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JP7535898B2 - Powder composition, electrode paint and electrode - Google Patents
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JP7535898B2 - Powder composition, electrode paint and electrode - Google Patents

Powder composition, electrode paint and electrode Download PDF

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Description

本発明は、π共役系導電性高分子を含む粉体組成物、電極用塗料及び電極に関する。 The present invention relates to a powder composition containing a π-conjugated conductive polymer, a paint for electrodes, and an electrode.

主鎖がπ共役系で構成されているπ共役系導電性高分子は、基本的には水に溶け難いが、親水性のアニオン基を有するポリアニオンと複合体を形成することによって、水分散性の導電性複合体とする方法が知られている。この導電性複合体の形成により導電性が高められる。また、導電性複合体が有する水分散性のアニオン基にアミン化合物やエポキシ化合物を反応させて疎水化することにより、有機溶剤に分散させる方法が知られている(特許文献1~2参照)。 π-conjugated conductive polymers, whose main chains are composed of π-conjugated systems, are basically poorly soluble in water, but a method is known in which a water-dispersible conductive complex is made by forming a complex with a polyanion having a hydrophilic anionic group. The formation of this conductive complex increases the conductivity. In addition, a method is known in which the water-dispersible anionic group of the conductive complex is reacted with an amine compound or an epoxy compound to hydrophobize it, thereby dispersing it in an organic solvent (see Patent Documents 1 and 2).

特開2011-032382号公報JP 2011-032382 A 国際公開第2014/125827号International Publication No. 2014/125827

ところで、導電性複合体をリチウムイオン二次電池(LiB)の電極材料として利用するための充分な検討はなされてこなかった。 However, there has been little research into the use of conductive composites as electrode materials for lithium-ion secondary batteries (LiBs).

本発明は、LiB等のエネルギーデバイスの電極材料として有用な粉体組成物、電極用塗料及び電極を提供する。 The present invention provides a powder composition, electrode paint, and electrodes that are useful as electrode materials for energy devices such as LiBs.

[1] Li含有化合物と、下記(A)又は(B)の構成を有する導電性粒子と、バインダと、を含む粉体組成物。
(A)π共役系導電性高分子からなる導電性粒子。
(B)π共役系導電性高分子及びドーパントを有する導電性複合体を含む導電性粒子。
[2] 前記導電性粒子が前記(B)の構成を有し、前記π共役系導電性高分子:前記ドーパントの含有比が質量基準で、(1:0)超(1:1)以下である、[1]に記載の粉体組成物。
[3] 前記π共役系導電性高分子がポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含む、[1]又は[2]に記載の粉体組成物。
[4] 前記ドーパントが、ポリスチレンスルホン酸、硫酸、硝酸、塩酸、リン酸、パラトルエンスルホン酸、及びヒドロキシベンゼンスルホン酸からなる群から選択される1種以上を含む、[1]~[3]の何れか一項に記載の粉体組成物。
[5] 前記Li含有化合物:前記導電性粒子:前記バインダの含有比が質量基準で、8:(0.5~1.5):1である、[1]~[4]の何れか一項に記載の粉体組成物。
[6] 前記バインダがポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル、又はポリビニルアルコールを含む、[1]~[5]の何れか一項に記載の粉体組成物。
[7] 前記Li含有化合物がLiFePOを含む、[1]~[6]の何れか一項に記載の粉体組成物。
[8] [1]~[7]の何れか一項に記載の粉体組成物と、溶剤と、を含む電極用塗料。
[9] 前記溶剤がN-メチル-2-ピロリドンである、[8]に記載の電極用塗料。
[10] [1]~[7]の何れか一項に記載の粉体組成物を有する、電極。
[1] A powder composition comprising a Li-containing compound, conductive particles having the following structure (A) or (B), and a binder:
(A) Conductive particles made of a π-conjugated conductive polymer.
(B) A conductive particle comprising a conductive complex having a π-conjugated conductive polymer and a dopant.
[2] The conductive particles have the structure (B), and the content ratio of the π-conjugated conductive polymer:the dopant is, on a mass basis, greater than (1:0) and less than or equal to (1:1). The powder composition according to [1].
[3] The powder composition according to [1] or [2], wherein the π-conjugated conductive polymer contains poly(3,4-ethylenedioxythiophene).
[4] The powder composition according to any one of [1] to [3], wherein the dopant comprises one or more selected from the group consisting of polystyrene sulfonic acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, paratoluenesulfonic acid, and hydroxybenzenesulfonic acid.
[5] The powder composition according to any one of [1] to [4], wherein the content ratio of the Li-containing compound: the conductive particles: the binder is 8: (0.5 to 1.5): 1 on a mass basis.
[6] The powder composition according to any one of [1] to [5], wherein the binder contains polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyester, or polyvinyl alcohol.
[7] The powder composition according to any one of [1] to [6], wherein the Li-containing compound includes LiFePO4 .
[8] A coating material for an electrode, comprising the powder composition according to any one of [1] to [7] and a solvent.
[9] The electrode coating material according to [8], wherein the solvent is N-methyl-2-pyrrolidone.
[10] An electrode comprising the powder composition according to any one of [1] to [7].

本発明の粉体組成物及び電極用塗料を用いて作製した電極は、LiBの電池特性を向上させることができる。 Electrodes made using the powder composition and electrode paint of the present invention can improve the battery characteristics of LiB.

本発明はSDGs目標12「つくる責任 つかう責任」に資すると考えられる。 This invention is believed to contribute to SDG Goal 12, "Responsible Consumption and Production."

本明細書及び特許請求の範囲において、「~」で示す数値範囲の下限値及び上限値はその数値範囲に含まれるものとする。 In this specification and claims, the lower and upper limits of the numerical ranges indicated with "~" are considered to be included in the numerical range.

≪粉体組成物≫
本発明の第一態様は、Li(リチウム)含有化合物と、下記の導電性粒子と、バインダと、を含む粉体組成物である。
<Powder composition>
A first aspect of the present invention is a powder composition including a Li (lithium)-containing compound, the following conductive particles, and a binder.

<導電性粒子>
本態様の粉体組成物に含まれる導電性粒子は、下記(A)又は(B)の構成を有する。
(A)π共役系導電性高分子からなる導電性粒子。
(B)π共役系導電性高分子及びドーパントを有する導電性複合体を含む導電性粒子。
<Conductive particles>
The conductive particles contained in the powder composition of this embodiment have the following configuration (A) or (B).
(A) Conductive particles made of a π-conjugated conductive polymer.
(B) A conductive particle comprising a conductive complex having a π-conjugated conductive polymer and a dopant.

[π共役系導電性高分子]
上記(A)又は(B)のπ共役系導電性高分子としては、主鎖がπ共役系で構成されている導電性の有機高分子であればよく、例えば、ポリピロール系導電性高分子、ポリチオフェン系導電性高分子、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリフェニレン系導電性高分子、ポリフェニレンビニレン系導電性高分子、ポリアニリン系導電性高分子、ポリアセン系導電性高分子、ポリチオフェンビニレン系導電性高分子、及びこれらの共重合体等が挙げられる。空気中での安定性の点からは、ポリピロール系導電性高分子、ポリチオフェン類及びポリアニリン系導電性高分子が好ましく、透明性の面から、ポリチオフェン系導電性高分子がより好ましい。
[π-conjugated conductive polymer]
The π-conjugated conductive polymer of (A) or (B) may be any conductive organic polymer whose main chain is composed of a π-conjugated system, and examples thereof include polypyrrole-based conductive polymers, polythiophene-based conductive polymers, polyacetylene-based conductive polymers, polyphenylene-based conductive polymers, polyphenylenevinylene-based conductive polymers, polyaniline-based conductive polymers, polyacene-based conductive polymers, polythiophenevinylene-based conductive polymers, and copolymers thereof. From the viewpoint of stability in air, polypyrrole-based conductive polymers, polythiophenes, and polyaniline-based conductive polymers are preferred, and from the viewpoint of transparency, polythiophene-based conductive polymers are more preferred.

