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JP7700780B2 - Electrode binders, electrode mixtures, electrodes for energy devices, and energy devices - Google Patents
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Electrode binders, electrode mixtures, electrodes for energy devices, and energy devices Download PDF

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Description

本発明は、電極用バインダー、電極合剤、エネルギーデバイス用電極及びエネルギーデバイスに関する。 The present invention relates to an electrode binder, an electrode mixture, an electrode for an energy device, and an energy device.

ノート型パソコン、携帯電話、PDA等の携帯情報端末の電源、電気自動車用の電源などとして、高エネルギー密度を有する非水電解液系エネルギーデバイスであるリチウムイオン二次電池が広く用いられている。Lithium-ion secondary batteries, which are non-aqueous electrolyte energy devices with high energy density, are widely used as power sources for portable information terminals such as notebook computers, mobile phones, and PDAs, as well as for electric vehicles.

リチウムイオン二次電池の電極は、以下のようにして作製される。まず、活物質、バインダー及び溶媒を混練してスラリー状の電極合剤を調製する。この電極合剤を転写ロール等で集電体である金属箔の片面又は両面に塗布し、溶媒を乾燥除去して合剤層を形成する。その後、合剤層をロールプレス機等で圧縮成形する工程を経て電極が作製される。 Electrodes for lithium-ion secondary batteries are manufactured as follows. First, an active material, binder, and solvent are mixed together to prepare a slurry-like electrode mixture. This electrode mixture is applied to one or both sides of a metal foil current collector using a transfer roll or similar, and the solvent is then dried and removed to form a mixture layer. The mixture layer is then compression molded using a roll press or similar to produce the electrode.

ここで使用されるバインダーは、活物質間及び活物質と集電体間の密着性、並びに、電気化学安定性等の特性に優れていることが求められる。また、リチウムイオン二次電池の高容量化のためにより少ない添加量でこれらの特性を満足することが求められる。さらに、環境負荷低減の観点から電極合剤の調製に用いる溶媒として水を用いることが好ましいとされ、水系溶媒への適合性もバインダーに対する要求のひとつとなっている。The binder used here is required to have excellent properties such as adhesion between active materials and between the active materials and the current collector, as well as electrochemical stability. Furthermore, in order to increase the capacity of lithium-ion secondary batteries, it is required that these properties be satisfied with a smaller amount of additive. Furthermore, from the perspective of reducing the environmental load, it is considered preferable to use water as the solvent used in preparing the electrode mixture, and compatibility with aqueous solvents is also one of the requirements for the binder.

水系溶媒とともに使用するバインダーとして、特許文献1には(メタ)アクリロニトリル由来の構造単位と、2以上のエチレン性不飽和結合を有する化合物由来の構造単位とを含む共重合体の水分散液が開示されている。しかしながら樹脂成分が溶解せずに粒子状であるために活物質との接触面積が小さく、活物質表面で生じる副反応によって電池の容量低下が生じる恐れがある。As a binder to be used with an aqueous solvent, Patent Document 1 discloses an aqueous dispersion of a copolymer containing structural units derived from (meth)acrylonitrile and structural units derived from a compound having two or more ethylenically unsaturated bonds. However, since the resin component is not dissolved and is particulate, the contact area with the active material is small, and there is a risk of a decrease in battery capacity due to side reactions occurring on the surface of the active material.

水系溶媒に樹脂成分が溶解しているバインダーとして、特許文献2には、ニトリル基を含有する構造単位と、酸性官能基を含有する構造単位とを有し、酸性官能基の少なくとも一部が塩を形成している共重合体を含むバインダーが開示されている。As an example of a binder in which a resin component is dissolved in an aqueous solvent, Patent Document 2 discloses a binder that contains a copolymer having structural units containing nitrile groups and structural units containing acidic functional groups, in which at least a portion of the acidic functional groups form a salt.

国際公開第2014/098233号International Publication No. 2014/098233 特開2019-160691号公報JP 2019-160691 A

特許文献2に記載されたバインダーは、樹脂成分が溶解しているために活物質との接触面積を大きくでき、活物質表面で生じる副反応を抑制する効果が期待できる。一方、このバインダーを用いて調製した電極合剤は分散安定性に改善の余地がある。
電極合剤の分散安定性が良好であると、塗工機や送液配管中で成分が分離するのが抑制でき、均一な電極が得られやすい。また、塗工機や送液配管中で固形分が堆積して装置に不良が生じるのを抑制できる。
The binder described in Patent Document 2 is expected to have an effect of suppressing side reactions occurring on the surface of the active material because the binder has a dissolved resin component and can increase the contact area with the active material. On the other hand, the electrode mixture prepared using this binder has room for improvement in terms of dispersion stability.
When the electrode mixture has good dispersion stability, separation of the components in the coater or liquid delivery pipe can be suppressed, making it easier to obtain a uniform electrode. In addition, the accumulation of solids in the coater or liquid delivery pipe, which causes equipment failure, can be suppressed.

本発明は上記事情に鑑み、電極合剤を調製したときの分散安定性に優れる電極用バインダーを提供することを課題とする。本発明はまた、この電極用バインダーを用いて得られる電極合剤、エネルギーデバイス用電極及びエネルギーデバイスを提供することを課題とする。In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an electrode binder that has excellent dispersion stability when an electrode mixture is prepared. Another object of the present invention is to provide an electrode mixture, an electrode for an energy device, and an energy device obtained using this electrode binder.

上記課題を解決するための手段には、以下の実施態様が含まれる。
<1>酸性官能基を含有する構造単位と、アルキレンオキシ基を含有する構造単位とを含み、アルキレンオキシ基を含有する構造単位の割合が全構造単位の5質量%以上である共重合体と、前記酸性官能基と塩を形成可能な塩基性化合物と、を含む、電極用バインダー。
<2>前記アルキレンオキシ基を含有する構造単位の割合が全構造単位の50質量%以下である、<1>に記載の電極用バインダー。
<3>前記共重合体はニトリル基を含有する構造単位を含まないか、ニトリル基を含有する構造単位の割合が全構造単位の50質量%未満である、<1>又は<2>に記載の電極用バインダー。
<4>前記アルキレンオキシ基に含まれるアルキレンオキシ構造の数は5以上である、<1>~<3>のいずれか1項に記載の電極用バインダー。
<5>水をさらに含み、前記共重合体が前記水に溶解した状態である、<1>~<4>のいずれか1項に記載の電極用バインダー。
<6>前記酸性官能基がカルボキシ基、スルホ基及びホスホ基からなる群より選択される少なくとも1種を含む、<1>~<5>のいずれか1項に記載の電極用バインダー。
<7>前記酸性官能基を有する構造単位がアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、クロトン酸、イタコン酸、シトラコン酸、ビニル安息香酸及びビニルベンゼンスルホン酸からなる群より選択される少なくとも1種に由来する、<1>~<6>のいずれか1項に記載の電極用バインダー。
<8>前記塩基性化合物はアルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の炭酸塩、アンモニア、炭素数1~50のアミン類、炭素数5~20のピリジン類及び炭素数2~20のアゾール類からなる群から選ばれる一種の化合物を含む、<1>~<7>のいずれか1項に記載の電極用バインダー。
<9>ケイ素を含有する化合物を活物質として含む電極の形成のための、<1>~<8>のいずれか1項に記載の電極用バインダー。
<10><1>~<9>のいずれか1項に記載の電極用バインダーと、活物質とを含む、電極合剤。
<11>前記活物質がケイ素を含有する化合物を含む、<10>に記載の電極合剤。
<12>集電体と、前記集電体の少なくとも一方の表面上に設けられ、<10>又は<11>に記載の電極合剤を含む電極合剤層と、を有する、エネルギーデバイス用電極。
<13>正極と負極とを備え、前記正極及び前記負極の少なくとも一方が<1>~<9>のいずれか1項に記載の電極用バインダーと活物質とを含む、エネルギーデバイス。
Means for solving the above problems include the following embodiments.
<1> An electrode binder comprising: a copolymer containing a structural unit containing an acidic functional group and a structural unit containing an alkyleneoxy group, wherein a ratio of the structural unit containing the alkyleneoxy group is 5 mass% or more of all structural units; and a basic compound capable of forming a salt with the acidic functional group.
<2> The electrode binder according to <1>, wherein the proportion of the structural units containing an alkyleneoxy group is 50 mass % or less of all structural units.
<3> The electrode binder according to <1> or <2>, wherein the copolymer does not contain a structural unit containing a nitrile group, or the proportion of the structural unit containing a nitrile group in the total structural units is less than 50 mass %.
<4> The electrode binder according to any one of <1> to <3>, wherein the alkyleneoxy group contains 5 or more alkyleneoxy structures.
<5> The electrode binder according to any one of <1> to <4>, further comprising water, wherein the copolymer is dissolved in the water.
<6> The electrode binder according to any one of <1> to <5>, wherein the acidic functional group includes at least one selected from the group consisting of a carboxy group, a sulfo group, and a phospho group.
<7> The binder for electrodes according to any one of <1> to <6>, wherein the structural unit having an acidic functional group is derived from at least one selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, crotonic acid, itaconic acid, citraconic acid, vinylbenzoic acid, and vinylbenzenesulfonic acid.
<8> The electrode binder according to any one of <1> to <7>, wherein the basic compound includes one compound selected from the group consisting of hydroxides of alkali metals and alkaline earth metals, carbonates of alkali metals and alkaline earth metals, ammonia, amines having 1 to 50 carbon atoms, pyridines having 5 to 20 carbon atoms, and azoles having 2 to 20 carbon atoms.
<9> The electrode binder according to any one of <1> to <8>, for forming an electrode containing a silicon-containing compound as an active material.
<10> An electrode mixture comprising the electrode binder according to any one of <1> to <9> and an active material.
<11> The electrode mixture according to <10>, wherein the active material contains a compound containing silicon.
<12> An electrode for an energy device, comprising: a current collector; and an electrode mixture layer provided on at least one surface of the current collector, the electrode mixture layer comprising the electrode mixture according to <10> or <11>.
<13> An energy device comprising a positive electrode and a negative electrode, at least one of the positive electrode and the negative electrode containing the electrode binder according to any one of <1> to <9> and an active material.

