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JP6907505B2 - Binder composition for secondary battery negative electrode, secondary battery negative electrode and secondary battery - Google Patents
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JP6907505B2 - Binder composition for secondary battery negative electrode, secondary battery negative electrode and secondary battery - Google Patents

Binder composition for secondary battery negative electrode, secondary battery negative electrode and secondary battery Download PDF

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Description

本発明は、二次電池負極用バインダー組成物、二次電池負極及び二次電池に関する。詳細には、二次電池の負極を構成するために、負極活物質とともに用いられるバインダー組成物、当該バインダー組成物を含有してなる二次電池負極、及び当該二次電池負極を有する二次電池に関する。 The present invention relates to a binder composition for a negative electrode of a secondary battery, a negative electrode of a secondary battery, and a secondary battery. Specifically, a binder composition used together with a negative electrode active material to form a negative electrode of a secondary battery, a secondary battery negative electrode containing the binder composition, and a secondary battery having the secondary battery negative electrode. Regarding.

二次電池は、一般に、正極活物質を含む正極活物質層が正極集電体の両面に形成された正極と、負極活物質を含む負極活物質層が負極集電体の両面に形成された負極とが、電解質層を介して接続され、電池ケースに収納される構成を有している。このような電極は、一般に、活物質と電極用バインダーとの混合スラリーを集電体表面に塗布、乾燥することにより形成される。 In a secondary battery, generally, a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material is formed on both sides of a positive electrode current collector, and a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material is formed on both sides of the negative electrode current collector. The negative electrode is connected via an electrolyte layer and is housed in a battery case. Such an electrode is generally formed by applying a mixed slurry of an active material and an electrode binder to the surface of a current collector and drying it.

ここで電極用バインダーは、活物質同士を結着するとともに、集電体である金属箔と活物質とを結着する働きをしている。バインダーが十分な量の活物質を集電体に結着できないか、又は活物質同士を結着できないと、容量の大きな電池は得られない。また、充放電を繰り返すことによって活物質の体積変動などによりバインダーの結着力が低下すると、集電体から活物質が脱落して電池の容量が低下するおそれがある。 Here, the binder for the electrode has a function of binding the active materials to each other and also binding the metal foil which is a current collector and the active material. If the binder cannot bind a sufficient amount of active material to the current collector or bind the active materials to each other, a battery having a large capacity cannot be obtained. Further, if the binding force of the binder is reduced due to the volume fluctuation of the active material due to repeated charging and discharging, the active material may fall off from the current collector and the capacity of the battery may be reduced.

二次電池については、車載用などで大容量化が要求される傾向にあり、電池電極は充放電時の活物質層の変形による活物質の脱落が課題となっている。そのため、少ないバインダー量で活物質と集電体との間を十分に結着させる高性能な二次電池電極用バインダーが求められている。 As for secondary batteries, there is a tendency that a large capacity is required for in-vehicle use and the like, and the problem is that the active material of the battery electrode falls off due to the deformation of the active material layer during charging and discharging. Therefore, there is a demand for a high-performance binder for a secondary battery electrode that sufficiently binds the active material and the current collector with a small amount of binder.

一方、近年では、大容量化が可能な電池負極の活物質として、これまでの黒鉛系の活物質に代えて、半金属、金属やこれら合金の活物質(以下、総括して「合金系活物質」という。)を利用する検討がなされている。例えば、特許文献1には、体積膨張が黒鉛系の活物質よりも大きく、黒鉛系の活物質に比べ均一なスラリーとなり難い合金系活物質用の二次電池用電極バインダーとして、ポリビニルアルコールが使用可能であることが開示されている。
しかしながら、同文献の実施例では溶剤系であるポリアクリルニトリルがバインダーとして使用されている。ポリアクリルニトリルは環境適合上の課題が指摘されている他、結着性や合金系活物質の分散性についても更なる改善の余地があった。
On the other hand, in recent years, as an active material for a battery negative electrode capable of increasing the capacity, instead of the conventional graphite-based active material, a semi-metal, a metal or an active material of these alloys (hereinafter, collectively referred to as "alloy-based active material"). The use of "substances") is being considered. For example, in Patent Document 1, polyvinyl alcohol is used as an electrode binder for a secondary battery for an alloy-based active material, which has a larger volume expansion than a graphite-based active material and is less likely to form a uniform slurry than a graphite-based active material. It is disclosed that it is possible.
However, in the examples of the same document, a solvent-based polyacrylic nitrile is used as a binder. In addition to being pointed out as having problems with environmental compatibility, polyacrylic nitrile has room for further improvement in binding properties and dispersibility of alloy-based active materials.

また、特許文献2には、側鎖に1,2−ジオール構造単位を有するポリビニルアルコール系樹脂を分散剤として使用したエマルジョンを含むバインダー組成物を珪素粉末等の合金系活物質に対して使用することが開示されている。
しかしながら、同文献のバインダー組成物もまた、結着性や合金系活物質の分散性については更なる改善の余地があった。
Further, in Patent Document 2, a binder composition containing an emulsion using a polyvinyl alcohol-based resin having a 1,2-diol structural unit in the side chain as a dispersant is used for an alloy-based active material such as silicon powder. Is disclosed.
However, the binder composition of the same document also has room for further improvement in the binding property and the dispersibility of the alloy-based active material.

特表2012−519948号公報Special Table 2012-519948 特開2015−144124号公報JP-A-2015-144124

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、合金系活物質と集電体とを十分に結着させる活物質結着性の高い二次電池負極用バインダー組成物、当該バインダー組成物を含有してなる二次電池負極、及び当該二次電池負極を有する二次電池の提供にある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is for a secondary battery negative electrode having a high active material binding property that sufficiently binds an alloy-based active material and a current collector. The present invention provides a binder composition, a secondary battery negative electrode containing the binder composition, and a secondary battery having the secondary battery negative electrode.

本発明者らは、鋭意検討の結果、側鎖に一級水酸基を有する構造単位を比較的高い割合で有するポリビニルアルコール系樹脂を含有するバインダー組成物が、その組み合わせにおいて単に加成性を有するのみならず、更に高い活物質結着性を有することが明らかとなり、本発明を完成させるに至った。 As a result of diligent studies, the present inventors have found that a binder composition containing a polyvinyl alcohol-based resin having a relatively high proportion of structural units having a primary hydroxyl group in the side chain is merely additive in the combination. However, it has been clarified that it has a higher binding property to active substances, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の要旨は、リチウムと合金を形成し得る元素を活物質として含有する二次電池負極を作製するためのバインダー組成物であって、下側鎖に一級水酸基を有する構造単位を7〜15モル%有するポリビニルアルコール系樹脂を含有する二次電池負極用バインダー組成物に存する。 That is, the gist of the present invention is a binder composition for producing a negative electrode of a secondary battery containing an element capable of forming an alloy with lithium as an active material, and has 7 structural units having a primary hydroxyl group in the lower chain. It exists in a binder composition for a negative electrode of a secondary battery containing a polyvinyl alcohol-based resin having ~ 15 mol%.

以下では、「二次電池負極用バインダー組成物」を単に「負極用バインダー組成物」と略称することがある。 Hereinafter, the “secondary battery negative electrode binder composition” may be simply abbreviated as the “negative electrode binder composition”.

また、本発明の要旨は、本発明の二次電池負極用バインダー組成物を含有してなる二次電池負極、本発明の二次電池負極を有する二次電池にも存する。 Further, the gist of the present invention also exists in the secondary battery negative electrode containing the binder composition for the secondary battery negative electrode of the present invention and the secondary battery having the secondary battery negative electrode of the present invention.

