl group is converted to a silanol group Body units are also included in alkoxysilyl group-containing monomer units (monomer units derived from alkoxysilyl group-containing monomers).
−芳香族ビニル単量体−
重合体Aは、好ましくは芳香族ビニル単量体単位を含む。芳香族ビニル単量体の中でも、スチレンおよびスチレンスルホン酸等のスチレン誘導体がより好ましく、スチレンが好ましい。重合体Aの調製に芳香族ビニル単量体を用いれば、重合体Aの電解液膨潤度を後述する好適な範囲に制御し易い。また、得られる接着層の電解液中での接着性を一層高めることができる。
なお、芳香族ビニル単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
-Aromatic vinyl monomer-
Polymer A preferably contains aromatic vinyl monomer units. Among the aromatic vinyl monomers, styrene and styrene derivatives such as styrene sulfonic acid are more preferable, and styrene is preferable. When an aromatic vinyl monomer is used for preparation of the polymer A, the degree of swelling of the electrolyte solution of the polymer A can be easily controlled to a suitable range described later. Moreover, the adhesiveness in the electrolyte solution of the contact bonding layer obtained can be improved further.
In addition, an aromatic vinyl monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining 2 or more types.
重合体Aにおける芳香族ビニル単量体単位の割合は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは85質量%以上であり、好ましくは95質量%以下、より好ましくは93質量%以下、さらに好ましくは92質量%以下である。芳香族ビニル単量体単位の割合を前記範囲に収めることにより、電解液中における接着層の接着性をより向上させることができる。また、重合体Aの電解液膨潤度およびガラス転移温度を後述する好適な範囲に制御し易い。 The proportion of the aromatic vinyl monomer unit in the polymer A is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, still more preferably 85% by mass or more, preferably 95% by mass or less, more preferably It is 93 mass% or less, more preferably 92 mass% or less. By setting the proportion of the aromatic vinyl monomer unit in the above range, the adhesion of the adhesive layer in the electrolytic solution can be further improved. Moreover, it is easy to control the electrolyte solution swelling degree and glass transition temperature of the polymer A in the suitable range which mentions later.
−酸基含有単量体−
重合体Aは、酸基含有単量体単位を含みうる。ここで、酸基含有単量体としては、酸基を有する単量体、例えば、カルボン酸基を有する単量体、スルホン酸基を有する単量体、リン酸基を有する単量体、および、水酸基を有する単量体が挙げられる。
-Acid group containing monomer-
The polymer A may contain an acid group-containing monomer unit. Here, as the acid group-containing monomer, a monomer having an acid group, for example, a monomer having a carboxylic acid group, a monomer having a sulfonic acid group, a monomer having a phosphoric acid group, and And monomers having a hydroxyl group.
そして、カルボン酸基を有する単量体としては、例えば、モノカルボン酸、ジカルボン酸などが挙げられる。モノカルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などが挙げられる。ジカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などが挙げられる。
また、スルホン酸基を有する単量体としては、例えば、ビニルスルホン酸、メチルビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、(メタ)アクリル酸−2−スルホン酸エチル、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸などが挙げられる。なお、本明細書において、「(メタ)アリル」とは、アリルおよび/またはメタリルを意味する。
さらに、リン酸基を有する単量体としては、例えば、リン酸−2−(メタ)アクリロイルオキシエチル、リン酸メチル−2−(メタ)アクリロイルオキシエチル、リン酸エチル−(メタ)アクリロイルオキシエチルなどが挙げられる。なお、本明細書において、「(メタ)アクリロイル」とは、アクリロイルおよび/またはメタクリロイルを意味する。
また、水酸基を有する単量体としては、例えば、アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−2−ヒドロキシプロピルなどが挙げられる。なお、水酸基を有する単量体には、シラノール基を含有する単量体は含まれない。
And as a monomer which has a carboxylic acid group, monocarboxylic acid, dicarboxylic acid, etc. are mentioned, for example. As a monocarboxylic acid, acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid etc. are mentioned, for example. Examples of dicarboxylic acids include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid and the like.
Further, as a monomer having a sulfonic acid group, for example, vinyl sulfonic acid, methyl vinyl sulfonic acid, (meth) allyl sulfonic acid, ethyl (meth) acrylic acid-2-sulfonic acid, 2-acrylamido-2-methyl Propanesulfonic acid, 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid and the like can be mentioned. In the present specification, "(meth) allyl" means allyl and / or methallyl.
Furthermore, as a monomer having a phosphoric acid group, for example, phosphoric acid-2- (meth) acryloyloxyethyl, methyl-2- (meth) acryloyloxyethyl phosphate, ethyl phosphate- (meth) acryloyloxyethyl phosphate Etc. In the present specification, “(meth) acryloyl” means acryloyl and / or methacryloyl.
Moreover, as a monomer which has a hydroxyl group, acrylic acid 2-hydroxyethyl, acrylic acid 2-hydroxypropyl, methacrylic acid 2-hydroxyethyl, methacrylic acid 2-hydroxypropyl etc. are mentioned, for example. The monomer having a hydroxyl group does not include a monomer containing a silanol group.
これらの中でも、酸基含有単量体としては、カルボン酸基を有する単量体が好ましく、中でもモノカルボン酸が好ましく、(メタ)アクリル酸がより好ましい。
また、酸基含有単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
Among these, as an acid-group containing monomer, the monomer which has a carboxylic acid group is preferable, a monocarboxylic acid is preferable among them, and (meth) acrylic acid is more preferable.
Moreover, an acidic radical containing monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining 2 or more types.
そして、重合体Aにおける酸基含有単量体単位の割合は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上、さらに好ましくは3質量%以上であり、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは7質量%以下である。酸基含有単量体単位の割合を前記範囲に収めることにより、接着層中での重合体A(すなわち粒子状結着材A)の分散性を向上させ、接着層全面に渡って良好な接着性を発現させることができる。 And, the proportion of the acid group-containing monomer unit in the polymer A is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, still more preferably 3% by mass or more, preferably 20% by mass or less More preferably, it is 10 mass% or less, More preferably, it is 7 mass% or less. By keeping the proportion of the acid group-containing monomer unit in the above range, the dispersibility of the polymer A (that is, the particulate binder A) in the adhesive layer is improved, and good adhesion is achieved over the entire surface of the adhesive layer. Sex can be expressed.
−架橋性単量体−
重合体Aは、架橋性単量体単位を含みうる。架橋性単量体とは、加熱またはエネルギー線の照射により、重合中または重合後に架橋構造を形成しうる単量体である。架橋性単量体単位を含むことにより、重合体の膨潤度を、前記の範囲に容易に収めることができる。
-Crosslinkable monomer-
The polymer A may contain a crosslinkable monomer unit. The crosslinkable monomer is a monomer which can form a crosslinked structure during or after polymerization by heating or irradiation of energy rays. By including the crosslinkable monomer unit, the degree of swelling of the polymer can be easily made within the above range.
そして架橋性単量体としては、例えば、当該単量体に2個以上の重合反応性基を有する多官能単量体が挙げられる。このような多官能単量体としては、例えば、ジビニルベンゼン等のジビニル化合物;ジエチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート等のジ(メタ)アクリル酸エステル化合物;トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート等のトリ(メタ)アクリル酸エステル化合物;アリルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート等のエポキシ基を含有するエチレン性不飽和単量体;などが挙げられる。これらの中でも、電解液膨潤度を容易に制御する観点から、エチレングリコールジメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレートが好ましく、エチレングリコールジメタクリレートがより好ましい。また、架橋性単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 And as a crosslinkable monomer, the polyfunctional monomer which has a 2 or more polymerization reactive group in the said monomer is mentioned, for example. As such polyfunctional monomers, for example, divinyl compounds such as divinyl benzene; di (meth) acrylic acid esters such as diethylene glycol dimethacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate and the like Compounds; tri (meth) acrylic acid ester compounds such as trimethylolpropane trimethacrylate and trimethylolpropane triacrylate; and ethylenically unsaturated monomers containing an epoxy group such as allyl glycidyl ether and glycidyl methacrylate. Among these, ethylene glycol dimethacrylate, allyl glycidyl ether and glycidyl methacrylate are preferable, and ethylene glycol dimethacrylate is more preferable, from the viewpoint of easily controlling the degree of swelling of the electrolytic solution. Moreover, a crosslinking | crosslinked monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining 2 or more types.
そして、重合体Aが架橋性単量体単位を含む場合、重合体Aにおける架橋性単量体単位の割合は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、さらに好ましくは0.5質量%以上であり、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下である。 And when the polymer A contains a crosslinkable monomer unit, the ratio of the crosslinkable monomer unit in the polymer A is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and further The content is preferably 0.5% by mass or more, preferably 5% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, and still more preferably 3% by mass or less.
−粒子状結着材A(非複合重合体)の性状−
非複合重合体としての粒子状結着材A(重合体A)のガラス転移温度は、好ましくは50℃以上、より好ましくは60℃以上、さらに好ましくは70℃以上、特に好ましくは80℃以上であり、好ましくは200℃以下、より好ましくは150℃以下、さらに好ましくは120℃以下、特に好ましくは100℃以下である。粒子状結着材Aのガラス転移温度を前記範囲の下限値以上にすることにより、二次電池の高温サイクル特性を向上させることができる。また粒子状結着材Aのガラス転移温度を前記範囲の上限値以下にすることにより、接着層の電解液中における接着性をさらに高めることができる。
なお、粒子状結着材A(重合体A)の「ガラス転移温度」は、本明細書の実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
-Properties of particulate binder A (non-composite polymer)-
The glass transition temperature of the particulate binder A (polymer A) as a non-composite polymer is preferably 50 ° C. or more, more preferably 60 ° C. or more, still more preferably 70 ° C. or more, particularly preferably 80 ° C. or more Preferably it is 200 degrees C or less, More preferably, it is 150 degrees C or less, More preferably, it is 120 degrees C or less, Especially preferably, it is 100 degrees C or less. By making the glass transition temperature of the particulate binder A at least the lower limit value of the above range, the high temperature cycle characteristics of the secondary battery can be improved. Further, by setting the glass transition temperature of the particulate binder A to the upper limit value of the above range or less, the adhesiveness of the adhesive layer in the electrolytic solution can be further enhanced.
In addition, the "glass transition temperature" of the particulate-form binder A (polymer A) can be measured using the method as described in the Example of this specification.
非複合重合体としての粒子状結着材A(重合体A)の電解液膨潤度は、1倍超であることが好ましく、1.1倍以上であることがより好ましく、1.2倍以上であることがさらに好ましく、4倍以下であることが好ましく、3.5倍以下であることがより好ましく、3倍以下であることがさらに好ましい。粒子状結着材Aの電解液膨潤度を前記範囲の下限値以上にすることにより、接着層の電解液中での接着性を高め、二次電池の高温サイクル特性をさらに向上させることができる。また、粒子状結着材Aの電解液膨潤度を前記範囲の上限値以下にすることによっても、接着層の電解液中での接着性を高め、二次電池の高温サイクル特性をさらに向上させることができる。
なお、粒子状結着材A(重合体A)の「電解液膨潤度」は、「コアシェル構造を有する複合重合体としての粒子状結着材A」の項で後述する電解液膨潤度の測定方法に準じて測定することができる。
The electrolyte solution swelling degree of the particulate binder A (polymer A) as a non-composite polymer is preferably more than 1 time, more preferably 1.1 times or more, 1.2 times or more Is more preferably 4 times or less, more preferably 3.5 times or less, and still more preferably 3 times or less. By making the electrolyte solution swelling degree of the particulate binder A equal to or more than the lower limit value of the above range, the adhesiveness of the adhesive layer in the electrolyte solution can be enhanced, and the high temperature cycle characteristics of the secondary battery can be further improved. . Also, by setting the degree of electrolyte swelling of the particulate binder A below the upper limit of the above range, the adhesion of the adhesive layer in the electrolyte is enhanced, and the high temperature cycle characteristics of the secondary battery are further improved. be able to.
The “electrolyte solution swelling degree” of the particulate binder A (polymer A) is a measurement of the electrolyte swelling degree described later in the section of “particulate binder A as a composite polymer having a core-shell structure”. It can measure according to a method.
また、非複合重合体としての粒子状結着材Aの体積平均粒子径D50は、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上であり、好ましくは5μm以下、より好ましくは1μm以下である。粒子状結着材Aの体積平均粒子径D50を前記範囲の下限値以上にすることにより、接着層の内部抵抗の上昇を抑制し、二次電池の低温出力特性をさらに向上させることができる。また、粒子状結着材Aの体積平均粒子径D50を前記範囲の上限値以下にすることにより、電解液中での粒子状結着材Aの接着性を高め、高温サイクル特性をさらに向上させることができる。
なお、粒子状結着材Aの体積平均粒子径D50は、固形分濃度15質量%に調整した水分散液の、レーザー回折式粒子径分布測定装置を用いて湿式測定された粒子径分布において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径として求めうる。
The volume average particle diameter D50 of the particulate binder A as the non-composite polymer is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, preferably 5 μm or less, more preferably 1 μm or less. is there. By making the volume average particle diameter D50 of the particulate binder A equal to or more than the lower limit value of the above range, it is possible to suppress an increase in internal resistance of the adhesive layer and to further improve the low temperature output characteristics of the secondary battery. Further, by making the volume average particle diameter D50 of the particulate binder A not more than the upper limit value of the above range, the adhesiveness of the particulate binder A in the electrolytic solution is enhanced and the high temperature cycle characteristics are further improved. be able to.
The volume average particle diameter D50 of the particulate binder A is the particle diameter distribution of the water dispersion liquid adjusted to a solid content concentration of 15 mass%, which is wet measured using a laser diffraction particle diameter distribution measuring apparatus, It can be determined as the particle diameter at which the cumulative volume calculated from the small diameter side is 50%.
−粒子状結着材A(非複合重合体)の調製方法−
非複合重合体としての粒子状結着材Aの調製方法としては、例えば、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などが挙げられる。中でも、水中で重合をすることができ、重合体Aからなる粒子状結着材Aを含む水分散液をそのまま接着層用組成物の材料として好適に使用できるので、乳化重合法および懸濁重合法が好ましい。非複合重合体としての粒子状結着材Aは、通常、実質的にそれを構成する重合体Aにより形成されるが、重合に際して用いた添加剤等の任意の成分を同伴していてもよい。
-Preparation method of particulate binder A (non-composite polymer)-
Examples of the method of preparing the particulate binder A as the non-composite polymer include a solution polymerization method, a suspension polymerization method, and an emulsion polymerization method. Among them, polymerization can be carried out in water, and the aqueous dispersion containing the particulate binder A comprising the polymer A can be suitably used as it is as a material for the composition for the adhesive layer, so the emulsion polymerization method and suspension weight can be used. Legal is preferred. Although the particulate binder A as a non-complex polymer is generally formed by the polymer A which substantially constitutes it, it may be accompanied by an optional component such as an additive used in polymerization. .
[[コアシェル構造を有する複合重合体としての粒子状結着材A]]
粒子状結着材Aがコアシェル構造を有する複合重合体である場合、シェル部は上述した重合体Aからなることが好ましい。シェル部が重合体Aで構成されていれば、接着層の電解液中での接着性を確保しつつ、コア部に重合体A以外の重合体成分を適用することで、粒子状結着材Aの性能を高めることができるからである。なお、コア部に重合体Aを含めてもよい。
[[Particulate binder A as a composite polymer having a core-shell structure]]
When the particulate binder A is a composite polymer having a core-shell structure, the shell portion is preferably made of the above-described polymer A. If the shell part is composed of polymer A, a particulate binder is obtained by applying a polymer component other than polymer A to the core part while securing the adhesiveness of the adhesive layer in the electrolytic solution. This is because the performance of A can be enhanced. In addition, you may include the polymer A in a core part.
そしてより具体的には、粒子状結着材Aは、コア部と、コア部の外表面を部分的に覆うシェル部とを備えるコアシェル構造を有しており、コア部は、電解液膨潤度が5倍以上30倍以下の重合体からなり、且つ、シェル部は、上述した重合体Aからなり、かつ当該重合体Aの電解液膨潤度が1倍超4倍以下であることがより好ましい。 More specifically, the particulate binder A has a core-shell structure including a core portion and a shell portion partially covering the outer surface of the core portion, and the core portion has an electrolyte swelling degree Is 5 times or more and 30 times or less, and the shell portion is more preferably 1 or more and 4 times or less the electrolyte solution swelling degree of the polymer A. .
このように、特定のコアシェル構造を有し、コア部およびシェル部を構成する重合体の電解液膨潤度を特定の範囲内に収めることで、接着層の電解液中での接着性をさらに高めつつ、接着層を備える非水系二次電池の低温出力特性などの電気的特性をより一層良好に向上させることができる。 Thus, the adhesiveness of the adhesive layer in the electrolyte is further enhanced by keeping the electrolyte swelling degree of the polymer having a specific core-shell structure and constituting the core portion and the shell portion within a specific range. At the same time, the electrical characteristics such as the low temperature output characteristics of the non-aqueous secondary battery provided with the adhesive layer can be further improved.
なお、特定のコアシェル構造を有し、コア部およびシェル部を構成する重合体の電解液膨潤度を特定の範囲内である粒子状結着材Aを使用することで上述したような優れた効果が得られる理由は、明らかではないが、以下の通りであると推察される。
まず、上述したシェル部を構成する重合体Aのアルコキシシリル基の寄与により、接着層は電解液へ浸漬される前から、特に基材(電極基材、セパレータ基材)と良好に接着しているが、電解液中でシェル部の重合体Aが膨潤することで、当該接着をより強固なものとしつつ、接着層が基材とは反対側の面で接着する電池部材と当該接着層の間の接着性をも向上させることができる。具体的には、シェル部を構成する重合体Aが電解液に対して膨潤する際に、例えば膨潤したシェル部の重合体Aが有する官能基(アルコキシシリル基およびシラノール基を除く)が活性化して基材または電池部材の表面と化学的または電気的な相互作用を生じるなどの要因により、粒子状結着材Aを含む接着層を介して電池部材同士(例えば、セパレータと電極)を電解液中において強力に接着することが可能となっているものと推察される。
また、上述したように電解液中においてセパレータと電極とを強力に接着することができるので、当該接着層を備える二次電池では、接着層を介して接着された電池部材間(例えば、セパレータと電極との間)に空隙を生じ難い。そのため、粒子状結着材Aを含む接着層を使用した二次電池では、二次電池内において正極と負極との距離が大きくなり難く、二次電池の内部抵抗を小さくできると共に、電極における電気化学反応の反応場が不均一になり難い。さらに、当該二次電池では、充放電を繰り返してもセパレータと電極との間に空隙ができ難く、電池容量が低下しにくい。これにより、優れた耐膨らみ性や高温サイクル特性などを実現できるものと推察される。
さらに、粒子状結着材Aのコア部を構成する重合体は、電解液に対して大きく膨潤する。そして、重合体は、電解液に大きく膨潤した状態では、重合体の分子間の隙間が大きくなり、その分子間をイオンが通り易くなる。また、粒子状結着材Aのコア部の重合体は、シェル部によって完全に覆われてはいない。そのため、電解液中においてイオンがコア部を通りやすくなるので、粒子状結着材Aは高いイオン拡散性を発現できる。従って、上記粒子状結着材Aを使用すれば、接着層による抵抗の上昇を抑制し、低温出力特性などの電気的特性の低下を抑制することも可能であると推察される。
In addition, the above-mentioned excellent effects are obtained by using the particulate binder A having a specific core-shell structure and having the electrolyte solution swelling degree of the polymer constituting the core portion and the shell portion within a specific range. The reason for obtaining is not clear but is presumed to be as follows.
First, due to the contribution of the alkoxysilyl group of the polymer A constituting the above-mentioned shell part, the adhesive layer adheres particularly well to the substrate (electrode substrate, separator substrate) before being immersed in the electrolytic solution. However, swelling of the polymer A in the shell portion in the electrolyte solution makes the adhesion stronger, while the adhesive layer adheres on the surface opposite to the substrate, and the adhesive layer The adhesion between them can also be improved. Specifically, when the polymer A constituting the shell swells in the electrolyte, for example, the functional group (except for the alkoxysilyl group and the silanol group) possessed by the polymer A in the swollen shell is activated. Battery members (for example, a separator and an electrode) through the adhesive layer containing the particulate binder A due to factors such as chemical or electrical interaction with the surface of the base material or the battery member. It is presumed that it is possible to bond strongly in the inside.