本発明によれば、電極合剤を調製したときの分散安定性に優れる電極用バインダーが提供される。また本発明によれば、この電極用バインダーを用いて得られる電極合剤、エネルギーデバイス用電極及びエネルギーデバイスが提供される。According to the present invention, an electrode binder is provided that has excellent dispersion stability when an electrode mixture is prepared. In addition, according to the present invention, an electrode mixture, an electrode for an energy device, and an energy device obtained using the electrode binder are provided.

エネルギーデバイスの一例であるリチウムイオン二次電池の構成の一例を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a lithium ion secondary battery, which is an example of an energy device.

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。
本明細書において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
本明細書において「~」を用いて示された数値範囲には、「~」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書において組成物中の各成分の含有率は、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率を意味する。
本明細書において組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、組成物中の各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本明細書において「層」又は「膜」との語には、当該層又は膜が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
本明細書において「積層」との語は、層を積み重ねることを示し、二以上の層が結合されていてもよく、二以上の層が着脱可能であってもよい。
本明細書において「(メタ)アクリル」はアクリル及びメタクリルの少なくとも一方を意味し、「(メタ)アクリレート」はアクリレート及びメタクリレートの少なくとも一方を意味し、「(メタ)アリル」はアリル及びメタリルの少なくとも一方を意味する。
Hereinafter, the embodiment for carrying out the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In the following embodiment, the components (including element steps, etc.) are not essential unless specifically stated. The same applies to the numerical values and their ranges, and they do not limit the present invention.
In this specification, the term "step" includes not only a step that is independent of other steps, but also a step that cannot be clearly distinguished from other steps as long as the purpose of the step is achieved.
In the present specification, the numerical range indicated using "to" includes the numerical values before and after "to" as the minimum and maximum values, respectively.
In the present specification, the upper or lower limit of one numerical range may be replaced with the upper or lower limit of another numerical range. In addition, in the present specification, the upper or lower limit of the numerical range may be replaced with a value shown in the examples.
In this specification, the content of each component in a composition means, when multiple substances corresponding to each component are present in the composition, the total content of those multiple substances present in the composition, unless otherwise specified.
In this specification, when multiple types of particles corresponding to each component are present in a composition, the particle size of each component in the composition means the value for a mixture of the multiple types of particles present in the composition, unless otherwise specified.
In this specification, the terms "layer" and "film" include cases where the layer or film is formed over the entire area when the area in which the layer or film is present is observed, as well as cases where the layer or film is formed over only a portion of the area.
As used herein, the term "lamination" refers to stacking layers, and two or more layers may be bonded together, or two or more layers may be detachable.
In this specification, "(meth)acrylic" means at least one of acrylic and methacrylic, "(meth)acrylate" means at least one of acrylate and methacrylate, and "(meth)allyl" means at least one of allyl and methallyl.

<電極用バインダー>
本開示の電極用バインダー(以下、単にバインダーともいう)は、酸性官能基を含有する構造単位と、アルキレンオキシ基を含有する構造単位とを含み、アルキレンオキシ基を含有する構造単位の割合が全構造単位の5質量%以上である共重合体と、前記酸性官能基と塩を形成可能な塩基性化合物と、を含む、バインダーである。
バインダーに含まれる共重合体の酸性官能基と塩基性化合物とは、バインダー中で塩を形成した状態であることが好ましい。
<Electrode binder>
The binder for electrodes (hereinafter also simply referred to as the binder) of the present disclosure is a binder comprising: a copolymer containing a structural unit containing an acidic functional group and a structural unit containing an alkyleneoxy group, in which the proportion of the structural unit containing an alkyleneoxy group is 5 mass% or more of all structural units; and a basic compound capable of forming a salt with the acidic functional group.
The acidic functional group of the copolymer contained in the binder and the basic compound preferably form a salt in the binder.

本開示のバインダーに含まれる共重合体は、酸性官能基の少なくとも一部が塩基性化合物との中和反応により塩を形成しうるため、水への溶解性に優れている。このため、共重合体を溶解するために有機溶媒を用いることなく電極の製造を行うことができ、安全性及び環境適合性の点で優れている。また、本開示のバインダーは共重合体が水に分散した状態に比べて粘度が高いため、カルボキシメチルセルロース等の増粘剤の添加を省略することもできる。このため、増粘剤に起因する密着性、保存安定性等の低下を回避することができる。The copolymer contained in the binder of the present disclosure has excellent solubility in water because at least a portion of the acidic functional groups can form a salt by neutralization reaction with a basic compound. Therefore, electrodes can be manufactured without using an organic solvent to dissolve the copolymer, and are excellent in terms of safety and environmental compatibility. In addition, since the binder of the present disclosure has a higher viscosity than the copolymer dispersed in water, the addition of a thickener such as carboxymethyl cellulose can be omitted. Therefore, it is possible to avoid the deterioration of adhesion, storage stability, etc. caused by the thickener.

さらに本発明者らの検討の結果、共重合体がアルキレンオキシ基を含有する構造単位を特定の割合で含んでいると、バインダーを用いて調製した電極合剤の分散安定性が改善することがわかった。 Furthermore, as a result of the inventors' investigations, it was found that when the copolymer contains structural units containing alkyleneoxy groups in a specific ratio, the dispersion stability of the electrode mixture prepared using the binder is improved.

(共重合体)
共重合体は、酸性官能基を含有する構造単位と、アルキレンオキシ基を含有する構造単位とを含み、アルキレンオキシ基を含有する構造単位の割合が全構造単位の5質量%以上である共重合体であれば特に制限されない。
(copolymer)
The copolymer is not particularly limited as long as it contains a structural unit containing an acidic functional group and a structural unit containing an alkyleneoxy group, and the proportion of the structural unit containing an alkyleneoxy group is 5 mass% or more of the total structural units.

電極合剤の分散安定性の観点からは、アルキレンオキシ基を含有する構造単位の割合は、全構造単位の10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましい。他の特性とのバランスの観点からは、アルキレンオキシ基を含有する構造単位の割合は、全構造単位の50%質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることがさらに好ましい。
アルキレンオキシ基を含有する構造単位の質量割合の測定に関して、特に限定しないが、
例えば、1H-NMRで測定されうる。
From the viewpoint of dispersion stability of the electrode mixture, the ratio of the structural units containing an alkyleneoxy group is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, of the total structural units. From the viewpoint of balance with other properties, the ratio of the structural units containing an alkyleneoxy group is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and even more preferably 30% by mass or less, of the total structural units.
The mass ratio of the structural unit containing an alkyleneoxy group is not particularly limited, but may be determined as follows:
For example, it can be measured by 1H-NMR.

共重合体のアルキレンオキシ基を含有する構造単位の割合は、例えば、共重合体の合成に使用するアルキレンオキシ基を含有する単量体の分子量、単量体の量等によって調節できる。
共重合体の合成に使用する単量体がアルキレンオキシ基と酸性官能基の両方を有している場合、上記割合は、この単量体に由来する構造単位も「アルキレンオキシ基を含有する構造単位」に含めた状態で計算する。
The proportion of structural units containing an alkyleneoxy group in the copolymer can be adjusted, for example, by adjusting the molecular weight of the monomer containing an alkyleneoxy group used in the synthesis of the copolymer, the amount of the monomer, and the like.
When a monomer used in the synthesis of the copolymer has both an alkyleneoxy group and an acidic functional group, the above ratio is calculated by including the structural unit derived from this monomer in the "structural unit containing an alkyleneoxy group."