本発明の二次電池負極用バインダー組成物は、側鎖に一級水酸基を有する構造単位を比較的高い割合で有するポリビニルアルコール系樹脂を含有するので、合金系活物質と集電体との結着性に優れる。したがって、合金系活物質の剥離・脱落が発生し難くなり、当該バインダー組成物を含有してなる二次電池負極を用いた二次電池は、高い充放電容量を安定的に得ることが可能となる。
本発明の二次電池負極用バインダー組成物を含有してなる二次電池負極の活物質結着性が良好となる理由は、明らかではないが、以下の理由が推測される。
まず、ポリビニルアルコール系樹脂中の側鎖に一級水酸基を有する構造単位が活性水素基を含むので、水分散性が良好になるほか、水溶液中での結晶核(ミクロジャンクション)形成を抑制する働きが得られる。これによって当該バインダーと合金系活物質とを混ぜ合わせたスラリーの流動特性が改善され、均一な電極層が得られる傾向にある。
一般にスラリーの流動特性を改善するには固形分濃度を下げることが考えられるが、その場合は分散安定性が低下したり、乾燥時に過剰なエネルギーが必要になる。
しかし本発明の側鎖に一級水酸基を有する構造単位を比較的高い割合で有するポリビニルアルコール系樹脂をバインダーに用いることで、固形分濃度を高く保っていても、スラリーの分散安定性と良好な流動特性を担保することが可能になる。特に合金系活物質は、活物質表面の粒子間相互作用によって、黒鉛系活物質よりも二次凝集しやすい傾向にある。そのため、合金系負極用バインダーとしては、黒鉛系負極用バインダーに比べて分散力の高いバインダーが必要であり、側鎖に一級水酸基を有する構造単位を7〜15モル%の比較的高い割合で有するポリビニルアルコール系樹脂を含有するバインダーを用いることで、好適に課題を解決することができる。このようにして得られたスラリーから成る電極は、活物質とバインダーとが均一に分布しやすくなるため、バインダーの偏在化による活物質結着力の低下が起こりにくくなるものと考えられる。
Since the binder composition for the negative electrode of the secondary battery of the present invention contains a polyvinyl alcohol-based resin having a relatively high proportion of structural units having a primary hydroxyl group in the side chain, binding of the alloy-based active material and the current collector Excellent in sex. Therefore, peeling / falling off of the alloy-based active material is less likely to occur, and a secondary battery using a secondary battery negative electrode containing the binder composition can stably obtain a high charge / discharge capacity. Become.
The reason why the active material binding property of the secondary battery negative electrode containing the binder composition for the secondary battery negative electrode of the present invention is good is not clear, but the following reasons are presumed.
First, since the structural unit having a primary hydroxyl group in the side chain of the polyvinyl alcohol-based resin contains an active hydrogen group, it has good water dispersibility and also has a function of suppressing the formation of crystal nuclei (microjunctions) in an aqueous solution. can get. As a result, the flow characteristics of the slurry obtained by mixing the binder and the alloy-based active material are improved, and a uniform electrode layer tends to be obtained.
Generally, in order to improve the flow characteristics of the slurry, it is conceivable to lower the solid content concentration, but in that case, the dispersion stability is lowered and excessive energy is required at the time of drying.
However, by using a polyvinyl alcohol-based resin having a relatively high proportion of structural units having a primary hydroxyl group in the side chain of the present invention as a binder, the dispersion stability and good flow of the slurry are maintained even if the solid content concentration is kept high. It becomes possible to guarantee the characteristics. In particular, alloy-based active materials tend to be more likely to be secondarily agglutinated than graphite-based active materials due to the interaction between particles on the surface of the active material. Therefore, as the binder for the alloy-based negative electrode, a binder having a higher dispersibility than the binder for the graphite-based negative electrode is required, and the binder has a structural unit having a primary hydroxyl group in the side chain at a relatively high ratio of 7 to 15 mol%. By using a binder containing a polyvinyl alcohol-based resin, the problem can be preferably solved. In the electrode made of the slurry thus obtained, the active material and the binder are likely to be uniformly distributed, and it is considered that the active material binding force is less likely to decrease due to the uneven distribution of the binder.

実施例1で得られた負極の剥離試験における実測結果を示す図である。It is a figure which shows the actual measurement result in the peeling test of the negative electrode obtained in Example 1. FIG. 比較例1で得られた負極の剥離試験における実測結果を示す図である。It is a figure which shows the actual measurement result in the peeling test of the negative electrode obtained in the comparative example 1. FIG. 比較例2で得られた負極の剥離試験における実測結果を示す図である。It is a figure which shows the actual measurement result in the peeling test of the negative electrode obtained in the comparative example 2. 比較例3で得られた負極の剥離試験における実測結果を示す図である。It is a figure which shows the actual measurement result in the peeling test of the negative electrode obtained in the comparative example 3. FIG.

本発明の二次電池負極用バインダー組成物は、側鎖に一級水酸基を有する構造単位を7〜15モル%有するポリビニルアルコール系樹脂(以下、ポリビニルアルコール系樹脂をPVA系樹脂ともいう。)を含有する。以下、PVA系樹脂について説明する。 The binder composition for the negative electrode of the secondary battery of the present invention contains a polyvinyl alcohol-based resin having 7 to 15 mol% of structural units having a primary hydroxyl group in the side chain (hereinafter, the polyvinyl alcohol-based resin is also referred to as PVA-based resin). do. Hereinafter, the PVA-based resin will be described.

〔PVA系樹脂〕
本発明におけるPVA系樹脂は、側鎖に一級水酸基を有する構造単位及びビニルエステルモノマー由来の構造単位を少なくとも有しており、例えば、ビニルエステル系モノマー、側鎖に一級水酸基を有する構造単位を構成するモノマー、場合により他のモノマーを重合し、ケン化することにより得られる。
[PVA-based resin]
The PVA-based resin in the present invention has at least a structural unit having a primary hydroxyl group in the side chain and a structural unit derived from a vinyl ester monomer, and constitutes, for example, a vinyl ester-based monomer and a structural unit having a primary hydroxyl group in the side chain. It is obtained by polymerizing and saponifying a monomer to be produced, and in some cases, another monomer.

(ビニルエステル系モノマー)
上記ビニルエステル系モノマーとしては、代表的には酢酸ビニルが挙げられる。また酢酸ビニルの代わりに、例えば、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリル酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ミリスチン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、シクロヘキサンカルボン酸ビニル、ピパリン酸ビニル、オクチル酸ビニル、モノクロロ酢酸ビニル、アジピン酸ビニル、メタクリル酸ビニル、クロトン酸ビニル、ソルビン酸ビニル、安息香酸ビニル、桂皮酸ビニル、トリフロロ酢酸ビニル等を例示できるが、価格や入手の容易さの観点で、酢酸ビニルが好ましく用いられる。
(Vinyl ester monomer)
Typical examples of the vinyl ester-based monomer include vinyl acetate. Instead of vinyl acetate, for example, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl caproate, vinyl caprilate, vinyl caprate, vinyl laurate, vinyl myristate, vinyl palmitate, vinyl stearate, vinyl cyclohexanecarboxylate, piperin Vinyl acetate, vinyl octylate, vinyl monochloroacetate, vinyl adipate, vinyl methacrylate, vinyl crotonic acid, vinyl sorbate, vinyl benzoate, vinyl katsura, vinyl trifluoroacetate, etc. can be exemplified, but the price and availability are easy. From this point of view, vinyl acetate is preferably used.

(側鎖に一級水酸基を有する構造単位及びそれを構成するモノマー)
側鎖に一級水酸基を有する構造単位において、一級水酸基の数は、通常1〜5個であり、好ましくは1〜2個であり、特に好ましくは1個である。また、一級水酸基以外にも二級水酸基を有することが好ましい。
このような側鎖に一級水酸基を有する構造単位としては、例えば、側鎖に1,2−ジオール構造を有する構造単位、側鎖にヒドロキシアルキル基を有する構造単位等が挙げられる。中でも、特に下記一般式(1)で表される、側鎖に1,2−ジオール構造を有する構造単位が好ましい。
なお、以下、1,2−ジオール構造を有する構造単位を「1,2−ジオール構造単位」、側鎖に1,2−ジオール構造を有する構造単位を「側鎖1,2−ジオール構造単位」ともいう。
(Structural unit having a primary hydroxyl group in the side chain and the monomers constituting it)
In the structural unit having a primary hydroxyl group in the side chain, the number of primary hydroxyl groups is usually 1 to 5, preferably 1 to 2, and particularly preferably 1. Further, it is preferable to have a secondary hydroxyl group in addition to the primary hydroxyl group.
Examples of such a structural unit having a primary hydroxyl group in the side chain include a structural unit having a 1,2-diol structure in the side chain, a structural unit having a hydroxyalkyl group in the side chain, and the like. Among them, a structural unit having a 1,2-diol structure in the side chain, which is represented by the following general formula (1), is particularly preferable.
Hereinafter, the structural unit having a 1,2-diol structure is referred to as "1,2-diol structural unit", and the structural unit having a 1,2-diol structure in the side chain is referred to as "side chain 1,2-diol structural unit". Also called.

Figure 0006907505
Figure 0006907505

(上記一般式(1)において、R〜Rはそれぞれ独立して水素原子又は有機基を表し、Xは単結合又は結合鎖を表す。) (In the above general formula (1), R 1 to R 6 independently represent a hydrogen atom or an organic group, and X represents a single bond or a bond chain.)

上記式(1)において、R、R及びRはそれぞれ独立して水素原子または有機基であり、同様に、R、R及びRもそれぞれ独立して水素原子又は有機基である。R〜Rは、すべて水素原子であることが望ましいが、樹脂特性を大幅に損なわない程度の量であれば有機基であってもよい。該有機基としては、特に限定しないが、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、必要に応じてハロゲン基、水酸基、エステル基、カルボン酸基、スルホン酸基等の置換基を有していてもよい。 In the above formula (1), R 1 , R 2 and R 3 are independently hydrogen atoms or organic groups, and similarly, R 4 , R 5 and R 6 are independently hydrogen atoms or organic groups, respectively. be. It is desirable that all of R 1 to R 6 are hydrogen atoms, but they may be organic groups as long as the amount does not significantly impair the resin properties. The organic group is not particularly limited, and for example, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group and a tert-butyl group can be used. Preferably, it may have a substituent such as a halogen group, a hydroxyl group, an ester group, a carboxylic acid group or a sulfonic acid group, if necessary.