Further, as described above, since the separator and the electrode can be strongly bonded in the electrolytic solution, in the secondary battery provided with the adhesive layer, the battery members bonded via the adhesive layer (for example, It is hard to produce an air gap between electrodes). Therefore, in the secondary battery using the adhesive layer containing the particulate binder A, the distance between the positive electrode and the negative electrode in the secondary battery is unlikely to be large, and the internal resistance of the secondary battery can be reduced, and The reaction site of the chemical reaction is unlikely to be nonuniform. Furthermore, in the secondary battery, even if charge and discharge are repeated, a gap is hardly formed between the separator and the electrode, and the battery capacity is unlikely to be reduced. It is surmised that this can realize excellent swelling resistance and high-temperature cycle characteristics.
Further, the polymer constituting the core portion of the particulate binder A swells to a large extent with respect to the electrolytic solution. Then, in the state where the polymer is greatly swollen in the electrolytic solution, the gaps between the molecules of the polymer become large, and the ions easily pass between the molecules. In addition, the polymer of the core portion of the particulate binder A is not completely covered by the shell portion. Therefore, since the ions can easily pass through the core in the electrolytic solution, the particulate binder A can exhibit high ion diffusion. Therefore, it is presumed that if the above-mentioned particulate binder A is used, it is possible to suppress an increase in resistance due to the adhesive layer and to suppress a decrease in electrical characteristics such as low temperature output characteristics.
なお、上述した特定のコアシェル構造を有する粒子状結着材Aは、コア部と、コア部の外表面を覆うシェル部とを備えるコアシェル構造を有しており、かつ、シェル部は、コア部の外表面を部分的に覆っている。即ち、粒子状結着材Aのシェル部は、コア部の外表面を覆っているが、コア部の外表面の全体を覆ってはいない。外観上、コア部の外表面がシェル部によって完全に覆われているように見える場合であっても、シェル部の内外を連通する孔が形成されていれば、そのシェル部はコア部の外表面を部分的に覆うシェル部である。したがって、例えば、シェル部の外表面(即ち、粒子状結着材Aの周面)からコア部の外表面まで連通する細孔を有するシェル部を備える場合は、粒子状結着材Aのシェル部は、コア部を部分的に覆っていることとなる。 The particulate binder A having the specific core-shell structure described above has a core-shell structure including a core portion and a shell portion covering the outer surface of the core portion, and the shell portion is a core portion. Partially cover the outer surface of the That is, although the shell portion of the particulate binder A covers the outer surface of the core portion, it does not cover the entire outer surface of the core portion. Even if it looks like the outer surface of the core portion is completely covered by the shell portion in appearance, if the hole communicating the inside and outside of the shell portion is formed, the shell portion is outside the core portion It is a shell part which partially covers the surface. Therefore, for example, in the case of including a shell portion having pores communicating from the outer surface of the shell portion (that is, the peripheral surface of the particulate binder A) to the outer surface of the core portion, the shell of the particulate binder A The part will partially cover the core part.
上述した特定のコアシェル構造を有する粒子状結着材Aの一例の断面構造を図1に示す。粒子状結着材A100は、コア部110およびシェル部120を備えるコアシェル構造を有する。ここで、コア部110は、この粒子状結着材A100においてシェル部120よりも内側にある部分である。また、シェル部120は、コア部110の外表面110Sを覆う部分であり、通常は粒子状結着材A100において最も外側にある部分である。そして、シェル部120は、コア部110の外表面110Sの全体を覆っているのではなく、コア部110の外表面110Sを部分的に覆っている。
The cross-sectional structure of an example of the particulate binder A having the specific core-shell structure described above is shown in FIG.
ここで、粒子状結着材Aでは、コア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合(被覆率)は、好ましくは10%以上、より好ましくは30%以上、さらに好ましくは50%以上であり、好ましくは95%以下、より好ましくは90%以下、さらに好ましくは80%以下である。被覆率を前記範囲の下限値以上とすることにより、接着層の電解液中での接着性をさらに向上させることができる。また、被覆率を前記範囲の上限値以下とすることにより、接着層のイオン拡散性が高まり、二次電池の低温出力特性をさらに向上させることができる。 Here, in the particulate binder A, the average ratio (coverage) at which the outer surface of the core portion is covered by the shell portion is preferably 10% or more, more preferably 30% or more, and still more preferably 50% or more. Preferably it is 95% or less, More preferably, it is 90% or less, More preferably, it is 80% or less. By setting the coverage to the lower limit value of the above range or more, the adhesion of the adhesive layer in the electrolyte can be further improved. Further, by setting the coverage to the upper limit value or less of the above range, the ion diffusion of the adhesive layer can be enhanced, and the low temperature output characteristics of the secondary battery can be further improved.
なお、コア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合は、粒子状結着材Aの断面構造の観察結果から測定しうる。具体的には、以下に説明する方法により測定しうる。
まず、粒子状結着材Aを常温硬化性のエポキシ樹脂中に十分に分散させた後、包埋し、粒子状結着材Aを含有するブロック片を作製する。次に、ブロック片を、ダイヤモンド刃を備えたミクロトームで厚さ80nm〜200nmの薄片状に切り出して、測定用試料を作製する。その後、必要に応じて、例えば四酸化ルテニウムまたは四酸化オスミウムを用いて測定用試料に染色処理を施す。
次に、この測定用試料を、透過型電子顕微鏡(TEM)にセットして、粒子状結着材Aの断面構造を写真撮影する。電子顕微鏡の倍率は、粒子状結着材A1個の断面が視野に入る倍率が好ましく、具体的には10,000倍程度が好ましい。
撮影された粒子状結着材Aの断面構造において、コア部の外表面に相当する周の長さD1、および、コア部の外表面とシェル部とが当接する部分の長さD2を測定する。そして、測定された長さD1および長さD2を用いて、下記の式(1)により、その粒子状結着材Aのコア部の外表面がシェル部によって覆われる割合Rcを算出する。
被覆割合Rc(%)=(D2/D1)×100 ・・・(1)
前記の被覆割合Rcを、20個以上の粒子状結着材Aについて測定し、その平均値を計算して、コア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合(被覆率)とする。
ここで、前記の被覆割合Rcは、断面構造からマニュアルで計算することもできるが、市販の画像解析ソフトを用いて計算することもできる。市販の画像解析ソフトとして、例えば「AnalySIS Pro」(オリンパス株式会社製)を用いることができる。
The average rate at which the outer surface of the core portion is covered by the shell portion can be measured from the observation result of the cross-sectional structure of the particulate binder A. Specifically, it can be measured by the method described below.
First, after the particulate binder A is sufficiently dispersed in a room temperature curable epoxy resin, it is embedded to prepare a block piece containing the particulate binder A. Next, the block piece is cut into a thin plate of 80 nm to 200 nm thick with a microtome equipped with a diamond blade to prepare a measurement sample. Thereafter, the sample for measurement is subjected to a staining process using, for example, ruthenium tetraoxide or osmium tetraoxide, as necessary.
Next, this measurement sample is set in a transmission electron microscope (TEM), and the cross-sectional structure of the particulate binder A is photographed. The magnification of the electron microscope is preferably such that the cross section of one particulate binder A is within the field of view, and specifically about 10,000 times.
In the cross-sectional structure of the particulate binder A taken, measure the circumferential length D1 corresponding to the outer surface of the core portion and the length D2 of the portion where the outer surface of the core portion abuts the shell portion . Then, using the measured length D1 and length D2, the ratio Rc of the outer surface of the core portion of the particulate binder A to be covered by the shell portion is calculated by the following equation (1).
Cover ratio Rc (%) = (D2 / D1) × 100 (1)
The covering ratio Rc is measured for 20 or more particulate binders A, and the average value thereof is calculated to be the average ratio (covering ratio) in which the outer surface of the core portion is covered by the shell portion.
Here, the covering ratio Rc can be calculated manually from the cross-sectional structure, but can also be calculated using commercially available image analysis software. As a commercially available image analysis software, for example, “AnalySIS Pro” (manufactured by Olympus Corporation) can be used.
なお、粒子状結着材Aは、所期の効果を著しく損なわない限り、上述したコア部およびシェル部以外に任意の構成要素を備えていてもよい。具体的には、例えば、粒子状結着材Aは、コア部の内部に、コア部とは別の重合体で形成された部分を有していてもよい。具体例を挙げると、粒子状結着材Aをシード重合法で製造する場合に用いたシード粒子が、コア部の内部に残留していてもよい。ただし、所期の効果を顕著に発揮する観点からは、粒子状結着材Aはコア部およびシェル部のみを備えることが好ましい。 The particulate binder A may have any component other than the above-mentioned core portion and shell portion as long as the intended effect is not significantly impaired. Specifically, for example, the particulate binder A may have a portion formed of a polymer different from the core portion inside the core portion. As a specific example, seed particles used when producing the particulate binder A by a seed polymerization method may remain inside the core portion. However, from the viewpoint of exerting the intended effect remarkably, the particulate binder A preferably has only the core portion and the shell portion.
また、コアシェル構造を有する複合重合体としての粒子状結着材Aの体積平均粒子径D50は、前記非複合重合体としての粒子状結着材Aの体積平均粒子径D50と同様に測定しうり、その好適な範囲、および当該範囲内とすることが好適である理由も、前記非複合重合体としての粒子状結着材Aのものと同様である。 The volume average particle diameter D50 of the particulate binder A as a composite polymer having a core-shell structure is measured similarly to the volume average particle diameter D50 of the particulate binder A as the non-composite polymer. The preferred range thereof and the reason why it is preferred to fall within the range are also the same as those of the particulate binder A as the non-composite polymer.
−コア部−
粒子状結着材Aのコア部は、電解液に対して所定の膨潤度を有する重合体からなることが好ましい。具体的には、コア部の重合体の電解液膨潤度は、5倍以上であることが好ましく、6倍以上であることがより好ましく、7倍以上であることがさらに好ましく、また、30倍以下であることが好ましく、25倍以下であることが好ましく、20倍以下であることがさらに好ましい。コア部の重合体の電解液膨潤度を前記範囲の下限値以上にすることにより、接着層のイオン拡散性を高め、二次電池の低温出力特性をさらに向上させることができる。また、コア部の重合体の電解液膨潤度を前記範囲の上限値以下にすることにより、接着層の電解液中での接着性を高め、高温サイクル特性をさらに向上させることができる。
-Core section-
The core portion of the particulate binder A is preferably made of a polymer having a predetermined degree of swelling with respect to the electrolytic solution. Specifically, the electrolyte solution swelling degree of the polymer of the core portion is preferably 5 times or more, more preferably 6 times or more, still more preferably 7 times or more, and 30 times It is preferably not more than 25 times, more preferably 20 times or less. By setting the electrolyte solution swelling degree of the polymer of the core portion to the lower limit value or more of the above range, the ion diffusion of the adhesive layer can be enhanced, and the low temperature output characteristics of the secondary battery can be further improved. Moreover, the adhesiveness in the electrolyte solution of an contact bonding layer can be improved by making the electrolyte solution swelling degree of the polymer of a core part below the upper limit of the said range, and high temperature cycle characteristics can further be improved.
ここで、コア部の重合体の電解液膨潤度を測定するために用いる電解液としては、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とビニレンカーボネート(VC)の混合溶媒(体積混合比EC/DEC/VC=68.5/30/1.5;SP値12.7(cal/cm3)1/2)に、支持電解質としてLiPF6を1mol/Lの濃度で溶かした溶液を用いる。 Here, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC) and vinylene carbonate (VC) (volume mixing ratio EC /) is used as an electrolyte used to measure the electrolyte swelling degree of the polymer of the core part. A solution in which LiPF 6 is dissolved at a concentration of 1 mol / L as a supporting electrolyte in DEC / VC = 68.5 / 30 / 1.5; SP value 12.7 (cal / cm 3 ) 1/2 ) is used.
そして、コア部の重合体の電解液膨潤度は、具体的には、下記のようにして測定することができる。
まず、粒子状結着材Aのコア部の重合体を用意する。例えば、粒子状結着材Aの調製においてコア部を形成するために行うのと同様の工程を行うことにより得られた重合体を用意する。その後、用意した重合体によりフィルムを作製する。例えば重合体が固体であれば、温度25℃、48時間の条件で重合体を乾燥した後、その重合体をフィルム状に成形して、厚み0.5mmのフィルムを作製する。また、例えば、重合体がラテックス等の溶液または分散液である場合は、その溶液または分散液を、ポリテトラフルオロエチレン製のシャーレに入れ、温度60℃、72時間の条件で乾燥した後、必要に応じて熱プレスし、厚み0.5mmのフィルムを作製する。
次に、上記のようにして作製したフィルムを1cm角に裁断して、試験片を得る。この試験片の重量を測定し、W0とする。また、この試験片を上記電解液に温度60℃で72時間浸漬し、その試験片を電解液から取り出す。取り出した試験片の表面の電解液を拭き取り、浸漬後の試験片の重量W1を測定する。
そして、これらの重量W0およびW1を用いて、膨潤度S(倍)を、S=W1/W0にて計算する。
And the electrolyte solution swelling degree of the polymer of a core part can be measured as follows specifically ,.
First, the polymer of the core portion of the particulate binder A is prepared. For example, a polymer obtained by performing the same steps as those for forming the core portion in the preparation of the particulate binder A is prepared. Then, a film is produced by the prepared polymer. For example, if the polymer is solid, the polymer is dried under the conditions of a temperature of 25 ° C. for 48 hours, and then the polymer is formed into a film to prepare a film having a thickness of 0.5 mm. Also, for example, when the polymer is a solution or dispersion such as latex, the solution or dispersion is put into a petri dish made of polytetrafluoroethylene and dried under conditions of a temperature of 60 ° C. for 72 hours, and then it is necessary. Heat press according to to make a 0.5 mm thick film.
Next, the film produced as described above is cut into 1 cm square to obtain a test piece. The weight of this test piece is measured and taken as W0. Further, this test piece is immersed in the above-mentioned electrolytic solution at a temperature of 60 ° C. for 72 hours, and the test piece is taken out of the electrolytic solution. The electrolytic solution on the surface of the test piece taken out is wiped off, and the weight W1 of the test piece after immersion is measured.
Then, using these weights W0 and W1, the swelling degree S (fold) is calculated by S = W1 / W0.
なお、コア部の重合体の電解液膨潤度を調整する方法としては、例えば、電解液のSP値を考慮して、当該コア部の重合体を製造するための単量体の種類および量を適切に選択することが挙げられる。一般に、重合体のSP値が電解液のSP値に近い場合、その重合体はその電解液に膨潤しやすい傾向がある。他方、重合体のSP値が電解液のSP値から離れていると、その重合体はその電解液に膨潤し難い傾向がある。 In addition, as a method of adjusting the electrolyte solution swelling degree of the polymer of the core part, for example, in consideration of the SP value of the electrolyte, the kind and amount of the monomer for producing the polymer of the core part Proper selection may be mentioned. In general, when the SP value of a polymer is close to that of the electrolyte, the polymer tends to swell in the electrolyte. On the other hand, when the SP value of the polymer is separated from the SP value of the electrolyte, the polymer tends to be difficult to swell in the electrolyte.
ここでSP値とは、溶解度パラメーターのことを意味する。
そして、SP値は、Hansen Solubility Parameters A User’s Handbook,2ndEd(CRCPress)で紹介される方法を用いて算出することができる。
また、有機化合物のSP値は、その有機化合物の分子構造から推算することも可能である。具体的には、SMILEの式からSP値を計算できるシミュレーションソフトウェア(例えば「HSPiP」(http=//www.hansen−solubility.com))を用いて計算しうる。このシミュレーションソフトウェアでは、Hansen SOLUBILITY PARAMETERS A User’s Handbook SecondEdition、Charles M.Hansenに記載の理論に基づき、SP値が求められている。
Here, the SP value means the solubility parameter.
And SP value can be calculated using the method introduced by Hansen Solubility Parameters A User's Handbook, 2nd Ed (CRCPress).
Further, the SP value of an organic compound can also be estimated from the molecular structure of the organic compound. Specifically, it can be calculated using simulation software (for example, “HSPiP” (http = // www.hansen-solubility.com)) capable of calculating the SP value from the SMILE equation. In this simulation software, Hansen SOLUBILITY PARAMETERS A User's Handbook Second Edition, Charles M. Based on the theory described in Hansen, SP values are determined.
コア部の重合体を調製するために用いる単量体としては、特に限定されないが、例えばその重合体の電解液膨潤度が前記範囲となるものを適宜選択して用いうる。そのような単量体としては、例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン等の塩化ビニル系単量体;酢酸ビニル等の酢酸ビニル系単量体;スチレン、α−メチルスチレン、スチレンスルホン酸、ブトキシスチレン、ビニルナフタレン等の芳香族ビニル単量体;ビニルアミン等のビニルアミン系単量体;N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド等のビニルアミド系単量体;カルボン酸基を有する単量体、スルホン酸基を有する単量体、リン酸基を有する単量体、水酸基を有する単量体等の酸基含有単量体;メタクリル酸2−ヒドロキシエチル等の(メタ)アクリル酸誘導体;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、2−エチルヘキシルアクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル単量体;アクリルアミド、メタクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド単量体;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の(メタ)アクリロニトリル単量体;2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート、2−(パーフルオロブチル)エチルアクリレート等のフッ素含有(メタ)アクリレート単量体;マレイミド;フェニルマレイミド等のマレイミド誘導体;1,3−ブタジエン、イソプレン等のジエン系単量体;などが挙げられる。また、これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、本明細書において「(メタ)アクリロ」は、アクリロおよび/またはメタクリロを意味する。
The monomer used to prepare the polymer of the core portion is not particularly limited, and for example, one having the electrolyte swelling degree of the polymer in the above range may be appropriately selected and used. As such monomers, for example, vinyl chloride monomers such as vinyl chloride and vinylidene chloride; vinyl acetate monomers such as vinyl acetate; styrene, α-methylstyrene, styrene sulfonic acid, butoxystyrene, Aromatic vinyl monomers such as vinylnaphthalene; vinylamine monomers such as vinylamine; vinylamide monomers such as N-vinylformamide, N-vinylacetamide; monomers having a carboxylic acid group, sulfonic acid groups Acid group-containing monomers such as monomers having a phosphate group, monomers having a phosphate group, monomers having a hydroxyl group; (meth) acrylic acid derivatives such as 2-hydroxyethyl methacrylate; methyl acrylate, acrylic acid (Meth) acrylic acid ester monomers such as ethyl, methyl methacrylate, ethyl methacrylate and 2-ethylhexyl acrylate; (Meth) acrylamide monomers such as luamide and methacrylamide; (meth) acrylonitrile monomers such as acrylonitrile and methacrylonitrile; such as 2- (perfluorohexyl) ethyl methacrylate and 2- (perfluorobutyl) ethyl acrylate Fluorine-containing (meth) acrylate monomers; maleimide; maleimide derivatives such as phenyl maleimide; diene-based monomers such as 1,3-butadiene and isoprene; and the like. Moreover, these may be used individually by 1 type and may be used combining 2 or more types.
In the present specification, “(meth) acrylo” means acrylo and / or methacrylo.
前記の単量体の中でも、コア部の重合体の調製に用いられる単量体としては、(メタ)アクリル酸エステル単量体、(メタ)アクリロニトリル単量体を用いることが好ましく、(メタ)アクリル酸エステル単量体を用いることがより好ましい。即ち、コア部の重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位または(メタ)アクリロニトリル単量体単位を含むことが好ましく、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含むことがより好ましく、メタクリル酸メチル由来の単量体単位を含むことが特に好ましい。これにより、重合体の膨潤度の制御が容易になると共に、粒子状結着材Aを用いた接着層のイオン拡散性を一層高めることができる。 Among the above monomers, (meth) acrylic acid ester monomers and (meth) acrylonitrile monomers are preferably used as monomers to be used for preparation of the polymer of the core part, (meth) It is more preferable to use an acrylic ester monomer. That is, the polymer of the core part preferably contains a (meth) acrylic acid ester monomer unit or a (meth) acrylonitrile monomer unit, and more preferably contains a (meth) acrylic acid ester monomer unit It is particularly preferable to include a monomer unit derived from methyl methacrylate. Thereby, control of the degree of swelling of the polymer is facilitated, and the ion diffusion of the adhesive layer using the particulate binder A can be further enhanced.