アルキレンオキシ基に含まれるアルキレンオキシ構造の数は、5以上であることが好ましく、9以上であることがより好ましい。共重合体中のアルキレンオキシ基の含有量をモル基準で増やすことは、合成上困難な場合がある。したがって、アルキレンオキシ基に含まれるアルキレンオキシ構造の数を増やすことで、共重合体中のアルキレンオキシ基の質量基準の含有量を容易に増やすことができる。取り扱い性及び重合性の観点からは、アルキレンオキシ基に含まれるアルキレンオキシ構造の数は、50以下であることが好ましく、30以下であることがより好ましく、20以下であることがさらに好ましい。
アルキレンオキシ基に含まれるアルキレンオキシ構造としては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、テトラメチレンオキシド等が挙げられ、中でもエチレンオキシドが好ましい。
The number of alkyleneoxy structures contained in the alkyleneoxy group is preferably 5 or more, more preferably 9 or more. It may be difficult to synthesize the content of alkyleneoxy groups in the copolymer on a molar basis. Therefore, by increasing the number of alkyleneoxy structures contained in the alkyleneoxy group, the content of alkyleneoxy groups in the copolymer on a mass basis can be easily increased. From the viewpoint of handling and polymerizability, the number of alkyleneoxy structures contained in the alkyleneoxy group is preferably 50 or less, more preferably 30 or less, and even more preferably 20 or less.
Examples of the alkyleneoxy structure contained in the alkyleneoxy group include ethylene oxide, propylene oxide, and tetramethylene oxide, and among these, ethylene oxide is preferable.

水への溶解性向上の観点からは、共重合体中の酸性官能基を含有する構造単位の割合は、全構造単位の30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましい。他の特性とのバランスの観点からは、酸性官能基を含有する構造単位の割合は、全構造単位の95%質量%以下であることが好ましく、85質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることがさらに好ましい。From the viewpoint of improving solubility in water, the proportion of structural units containing acidic functional groups in the copolymer is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and even more preferably 50% by mass or more of the total structural units. From the viewpoint of balance with other properties, the proportion of structural units containing acidic functional groups is preferably 95% by mass or less, more preferably 85% by mass or less, and even more preferably 80% by mass or less of the total structural units.

共重合体の酸性官能基を含有する構造単位の割合は、例えば、共重合体の合成に使用する酸性官能基を含有する単量体の分子量、単量体の量等によって調節できる。
共重合体の合成に使用する単量体がアルキレンオキシ基と酸性官能基の両方を有している場合、上記割合は、この単量体に由来する構造単位も「酸性官能基を含有する構造単位」に含めた状態で計算する。
The proportion of structural units containing an acidic functional group in the copolymer can be adjusted, for example, by adjusting the molecular weight of the monomer containing an acidic functional group used in the synthesis of the copolymer, the amount of the monomer, etc.
When a monomer used in the synthesis of the copolymer has both an alkyleneoxy group and an acidic functional group, the above ratio is calculated by including the structural unit derived from this monomer in the "structural unit containing an acidic functional group."

共重合体の酸性官能基を含有する構造単位と、アルキレンオキシ基を含有する構造単位との合計の割合は、特に制限されない。例えば、全構造単位の70質量%~100質量%の範囲から選択できる。The total ratio of the structural units containing an acidic functional group and the structural units containing an alkyleneoxy group in the copolymer is not particularly limited. For example, it can be selected from the range of 70% by mass to 100% by mass of all structural units.

共重合体中の酸性官能基は、そのうちの一部が塩基性化合物と塩を形成していても、すべてが塩を形成していてもよい。例えば、共重合体中の酸性官能基の50モル%以上が塩を形成していてもよく、80モル%以上が塩を形成していてもよく、90モル%以上が塩を形成していてもよい。酸性官能基のうち塩を形成しているものの割合は、共重合体と反応させる塩基性化合物の量等によって調節することができる。Some or all of the acidic functional groups in the copolymer may form salts with basic compounds. For example, 50 mol% or more of the acidic functional groups in the copolymer may form salts, 80 mol% or more of the acidic functional groups may form salts, or 90 mol% or more of the acidic functional groups may form salts. The proportion of the acidic functional groups that form salts can be adjusted by the amount of the basic compound reacted with the copolymer, etc.

共重合体は、電解液への膨潤を抑制する観点から、ニトリル基を含有する構造単位を含まないかニトリル基を含有する構造単位の割合が全構造単位の50質量%未満であることが好ましく、ニトリル基を含有する構造単位を含まないかニトリル基を含有する構造単位の割合が全構造単位の30質量%未満であることがより好ましく、ニトリル基を含有する構造単位を含まないかニトリル基を含有する構造単位の全構造単位に占める割合が15質量%未満であることがさらに好ましい。From the viewpoint of suppressing swelling in the electrolyte, it is preferable that the proportion of structural units containing nitrile groups or structural units containing nitrile groups is less than 50 mass% of the total structural units, it is more preferable that the proportion of structural units containing nitrile groups or structural units containing nitrile groups is less than 30 mass% of the total structural units, and it is even more preferable that the proportion of structural units containing nitrile groups or structural units containing nitrile groups is less than 15 mass% of the total structural units.

共重合体の重量平均分子量は、50,000~3,000,000であることが好ましく、100,000~1,500,000であることがより好ましい。共重合体の重量平均分子量が50,000以上であると活物質の表面に形成した皮膜の安定性に優れる傾向にあり、3000,000以下であると共重合体を含む水溶液の取り扱い性に優れる傾向にある。共重合体の重量平均分子量は、重合反応時の温度(温度が高いほど分子量が小さくなる傾向にある)、重合開始剤の種類、連鎖移動剤の添加等によって調節することができる。The weight average molecular weight of the copolymer is preferably 50,000 to 3,000,000, and more preferably 100,000 to 1,500,000. If the weight average molecular weight of the copolymer is 50,000 or more, the stability of the film formed on the surface of the active material tends to be excellent, and if it is 3,000,000 or less, the handleability of the aqueous solution containing the copolymer tends to be excellent. The weight average molecular weight of the copolymer can be adjusted by the temperature during the polymerization reaction (the higher the temperature, the smaller the molecular weight tends to be), the type of polymerization initiator, the addition of a chain transfer agent, etc.

本開示において共重合体の重量平均分子量は、以下のようにして測定される値である。
測定対象をN-メチル-2-ピロリドンに溶解し、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)製フィルタ〔倉敷紡績株式会社、HPLC(高速液体クロマトグラフィー)前処理用、クロマトディスク、型番:13N、孔径:0.45μm〕を通して不溶分を除去する。GPC〔ポンプ:L6200 Pump(株式会社日立製作所)、検出器:示差屈折率検出器L3300 RI Monitor(株式会社日立製作所)、カラム:TSKgel-G5000HXLとTSKgel-G2000HXL(計2本)(共に東ソー株式会社)を直列に接続、カラム温度:30℃、溶離液:N-メチル-2-ピロリドン、流速:1.0mL/分、標準物質:ポリスチレン〕を用い、重量平均分子量を測定する。
In the present disclosure, the weight average molecular weight of the copolymer is a value measured as follows.
The measurement object is dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone, and insoluble matter is removed through a PTFE (polytetrafluoroethylene) filter [Kurashiki Boseki Co., Ltd., for HPLC (high performance liquid chromatography) pretreatment, chromatodisk, model number: 13N, pore size: 0.45 μm]. The weight average molecular weight is measured using GPC [pump: L6200 Pump (Hitachi, Ltd.), detector: differential refractive index detector L3300 RI Monitor (Hitachi, Ltd.), column: TSKgel-G5000HXL and TSKgel-G2000HXL (total of 2 columns) (both Tosoh Corporation) connected in series, column temperature: 30° C., eluent: N-methyl-2-pyrrolidone, flow rate: 1.0 mL/min, standard substance: polystyrene].

共重合体の酸価は、0mgKOH/g~70mgKOH/gであることが好ましく、0mgKOH/g~20mgKOH/gであることがより好ましく、0mgKOH/g~5mgKOH/gであることがさらに好ましい。The acid value of the copolymer is preferably 0 mg KOH/g to 70 mg KOH/g, more preferably 0 mg KOH/g to 20 mg KOH/g, and even more preferably 0 mg KOH/g to 5 mg KOH/g.