ポリチオフェン系導電性高分子としては、ポリチオフェン、ポリ(3-メチルチオフェン)、ポリ(3-エチルチオフェン)、ポリ(3-プロピルチオフェン)、ポリ(3-ブチルチオフェン)、ポリ(3-ヘキシルチオフェン)、ポリ(3-ヘプチルチオフェン)、ポリ(3-オクチルチオフェン)、ポリ(3-デシルチオフェン)、ポリ(3-ドデシルチオフェン)、ポリ(3-オクタデシルチオフェン)、ポリ(3-ブロモチオフェン)、ポリ(3-クロロチオフェン)、ポリ(3-ヨードチオフェン)、ポリ(3-シアノチオフェン)、ポリ(3-フェニルチオフェン)、ポリ(3,4-ジメチルチオフェン)、ポリ(3,4-ジブチルチオフェン)、ポリ(3-ヒドロキシチオフェン)、ポリ(3-メトキシチオフェン)、ポリ(3-エトキシチオフェン)、ポリ(3-ブトキシチオフェン)、ポリ(3-ヘキシルオキシチオフェン)、ポリ(3-ヘプチルオキシチオフェン)、ポリ(3-オクチルオキシチオフェン)、ポリ(3-デシルオキシチオフェン)、ポリ(3-ドデシルオキシチオフェン)、ポリ(3-オクタデシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジヒドロキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジメトキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジエトキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジプロポキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジブトキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジヘキシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジヘプチルオキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジオクチルオキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジデシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジドデシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4-プロピレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4-ブチレンジオキシチオフェン)、ポリ(3-メチル-4-メトキシチオフェン)、ポリ(3-メチル-4-エトキシチオフェン)、ポリ(3-カルボキシチオフェン)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシチオフェン)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシエチルチオフェン)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシブチルチオフェン)が挙げられる。
ポリピロール系導電性高分子としては、ポリピロール、ポリ(N-メチルピロール)、ポリ(3-メチルピロール)、ポリ(3-エチルピロール)、ポリ(3-n-プロピルピロール)、ポリ(3-ブチルピロール)、ポリ(3-オクチルピロール)、ポリ(3-デシルピロール)、ポリ(3-ドデシルピロール)、ポリ(3,4-ジメチルピロール)、ポリ(3,4-ジブチルピロール)、ポリ(3-カルボキシピロール)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシピロール)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシエチルピロール)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシブチルピロール)、ポリ(3-ヒドロキシピロール)、ポリ(3-メトキシピロール)、ポリ(3-エトキシピロール)、ポリ(3-ブトキシピロール)、ポリ(3-ヘキシルオキシピロール)、ポリ(3-メチル-4-ヘキシルオキシピロール)が挙げられる。
ポリアニリン系導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリ(2-メチルアニリン)、ポリ(3-イソブチルアニリン)、ポリ(2-アニリンスルホン酸)、ポリ(3-アニリンスルホン酸)が挙げられる。
これらのπ共役系導電性高分子のなかでも、導電性、透明性、耐熱性の点から、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)が特に好ましい。
前記導電性粒子に含まれるπ共役系導電性高分子は、1種類でもよいし、2種類以上でもよい。
Examples of polythiophene-based conductive polymers include polythiophene, poly(3-methylthiophene), poly(3-ethylthiophene), poly(3-propylthiophene), poly(3-butylthiophene), poly(3-hexylthiophene), poly(3-heptylthiophene), poly(3-octylthiophene), poly(3-decylthiophene), poly(3-dodecylthiophene), poly(3-octadecylthiophene), poly(3-bromothiophene), poly(3-chlorothiophene), and poly(3-iodothiophene). thiophene), poly(3-cyanothiophene), poly(3-phenylthiophene), poly(3,4-dimethylthiophene), poly(3,4-dibutylthiophene), poly(3-hydroxythiophene), poly(3-methoxythiophene), poly(3-ethoxythiophene), poly(3-butoxythiophene), poly(3-hexyloxythiophene), poly(3-heptyloxythiophene), poly(3-octyloxythiophene), poly(3-decyloxythiophene), poly(3-dodecyloxythiophene), oxythiophene), poly(3-octadecyloxythiophene), poly(3,4-dihydroxythiophene), poly(3,4-dimethoxythiophene), poly(3,4-diethoxythiophene), poly(3,4-dipropoxythiophene), poly(3,4-dibutoxythiophene), poly(3,4-dihexyloxythiophene), poly(3,4-diheptyloxythiophene), poly(3,4-dioctyloxythiophene), poly(3,4-didecyloxythiophene), poly(3,4-di dodecyloxythiophene), poly(3,4-ethylenedioxythiophene), poly(3,4-propylenedioxythiophene), poly(3,4-butylenedioxythiophene), poly(3-methyl-4-methoxythiophene), poly(3-methyl-4-ethoxythiophene), poly(3-carboxythiophene), poly(3-methyl-4-carboxythiophene), poly(3-methyl-4-carboxyethylthiophene), and poly(3-methyl-4-carboxybutylthiophene).
Examples of polypyrrole-based conductive polymers include polypyrrole, poly(N-methylpyrrole), poly(3-methylpyrrole), poly(3-ethylpyrrole), poly(3-n-propylpyrrole), poly(3-butylpyrrole), poly(3-octylpyrrole), poly(3-decylpyrrole), poly(3-dodecylpyrrole), poly(3,4-dimethylpyrrole), poly(3,4-dibutylpyrrole), poly(3-carboxypyrrole), poly(3-methyl-4-carboxypyrrole), poly(3-methyl-4-carboxyethylpyrrole), poly(3-methyl-4-carboxybutylpyrrole), poly(3-hydroxypyrrole), poly(3-methoxypyrrole), poly(3-ethoxypyrrole), poly(3-butoxypyrrole), poly(3-hexyloxypyrrole), and poly(3-methyl-4-hexyloxypyrrole).
Examples of polyaniline-based conductive polymers include polyaniline, poly(2-methylaniline), poly(3-isobutylaniline), poly(2-anilinesulfonic acid), and poly(3-anilinesulfonic acid).
Among these π-conjugated conductive polymers, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) is particularly preferable from the viewpoints of conductivity, transparency, and heat resistance.
The conductive particles may contain one type of π-conjugated conductive polymer, or two or more types of polymers.

前記導電性粒子が前記(B)の構成を有する場合、導電性複合体中のドーパントはπ共役系導電性高分子にドープして、導電性を有する導電性複合体を形成している。 When the conductive particles have the configuration (B) described above, the dopant in the conductive complex is doped into the π-conjugated conductive polymer to form a conductive complex having electrical conductivity.

前記導電性複合体における前記π共役系導電性高分子:前記ドーパントの含有比は、質量基準で、(1:0)超(1:1)以下が好ましく、(1:0.1)~(1:1)が好ましく、(1:0.3)~(1:1)がより好ましく、(1:0.5)~(1:1)がさらに好ましく、(1:0.7)~(1:0.99)が特に好ましく、(1:0.8)~(1:0.98)が最も好ましい。
上記範囲の下限値超又は下限値以上であると、ドーパントによるドープ効果が充分に発揮され、導電性粒子の導電性がより向上する。
上記範囲の上限値以下であると、ドーパントによるドープ効果を得つつ、水に対する分散性が低く、水中で容易に沈殿させることが可能な導電性粒子となる。
The content ratio of the π-conjugated conductive polymer:the dopant in the conductive composite is, on a mass basis, preferably greater than (1:0) and equal to or less than (1:1), more preferably from (1:0.1) to (1:1), more preferably from (1:0.3) to (1:1), even more preferably from (1:0.5) to (1:1), particularly preferably from (1:0.7) to (1:0.99), and most preferably from (1:0.8) to (1:0.98).
When the content is more than or equal to or greater than the lower limit of the above range, the doping effect of the dopant is sufficiently exhibited, and the conductivity of the conductive particles is further improved.
When the content is equal to or less than the upper limit of the above range, the conductive particles have low dispersibility in water and can be easily precipitated in water while obtaining the doping effect of the dopant.

[ドーパント]
本態様で用いるドーパントは、アニオンであることが好ましく、アニオン基を有するアニオン化合物であることがより好ましく、アニオン基を複数有するポリアニオンであることがさらに好ましい。
[Dopant]
The dopant used in this embodiment is preferably an anion, more preferably an anionic compound having an anionic group, and further preferably a polyanion having a plurality of anionic groups.

低分子量のドーパントとしては、例えば、硫酸、硝酸、塩酸、リン酸、パラトルエンスルホン酸、及びヒドロキシベンゼンスルホン酸から選択される1種以上が好ましい。これらドーパントのアニオン部分がπ共役系導電性高分子にドープすると考えられる。
これらのドーパントを有する導電性粒子を含む粉体組成物は、優れた電池特性を発揮する電極を形成することができる。
The low molecular weight dopant is preferably at least one selected from the group consisting of sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, paratoluenesulfonic acid, and hydroxybenzenesulfonic acid. It is believed that the anion portion of these dopants dopes the π-conjugated conductive polymer.
Powder compositions containing conductive particles having these dopants can form electrodes that exhibit excellent battery characteristics.

(ポリアニオン)
ポリアニオンは、アニオン基を有するモノマー単位を、分子内に2つ以上有する重合体である。このポリアニオンのアニオン基は、π共役系導電性高分子に対するドーパントとして機能して、π共役系導電性高分子の導電性を向上させる。
ポリアニオンのアニオン基としては、スルホ基、またはカルボキシ基であることが好ましい。
このようなポリアニオンの具体例としては、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、スルホ基を有するポリアクリル酸エステル、スルホ基を有するポリメタクリル酸エステル(例えば、ポリ(4-スルホブチルメタクリレート、ポリスルホエチルメタクリレート、ポリメタクリロイルオキシベンゼンスルホン酸)、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸)、ポリイソプレンスルホン酸等のスルホ基を有する高分子や、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチルプロパンカルボン酸)、ポリイソプレンカルボン酸等のカルボキシ基を有する高分子が挙げられる。ポリアニオンは、単一のモノマーが重合した単独重合体であってもよいし、2種以上のモノマーが重合した共重合体であってもよい。
これらポリアニオンのなかでも、導電性をより高くできることから、スルホ基を有する高分子が好ましく、ポリスチレンスルホン酸がより好ましい。
前記ポリアニオンは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリアニオンの質量平均分子量は2万以上100万以下であることが好ましく、10万以上50万以下であることがより好ましい。質量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィを用いて測定し、ポリスチレン換算で求めた質量基準の平均分子量である。
(Polyanion)
A polyanion is a polymer having two or more monomer units each having an anionic group in the molecule. The anionic group of the polyanion functions as a dopant for a π-conjugated conductive polymer, thereby improving the conductivity of the π-conjugated conductive polymer.
The anion group of the polyanion is preferably a sulfo group or a carboxy group.
Specific examples of such polyanions include polymers having a sulfo group, such as polystyrene sulfonic acid, polyvinyl sulfonic acid, polyallyl sulfonic acid, polyacrylic acid esters having a sulfo group, polymethacrylic acid esters having a sulfo group (e.g., poly(4-sulfobutyl methacrylate, polysulfoethyl methacrylate, polymethacryloyloxybenzenesulfonic acid), poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid), and polyisoprene sulfonic acid; and polymers having a carboxy group, such as polyvinyl carboxylic acid, polystyrene carboxylic acid, polyallyl carboxylic acid, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, poly(2-acrylamido-2-methylpropanecarboxylic acid), and polyisoprene carboxylic acid. The polyanion may be a homopolymer in which a single monomer is polymerized, or a copolymer in which two or more monomers are polymerized.
Among these polyanions, polymers having a sulfo group are preferred, and polystyrene sulfonic acid is more preferred, since they can provide higher electrical conductivity.
The polyanions may be used alone or in combination of two or more kinds.
The mass average molecular weight of the polyanion is preferably from 20,000 to 1,000,000, and more preferably from 100,000 to 500,000. The mass average molecular weight is the average molecular weight based on mass measured by gel permeation chromatography and calculated in terms of polystyrene.