上記一般式(1)中、Xは単結合又は結合鎖であり、非晶部におけるフリーボリューム(分子間空隙)低減による耐電解液性(すなわち、電解液による膨潤が起こり難い性質)の点から、単結合であることが好ましい。上記結合鎖としては、特に限定されず、例えば、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、フェニレン、ナフチレン等の炭化水素(これらの炭化水素は、フッ素、塩素、臭素等のハロゲン等で置換されていてもよい)の他、−O−、−(CHO)−、−(OCH−、−(CHO)CH−、−CO−、−COCO−、−CO(CHCO−、−CO(C)CO−、−S−、−CS−、−SO−、−SO−、−NR−、−CONR−、−NRCO−、−CSNR−、−NRCS−、−NRNR−、−HPO−、−Si(OR)−、−OSi(OR)−、−OSi(OR)O−、−Ti(OR)−、−OTi(OR)−、−OTi(OR)O−、−Al(OR)−、−OAl(OR)−、−OAl(OR)O−等が挙げられる。Rはそれぞれ独立して水素原子又は任意の置換基であり、水素原子又はアルキル基(特にC〜Cアルキル基)が好ましい。またmは自然数であり、好ましくは1〜10である。
なかでも、製造時の粘度安定性や耐熱性等の点で、炭素数6以下のアルキレン基、特にメチレン基、あるいは−CHOCH−が好ましい。
In the above general formula (1), X is a single bond or a bonded chain, and is resistant to electrolytic solution by reducing free volume (intermolecular voids) in the amorphous portion (that is, a property that swelling by the electrolytic solution is unlikely to occur). , It is preferable that it is a single bond. The binding chain is not particularly limited, and for example, hydrocarbons such as alkylene, alkenylene, alkynylene, phenylene, and naphthylene (these hydrocarbons may be substituted with halogens such as fluorine, chlorine, and bromine). In addition, -O-,-(CH 2 O) m -,-(OCH 2 ) m -,-(CH 2 O) m CH 2- , -CO-, -COCO-, -CO (CH 2 ) m CO -, - CO (C 6 H 4) CO -, - S -, - CS -, - SO -, - SO 2 -, - NR -, - CONR -, - NRCO -, - CSNR -, - NRCS- , -NRNR -, - HPO 4 - , - Si (OR) 2 -, - OSi (OR) 2 -, - OSi (OR) 2 O -, - Ti (OR) 2 -, - OTi (OR) 2 - , -OTi (OR) 2 O-, -Al (OR)-, -OAl (OR)-, -OAl (OR) O- and the like. R is independently a hydrogen atom or an arbitrary substituent, a hydrogen atom or an alkyl group (especially C 1 -C 4 alkyl group). Further, m is a natural number, preferably 1 to 10.
Of these, an alkylene group having 6 or less carbon atoms, particularly a methylene group, or −CH 2 OCH 2− is preferable from the viewpoint of viscosity stability during production, heat resistance, and the like.

上記一般式(1)で表される1,2−ジオール構造単位における特に好ましい構造は、R〜Rがすべて水素原子であり、Xが単結合である。すなわち、下記構造式(1a)で示される構造単位が特に好ましい。 A particularly preferable structure in the 1,2-diol structural unit represented by the general formula (1) is that R 1 to R 6 are all hydrogen atoms and X is a single bond. That is, the structural unit represented by the following structural formula (1a) is particularly preferable.

Figure 0006907505
Figure 0006907505

このような側鎖1,2−ジオール構造単位を含有するPVA系樹脂は、公知の製造方法により製造することができる。例えば、特開2002−284818号公報、特開2004−285143号公報、特開2006−95825号公報に記載されている方法により製造することができる。すなわち、(i)ビニルエステル系モノマーと下記式(2)で示される化合物との共重合体をケン化する方法、(ii)ビニルエステル系モノマーと下記式(3)で示されるビニルエチレンカーボネートとの共重合体をケン化及び脱炭酸する方法、(iii)ビニルエステル系モノマーと下記式(4)で示される2,2−ジアルキル−4−ビニル−1,3−ジオキソランとの共重合体をケン化及び脱ケタール化する方法などにより、製造することができる。 A PVA-based resin containing such a side chain 1,2-diol structural unit can be produced by a known production method. For example, it can be produced by the methods described in JP-A-2002-284818, JP-A-2004-285143, and JP-A-2006-95825. That is, (i) a method for saponifying a copolymer of a vinyl ester-based monomer and a compound represented by the following formula (2), (ii) a vinyl ester-based monomer and a vinyl ethylene carbonate represented by the following formula (3). Method for saponifying and decarbonizing the copolymer of (iii), a copolymer of a vinyl ester-based monomer and 2,2-dialkyl-4-vinyl-1,3-dioxolane represented by the following formula (4). It can be produced by a method of saponification and de-ketalization.

Figure 0006907505
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上記式(2)(3)(4)中、R〜Rは、いずれも一般式(1)の場合と同様である。R及びRは、それぞれ独立して水素またはR−CO−(式中、Rは、炭素数1〜4のアルキル基である。)であり、R10及びR11は、それぞれ独立して水素原子又は有機基であり、有機基は式(1)の場合と同様である。
上記方法のうち、共重合反応性及び工業的な取扱いにおいて優れるという点で、(i)の方法が好ましく、特にR〜Rが水素、Xが単結合、R、RがR−CO−であり、Rがアルキル基である3,4−ジアシロキシ−1−ブテンが好ましく、その中でも特にRがメチル基である3,4−ジアセトキシ−1−ブテンが好ましく用いられる。
In the above formulas (2), (3) and (4), R 1 to R 6 are all the same as in the case of the general formula (1). R 7 and R 8 are independently hydrogen or R 9- CO- (in the formula, R 9 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms), and R 10 and R 11 are independent, respectively. It is a hydrogen atom or an organic group, and the organic group is the same as in the case of the formula (1).
Of the above methods, the method (i) is preferable in that it is excellent in copolymerization reactivity and industrial handling, and in particular, R 1 to R 6 are hydrogen, X is a single bond, and R 7 and R 8 are R 9. 3,4-Diacyloxy-1-butene which is −CO− and R 9 is an alkyl group is preferable, and among them, 3,4-diacetoxy-1-butene in which R 9 is a methyl group is particularly preferably used.

なお、(ii)や(iii)の方法によって得られた側鎖1,2−ジオール構造単位を含有するPVA系樹脂は、ケン化度が低い場合や、脱炭酸あるいは脱アセタール化が不充分な場合には、側鎖にカーボネート環あるいはアセタール環が残存することがある。そのようなPVA系樹脂を用いた場合、電解液に膨潤して結着力が低下する傾向がある。このような理由からも、(i)の方法によって得られたPVA系樹脂が本用途においては特に好適である。 The PVA-based resin containing the side chain 1,2-diol structural unit obtained by the methods (ii) and (iii) has a low degree of saponification or is insufficiently decarboxylated or deacetalized. In some cases, a carbonate ring or an acetal ring may remain in the side chain. When such a PVA-based resin is used, it tends to swell in the electrolytic solution and the binding force tends to decrease. For this reason as well, the PVA-based resin obtained by the method (i) is particularly suitable for this application.

(他のモノマー)
上記PVA系樹脂には、本発明の効果を阻害しない範囲(例えば、10モル%以下、好ましくは5モル%以下)にて、ビニルエステル系モノマー、及び一般式(1)で示す構造単位以外の他のモノマーに由来する構造単位を有していても良い。
例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アリルエーテル、3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル等のビニル基とエポキシ基を有するモノマー;トリアリルオキシエチレン、ジアリルマレアート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、テトラアリルオキシエタン、ジアリルフタレート等のアリル基を2個以上有するモノマー;酢酸アリル、アセト酢酸ビニルエステル、アセト酢酸アリルエステル、ジアセト酢酸アリルエステル等のアリルエステル系モノマー;アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート、アセトアセトキシプロピル(メタ)アクリレート等のアセトアセトキシアルキル(メタ)アクリレート;アセトアセトキシエチルクロトナート、アセトアセトキシプロピルクロトナート等のアセトアセトキシアルキルクロトナート;2−シアノアセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート;ジビニルベンゼン;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,2−プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等のアルキレングリコール(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート;アリル(メタ)アクリレート;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(アルキル部分がC1〜C10アルキル基であり、好ましくはC1〜C6アルキル基);(メタ)アクリロニトリルなどのニトリル系モノマー;スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系モノマー;エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン等のオレフィン;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等のハロゲン化オレフィン;エチレンスルホン酸等のオレフィン系モノマー;ブタジエン−1,3、2−メチルブタジエン、1,3又は2,3−ジメチルブタジエン−1,3、2−クロロブタジエン−1,3等のジエン系モノマー;3−ブテン−1−オール、4−ペンテン−1−オール、5−ヘキセン−1,2−ジオール、グリセリンモノアリルエーテル等のヒドロキシ基含有α−オレフィン類、およびそのアシル化物などの誘導体;1,3−ジアセトキシ−2−メチレンプロパン、1,3−ジプロピオニルオキシ−2−メチレンプロパン、1,3−ジブチロニルオキシ−2−メチレンプロパンなどのヒドロキシメチルビニリデンジアセテート類;イタコン酸、マレイン酸、アクリル酸等の不飽和酸類、その塩又はモノ若しくはジアルキルエステル;アクリロニトリル等のニトリル類、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等のアミド類、エチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、メタアリルスルホン酸、AMPS等のオレフィンスルホン酸あるいはその塩などの化合物が挙げられる。これらのモノマーは単独で用いても良く、又は2種以上を併せて用いても良い。
(Other monomers)
The PVA-based resin contains vinyl ester-based monomers and structural units other than those represented by the general formula (1) within a range that does not impair the effects of the present invention (for example, 10 mol% or less, preferably 5 mol% or less). It may have a structural unit derived from another monomer.
For example, monomers having a vinyl group and an epoxy group such as glycidyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) allyl ether, 3,4-epoxycyclohexyl (meth) acrylate, allyl glycidyl ether; triallyloxyethylene, diallyl maleate, tri. A monomer having two or more allyl groups such as allyl cyanurate, triallyl isocyanurate, tetraallyloxyethane, and diallyl phthalate; allyl ester-based monomers such as allyl acetate, acetoacetic acid vinyl ester, acetoacetic acid allyl ester, and diacetacetate allyl ester. Acetoacetoxyalkyl (meth) acrylates such as acetoacetoxyethyl (meth) acrylate and acetoacetoxypropyl (meth) acrylate; Ethyl (meth) acrylate; divinylbenzene; ethylene glycol di (meth) acrylate, 1,2-propylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-propylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) ) Alkylene glycol (meth) acrylates such as acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate; allyl (meth) acrylate; 2-hydroxy Hydroxyalkyl (meth) acrylates such as ethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate (the alkyl moiety is a C1-C10 alkyl group, preferably a C1-C6 alkyl group); (Meta) nitrile-based monomers such as acrylonitrile; styrene-based monomers such as styrene and α-methylstyrene; olefins such as ethylene, propylene, 1-butene and isobutene; vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride, vinylidene fluoride and the like. Halled olefins; olefin-based monomers such as ethylene sulfonic acid; dienes such as butadiene-1,3,2-methylbutadiene, 1,3 or 2,3-dimethylbutadiene-1,3,2-chlorobutadiene-1,3 System monomers: 3-butene-1-ol, 4-pentene-1-ol, 5-hexene-1,2-diol, glycerin monoallylae Hydroxy group-containing α-olefins such as tel and derivatives such as acylated products thereof; 1,3-diacetoxy-2-methylenepropane, 1,3-dipropionyloxy-2-methylenepropane, 1,3-dibutyronyl Hydroxymethylvinylidene diacetates such as oxy-2-methylenepropane; unsaturated acids such as itaconic acid, maleic acid and acrylic acid, salts thereof or mono or dialkyl esters; nitriles such as acrylonitrile, methacrylamide, diacetoneacrylamide, etc. Examples thereof include compounds such as amides, ethylene sulfonic acid, allyl sulfonic acid, metaallyl sulfonic acid, olefin sulfonic acid such as AMPS, and salts thereof. These monomers may be used alone or in combination of two or more.