共重合体の酸価は、例えば、共重合体の合成に用いる単量体の量、酸性官能基のうち塩基性化合物で中和させるものの割合等によって調節できる。The acid value of the copolymer can be adjusted, for example, by the amount of monomers used in synthesizing the copolymer and the proportion of acidic functional groups that are neutralized with basic compounds.

本開示において共重合体の酸価は、以下のようにして測定される値である。
まず、測定対象1gを精秤した後、その測定対象にアセトンを30g添加し、測定対象を溶解する。次いで、指示薬であるフェノールフタレインを測定対象の溶液に適量添加して、0.1NのKOH水溶液を用いて滴定する。そして、滴定結果より下記式(A)により酸価を算出する(式中、Vfはフェノールフタレインの滴定量(mL)を示し、Wpは測定対象の溶液の質量(g)を示し、Iは測定対象の溶液の不揮発分の割合(質量%)を示す)。
酸価(mgKOH/g)=10×Vf×56.1/(Wp×I) (A)
なお、測定対象の溶液の不揮発分は、測定対象の溶液をアルミパンに約1mL量り取り、160℃に加熱したホットプレート上で15分間乾燥させ、残渣重量から算出する。
In the present disclosure, the acid value of the copolymer is a value measured as follows.
First, 1 g of the object to be measured is weighed out, and then 30 g of acetone is added to the object to dissolve it. Next, an appropriate amount of phenolphthalein, which is an indicator, is added to the solution of the object to be measured, and titration is performed using a 0.1 N KOH aqueous solution. Then, the acid value is calculated from the titration results using the following formula (A) (wherein Vf represents the titration amount (mL) of phenolphthalein, Wp represents the mass (g) of the solution of the object to be measured, and I represents the proportion (mass%) of the non-volatile content of the solution of the object to be measured).
Acid value (mgKOH/g) = 10 x Vf x 56.1/(Wp x I) (A)
The non-volatile content of the solution to be measured is calculated from the weight of the residue after measuring about 1 mL of the solution to be measured into an aluminum pan and drying for 15 minutes on a hot plate heated to 160°C.

共重合体は、例えば、酸性官能基を含有する単量体(酸性官能基含有単量体)、アルキレンオキシ基を含有する単量体(アルキレンオキシ基含有単量体)、及び必要に応じてその他の単量体を共重合させることで得てもよい。以下、共重合体の合成に用いる単量体の例を示す。The copolymer may be obtained, for example, by copolymerizing a monomer containing an acidic functional group (acidic functional group-containing monomer), a monomer containing an alkyleneoxy group (alkyleneoxy group-containing monomer), and other monomers as necessary. Examples of monomers used in the synthesis of the copolymer are shown below.

-酸性官能基含有単量体-
酸性官能基含有単量体としては、エチレン性不飽和二重結合と、酸性官能基とを有する化合物であって、共重合体の側鎖に酸性官能基を導入しうる化合物が挙げられる。酸性官能基としてはカルボキシ基、スルホ基、ホスホ基等が挙げられ、中でもカルボキシ基が好ましい。
- Monomer containing an acidic functional group -
The acidic functional group-containing monomer is a compound having an ethylenically unsaturated double bond and an acidic functional group, and can introduce an acidic functional group into the side chain of the copolymer. The acidic functional group can be a carboxy group, a sulfo group, a phospho group, etc., and among them, a carboxy group is preferable.

酸性官能基としてカルボキシ基を含有する単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸等のアクリル系カルボキシ基含有単量体、クロトン酸等のクロトン系カルボキシ基含有単量体、マレイン酸及びその無水物等のマレイン系カルボキシ基含有単量体、イタコン酸及びその無水物等のイタコン系カルボキシ基含有単量体、シトラコン酸及びその無水物等のシトラコン系カルボキシ基含有単量体、ビニル安息香酸などが挙げられる。さらに、炭素数5以下、好ましくは炭素数3以下、より好ましくは炭素数2以下の炭化水素基(酸素原子との組合せであってもよい)とカルボキシ基とを含有する単量体(例えば、下記一般式(V)及び(VI)で表される単量体)が挙げられる。Examples of monomers containing a carboxy group as an acidic functional group include acrylic carboxy group-containing monomers such as acrylic acid and methacrylic acid, crotonic carboxy group-containing monomers such as crotonic acid, maleic carboxy group-containing monomers such as maleic acid and its anhydride, itaconic carboxy group-containing monomers such as itaconic acid and its anhydride, citraconic carboxy group-containing monomers such as citraconic acid and its anhydride, vinyl benzoic acid, etc. Furthermore, monomers containing a hydrocarbon group (which may be in combination with an oxygen atom) having 5 or less carbon atoms, preferably 3 or less carbon atoms, more preferably 2 or less carbon atoms, and a carboxy group (for example, monomers represented by the following general formulas (V) and (VI)) can be mentioned.

式中、RはH又はCHである。Rは炭素数1~5のアルキレン基又はアルキレンオキシ基であり、好ましくは炭素数1又は2のアルキレン基又はアルキレンオキシ基であり、より好ましくはメチレン基である。 In the formula, R5 is H or CH3 . R6 is an alkylene group or alkyleneoxy group having 1 to 5 carbon atoms, preferably an alkylene group or alkyleneoxy group having 1 or 2 carbon atoms, and more preferably a methylene group.

ここで、RはH又はCHである。Rは炭素数1~5のアルキレン鎖又はアルキレンオキシ鎖であり、好ましくは炭素数1又は2のアルキレン基又はアルキレンオキシ基であり、より好ましくはメチレン基である。 Here, R7 is H or CH3 . R8 is an alkylene chain or alkyleneoxy chain having 1 to 5 carbon atoms, preferably an alkylene group or alkyleneoxy group having 1 or 2 carbon atoms, and more preferably a methylene group.

酸性官能基としてスルホ基を含有する単量体としては、ビニルベンゼンスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、(メタ)アリルオキシベンゼンスルホン酸、スチレンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸及びこれらの塩(ナトリウム塩、リチウム塩等)などが挙げられる。 Examples of monomers containing a sulfo group as an acidic functional group include vinylbenzenesulfonic acid, (meth)allyl sulfonic acid, (meth)allyloxybenzenesulfonic acid, styrenesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, and salts thereof (sodium salts, lithium salts, etc.).

市販されている酸性官能基としてホスホ基を含有する単量体としては、アシッドホスホキシエチルメタクリレート(ユニケミカル株式会社、商品名:Phosmer M)、アシッドホスホキシポリオキシエチレングリコールモノメタクリレート(ユニケミカル株式会社、商品名:Phosmer PE)、3-クロロ-2-アシッドホスホキシプロピルメタクリレート(ユニケミカル株式会社、商品名:Phosmer CL)、アシッドホスホキシポリオキシプロピレングリコールモノメタクリレート(ユニケミカル株式会社、商品名:Phosmer PP)等が挙げられる。Commercially available monomers containing a phospho group as an acidic functional group include acid phosphooxyethyl methacrylate (Unichemical Co., Ltd., product name: Phosmer M), acid phosphooxy polyoxyethylene glycol monomethacrylate (Unichemical Co., Ltd., product name: Phosmer PE), 3-chloro-2-acid phosphooxypropyl methacrylate (Unichemical Co., Ltd., product name: Phosmer CL), acid phosphooxy polyoxypropylene glycol monomethacrylate (Unichemical Co., Ltd., product name: Phosmer PP), etc.

これらの中でも、酸性官能基としてカルボキシ基を含有する単量体が好ましく、アクリル酸又はメタクリル酸がより好ましく、アクリル酸がさらに好ましい。Among these, monomers containing a carboxy group as an acidic functional group are preferred, acrylic acid or methacrylic acid are more preferred, and acrylic acid is even more preferred.

(アルキレンオキシ基含有単量体)
アルキレンオキシ基含有単量体としては、エチレン性不飽和二重結合と、アルキレンオキシ基とを有する化合物であって、共重合体の側鎖にアルキレンオキシ基を導入しうる化合物が挙げられる。
なお、単量体のエステル結合における酸素原子と隣接する炭素原子とが結合した構造(-C(=O)-O-C-Rにおける-O-R、Rは置換基を表す)は、「アルキレンオキシ基」に含まないものとする。
(Alkyleneoxy Group-Containing Monomer)
The alkyleneoxy group-containing monomer includes a compound having an ethylenically unsaturated double bond and an alkyleneoxy group, and capable of introducing an alkyleneoxy group into the side chain of a copolymer.
Note that a structure in which an oxygen atom in an ester bond of a monomer is bonded to an adjacent carbon atom (-C(=O)-O-C-R, where -O-R, R represents a substituent) is not included in the "alkyleneoxy group".