本態様の導電性複合体中のポリアニオンにおいては、アニオン基の大半又は殆ど全てがπ共役系導電性高分子にドープしており、ドープに関与しない余剰のアニオン基は少ない又は殆ど無いことが好ましい。π共役系導電性高分子:ポリアニオンの含有比を前述したπ共役系導電性高分子:ドーパントの好適な範囲とすることで、余剰のアニオン基を少なくする又は殆ど無くすことができる。
余剰のアニオン基が少ない又は殆ど無いことにより、導電性粒子が水中で容易に沈殿する程の疎水性を呈する。また、当該導電性複合体を含む導電性粒子を含む粉体組成物は、優れた電池特性を発揮する電極を形成することができる。
In the polyanion in the conductive composite of this embodiment, most or almost all of the anion groups are doped into the π-conjugated conductive polymer, and it is preferable that there are few or almost no excess anion groups that are not involved in the doping. By setting the content ratio of π-conjugated conductive polymer:polyanion within the above-mentioned suitable range of π-conjugated conductive polymer:dopant, the excess anion groups can be reduced or almost eliminated.
Since the conductive particles have few or almost no excess anionic groups, they are hydrophobic enough to easily precipitate in water. Furthermore, a powder composition containing conductive particles including the conductive complex can form an electrode that exhibits excellent battery characteristics.

本態様の導電性粒子の電気伝導度(単位:S/cm)は、0.1以上100以下が好ましく、0.3以上100以下がより好ましく、1以上100以下がさらに好ましく、2以上100以下が特に好ましく、3以上100以下が最も好ましい。
電気伝導度が高いほど、導電性粒子の導電性が高まるので好ましい。
電気伝導度の上限値は特に制限されず、上記範囲の100以下という値は目安である。
本態様の導電性粒子の電気伝導度は、導電性粒子の粉体を押し固めて得た成形体を試料として測定したものである。
The electrical conductivity (unit: S/cm) of the conductive particles of this embodiment is preferably 0.1 to 100, more preferably 0.3 to 100, even more preferably 1 to 100, particularly preferably 2 to 100, and most preferably 3 to 100.
A higher electrical conductivity is preferable since the conductive particles have a higher electrical conductivity.
The upper limit of the electrical conductivity is not particularly limited, and the above range of 100 or less is merely a guideline.
The electrical conductivity of the conductive particles of this embodiment was measured using a molded sample obtained by compressing powder of the conductive particles.

本態様の導電性粒子の数平均粒子径は、0.1μm以上100μm以下が好ましく、0.5μm以上50μm以下がより好ましく、1μm以上10μm以下がさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、粉体としての取り扱いがより容易になる。
上記範囲の上限値以下であると、粉体組成物における分散性がより向上する。
本態様の導電性粒子の数平均粒子径は、動的光散乱粒度分布測定装置を用いて測定した個数基準の平均粒子径である。
The number average particle size of the conductive particles in this embodiment is preferably 0.1 μm or more and 100 μm or less, more preferably 0.5 μm or more and 50 μm or less, and even more preferably 1 μm or more and 10 μm or less.
When the content is at least the lower limit of the above range, handling as a powder becomes easier.
When it is equal to or less than the upper limit of the above range, the dispersibility in the powder composition is further improved.
The number average particle size of the conductive particles in this embodiment is a number-based average particle size measured using a dynamic light scattering particle size distribution measuring device.

本態様の導電性粒子は、Fe(鉄)原子が含まれていても構わない。導電性粒子の総質量に対するFeの含有量は、例えば、0.5質量%以下が好ましく、0.2質量%以下がより好ましく、0.1質量%以下がさらに好ましい。Feの含有量は、実質的に0質量%であることが最も好ましい。
上記範囲の上限値以下であると、不純物であるFeが少ないため、当該導電性粒子を含む粉体組成物は、優れた電池特性を発揮する電極を形成することができる。
前記導電性粒子に含まれるFeの含有量は、蛍光X線分析により測定された値である。
The conductive particles of this embodiment may contain Fe (iron) atoms. The Fe content relative to the total mass of the conductive particles is, for example, preferably 0.5 mass% or less, more preferably 0.2 mass% or less, and even more preferably 0.1 mass% or less. The Fe content is most preferably substantially 0 mass%.
When the content is equal to or less than the upper limit of the above range, the impurity Fe is small, and therefore the powder composition containing the conductive particles can form an electrode that exhibits excellent battery characteristics.
The Fe content in the conductive particles is a value measured by fluorescent X-ray analysis.

本態様の導電性粒子は、前記導電性複合体とともに水を含んでもよいが、水の含有量は少ない程好ましい。導電性粒子の総質量に対する水の含有量は、例えば、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下がさらに好ましい。水の含有量は、実質的に0質量%であることが最も好ましい。
上記範囲の上限値以下であると、非水系の材料、例えばバインダ樹脂と混合する場合に、導電性粒子の凝集を抑制することができる。
前記導電性粒子に含まれる水の含有量は、カールフィッシャー法により測定された値である。
The conductive particles of this embodiment may contain water together with the conductive complex, but the smaller the water content, the more preferable. The water content relative to the total mass of the conductive particles is, for example, preferably 20 mass% or less, more preferably 10 mass% or less, and even more preferably 5 mass% or less. The water content is most preferably substantially 0 mass%.
When the content is equal to or less than the upper limit of the above range, aggregation of the conductive particles can be suppressed when the conductive particles are mixed with a non-aqueous material, such as a binder resin.
The water content in the conductive particles is a value measured by the Karl Fischer method.

本態様の粉体組成物における導電性粒子の含有量としては、例えば、前記Li含有化合物、前記導電性粒子及び前記バインダの合計質量を100質量%とした場合、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上20質量%以下がより好ましく、5質量%以上15質量%以下がさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、電極材料としたときに、導電性及び電池特性に優れた電極を形成することができる。
上記範囲の上限値以下であると、前記Li含有化合物及び前記バインダを充分に含有させることができ、電極材料としたときに、導電性及び電池特性に優れた電極を形成することができる。
The content of the conductive particles in the powder composition of this embodiment is, for example, preferably 1 mass % or more and 30 mass % or less, more preferably 3 mass % or more and 20 mass % or less, and even more preferably 5 mass % or more and 15 mass % or less, when the total mass of the Li-containing compound, the conductive particles, and the binder is 100 mass %.
When the content is at least the lower limit of the above range, when used as an electrode material, an electrode having excellent electrical conductivity and battery characteristics can be formed.
When the content is equal to or less than the upper limit of the above range, the Li-containing compound and the binder can be contained sufficiently, and when used as an electrode material, an electrode having excellent electrical conductivity and battery characteristics can be formed.

<導電性粒子の製造方法>
本態様で用いる導電性粒子は、例えば次の方法で製造することができる。
即ち、重合後にπ共役系導電性高分子を形成するモノマー、ポリアニオン、及び触媒のうち少なくとも前記モノマーを含み、前記モノマー:前記ポリアニオンの含有比が質量基準で(1:0)~(1:1)の範囲である水溶液中で、前記モノマーを重合させること(重合工程)と、前記モノマーを重合させた後の前記水溶液中に導電性粒子を析出させること(析出工程)と、析出した前記導電性粒子を前記水溶液から回収すること(回収工程)と、を含む、導電性粒子の製造方法である。
<Method of manufacturing conductive particles>
The conductive particles used in this embodiment can be produced, for example, by the following method.
That is, the method for producing conductive particles includes the steps of: polymerizing the monomer in an aqueous solution containing at least the monomer among a monomer, a polyanion, and a catalyst that form a π-conjugated conductive polymer after polymerization, and having a content ratio of the monomer:the polyanion in a range of (1:0) to (1:1) on a mass basis (polymerization step); precipitating conductive particles in the aqueous solution after polymerization of the monomer (precipitation step); and recovering the precipitated conductive particles from the aqueous solution (recovery step).

(重合工程)
本工程において、前記モノマーと、任意成分の前記ポリアニオンとを特定の含有比で含む水溶液(反応液)を調製し、前記水溶液中で前記モノマーを重合させることにより、π共役系導電性高分子を形成する。前記水溶液中に前記ポリアニオンが含まれる場合、π共役系導電性高分子にポリアニオンが自然にドープされ、π共役系導電性高分子とポリアニオンからなる導電性複合体が形成される。形成された導電性複合体に含まれる、π共役系導電性高分子:ポリアニオンの含有比(質量基準)は、前記水溶液中に重合開始直前に含まれていた前記モノマーの含有量と、前記ポリアニオンの含有量の比率と同じである。つまり、前記水溶液中に配合したモノマーとポリアニオンの含有比が、形成した導電性複合体、及び後段で得られる導電性粒子におけるπ共役系導電性高分子とポリアニオンの含有比に反映される。前記水溶液中にポリアニオンを配合しなかった場合には、π共役系導電性高分子からなる導電性粒子が得られる。
(Polymerization process)
In this step, an aqueous solution (reaction solution) containing the monomer and the optional polyanion at a specific content ratio is prepared, and the monomer is polymerized in the aqueous solution to form a π-conjugated conductive polymer. When the aqueous solution contains the polyanion, the polyanion is naturally doped into the π-conjugated conductive polymer, and a conductive complex consisting of the π-conjugated conductive polymer and the polyanion is formed. The content ratio (mass basis) of the π-conjugated conductive polymer:polyanion contained in the formed conductive complex is the same as the ratio of the content of the monomer contained in the aqueous solution immediately before the start of polymerization to the content of the polyanion. In other words, the content ratio of the monomer and the polyanion blended in the aqueous solution is reflected in the content ratio of the π-conjugated conductive polymer and the polyanion in the formed conductive complex and the conductive particles obtained in the latter stage. When the aqueous solution does not contain a polyanion, a conductive particle consisting of a π-conjugated conductive polymer is obtained.