本発明の二次電池負極用バインダー組成物に含有されるPVA系樹脂は、例えば、ビニルエステル系モノマー、側鎖に一級水酸基を有する構造単位、特には1,2−ジオール構造単位を構成するモノマー、場合により他のモノマーを重合し、ケン化することにより得られる。
なお、各モノマーから構成される各単位は、ランダムで存在していても、あるいはブロックで存在していてもよい。
The PVA-based resin contained in the binder composition for the negative electrode of the secondary battery of the present invention is, for example, a vinyl ester-based monomer, a monomer having a primary hydroxyl group in the side chain, and particularly a monomer constituting a 1,2-diol structural unit. , In some cases, it is obtained by polymerizing other monomers and saponifying them.
In addition, each unit composed of each monomer may exist at random or may exist in a block.

これらモノマーの重合は、公知の任意の重合法、例えば、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などにより行うことができる。なかでも、反応熱を効率的に除去できる溶液重合を還流下で行うことが好ましい。溶液重合の溶媒としては、通常はアルコールが用いられ、好ましくは炭素数1〜3の低級アルコールが用いられる。 The polymerization of these monomers can be carried out by any known polymerization method, for example, solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization and the like. Above all, it is preferable to carry out solution polymerization under reflux, which can efficiently remove the heat of reaction. Alcohol is usually used as the solvent for solution polymerization, and lower alcohol having 1 to 3 carbon atoms is preferably used.

得られた重合体のケン化についても、従来のPVA系樹脂で行われている公知のケン化方法を採用することができる。すなわち、重合体をアルコール又は水/アルコール溶媒に溶解させた状態で、アルカリ触媒又は酸触媒を用いてケン化を行うことができる。
前記アルカリ触媒としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、ナトリウムメチラート、ナトリウムエチラート、カリウムメチラート、リチウムメチラート等のアルカリ金属の水酸化物やアルコラートを用いることができる。
通常、無水アルコール系溶媒下、アルカリ触媒を用いたエステル交換反応が反応速度の点や脂肪酸塩等の不純物を低減できるなどの点で好適に用いられる。
As for the saponification of the obtained polymer, a known saponification method used in conventional PVA-based resins can be adopted. That is, saponification can be carried out using an alkali catalyst or an acid catalyst in a state where the polymer is dissolved in alcohol or water / alcohol solvent.
As the alkali catalyst, hydroxides or alcoholates of alkali metals such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium methylate, sodium ethylate, potassium methylate, and lithium methylate can be used.
Usually, a transesterification reaction using an alkali catalyst under an anhydrous alcohol solvent is preferably used in terms of reaction rate and reduction of impurities such as fatty acid salts.

ケン化反応の反応温度は、通常20℃〜60℃である。反応温度が低すぎると、反応速度が小さくなり反応効率が低下する傾向があり、高すぎると反応溶媒の沸点以上となる場合があり、製造面における安全性が低下する傾向がある。なお、耐圧性の高い塔式連続ケン化塔などを用いて高圧下でケン化する場合には、より高温、例えば、80〜150℃でケン化することが可能であり、少量のケン化触媒でも短時間、高ケン化度のものを得ることが可能である。
また、ケン化反応開始時の樹脂濃度は、10〜70重量%、好ましくは25〜60重量%、特に好ましくは30〜58重量%である。樹脂濃度が低すぎるとケン化物の嵩比重が小さくなり、バインダー組成物の造粒が困難となる傾向がある。また、樹脂濃度が高すぎると、ケン化触媒として使用するアルカリ触媒の分散不良を引き起こすなどして、ケン化度分布が広がる傾向にある。
The reaction temperature of the saponification reaction is usually 20 ° C to 60 ° C. If the reaction temperature is too low, the reaction rate tends to decrease and the reaction efficiency tends to decrease, and if it is too high, the boiling point of the reaction solvent may be exceeded, which tends to reduce the safety in terms of production. When saponification is performed under high pressure using a tower-type continuous saponification tower having high pressure resistance, saponification can be performed at a higher temperature, for example, 80 to 150 ° C., and a small amount of saponification catalyst can be used. However, it is possible to obtain a product with a high degree of saponification in a short time.
The resin concentration at the start of the saponification reaction is 10 to 70% by weight, preferably 25 to 60% by weight, and particularly preferably 30 to 58% by weight. If the resin concentration is too low, the bulk specific gravity of the saponified product becomes small, and it tends to be difficult to granulate the binder composition. Further, if the resin concentration is too high, the dispersion of the alkali catalyst used as the saponification catalyst tends to be poor, and the saponification degree distribution tends to widen.

本発明において、PVA系樹脂中、側鎖に一級水酸基を有する構造単位の含有量(変性量)は、7〜15モル%であり、好ましくは8〜13モル%、特に好ましくは8〜11モル%である。含有量が少なすぎると、合金系活物質に対する分散性が低下したり、集電体に対する結着性が低下することとなり、含有量が多すぎると、電池を作製した際に充放電時の内部抵抗が大きくなってしまう。
なお、PVA系樹脂中の側鎖に一級水酸基を有する構造単位の含有率は、ケン化度100モル%のPVA系樹脂のH−NMRスペクトル(溶媒:DMSO−d6、内部標準:テトラメチルシラン)から求めることができる。例えば、具体的には側鎖1,2−ジオール構造単位の場合は、側鎖1,2−ジオール構造単位中の水酸基プロトン、メチンプロトン、およびメチレンプロトン、主鎖のメチレンプロトン、主鎖に連結する水酸基のプロトンなどに由来するピーク面積から算出することができる。
In the present invention, the content (modification amount) of the structural unit having a primary hydroxyl group in the side chain in the PVA resin is 7 to 15 mol%, preferably 8 to 13 mol%, and particularly preferably 8 to 11 mol. %. If the content is too low, the dispersibility to the alloy-based active material will be lowered, and the binding property to the current collector will be lowered. If the content is too high, the inside of the battery will be charged and discharged when the battery is manufactured. The resistance will increase.
The content of the structural unit having a primary hydroxyl group in the side chain in the PVA resin is 1 H-NMR spectrum (solvent: DMSO-d6, internal standard: tetramethylsilane) of the PVA resin having a saponification degree of 100 mol%. ) Can be obtained. For example, specifically, in the case of a side chain 1,2-diol structural unit, it is linked to a hydroxyl group proton, a methine proton, and a methylene proton in the side chain 1,2-diol structural unit, a methylene proton in the main chain, and a main chain. It can be calculated from the peak area derived from the proton of the hydroxyl group.

本発明において、PVA系樹脂のケン化度(JIS K6726に準拠して測定)は、通常85〜100モル%であり、好ましくは90〜99.9モル%である。かかるケン化度が低すぎると、電解液に対して膨潤しやすくなり、この結果、電極部材間の結着性が低下する傾向がある。一方、高ケン化度、特に完全ケン化のPVA系樹脂は、工業的に生産が困難になったり、水溶液の調製及び放置安定性が低下する傾向がある。 In the present invention, the saponification degree of the PVA-based resin (measured according to JIS K6726) is usually 85 to 100 mol%, preferably 90 to 99.9 mol%. If the degree of saponification is too low, it tends to swell with respect to the electrolytic solution, and as a result, the binding property between the electrode members tends to decrease. On the other hand, a PVA-based resin having a high degree of saponification, particularly a completely saponified PVA resin, tends to be industrially difficult to produce, and the preparation of an aqueous solution and the stability of standing are lowered.