アルキレンオキシ基に含まれるアルキレンオキシ構造としては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、テトラメチレンオキシド等が挙げられ、中でもエチレンオキシドが好ましい。エチレンオキシドを含むアルキレンオキシ基含有単量体としては、下記一般式(I)で表される化合物が挙げられる。Examples of the alkyleneoxy structure contained in the alkyleneoxy group include ethylene oxide, propylene oxide, tetramethylene oxide, etc., and among these, ethylene oxide is preferred. Examples of alkyleneoxy group-containing monomers containing ethylene oxide include compounds represented by the following general formula (I).

式中、RはH又はCHである。RはH又は炭素数1~12のアルキル基又はフェニル基である。nは1~50の整数であり、好ましくは5~30の整数、より好ましくは9~20の整数である。
で表される炭素数1~12のアルキル基又はフェニル基は、無置換であっても置換基を有していてもよい。置換基としてはフッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、窒素、リン、芳香環、炭素数3~10のシクロアルカン等が挙げられる。アルキル基は、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよい。
In the formula, R1 is H or CH3 . R2 is H, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or a phenyl group. n is an integer from 1 to 50, preferably an integer from 5 to 30, and more preferably an integer from 9 to 20.
The alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or the phenyl group represented by R2 may be unsubstituted or may have a substituent. Examples of the substituent include halogen atoms such as fluorine, chlorine, bromine, and iodine, nitrogen, phosphorus, aromatic rings, and cycloalkanes having 3 to 10 carbon atoms. The alkyl group may be linear, branched, or cyclic.

市販されている一般式(I)で表される化合物として具体的には、エトキシジエチレングリコールアクリレート(共栄社化学(株)製、商品名:ライトアクリレートEC-A)、メトキシトリエチレングリコールアクリレート(共栄社化学(株)製、商品名:ライトアクリレートMTG-A,新中村化学工業 (株)製、商品名:NKエステルAM-30G)、メトキシポリ(n=9)エチレングリコールアクリレート(共栄社化学(株)製、商品名:ライトアクリレート130-A,新中村化学工業(株)製、商品名:NKエステルAM-90G)、メトキシポリ(n=13)エチレングリコールアクリレート(商品名:NKエステルAM-130G)、メトキシポリ(n=23)エチレングリコールアクリレート(新中村化学工業(株)製、商品名:NKエステルAM-230G)、オクトキシポリ(n=18)エチレングリコールアクリレート(新中村化学工業(株)製、商品名:NKエステルA-OC-18E)、フェノキシジエチレングリコールアクリレート(共栄社化学(株)製、商品名:ライトアクリレートP-200A,新中村化学工業(株)製、商品名:NKエステルAMP-20GY)、フェノキシポリ(n=6)エチレングリコールアクリレート(新中村化学工業(株)製、商品名:NKエステルAMP-60G)、ノニルフェノールEO付加物(n=4)アクリレート(共栄社化学(株)製、商品名:ライトアクリレートNP-4EA)、ノニルフェノールEO付加物(n=8)アクリレート(共栄社化学(株)製、商品名:ライトアクリレートNP-8EA)、メトキシジエチレングリコールメタクリレート(共栄社化学(株)製、商品名:ライトエステルMC,新中村化学工業(株)製、商品名:NKエステルM-20G)、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート(共栄社化学(株)製、商品名:ライトエステルMTG)、メトキシポリ(n=9)エチレングリコールメタクリレート(共栄社化学(株)製、商品名:ライトエステル130MA、新中村化学工業(株)製、商品名:NKエステルM-90G)、メトキシポリ(n=23)エチレングリコールメタクリレート(新中村化学工業(株)製、商品名:NKエステルM-230G)、メトキシポリ(n=30)エチレングリコールメタクリレート(共栄社化学(株)製、商品名:ライトエステル041MA)などが挙げられる。Specific examples of commercially available compounds represented by general formula (I) include ethoxydiethylene glycol acrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name: Light Acrylate EC-A), methoxytriethylene glycol acrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name: Light Acrylate MTG-A, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., product name: NK Ester AM-30G), methoxypoly(n=9) ethylene glycol acrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name: Light Acrylate 130-A, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., product name: NK Ester AM-90G), methoxypoly(n=13) ethylene glycol acrylate (product name: NK Ester AM-130G), methoxypoly(n=23) ethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., product name: NK Ester AM-230G), Octoxypoly(n=18) ethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., product name: NK Ester A-OC-18E), phenoxydiethylene glycol acrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name: Light Acrylate P-200A, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., product name: NK Ester AMP-20GY), phenoxypoly(n=6) ethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., product name: NK Ester AMP-60G), nonylphenol EO adduct (n=4) Acrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name: Light Acrylate NP-4EA), nonylphenol EO adduct (n=8) Acrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name: Light Acrylate NP-8EA), methoxydiethylene glycol methacrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name: Light Ester MC, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., product name: NK Ester M-20G), methoxytriethylene glycol methacrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name: Light Ester MC), Examples of such methoxypoly(n=9) ethylene glycol methacrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name: Light Ester 130MA, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., product name: NK Ester M-90G), methoxypoly(n=23) ethylene glycol methacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., product name: NK Ester M-230G), and methoxypoly(n=30) ethylene glycol methacrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., product name: Light Ester 041MA).

アルキレンオキシ基含有単量体の中でも、アルキレンオキシ基に含まれるアルキレンオキシ構造の数が5以上のものが好ましく、9以上のものがより好ましい。取り扱い性及び重合性の観点からは、アルキレンオキシ基に含まれるアルキレンオキシ構造の数が50以下のものが好ましく、30以下のものがより好ましく、20以下のものがさらに好ましい。Among the alkyleneoxy group-containing monomers, those in which the number of alkyleneoxy structures contained in the alkyleneoxy group is 5 or more are preferred, and those in which the number is 9 or more are more preferred. From the viewpoints of handleability and polymerizability, those in which the number of alkyleneoxy structures contained in the alkyleneoxy group is 50 or less are preferred, those in which the number is 30 or less are more preferred, and those in which the number is 20 or less are even more preferred.

-その他の単量体-
共重合体は、必要に応じて酸性基含有単量体及びアルキレンオキシ基含有単量体以外の単量体(その他の単量体)を共重合成分として用いてもよい。その他の単量体としては、ニトリル基を含有する単量体(ニトリル基含有単量体)、アルキル基を含有する単量体(アルキル基含有単量体)、塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニル類、マレイン酸イミド、フェニルマレイミド、(メタ)アクリルアミド、スチレン、α-メチルスチレン、酢酸ビニルなどが挙げられる。その他の単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
-Other monomers-
The copolymer may contain, as necessary, a monomer (other monomer) other than the acidic group-containing monomer and the alkyleneoxy group-containing monomer as a copolymerization component. Examples of the other monomer include a monomer containing a nitrile group (nitrile group-containing monomer), a monomer containing an alkyl group (alkyl group-containing monomer), vinyl halides such as vinyl chloride, vinyl bromide, and vinylidene chloride, maleimide, phenylmaleimide, (meth)acrylamide, styrene, α-methylstyrene, and vinyl acetate. The other monomers may be used alone or in combination of two or more.

ニトリル基含有単量体としては、エチレン性不飽和二重結合と、ニトリル基とを有する化合物であって、共重合体の側鎖にニトリル基を導入しうる化合物が挙げられる。例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のアクリル系ニトリル基含有単量体、α-シアノアクリレート、ジシアノビニリデン等のシアン系ニトリル基含有単量体、フマロニトリル等のフマル系ニトリル基含有単量体などが挙げられる。Nitrile group-containing monomers include compounds that have an ethylenically unsaturated double bond and a nitrile group, and that can introduce a nitrile group into the side chain of a copolymer. Examples include acrylic nitrile group-containing monomers such as acrylonitrile and methacrylonitrile, cyanide nitrile group-containing monomers such as α-cyanoacrylate and dicyanovinylidene, and fumaronitrile nitrile group-containing monomers.

アルキル基含有単量体としては、炭素数1~60のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。電解液に対する十分な耐膨潤性を得る観点からは、アルキル基は6以上であることが好ましい。
アルキル基含有単量体のアルキル基は、無置換であっても置換基を有していてもよい。置換基としてはフッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、窒素、リン、芳香環、炭素数3~10のシクロアルカン等が挙げられる。アルキル基は、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよい。
Examples of the alkyl group-containing monomer include alkyl (meth)acrylate esters having an alkyl group with a carbon number of 1 to 60. From the viewpoint of obtaining sufficient resistance to swelling in the electrolyte, the alkyl group preferably has 6 or more carbon atoms.
The alkyl group of the alkyl group-containing monomer may be unsubstituted or may have a substituent. Examples of the substituent include halogen atoms such as fluorine, chlorine, bromine, and iodine, nitrogen, phosphorus, aromatic rings, and cycloalkanes having 3 to 10 carbon atoms. The alkyl group may be linear, branched, or cyclic.