また、コア部の重合体における(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の割合は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上であり、好ましくは98質量%以下、より好ましくは97質量%以下、さらに好ましくは95質量%以下である。(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の割合を前記範囲の下限値以上にすることにより、接着層のイオン拡散性を高め、二次電池の低温出力特性をさらに向上させることができる。また、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の割合を前記範囲の上限値以下にすることにより、接着層の電解液中での接着性を高め、二次電池の高温サイクル特性をさらに向上させることができる。 The proportion of (meth) acrylic acid ester monomer units in the polymer of the core portion is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, still more preferably 70% by mass or more, and preferably 98 It is not more than mass%, more preferably not more than 97 mass%, still more preferably not more than 95 mass%. By setting the ratio of the (meth) acrylic acid ester monomer unit to the lower limit value or more of the above range, the ion diffusion of the adhesive layer can be enhanced, and the low temperature output characteristics of the secondary battery can be further improved. In addition, by setting the ratio of (meth) acrylic acid ester monomer units to the upper limit value or less of the above range, the adhesiveness of the adhesive layer in the electrolytic solution is enhanced, and the high temperature cycle characteristics of the secondary battery are further improved. be able to.
また、コア部の重合体は、酸基含有単量体単位を含みうる。ここで、酸基含有単量体としては、酸基を有する単量体、例えば、カルボン酸基を有する単量体、スルホン酸基を有する単量体、リン酸基を有する単量体、および、水酸基を有する単量体が挙げられる。具体的には、酸基含有単量体としては、「非複合重合体としての粒子状結着材A」の項で上述した単量体と同様の単量体が挙げられる。 Also, the polymer of the core part may contain an acid group-containing monomer unit. Here, as the acid group-containing monomer, a monomer having an acid group, for example, a monomer having a carboxylic acid group, a monomer having a sulfonic acid group, a monomer having a phosphoric acid group, and And monomers having a hydroxyl group. Specifically, examples of the acid group-containing monomer include the same monomers as those described above in the section "Particulate binder A as a non-complex polymer".
これらの中でも、酸基含有単量体としては、カルボン酸基を有する単量体が好ましく、中でもモノカルボン酸が好ましく、(メタ)アクリル酸がより好ましい。
また、酸基含有単量体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
Among these, as an acid-group containing monomer, the monomer which has a carboxylic acid group is preferable, a monocarboxylic acid is preferable among them, and (meth) acrylic acid is more preferable.
Moreover, an acidic radical containing monomer may be used individually by 1 type, and may be used combining 2 or more types.
また、コア部の重合体における酸基含有量体単位の割合は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上、さらに好ましくは3質量%以上であり、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは7質量%以下である。酸基含有量体単位の割合を前記範囲に収めることにより、粒子状結着材Aの調製時に、コア部の重合体の分散性を高め、コア部の重合体の外表面に対し、コア部の外表面を部分的に覆うシェル部を形成し易くすることができる。 Further, the proportion of the acid group-containing monomer unit in the polymer of the core portion is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, still more preferably 3% by mass or more, preferably 20% by mass The following content is more preferably 10% by mass or less, further preferably 7% by mass or less. By setting the ratio of the acid group-containing monomer unit in the above range, the dispersibility of the polymer of the core portion is enhanced at the time of preparation of the particulate binder A, and the core portion is made to the outer surface of the core portion polymer The shell portion that partially covers the outer surface of the shell can be easily formed.
また、コア部の重合体は、上記単量体単位に加え、架橋性単量体単位を含んでいることが好ましい。具体的には、架橋性単量体単位を形成し得る架橋性単量体としては、「非複合重合体としての粒子状結着材A」の項で上述した単量体と同様の単量体が挙げられる。 Moreover, it is preferable that the polymer of a core part contains a crosslinkable monomer unit in addition to the said monomer unit. Specifically, as the crosslinkable monomer capable of forming the crosslinkable monomer unit, the same amount as the monomer described above in the section "Particulate binder A as a non-composite polymer" Body is mentioned.
これらの中でも、コア部の重合体の電解液膨潤度を容易に制御する観点から、エチレングリコールジメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレートが好ましく、エチレングリコールジメタクリレートがより好ましい。また、これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 Among these, ethylene glycol dimethacrylate, allyl glycidyl ether and glycidyl methacrylate are preferable, and ethylene glycol dimethacrylate is more preferable, from the viewpoint of easily controlling the degree of electrolyte swelling of the polymer of the core part. Moreover, these may be used individually by 1 type and may be used combining 2 or more types.
ここで、一般に、重合体において架橋性単量体単位の割合が増えると、その重合体の電解液膨潤度は小さくなる傾向がある。したがって、架橋性単量体単位の割合は、使用する単量体の種類および量を考慮して決定することが好ましい。コア部の重合体における架橋性単量体単位の具体的な割合は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、さらに好ましくは0.5質量%以上であり、好ましくは7質量%以下、より好ましくは6質量%以下、さらに好ましくは4.5質量%以下である。架橋性単量体単位の割合を前記範囲の下限値以上にすることにより、接着層の電解液中での接着性を高め、高温サイクル特性をさらに向上させることができる。また、架橋性単量体単位の割合を前記範囲の上限値以下にすることにより、粒子状結着材Aの調製時の重合安定性が確保され、得られる粒子状結着材Aを好適な粒子状とすることができる。 Here, in general, when the proportion of the crosslinkable monomer unit in the polymer increases, the degree of swelling of the polymer in the electrolyte tends to decrease. Therefore, the proportion of the crosslinkable monomer units is preferably determined in consideration of the type and amount of monomers used. The specific proportion of the crosslinkable monomer unit in the polymer of the core portion is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and still more preferably 0.5% by mass or more. Preferably it is 7 mass% or less, More preferably, it is 6 mass% or less, More preferably, it is 4.5 mass% or less. By making the ratio of the crosslinkable monomer unit equal to or more than the lower limit value of the above range, the adhesiveness of the adhesive layer in the electrolyte solution can be enhanced, and the high temperature cycle characteristics can be further improved. Further, by making the proportion of the crosslinkable monomer unit not more than the upper limit value of the above range, the polymerization stability at the time of preparation of the particulate binder A is secured, and the particulate binder A obtained is suitable. It can be in the form of particles.
また、コア部の重合体のガラス転移温度は、好ましくは0℃以上、より好ましくは50℃以上、さらに好ましくは80℃以上であり、好ましくは150℃以下、より好ましくは140℃以下、さらに好ましくは130℃以下である。コア部の重合体のガラス転移温度を前記範囲の下限値以上にすることにより、二次電池の低温出力特性をさらに向上させることができる。また、コア部の重合体のガラス転移温度を前記範囲の上限値以下にすることにより、粒子状結着材Aの接着性をさらに高めることができる。
なお、コア部の重合体の「ガラス転移温度」は、本明細書の実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
Further, the glass transition temperature of the polymer of the core portion is preferably 0 ° C. or more, more preferably 50 ° C. or more, still more preferably 80 ° C. or more, preferably 150 ° C. or less, more preferably 140 ° C. or less, more preferably Is 130 ° C. or less. The low temperature output characteristics of the secondary battery can be further improved by setting the glass transition temperature of the polymer of the core portion to the lower limit value of the above range or more. Moreover, the adhesiveness of the particulate-form binder A can be further improved by making the glass transition temperature of the polymer of a core part below the upper limit of the said range.
In addition, the "glass transition temperature" of the polymer of a core part can be measured using the method as described in the Example of this specification.
さらに、コア部の径は、粒子状結着材Aの体積平均粒子径100%に対して、好ましくは50%以上、より好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上、特に好ましくは80%以上であり、好ましくは99%以下、より好ましくは98.5%以下、さらに好ましくは98%以下である。コア部の径を前記範囲の下限値以上にすることにより、接着層のイオン拡散性を高めることができる。一方、コア部の径を前記範囲の上限値以下にすることにより、接着層の接着性を高めることができる 。 Furthermore, the diameter of the core portion is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, still more preferably 70% or more, particularly preferably 80% or more relative to 100% of the volume average particle diameter of the particulate binder A It is the above, Preferably it is 99% or less, More preferably, it is 98.5% or less, More preferably, it is 98% or less. By setting the diameter of the core portion to the lower limit value or more of the above range, the ion diffusion of the adhesive layer can be enhanced. On the other hand, by making the diameter of the core portion not more than the upper limit value of the above range, the adhesiveness of the adhesive layer can be enhanced.
ここで、コア部の径は、粒子状結着材Aの製造過程において得られる、シェル部を形成する前の粒子状の重合体の体積平均粒子径D50として測定することができる。このようなシェル部を形成する前の粒子状の重合体は、コア部を構成する粒子状の重合体に相当する。なお、シェル部を形成する前の粒子状の重合体の体積平均粒子径D50は、前記非複合重合体としての粒子状結着材Aの体積平均粒子径D50と同様に測定しうる。 Here, the diameter of the core portion can be measured as the volume average particle diameter D50 of the particulate polymer obtained before forming the shell portion, which is obtained in the production process of the particulate binder A. The particulate polymer before forming such a shell part corresponds to the particulate polymer constituting the core part. The volume average particle diameter D50 of the particulate polymer before forming the shell portion can be measured in the same manner as the volume average particle diameter D50 of the particulate binder A as the non-composite polymer.
−シェル部−
粒子状結着材Aのシェル部は、コア部の電解液膨潤度よりも小さい所定の電解液膨潤度を有する重合体からなることが好ましい。また、粒子状結着材Aのシェル部は、上述した重合体Aからなることが好ましい。
ここで、シェル部の重合体の電解液膨潤度は、1倍超であることが好ましく、1.1倍以上であることがより好ましく、1.2倍以上であることがさらに好ましく、4倍以下であることが好ましく、3.5倍以下であることがより好ましく、3倍以下であることがさらに好ましい。シェル部の重合体の電解液膨潤度を前記範囲の下限値以上にすることにより、二次電池の高温サイクル特性をさらに向上させることができる。また、シェル部の重合体の電解液膨潤度を前記範囲の上限値以下にすることにより、接着層の電解液中での接着性を高め、二次電池の高温サイクル特性をさらに向上させることができる。
-Shell part-
The shell portion of the particulate binder A is preferably made of a polymer having a predetermined electrolyte swelling degree smaller than the electrolyte swelling degree of the core portion. Moreover, it is preferable that the shell part of the particulate-form binder A consists of the polymer A mentioned above.
Here, the electrolyte solution swelling degree of the polymer of the shell portion is preferably more than 1 time, more preferably 1.1 times or more, still more preferably 1.2 times or more, and 4 times It is preferable that it is the following, It is more preferable that it is 3.5 times or less, It is more preferable that it is 3 times or less. The high temperature cycle characteristics of the secondary battery can be further improved by setting the electrolyte solution swelling degree of the polymer of the shell portion to the lower limit value of the above range or more. In addition, by making the electrolyte solution swelling degree of the polymer of the shell part not more than the upper limit value of the above range, the adhesiveness in the electrolyte solution of the adhesive layer can be enhanced and the high temperature cycle characteristics of the secondary battery can be further improved. it can.
ここで、シェル部の重合体の電解液膨潤度を測定するために用いる電解液としては、コア部の重合体の電解液膨潤度を測定するために用いる電解液と同様のものを用いる。 Here, as the electrolyte used to measure the electrolyte swelling degree of the polymer of the shell part, the same one as the electrolyte used to measure the electrolyte swelling degree of the polymer of the core part is used.
そして、シェル部の重合体の電解液膨潤度は、具体的には、下記のようにして測定することができる。
まず、粒子状結着材Aのシェル部の重合体を用意する。例えば、粒子状結着材Aの調製において、コア部の形成に用いる単量体組成物の代わりにシェル部の形成に用いる単量体組成物を用いて、コア部の製造方法と同様にして重合体を製造する。
その後、コア部の重合体の膨潤度の測定方法と同様の方法で、シェル部の重合体によりフィルムを作製し、そのフィルムから試験片を得て、膨潤度Sを測定する。
And the electrolyte solution swelling degree of the polymer of a shell part can be measured as follows specifically ,.
First, the polymer of the shell portion of the particulate binder A is prepared. For example, in the preparation of the particulate binder A, using the monomer composition used to form the shell part instead of the monomer composition used to form the core part in the same manner as the core part production method Produce a polymer.
Thereafter, a film is produced from the polymer of the shell part by the same method as the method of measuring the degree of swelling of the polymer of the core part, a test piece is obtained from the film, and the swelling degree S is measured.
ここで、シェル部の重合体の電解液膨潤度を調整する方法としては、例えば、電解液のSP値を考慮して、当該シェル部の重合体を製造するための単量体の種類および量を適切に選択することが挙げられる。 Here, as a method of adjusting the degree of electrolyte swelling of the polymer of the shell portion, for example, the type and amount of monomers for producing the polymer of the shell portion in consideration of the SP value of the electrolytic solution It is possible to select an appropriate one.
そして、シェル部の重合体を調製するために用いる単量体としては、その重合体の電解液膨潤度が前記範囲となるものを適宜選択して用いうる。 And as a monomer used in order to prepare the polymer of a shell part, that in which the electrolyte solution swelling degree of the polymer becomes the said range can be selected suitably, and can be used.
これらの単量体の中でも、シェル部の重合体の調製に用いられる単量体としては、重合体Aを製造するために用いうる単量体として上述した単量体が好ましい。そして、それらの単量体に由来する単量体単位のシェル部の重合体中での含有割合の好適な範囲、および当該範囲内とすることが好適である理由は、「非複合重合体としての粒子状結着材A」の項で上述したものと同様である。 Among these monomers, as a monomer used for preparation of the polymer of a shell part, the monomer mentioned above as a monomer which can be used in order to manufacture the polymer A is preferable. And, as a suitable range of the content ratio of the shell part of the monomer unit derived from those monomers in the polymer, and the reason that it is preferable to fall within the range, Is the same as that described above in the section of "Particulate binder A".
また、シェル部の重合体のガラス転移温度の好適な範囲、および当該範囲内とすることが好適である理由は、「非複合重合体としての粒子状結着材A」の項で上述したものと同様である
なお、シェル部の重合体の「ガラス転移温度」は、本明細書の実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
In addition, the preferable range of the glass transition temperature of the polymer of the shell portion and the reason for being preferable to fall within the range are those described above in the "Particulate binder A as non-composite polymer" The “glass transition temperature” of the polymer of the shell portion can be measured using the method described in the examples of the present specification.
さらに、シェル部は、粒子状結着材Aの体積平均粒子径D50に対して、所定の範囲に収まる平均厚みを有することが好ましい。具体的には、粒子状結着材Aの体積平均粒子径D50に対するシェル部の平均厚み(コアシェル比率)は、好ましくは1.5%以上、より好ましくは3%以上、さらに好ましくは5%以上であり、好ましくは40%以下、より好ましくは30%以下、さらに好ましくは20%以下である。シェル部の平均厚みを前記範囲の下限値以上にすることにより、接着層の電解液中での接着性を高め、高温サイクル特性をさらに向上させることができ、前記範囲の上限値以下とすることにより、二次電池の低温出力特性をさらに向上させることができる。 Furthermore, the shell portion preferably has an average thickness falling within a predetermined range with respect to the volume average particle diameter D50 of the particulate binder A. Specifically, the average thickness (core-shell ratio) of the shell portion to the volume average particle diameter D50 of the particulate binder A is preferably 1.5% or more, more preferably 3% or more, still more preferably 5% or more Preferably it is 40% or less, More preferably, it is 30% or less, More preferably, it is 20% or less. By making the average thickness of the shell part equal to or more than the lower limit value of the above range, the adhesion of the adhesive layer in the electrolyte solution can be enhanced, and the high temperature cycle characteristics can be further improved. Thus, the low temperature output characteristics of the secondary battery can be further improved.
ここで、シェル部の平均厚みは、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて粒子状結着材Aの断面構造を観察することにより求められる。具体的には、TEMを用いて粒子状結着材Aの断面構造におけるシェル部の最大厚みを測定し、任意に選択した20個以上の粒子状結着材Aのシェル部の最大厚みの平均値を、シェル部の平均厚みとする。ただし、シェル部が重合体の粒子によって構成されており、かつ、粒子状結着材Aの径方向で、シェル部を構成する粒子同士が重なり合わず、それらの重合体の粒子が単層でシェル部を構成している場合は、シェル部を構成する粒子の個数平均粒子径をシェル部の平均厚みとする。 Here, the average thickness of the shell portion is determined by observing the cross-sectional structure of the particulate binder A using a transmission electron microscope (TEM). Specifically, the maximum thickness of the shell portion in the cross-sectional structure of the particulate binder A is measured using a TEM, and the average maximum thickness of the shell portions of 20 or more particulate binders A selected arbitrarily The value is taken as the average thickness of the shell portion. However, the shell portion is constituted by particles of the polymer, and the particles constituting the shell portion do not overlap each other in the radial direction of the particulate binder A, and the particles of the polymer are a single layer When the shell portion is formed, the number average particle diameter of particles constituting the shell portion is taken as the average thickness of the shell portion.
また、シェル部の形態は特に制限されないが、シェル部は、重合体(具体的には重合体A)の粒子によって構成されていることが好ましい。シェル部が重合体の粒子によって構成されている場合、粒子状結着材Aの径方向にシェル部を構成する粒子が複数重なり合っていてもよい。ただし、粒子状結着材Aの径方向では、シェル部を構成する粒子同士が重なり合わず、それらの重合体の粒子が単層でシェル部を構成していることが好ましい。 Further, the form of the shell portion is not particularly limited, but the shell portion is preferably constituted by particles of a polymer (specifically, polymer A). When the shell portion is constituted by particles of a polymer, a plurality of particles constituting the shell portion may be overlapped in the radial direction of the particulate binder A. However, in the radial direction of the particulate binder A, it is preferable that the particles constituting the shell do not overlap with each other, and the particles of the polymer constitute the shell in a single layer.
さらに、シェル部が重合体の粒子によって構成されている場合、シェル部を構成する粒子の個数平均粒子径は、好ましくは10nm以上、より好ましくは20nm以上、さらに好ましくは30nmであり、好ましくは200nm以下、より好ましくは150nm以下、さらに好ましくは100nm以下である。個数平均粒子径を前記範囲に収めることにより、イオン拡散性と接着性とのバランスを良好にできる。 Furthermore, when the shell part is constituted by particles of a polymer, the number average particle diameter of the particles constituting the shell part is preferably 10 nm or more, more preferably 20 nm or more, still more preferably 30 nm, preferably 200 nm The thickness is preferably 150 nm or less, more preferably 100 nm or less. By keeping the number average particle diameter in the above range, the balance between the ion diffusivity and the adhesiveness can be improved.
なお、シェル部を構成する粒子の個数平均粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて粒子状結着材Aの断面構造を観察することにより求められる。具体的には、粒子状結着材Aの断面構造におけるシェル部を構成する粒子の最長径を測定し、任意に選択した20個以上の粒子状結着材Aのシェル部を構成する粒子の最長径の平均値を、シェル部を構成する粒子の個数平均粒子径とすることができる。 The number average particle diameter of the particles constituting the shell portion can be determined by observing the cross-sectional structure of the particulate binder A using a transmission electron microscope (TEM). Specifically, the longest diameter of the particles constituting the shell in the cross-sectional structure of the particulate binder A is measured, and the particles of the arbitrarily selected 20 or more particles of the particulate binder A are The average value of the longest diameter can be taken as the number average particle diameter of the particles constituting the shell portion.