粘度平均重合度(JIS K6726に準拠して測定)は、通常400〜4000であり、好ましくは500〜2800、特に好ましくは600〜2500である。かかる粘度平均重合度が低すぎると、得られる皮膜が脆くなり、電極安定性が低下する傾向があり、逆に高すぎると、重合時の溶媒/モノマー比率を小さくし、且つ低重合率で生産することとなるので、生産性が大幅に低下する傾向がある。生産性を上げる為に低温触媒を使用すると重合速度が遅くなり実用上の生産性が得られがたい。 The viscosity average degree of polymerization (measured according to JIS K6726) is usually 400 to 4000, preferably 500 to 2800, and particularly preferably 600 to 2500. If the viscosity average degree of polymerization is too low, the obtained film tends to be brittle and the electrode stability tends to decrease. On the contrary, if it is too high, the solvent / monomer ratio at the time of polymerization is reduced and the product is produced at a low polymerization rate. As a result, productivity tends to decrease significantly. If a low temperature catalyst is used to increase the productivity, the polymerization rate becomes slow and it is difficult to obtain practical productivity.

〔二次電池負極用バインダー組成物〕
本発明の二次電池負極用バインダー組成物は、側鎖に一級水酸基を有する構造単位を有するPVA系樹脂を少なくとも含有する。
本発明のバインダー組成物の形態は特に制限されず、例えば、粉末状、フレーク状等の固体でもよいし、ペースト、溶液又は懸濁液等の液体でもよい。
[Binder composition for secondary battery negative electrode]
The binder composition for the negative electrode of the secondary battery of the present invention contains at least a PVA-based resin having a structural unit having a primary hydroxyl group in the side chain.
The form of the binder composition of the present invention is not particularly limited, and may be, for example, a solid such as powder or flakes, or a liquid such as a paste, solution or suspension.

本発明のバインダー組成物には、各種の配合剤を配合することができる。例えば、光安定剤、紫外線吸収剤、増粘剤、レベリング剤、チクソ化剤、消泡剤、凍結安定剤、艶消し剤、架橋反応触媒、顔料、硬化触媒、架橋剤{ホウ酸、メチロール化メラミン、炭酸ジルコニウム、ジイソプロポキシチタンビストリエタノールアミネート等}、皮張り防止剤、分散剤、湿潤剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、レオロジーコントロール剤、成膜助剤、防錆剤、染料、可塑剤、潤滑剤、還元剤、防腐剤、防黴剤、消臭剤、黄変防止剤、静電防止剤又は帯電調整剤等が挙げられる。それぞれの目的に応じて選択したり、組み合わせたりして配合することができる。
上記配合剤の配合量は、バインダー組成物における固形分100重量部に対して通常10重量部以下、好ましくは5重量部以下である。
Various compounding agents can be blended in the binder composition of the present invention. For example, light stabilizers, UV absorbers, thickeners, leveling agents, tincture agents, antifoaming agents, freeze stabilizers, matting agents, cross-linking reaction catalysts, pigments, curing catalysts, cross-linking agents {rheology, methylolization. Melamine, zirconium carbonate, diisopropoxytitanium bistriethanolaminate, etc.}, anti-skinning agent, dispersant, wetting agent, antioxidant, UV absorber, rheology control agent, film-forming aid, rust preventive, dye, Examples thereof include plasticizers, lubricants, reducing agents, preservatives, fungicides, deodorants, anti-yellowing agents, anti-static agents and anti-static agents. It can be selected or combined according to each purpose.
The blending amount of the above-mentioned compounding agent is usually 10 parts by weight or less, preferably 5 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of the solid content in the binder composition.

〔二次電池負極〕
本発明の二次電池負極は、本発明の二次電池負極用バインダー組成物、負極用の合金系活物質を少なくとも含有する。本発明の二次電池負極は、通常、バインダー組成物及び合金系活物質を混合して、二次電池負極用スラリーを調製し、このスラリーを集電体上に塗布、乾燥することによって製造することができる。
本発明の二次電池負極は、様々な二次電池に適用することができ、例えば、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、ナトリウム電池、空気アルミニウム電池等に適用することができる。以下では、特にリチウムイオン二次電池を例示して説明する。
[Secondary battery negative electrode]
The negative electrode of the secondary battery of the present invention contains at least the binder composition for the negative electrode of the secondary battery of the present invention and the alloy-based active material for the negative electrode. The secondary battery negative electrode of the present invention is usually produced by mixing a binder composition and an alloy-based active material to prepare a slurry for a secondary battery negative electrode, applying this slurry on a current collector, and drying the slurry. be able to.
The secondary battery negative electrode of the present invention can be applied to various secondary batteries, for example, lithium ion secondary battery, lithium ion polymer secondary battery, lead storage battery, nickel / hydrogen storage battery, nickel / cadmium storage battery, nickel. -Can be applied to iron storage batteries, nickel / zinc storage batteries, silver oxide / zinc storage batteries, sodium batteries, air aluminum batteries, etc. In the following, a lithium ion secondary battery will be described as an example.

二次電池負極に用いられる活物質は、リチウムと合金を形成することが可能な元素を含んでいる限り特に制限されず、具体的にはスズ、アルミニウム、ケイ素、ビスマス、亜鉛、ヒ素、アンチモン、および鉛からなる群から選ばれる少なくとも一種の以上の元素を用いることができる。本発明における負極活物質は粉末の状態で用いることができるが、元素単体から構成されていてもよく、また酸化物およびこれらの合金であってもよい。これらの中でも単位重量あたり多量のリチウムと合金化ができる点で、ケイ素やスズ、およびこれらを含む酸化物や合金が好ましく、ケイ素を含む酸化物や合金が特に好ましい。ケイ素またはスズを含む合金としては、例えば、ケイ素−チタン合金、ケイ素−ニッケル合金、スズ−鉄合金、スズ−ニッケル合金、スズ−銅合金、スズ−亜鉛合金、スズ−チタン合金などが挙げられる。 The active material used for the negative electrode of the secondary battery is not particularly limited as long as it contains an element capable of forming an alloy with lithium, and specifically, tin, aluminum, silicon, bismuth, zinc, arsenic, antimony, etc. And at least one or more elements selected from the group consisting of lead can be used. The negative electrode active material in the present invention can be used in a powder state, but it may be composed of a single element, or may be an oxide or an alloy thereof. Among these, silicon, tin, and oxides and alloys containing these are preferable, and oxides and alloys containing silicon are particularly preferable, because they can be alloyed with a large amount of lithium per unit weight. Examples of alloys containing silicon or tin include silicon-titanium alloys, silicon-nickel alloys, tin-iron alloys, tin-nickel alloys, tin-copper alloys, tin-zinc alloys, tin-titanium alloys and the like.

活物質の平均粒子径は、通常5nm〜100μmであり、好ましくは20nm〜50μmであり、特に好ましくは50nm〜25μmである。なお、活物質の平均粒子径は、レーザ回折式粒度分布測定(レーザ回折散乱法)により測定された値を採用するものとする。 The average particle size of the active material is usually 5 nm to 100 μm, preferably 20 nm to 50 μm, and particularly preferably 50 nm to 25 μm. The average particle size of the active material shall be the value measured by the laser diffraction type particle size distribution measurement (laser diffraction / scattering method).

負極用スラリーにおける活物質とバインダー組成物との含有比率は、活物質100重量部に対して、前記バインダー組成物の固形分換算にて、通常0.1〜20重量部であり、好ましくは0.1〜15重量部、特に好ましくは0.1〜10重量部である。負極用バインダー組成物の含有量が多くなりすぎると、内部抵抗が増大する傾向がある。一方、少なすぎると、活物質間の所望の結着力や集電体への接着力が得られず、電極が不安定となり、充放電サイクル特性が低下する傾向がある。 The content ratio of the active material to the binder composition in the negative electrode slurry is usually 0.1 to 20 parts by weight, preferably 0, in terms of solid content of the binder composition with respect to 100 parts by weight of the active material. .1 to 15 parts by weight, particularly preferably 0.1 to 10 parts by weight. If the content of the binder composition for the negative electrode is too large, the internal resistance tends to increase. On the other hand, if the amount is too small, the desired binding force between the active materials and the adhesive force to the current collector cannot be obtained, the electrodes become unstable, and the charge / discharge cycle characteristics tend to deteriorate.

負極用スラリーには、上記合金系活物質、負極用バインダー組成物の他、その他の物質が含まれてもよい。その他の物質としては、例えば、導電助剤、支持塩(リチウム塩)、イオン伝導性ポリマー等が含まれ得る。また、イオン伝導性ポリマーが含まれる場合には、前記ポリマーを重合させるための重合開始剤が含まれてもよい。これらの成分の配合比は、公知の一般的な範囲である。配合比についても、リチウムイオン二次電池についての公知の知見を適宜参照することにより、調整され得る。 The negative electrode slurry may contain other substances in addition to the alloy-based active material and the negative electrode binder composition. Other substances may include, for example, a conductive additive, a supporting salt (lithium salt), an ionic conductive polymer and the like. When an ionic conductive polymer is included, a polymerization initiator for polymerizing the polymer may be included. The compounding ratio of these components is in a known general range. The compounding ratio can also be adjusted by appropriately referring to known knowledge about the lithium ion secondary battery.

導電助剤とは、導電性を向上させるために配合される配合物をいう。導電助剤としては、黒鉛などのカーボン粉末や、気相成長炭素繊維(VGCF(登録商標))、スーパーグロスナノチューブなどの種々の炭素繊維などが挙げられる。本発明の二次電池負極の作製において種々の配合の結果、結着剤の導電性を更に高める必要がある場合、導電助剤を配合することが好ましく、導電助剤としてVGCF(登録商標)を用いると、活物質が有効に活用され、結着剤を多量に用いることに起因する充放電容量の低下が抑制され得る。この際、VGCF(登録商標)の配合量は、活物質層の合計質量に対して、好ましくは1〜10重量%である。 The conductive auxiliary agent refers to a compound compounded to improve conductivity. Examples of the conductive auxiliary agent include carbon powder such as graphite, various carbon fibers such as vapor-grown carbon fiber (VGCF (registered trademark)), and super-gloss nanotubes. When it is necessary to further increase the conductivity of the binder as a result of various blending in the production of the negative electrode of the secondary battery of the present invention, it is preferable to blend a conductive auxiliary agent, and VGCF (registered trademark) is used as the conductive auxiliary agent. When used, the active material can be effectively utilized, and the decrease in charge / discharge capacity due to the use of a large amount of the binder can be suppressed. At this time, the blending amount of VGCF (registered trademark) is preferably 1 to 10% by weight with respect to the total mass of the active material layer.