本工程において、前記水溶液に含有させる触媒は、前記モノマーを重合させるものであれば特に制限されず、例えば、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、硝酸第二鉄、塩化第二銅等の遷移金属化合物等が挙げられる。
前記触媒とともに、酸化剤を含有させることが好ましい。酸化剤は、還元された触媒を元の酸化状態に戻すことができる。酸化剤としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩が挙げられる。
触媒としてFe(鉄)を含む触媒を用いると、導電性粒子に触媒に由来するFeが含まれることがある。
In this step, the catalyst contained in the aqueous solution is not particularly limited as long as it polymerizes the monomer, and examples thereof include transition metal compounds such as ferric chloride, ferric sulfate, ferric nitrate, and cupric chloride.
It is preferable to contain an oxidizing agent together with the catalyst. The oxidizing agent can return the reduced catalyst to its original oxidized state. Examples of the oxidizing agent include persulfates such as ammonium persulfate, sodium persulfate, and potassium persulfate.
When a catalyst containing Fe (iron) is used as the catalyst, the conductive particles may contain Fe derived from the catalyst.

重合開始直前の前記水溶液に含まれる前記モノマーの含有量は、例えば、前記水溶液の総質量に対して、0.1質量%以上20質量%以下が好ましく、0.5質量%以上15質量%以下がより好ましく、1質量%以上10質量%以下がさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、形成される導電性粒子を容易に析出させることができる。
上記範囲の上限値以下であると、重合反応を安定に進められるので、反応系に存在する任意成分のポリアニオンとの複合化が安定に進み、導電性の高い良質な導電性粒子を容易に得ることができる。
The content of the monomer contained in the aqueous solution immediately before the start of polymerization is, for example, preferably 0.1 mass % or more and 20 mass % or less, more preferably 0.5 mass % or more and 15 mass % or less, and even more preferably 1 mass % or more and 10 mass % or less, relative to the total mass of the aqueous solution.
When the content is at least the lower limit of the above range, the conductive particles formed can be easily precipitated.
When the content is equal to or less than the upper limit of the above range, the polymerization reaction can be stably carried out, so that the formation of a complex with an optional polyanion present in the reaction system can be stably carried out, and high-quality conductive particles with high conductivity can be easily obtained.

重合開始直前の前記水溶液に含まれる前記ポリアニオンの含有量は、前記モノマーに対する前記含有比に基づいて設定されることが好ましい。 It is preferable that the content of the polyanion contained in the aqueous solution immediately before the start of polymerization is set based on the content ratio to the monomer.

重合開始直前の前記水溶液に含まれる前記モノマー:前記ポリアニオンの含有比は、質量基準で、(1:0)超(1:1)以下が好ましく、(1:0.1)~(1:1)がより好ましく、(1:0.3)~(1:1)がさらに好ましく、(1:0.5)~(1:1)がより一層好ましく、(1:0.7)~(1:0.99)が特に好ましく、(1:0.8)~(1:0.98)が最も好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、ポリアニオンによるドープ効果が充分に発揮され、より導電性に優れた導電性粒子が得られる。
上記範囲の上限値以下であると、ポリアニオンによるドープ効果を得つつ、水に対する分散性が低く、容易に沈殿させることが可能な導電性粒子を形成することができる。
The content ratio of the monomer to the polyanion in the aqueous solution immediately before the start of polymerization is, on a mass basis, preferably more than (1:0) and not more than (1:1), more preferably from (1:0.1) to (1:1), even more preferably from (1:0.3) to (1:1), still more preferably from (1:0.5) to (1:1), particularly preferably from (1:0.7) to (1:0.99), and most preferably from (1:0.8) to (1:0.98).
When the content is at least the lower limit of the above range, the doping effect of the polyanion is sufficiently exhibited, and conductive particles having better conductivity can be obtained.
When the content is equal to or less than the upper limit of the above range, it is possible to obtain the doping effect of the polyanion while forming conductive particles that have low dispersibility in water and can be easily precipitated.

重合開始直前の前記水溶液に含まれる前記触媒の含有量は、例えば、前記水溶液の総質量に対して、0.01質量%以上1質量%以下が好ましく、0.1質量%以上0.5質量%以下がより好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、導電性粒子を容易に形成することができる。
上記範囲の上限値以下であると、重合反応を安定に進められるので、反応系に任意で存在するポリアニオンとの複合化が安定に進み、導電性の高い良質な導電性粒子を容易に得ることができる。
The content of the catalyst in the aqueous solution immediately before the start of polymerization is, for example, preferably 0.01% by mass to 1% by mass, and more preferably 0.1% by mass to 0.5% by mass, relative to the total mass of the aqueous solution.
When the content is at least the lower limit of the above range, the conductive particles can be easily formed.
When the content is equal to or less than the upper limit of the above range, the polymerization reaction can be stably carried out, so that the formation of a complex with a polyanion optionally present in the reaction system can be stably carried out, and high-quality conductive particles with high conductivity can be easily obtained.

上記重合反応を促進する観点から、反応液を加熱して撹拌しながら反応させてもよい。反応液の加熱温度は、例えば、60~100℃とすることができる。
上記範囲の下限値以上であると、重合反応を充分に促進できる。
上記範囲の上限値以下であると、π共役系導電性高分子の熱による劣化を抑制できる。
上記範囲の加熱温度で行う反応時間は、例えば1~10時間程度とすることができる。
In order to promote the polymerization reaction, the reaction liquid may be heated and stirred to cause the reaction. The heating temperature of the reaction liquid may be, for example, 60 to 100° C.
When the content is equal to or more than the lower limit of the above range, the polymerization reaction can be sufficiently promoted.
When the content is equal to or less than the upper limit of the above range, deterioration of the π-conjugated conductive polymer due to heat can be suppressed.
The reaction time at the heating temperature in the above range can be, for example, about 1 to 10 hours.

(析出工程)
本工程において、前記モノマーの重合反応後の前記水溶液中(反応液中)に導電性粒子を析出させる方法は特に制限されず、例えば、反応後の反応液を静置する方法、反応後の反応液をゆっくり撹拌する方法、反応後の反応液を-20℃~4℃程度に冷却する方法等が挙げられる。いずれの方法においても、導電性粒子の水に溶解し難い性質により、自然に析出させることができる。
(Precipitation process)
In this step, the method for precipitating the conductive particles in the aqueous solution (reaction solution) after the polymerization reaction of the monomer is not particularly limited, and examples thereof include a method of leaving the reaction solution after the reaction at rest, a method of slowly stirring the reaction solution after the reaction, a method of cooling the reaction solution after the reaction to about −20° C. to 4° C., etc. In any method, the conductive particles can be naturally precipitated due to their property of being difficult to dissolve in water.

(回収工程)
本工程において、前記水溶液(反応液)に析出した導電性粒子を回収する方法としては、例えば、反応液を入れた容器の底に導電性粒子を自然に沈殿させ、上澄み液を除去する方法、反応液を濾過してフィルター上に導電性粒子を得る方法、遠心分離により反応液を入れた容器の底に導電性粒子のペレットを形成する方法、反応液を気体中に噴霧して乾燥させ、乾燥した導電性粒子を得る方法、等が挙げられる。
これらの回収方法の中でも、自然に沈殿させて回収する方法は、不純物が少なく、導電性に優れ、流動性に優れた粉体となり得る、導電性粒子を容易に得られるので好ましい。
(Recovery process)
In this process, examples of methods for recovering the conductive particles precipitated in the aqueous solution (reaction liquid) include a method in which the conductive particles are allowed to naturally settle at the bottom of a container containing the reaction liquid and the supernatant liquid is removed, a method in which the reaction liquid is filtered to obtain conductive particles on a filter, a method in which a pellet of conductive particles is formed at the bottom of a container containing the reaction liquid by centrifugation, and a method in which the reaction liquid is sprayed into a gas and dried to obtain dried conductive particles.
Among these recovery methods, the method of recovering by natural precipitation is preferred because it is easy to obtain conductive particles that have few impurities, are excellent in conductivity, and can become a powder with excellent flowability.

反応液から回収した直後の導電性粒子は、触媒や酸化剤を含む反応液が付着しているので、導電性粒子を水または有機溶剤により洗浄することが好ましい。具体的には、例えば、水または有機溶剤からなる洗浄液に導電性粒子を添加し、攪拌した後、再度、沈殿させる等の方法により、導電性粒子を洗浄液から回収する方法が挙げられる。
前記有機溶剤としては、例えば、導電性粒子を溶解し難く、洗浄力に優れることから、イソプロピルアルコール、メタノール、及びアセトンから選択される1種以上が好ましい。
Since the conductive particles immediately after being collected from the reaction solution still have the reaction solution containing the catalyst and oxidant attached thereto, it is preferable to wash the conductive particles with water or an organic solvent. Specifically, for example, the conductive particles are added to a washing solution made of water or an organic solvent, stirred, and then precipitated again, so that the conductive particles are collected from the washing solution.
The organic solvent is preferably at least one selected from isopropyl alcohol, methanol, and acetone, because, for example, it is difficult for the conductive particles to dissolve therein and the organic solvent has excellent cleaning power.

本工程で得られた導電性粒子は、乾燥することにより、取り扱いが容易な乾燥粉体とすることができる。乾燥方法は特に制限されず、粉体を乾燥する公知方法が適用される。 The conductive particles obtained in this process can be dried to form a dry powder that is easy to handle. There are no particular limitations on the drying method, and any known method for drying powder can be used.

本工程で得られた導電性粒子は、所望の粒子径となるように、粉砕してもよい。粉砕方法は特に制限されず、例えば、乳鉢を用いてすり潰して粉砕する方法、粉砕機を用いて粉砕する方法等が挙げられる。粉砕機としては、例えば、ホモジナイザー、ボールミル、ビーズミル、ローラーミル、ジェットミル、ハンマーミル等が挙げられる。 The conductive particles obtained in this process may be pulverized to the desired particle size. The pulverization method is not particularly limited, and examples include a method of grinding and pulverizing using a mortar, a method of grinding using a pulverizer, etc. Examples of pulverizers include a homogenizer, a ball mill, a bead mill, a roller mill, a jet mill, and a hammer mill.