−粒子状結着材A(コアシェル構造)の調製方法−
そして、上述したコアシェル構造を有する複合重合体としての粒子状結着材Aは、例えば、コア部の重合体の単量体と、シェル部の重合体の単量体とを用い、経時的にそれらの単量体の比率を変えて段階的に重合することにより、調製することができる。具体的には、粒子状結着材Aは、先の段階の重合体を後の段階の重合体が順次に被覆するような連続した多段階乳化重合法および多段階懸濁重合法によって調製することができる。
-Method of preparing particulate binder A (core-shell structure)-
The particulate binder A as a composite polymer having the above-described core-shell structure is, for example, used temporally with the monomer of the polymer of the core portion and the monomer of the polymer of the shell portion. It can be prepared by stepwise polymerization with changing the ratio of those monomers. Specifically, the particulate binder A is prepared by a continuous multistage emulsion polymerization method and a multistage suspension polymerization method in which the polymer of the first stage is sequentially coated with the polymer of the first stage. be able to.
そこで、以下に、多段階乳化重合法により上記コアシェル構造を有する粒子状結着材Aを得る場合の一例を示す。 Therefore, an example in the case of obtaining the particulate binder A having the above-mentioned core-shell structure by the multistage emulsion polymerization method will be shown below.
重合に際しては、常法に従って、乳化剤として、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム等のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ソルビタンモノラウレート等のノニオン性界面活性剤、またはオクタデシルアミン酢酸塩等のカチオン性界面活性剤を用いることができる。また、重合開始剤として、例えば、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、過硫酸カリウム、キュメンパーオキサイド等の過酸化物、2,2’−アゾビス(2−メチル−N−(2−ハイドロキシエチル)−プロピオンアミド)、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)塩酸塩等のアゾ化合物を用いることができる。 In polymerization, as an emulsifier, for example, an anionic surfactant such as sodium dodecylbenzene sulfonate, sodium dodecyl sulfate, a nonionic surfactant such as polyoxyethylene nonyl phenyl ether, sorbitan monolaurate, or the like according to a conventional method Cationic surfactants such as octadecylamine acetate can be used. Also, as a polymerization initiator, for example, peroxides such as t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, potassium persulfate, cumene peroxide, etc., 2,2′-azobis (2-methyl-N- (2) Azo compounds such as -hydroxyethyl) -propionamide), 2,2'-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride and the like can be used.
そして、重合手順としては、まず、コア部を形成する単量体および乳化剤を混合し、一括で乳化重合することによってコア部を構成する粒子状の重合体を得る。さらに、このコア部を構成する粒子状の重合体の存在下にシェル部を形成する単量体の重合を行うことによって、上述したコアシェル構造を有する粒子状結着材Aを得ることができる。 Then, as a polymerization procedure, first, a monomer forming the core portion and an emulsifying agent are mixed, and emulsion polymerization is performed at one time to obtain a particulate polymer constituting the core portion. Furthermore, the particulate binder A having a core-shell structure described above can be obtained by polymerizing the monomer that forms the shell in the presence of the particulate polymer constituting the core.
この際、コア部の外表面をシェル部によって部分的に覆う観点から、シェル部の重合体を形成する単量体は、複数回に分割して、もしくは、連続して重合系に供給することが好ましい。シェル部の重合体を形成する単量体を重合系に分割して、もしくは、連続で供給することにより、シェル部を構成する重合体が粒子状に形成され、この粒子がコア部と結合することで、コア部を部分的に覆うシェル部を形成することができる。 At this time, from the viewpoint of partially covering the outer surface of the core portion with the shell portion, the monomer forming the polymer of the shell portion is supplied to the polymerization system in a plurality of times or continuously. Is preferred. The polymer forming the shell is formed in the form of particles by dividing the monomer forming the polymer of the shell into a polymerization system or continuously, and the particles are bonded to the core Thus, a shell portion that partially covers the core portion can be formed.
ここで、シェル部の重合体を形成する単量体を複数回に分割して供給する場合には、単量体を分割する割合に応じてシェル部を構成する粒子の粒子径およびシェル部の平均厚みを制御することが可能である。また、シェル部の重合体を形成する単量体を連続で供給する場合には、単位時間あたりの単量体の供給量を調整することで、シェル部を構成する粒子の粒子径およびシェル部の平均厚みを制御することが可能である。 Here, in the case where the monomer that forms the polymer of the shell part is divided and supplied in a plurality of times, the particle diameter of the particles and the shell part of the particles that constitute the shell part according to the ratio of dividing the monomer. It is possible to control the average thickness. In addition, when continuously supplying the monomer that forms the polymer of the shell portion, the particle diameter of the particles constituting the shell portion and the shell portion are adjusted by adjusting the supply amount of the monomer per unit time. It is possible to control the average thickness of
また、シェル部の重合体を形成する単量体として重合溶媒に対して親和性の低い単量体を用いると、コア部を部分的に覆うシェル部を形成し易くなる傾向がある。従って、重合溶媒が水の場合、シェル部の重合体を形成する単量体は、疎水性単量体を含むことが好ましく、芳香族ビニル単量体を含むことが特に好ましい。 In addition, when a monomer having a low affinity to the polymerization solvent is used as a monomer for forming the polymer of the shell portion, the shell portion which partially covers the core portion tends to be easily formed. Accordingly, when the polymerization solvent is water, the monomer forming the polymer of the shell part preferably contains a hydrophobic monomer, and particularly preferably contains an aromatic vinyl monomer.
さらに、シェル部の重合に用いる乳化剤量を少なくすると、コア部を部分的に覆うシェル部を形成し易くなる傾向がある。従って、適宜乳化剤量を調整することによっても、コア部を部分的に覆うシェル部を形成することができる。 Furthermore, when the amount of emulsifier used for polymerization of the shell portion is reduced, it tends to be easy to form a shell portion which partially covers the core portion. Therefore, the shell part which partially covers the core part can also be formed by appropriately adjusting the amount of emulsifier.
なお、コア部を構成する粒子状の重合体の体積平均粒子径D50、シェル部を形成した後の粒子状結着材Aの体積平均粒子径D50、および、シェル部を構成する粒子の個数平均粒子径は、例えば、乳化剤の量、単量体の量などを調整することで、所望の範囲にすることができる。 The volume average particle diameter D50 of the particulate polymer constituting the core portion, the volume average particle diameter D50 of the particulate binder A after forming the shell portion, and the number average of the particles constituting the shell portion The particle size can be in the desired range by, for example, adjusting the amount of emulsifier, the amount of monomer, and the like.
さらに、コア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合は、コア部を構成する粒子状の重合体の体積平均粒子径D50に対応させて、例えば、乳化剤の量、および、シェル部の重合体を形成する単量体の量を調整することで、所望の範囲にすることができる。 Furthermore, the average ratio in which the outer surface of the core is covered by the shell corresponds to the volume average particle diameter D50 of the particulate polymer constituting the core, for example, the amount of emulsifier and the weight of the shell A desired range can be obtained by adjusting the amount of monomers that form a unit.
<粒子状結着材A以外の結着材>
ここで、接着層の柔軟性と電解液中での接着性をバランスよく向上させる観点からは、本発明の非水系二次電池接着層用組成物は、粒子状結着材A以外の結着材、例えば粒子状結着材A以外の粒子状結着材(以下、「粒子状結着材B」という。)を含有することが好ましい。
<Binding material other than particulate binding material A>
Here, from the viewpoint of improving the flexibility of the adhesive layer and the adhesiveness in the electrolyte solution in a well-balanced manner, the composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer of the present invention is a binder other than the particulate binder A. It is preferable to contain a material, for example, a particulate binder other than the particulate binder A (hereinafter referred to as "particulate binder B").
そして、上記粒子状結着材Aと併用し得る粒子状結着材Bとしては、非水溶性で、水中に分散可能な既知の粒子状結着材、例えば、熱可塑性エラストマーが挙げられる。そして、熱可塑性エラストマーとしては、共役ジエン系重合体およびアクリル系重合体が好ましく、アクリル系重合体がより好ましい。
ここで、共役ジエン系重合体とは、共役ジエン単量体単位を含む重合体を指し、共役ジエン系重合体の具体例としては、スチレン−ブタジエン共重合体(SBR)などの芳香族ビニル単量体単位および脂肪族共役ジエン単量体単位を含む重合体が挙げられる。また、アクリル系重合体とは、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位を含む重合体を指す。
なお、これらの粒子状結着材Bは、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
And as particulate-form binder B which can be used together with the above-mentioned particulate-form binder A, it is non-water-soluble, and the well-known particulate-form binder dispersible in water, for example, thermoplastic elastomer, is mentioned. And as a thermoplastic elastomer, a conjugated diene polymer and an acrylic polymer are preferable, and an acrylic polymer is more preferable.
Here, the conjugated diene polymer refers to a polymer containing conjugated diene monomer units, and specific examples of the conjugated diene polymer include aromatic vinyl monomers such as styrene-butadiene copolymer (SBR). Included are polymers comprising monomeric units and aliphatic conjugated diene monomeric units. Moreover, an acryl-type polymer points out the polymer containing a (meth) acrylic acid ester monomer unit.
These particulate binders B may be used alone or in combination of two or more.
粒子状結着材Bとしてのアクリル系重合体において、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は、好ましくは20質量%以上、さらに好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上であり、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下、さらに好ましくは80質量%以下である。なお、粒子状結着材Bとしてのアクリル系重合体に含まれる(メタ)アクリル酸エステル単量体単位以外の単量体単位は、特に限定されないが、粒子状結着材Bにおける水酸基含有単量体単位の含有割合は、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下である。水酸基含有単量体単位の含有割合を5質量%以下とすることで、粒子状結着材Aと粒子状結着材Bの間の脱水縮合が抑制され、粒子状結着材Aを基材に良好に接着させることができる。 In the acrylic polymer as the particulate binder B, the content ratio of (meth) acrylic acid ester monomer units is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and more preferably 40% by mass It is the above, Preferably it is 90 mass% or less, More preferably, it is 85 mass% or less, More preferably, it is 80 mass% or less. The monomer unit other than the (meth) acrylic acid ester monomer unit contained in the acrylic polymer as the particulate binder B is not particularly limited, but a hydroxyl group-containing monomer in the particulate binder B may be used. The content ratio of the monomer unit is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and still more preferably 1% by mass or less. By setting the content of the hydroxyl group-containing monomer unit to 5% by mass or less, dehydration condensation between the particulate binder A and the particulate binder B is suppressed, and the particulate binder A is used as a base material. It adheres well to
また、粒子状結着材Bを構成する重合体のガラス転移温度は、好ましくは−100℃以上、より好ましくは−50℃以上であり、好ましくは25℃以下、より好ましくは10℃以下、さらに好ましくは0℃以下である。粒子状結着材Bのガラス転移温度を前記範囲の下限値以上にすることにより、接着層の柔軟性を高めることができる。また、ガラス転移温度を前記範囲の上限値以下にすることにより、接着層の電解液中での接着性をさらに高めることができる。
なお、粒子状結着材Bの「ガラス転移温度」は、本明細書の実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
The glass transition temperature of the polymer constituting the particulate binder B is preferably -100 ° C or more, more preferably -50 ° C or more, preferably 25 ° C or less, more preferably 10 ° C or less, and further Preferably it is 0 degrees C or less. By setting the glass transition temperature of the particulate binder B to the lower limit value of the above range or more, the flexibility of the adhesive layer can be enhanced. Moreover, the adhesiveness in the electrolyte solution of a contact bonding layer can be further improved by below a glass transition temperature being the upper limit of the said range.
In addition, the "glass transition temperature" of the particulate-form binder B can be measured using the method as described in the Example of this specification.
さらに、粒子状結着材Bの体積平均粒子径D50は、好ましくは0.1μm以上0.5μm以下である。粒子状結着材Bの体積平均粒子径D50を前記範囲の下限値以上にすることにより、粒子状結着材Bの分散性を高めることができる。また、体積平均粒子径D50を前記範囲の上限値以下にすることにより、接着層の電解液中での接着性をさらに高めることができる。なお、粒子状結着材Bの体積平均粒子径D50は、前記粒子状結着材Aの体積平均粒子径D50と同様に測定しうる。 Furthermore, the volume average particle diameter D50 of the particulate binder B is preferably 0.1 μm or more and 0.5 μm or less. By setting the volume average particle diameter D50 of the particulate binder B to the lower limit value of the above range or more, the dispersibility of the particulate binder B can be enhanced. Moreover, the adhesiveness in the electrolyte solution of the contact bonding layer can be further improved by making volume average particle diameter D50 below the upper limit of the said range. The volume average particle diameter D50 of the particulate binder B can be measured in the same manner as the volume average particle diameter D50 of the particulate binder A.
そして、接着層用組成物中の粒子状結着材Bの配合量は、粒子状結着材A100質量部当たり、1質量部以上であることが好ましく、2質量部以上であることがより好ましく、また、15質量部以下であることが好ましく、10質量部以下であることがより好ましい。粒子状結着材Bの含有量を前記範囲の下限値以上にすることにより、接着層の電解液中での接着性および接着層の柔軟性をバランスよく確保することができる。また、粒子状結着材Bの含有量を前記範囲の上限値以下にすることにより、接着層のイオン拡散性が低下するのを抑制し、二次電池の低温出力特性を確保することができる。加えて、粒子状結着材Aの接着性向上機能を阻害せずに、接着層の電解液中での接着性を確保することができる。 And, the blending amount of the particulate binder B in the composition for adhesive layer is preferably 1 part by mass or more, and more preferably 2 parts by mass or more per 100 parts by mass of the particulate binder A. Moreover, it is preferable that it is 15 mass parts or less, and it is more preferable that it is 10 mass parts or less. By making content of the particulate-form binder B more than the lower limit of the said range, the adhesiveness in the electrolyte solution of an adhesive layer and the softness | flexibility of an adhesive layer can be ensured with sufficient balance. In addition, by setting the content of the particulate binder B to the upper limit value or less of the above range, it is possible to suppress the decrease in ion diffusion of the adhesive layer and to secure the low temperature output characteristics of the secondary battery. . In addition, the adhesiveness of the adhesive layer in the electrolytic solution can be secured without inhibiting the adhesive property improving function of the particulate binder A.
なお、粒子状結着材Bは、前記非複合重合体としての粒子状結着材Aと同様に製造し得る。 The particulate binder B can be manufactured in the same manner as the particulate binder A as the non-composite polymer.
<その他の成分>
非水系二次電池接着層用組成物は、上述した成分以外にも、任意のその他の成分を含んでいてもよい。これらのその他の成分としては、例えば、濡れ剤、増粘剤、電解液添加剤などの既知の添加剤が挙げられる。また、これらのその他の成分は、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい
<Other ingredients>
The composition for non-aqueous secondary battery adhesive layer may contain any other component in addition to the components described above. These other components include, for example, known additives such as wetting agents, thickeners, electrolyte additives and the like. Also, these other components may be used alone or in combination of two or more.
<非水系二次電池接着層用組成物の調製方法>
接着層用組成物の調製方法は、特に限定はされないが、通常は、粒子状結着材Aと、分散媒としての水と、必要に応じて用いられる粒子状結着材Bおよびその他の成分とを混合して接着層用組成物を調製する。混合方法は特に制限されないが、各成分を効率よく分散させるため、通常は混合装置として分散機を用いて混合を行う。
分散機は、上記成分を均一に分散および混合できる装置が好ましい。例を挙げると、ボールミル、サンドミル、顔料分散機、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサーなどが挙げられる。また、高い分散シェアを加えることができる観点から、ビーズミル、ロールミル、フィルミックス等の高分散装置も挙げられる。
<Method of preparing composition for non-aqueous secondary battery adhesive layer>
The method for preparing the composition for adhesive layer is not particularly limited, but usually, the particulate binder A, water as a dispersion medium, and the particulate binder B used as needed and other components To prepare a composition for an adhesive layer. The mixing method is not particularly limited, but in order to disperse each component efficiently, mixing is usually performed using a disperser as a mixing device.
The disperser is preferably an apparatus capable of uniformly dispersing and mixing the above components. Examples include ball mills, sand mills, pigment dispersers, grinders, ultrasonic dispersers, homogenizers, planetary mixers and the like. Further, from the viewpoint of being able to add a high dispersion share, a high dispersion apparatus such as a bead mill, a roll mill, a film mix and the like can also be mentioned.
なお、得られる接着層用組成物のpHは、特に限定されないが、好ましくは3以上、より好ましくは3.5以上、さらに好ましくは4以上であり、好ましくは6以下、より好ましくは5.5以下、さらに好ましくは5以下である。接着層用組成物のpHが前記範囲内であれば、粒子状結着材Aのアルコキシシリル基(またはシラノール基)の反応性を低下させ、接着層用組成物の安定性(保存性)を向上させることができる。結果として、当該接着層用組成物を基材上で乾燥させた際に、得られる接着層を基材に好適に接着させることができる。
なお、接着層用組成物のpHは、既知の方法で調整することができる。
The pH of the composition for an adhesive layer to be obtained is not particularly limited, but is preferably 3 or more, more preferably 3.5 or more, still more preferably 4 or more, preferably 6 or less, more preferably 5.5. Or less, more preferably 5 or less. If the pH of the composition for adhesive layer is within the above range, the reactivity of the alkoxysilyl group (or silanol group) of the particulate binder A is reduced, and the stability (preservability) of the composition for adhesive layer is increased. It can be improved. As a result, when the composition for an adhesive layer is dried on a substrate, the resulting adhesive layer can be suitably adhered to the substrate.
The pH of the adhesive layer composition can be adjusted by a known method.
(非水系二次電池用接着層)
本発明の非水系二次電池用接着層は、上述した非水系二次電池接着層用組成物を用い、適切な基材上に形成することができる。この接着層は、電解液中で優れた接着性を発揮し、そして、二次電池に優れた電気的特性を発揮させることができる。なお、接着層は基材の片面に設けてもよいし、基材の両面に設けてもよい。
なお、非水系二次電池用接着層に含まれる粒子状結着剤Aの割合は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、特に好ましくは90質量%以上であり、通常100質量%以下である。
(Adhesive layer for non-aqueous secondary batteries)
The adhesive layer for non-aqueous secondary batteries of the present invention can be formed on a suitable substrate using the composition for non-aqueous secondary battery adhesive layers described above. The adhesive layer exhibits excellent adhesion in an electrolytic solution and can exhibit excellent electrical characteristics in a secondary battery. The adhesive layer may be provided on one side of the substrate or may be provided on both sides of the substrate.
The proportion of the particulate binder A contained in the adhesive layer for a non-aqueous secondary battery is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, still more preferably 80% by mass or more, particularly preferably 90%. It is mass% or more, and usually 100 mass% or less.
<基材>
接着層を形成する基材としては、特に限定されず、例えばセパレータの一部を構成する部材として接着層を使用する場合には、基材としてはセパレータ基材を用いることができ、また、電極の一部を構成する部材として接着層を使用する場合には、基材としては電極基材を用いることができる。
<Base material>
The substrate for forming the adhesive layer is not particularly limited. For example, in the case of using the adhesive layer as a member constituting a part of the separator, a separator substrate can be used as the substrate, and an electrode When using an adhesive layer as a member which constitutes a part of, electrode base material can be used as a base material.
接着層を形成するセパレータ基材としては、特に限定されることなく、例えば特開2012−204303号公報に記載のものを用いることができる。
接着層を形成する電極基材(正極基材および負極基材)としては、特に限定されることなく、集電体上に電極合材層が形成された電極基材が挙げられる。ここで、集電体、電極合材層中の成分(例えば、電極活物質(正極活物質、負極活物質)および電極合材層用結着材(正極合材層用結着材、負極合材層用結着材)など)、並びに、集電体上への電極合材層の形成方法は、既知のものを用いることができ、例えば特開2013−145763号公報に記載のものを用いることができる。
The separator base material for forming the adhesive layer is not particularly limited, and for example, those described in JP 2012-204303 A can be used.
It does not specifically limit as an electrode base material (a positive electrode base material and a negative electrode base material) which forms an adhesion layer, The electrode base material in which the electrode compound material layer was formed on the collector is mentioned. Here, components of the current collector, electrode mixture layer (for example, electrode active material (positive electrode active material, negative electrode active material) and binder for electrode mixture layer (positive electrode mixture layer binder, negative electrode combination) A binder for a material layer) and the like, and a method for forming an electrode mixture layer on a current collector may be known ones, and for example, one described in JP-A-2013-145763 is used. be able to.