アルキル基含有単量体として具体的には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、アミル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Specific examples of alkyl group-containing monomers include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate, amyl (meth)acrylate, isoamyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, heptyl (meth)acrylate, octyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, nonyl (meth)acrylate, decyl (meth)acrylate, isodecyl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, tridecyl (meth)acrylate, hexadecyl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, isostearyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, and isobornyl (meth)acrylate.

-塩基性化合物-
バインダーに含まれる塩基性化合物は、共重合体の酸性官能基と塩を形成可能なものであれば特に制限されない。例えば、金属由来の塩基性化合物であっても、金属に由来しない塩基性化合物であってもよい。塩基性化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
- Basic compounds -
The basic compound contained in the binder is not particularly limited as long as it can form a salt with the acidic functional group of the copolymer. For example, it may be a basic compound derived from a metal or a basic compound not derived from a metal. The basic compound may be used alone or in combination of two or more kinds.

金属由来の塩基性化合物として具体的には、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素マグネシウム、炭酸水素カルシウム、炭酸水素バリウム等の無機塩基性物質、リチウムメトキシド、ナトリウムメトキシド、リチウムtert-ブトキシド、カリウムtert-ブトキシド等の金属アルコラートなどが挙げられる。 Specific examples of basic compounds derived from metals include inorganic basic substances such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, barium hydroxide, lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, barium carbonate, lithium bicarbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, magnesium bicarbonate, calcium bicarbonate, and barium bicarbonate, and metal alcoholates such as lithium methoxide, sodium methoxide, lithium tert-butoxide, and potassium tert-butoxide.

金属に由来しない塩基性化合物としては、アンモニア、アミン化合物、ピリジン化合物、アゾール化合物などが挙げられる。 Examples of basic compounds not derived from metals include ammonia, amine compounds, pyridine compounds, and azole compounds.

アミン化合物としては炭素数1~50のものが好ましく、炭素数3~25のものがより好ましい。また、三級アミン化合物が好ましい。アミン化合物の具体例としては、以下の化合物が挙げられる。Phはフェニル基を表す。The amine compound preferably has 1 to 50 carbon atoms, more preferably 3 to 25 carbon atoms. Tertiary amine compounds are also preferred. Specific examples of amine compounds include the following compounds. Ph represents a phenyl group.

ピリジン化合物としては炭素数5~20のものが好ましく、炭素数5~10のものがより好ましい。例えば、ピリジン及びピコリン等のピリジン誘導体が挙げられる。
アゾール化合物としては炭素数2~20のものが好ましく、炭素数2~10のものがより好ましい。例えば、トリアゾール及びその誘導体が挙げられる。
ピリジン化合物及びアゾール化合物の具体例としては、以下の化合物が挙げられる。
The pyridine compound preferably has a carbon number of 5 to 20, and more preferably has a carbon number of 5 to 10. Examples include pyridine and pyridine derivatives such as picoline.
The azole compound preferably has 2 to 20 carbon atoms, and more preferably has 2 to 10 carbon atoms. Examples include triazole and its derivatives.
Specific examples of the pyridine compound and the azole compound include the following compounds.

-共重合体の合成方法-
共重合体を合成する方法は、特に限定されるものではない。水中沈殿重合、塊状重合、懸濁重合、乳化重合、溶液重合等の重合方法を適用することが可能である。樹脂合成のし易さ、回収、精製等といった後処理のし易さなどの点で、水中沈殿重合及び乳化重合が好ましく、水中沈殿重合がより好ましい。
- Copolymer synthesis method -
The method for synthesizing the copolymer is not particularly limited. Polymerization methods such as underwater precipitation polymerization, bulk polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, and solution polymerization can be applied. In terms of ease of resin synthesis and ease of post-treatment such as recovery and purification, underwater precipitation polymerization and emulsion polymerization are preferred, and underwater precipitation polymerization is more preferred.

共重合体を合成する際に使用する重合開始剤としては、重合開始効率等の点で水溶性の重合開始剤を用いることが好ましい。
水溶性の重合開始剤としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩、過酸化水素等の水溶性過酸化物、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジンハイドロクロライド)等の水溶性アゾ化合物、過硫酸塩等の酸化剤と亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素アンモニウム、チオ硫酸ナトリウム、ハイドロサルファイト等の還元剤と硫酸、硫酸鉄、硫酸銅等の重合促進剤とを組合せた酸化還元型(レドックス型)の重合開始剤などが挙げられる。
これらの中では、樹脂合成のし易さ等の点で過硫酸塩(より好ましくは過硫酸アンモニウム)及び水溶性アゾ化合物が好ましい。
重合開始剤は、共重合体の合成に使用される単量体の総量に対し、例えば、0.001モル%~5モル%の範囲で使用されることが好ましく、0.01モル%~2モル%の範囲で使用されることがより好ましい。
As the polymerization initiator used in synthesizing the copolymer, it is preferable to use a water-soluble polymerization initiator in terms of polymerization initiation efficiency and the like.
Examples of the water-soluble polymerization initiator include persulfates such as ammonium persulfate, potassium persulfate, and sodium persulfate; water-soluble peroxides such as hydrogen peroxide; water-soluble azo compounds such as 2,2'-azobis(2-methylpropionamidine hydrochloride); and oxidation-reduction type (redox type) polymerization initiators obtained by combining an oxidizing agent such as a persulfate with a reducing agent such as sodium hydrogen sulfite, ammonium hydrogen sulfite, sodium thiosulfate, and hydrosulfite and a polymerization accelerator such as sulfuric acid, iron sulfate, and copper sulfate.
Among these, persulfates (more preferably ammonium persulfate) and water-soluble azo compounds are preferred from the standpoint of ease of resin synthesis.
The polymerization initiator is preferably used in an amount of, for example, 0.001 mol % to 5 mol %, and more preferably 0.01 mol % to 2 mol %, based on the total amount of monomers used in the synthesis of the copolymer.

共重合体を合成する際は、分子量調節等の目的で、連鎖移動剤を用いてもよい。連鎖移動剤としては、チオグリコール等のメルカプタン化合物、四塩化炭素、α-メチルスチレンダイマーなどが挙げられる。これらの中では、臭気が少ない等の点で、α-メチルスチレンダイマーが好ましい。When synthesizing the copolymer, a chain transfer agent may be used for the purpose of adjusting the molecular weight, etc. Examples of chain transfer agents include mercaptan compounds such as thioglycol, carbon tetrachloride, and α-methylstyrene dimer. Among these, α-methylstyrene dimer is preferred because it has less odor.

共重合体を合成する際は、溶媒を用いてもよい。溶媒としては水及び有機溶媒が挙げられる。共重合体を水中沈殿重合により合成する場合は、析出する共重合体の粒子径の調節等のため、水と有機溶媒を併用してもよい。
水以外の溶媒としては、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド等のアミド類、N,N-ジメチルエチレンウレア、N,N-ジメチルプロピレンウレア、テトラメチルウレア等のウレア類、γ-ブチロラクトン、γ-カプロラクトン等のラクトン類、プロピレンカーボネート等のカーボネート類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n-ブチル、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、エチルセロソルブアセテート、エチルカルビトールアセテート等のエステル類、ジグライム、トリグライム、テトラグライム等のグライム類、トルエン、キシレン、シクロヘキサン等の炭化水素類、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類、スルホラン等のスルホン類、メタノール、イソプロパノール、n-ブタノール等のアルコール類などが挙げられる。これらの溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
When synthesizing the copolymer, a solvent may be used. Examples of the solvent include water and an organic solvent. When synthesizing the copolymer by underwater precipitation polymerization, water and an organic solvent may be used in combination in order to adjust the particle size of the precipitated copolymer.
Examples of the solvent other than water include amides such as N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylacetamide, and N,N-dimethylformamide; ureas such as N,N-dimethylethyleneurea, N,N-dimethylpropyleneurea, and tetramethylurea; lactones such as γ-butyrolactone and γ-caprolactone; carbonates such as propylene carbonate; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone; esters such as methyl acetate, ethyl acetate, n-butyl acetate, butyl cellosolve acetate, butyl carbitol acetate, ethyl cellosolve acetate, and ethyl carbitol acetate; glymes such as diglyme, triglyme, and tetraglyme; hydrocarbons such as toluene, xylene, and cyclohexane; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide; sulfones such as sulfolane; and alcohols such as methanol, isopropanol, and n-butanol. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

共重合体の合成条件は、特に制限されない。例えば、単量体を溶媒中に導入し、重合温度を好ましくは0℃~100℃、より好ましくは30℃~90℃として、好ましくは1時間~50時間、より好ましくは2時間~12時間保持することによって行われる。
重合温度が0℃以上であれば、重合反応が促進される傾向にある。また、重合温度が100℃以下であれば、溶媒として水を使用したときでも、水が蒸発して重合ができなくなりにくい傾向にある。
The synthesis conditions for the copolymer are not particularly limited. For example, the synthesis is carried out by introducing the monomers into a solvent, maintaining the polymerization temperature at preferably 0° C. to 100° C., more preferably 30° C. to 90° C., and holding the temperature for preferably 1 hour to 50 hours, more preferably 2 hours to 12 hours.
If the polymerization temperature is 0° C. or higher, the polymerization reaction tends to be accelerated. Also, if the polymerization temperature is 100° C. or lower, even when water is used as a solvent, water is less likely to evaporate, making it difficult to polymerize.