導電性粒子を粉砕する方式は、分散媒中で導電性粒子を粉砕する湿式でもよいし、分散媒を含まない状態で粉砕する乾式でもよい。導電性粒子の数平均粒子径が0.1μm以上100μm以下の範囲の導電性粒子を容易に製造できる点では、湿式が好ましい。湿式を適用した場合には、導電性粒子は、分散媒中に分散した状態で得られる。湿式粉砕に使用する分散媒としては、例えば、イソプロピルアルコール、メタノール、及びアセトンから選択される1種以上を含むことが好ましい。これら好ましい分散媒を使用すると、導電性粒子の導電性を損なわずに、数平均粒子径が0.1μm以上100μm以下の範囲の導電性粒子をより容易に製造できる。 The method for grinding the conductive particles may be a wet method in which the conductive particles are ground in a dispersion medium, or a dry method in which the conductive particles are ground without a dispersion medium. The wet method is preferred in that it can easily produce conductive particles having a number average particle size in the range of 0.1 μm to 100 μm. When the wet method is used, the conductive particles are obtained in a state where they are dispersed in the dispersion medium. The dispersion medium used for wet grinding preferably contains one or more selected from isopropyl alcohol, methanol, and acetone. By using these preferred dispersion media, conductive particles having a number average particle size in the range of 0.1 μm to 100 μm can be more easily produced without impairing the conductivity of the conductive particles.

以上で説明した各工程により、本態様の粉体組成物に含まれる導電性粒子を容易に製造することができる。 By using the steps described above, the conductive particles contained in the powder composition of this embodiment can be easily produced.

[バインダ]
本態様の粉体組成物に含まれるバインダは、前記π共役系導電性高分子及び前記ドーパント以外の樹脂である。バインダは、前記Li含有化合物及び前記導電性粒子を互いに結着させる樹脂である。本態様で用いるバインダとしては、公知のLiBの正極又は正極活物質を構成するバインダが好適である。
[Binder]
The binder contained in the powder composition of this embodiment is a resin other than the π-conjugated conductive polymer and the dopant. The binder is a resin that binds the Li-containing compound and the conductive particles together. As the binder used in this embodiment, a binder that constitutes a known LiB positive electrode or positive electrode active material is suitable.

具体的なバインダとしては、例えば、含フッ素樹脂、ポリオレフィン、共役ジエン系重合体、アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、セルロース系樹脂、ラテックス類、その他の樹脂等が挙げられる。 Specific examples of binders include fluorine-containing resins, polyolefins, conjugated diene polymers, acrylic resins, polyvinyl alcohol resins, cellulose resins, latexes, and other resins.

含フッ素樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン-テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体等が挙げられる。 Examples of fluorine-containing resins include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, etc.

ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレンラバー、及びこれらの変性体等が挙げられる。 Examples of polyolefins include polyethylene, polypropylene, ethylene propylene rubber, and modified versions of these.

共役ジエン系重合体としては、例えば、スチレン-ブタジエン共重合体、及びその水素化物、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体、及びその水素化物、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、及びその水素化物等が挙げられる。 Examples of conjugated diene polymers include styrene-butadiene copolymers and their hydrogenated products, acrylonitrile-butadiene copolymers and their hydrogenated products, and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers and their hydrogenated products.

アクリル系樹脂としては、例えば、メタクリル酸エステル-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、及びアクリロニトリル-アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。 Examples of acrylic resins include methacrylate-acrylate copolymers, styrene-acrylate copolymers, and acrylonitrile-acrylate copolymers.

ポリビニルアルコール系樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル等が挙げられる。 Examples of polyvinyl alcohol-based resins include polyvinyl alcohol and polyvinyl acetate.

セルロース系樹脂としては、例えば、エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、及びカルボキシメチルセルロース等が挙げられる。 Examples of cellulose-based resins include ethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and carboxymethyl cellulose.

ラテックス類としては、例えば、不飽和カルボン酸単量体と、これらと共重合可能な他の単量体との共重合体が挙げられる。ここで、脂肪族共役ジエン系単量体としては、例えばブタジエン、及びイソプレンが挙げられ、不飽和カルボン酸単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸が挙げられ、他の単量体としては、例えば、スチレンが挙げられる。このような共重合体は、例えば、公知の乳化重合によって製造され得る。具体例としては、スチレン・ブタジエン系ラテックス、アクリル系ラテックス、アクリロニトリル・ブタジエン系ラテックス、フッ素系ラテックス、シリコン系ラテックス等が挙げられる。 Examples of latexes include copolymers of unsaturated carboxylic acid monomers and other monomers that can be copolymerized with them. Here, examples of aliphatic conjugated diene monomers include butadiene and isoprene, examples of unsaturated carboxylic acid monomers include (meth)acrylic acid, and examples of other monomers include styrene. Such copolymers can be produced, for example, by known emulsion polymerization. Specific examples include styrene-butadiene latex, acrylic latex, acrylonitrile-butadiene latex, fluorine-based latex, silicone-based latex, etc.

その他の樹脂としては、例えば、融点、及び/又はガラス転移温度が180℃以上の樹脂あるいは融点を有しないが分解温度が200℃以上のポリマーが挙げられ、具体例としては、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエステル等が挙げられる。
本態様に含まれるバインダは、1種類でもよいし、2種類以上でもよい。
Examples of other resins include resins having a melting point and/or glass transition temperature of 180° C. or higher, and polymers having no melting point but a decomposition temperature of 200° C. or higher. Specific examples include polyphenylene ether, polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyetherimide, polyamideimide, polyamide, polyester, etc.
The binder included in this embodiment may be one type or two or more types.

本態様の粉体組成物におけるバインダの含有量としては、例えば、前記Li含有化合物、前記導電性粒子及び前記バインダの合計質量を100質量%とした場合、2質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましく、8質量%以上12質量%以下がさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、バインダがLi含有化合物及び導電性粒子を充分に結着させることができる。
上記範囲の上限値以下であると、電極材料としたときに、導電性及び電池特性に優れた電極を形成することができる。
The content of the binder in the powder composition of this embodiment is, for example, preferably 2 mass% or more and 20 mass% or less, more preferably 5 mass% or more and 15 mass% or less, and even more preferably 8 mass% or more and 12 mass% or less, when the total mass of the Li-containing compound, the conductive particles, and the binder is 100 mass%.
When the content is at least as much as the lower limit of the above range, the binder can sufficiently bind the Li-containing compound and the conductive particles.
When the content is equal to or less than the upper limit of the above range, when used as an electrode material, an electrode having excellent electrical conductivity and battery characteristics can be formed.

[Li含有化合物]
本態様の粉体組成物に含まれるLi含有化合物としては、公知のLiBの正極活物質に用いられるLi含有化合物が好ましい。具体的には、例えば、LiCoO2、LiNiO2、スピネル型LiMnO4、及びオリビン型LiFePO等のLi含有複合酸化物が挙げられる。なかでも、オリビン型Li含有複合酸化物を有する粉体組成物は、優れた電池特性を発揮する電極を形成することができる。
[Li-containing compound]
The Li-containing compound contained in the powder composition of this embodiment is preferably a Li-containing compound used in known LiB positive electrode active materials.Specific examples of the Li-containing composite oxides include LiCoO2 , LiNiO2 , spinel type LiMnO4 , and olivine type LiFePO4.Among them, the powder composition containing the olivine type Li-containing composite oxide can form an electrode that exhibits excellent battery characteristics.

一般に、オリビン型Li含有複合酸化物は、化学式LiαδPO(ここで、αはCo、Mn、Ni、Fe、Cu及びCrから選択される少なくとも1種、δはMg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zn、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sc及びYから選択される少なくとも1種、0.9<x<1.1、0<y≦1、0≦z<1、0.9<y+z<1.1)で表わされる。 In general, the olivine type Li-containing composite oxide is represented by the chemical formula Li x α y δ z PO 4 (wherein α is at least one selected from Co, Mn, Ni, Fe, Cu and Cr, δ is at least one selected from Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Zn, B, Al, Ga, In, Si, Ge, Sc and Y, and 0.9<x<1.1, 0<y≦1, 0≦z<1, 0.9<y+z<1.1).

本態様の粉体組成物から形成される電極を備えたLiBの容量やサイクル特性等の電池特性を向上させる観点から、αは、Co、Mn、Ni、Feが好ましく、δは、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zn、Alが好ましい。
本態様に含まれるLi含有化合物は、1種類でもよいし、2種類以上でもよい。
From the viewpoint of improving battery characteristics such as capacity and cycle characteristics of a LiB having an electrode formed from the powder composition of this embodiment, α is preferably Co, Mn, Ni, or Fe, and δ is preferably Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Zn, or Al.
The Li-containing compound included in this embodiment may be one type or two or more types.

本態様の粉体組成物におけるLi含有化合物の含有量としては、例えば、前記Li含有化合物、前記導電性粒子及び前記バインダの合計質量を100質量%とした場合、60質量%以上95質量%以下が好ましく、70質量%以上90質量%以下がより好ましく、75質量%以上85質量%以下がさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、電極材料としたときに、特にLiB用の電極材料としたときに、導電性及び電池特性に優れた電極を形成することができる。
上記範囲の上限値以下であると、前記導電性粒子及び前記バインダを充分に含有させることができ、電極材料としたときに、導電性及び電池特性に優れた電極を形成することができる。
The content of the Li-containing compound in the powder composition of this embodiment is, for example, preferably 60% by mass or more and 95% by mass or less, more preferably 70% by mass or more and 90% by mass or less, and even more preferably 75% by mass or more and 85% by mass or less, when the total mass of the Li-containing compound, the conductive particles, and the binder is 100% by mass.
When the content is equal to or greater than the lower limit of the above range, when the material is used as an electrode material, particularly as an electrode material for LiB, an electrode having excellent electrical conductivity and battery characteristics can be formed.
When the content is equal to or less than the upper limit of the above range, the conductive particles and the binder can be contained sufficiently, and when used as an electrode material, an electrode having excellent conductivity and battery characteristics can be formed.