また、これらセパレータ基材および電極基材は、さらに耐熱性や強度の向上などを目的とした多孔膜層を備えていることが好ましい。多孔膜層としては、特に限定されることなく、非導電性粒子、多孔膜層用結着材、増粘剤を水などの溶媒に溶解または分散させてなる多孔膜層用スラリー組成物を乾燥して形成されるものが挙げられる。
ここで、非導電性粒子、多孔膜層用結着材としては、特に限定されず、非導電性粒子としては、例えば特開2013−145763号公報に記載のものが挙げられ、多孔膜層用結着材としては、多孔膜層の柔軟性と接着性の観点から、例えば上述の粒子状結着材Bが好適に挙げられる。また、増粘剤としては、既知の増粘剤を使用することができる。
なお、多孔膜層用スラリー組成物を乾燥してセパレータ基材または電極基材の表面に多孔膜層を設ける方法も特に限定されず、既知の方法を採用することが可能である。
Further, it is preferable that the separator base and the electrode base further include a porous film layer for the purpose of improving heat resistance and strength. The porous membrane layer is not particularly limited, and the non-conductive particles, the binder for the porous membrane layer, and the slurry composition for porous membrane layer obtained by dissolving or dispersing the thickener in a solvent such as water are dried. And those formed.
Here, the non-conductive particles and the binder for the porous membrane layer are not particularly limited, and examples of the non-conductive particles include those described in JP-A-2013-145763 and for the porous membrane layer. As the binder, from the viewpoint of the flexibility and adhesiveness of the porous membrane layer, for example, the above-mentioned particulate binder B is preferably mentioned. Moreover, as a thickener, a known thickener can be used.
In addition, the method of drying the slurry composition for porous film layers, and providing a porous film layer in the surface of a separator base material or an electrode base material is not specifically limited, either, It is possible to employ | adopt a known method.
ここで、多孔膜層中の多孔膜層用結着材の含有量は、非導電性粒子100質量部当たり、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上であり、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下である。多孔膜層用結着材の含有量が前記範囲の下限値以上であれば、電解液中での接着層と多孔膜層(すなわち、多孔膜層を備える基材)との間の接着性をさらに向上させることができ、前記範囲の上限値以下であれば、二次電池の低温出力特性をさらに向上させることができる。また、多孔膜層中の増粘剤の含有量は、非導電性粒子100質量部当たり、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上であり、好ましくは3質量部以下、より好ましくは2質量部以下である。増粘剤の含有量が前記範囲の下限値以上であれば、電解液中での接着層と多孔膜層(すなわち、多孔膜層を備える基材)との間の接着性をさらに向上させることができ、前記範囲の上限値以下であれば、二次電池への持ち込み水分量を低下させることができる。
ここで、多孔膜層中の非導電性粒子、多孔膜層用結着材、増粘剤は多孔膜層用スラリー組成物中に含まれていたものであり、多孔膜層中のそれらの存在比は、通常、多孔膜層用スラリー組成物中の存在比と同じである。
なお、多孔膜層中の非導電性粒子の割合は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは90質量%以上である。
Here, the content of the binder for a porous membrane layer in the porous membrane layer is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, preferably 100 parts by mass of the nonconductive particles. It is 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less. If the content of the binder for the porous membrane layer is at least the lower limit value of the above range, the adhesiveness between the adhesive layer and the porous membrane layer (that is, the base material including the porous membrane layer) in the electrolytic solution is This can be further improved, and if it is below the upper limit value of the above range, the low temperature output characteristics of the secondary battery can be further improved. The content of the thickener in the porous membrane layer is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, and preferably 3 parts by mass, per 100 parts by mass of the nonconductive particles. The amount is preferably 2 parts by mass or less. If the content of the thickener is at least the lower limit of the above range, the adhesion between the adhesive layer and the porous membrane layer (that is, the base material including the porous membrane layer) in the electrolytic solution is further improved. If it is below the upper limit value of the said range, the carried-over water amount to a secondary battery can be reduced.
Here, the nonconductive particles in the porous membrane layer, the binder for the porous membrane layer, and the thickener are contained in the slurry composition for the porous membrane layer, and the presence thereof in the porous membrane layer The ratio is usually the same as the abundance ratio in the porous membrane layer slurry composition.
The proportion of the nonconductive particles in the porous membrane layer is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and still more preferably 90% by mass or more.
ここで、接着層を形成する基材(電極基材、セパレータ基材)としては、無機酸化物粒子を含む機能層を表面に備える基材が好ましい。無機酸化物粒子を含む機能層としては、例えば非導電性粒子としての無機酸化物粒子を含む多孔膜層や、電極活物質としての無機酸化物粒子を含む電極合材層が挙げられる。 Here, as a base material (electrode base material, separator base material) which forms an adhesion layer, a base material which equips the surface with a functional layer containing inorganic oxide particles is preferred. Examples of the functional layer containing inorganic oxide particles include a porous film layer containing inorganic oxide particles as non-conductive particles, and an electrode mixture layer containing inorganic oxide particles as an electrode active material.
多孔膜層の非導電性粒子として用いられる無機酸化物粒子としては、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ)、水和アルミニウム酸化物(ベーマイト)、酸化ケイ素、酸化マグネシウム(マグネシア)、酸化カルシウム、酸化チタン(チタニア)、BaTiO3、ZrO、アルミナ−シリカ複合酸化物等が挙げられる。
電極合材層の電極活物質として用いられる無機酸化物粒子としては、例えば、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム等が挙げられる。
このような無機酸化物粒子を含む機能層を表面に備える基材の、当該機能層上に接着層用組成物を供給し、乾燥させて接着層を形成することで、乾燥時の加熱により接着層用組成物の粒子状結着材Aと機能層中の無機酸化物粒子が良好に脱水縮合し、接着層と機能層の間の接着性(すなわち、接着層と基材の間の接着性)を確保することができる。
Examples of inorganic oxide particles used as the nonconductive particles of the porous film layer include aluminum oxide (alumina), hydrated aluminum oxide (boehmite), silicon oxide, magnesium oxide (magnesia), calcium oxide, titanium oxide ( Titania), BaTiO 3 , ZrO, alumina-silica composite oxide, etc. may be mentioned.
As an inorganic oxide particle used as an electrode active material of an electrode mixture layer, lithium cobaltate, lithium manganate, etc. are mentioned, for example.
The composition for an adhesive layer is supplied on the functional layer of a substrate having a functional layer containing such inorganic oxide particles on the surface, and the composition is dried to form an adhesive layer, thereby bonding by heating during drying. The particulate binder A of the layer composition and the inorganic oxide particles in the functional layer dehydrate and condense well, and the adhesion between the adhesive layer and the functional layer (that is, the adhesion between the adhesive layer and the substrate) ) Can be secured.
なお、機能層中の無機酸化物粒子の等電点(pH)は、好ましくは5以上、より好ましくは6以上、さらに好ましくは7以上であり、好ましくは10以下、より好ましくは9.5以下、さらに好ましくは9以下である。無機酸化物粒子の等電点のpHが前記範囲の下限値以上であることで、粒子状結着材Aと無機酸化物粒子との間の脱水縮合が容易となり、接着層と機能層をより良好に接着させることができる。また、無機酸化物粒子の等電点のpHが前記範囲の上限値以下であることで、二次電池への持ち込み水分量を低減することができる。
ここで、無機酸化物粒子の等電点(pH)は、JIS R1638に規定する方法により測定することができる。
The isoelectric point (pH) of the inorganic oxide particles in the functional layer is preferably 5 or more, more preferably 6 or more, still more preferably 7 or more, preferably 10 or less, more preferably 9.5 or less More preferably, it is 9 or less. When the pH of the isoelectric point of the inorganic oxide particles is at least the lower limit value of the above range, dehydration condensation between the particulate binder A and the inorganic oxide particles becomes easy, and the adhesive layer and the functional layer It can be adhered well. In addition, when the pH of the isoelectric point of the inorganic oxide particles is not more than the upper limit value of the above range, the amount of water brought into the secondary battery can be reduced.
Here, the isoelectric point (pH) of the inorganic oxide particles can be measured by the method defined in JIS R1638.
さらに、無機酸化物粒子の等電点(pH)は、接着層用組成物のpHよりも大きいことが好ましい。無機酸化物粒子の等電点が、接着層用組成物のpH超であると、接着層用組成物を、無機酸化物粒子を含む機能層上に塗布した際に、機能層との界面付近での接着層用組成物のpHが上昇し、粒子状結着材Aと無機酸化物粒子との間の脱水縮合が促進されるためである。そして、接着層の機能層との接着性を高める観点からは、無機酸化物粒子の等電点(pH)から接着層用組成物のpHを減じた値は1以上であることが好ましく、2以上であることがより好ましく、3以上であることがさらに好ましい。 Furthermore, it is preferable that the isoelectric point (pH) of inorganic oxide particle is larger than pH of the composition for contact bonding layers. When the composition for adhesive layer is applied on the functional layer containing the inorganic oxide particles such that the isoelectric point of the inorganic oxide particles is higher than the pH of the composition for adhesive layer, the vicinity of the interface with the functional layer The pH of the composition for adhesive layer in the above increases, and the dehydration condensation between the particulate binder A and the inorganic oxide particles is promoted. And, from the viewpoint of enhancing the adhesiveness with the functional layer of the adhesive layer, the value obtained by subtracting the pH of the composition for adhesive layer from the isoelectric point (pH) of the inorganic oxide particles is preferably 1 or more, 2 It is more preferable that it is the above, and it is more preferable that it is three or more.
そして、非水系二次電池用接着層は、特に限定されないが、以下に詳述する本発明の非水系二次電池用接着層の製造方法を用いて、機能層を備える基材(電極基材またはセパレータ基材)の、機能層上に隣接して設けられることが好ましい。 And the adhesive layer for non-aqueous secondary batteries is not particularly limited, but a base material (electrode base material comprising a functional layer using the method for producing an adhesive layer for non-aqueous secondary batteries of the present invention described in detail below Or the separator substrate) is preferably provided adjacent to the functional layer.
(非水系二次電池用接着層の製造方法)
本発明の非水系二次電池用接着層の製造方法は、非水系二次電池接着層用組成物を、無機酸化物粒子を含む機能層上に供給する工程(供給工程)と、機能層上に供給された非水系二次電池接着層用組成物を乾燥させる工程(乾燥工程)とを含む。
(Method of producing adhesive layer for non-aqueous secondary battery)
The method for producing an adhesive layer for a non-aqueous secondary battery of the present invention comprises the steps of: supplying a composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer onto a functional layer containing inorganic oxide particles (supplying step); And d) drying the composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer supplied thereto.
供給工程において、接着層用組成物を基材表面の機能層上に供給する方法は、特に制限されず、機能層上に接着層用組成物を塗布してもよいし、機能層を有する基材を接着層用組成物に浸漬してもよい。これらの中でも前者の塗布する方法が、接着層の膜厚制御をしやすいことから好ましい。
そして、接着層用組成物を機能層上に塗布する方法は、特に制限は無く、例えば、スプレーコート法、ドクターブレード法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法などの方法が挙げられる。なかでも、薄い接着層を形成する点から、グラビア法、スプレーコート法が好ましい。
In the supply step, the method for supplying the adhesive layer composition onto the functional layer on the substrate surface is not particularly limited, and the adhesive layer composition may be applied onto the functional layer, or a group having a functional layer The material may be immersed in the adhesive layer composition. Among these, the former application method is preferable because it is easy to control the thickness of the adhesive layer.
And the method of apply | coating the composition for adhesive layers on a functional layer does not have a restriction | limiting in particular, For example, the spray coating method, the doctor blade method, the reverse roll method, the direct roll method, the gravure method, the extrusion method, the brushing method And the like. Among them, the gravure method and the spray coating method are preferable from the viewpoint of forming a thin adhesive layer.
また乾燥工程において、機能層上の接着層用組成物を乾燥する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。乾燥条件は特に限定されないが、乾燥温度は好ましくは30〜80℃で、乾燥時間は好ましくは30秒〜10分である。 The method for drying the composition for the adhesive layer on the functional layer in the drying step is not particularly limited, and any known method can be used, for example, drying with warm air, hot air, low humidity air, vacuum drying, infrared rays, The drying method by irradiation of an electron beam etc. is mentioned. Although the drying conditions are not particularly limited, the drying temperature is preferably 30 to 80 ° C., and the drying time is preferably 30 seconds to 10 minutes.
なお、形成された接着層の厚みは、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.1μm以上、さらに好ましくは0.5μm以上であり、好ましくは20μm以下、より好ましくは10μm以下、さらに好ましくは5μm以下である。接着層の厚みが前記範囲の下限値以上であることで、接着層の強度を十分に確保することができ、前記範囲の上限値以下であることで、接着層のイオン拡散性を確保し二次電池の低温出力特性をさらに向上させることができる。 The thickness of the adhesive layer formed is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, still more preferably 0.5 μm or more, preferably 20 μm or less, more preferably 10 μm or less, still more preferably 5 μm or less. When the thickness of the adhesive layer is not less than the lower limit of the above range, the strength of the adhesive layer can be sufficiently ensured, and when it is not more than the upper limit of the above range, the ion diffusion of the adhesive layer is ensured. The low temperature output characteristics of the secondary battery can be further improved.
(非水系二次電池部材)
本発明の非水系二次電池部材は、無機酸化物粒子を含む機能層と、前記機能層上に隣接して配置された非水系二次電池用接着層とを備え、具体的には、以下のものが挙げられる。
(1)接着層が、無機酸化物粒子(非導電性粒子)を含む多孔膜層上に隣接配置されているセパレータ;
(2)接着層が、無機酸化物粒子(非導電性粒子)を含む多孔膜層上に隣接配置されている電極;
(3)接着層が、無機酸化物粒子(電極活物質)を含む電極合材層上に隣接配置されている電極;
このような非水系二次電池部材は、本発明の非水系二次電池用接着層を備えているため、特に接着層と機能層の間の接着性に優れ、また二次電池に優れた電気的特性を発揮させることができる。そして、本発明の非水系二次電池部材は、例えば上述した非水系二次電池用接着層の製造方法を用いて、機能層を有する基材上に接着層を設けることで、製造することができる。
(Non-aqueous secondary battery member)
The non-aqueous secondary battery member of the present invention comprises a functional layer containing inorganic oxide particles, and an adhesive layer for non-aqueous secondary battery disposed adjacent to the above-mentioned functional layer, specifically, The ones of
(1) A separator in which an adhesive layer is disposed adjacent to a porous membrane layer containing inorganic oxide particles (non-conductive particles);
(2) An electrode in which the adhesive layer is disposed adjacent to the porous membrane layer containing inorganic oxide particles (non-conductive particles);
(3) An electrode in which the adhesive layer is disposed adjacent to an electrode mixture layer containing inorganic oxide particles (electrode active material);
Such a non-aqueous secondary battery member is provided with the non-aqueous secondary battery adhesive layer of the present invention, so that it is particularly excellent in the adhesiveness between the adhesive layer and the functional layer, and excellent in the secondary battery. Characteristics can be exhibited. And the non-aqueous secondary battery member of the present invention can be manufactured by providing an adhesive layer on a base material which has a functional layer, for example using the manufacturing method of the adhesive layer for non-aqueous secondary batteries mentioned above. it can.
(非水系二次電池)
本発明の非水系二次電池は、上述した本発明の非水系二次電池用接着層および/または本発明の非水系二次電池部材を備えるものである。より具体的には、本発明の非水系二次電池は、正極、負極、セパレータ、および電解液を備え、上述した本発明の非水系二次電池用接着層が、電池部材である正極、負極およびセパレータの少なくとも1つに含まれる。
本発明の非水系二次電池は、本発明の非水系二次電池用接着層を備えているので、高温サイクル特性や低温出力特性などの電気的特性に優れる。
(Non-aqueous secondary battery)
The non-aqueous secondary battery of the present invention comprises the adhesive layer for non-aqueous secondary batteries of the present invention described above and / or the non-aqueous secondary battery member of the present invention. More specifically, the non-aqueous secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution, and the above-described non-aqueous secondary battery adhesive layer of the present invention is a battery member, positive electrode, negative electrode And at least one of the separators.
Since the non-aqueous secondary battery of the present invention includes the adhesive layer for non-aqueous secondary battery of the present invention, it is excellent in electrical characteristics such as high-temperature cycle characteristics and low-temperature output characteristics.
<正極、負極およびセパレータ>
本発明の二次電池に用いる正極、負極およびセパレータは、少なくとも一つが接着層を有している。具体的には、接着層を有する正極および負極としては、電極基材の上に接着層を設けてなる電極を用いることができ、また、接着層を有するセパレータとしては、セパレータ基材の上に接着層を設けてなるセパレータを用いることができる。なお、電極基材およびセパレータ基材としては、「基材」の項で挙げたものと同様のものを用いることができる。
また、接着層を有さない正極、負極およびセパレータとしては、特に限定されることなく、上述した電極基材よりなる電極および上述したセパレータ基材よりなるセパレータを用いることができる。
<Positive electrode, negative electrode and separator>
At least one of the positive electrode, the negative electrode and the separator used in the secondary battery of the present invention has an adhesive layer. Specifically, an electrode having an adhesive layer provided on an electrode substrate can be used as a positive electrode and a negative electrode having an adhesive layer, and a separator having an adhesive layer can be formed on a separator substrate. A separator provided with an adhesive layer can be used. In addition, as an electrode base material and a separator base material, the thing similar to what was mentioned by the term of the "base material" can be used.
The positive electrode, the negative electrode, and the separator that do not have an adhesive layer are not particularly limited, and a separator made of the electrode made of the electrode base described above and the separator base made of the above can be used.
<電解液>
電解液としては、通常、有機溶媒に支持電解質を溶解した有機電解液が用いられる。支持電解質としては、例えば、リチウムイオン二次電池においてはリチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、例えば、LiPF6、LiAsF6、LiBF4、LiSbF6、LiAlCl4、LiClO4、CF3SO3Li、C4F9SO3Li、CF3COOLi、(CF3CO)2NLi、(CF3SO2)2NLi、(C2F5SO2)NLiなどが挙げられる。なかでも、溶媒に溶けやすく高い解離度を示すので、LiPF6、LiClO4、CF3SO3Liが好ましい。なお、電解質は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。通常は、解離度の高い支持電解質を用いるほどリチウムイオン伝導度が高くなる傾向があるので、支持電解質の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。
<Electrolyte solution>
As the electrolytic solution, an organic electrolytic solution in which a supporting electrolyte is dissolved in an organic solvent is usually used. As a supporting electrolyte, for example, a lithium salt is used in a lithium ion secondary battery. Examples of lithium salts include LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , LiClO 4 , CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, CF 3 COOLi, (CF 3 CO) 2 NLi , (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) NLi, and the like. Among them, LiPF 6 , LiClO 4 and CF 3 SO 3 Li are preferable because they are easily dissolved in a solvent and exhibit a high degree of dissociation. The electrolyte may be used alone or in combination of two or more. Usually, the lithium ion conductivity tends to be higher as the supporting electrolyte having a higher degree of dissociation is used, so the lithium ion conductivity can be adjusted by the type of the supporting electrolyte.
電解液に使用する有機溶媒としては、支持電解質を溶解できるものであれば特に限定されないが、例えばリチウムイオン二次電池においては、ジメチルカーボネート(DMC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、メチルエチルカーボネート(MEC)等のカーボネート類;γ−ブチロラクトン、ギ酸メチル等のエステル類;1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;スルホラン、ジメチルスルホキシド等の含硫黄化合物類;などが好適に用いられる。またこれらの溶媒の混合液を用いてもよい。中でも、誘電率が高く、安定な電位領域が広いのでカーボネート類が好ましい。通常、用いる溶媒の粘度が低いほどリチウムイオン伝導度が高くなる傾向があるので、溶媒の種類によりリチウムイオン伝導度を調節することができる。
なお、電解液中の電解質の濃度は適宜調整することができる。また、電解液には、既知の添加剤を添加してもよい。
The organic solvent used for the electrolytic solution is not particularly limited as long as it can dissolve the supporting electrolyte. For example, in a lithium ion secondary battery, dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC) Carbonates such as propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), methyl ethyl carbonate (MEC); esters such as γ-butyrolactone and methyl formate; ethers such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran; sulfolane Sulfur-containing compounds such as dimethyl sulfoxide; and the like are suitably used. Also, a mixture of these solvents may be used. Among them, carbonates are preferable because they have a high dielectric constant and a wide stable potential region. In general, the lower the viscosity of the solvent used, the higher the lithium ion conductivity tends to be. Therefore, the lithium ion conductivity can be controlled by the type of the solvent.