さらに、負極作製時の作業性等を考慮して、粘度調整、バインダー組成物の固形分の調整などの目的により、溶媒を追加して、負極用スラリーを調製してもよい。かかる溶媒としては、上記した有機溶媒と同様のものを用いることができる。 Further, in consideration of workability at the time of producing the negative electrode, a solvent may be added to prepare a slurry for the negative electrode for the purpose of adjusting the viscosity, adjusting the solid content of the binder composition, and the like. As such a solvent, the same solvent as the above-mentioned organic solvent can be used.

負極用スラリーには、上記活物質や負極用バインダー組成物及び導電助剤などの分散性向上を目的として、分散剤が配合されていてもよい。分散剤の種類としては、特に限定はしないが、PVA系樹脂との混和性などから、主に水溶性高分子が好適に用いられる。なお、本発明における水溶性高分子は、側鎖に一級水酸基を有する構造単位を有するPVA系樹脂のみならず、それ以外のPVA系樹脂をも除くものとする。
PVA系樹脂以外の水溶性高分子としては、例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシブチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アミノメチルヒドロキシプロピルセルロース、アミノエチルヒドロキシプロピルセルロース等の水溶性セルロース;デンプン、トラガント、ペクチン、グルー、アルギン酸又はその塩;ゼラチン;ポリビニルピロリドン;ポリアクリル酸又はその塩、ポリメタクリル酸又はその塩;ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド糖のアクリルアミド類;酢酸ビニルとマレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、クロトン酸等の不飽和酸との共重合体;スチレンと上記不飽和酸との共重合体;ビニルエーテルと上記不飽和酸との共重合体;及び前記不飽和酸と各共重合体の塩類又はエステル類、カラギーナン、キサンタンガム、ヒアルロン酸ナトリウム、ローカストビーンガム、タラガム、グアーガム、タマリンドシードガム等の天然多糖類が挙げられ、好ましくは水溶性セルロースである。
The negative electrode slurry may contain a dispersant for the purpose of improving the dispersibility of the active material, the negative electrode binder composition, the conductive auxiliary agent, and the like. The type of dispersant is not particularly limited, but a water-soluble polymer is mainly preferably used because of its miscibility with PVA-based resins. The water-soluble polymer in the present invention excludes not only PVA-based resins having a structural unit having a primary hydroxyl group in the side chain, but also other PVA-based resins.
Examples of water-soluble polymers other than PVA-based resins include water-soluble polymers such as methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxybutyl methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, aminomethyl hydroxypropyl cellulose, and aminoethyl hydroxypropyl cellulose. Cellulose; starch, tragant, pectin, glue, alginic acid or salts thereof; gelatin; polyvinylpyrrolidone; polyacrylic acid or salts thereof, polymethacrylic acid or salts thereof; polyacrylamides, acrylamides of polymethacrylicamide sugars; vinyl acetate and maleic acid , Polymeric anhydride, acrylic acid, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid, crotonic acid and other unsaturated acids; polymer of styrene and the unsaturated acid; vinyl ether and the unsaturated acid. Polymers with acids; and natural polysaccharides such as salts or esters of the unsaturated acids and each copolymer, carrageenan, xanthan gum, sodium hyaluronate, locust bean gum, tara gum, guar gum, tamarind seed gum, etc. , Preferably water-soluble cellulose.

負極用スラリーに用いられる分散剤の量としては、負極用スラリーの固形分にて、通常0.01〜5重量%、好ましくは0.1〜4重量%、特に好ましくは0.5〜4重量%である。スラリーに対して用いる量が少なすぎると、上記活物質や負極用バインダー及び導電助剤などの分散安定性が低くなり、電極が不均一になって安定な充放電が得られ難くなる傾向にある。また一方で、かかる量が多すぎると、負極用スラリーの粘度が高くなり過ぎて、負極を作製する際に集電体に均一に塗工するのが困難となる傾向がある他、作製した電池の内部抵抗が向上して充放電容量が低下する傾向がある。 The amount of the dispersant used in the negative electrode slurry is usually 0.01 to 5% by weight, preferably 0.1 to 4% by weight, particularly preferably 0.5 to 4% by weight, based on the solid content of the negative electrode slurry. %. If the amount used for the slurry is too small, the dispersion stability of the active material, the binder for the negative electrode, the conductive auxiliary agent, etc. becomes low, and the electrodes tend to be non-uniform, making it difficult to obtain stable charge / discharge. .. On the other hand, if the amount is too large, the viscosity of the slurry for the negative electrode becomes too high, and it tends to be difficult to uniformly coat the current collector when manufacturing the negative electrode. The internal resistance of the battery tends to increase and the charge / discharge capacity tends to decrease.

負極用バインダー組成物、活物質、及び必要に応じて用いられる配合剤、溶媒の混合は、攪拌機、脱泡機、ビーズミル、高圧ホモジナイザー等を利用することができる。 A stirrer, a defoamer, a bead mill, a high-pressure homogenizer, or the like can be used for mixing the binder composition for the negative electrode, the active material, and the compounding agent and the solvent used as needed.

以上のようにして調製される負極用スラリーを、集電体上に塗布、乾燥することにより、本発明の二次電池負極(以下「本発明の負極」と略記することがある。)を製造することができる。必要に応じて、塗布後、プレスして密度を調整することもできる。 The secondary battery negative electrode of the present invention (hereinafter, may be abbreviated as "negative electrode of the present invention") is manufactured by applying the negative electrode slurry prepared as described above onto a current collector and drying it. can do. If necessary, the density can be adjusted by pressing after application.

本発明の負極に用いられる集電体としては、リチウムイオン二次電池の負極の集電体として用いられているものを使用できる。具体的には、銅、SUS、ニッケルといった金属箔、エッチング金属箔、エキスパンドメタルなどが用いられ、目的とする蓄電デバイスの種類に応じて適宜選択して用いることができる。 As the current collector used for the negative electrode of the present invention, the current collector used as the negative electrode of the lithium ion secondary battery can be used. Specifically, metal foils such as copper, SUS, and nickel, etched metal foils, expanded metals, and the like are used, and can be appropriately selected and used according to the type of the target power storage device.

このような集電体上に、負極用スラリーを塗布、乾燥することで、負極層を形成することができる。負極用スラリーを集電体に塗布する方法としては、ドクターブレード法、リバースロール法、コンマバー法、グラビヤ法、エアーナイフ法等が挙げられる。また、負極用スラリーの塗布膜の乾燥処理の条件としては、処理温度が通常20〜180℃であり、好ましくは50〜150℃である。また、処理時間は通常1〜120分間であり、好ましくは5〜60分間である。 A negative electrode layer can be formed by applying a negative electrode slurry on such a current collector and drying it. Examples of the method of applying the negative electrode slurry to the current collector include a doctor blade method, a reverse roll method, a comma bar method, a gravure method, and an air knife method. Further, as a condition for drying the coating film of the negative electrode slurry, the treatment temperature is usually 20 to 180 ° C, preferably 50 to 150 ° C. The treatment time is usually 1 to 120 minutes, preferably 5 to 60 minutes.

活物質層の厚さ(塗布層の片面の厚さ)は、通常1〜300μmであり、好ましくは2〜100μm、特に好ましくは2〜30μmである。 The thickness of the active material layer (thickness of one side of the coating layer) is usually 1 to 300 μm, preferably 2 to 100 μm, and particularly preferably 2 to 30 μm.

本発明の二次電池負極用バインダー組成物を用いて得られた負極は、合金系活物質の分散性、活物質と集電体との結着性に優れるので、活物質の剥離・脱落が発生し難くなるという効果が得られる。 The negative electrode obtained by using the binder composition for the negative electrode of the secondary battery of the present invention is excellent in the dispersibility of the alloy-based active material and the binding property between the active material and the current collector, so that the active material can be peeled off or dropped off. The effect of being less likely to occur can be obtained.

〔二次電池〕
本発明の二次電池の例として、本発明の二次電池負極用バインダー組成物を用いて作製された負極を有するリチウムイオン二次電池について説明する。
リチウムイオン二次電池は、正極、負極、電解液、セパレータを少なくとも有する。
[Secondary battery]
As an example of the secondary battery of the present invention, a lithium ion secondary battery having a negative electrode manufactured by using the binder composition for the negative electrode of the secondary battery of the present invention will be described.
The lithium ion secondary battery has at least a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, and a separator.