本態様に含まれるLi含有化合物は、形成する電極の電池特性を向上させる観点から、LiFePOを含むことが好ましい。 The Li-containing compound included in this embodiment preferably contains LiFePO 4 from the viewpoint of improving the battery characteristics of the electrode to be formed.

<各成分の含有比>
前記Li含有化合物:前記導電性粒子:前記バインダの含有比は、質量基準で、8:(0.5~1.5):1であることが好ましい。
上記範囲であると、電極材料としたときに、特にLiB用の電極材料としたときに、導電性及び電池特性に優れた電極を形成することができる。
<Content ratio of each component>
The content ratio of the Li-containing compound: the conductive particles: the binder is preferably 8:(0.5 to 1.5):1 on a mass basis.
Within the above range, when used as an electrode material, particularly as an electrode material for LiB, an electrode having excellent electrical conductivity and battery characteristics can be formed.

本態様の粉体組成物の総質量に対する、前記Li含有化合物、前記導電性粒子及び前記バインダの合計質量は、60質量%以上100質量%以下が好ましく、70質量%以上100質量%以下がより好ましく、80質量%以上100質量%以下がさらに好ましい。
上記範囲であると、電極材料としたときに、特にLiB用の電極材料としたときに、導電性及び電池特性に優れた電極を形成することができる。
The total mass of the Li-containing compound, the conductive particles, and the binder relative to the total mass of the powder composition of this embodiment is preferably 60 mass% or more and 100 mass% or less, more preferably 70 mass% or more and 100 mass% or less, and even more preferably 80 mass% or more and 100 mass% or less.
Within the above range, when used as an electrode material, particularly as an electrode material for LiB, an electrode having excellent electrical conductivity and battery characteristics can be formed.

[導電助剤]
本態様の粉体組成物は、前述した導電性粒子及びLi含有化合物以外の導電助剤を含んでいてもよい。
導電助剤としては、例えば、公知のLiBの電極活物質に添加される導電助剤が挙げられる。具体的には、例えば、炭素材料、金属粒子等が挙げられる。
炭素材料としては、カーボンブラック、黒鉛、気相成長炭素繊維、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ等が例示できる。
金属粒子としては、銀粒子、銅粒子、金粒子、アルミニウム粒子等が例示できる。
本態様に含まれる導電助剤は、1種類でもよいし、2種類以上でもよい。
[Conductive assistant]
The powder composition of this embodiment may contain a conductive assistant other than the conductive particles and the Li-containing compound described above.
Examples of the conductive assistant include known conductive assistants added to electrode active materials for LiB. Specific examples of the conductive assistant include carbon materials and metal particles.
Examples of the carbon material include carbon black, graphite, vapor-grown carbon fiber, carbon nanofiber, and carbon nanotube.
Examples of the metal particles include silver particles, copper particles, gold particles, and aluminum particles.
The conductive assistant included in this embodiment may be one type or two or more types.

本態様の粉体組成物の総質量に対する前記導電助剤の含有量は、例えば、0質量%以上10質量%以下とすることができる。 The content of the conductive assistant relative to the total mass of the powder composition of this embodiment can be, for example, 0% by mass or more and 10% by mass or less.

(その他の任意成分)
本態様の粉体組成物は、前述した導電性粒子、Li含有化合物、導電助剤以外の任意成分を含んでいてもよい。具体的には、例えば、無機化合物(但し、炭素材料及び金属粒子を除く。)が挙げられる。
無機化合物としては、例えば、シリカ、シリカ-アルミナ、ガラス、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、タルク、アルミナ、チタニア、ジルコニア、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ハイドロタルサイト、マイカ等が挙げられる。
(Other optional ingredients)
The powder composition of this embodiment may contain any component other than the conductive particles, the Li-containing compound, and the conductive assistant described above. Specific examples of the optional components include inorganic compounds (excluding carbon materials and metal particles).
Examples of inorganic compounds include silica, silica-alumina, glass, calcium carbonate, calcium hydroxide, talc, alumina, titania, zirconia, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, hydrotalcite, and mica.

本態様の粉体組成物の総質量に対する前記その他の任意成分の含有量は、例えば、0質量%以上10質量%以下とすることができる。 The content of the other optional components relative to the total mass of the powder composition of this embodiment can be, for example, 0% by mass or more and 10% by mass or less.

本態様の粉体組成物は、ペースト状又はスラリー状であることが好ましい。このような比較的高粘度の状態であると、本態様の粉体組成物を所望の形状に成形することが容易になる。 The powder composition of this embodiment is preferably in the form of a paste or a slurry. In such a relatively high viscosity state, it becomes easier to mold the powder composition of this embodiment into a desired shape.

<粉体組成物の製造方法>
上記のLi含有化合物と、導電性粒子と、バインダと、必要に応じてその他の任意成分等を所望の割合で混合することにより、粉体組成物を得ることができる。
混合方法は特に制限されず、公知の粉体組成物を構成する材料を混合する公知方法を適用すればよい。
<Method of producing powder composition>
A powder composition can be obtained by mixing the Li-containing compound, conductive particles, a binder, and, if necessary, other optional components in a desired ratio.
The mixing method is not particularly limited, and any known method for mixing materials constituting a known powder composition may be used.

≪電極用塗料≫
本発明の第二態様は、第一態様の粉体組成物と、溶剤と、を含む電極用塗料である。
<Electrode paint>
A second aspect of the present invention is a coating material for an electrode, comprising the powder composition of the first aspect and a solvent.

本態様の電極用塗料に含まれる溶剤は、第一態様の粉体組成物を基材に対して塗布することが可能なように、第一態様の粉体組成物を希釈又は分散するものであれば特に制限されず、公知のLiBの電極材料を希釈又は分散する溶剤を適用することができる。
具体的には、例えば、N,N-ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチレントリアミンなどのアミン系溶媒;テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒;メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒;酢酸メチルなどのエステル系溶媒;ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)などのアミド系溶媒;が挙げられる。
本態様に含まれる溶剤は、1種類でもよいし、2種類以上でもよい。
The solvent contained in the electrode paint of this embodiment is not particularly limited as long as it dilutes or disperses the powder composition of the first embodiment so that the powder composition of the first embodiment can be applied to a substrate, and a solvent that dilutes or disperses known LiB electrode materials can be used.
Specific examples of the solvent include amine-based solvents such as N,N-dimethylaminopropylamine and diethylenetriamine; ether-based solvents such as tetrahydrofuran; ketone-based solvents such as methyl ethyl ketone; ester-based solvents such as methyl acetate; and amide-based solvents such as dimethylacetamide and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP).
The solvent included in this embodiment may be one type or two or more types.

第一態様の粉体組成物と溶剤とを混合する方法は特に制限されず、例えば、ボールミル、サンドミル、遊星式ミキサー、ペイントシェーカー、ホモジナイザー等を用いた混合方法が挙げられる。 The method for mixing the powder composition of the first embodiment with the solvent is not particularly limited, and examples of the method include mixing methods using a ball mill, a sand mill, a planetary mixer, a paint shaker, a homogenizer, etc.

本態様の電極用塗料の粘度は特に制限されず、基材に対して塗布することが可能な流動性を有する粘度であればよい。 The viscosity of the electrode paint of this embodiment is not particularly limited, as long as it has a viscosity that allows it to be applied to a substrate with sufficient fluidity.

本態様の電極用塗料の総質量に対する、第一態様の粉体組成物の含有量は、電極用塗料の粘度を勘案して設定すればよく、例えば、20質量%以上80質量%以下とすることができる。 The content of the powder composition of the first embodiment relative to the total mass of the electrode paint of this embodiment may be set taking into consideration the viscosity of the electrode paint, and may be, for example, 20% by mass or more and 80% by mass or less.

本態様の電極用塗料を基材へ塗布する方法としては、例えば、スリットダイ塗工法、スクリーン塗工法、カーテン塗工法、ナイフ塗工法、グラビア塗工法、静電スプレー法等が挙げられる。 Methods for applying the electrode coating material of this embodiment to a substrate include, for example, slit die coating, screen coating, curtain coating, knife coating, gravure coating, and electrostatic spraying.

本態様の電極用塗料を電極集電体に塗布し、形成した塗膜を乾燥し、必要に応じて加圧して圧着することにより、電極集電体に電極層が形成された電極を得ることができる。 The electrode paint of this embodiment is applied to an electrode current collector, the coating film formed is dried, and if necessary, pressure is applied to bond the film to the electrode current collector, thereby obtaining an electrode in which an electrode layer is formed on the electrode current collector.

≪電極≫
本発明の第三態様は、第一態様の粉体組成物を含む電極である。
電極の形状は特に制限されず、例えば、板状、シート状、膜状、棒状、柱状等の公知の電極の形状が挙げられる。
板状、シート状及び膜状の電極の平均厚さは、電気抵抗の低減、電極の薄型化を両立する観点から、例えば、0.01μm以上1000μm以下が好ましく、0.1μm以上100μm以下がより好ましい。
板状、シート状及び膜状の電極の平均厚さは、電極の断面を、測定顕微鏡等の拡大観察手段を用いて観察し、無作為に選択される10箇所以上の厚さを測定した値の平均値である。
本態様の電極は、フィルム又は基板等の基材によって支持されていてもよいし、独立した電極であってもよい。
本態様の電極をLiBの電極として用いる場合、正極であってもよいし、負極であってもよいが、正極であることが好ましい。
Electrodes
A third aspect of the present invention is an electrode comprising the powder composition of the first aspect.
The shape of the electrode is not particularly limited, and examples thereof include known electrode shapes such as a plate, sheet, film, rod, and column.
The average thickness of the plate-, sheet- or film-like electrode is, for example, preferably 0.01 μm or more and 1000 μm or less, and more preferably 0.1 μm or more and 100 μm or less, from the viewpoint of achieving both a reduction in electrical resistance and a reduction in the thickness of the electrode.
The average thickness of a plate-, sheet-, or film-like electrode is determined by observing the cross section of the electrode using a magnifying observation means such as a measuring microscope and measuring the thickness at 10 or more randomly selected locations, and averaging the measured values.
The electrode of this embodiment may be supported by a base material such as a film or substrate, or may be an independent electrode.
When the electrode of this embodiment is used as an electrode for LiB, it may be a positive electrode or a negative electrode, but is preferably a positive electrode.