The concentration of the electrolyte in the electrolyte can be adjusted as appropriate. In addition, known additives may be added to the electrolytic solution.
<非水系二次電池の製造方法>
非水系二次電池は、例えば、正極と負極とをセパレータを介して重ね合わせ、これを必要に応じて、巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口することで製造し得る。なお、正極、負極、セパレータのうち、少なくとも一つの部材を接着層付きの部材とする。ここで、電池容器には、必要に応じてエキスパンドメタルや、ヒューズ、PTC素子などの過電流防止素子、リード板などを入れ、電池内部の圧力上昇、過充放電の防止をしてもよい。電池の形状は、例えば、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など、何れであってもよい。
<Method of manufacturing non-aqueous secondary battery>
In a non-aqueous secondary battery, for example, a positive electrode and a negative electrode are stacked via a separator, and this is wound or folded as needed into a battery container, and an electrolytic solution is injected into the battery container and sealed. Can be manufactured. Note that at least one member of the positive electrode, the negative electrode, and the separator is a member with an adhesive layer. Here, an expanded metal, a fuse, an overcurrent preventing element such as a PTC element, a lead plate, or the like may be inserted into the battery container as necessary to prevent a pressure increase inside the battery and overcharge and discharge. The shape of the battery may be, for example, a coin, a button, a sheet, a cylinder, a square, or a flat.
以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、量を表す「%」および「部」は、特に断らない限り、質量基準である。
また、複数種類の単量体を共重合して製造される重合体において、ある単量体を重合して形成される構造単位の前記重合体における割合は、別に断らない限り、通常は、その重合体の重合に用いる全単量体に占める当該ある単量体の比率(仕込み比)と一致する。
実施例および比較例において、粒子状結着材Aを構成する重合体の電解液膨潤度、粒子状結着材Aのコア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合(被覆率)、粒子状結着材Aのシェル部の平均厚み(コアシェル比率)、各粒子の体積平均粒子径D50、各重合体のガラス転移温度、並びに、接着層と多孔膜層の水分量合計、接着層の電解液中での接着性(浸漬後、サイクル後)、二次電池の耐膨らみ性、高温サイクル特性および低温出力特性は、下記の方法で測定および評価した。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following description, “%” and “parts” representing amounts are based on mass unless otherwise specified.
Further, in a polymer produced by copolymerizing a plurality of types of monomers, the proportion of a structural unit formed by polymerizing a certain monomer in the polymer is usually, unless otherwise specified, It corresponds to the ratio (feed ratio) of a given monomer to the total monomers used for polymer polymerization.
In Examples and Comparative Examples, the electrolyte solution swelling degree of the polymer constituting the particulate binder A, the average ratio (coverage) in which the outer surface of the core part of the particulate binder A is covered by the shell part, the particles Thickness (core-shell ratio) of the shell portion of the binder A, volume average particle diameter D50 of each particle, glass transition temperature of each polymer, total water content of the adhesive layer and the porous film layer, electrolysis of the adhesive layer Adhesion in liquid (after immersion, after cycling), swelling resistance of secondary battery, high temperature cycle characteristics and low temperature output characteristics were measured and evaluated by the following methods.
<粒子状結着材Aを構成する重合体の電解液膨潤度>
粒子状結着材A(コアシェル構造)のコア部およびシェル部の調製に使用した単量体組成物を使用し、コア部およびシェル部の重合条件と同様の重合条件で測定試料となる重合体(コア部の重合体およびシェル部の重合体)の水分散液をそれぞれ作製した。また、粒子状結着材A(非複合重合体)の水分散液を作製した。
次に、上述した水分散液を、ポリテトラフルオロエチレン製のシャーレに入れ、温度60℃で72時間乾燥した後、シャーレから取り出し100℃、20kg/cm2の条件で5分間熱プレスして、厚み0.5mmのフィルムを製造した。そして、得られたフィルムを1cm角に裁断し、試験片を得た。この試験片の重量を測定し、W0とした。また、前記試験片を電解液に温度60℃で72時間浸漬した。その後、試験片を電解液から取り出し、試験片の表面の電解液を拭き取り、浸漬後の試験片の重量W1を測定した。そして、これらの重量W0およびW1を用いて、膨潤度S(倍)を、S=W1/W0にて計算した。
なお、電解液としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとビニレンカーボネートの混合溶媒(体積混合比EC/DEC/VC=68.5/30/1.5;SP値12.7(cal/cm3)1/2)に、支持電解質としてLiPF6を1mol/Lの濃度で溶かしたものを用いた。
<粒子状結着材Aのコア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合(被覆率)>
粒子状結着材A(コアシェル構造)を、可視光硬化性樹脂(日本電子株式会社製「D−800」)に十分に分散させた後、包埋し、粒子状結着材Aを含有するブロック片を作製した。次に、ブロック片を、ダイヤモンド刃を備えたミクロトームで厚さ100nmの薄片状に切り出して測定用試料を作製した。その後、四酸化ルテニウムを用いて測定用試料に染色処理を施した。
次に、染色した測定用試料を、透過型電子顕微鏡(日本電子社製「JEM−3100F」)にセットして、加速電圧80kVにて、粒子状結着材Aの断面構造を写真撮影した。電子顕微鏡の倍率は、視野に粒子状結着材A1個の断面が入るように倍率を設定した。そして、撮影された粒子状結着材Aの断面構造において、コア部の周の長さD1、および、コア部の外表面とシェル部とが当接する部分の長さD2を計測し、下記式(1)により、その粒子状結着材Aのコア部の外表面がシェル部によって覆われる割合Rcを算出した。
被覆割合Rc(%)=(D2/D1)×100 ・・・(1)
そして、被覆割合Rcを、任意に選択した20個の粒子状結着材Aについて測定し、その平均値を計算して、コア部の外表面がシェル部によって覆われる平均割合(被覆率)とした。
<粒子状結着材Aのシェル部の平均厚み(コアシェル比率)>
粒子状結着材A(コアシェル構造)のシェル部の平均厚みを、以下の手順で測定した。
シェル部が重合体の粒子により構成されている場合、上記被覆率の測定方法と同様にして、透過型電子顕微鏡によって、粒子状結着材Aの断面構造を観察した。そして、観察された粒子状結着材Aの断面構造から、シェル部を構成する重合体の粒子の最長径を測定した。任意に選択した20個の粒子状結着材Aについてシェル部を構成する重合体の粒子の最長径を測定し、その最長径の平均値をシェル部の平均厚みとした。
また、シェル部が粒子以外の形状を有している場合、上記被覆率の測定方法と同様にして、透過型電子顕微鏡によって、粒子状結着材Aの断面構造を観察した。そして、観察された粒子状結着材Aの断面構造から、シェル部の最大厚みを測定した。任意に選択した20個の粒子状結着材Aについてシェル部の最大厚みを測定し、その最大厚みの平均値をシェル部の平均厚みとした。
そして、測定されたシェル部の平均厚みを粒子状結着材Aの体積平均粒子径D50で割ることにより、粒子状結着材Aの体積平均粒子径D50に対するシェル部の平均厚みの比率であるコアシェル比率(単位:%)を計算し、シェル部の平均厚みを評価した。
<体積平均粒子径D50>
各粒子の体積平均粒子径D50は、それぞれ固形分濃度15質量%に調整した水分散液の、レーザー回折式粒子径分布測定装置(島津製作所社製「SALD−3100」)により測定された粒子径分布において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径とした。
<ガラス転移温度(Tg)>
粒子状結着材A(コアシェル構造)のコア部の重合体、シェル部の重合体のガラス転移温度の測定には、各重合体の調製に使用した単量体組成物を使用し、当該重合体の重合条件と同様の重合条件で、測定試料となる重合体を含む水分散液をそれぞれ作製し、当該水分散液を乾固させて得られる測定試料を使用した。
粒子状結着材A(非複合重合体)および粒子状結着材Bのガラス転移温度の測定には、得られた粒子状結着材を含む水分散液を乾固させて得られる測定試料を使用した。
次に、示差熱分析測定装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名「EXSTAR DSC6220」)を用い、上述の測定試料10mgをアルミパンに計量し、リファレンスとして空のアルミパンを用い、測定温度範囲−100℃〜500℃の間で、昇温速度10℃/分、常温常湿下で、DSC曲線を測定した。この昇温過程で、微分信号(DDSC)が0.05mW/分/mg以上となるDSC曲線の吸熱ピークが出る直前のベースラインと、吸熱ピーク後に最初に現れる変曲点でのDSC曲線の接線との交点から、ガラス転移温度を求めた。
<接着層と多孔膜層の水分量合計>
各実施例および比較例と同様にして、多孔膜層と有機セパレータからなる積層体を作製した後、多孔膜層から有機セパレータを取り除き、独立膜である多孔膜層を得た。そして各実施例および比較例と同様にして、当該多孔膜層上に接着層を形成し、接着層と多孔膜層からなる積層体を作製した。この接着層と多孔膜層からなる積層体を、幅10cm×長さ10cmの大きさで切り出し、試験片とした。試験片を温度25℃、湿度50%で24時間放置し、その後、電量滴定式水分計を用い、カールフィッシャー法(JIS K−0068(2001)水分気化法、気化温度150℃)により試験片の水分量Wを測定した。この値が小さいほど、二次電池への持ち込み水分量が少ないことを示す。
A:水分量Wが500ppm以下
B:水分量Wが500ppm超600ppm以下
C:水分量Wが600ppm超700ppm以下
D:水分量Wが700ppm超
<接着層の電解液中での接着性(浸漬後)>
各実施例および比較例と同様にして、多孔膜層と有機セパレータからなる積層体を作製した後、多孔膜層から有機セパレータを取り除き、独立膜である多孔膜層を得た。そして各実施例および比較例と同様にして、当該多孔膜層上に接着層を形成し、接着層と多孔膜層からなる積層体を作製した。この接着層と多孔膜層からなる積層体を幅10cm×長さ10cmの大きさで切り出し、試験片とした。これを60℃、72時間、電解液(エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとビニレンカーボネートの混合溶媒(体積混合比EC/DEC/VC=68.5/30/1.5;SP値12.7(cal/cm3)1/2)に、支持電解質としてLiPF6を1mol/Lの濃度で溶かしたもの)に浸漬し、電解液をふき取ったのちに、接着層の表面にセロハンテープを貼り付けた。この際、セロハンテープとしてはJIS Z1522に規定されるものを用いた。また、セロハンテープは水平な試験台に固定しておいた。その後、多孔膜層の一端を鉛直上方に引張り速度50mm/分で引っ張って剥がしたときの応力を測定した。この測定を3回行い、応力の平均値を求めて、当該平均値をピール強度P1とした。測定されたピール強度P1が大きいほど、接着層が電解液中で優れた接着性を保持していることを示す。
A:ピール強度P1が20N/m以上
B:ピール強度P1が15N/m以上20N/m未満
C:ピール強度P1が15N/m未満
<二次電池の耐膨らみ性>
製造した放電容量1000mAhの捲回型リチウムイオン二次電池を、25℃の環境下で24時間静置させた後に、25℃の環境下で、4.4V、0.1Cの充電、3V、0.1Cの放電にて充放電の操作を行った。その後、捲回型リチウムイオン二次電池を流動パラフィンに浸漬し、その体積V0を測定した。体積V0の測定後、流動パラフィンから取り出し、さらに、60℃の環境下で、充放電の操作を繰り返し、1000サイクル後の捲回型リチウムイオン二次電池を流動パラフィンに浸漬し、その体積V1を測定した。そして、サイクル前後でのセルの体積変化率ΔV(%)={(V1−V0)/V0}×100を算出し、下記の基準で評価した。体積変化率ΔVの値が小さいほど、セルの耐膨らみ性に優れていることを示す。
A:体積変化率ΔVが10%未満
B:体積変化率ΔVが10%以上15%未満
C:体積変化率ΔVが20%未満
<二次電池の高温サイクル特性>
製造した放電容量1000mAhの捲回型リチウムイオン二次電池を、25℃の環境下で24時間静置した。次に、25℃の環境下で、4.4V、0.1Cの充電、2.75V、0.1Cの放電にて充放電の操作を行い、初期容量C0を測定した。その後、さらに、60℃の環境下で、同様の充放電の操作を繰り返し、1000サイクル後の容量C1を測定した。そして、サイクル前後での容量維持率ΔC(%)=C1/C0×100を算出し、下記の基準で評価した。容量維持率ΔCの値が大きいほど、高温サイクル特性に優れていることを示す。
A:容量維持率ΔCが85%以上
B:容量維持率ΔCが80%以上85%未満
C:容量維持率ΔCが80%未満
<接着層の電解液中での接着性(サイクル後)>
高温サイクル特性の評価後、セルを解体し、有機セパレータ/多孔膜層/接着層/負極をこの順に備えてなる積層体を取出し、有機セパレータ表面にセロハンテープを貼り付けた。この際、セロハンテープとしてはJIS Z1522に規定されるものを用いた。また、セロハンテープは水平な試験台に固定しておいた。その後、負極の一端を鉛直上方に引張り速度50mm/分で引っ張って剥がしたときの応力を測定した。この測定を3回行い、応力の平均値を求めて、当該平均値をピール強度P2とした。測定されたピール強度P2が大きいほど、サイクル後の接着層が電解液中で優れた接着性を保持していることを示す。
A:ピール強度P2が5N/m以上
B:ピール強度P2が3N/m以上5N/m未満
C:ピール強度P2が3N/m未満
<二次電池の低温出力特性>
製造した放電容量1000mAhの捲回型リチウムイオン二次電池を、25℃の環境下で24時間静置した。その後、25℃の環境下で、4.4V、0.1C、5時間の充電の操作を行い、その時の電圧V0を測定した。その後、−10℃の環境下で、1Cの放電レートにて放電の操作を行い、放電開始15秒後の電圧V1を測定した。そして、ΔV=V0−V1で示す電圧変化を求め、下記の基準で評価した。この電圧変化が小さいほど、低温出力特性に優れていることを示す。
A:電圧変化ΔVが500mV以下
B:電圧変化ΔVが500mV超700mV以下
C:電圧変化ΔVが700mV超900mV以下
D:電圧変化ΔVが900mV超
<Electrolyte Swelling Degree of Polymer Constituting Particulate Binding Material A>
A polymer serving as a measurement sample under the same polymerization conditions as the polymerization conditions of the core part and the shell part using the monomer composition used for the preparation of the core part and the shell part of the particulate binder A (core-shell structure) Aqueous dispersions of (polymer in core portion and polymer in shell portion) were prepared. In addition, an aqueous dispersion of particulate binder A (non-composite polymer) was prepared.
Next, the aqueous dispersion described above is placed in a polytetrafluoroethylene petri dish, dried at a temperature of 60 ° C. for 72 hours, taken out of the petri dish, and heat pressed at 100 ° C. and 20 kg / cm 2 for 5 minutes, A film of 0.5 mm in thickness was produced. Then, the obtained film was cut into 1 cm square to obtain a test piece. The weight of this test piece was measured, and it was set to W0. Moreover, the said test piece was immersed in electrolyte solution at the temperature of 60 degreeC for 72 hours. Thereafter, the test piece was taken out of the electrolytic solution, the electrolytic solution on the surface of the test piece was wiped off, and the weight W1 of the test piece after immersion was measured. And swelling degree S (double) was calculated by S = W1 / W0 using these weight W0 and W1.
As the electrolytic solution, a mixed solvent of ethylene carbonate, diethyl carbonate and vinylene carbonate (volume mixing ratio EC / DEC / VC = 68.5 / 30 / 1.5; SP value 12.7 (cal / cm 3 ) 1 As a supporting electrolyte, a solution obtained by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / L was used.
<Average ratio (coverage) in which the outer surface of the core portion of the particulate binder A is covered by the shell portion>
The particulate binder A (core-shell structure) is sufficiently dispersed in a visible light curable resin ("D-800" manufactured by Nippon Denshi Co., Ltd.) and then embedded to contain the particulate binder A. A block piece was made. Next, the block pieces were cut into thin pieces of 100 nm thick with a microtome equipped with a diamond blade to prepare a measurement sample. Thereafter, ruthenium tetraoxide was used to stain the measurement sample.
Next, the stained measurement sample was set on a transmission electron microscope ("JEM-3100F" manufactured by JEOL Ltd.), and the cross-sectional structure of the particulate binder A was photographed at an acceleration voltage of 80 kV. The magnification of the electron microscope was set so that the cross section of one particulate binder A was included in the field of view. Then, in the sectional structure of the particulate binder A taken, the circumferential length D1 of the core portion and the length D2 of the portion where the outer surface of the core portion abuts the shell portion are measured, and the following formula According to (1), the ratio Rc in which the outer surface of the core portion of the particulate binder A is covered by the shell portion was calculated.
Cover ratio Rc (%) = (D2 / D1) × 100 (1)
Then, the covering ratio Rc is measured for 20 arbitrarily selected particulate binders A, the average value is calculated, and the average ratio (covering ratio) that the outer surface of the core part is covered by the shell part did.
<Average Thickness of Shell Portion of Particulate Binding Material A (Core-Shell Ratio)>
The average thickness of the shell portion of the particulate binder A (core-shell structure) was measured by the following procedure.
When the shell portion was constituted by particles of a polymer, the cross-sectional structure of the particulate binder A was observed by a transmission electron microscope in the same manner as in the method of measuring the coverage. And the longest diameter of the particle | grains of the polymer which comprises a shell part was measured from the cross-section of the observed particulate-form binder A. FIG. The longest diameter of the particles of the polymer constituting the shell portion was measured for 20 particulate binders A optionally selected, and the average value of the longest diameter was taken as the average thickness of the shell portion.
When the shell portion had a shape other than particles, the cross-sectional structure of the particulate binder A was observed by a transmission electron microscope in the same manner as in the method of measuring the coverage. Then, the maximum thickness of the shell portion was measured from the cross-sectional structure of the observed particulate binder A. The maximum thickness of the shell portion was measured for 20 particulate binders A which were arbitrarily selected, and the average value of the maximum thickness was taken as the average thickness of the shell portion.
And it is a ratio of the average thickness of the shell part to the volume average particle diameter D50 of the particulate binder A by dividing the measured average thickness of the shell part by the volume average particle diameter D50 of the particulate binder A. The core-shell ratio (unit:%) was calculated, and the average thickness of the shell portion was evaluated.
<Volume average particle diameter D50>
The volume average particle diameter D50 of each particle is the particle diameter of the aqueous dispersion adjusted to a solid content concentration of 15% by mass, which is measured by a laser diffraction particle diameter distribution measuring apparatus ("SALD-3100" manufactured by Shimadzu Corporation) In the distribution, the particle diameter is such that the cumulative volume calculated from the small diameter side is 50%.
<Glass transition temperature (Tg)>
In the measurement of the glass transition temperature of the polymer of the core part of the particulate binder A (core-shell structure) and the polymer of the shell part, the monomer composition used for the preparation of each polymer is used, Under the same polymerization conditions as the polymerization conditions for combination, an aqueous dispersion containing a polymer to be a measurement sample was prepared, and the measurement sample obtained by drying the aqueous dispersion was used.
For measurement of the glass transition temperature of the particulate binder A (non-composite polymer) and the particulate binder B, a measurement sample obtained by drying the aqueous dispersion containing the obtained particulate binder. It was used.
Next, 10 mg of the above-mentioned measurement sample is weighed on an aluminum pan using a differential thermal analysis measurement apparatus (product name “EXSTAR DSC 6220” manufactured by SII Nano Technology Inc.), and using an empty aluminum pan as a reference, measurement temperature The DSC curve was measured in the range of -100 ° C to 500 ° C at a temperature rising rate of 10 ° C / min under normal temperature and normal humidity. In this heating process, the baseline just before the endothermic peak of the DSC curve where the differential signal (DDSC) becomes 0.05 mW / min / mg or more, and the tangent of the DSC curve at the inflection point first appearing after the endothermic peak The glass transition temperature was determined from the point of intersection with.