合成した共重合体の酸性官能基と塩基性化合物とを反応させることで、酸性官能基の少なくとも一部が塩を形成した状態とすることができる。By reacting the acidic functional groups of the synthesized copolymer with a basic compound, at least a portion of the acidic functional groups can be made to form a salt.

共重合体と塩基性化合物とを反応させる方法は特に制限されず、既知の手法により実施することができる。共重合体との反応に用いる塩基性化合物の量は、共重合体に含まれる酸性官能基の量、酸性官能基のうち塩基と反応させたい割合等に応じて設定できる。The method of reacting the copolymer with the basic compound is not particularly limited and can be carried out by known methods. The amount of the basic compound used in the reaction with the copolymer can be set according to the amount of acidic functional groups contained in the copolymer, the proportion of the acidic functional groups to be reacted with the base, etc.

塩基性化合物の量は、例えば、共重合体に含まれる酸性官能基に対して0.01モル当量~1.5モル当量であることが好ましく、0.3モル当量~1.1モル当量であることがより好ましく、0.5モル当量~1.0モル当量であることがさらに好ましい。The amount of the basic compound is, for example, preferably 0.01 to 1.5 molar equivalents relative to the acidic functional groups contained in the copolymer, more preferably 0.3 to 1.1 molar equivalents, and even more preferably 0.5 to 1.0 molar equivalents.

-バインダーの用途-
本開示のバインダーは、エネルギーデバイス、特に非水電解液系のエネルギーデバイスの電極の材料(特に、活物質のバインダー)として好適に利用される。非水電解液系エネルギーデバイスとは、水以外の電解液を用いる蓄電又は発電デバイス(装置)をいう。エネルギーデバイスとしては、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、太陽電池、燃料電池等が挙げられる。中でも、充放電による膨張収縮の大きいケイ素を含有する化合物を活物質として含む電極の材料として好適に利用される。
-Binder uses-
The binder of the present disclosure is preferably used as an electrode material (particularly, as a binder for active materials) for energy devices, particularly non-aqueous electrolyte energy devices. A non-aqueous electrolyte energy device refers to an electricity storage or power generation device (apparatus) that uses an electrolyte other than water. Examples of energy devices include lithium ion secondary batteries, electric double layer capacitors, solar cells, and fuel cells. Among these, the binder is preferably used as an electrode material that contains a silicon-containing compound as an active material, which has a large expansion and contraction due to charging and discharging.

<電極合剤>
本開示の電極合剤は、上述したバインダーと、活物質とを含む。電極合剤に含まれる活物質の種類は特に制限されず、エネルギーデバイスの電極の材料として一般的に用いられるものから選択できる。本開示の電極合剤に含まれるバインダーは活物質の被覆性に優れていることから、充放電に伴う膨張収縮が大きい活物質を含む場合であってもサイクル特性に優れる電極を形成することができる。
<Electrode mixture>
The electrode mixture of the present disclosure includes the above-mentioned binder and an active material. The type of active material contained in the electrode mixture is not particularly limited and can be selected from those commonly used as materials for electrodes of energy devices. Since the binder contained in the electrode mixture of the present disclosure has excellent coverage of the active material, an electrode having excellent cycle characteristics can be formed even when the electrode mixture includes an active material that expands and contracts greatly during charging and discharging.

電極合剤に含まれる活物質は、ケイ素を含有する化合物を含むものであってもよい。ケイ素を含有する化合物をエネルギーデバイスの負極用の活物質(負極活物質)として用いると、黒鉛等の負極活物質に比べて高容量化が実現できる。その反面、充放電に伴う膨張収縮が大きいために活物質が劣化しやすく、サイクル特性が維持されにくいという性質を有する。本開示のバインダーは活物質の被覆性に優れているため、活物質がケイ素を含んでいても劣化しにくく、良好なサイクル特性が維持されやすい。The active material contained in the electrode mixture may contain a compound containing silicon. When a silicon-containing compound is used as an active material for the negative electrode of an energy device (negative electrode active material), a higher capacity can be achieved compared to negative electrode active materials such as graphite. On the other hand, the active material has a tendency to deteriorate due to its large expansion and contraction during charging and discharging, and the cycle characteristics are difficult to maintain. The binder of the present disclosure has excellent coating properties for the active material, so that even if the active material contains silicon, it is difficult to deteriorate and good cycle characteristics are easily maintained.

ケイ素を含有する化合物としてはケイ素酸化物が挙げられ、ケイ素酸化物としては一酸化ケイ素、二酸化ケイ素、亜酸化ケイ素等が挙げられる。これらは1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。Examples of compounds containing silicon include silicon oxides, such as silicon monoxide, silicon dioxide, and silicon suboxide. These may be used alone or in combination of two or more.

一酸化ケイ素は、例えば、二酸化ケイ素と金属ケイ素との混合物を加熱して生成した一酸化ケイ素の気体を冷却及び析出させる公知の昇華法にて得ることができる。また、酸化ケイ素、一酸化ケイ素等として市場から入手することができる。Silicon monoxide can be obtained, for example, by the known sublimation method of heating a mixture of silicon dioxide and silicon metal to produce silicon monoxide gas, which is then cooled and precipitated. Silicon monoxide can also be obtained from the market as silicon oxide, silicon monoxide, etc.

ケイ素酸化物は、ケイ素酸化物中にケイ素の結晶子が分散した構造(好ましくは、二酸化ケイ素中にケイ素の結晶子が分散した構造)を有するものであってもよい。ケイ素酸化物中にケイ素の結晶子が存在していると、初期の放電容量の高容量化と良好な初期の充放電効率が得られやすい。The silicon oxide may have a structure in which silicon crystallites are dispersed in silicon oxide (preferably a structure in which silicon crystallites are dispersed in silicon dioxide). The presence of silicon crystallites in silicon oxide makes it easier to obtain a high initial discharge capacity and good initial charge/discharge efficiency.

ケイ素酸化物が粒子状である場合、その平均粒子径は特に制限されない。例えば、0.1μm~20μmであることが好ましく、0.5μm~10μmであることがより好ましい。When the silicon oxide is particulate, its average particle size is not particularly limited. For example, it is preferably 0.1 μm to 20 μm, and more preferably 0.5 μm to 10 μm.

本開示において活物質の平均粒子径は、界面活性剤を含んだ精製水に試料を分散させ、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、株式会社島津製作所、SALD-3000J)で測定される体積基準の粒度分布において、小径側からの積算が50%となるときの値(メジアン径(D50))とする。
BET比表面積は、例えば、JIS Z 8830:2013に準じて窒素吸着能から測定することができる。評価装置としては、例えば、QUANTACHROME社:AUTOSORB-1(商品名)を用いることができる。試料表面及び構造中に吸着している水分がガス吸着能に影響を及ぼすと考えられることから、BET比表面積の測定を行う際には、まず加熱による水分除去の前処理を行うことが好ましい。
前処理では、0.05gの測定試料を投入した測定用セルを、真空ポンプで10Pa以下に減圧した後、110℃で加熱し、3時間以上保持した後、減圧した状態を保ったまま常温(25℃)まで自然冷却する。この前処理を行った後、評価温度を77Kとし、評価圧力範囲を相対圧(飽和蒸気圧に対する平衡圧力)にて1未満として測定する。
In the present disclosure, the average particle size of the active material is defined as the value (median diameter (D50)) at which the cumulative total from the small diameter side is 50% in the volume-based particle size distribution measured by dispersing a sample in purified water containing a surfactant and measuring the particle size distribution using a laser diffraction particle size distribution measuring device (e.g., SALD-3000J, manufactured by Shimadzu Corporation).
The BET specific surface area can be measured from the nitrogen adsorption capacity in accordance with, for example, JIS Z 8830: 2013. As an evaluation device, for example, AUTOSORB-1 (product name) manufactured by QUANTACROME Inc. can be used. Since moisture adsorbed on the sample surface and in the structure is considered to affect the gas adsorption capacity, it is preferable to first perform a pretreatment for removing moisture by heating when measuring the BET specific surface area.
In the pretreatment, a measurement cell containing 0.05 g of a measurement sample is depressurized to 10 Pa or less using a vacuum pump, heated to 110° C., and held for 3 hours or more, and then naturally cooled to room temperature (25° C.) while maintaining the depressurized state. After this pretreatment, the evaluation temperature is set to 77 K, and the evaluation pressure range is set to less than 1 in terms of relative pressure (equilibrium pressure with respect to the saturated vapor pressure).