<電極の製造方法>
本態様の電極の製造方法としては、例えば、第一態様の粉体組成物を所望の形状の電極に成形する方法、第二態様の電極用塗料を所望の基材に塗布して乾燥し、前記基材の表面に第一態様の粉体組成物からなる電極層を形成する方法等が挙げられる。
第一態様の粉体組成物を成形する方法は特に制限されず、よく混錬したペレットを手で成形してもよいし、型を使用して成型してもよいし、押出成形してもよい。
第二態様の電極用塗料を塗布する基材としては、LiBの電極活物質層を支持する公知の基材が適用でき、例えば、金属箔、金属板等の金属材が挙げられる。例えば、銅箔、アルミニウム箔、ステンレス板等が挙げられる。
<Electrode manufacturing method>
Examples of methods for producing the electrode of this embodiment include a method of forming the powder composition of the first embodiment into an electrode of a desired shape, and a method of applying the electrode coating material of the second embodiment to a desired substrate and drying it to form an electrode layer made of the powder composition of the first embodiment on the surface of the substrate.
The method for molding the powder composition of the first embodiment is not particularly limited, and well-mixed pellets may be molded by hand, may be molded using a mold, or may be extrusion molded.
As the substrate to which the electrode coating material of the second embodiment is applied, a known substrate supporting an electrode active material layer of LiB can be applied, and examples thereof include metal materials such as metal foils and metal plates. Examples thereof include copper foils, aluminum foils, and stainless steel plates.

<電池>
本態様の電極を備えた電池やキャパシタを製造することもできる。
前記電池は、一次電池でもよいし、二次電池でもよい。電池の形態は特に制限されず、例えば、乾電池、電極積層型ラミネート電池、ボタン電池等の公知の電池形態が挙げられる。
前記電池は、通常、正極、負極、電解質を有する。本態様の電極は、正極であってもよいし、負極であってもよい。電池における正極と負極とは不織布等のセパレータによって絶縁されていることが好ましい。
前記電池は、リチウムイオン二次電池であることが好ましい。
<Batteries>
It is also possible to manufacture a battery or a capacitor equipped with the electrode of this embodiment.
The battery may be a primary battery or a secondary battery. The form of the battery is not particularly limited, and examples of the battery include known battery forms such as a dry battery, an electrode-stacked laminate battery, and a button battery.
The battery generally has a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte. The electrode in this embodiment may be a positive electrode or a negative electrode. The positive electrode and the negative electrode in the battery are preferably insulated from each other by a separator such as a nonwoven fabric.
The battery is preferably a lithium ion secondary battery.

<ポリスチレンスルホン酸の製造>
1000mlのイオン交換水に206gのスチレンスルホン酸ナトリウムを溶解し、80℃で攪拌しながら、予め10mlの水に溶解した1.14gの過硫酸アンモニウム酸化剤溶液を20分間滴下し、この溶液を12時間攪拌した。
得られたポリスチレンスルホン酸ナトリウム含有溶液に、10質量%に希釈した硫酸を1000ml添加し、得られたポリスチレンスルホン酸含有溶液の約1000mlの溶媒を限外ろ過法により除去した。次いで、残液に2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法により約2000mlの溶媒を除去して、ポリスチレンスルホン酸を水洗した。この水洗操作を3回繰り返した。
得られた溶液中の水を減圧除去して、無色の固形状のポリスチレンスルホン酸を得た。
その重量平均分子量の測定結果は30万であった。重量平均分子量の測定は、GPC(ゲル濾過クロマトグラフィー)カラムを用いたHPLC(高速液体クロマトグラフィー)システムを用いて、ポリスチレンを標準物質として実施した。
<Production of polystyrene sulfonic acid>
206 g of sodium styrenesulfonate was dissolved in 1000 ml of ion-exchanged water, and while stirring at 80° C., 1.14 g of an oxidizing agent solution of ammonium persulfate previously dissolved in 10 ml of water was added dropwise over 20 minutes, and the solution was stirred for 12 hours.
1000ml of sulfuric acid diluted to 10% by mass was added to the obtained sodium polystyrene sulfonate-containing solution, and about 1000ml of the solvent was removed from the obtained polystyrene sulfonic acid-containing solution by ultrafiltration. Next, 2000ml of ion-exchanged water was added to the remaining liquid, and about 2000ml of the solvent was removed by ultrafiltration to wash the polystyrene sulfonic acid with water. This water washing operation was repeated three times.
Water in the resulting solution was removed under reduced pressure to obtain colorless solid polystyrene sulfonic acid.
The weight average molecular weight was measured to be 300,000. The weight average molecular weight was measured using an HPLC (high performance liquid chromatography) system with a GPC (gel permeation chromatography) column, with polystyrene as the standard substance.

<導電性粒子1の製造>
水285gに、固形分10%のポリスチレンスルホン酸水溶液を50g、3,4-エチレンジオキシチオフェン5gを添加し、30℃で1時間撹拌した。
得られた水溶液を掻き混ぜながら、100mlのイオン交換水に溶かした11gの過硫酸アンモニウムと0.3gの硫酸第二鉄の酸化触媒溶液とをゆっくり添加し、6時間撹拌して反応させた。
反応後に水溶液を静置したところ、青色を呈する粉末が沈殿した。この溶液を濾過し、乾燥して、導電性粒子(PEDOT:PSS=5g:5g)の集合体である粉末を得た。
得られた導電性粒子の数平均粒子径は、2.0μmであった。
得られた導電性粒子に含まれるFeの含有量は、導電性粒子の総質量に対して、0.15質量%であった。
得られた導電性粒子に含まれる水の含有量は、導電性粒子の総質量に対して、1.7質量%であった。
得られた導電性粒子の電気伝導度は、3.4S/cmであった。
<Production of Conductive Particles 1>
To 285 g of water, 50 g of an aqueous solution of polystyrene sulfonic acid having a solid content of 10% and 5 g of 3,4-ethylenedioxythiophene were added, and the mixture was stirred at 30° C. for 1 hour.
While stirring the resulting aqueous solution, 11 g of ammonium persulfate and 0.3 g of an oxidation catalyst solution of ferric sulfate dissolved in 100 ml of ion-exchanged water were slowly added, and the mixture was stirred for 6 hours to cause a reaction.
When the aqueous solution was left to stand after the reaction, a blue powder precipitated. This solution was filtered and dried to obtain a powder of an aggregate of conductive particles (PEDOT:PSS=5g:5g).
The number average particle size of the obtained conductive particles was 2.0 μm.
The content of Fe contained in the obtained conductive particles was 0.15 mass % based on the total mass of the conductive particles.
The content of water in the obtained conductive particles was 1.7 mass % based on the total mass of the conductive particles.
The resulting conductive particles had an electrical conductivity of 3.4 S/cm.

<導電性粒子2の製造>
水50gに、濃度10%の硫酸水溶液を50g、3,4-エチレンジオキシチオフェン5gを添加し、30℃で1時間撹拌した。
得られた水溶液を掻き混ぜながら、100mlのイオン交換水に溶かした11gの過硫酸アンモニウムと0.3gの硫酸第二鉄の酸化触媒溶液とをゆっくり添加し、6時間撹拌して反応させた。
反応後に水溶液を静置したところ、青色を呈する粉末が沈殿した。この溶液を濾過し、乾燥して、導電性粒子の集合体である粉末を得た。
得られた導電性粒子の数平均粒子径は、1.2μmであった。
得られた導電性粒子に含まれるFeの含有量は、導電性粒子の総質量に対して、0.13質量%であった。
得られた導電性粒子に含まれる水の含有量は、導電性粒子の総質量に対して、1.3質量%であった。
得られた導電性粒子の電気伝導度は、1.9S/cmであった。
<Production of Conductive Particles 2>
To 50 g of water, 50 g of a 10% aqueous sulfuric acid solution and 5 g of 3,4-ethylenedioxythiophene were added, and the mixture was stirred at 30° C. for 1 hour.
While stirring the resulting aqueous solution, 11 g of ammonium persulfate and 0.3 g of an oxidation catalyst solution of ferric sulfate dissolved in 100 ml of ion-exchanged water were slowly added, and the mixture was stirred for 6 hours to cause a reaction.
When the aqueous solution was allowed to stand after the reaction, a blue powder precipitated. This solution was filtered and dried to obtain a powder that was an aggregate of conductive particles.
The number average particle size of the obtained conductive particles was 1.2 μm.
The content of Fe contained in the obtained conductive particles was 0.13 mass % based on the total mass of the conductive particles.
The content of water in the obtained conductive particles was 1.3 mass % based on the total mass of the conductive particles.
The resulting conductive particles had an electrical conductivity of 1.9 S/cm.

(参考例1)
水235gに、固形分10%のポリスチレンスルホン酸水溶液を100g、3,4-エチレンジオキシチオフェン5gを添加し、30℃で1時間撹拌した。
得られた水溶液を掻き混ぜながら、100mlのイオン交換水に溶かした11gの過硫酸アンモニウムと0.3gの硫酸第二鉄の酸化触媒溶液とをゆっくり添加し、6時間撹拌して反応させた。
反応後に水溶液を静置したが、沈殿は生じず、PEDOT-PSSは水に分散された状態を維持した。
(Reference Example 1)
To 235 g of water, 100 g of an aqueous solution of polystyrene sulfonic acid having a solid content of 10% and 5 g of 3,4-ethylenedioxythiophene were added, and the mixture was stirred at 30° C. for 1 hour.
While stirring the resulting aqueous solution, 11 g of ammonium persulfate and 0.3 g of an oxidation catalyst solution of ferric sulfate dissolved in 100 ml of ion-exchanged water were slowly added, and the mixture was stirred for 6 hours to cause a reaction.
After the reaction, the aqueous solution was allowed to stand, but no precipitation occurred and PEDOT-PSS remained dispersed in water.