<Total moisture content of adhesive layer and porous membrane layer>
In the same manner as in each of the examples and the comparative examples, a laminate of the porous membrane layer and the organic separator was produced, and then the organic separator was removed from the porous membrane layer to obtain a porous membrane layer which was an independent membrane. Then, an adhesive layer was formed on the porous membrane layer in the same manner as in each of the examples and the comparative examples, and a laminate composed of the adhesive layer and the porous membrane layer was produced. A laminate of the adhesive layer and the porous membrane layer was cut out into a size of 10 cm wide × 10 cm long, and used as a test piece. The test piece is left to stand at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 50% for 24 hours, and then, using a coulometric titration type moisture meter, the Karl Fischer method (JIS K-0068 (2001) moisture vaporization method, vaporization temperature of 150 ° C.) The water content W was measured. The smaller this value is, the smaller the amount of water carried into the secondary battery is.
A: Water content W is 500 ppm or less B: Water content W is more than 500 ppm and 600 ppm or less C: Water content W is more than 600 ppm and 700 ppm or less D: Water content W is more than 700 ppm <Adhesiveness of adhesive layer in electrolyte (after immersion )>
In the same manner as in each of the examples and the comparative examples, a laminate of the porous membrane layer and the organic separator was produced, and then the organic separator was removed from the porous membrane layer to obtain a porous membrane layer which was an independent membrane. Then, an adhesive layer was formed on the porous membrane layer in the same manner as in each of the examples and the comparative examples, and a laminate composed of the adhesive layer and the porous membrane layer was produced. A laminate of the adhesive layer and the porous membrane layer was cut out into a size of 10 cm wide × 10 cm long, and used as a test piece. C. for 72 hours at 60.degree. C. for 72 hours in a mixed solvent of ethylene carbonate, diethyl carbonate and vinylene carbonate (volume mixing ratio EC / DEC / VC = 68.5 / 30 / 1.5; SP value 12.7 (cal / The substrate was immersed in cm 3 ) 1/2 ) as a supporting electrolyte in LiPF 6 dissolved at a concentration of 1 mol / L), the electrolyte was wiped off, and then a cellophane tape was attached to the surface of the adhesive layer. Under the present circumstances, as a cellophane tape, what was prescribed | regulated to JISZ1522 was used. Also, cellophane tape was fixed on a horizontal test bench. Thereafter, the stress was measured when one end of the porous membrane layer was pulled vertically at a tension rate of 50 mm / min and peeled off. This measurement was performed three times, the average value of stress was determined, and the average value was defined as the peel strength P1. The larger the measured peel strength P1, the better the adhesion layer retains excellent adhesion in the electrolyte.
A: Peel strength P1 is at least 20 N / m B: Peel strength P1 is at least 15 N / m and less than 20 N / m C: Peel strength P1 is less than 15 N / m <Bulge resistance of secondary battery>
After allowing the produced lithium ion secondary battery with a discharge capacity of 1000 mAh to stand in an environment of 25 ° C. for 24 hours, charging at 4.4 V, 0.1 C, 3 V, 0 in an environment of 25 ° C. The charge / discharge operation was performed by the 1 C discharge. Thereafter, the wound lithium ion secondary battery was immersed in liquid paraffin, and its volume V0 was measured. After measurement of volume V0, remove from liquid paraffin, repeat charge / discharge operation under environment of 60 ° C., immerse the wound lithium ion secondary battery after 1000 cycles in liquid paraffin, and set its volume V1 It was measured. Then, the volume change rate of cells ΔV (%) = {(V1−V0) / V0} × 100 before and after the cycle was calculated and evaluated based on the following criteria. It shows that the smaller the value of the volume change rate ΔV, the better the swelling resistance of the cell.
A: Volume change rate ΔV is less than 10% B: Volume change rate ΔV is 10% or more and less than 15% C: Volume change rate ΔV is less than 20% <High temperature cycle characteristics of secondary battery>
The produced wound-type lithium ion secondary battery having a discharge capacity of 1000 mAh was allowed to stand in an environment of 25 ° C. for 24 hours. Next, under the environment of 25 ° C., charge / discharge operation was performed at a charge of 4.4 V, 0.1 C, a discharge of 2.75 V, 0.1 C, and an initial capacity C0 was measured. Thereafter, the same charge and discharge operation was further repeated under the environment of 60 ° C., and the capacity C1 after 1000 cycles was measured. Then, the capacity retention ratio ΔC (%) = C1 / C0 × 100 before and after the cycle was calculated and evaluated based on the following criteria. The larger the value of the capacity retention rate ΔC, the better the high-temperature cycle characteristics.
A: Capacity retention rate ΔC is 85% or more B: Capacity retention rate ΔC is 80% or more and less than 85% C: Capacity retention rate ΔC is less than 80% <Adhesivity of adhesive layer in electrolyte (after cycle)>
After the evaluation of the high temperature cycle characteristics, the cell was disassembled, and the laminate including the organic separator / porous membrane layer / adhesive layer / negative electrode in this order was taken out and a cellophane tape was attached to the surface of the organic separator. Under the present circumstances, as a cellophane tape, what was prescribed | regulated to JISZ1522 was used. Also, cellophane tape was fixed on a horizontal test bench. Thereafter, the stress was measured when one end of the negative electrode was pulled vertically at a tension rate of 50 mm / min and peeled off. This measurement was performed three times, the average value of stress was determined, and the average value was defined as the peel strength P2. The larger the measured peel strength P2, the more the adhesive layer after the cycle maintains excellent adhesion in the electrolyte.
A: Peel strength P2 is 5 N / m or more B: Peel strength P2 is 3 N / m or more and 5 N / m or less C: Peel strength P2 is less than 3 N / m <Low-temperature output characteristics of secondary battery>
The produced wound-type lithium ion secondary battery having a discharge capacity of 1000 mAh was allowed to stand in an environment of 25 ° C. for 24 hours. Thereafter, charge operation at 4.4 V, 0.1 C for 5 hours was performed under an environment of 25 ° C., and the voltage V0 at that time was measured. Thereafter, discharge operation was performed at a discharge rate of 1 C under an environment of −10 ° C., and voltage V1 was measured 15 seconds after the start of discharge. And the voltage change shown by (DELTA) V = V0-V1 was calculated | required, and the following reference | standard evaluated. The smaller this voltage change, the better the low temperature output characteristics.
A: Voltage change ΔV is less than 500mV B: Voltage change ΔV is more than 500mV and less than 700mV C: Voltage change ΔV is more than 700mV and less than 900mV D: Voltage change ΔV is more than 900mV
(実施例1)
<粒子状結着材A(コアシェル構造)の調製>
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、粒子状結着材Aのコア部形成用として、(メタ)アクリル酸エステル単量体としてのメタクリル酸メチル75部、酸基含有単量体としてのメタクリル酸4部、架橋性単量体としてのエチレングリコールジメタクリレート1部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部、イオン交換水150部、および、重合開始剤としての過硫酸カリウム0.5部を添加し、十分に攪拌した後、60℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で、続いて、粒子状結着材Aのシェル部(重合体Aに相当)形成用として、芳香族ビニル単量体としてのスチレン18部と、酸基含有単量体としてのメタクリル酸1部と、アルコキシシリル基含有単量体としての3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、製品名「A−174」)1部の混合物を連続添加し、70℃に加温して重合を継続した。添加した全単量体の重合転化率が96%になった時点で、冷却し反応を停止して、粒子状結着材Aを含む水分散液を得た。
そして、得られた粒子状結着材Aの被覆率およびコアシェル比率、体積平均粒子径D50を測定した。また、粒子状結着材Aを構成する重合体の電解液膨潤度およびガラス転移温度も測定した。結果を後述する表1に示す。
<粒子状結着材Bの調製>
撹拌機を備えた反応器に、イオン交換水70部、乳化剤としてのラウリル硫酸ナトリウム(花王ケミカル社製、製品名「エマール2F」)0.15部、並びに過硫酸アンモニウム0.5部を、それぞれ供給し、気相部を窒素ガスで置換し、60℃に昇温した。
一方、別の容器で、イオン交換水50部、分散剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.5部、並びに、2−エチルヘキシルアクリレート45部、スチレン50部、イタコン酸3部、N−メチロールアクリルアミド1部およびアリルグリシジルエーテル1部を混合して単量体混合物を得た。この単量体混合物を4時間かけて前記反応器に連続的に添加して重合を行った。添加中は、60℃で反応を行った。添加終了後、さらに70℃で3時間撹拌して反応を終了し、粒子状結着材B(アクリル系重合体)を含む水分散液を調製した。
得られた粒子状結着材Bの体積平均粒子径D50は0.15μm、ガラス転移温度は−15℃であった。
<接着層用組成物の製造>
粒子状結着材Aを含む水分散液(固形分相当で100部)に対し、粒子状結着材Bを含む水分散液を固形分相当で8部、ポリエチレングリコール型界面活性剤(サンノプコ社製、製品名「SN366」)1部を添加し、さらにイオン交換水により希釈し、固形分濃度30%のスラリー状の接着層用組成物を得た。この接着層用組成物のpHを測定した。結果を後述する表1に示す。
なお、接着層用組成物を遠心分離した上澄み液をガスクロマトグラフィーにより分析を行ったところ、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの加水分解由来のアルコール(シラノール基)が検出されたことから、粒子状結着材Aに含まれるアルコキシシリル基の少なくとも一部が加水分解していることが確認された。
Example 1
Preparation of Particulate Binding Material A (Core-Shell Structure)
In a 5 MPa pressure resistant container with a stirrer, 75 parts of methyl methacrylate as a (meth) acrylic acid ester monomer and 4 parts of methacrylic acid as an acid group-containing monomer for forming the core portion of the particulate binder A Add 1 part of ethylene glycol dimethacrylate as a crosslinkable monomer, 1 part of sodium dodecylbenzene sulfonate as an emulsifier, 150 parts of ion exchanged water, and 0.5 parts of potassium persulfate as a polymerization initiator. The mixture was heated to 60 ° C. to initiate polymerization. Subsequently, when the polymerization conversion ratio reaches 96%, 18 parts of styrene as an aromatic vinyl monomer and an acid group are formed for forming the shell part (corresponding to the polymer A) of the particulate binder A. 1 part of methacrylic acid as a contained monomer and 1 part of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Momentive Performance Materials, product name “A-174”) as an alkoxysilyl group-containing monomer The mixture was added continuously and warmed to 70 ° C. to continue the polymerization. When the polymerization conversion ratio of all the added monomers became 96%, the reaction was cooled to stop the reaction, and an aqueous dispersion containing the particulate binder A was obtained.
Then, the coverage, the core-shell ratio, and the volume average particle diameter D50 of the obtained particulate binder A were measured. Further, the degree of swelling of the electrolyte and the glass transition temperature of the polymer constituting the particulate binder A were also measured. The results are shown in Table 1 below.
<Preparation of Particulate Binding Material B>
In a reactor equipped with a stirrer, 70 parts of ion-exchanged water, 0.15 parts of sodium lauryl sulfate (manufactured by Kao Chemical Co., Ltd., product name "Emar 2F") as an emulsifier, and 0.5 parts of ammonium persulfate are respectively supplied The gas phase was replaced with nitrogen gas and the temperature was raised to 60.degree.
On the other hand, in another container, 50 parts of ion exchanged water, 0.5 parts of sodium dodecylbenzene sulfonate as a dispersant, 45 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 50 parts of styrene, 3 parts of itaconic acid, N-methylol acrylamide 1 Parts and 1 part of allyl glycidyl ether were mixed to obtain a monomer mixture. The monomer mixture was continuously added to the reactor over 4 hours to carry out polymerization. The reaction was carried out at 60 ° C. during the addition. After completion of the addition, the reaction was further completed by stirring at 70 ° C. for 3 hours to complete the reaction, and an aqueous dispersion containing a particulate binder B (acrylic polymer) was prepared.
The volume average particle diameter D50 of the obtained particulate binder B was 0.15 μm, and the glass transition temperature was -15 ° C.
<Production of composition for adhesive layer>
Aqueous dispersion containing particulate binder A (100 parts in terms of solid content), aqueous dispersion containing particulate binder B equivalent to 8 parts in solid content, polyethylene glycol surfactant (Sannopco, Inc. 1 part of product name "SN 366" (product name) was further added and diluted with ion exchanged water to obtain a slurry-like composition for an adhesive layer having a solid content concentration of 30%. The pH of this adhesive layer composition was measured. The results are shown in Table 1 below.
In addition, when the supernatant liquid obtained by centrifuging the composition for adhesive layer was analyzed by gas chromatography, the alcohol (silanol group) derived from the hydrolysis of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane was detected. It was confirmed that at least a part of the alkoxysilyl group contained in the binder A was hydrolyzed.
<多孔膜層用スラリー組成物の製造>
非導電性粒子として等電点8.9であるアルミナ(日本軽金属社製、「LS−256」)100部、増粘剤としてカルボン酸基が導入されたアクリルアミド重合体(荒川化学社製、「ポリストロン(登録商標)117」)を含む水分散体を固形分相当で1.0部、多孔膜層用結着材として上記粒子状結着材Bの水分散液を固形分相当で3部、ポリエチレングリコール型界面活性剤(サンノプコ社製、「サンノプコSNウェット366」)0.2部を混合し、多孔膜層用スラリー組成物を得た。
<多孔膜層および接着層、並びにそれらを備えるセパレータの形成>
ポリプロピレン製の有機セパレータ(セルガード社製、製品名「セルガード2500」)上に、多孔膜層用スラリー組成物を塗布し、50℃で1分間乾燥させた。この操作を有機セパレータ両面に施し、片面厚み2μmずつの多孔膜層を備えるセパレータ基材を得た。
さらに、このセパレータ基材の多孔膜層上に、接着層用組成物を塗布し、50℃で1分間乾燥させた。この操作をセパレータ基材両面に施し、片面0.5μmずつの接着層を備えるセパレータを得た。
<Production of Slurry Composition for Porous Membrane Layer>
100 parts of alumina (Nippon Light Metals Co., Ltd. “LS-256”) having an isoelectric point of 8.9 as non-conductive particles, an acrylamide polymer (Arakawa Chemical Co., Ltd.) having a carboxylic acid group introduced as a thickener An aqueous dispersion containing Polystron (registered trademark) 117 ′ ′, which corresponds to a solid content: 1.0 part, and an aqueous dispersion liquid of the above-mentioned particulate binder B as a solid component equivalent as a binder for a porous membrane layer Then, 0.2 parts of polyethylene glycol type surfactant ("San Nopco SN Wet 366" manufactured by San Nopco Co., Ltd.) was mixed to obtain a slurry composition for a porous membrane layer.
<Formation of Porous Membrane Layer and Adhesive Layer, and Separator Comprising the Same>
The slurry composition for a porous membrane layer was applied onto an organic separator made of polypropylene (product name: "Celgard 2500" manufactured by Celgard) and dried at 50 ° C for 1 minute. This operation was applied to both sides of the organic separator to obtain a separator substrate having a porous membrane layer with a thickness of 2 μm on one side.
Furthermore, on the porous membrane layer of this separator base material, the composition for adhesive layers was apply | coated, and it was made to dry at 50 degreeC for 1 minute. This operation was performed on both sides of the separator substrate to obtain a separator provided with an adhesive layer of 0.5 μm on one side.
<負極の調製>
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、1,3−ブタジエン33部、イタコン酸3.5部、スチレン63.5部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4部、イオン交換水150部および重合開始剤としての過硫酸カリウム0.5部を入れ、十分に攪拌した後、50℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却して反応を停止して、負極合材層用の粒子状結着材(SBR)を含む混合物を得た。上記粒子状結着材を含む混合物に、5%水酸化ナトリウム水溶液を添加して、pH8に調整後、加熱減圧蒸留によって未反応単量体の除去を行った。その後、30℃以下まで冷却し、所望の粒子状結着材を含む水分散液を得た。
次に、負極活物質としての人造黒鉛(体積平均粒子径D50:15.6μm)100部、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロースナトリウム塩(日本製紙社製、「MAC350HC」)の2%水溶液を固形分相当で1部、および、イオン交換水を混合して固形分濃度が68%となるように調整した後、25℃で60分間混合した。次いで、固形分濃度が62%となるようにイオン交換水で調整し、さらに25℃で15分間混合した。その後、得られた混合液に、前述の粒子状結着材を含む水分散液を固形分相当で1.5部、およびイオン交換水を入れ、最終固形分濃度が52%となるように調整し、さらに10分間混合した。これを減圧下で脱泡処理し、流動性の良い負極用スラリー組成物を得た。
そして、前述のようにして得られた負極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmの銅箔の上に、乾燥後の膜厚が150μm程度になるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、銅箔を0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより行った。その後、120℃にて2分間加熱処理してプレス前の負極原反を得た。このプレス前の負極原反をロールプレスで圧延して、負極合材層の厚さが80μmのプレス後の負極を得た。
<Preparation of Negative Electrode>
In a 5 MPa pressure resistant container with stirrer, 33 parts of 1,3-butadiene, 3.5 parts of itaconic acid, 63.5 parts of styrene, 0.4 parts of sodium dodecylbenzene sulfonate as an emulsifier, 150 parts of ion exchanged water and a polymerization initiator After 0.5 parts of potassium persulfate was added and sufficiently stirred, the mixture was heated to 50 ° C. to initiate polymerization. When the polymerization conversion reached 96%, the reaction was stopped by cooling to obtain a mixture containing a particulate binder (SBR) for the negative electrode mixture layer. A 5% aqueous solution of sodium hydroxide was added to the mixture containing the above particulate binder to adjust to pH 8, and unreacted monomers were removed by heating under reduced pressure and distillation. Thereafter, it was cooled to 30 ° C. or less to obtain an aqueous dispersion containing the desired particulate binder.
Next, 100 parts of artificial graphite (volume average particle diameter D50: 15.6 μm) as a negative electrode active material, and a 2% aqueous solution of carboxymethyl cellulose sodium salt (Nippon Paper Industries Co., Ltd., “MAC 350 HC”) as a thickener The mixture was adjusted so that the solid content concentration would be 68% by mixing 1 part and ion exchange water correspondingly, and then mixed at 25 ° C. for 60 minutes. Subsequently, it adjusted with ion-exchange water so that solid content concentration might be 62%, and also it mixed at 25 degreeC for 15 minutes. After that, 1.5 parts of the aqueous dispersion containing the above-mentioned particulate binder in solid content equivalent and ion-exchanged water are added to the obtained mixed liquid so that the final solid concentration becomes 52%. And mixed for an additional 10 minutes. The resultant was defoamed under reduced pressure to obtain a slurry composition for the negative electrode having good fluidity.
Then, the negative electrode slurry composition obtained as described above is applied by a comma coater on a 20 μm thick copper foil as a current collector so that the film thickness after drying becomes about 150 μm. , Dried. This drying was performed by conveying the copper foil at a speed of 0.5 m / min for 2 minutes in an oven at 60 ° C. Then, it heat-processed at 120 degreeC for 2 minutes, and obtained the negative electrode original fabric before a press. The negative electrode material sheet before this pressing was rolled by a roll press to obtain a pressed negative electrode having a thickness of the negative electrode mixture layer of 80 μm.
<正極の調製>
正極活物質としてのLiCoO2(体積平均粒子径D50:12μm)を100部、導電材としてのアセチレンブラック(電気化学工業社製「HS−100」)を2部、正極合材層用の粒子状結着材としてのポリフッ化ビニリデン(クレハ社製、#7208)を固形分相当で2部と、N−メチルピロリドンとを混合し、全固形分濃度を70%とした。これらをプラネタリーミキサーにより混合し、正極用スラリー組成物を調製した。
前述のようにして得られた正極用スラリー組成物を、コンマコーターで、集電体である厚さ20μmのアルミ箔の上に、乾燥後の膜厚が150μm程度になるように塗布し、乾燥させた。この乾燥は、アルミ箔を0.5m/分の速度で60℃のオーブン内を2分間かけて搬送することにより行った。その後、120℃にて2分間加熱処理して、正極原反を得た。このプレス前の正極原反をロールプレスで圧延して、正極合材層の厚さが80μmのプレス後の正極を得た。
<Preparation of positive electrode>
100 parts of LiCoO 2 (volume average particle diameter D50: 12 μm) as a positive electrode active material, 2 parts of acetylene black ("HS-100" manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive material, particulate for positive electrode mixture layer Polyvinylidene fluoride (Kureha Co., Ltd. # 7208) as a binder was mixed with 2 parts by solid equivalent, and N-methylpyrrolidone to make the total solid concentration 70%. These were mixed by a planetary mixer to prepare a slurry composition for a positive electrode.