電解液としては、リチウム塩を溶解する非プロトン性極性溶媒が用いられる。特に限定しないが、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状炭酸エステル系高誘電率・高沸点溶媒に、低粘性率溶媒である炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル等の低級鎖状炭酸エステルを含有させて用いられる。具体的には、エチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、イソプロピルメチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、イソプロピルエチルカーボネート、ブチルメチルカーボネート、ブチルエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、スルホラン、3−メチルスルホラン、2,4−ジメチルスルホラン、1,3−ジオキソラン、酢酸メチル、酢酸エチル、ギ酸メチル、ギ酸エチルなどが挙げられ、これらは混合して用いることが好ましい。 As the electrolytic solution, an aprotic polar solvent that dissolves a lithium salt is used. Although not particularly limited, a cyclic carbonate-based high dielectric constant / high boiling point solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate is contained with a low viscosity solvent such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate or diethyl carbonate or the like. Used for. Specifically, ethylene carbonate, chloroethylene carbonate, trifluoropropylene carbonate, butylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, methylpropyl carbonate, isopropylmethyl carbonate, ethylpropyl carbonate, isopropylethyl carbonate, butylmethyl carbonate, Butyl ethyl carbonate, dipropyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 2-methyl tetrahydrofuran, sulfolane, 3-methylsulfone, 2,4-dimethylsulfolane, 1,3-dioxolane, methyl acetate, acetate Ethyl, methyl formate, ethyl formate and the like can be mentioned, and these are preferably used in combination.

電解質のリチウム塩としては、LiClO 、LiPF 、LiBF 、LiAsF 、LiCl、LiBr等の無機塩や、LiCF SO 、LiN(SOCF)、LiN(SO 、LiC( SO CF)、LiN(SO CF等の有機塩など、非水電解液の電解質として常用されているものを用いればよい。これらのなかでもLiPF、LiBF又はLiClOを用いるのが好ましい。 Examples of the lithium salt of the electrolyte include inorganic salts such as LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCl, and LiBr, LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , and LiN (SO 2 C 2 F 5). ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiN (SO 3 CF 3 ) 2, and other organic salts that are commonly used as electrolytes for non-aqueous electrolytes may be used. Of these, LiPF 6 , LiBF 4 or LiClO 4 is preferably used.

セパレータとしては、特に限定されず、ポリオレフィンの不織布や多孔性フィルム、またガラスフィルター、ポリアラミド製フィルム、PVA系樹脂からなら不織布などを用いることができる。 The separator is not particularly limited, and a polyolefin non-woven fabric, a porous film, a glass filter, a polyaramid film, a non-woven fabric made of PVA-based resin, and the like can be used.

二次電池の構造としては、特に限定されず、積層型(扁平型)電池、巻回型(円筒型)電池など、従来公知のいずれの形態・構造にも適用し得る。また、リチウムイオン二次電池内の電気的な接続形態(電極構造)については、非双極型(内部並列接続タイプ)電池および双極型(内部直列接続タイプ)電池のいずれにも適用し得る。 The structure of the secondary battery is not particularly limited, and can be applied to any conventionally known form and structure such as a laminated (flat) battery and a wound (cylindrical) battery. Further, the electrical connection form (electrode structure) in the lithium ion secondary battery can be applied to both a non-bipolar type (internal parallel connection type) battery and a bipolar type (internal series connection type) battery.

以上のようにして得られるリチウムイオン二次電池は、本発明の負極用バインダー組成物を用いたことに基づき、合金系活物質の分散性、合金系活物質と集電体との結着性に優れ、活物質の剥離・脱落が発生し難くなるため、初回放電容量が高く、しかも高い充放電容量を安定的に得ることが可能となる。 The lithium ion secondary battery obtained as described above is based on the use of the binder composition for the negative electrode of the present invention, and has dispersibility of the alloy-based active material and binding property between the alloy-based active material and the current collector. It is possible to stably obtain a high initial discharge capacity and a high charge / discharge capacity because the active material is less likely to peel off or fall off.

以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。なお、例中「部」とあるのは、特に記載がなければ、重量基準を意味する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded. In the example, "part" means a weight standard unless otherwise specified.

分析方法
下記実施例及び比較例において製造したPVA系樹脂は、以下の方法にて分析した。
Analytical Method The PVA-based resins produced in the following Examples and Comparative Examples were analyzed by the following methods.

(1)ケン化度(モル%)
残存酢酸ビニル及び3,4−ジアセトキシ−1−ブテンの加水分解に要するアルカリ消費量にて分析した。
(1) Saponification degree (mol%)
Alkali consumption required for hydrolysis of residual vinyl acetate and 3,4-diacetoxy-1-butene was analyzed.

(2)平均重合度
JIS K 6726に準じて測定した。
(2) Average degree of polymerization Measured according to JIS K 6726.

(3)側鎖1,2−ジオール構造単位の含有量(変性量)(モル%)
BRUKER社製のAVANCEIIIHD 400を用いて、H−NMR(400MHz、プロトンNMR、溶媒:重水溶液、温度:50℃)にて測定し、得られたNMRチャートに基づき、積分値より算出した。
(3) Content of side chain 1,2-diol structural unit (modification amount) (mol%)
It was measured by 1 H-NMR (400 MHz, proton NMR, solvent: deuterated aqueous solution, temperature: 50 ° C.) using AVANCE III HD 400 manufactured by BRUKER, and calculated from the integrated value based on the obtained NMR chart.

〔製造例1:PVA系樹脂1の製造〕
還流冷却器、滴下漏斗、攪拌機を備えた反応容器に、酢酸ビニル70部、メタノール7部、3,4−ジアセトキシ−1−ブテン10モル%(対仕込み酢酸ビニル)を仕込み、アゾビスイソブチロニトリルを0.058モル%(対仕込み酢酸ビニル)投入し、攪拌しながら窒素気流下で温度を上昇させ、重合を開始した。酢酸ビニルの重合率が70%となった時点で、m−ジニトロベンゼンを所定量添加して重合を終了し、続いて、未反応の酢酸ビニルモノマーを系外に留出し、共重合体のメタノール溶液を得た。
次いで、上記メタノール溶液を樹脂分濃度8重量%に調整して容器に仕込み、溶液温度を40℃に保ちながら、水酸化ナトリウムの2%(ナトリウム換算)メタノール溶液を共重合体中の酢酸ビニル構造単位及び3,4−ジアセトキシ−1−ブテン構造単位の合計量1モルに対して10ミリモルとなる割合で加えてケン化を行った。ケン化が進行するとともにケン化物が析出し、粒子状となった時点で濾別し、中和用の酢酸メタノール溶液(20重量%)を添加し、濾別し、メタノールでよく洗浄して熱風乾燥機中で乾燥し、PVA系樹脂1を得た。
得られたPVA系樹脂1について、上記測定方法に基づき、ケン化度、平均重合度、側鎖1,2−ジオール構造単位の含有量を測定した。ケン化度99.2モル%、平均重合度730、側鎖1,2−ジオール構造単位の含有量は、仕込み量として10モル%に対して実際の変性量(分子鎖に導入された量)は8.9モル%であった。
[Production Example 1: Production of PVA-based resin 1]
Azobisisobutyro was charged with 70 parts of vinyl acetate, 7 parts of methanol, and 10 mol% of 3,4-diacetoxy-1-butene (against vinyl acetate) in a reaction vessel equipped with a reflux condenser, a dropping funnel, and a stirrer. 0.058 mol% (against charged vinyl acetate) of nitrile was added, and the temperature was raised under a nitrogen stream with stirring to initiate polymerization. When the polymerization rate of vinyl acetate reached 70%, a predetermined amount of m-dinitrobenzene was added to terminate the polymerization, and then the unreacted vinyl acetate monomer was distilled out of the system to obtain the copolymer methanol. A solution was obtained.
Next, the methanol solution was adjusted to a resin concentration of 8% by weight and charged into a container, and while maintaining the solution temperature at 40 ° C., a 2% (sodium equivalent) methanol solution of sodium hydroxide was added to the vinyl acetate structure in the copolymer. The unit and the total amount of 3,4-diacetoxy-1-butene structural unit were added in a ratio of 10 mmol to 1 mol to carry out saponification. When the saponification progresses and the saponified product precipitates and becomes particulate, it is filtered off, a methanol acetate solution for neutralization (20% by weight) is added, the filter is separated, and the mixture is thoroughly washed with methanol and hot air. It was dried in a dryer to obtain a PVA-based resin 1.
With respect to the obtained PVA-based resin 1, the degree of saponification, the average degree of polymerization, and the content of side chain 1,2-diol structural units were measured based on the above measurement method. The degree of saponification is 99.2 mol%, the average degree of polymerization is 730, and the content of the side chain 1,2-diol structural unit is the actual modification amount (the amount introduced into the molecular chain) with respect to the charged amount of 10 mol%. Was 8.9 mol%.