[数平均粒子径の測定]
各実施例で得た導電性粒子の数平均粒子径は、次の方法により測定した。
導電性粒子を0.1質量%水溶液となるよう水中に溶解し、動的光散乱粒度分布測定装置(大塚電子社製、ELSZ-2000)を用いて数平均粒子径を測定した。
[Measurement of number average particle size]
The number average particle size of the conductive particles obtained in each example was measured by the following method.
The conductive particles were dissolved in water to give a 0.1% by mass aqueous solution, and the number average particle size was measured using a dynamic light scattering particle size distribution measuring device (ELSZ-2000, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.).

[Fe含有量の測定]
各実施例で得た導電性粒子に含まれるFeの含有量は、蛍光X線分析装置により定量した。
[Measurement of Fe content]
The Fe content in the conductive particles obtained in each example was quantified using an X-ray fluorescence analyzer.

[水含有量の測定]
各実施例で得た導電性粒子に含まれる水の含有量は、次の方法により測定した。
導電性粒子を1質量%溶液となるようメタノール中に溶解し、カールフィッシャー水分測定装置(三菱ケミカルアナリテック社製、KF-31)を用いて水分量を測定した。
[Measurement of Water Content]
The water content in the conductive particles obtained in each example was measured by the following method.
The conductive particles were dissolved in methanol to give a 1% by mass solution, and the water content was measured using a Karl Fischer moisture meter (KF-31, manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.).

<粉体組成物の製造>
(実施例1)
下記の質量比で3種の材料を混合し、粉体組成物のペレットを得た。
LiFePO:上記で得た導電性粒子1:ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)=8:0.5:1
<Production of Powder Composition>
Example 1
The three materials were mixed in the mass ratio shown below to obtain pellets of a powder composition.
LiFePO4 : conductive particles 1 obtained above: polytetrafluoroethylene (PTFE) = 8:0.5:1

(実施例2)
下記の質量比で3種の材料を混合し、粉体組成物のペレットを得た。
LiFePO:上記で得た導電性粒子1:ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)=8:1:1
Example 2
The three materials were mixed in the mass ratio shown below to obtain pellets of a powder composition.
LiFePO4 : conductive particles 1 obtained above: polytetrafluoroethylene (PTFE) = 8:1:1

(実施例3)
下記の質量比で3種の材料を混合し、粉体組成物のペレットを得た。
LiFePO:上記で得た導電性粒子1:ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)=8:1.5:1
Example 3
The three materials were mixed in the mass ratio shown below to obtain pellets of a powder composition.
LiFePO4 : conductive particles 1 obtained above: polytetrafluoroethylene (PTFE) = 8: 1.5: 1

(実施例4)
下記の質量比で3種の材料を混合し、粉体組成物のペレットを得た。
LiFePO:上記で得た導電性粒子:ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)=8:1.5:1
Example 4
The three materials were mixed in the mass ratio shown below to obtain pellets of a powder composition.
LiFePO4 : conductive particles 2 obtained above: polytetrafluoroethylene (PTFE) = 8: 1.5: 1

(実施例5)
下記の質量比で3種の材料を混合し、粉体組成物のペレットを得た。
LiFePO:上記で得た導電性粒子1:ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)=8:1.5:1
さらに、上記ペレット0.5gにN-メチル-2-ピロリドン(NMP)2.2gを添加し、電極用塗料を作製した。続いて、この電極用塗料をアルミ箔に塗布し、厚さ約20μmの電極層を備えた電極シートを得た。
Example 5
The three materials were mixed in the mass ratio shown below to obtain pellets of a powder composition.
LiFePO4 : conductive particles 1 obtained above: polytetrafluoroethylene (PTFE) = 8: 1.5: 1
Further, 2.2 g of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was added to 0.5 g of the pellets to prepare an electrode coating material, which was then applied to an aluminum foil to obtain an electrode sheet having an electrode layer with a thickness of about 20 μm.

(比較例1)
下記の質量比で2種の材料を混合し、粉体組成物のペレットを得た。
LiFePO:ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)=8:1
(Comparative Example 1)
The two materials were mixed in the mass ratio shown below to obtain pellets of a powder composition.
LiFePO4 :polytetrafluoroethylene (PTFE)=8:1

[電池の作製と特性評価]
実施例1~4,比較例1で得たペレットをそれぞれシート状(厚さ約50μm)に成形し、120℃で乾燥させた。また、実施例5で得た電極シート(電極層の厚さ:約20μm)を120℃で乾燥させた。これらをΦ16mmの円形状に打ち抜き、正極とした。次に、グローブボックス中において、2032型コインセル用ステンレス外装内に、前記円形状正極、Φ16mmのガラスろ紙セパレータ、Φ16mmの円形状のLi金属箔負極の順に積層し、電解質としてLiPF電解質塩を含むエチレンカーボネート/ジエチルカーボネート混合溶液(混合体積比1/1)を注液した。最後に蓋としてのステンレス外装をかぶせ、密閉してコイン電池を作製した。
作製した電池の容量を次のように評価した。30℃の恒温槽内にて、自動電池評価装置を用い、30mA/gの電流密度下で、カットオフ電圧を充電4V、放電2.8Vとして充放電を行い、電池の容量を測定した。
容量測定には、エレクトロフィールド社製の自動電池評価装置(1024B-7V 0.1A-4)を使用した。
[Battery fabrication and characterization]
The pellets obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were each formed into a sheet (thickness: about 50 μm) and dried at 120° C. The electrode sheet obtained in Example 5 (thickness of electrode layer: about 20 μm) was also dried at 120° C. These were punched out into a circular shape of Φ16 mm to form a positive electrode. Next, in a glove box, the circular positive electrode, a glass filter paper separator of Φ16 mm, and a circular Li metal foil negative electrode of Φ16 mm were laminated in this order in a stainless steel exterior for a 2032-type coin cell, and an ethylene carbonate/diethyl carbonate mixed solution (mixed volume ratio 1/1) containing LiPF 6 electrolyte salt was poured as an electrolyte. Finally, a stainless steel exterior was placed as a lid and sealed to prepare a coin battery.
The capacity of the produced battery was evaluated as follows: Using an automatic battery evaluation device, the battery was charged and discharged in a thermostatic chamber at 30° C. under a current density of 30 mA/g with a cutoff voltage of 4 V for charging and 2.8 V for discharging, and the capacity of the battery was measured.
The capacity was measured using an automatic battery evaluation device (1024B-7V 0.1A-4) manufactured by Electrofield.

Figure 0007535898000001
Figure 0007535898000001

<結果>
実施例1~5で示した通り、リチウムイオン二次電池の正極に含まれる導電性粒子の含有量が多くなるにつれて、初期容量が高くなり、サイクル特性も向上することが分かった。また、実施例1~4の正極はアルミ箔を有しないにも関わらず、アルミ箔を有する正極を備えた実施例5を超える電池容量を示した。
比較例1の正極は導電性粒子を含まず、電池容量が劣っていた。
なお、実施例4は参考例である。
<Results>
As shown in Examples 1 to 5, it was found that the initial capacity and cycle characteristics improved as the content of conductive particles in the positive electrode of the lithium ion secondary battery increased. Furthermore, although the positive electrodes of Examples 1 to 4 did not have aluminum foil, they showed a battery capacity exceeding that of Example 5, which had a positive electrode with aluminum foil.
The positive electrode of Comparative Example 1 did not contain conductive particles and had poor battery capacity.
It should be noted that Example 4 is a reference example.

Claims (9)

Li含有化合物と、π共役系導電性高分子及びドーパントを有する導電性複合体を含む導電性粒子と、バインダと、を含む粉体組成物であり、
前記導電性複合体における前記π共役系導電性高分子:前記ドーパントの含有比が質量基準で、(1:0)超(1:1)以下である、粉体組成物。
A powder composition comprising: a Li-containing compound; conductive particles including a conductive complex having a π-conjugated conductive polymer and a dopant; and a binder;
The powder composition , wherein a content ratio of the π-conjugated conductive polymer to the dopant in the conductive composite is, on a mass basis, greater than (1:0) and less than or equal to 1:1 .
前記π共役系導電性高分子がポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)を含む、請求項1記載の粉体組成物。 The powder composition according to claim 1 , wherein the π-conjugated conductive polymer comprises poly(3,4-ethylenedioxythiophene). 前記ドーパントが、ポリスチレンスルホン酸、硫酸、硝酸、塩酸、リン酸、パラトルエンスルホン酸、及びヒドロキシベンゼンスルホン酸からなる群から選択される1種以上を含む、請求項1又は2に記載の粉体組成物。 3. The powder composition according to claim 1 , wherein the dopant comprises at least one selected from the group consisting of polystyrene sulfonic acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, paratoluenesulfonic acid, and hydroxybenzenesulfonic acid. 前記Li含有化合物:前記導電性粒子:前記バインダの含有比が質量基準で、8:(0.5~1.5):1である、請求項1~の何れか一項に記載の粉体組成物。 The powder composition according to any one of claims 1 to 3 , wherein a content ratio of the Li-containing compound:the conductive particles:the binder is 8:(0.5 to 1.5):1 on a mass basis. 前記バインダがポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル、又はポリビニルアルコールを含む、請求項1~の何れか一項に記載の粉体組成物。 The powder composition according to claim 1 , wherein the binder comprises polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyester, or polyvinyl alcohol. 前記Li含有化合物がLiFePOを含む、請求項1~の何れか一項に記載の粉体組成物。 The powder composition according to any one of claims 1 to 5 , wherein the Li-containing compound comprises LiFePO4 . 請求項1~の何れか一項に記載の粉体組成物と、溶剤と、を含む電極用塗料。 A coating material for electrodes, comprising the powder composition according to any one of claims 1 to 6 and a solvent. 前記溶剤がN-メチル-2-ピロリドンである、請求項に記載の電極用塗料。 The electrode coating material according to claim 7 , wherein the solvent is N-methyl-2-pyrrolidone. 請求項1~の何れか一項に記載の粉体組成物を含む、電極。 An electrode comprising the powder composition according to any one of claims 1 to 6 .
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