The slurry composition for a positive electrode obtained as described above is coated with a comma coater on a 20 μm thick aluminum foil as a current collector so that the film thickness after drying becomes about 150 μm, and dried. I did. This drying was performed by conveying the aluminum foil at a speed of 0.5 m / min for 2 minutes in an oven at 60 ° C. Then, it heat-processed at 120 degreeC for 2 minutes, and obtained the positive electrode original fabric. The positive electrode material sheet before this pressing was rolled by a roll press to obtain a pressed positive electrode having a thickness of the positive electrode mixture layer of 80 μm.
<リチウムイオン二次電池の製造>
上記で得られたプレス後の正極を49cm×5cmに切り出して正極合材層側の表面が上側になるように置き、その上に55cm×5.5cmに切り出した両面に接着層を備えるセパレータを配置した。さらに、上記で得られたプレス後の負極を、50cm×5.2cmに切り出し、これをセパレータ上に、負極合材層側の表面がセパレータに向かい合うよう配置した。これを捲回機により、捲回し、捲回体を得た。この捲回体を60℃、0.5MPaでプレスし、扁平体とし、電池の外装としてのアルミ包材外装で包み、電解液(溶媒:EC/DEC/VC(体積混合比)=68.5/30/1.5、電解質:濃度1MのLiPF6)を空気が残らないように注入した。さらに、アルミ包材外装の開口を密封するために、150℃のヒートシールをしてアルミ包材外装を閉口し、非水系二次電池として放電容量1000mAhの捲回型リチウムイオン二次電池を製造した。
得られたリチウムイオン二次電池を用いて、低温出力特性、高温サイクル特性、耐膨らみ性、および接着層の電解液中での接着性(サイクル後)を評価した。結果を後述する表1に示す。
<Manufacturing of lithium ion secondary battery>
The positive electrode after pressing obtained above is cut out to 49 cm × 5 cm, placed so that the surface on the positive electrode mixture layer side is on the upper side, and a separator provided with an adhesive layer on both sides cut out to 55 cm × 5.5 cm thereon Placed. Furthermore, the negative electrode after pressing obtained above was cut out to 50 cm × 5.2 cm, and this was placed on the separator so that the surface on the negative electrode mixture layer side faced the separator. This was wound by a winding machine to obtain a wound body. This wound body is pressed at 60 ° C. and 0.5 MPa, made flat, and wrapped with an aluminum packaging material as an exterior of a battery, and an electrolytic solution (solvent: EC / DEC / VC (volume mixing ratio) = 68.5 /30/1.5, electrolyte: 1 M concentration of LiPF 6 ) was injected without leaving air. Furthermore, in order to seal the opening of the aluminum packaging material, heat sealing at 150 ° C. is performed and the aluminum packaging material is closed, and a wound lithium ion secondary battery having a discharge capacity of 1000 mAh is manufactured as a non-aqueous secondary battery. did.
Using the obtained lithium ion secondary battery, the low temperature output characteristics, the high temperature cycle characteristics, the swelling resistance, and the adhesion (after cycling) of the adhesive layer in the electrolytic solution were evaluated. The results are shown in Table 1 below.
(実施例2〜4)
粒子状結着材Aを含む水分散液の調製時に、粒子状結着材Aのシェル部形成用として添加した単量体の割合を後述する表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、粒子状結着材A、粒子状結着材B、接着層用組成物、多孔膜層用スラリー組成物、接着層、多孔膜層、接着層および多孔膜層を備えるセパレータ、負極、正極並びにリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表1に示す。
(Examples 2 to 4)
When preparing the aqueous dispersion containing the particulate binder A, the ratio of the monomers added for forming the shell portion of the particulate binder A was changed as shown in Table 1 to be described later. In the same manner as in Example 1, a particulate binder A, a particulate binder B, a composition for an adhesive layer, a slurry composition for a porous membrane layer, an adhesive layer, a porous membrane, an adhesive layer and a porous membrane layer are provided. A separator, a negative electrode, a positive electrode and a lithium ion secondary battery were manufactured. Then, in the same manner as in Example 1, various evaluations were performed. The results are shown in Table 1 below.
(実施例5)
粒子状結着材Aを含む水分散液の調製時に、粒子状結着材Aのシェル部形成用として添加した単量体の添加にあわせて乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.4部をさらに連続添加した以外は、実施例1と同様にして、粒子状結着材A、粒子状結着材B、接着層用組成物、多孔膜層用スラリー組成物、接着層、多孔膜層、接着層および多孔膜層を備えるセパレータ、負極、正極並びにリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表1に示す。
(Example 5)
At the time of preparation of the aqueous dispersion containing the particulate binder A, 0.4 part of sodium dodecylbenzene sulfonate is further added as an emulsifier according to the addition of the monomer added for forming the shell part of the particulate binder A A particulate binder A, a particulate binder B, a composition for an adhesive layer, a slurry composition for a porous membrane layer, an adhesive layer, a porous membrane layer, and an adhesive, in the same manner as in Example 1, except that continuous addition is performed. A separator, a negative electrode, a positive electrode and a lithium ion secondary battery provided with a layer and a porous membrane layer were manufactured. Then, in the same manner as in Example 1, various evaluations were performed. The results are shown in Table 1 below.
(実施例6)
粒子状結着材Aを含む水分散液の調製時に、粒子状結着材Aのシェル部形成用として添加したアルコキシシリル基含有単量体としての3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランに替えて、ビニルトリメトキシシラン(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、製品名「A−171」)を使用した以外は、実施例1と同様にして、粒子状結着材A、粒子状結着材B、接着層用組成物、多孔膜層用スラリー組成物、接着層、多孔膜層、接着層および多孔膜層を備えるセパレータ、負極、正極並びにリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表1に示す。
(Example 6)
Instead of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane as the alkoxysilyl group-containing monomer added for forming the shell portion of the particulate binder A when preparing the aqueous dispersion containing the particulate binder A, A particulate binder A, a particulate binder B, and the like in the same manner as in Example 1 except that vinyltrimethoxysilane (manufactured by Momentive Performance Materials, product name “A-171”) was used. An adhesive layer composition, a porous membrane layer slurry composition, an adhesive layer, a porous membrane layer, a separator comprising the adhesive layer and the porous membrane layer, a negative electrode, a positive electrode and a lithium ion secondary battery were produced. Then, in the same manner as in Example 1, various evaluations were performed. The results are shown in Table 1 below.
(実施例7、8)
接着層用組成物の製造時に、それぞれ酢酸、水酸化ナトリウム水溶液を用いて接着層用組成物のpHを後述する表1のように変更した以外は、実施例1と同様にして、粒子状結着材A、粒子状結着材B、接着層用組成物、多孔膜層用スラリー組成物、接着層、多孔膜層、接着層および多孔膜層を備えるセパレータ、負極、正極並びにリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表1に示す。
(Examples 7 and 8)
A particulate binder was prepared in the same manner as in Example 1, except that acetic acid and an aqueous solution of sodium hydroxide were used respectively to change the pH of the composition for an adhesive layer as shown in Table 1 described later when producing the composition for an adhesive layer. Adhesive material A, particulate binder material B, composition for adhesive layer, slurry composition for porous film layer, adhesive layer, porous film layer, separator provided with adhesive layer and porous film layer, negative electrode, positive electrode and secondary lithium ion The battery was manufactured. Then, in the same manner as in Example 1, various evaluations were performed. The results are shown in Table 1 below.
(実施例9、10)
多孔膜層用スラリー組成物の製造時に、非導電性粒子としてのアルミナに替えてそれぞれベーマイト(等電点7.8)、酸化チタン(等電点5.1)を使用した以外は、実施例1と同様にして粒子状結着材A、粒子状結着材B、接着層用組成物、多孔膜層用スラリー組成物、接着層、多孔膜層、接着層および多孔膜層を備えるセパレータ、負極、正極並びにリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表1に示す。
(Examples 9, 10)
Example except using boehmite (isoelectric point 7.8) and titanium oxide (isoelectric point 5.1) instead of alumina as non-conductive particles when producing the slurry composition for porous membrane layer 1. A separator comprising a particulate binder A, a particulate binder B, a composition for an adhesive layer, a slurry composition for a porous membrane layer, an adhesive layer, a porous membrane layer, an adhesive layer and a porous membrane layer in the same manner as 1) A negative electrode, a positive electrode and a lithium ion secondary battery were manufactured. Then, in the same manner as in Example 1, various evaluations were performed. The results are shown in Table 1 below.
(実施例11)
以下のようにして調製した粒子状結着材A(非複合重合体)を使用した以外は、実施例1と同様にして粒子状結着材B、接着層用組成物、多孔膜層用スラリー組成物、接着層、多孔膜層、接着層および多孔膜層を備えるセパレータ、負極、正極並びにリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表1に示す。
<粒子状結着材A(非複合重合体)の調製>
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、芳香族ビニル単量体としてのスチレン90部と、酸基含有単量体としてのメタクリル酸5部と、アルコキシシリル基含有単量体としての3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン5部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部、イオン交換水150部、および、重合開始剤としての過硫酸カリウム0.5部を添加し、十分に攪拌した後、70℃に加温して重合を開始した。添加した全単量体の重合転化率が96%になった時点で、冷却し反応を停止して、粒子状結着材A(重合体Aに相当)を含む水分散液を得た。
(Example 11)
A particulate binder B, a composition for an adhesive layer, and a slurry for a porous membrane layer in the same manner as in Example 1 except that a particulate binder A (non-composite polymer) prepared as follows is used. A separator, a negative electrode, a positive electrode and a lithium ion secondary battery provided with a composition, an adhesive layer, a porous membrane layer, an adhesive layer and a porous membrane layer were manufactured. Then, in the same manner as in Example 1, various evaluations were performed. The results are shown in Table 1 below.
Preparation of Particulate Binding Material A (Non-Complexed Polymer)
In a 5 MPa pressure resistant container with a stirrer, 90 parts of styrene as an aromatic vinyl monomer, 5 parts of methacrylic acid as an acid group-containing monomer, and 3-methacryloxypropyltrimethoxy as an alkoxysilyl group-containing monomer 5 parts of silane, 1 part of sodium dodecylbenzene sulfonate as an emulsifier, 150 parts of ion exchange water, and 0.5 parts of potassium persulfate as a polymerization initiator are added, and after sufficiently stirring, heated to 70 ° C. The polymerization was initiated. When the polymerization conversion ratio of all the added monomers reached 96%, the reaction was cooled to stop the reaction, and an aqueous dispersion containing particulate binder A (corresponding to polymer A) was obtained.
(比較例1、2)
粒子状結着材Aを含む水分散液の調製時に、粒子状結着材Aのシェル部形成用として添加した単量体の割合を後述する表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、粒子状結着材A、粒子状結着材B、接着層用組成物、多孔膜層用スラリー組成物、接着層、多孔膜層、接着層および多孔膜層を備えるセパレータ、負極、正極並びにリチウムイオン二次電池を製造した。そして、実施例1と同様にして各種評価を行った。結果を後述する表1に示す。
(Comparative Examples 1 and 2)
When preparing the aqueous dispersion containing the particulate binder A, the ratio of the monomers added for forming the shell portion of the particulate binder A was changed as shown in Table 1 to be described later. In the same manner as in Example 1, a particulate binder A, a particulate binder B, a composition for an adhesive layer, a slurry composition for a porous membrane layer, an adhesive layer, a porous membrane, an adhesive layer and a porous membrane layer are provided. A separator, a negative electrode, a positive electrode and a lithium ion secondary battery were manufactured. Then, in the same manner as in Example 1, various evaluations were performed. The results are shown in Table 1 below.
なお、以下に示す表1中、
「MMA」は、メタクリル酸メチルを示し、
「MAA」は、メタクリル酸を示し、
「EDMA」は、エチレングリコールジメタクリレートを示し、
「ST」は、スチレンを示し、
「MPTS」は、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを示し、
「VTMS」は、ビニルトリメトキシシランを示し、
「ACL」は、アクリル系重合体を示す。
In Table 1 below,
"MMA" indicates methyl methacrylate,
"MAA" indicates methacrylic acid,
"EDMA" refers to ethylene glycol dimethacrylate,
"ST" indicates styrene,
"MPTS" represents 3-methacryloxypropyl trimethoxysilane,
"VTMS" indicates vinyltrimethoxysilane,
"ACL" shows an acrylic polymer.
上述の表1の実施例1〜11および比較例1〜2より、アルコキシシリル基含有単量体単位を所定の含有割合で含む重合体Aを含有する粒子状結着材Aを用いた実施例1〜11では、電解液中において接着層が良好な接着性(浸漬後、サイクル後)を発揮し、また、二次電池が優れた高温サイクル特性および低温出力特性を発揮できていることが分かる。さらに、実施例1〜11は、二次電池への持ち込み水分量が少なく、加えて二次電池の耐膨らみ性にも優れていることがわかる。
また、上述の表の実施例1〜4より、粒子状結着材Aに含まれる重合体A中のアルコキシシリル基含有単量体単位の含有割合を変更することで、接着層の電解液中での接着性(浸漬後、サイクル後)、並びに二次電池の耐膨らみ性、高温サイクル特性および低温出力特性を向上させうり、また二次電池への持ち込み水分量を低下させうることがわかる。
そして、上述の表の実施例1、5より、粒子状結着材A(コアシェル構造)の被覆率を変更することで、二次電池の低温出力特性を向上させうることがわかる。
加えて、上述の表の実施例1、7、8より、接着層用組成物のpHを調整することで、接着層の電解液中での接着性(浸漬後、サイクル後)および二次電池の高温サイクル特性を向上させうることがわかる。
さらに、上述の表の実施例1、9、10より、非導電性粒子としての無機酸化物粒子の種類(等電点)を変更することにより、接着層の電解液中での接着性(浸漬後、サイクル後)、並びに二次電池の耐膨らみ性、高温サイクル特性および低温出力特性を向上させうることがわかる。
また、上述の表の実施例1、11より、粒子状結着材Aをコアシェル構造とし、シェル部を重合体Aで構成することにより、二次電池の低温出力特性を向上させうることがわかる。
From Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 and 2 in Table 1 above, an example using a particulate binder A containing a polymer A containing an alkoxysilyl group-containing monomer unit at a predetermined content ratio In 1 to 11, it can be seen that the adhesive layer exhibits good adhesiveness (after immersion, after cycling) in the electrolyte solution, and the secondary battery can exhibit excellent high temperature cycle characteristics and low temperature output characteristics. . Furthermore, it is understood that Examples 1 to 11 have a small amount of carried-in water to the secondary battery and, in addition, are excellent in the swelling resistance of the secondary battery.
In addition, according to Examples 1 to 4 of the above-mentioned table, the content of the alkoxysilyl group-containing monomer unit in the polymer A contained in the particulate binder A is changed in the electrolytic solution of the adhesive layer. It can be seen that the adhesion (after immersion, after cycling), and the swelling resistance of the secondary battery, the high temperature cycle characteristics and the low temperature output characteristics can be improved, and the water content carried into the secondary battery can be reduced.
And it turns out that the low temperature output characteristic of a secondary battery can be improved by changing the coverage of the particulate-form binder A (core-shell structure) from Example 1 and 5 of the above-mentioned table | surface.
In addition, according to Examples 1, 7 and 8 of the above-mentioned table, the adhesiveness of the adhesive layer in the electrolytic solution (after immersion, after cycle) and the secondary battery by adjusting the pH of the composition for the adhesive layer It can be seen that the high temperature cycle characteristics of can be improved.
Furthermore, by changing the type (isoelectric point) of the inorganic oxide particles as the nonconductive particles according to Examples 1, 9 and 10 in the above table, the adhesion (immersion in the electrolyte solution of the adhesive layer) It can be seen that the after-cycle, post-cycle), and expansion resistance, high temperature cycle characteristics and low temperature output characteristics of the secondary battery can be improved.
Further, it is understood from Examples 1 and 11 in the above-mentioned table that the low temperature output characteristics of the secondary battery can be improved by forming the particulate binder A into a core-shell structure and forming the shell part by the polymer A. .
本発明によれば、電解液中での接着性に優れ、且つ非水系二次電池に優れた電気的特性を発揮させ得る非水系二次電池用接着層を形成可能な非水系二次電池接着層用組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、電解液中での接着性に優れ、且つ非水系二次電池に優れた電気的特性を発揮させることが可能な非水系二次電池用接着層、および当該非水系二次電池用接着層を備える非水系二次電池部材を提供することができる。
さらに、本発明によれば、電気的特性に優れる非水系二次電池を提供することができる。
そして、本発明によれば、電解液中での接着性に優れ、且つ非水系二次電池に優れた電気的特性を発揮させ得る非水系二次電池用接着層の製造方法を提供することができる。
According to the present invention, non-aqueous secondary battery adhesion capable of forming an adhesive layer for non-aqueous secondary battery which is excellent in adhesiveness in an electrolytic solution and can exhibit excellent electric characteristics to the non-aqueous secondary battery. A composition for layers can be provided.
Further, according to the present invention, an adhesive layer for a non-aqueous secondary battery capable of exhibiting excellent adhesion in an electrolytic solution and exhibiting excellent electric characteristics for the non-aqueous secondary battery, and the non-aqueous system The non-aqueous secondary battery member provided with the adhesive layer for secondary batteries can be provided.
Furthermore, according to the present invention, a non-aqueous secondary battery excellent in electrical characteristics can be provided.
And, according to the present invention, it is possible to provide a method for producing an adhesive layer for a non-aqueous secondary battery which is excellent in adhesiveness in an electrolytic solution and can exhibit excellent electric characteristics in the non-aqueous secondary battery. it can.
100 粒子状結着材A(コアシェル構造)
110 コア部
110S コア部の外表面
120 シェル部
100 Particulate binder A (core-shell structure)
110
Claims (7)
前記粒子状結着材Aは、アルコキシシリル基含有単量体単位を0.1質量%以上20質量%以下含む重合体Aを含有し、
前記重合体Aが、更に、カルボン酸基を有する単量体単位を1.0質量%以上含み、芳香族ビニル単量体単位を含み、そして、
前記重合体Aのガラス転移温度が、50℃以上200℃以下であることを特徴とする、非水系二次電池接着層用組成物。 A composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer comprising a particulate binder A and water,
The particulate binder A contains a polymer A containing 0.1% by mass or more and 20% by mass or less of an alkoxysilyl group-containing monomer unit ,
The polymer A further contains 1.0% by mass or more of a monomer unit having a carboxylic acid group, and contains an aromatic vinyl monomer unit, and
The composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer, wherein the glass transition temperature of the polymer A is 50 ° C. or more and 200 ° C. or less .
前記コア部は、電解液膨潤度が5倍以上30倍以下の重合体からなり、
前記シェル部は、前記重合体Aからなり、且つ前記重合体Aの電解液膨潤度が1倍超4倍以下である、請求項1に記載の非水系二次電池接着層用組成物。 The particulate binding material A has a core-shell structure including a core portion and a shell portion partially covering the outer surface of the core portion,
The core portion is made of a polymer having an electrolyte swelling degree of 5 to 30 times,
The composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer according to claim 1, wherein the shell portion is made of the polymer A, and the electrolyte solution swelling degree of the polymer A is more than 1 time and 4 times or less.
前記機能層上に供給された前記非水系二次電池接着層用組成物を乾燥させる工程とを含む、非水系二次電池用接着層の製造方法。 Supplying the composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer according to any one of claims 1 to 3 onto a functional layer containing inorganic oxide particles;
And drying the composition for a non-aqueous secondary battery adhesive layer supplied onto the functional layer.
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