〔実施例1〕
<ケイ素活物質を用いた電池用負極の作製>
活物質としてケイ素粉末(販売元:AlfaAesar、平均粒子径:50nm)を75部、導電助剤としてアセチレンブラック(電気化学工業株式会社製「デンカブラック」)を15部、さらに分散剤として1.72重量%水溶液に調製したカルボキシメチルセルロール#2260(ダイセルファインケム株式会社製)を固形分換算で3部、また適時に精製水を加えた後、遊星式混練機(株式会社シンキー製「泡取り錬太郎」)を用いて混合して固形分濃度34.8%のペーストを得た(2000rpmで4.5分間混合した後、更に2200rpmで0.5分間脱泡した。)。
得られたペースト中に、負極用バインダーとして製造例1で作製したPVA系樹脂1の7%水溶液を固形分換算で7部、また適時に精製水を加水した後、さらに遊星式混練機を用いて同様の条件で混合することで、固形分濃度が17.1%の活物質ペーストを得た。
次に、集電体として圧延銅箔(株式会社UACJ製箔、厚さ18μm)の表面に、25μmのアプリケータと塗工機(株式会社井元製作所製「コントロールコーター(塗工機)」)を用いて、塗工速度10mm/秒で上記活物質ペーストを塗工した。これを80℃で2時間乾燥させたのち、続いて120℃で4時間真空乾燥を行った。得られた電極を更に150℃で30分間加熱処理を行うことで、電池用負極を得た。
[Example 1]
<Manufacture of negative electrode for batteries using silicon active material>
75 parts of silicon powder (sold by AlfaAesar, average particle size: 50 nm) as an active material, 15 parts of acetylene black (“Denka Black” manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive aid, and 1.72 as a dispersant. After adding 3 parts of carboxymethyl cell roll # 2260 (manufactured by Daicel FineChem Co., Ltd.) prepared in a weight% aqueous solution in terms of solid content and purified water in a timely manner, a planetary kneader (manufactured by Shinky Co., Ltd. Taro ”) was used for mixing to obtain a paste having a solid content concentration of 34.8% (mixed at 2000 rpm for 4.5 minutes, and then defoamed at 2200 rpm for 0.5 minutes).
In the obtained paste, 7 parts of a 7% aqueous solution of PVA-based resin 1 prepared in Production Example 1 as a binder for the negative electrode was added in terms of solid content, and purified water was added in a timely manner, and then a planetary kneader was used. By mixing under the same conditions, an active material paste having a solid content concentration of 17.1% was obtained.
Next, as a current collector, a 25 μm applicator and a coating machine (“Control Coater (coating machine)” manufactured by Imoto Seisakusho Co., Ltd.) were applied to the surface of rolled copper foil (UACJ foil, thickness 18 μm). The active material paste was applied at a coating speed of 10 mm / sec. This was dried at 80 ° C. for 2 hours, and then vacuum dried at 120 ° C. for 4 hours. The obtained electrode was further heat-treated at 150 ° C. for 30 minutes to obtain a negative electrode for a battery.

〔比較例1〕
実施例1において、負極用バインダーとして、変性基を有しないポリビニルアルコール系樹脂の市販品であるゴーセノールNM−11(日本合成化学工業株式会社製、平均重合度1100、ケン化度99.5モル%)を用いた以外は、実施例1と同様の条件で電池用負極を作製した。
[Comparative Example 1]
In Example 1, as a binder for the negative electrode, Gosenol NM-11 (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., average degree of polymerization 1100, degree of saponification 99.5 mol%), which is a commercially available product of a polyvinyl alcohol-based resin having no modifying group. ) Was used, and a negative electrode for a battery was produced under the same conditions as in Example 1.

〔比較例2〕
実施例1において、負極用バインダーとして、製造例1と類似の方法で製造したPVA系樹脂2(側鎖1,2−ジオール構造単位の含有量3モル%、平均重合度1200、ケン化度99.0モル%)を用いた以外は、実施例1と同様の条件で電池用負極を作製した。
[Comparative Example 2]
In Example 1, the PVA-based resin 2 (content of side chain 1,2-diol structural unit content 3 mol%, average degree of polymerization 1200, saponification degree 99) produced as a negative electrode binder by a method similar to that of Production Example 1. A negative electrode for a battery was prepared under the same conditions as in Example 1 except that 0.0 mol%) was used.

〔比較例3〕
実施例1において、負極用バインダーとして、製造例1と類似の方法で製造したPVA系樹脂3(側鎖1,2−ジオール構造単位の含有量6モル%、平均重合度1200、ケン化度99.1モル%)を用いた以外は、実施例1と同様の条件で電池用負極を作製した。
[Comparative Example 3]
In Example 1, the PVA-based resin 3 (content of side chain 1,2-diol structural unit content 6 mol%, average degree of polymerization 1200, saponification degree 99) produced as a negative electrode binder by a method similar to that of Production Example 1. A negative electrode for a battery was prepared under the same conditions as in Example 1 except that 0.1 mol%) was used.

(電極結着性評価)
上記で作製した電池用負極について、2.5cm×12.5cmの短冊状に切り取ったものを用意した。この短冊状の電池用負極を、SUS板上に貼り合わせた両面テープ(ニチバン株式会社製、再生紙両面テープ「ナイスタックNW−25」)に重なるように貼り合わせた。更に、貼り合わせた表面を2kgのプレスローラーで圧着することで電極結着性評価用の試験体を得た。得られた試験体は五酸化リンを備えたデシケータ内で23℃の恒温室で一晩保管してから使用した。
評価用試験体について、短冊状の電池用電極の端部から活物質層を2.5cm、集電体(銅箔)から剥がし、引っ張り用の帯と固定した。精密万能試験機(株式会社島津製作所製、オートグラフAG−IS、ロードセル50N)を用いて、180度ピール試験法にて、集電体と活物質層の結着力(スパイク部を除く)を測定することで、電極の結着性を評価した。剥離試験速度は100mm/分で実施した。
(Evaluation of electrode binding)
The negative electrode for a battery produced above was cut into a strip of 2.5 cm × 12.5 cm. This strip-shaped negative electrode for a battery was laminated so as to overlap with a double-sided tape (manufactured by Nichiban Co., Ltd., recycled paper double-sided tape "Nystack NW-25") bonded on a SUS plate. Further, the bonded surfaces were pressure-bonded with a 2 kg press roller to obtain a test piece for electrode bondability evaluation. The obtained test piece was stored overnight in a thermostatic chamber at 23 ° C. in a desiccator equipped with phosphorus pentoxide before use.
Regarding the evaluation test piece, the active material layer was peeled off from the current collector (copper foil) by 2.5 cm from the end of the strip-shaped battery electrode, and fixed to the pulling band. Using a precision universal testing machine (manufactured by Shimadzu Corporation, Autograph AG-IS, load cell 50N), the binding force (excluding spikes) between the current collector and the active material layer is measured by the 180-degree peel test method. By doing so, the binding property of the electrode was evaluated. The peeling test speed was 100 mm / min.

(電極均一性評価)
上記の電極結着性評価における剥離試験の実測結果を図1及び図2に示す。評価はn=3で行い、剥離挙動が一定であった負極に「○」を、不均一にスパイクピークが発生していた負極に「×」を表1に記載した。
(Evaluation of electrode uniformity)
The actual measurement results of the peeling test in the above electrode binding property evaluation are shown in FIGS. 1 and 2. The evaluation was performed with n = 3, and “◯” was shown for the negative electrode whose peeling behavior was constant, and “x” was shown for the negative electrode where the spike peak was unevenly generated.

Figure 0006907505
Figure 0006907505

表1に示す実施例1と比較例1〜3との比較から、側鎖1,2−ジオール構造単位を多く有するPVA系樹脂をバインダーに用いると、負極の結着力が向上していることがわかる。
また図1と図2〜4との比較から、合金系活物質と、側鎖1,2−ジオール構造単位が特定の範囲の下限値未満のPVA系樹脂との組み合わせのときには、電極剥離試験の結果において、剥離力が均一でなく、所々にスパイクが見られたことから、負極層中のバインダー分布が不均一であることが明らかである。
一方、実施例1で作製した負極では、均一な剥離挙動が得られていることからもバインダーの分布が均一であることがわかる。
From the comparison between Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 shown in Table 1, it can be seen that when a PVA-based resin having many side chain 1,2-diol structural units is used as the binder, the binding force of the negative electrode is improved. Understand.
Further, from the comparison between FIGS. 1 and 2 to 4, when the alloy-based active material and the PVA-based resin in which the side chain 1,2-diol structural unit is less than the lower limit of the specific range are combined, the electrode peeling test is performed. As a result, the peeling force was not uniform and spikes were observed in some places, so it is clear that the binder distribution in the negative electrode layer is non-uniform.
On the other hand, in the negative electrode produced in Example 1, it can be seen that the distribution of the binder is uniform because the uniform peeling behavior is obtained.

本発明の二次電池負極用バインダー組成物を用いて得られる負極を有する二次電池は、高い充放電容量を安定的に得ることが可能であり、特に合金系活物質を用いた電極において結着力の向上と、負極作製時の均一性の向上という優れた効果を奏する。したがって、本発明の負極用バインダー組成物は、リチウムイオン二次電池等の二次電池の性能向上のための負極用バインダー組成物として有用である。 A secondary battery having a negative electrode obtained by using the binder composition for a negative electrode of a secondary battery of the present invention can stably obtain a high charge / discharge capacity, and is particularly formed in an electrode using an alloy-based active material. It has excellent effects of improving the adhesive force and improving the uniformity during the production of the negative electrode. Therefore, the binder composition for a negative electrode of the present invention is useful as a binder composition for a negative electrode for improving the performance of a secondary battery such as a lithium ion secondary battery.

Claims (4)

リチウムと合金を形成し得る元素を活物質として含有する二次電池負極を作製するためのバインダー組成物であって、
側鎖に一級水酸基を有する構造単位を7〜15モル%有するポリビニルアルコール系樹脂を含有することを特徴とする二次電池負極用バインダー組成物。
A binder composition for producing a negative electrode of a secondary battery containing an element capable of forming an alloy with lithium as an active material.
A binder composition for a negative electrode of a secondary battery, which comprises a polyvinyl alcohol-based resin having 7 to 15 mol% of structural units having a primary hydroxyl group in a side chain.
請求項1に記載の二次電池負極用バインダー組成物を含有してなることを特徴とする二次電池負極。 A secondary battery negative electrode comprising the binder composition for a secondary battery negative electrode according to claim 1. 活物質の分散剤として水溶性セルロースを含有することを特徴とする請求項2に記載の二次電池負極。 The negative electrode of a secondary battery according to claim 2, which contains water-soluble cellulose as a dispersant for an active material. 請求項2又は3に記載の二次電池負極を有することを特徴とする二次電池。 A secondary battery comprising the secondary battery negative electrode according to claim 2 or 3.
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