ケイ素酸化物の粒子は、例えば、塊状のケイ素酸化物を粉砕及び分級して製造することができる。詳しくは、まず、塊状のケイ素酸化物を微粉砕機に投入できる大きさまで粉砕する一次粉砕及び分級を行い、さらにこの粉砕物を微粉砕機により二次粉砕(分級)する方法が好ましい。Silicon oxide particles can be produced, for example, by crushing and classifying lump silicon oxide. More specifically, a preferred method is to first crush the lump silicon oxide to a size that can be fed into a fine grinding mill, followed by classification, and then to subject the crushed material to secondary crushing (classification) in the fine grinding mill.

本開示の電極合剤は、活物質としてケイ素を含有する化合物と、他の活物質とを含むものであってもよい。他の活物質は、例えば、リチウムイオン二次電池の負極活物質として常用されるものから選択してもよい。具体的には、炭素材料、金属リチウム、リチウム合金、金属間化合物、金属錯体、有機高分子化合物等が挙げられる。これらの中でも、炭素材料が好ましい。炭素材料としては、天然黒鉛(鱗片状黒鉛等)、人造黒鉛等の黒鉛、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック、炭素繊維などが挙げられる。The electrode mixture of the present disclosure may contain a compound containing silicon as an active material and other active materials. The other active materials may be selected from those commonly used as negative electrode active materials for lithium ion secondary batteries. Specific examples include carbon materials, metallic lithium, lithium alloys, intermetallic compounds, metal complexes, organic polymer compounds, and the like. Among these, carbon materials are preferred. Examples of carbon materials include graphite such as natural graphite (e.g., flake graphite) and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black, and carbon fibers.

炭素材料の中でも、エネルギーデバイスの特性向上の観点からは、X線広角回折法における炭素六角平面の間隔(d002)が3.35Å~3.40Åであり、c軸方向の結晶子(Lc)が100Å以上である炭素材料(黒鉛)が好ましい。
一方、エネルギーデバイスのサイクル特性及び安全性の向上の観点からは、X線広角回折法における炭素六角平面の間隔(d002)が3.50Å~3.95Åである炭素材料(非晶質炭素)が好ましい。
炭素材料の平均粒子径は、0.1μm~60μmであることが好ましく、0.5μm~30μmであることがより好ましい。また、炭素材料のBET比表面積は、1m/g~10m/gであることが好ましい。
Among carbon materials, from the viewpoint of improving the characteristics of energy devices, a carbon material (graphite) having a carbon hexagonal plane spacing (d 002 ) of 3.35 Å to 3.40 Å in wide-angle X-ray diffraction and a crystallite (Lc) in the c-axis direction of 100 Å or more is preferred.
On the other hand, from the viewpoint of improving the cycle characteristics and safety of energy devices, a carbon material (amorphous carbon) in which the spacing (d 002 ) between hexagonal carbon planes is 3.50 Å to 3.95 Å as measured by wide-angle X-ray diffraction is preferred.
The carbon material preferably has an average particle size of 0.1 μm to 60 μm, more preferably 0.5 μm to 30 μm, and more preferably has a BET specific surface area of 1 m 2 /g to 10 m 2 /g.

本開示の電極合剤は、これに含まれるバインダーが水系溶媒への適合性に優れているため、水系溶媒を用いた製造方法が採用されている負極用の電極合剤として好適であるが、正極用の電極合剤であってもよい。The electrode mixture of the present disclosure is suitable as an electrode mixture for negative electrodes that are manufactured using aqueous solvents because the binder contained therein has excellent compatibility with aqueous solvents, but it may also be an electrode mixture for positive electrodes.

電極合剤が正極用であって正極活物質を含む場合、正極活物質の種類は特に制限されない。例えば、リチウムイオン二次電池の正極活物質として常用されるものから選択してもよい。具体的には、リチウム含有金属複合酸化物、オリビン型リチウム塩、カルコゲン化合物、二酸化マンガン等が挙げられる。リチウム含有金属複合酸化物は、リチウムと遷移金属とを含む金属酸化物又は該金属酸化物中の遷移金属の一部が異種元素によって置換された金属酸化物である。異種元素としては、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V、B等が挙げられ、中でもMn、Al、Co、Ni、Mg等が好ましい。異種元素は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。When the electrode mixture is for a positive electrode and contains a positive electrode active material, the type of the positive electrode active material is not particularly limited. For example, it may be selected from those commonly used as positive electrode active materials for lithium ion secondary batteries. Specific examples include lithium-containing metal composite oxides, olivine-type lithium salts, chalcogen compounds, manganese dioxide, and the like. The lithium-containing metal composite oxide is a metal oxide containing lithium and a transition metal, or a metal oxide in which a part of the transition metal in the metal oxide is replaced by a different element. Examples of the different element include Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V, B, and the like, and among them, Mn, Al, Co, Ni, Mg, and the like are preferable. The different element may be used alone or in combination of two or more kinds.

正極活物質の平均粒子径は、0.1μm~60μmであることが好ましく、0.5μm~30μmであることがより好ましい。また、正極活物質のBET比表面積は、1m/g~10m/gであることが好ましい。 The positive electrode active material preferably has an average particle size of 0.1 μm to 60 μm, more preferably 0.5 μm to 30 μm, and more preferably has a BET specific surface area of 1 m 2 /g to 10 m 2 /g.

電極合剤が活物質としてケイ素を含有する化合物と、他の活物質とを含む場合、その割合は特に制限されない。例えば、ケイ素を含有する化合物Aと、他の活物質Bとの質量比(A:B)が0.5:9.5~5:5であってもよい。When the electrode mixture contains a silicon-containing compound and another active material as the active material, the ratio is not particularly limited. For example, the mass ratio (A:B) of the silicon-containing compound A to the other active material B may be 0.5:9.5 to 5:5.

電極合剤に含まれるバインダーと活物質の割合は、特に制限されない。例えば、バインダーAと活物質Bとの質量比(A:B)が20:80~0.1:99.9であってもよい。The ratio of the binder and the active material contained in the electrode mixture is not particularly limited. For example, the mass ratio of the binder A to the active material B (A:B) may be 20:80 to 0.1:99.9.

電極合剤は、液状媒体を含むものであってもよい。特に、作業性の観点からはバインダーの使用時(活物質と混合する際)に液状媒体を含んでいることが好ましい。電極合剤に含まれる液状媒体としては水が好ましいが、必要に応じて水とともに有機溶媒を含んでいてもよい。The electrode mixture may contain a liquid medium. In particular, from the viewpoint of workability, it is preferable that the binder contains a liquid medium when used (when mixed with the active material). The liquid medium contained in the electrode mixture is preferably water, but an organic solvent may be contained together with water as necessary.

電極合剤の使用時における粘度は、例えば、25℃において500mPa・s~50000mPa・sであることが好ましく、1000mPa・s~20000mPa・sであることがより好ましく、2000mPa・s~10000mPa・sであることがさらに好ましい。なお、粘度は回転式せん断粘度計を用いて、25℃、せん断速度1.0s-1で測定される。 The viscosity of the electrode mixture during use is, for example, preferably 500 mPa·s to 50,000 mPa·s at 25° C., more preferably 1,000 mPa·s to 20,000 mPa·s, and even more preferably 2,000 mPa·s to 10,000 mPa·s. The viscosity is measured using a rotational shear viscometer at 25° C. and a shear rate of 1.0 s -1 .

電極合剤は、必要に応じてバインダー、活物質及び液状媒体以外の成分を含んでいてもよい。例えば、電解液に対する耐膨潤性を補完するための架橋成分、電極の柔軟性及び可とう性を補完するためのゴム成分、電極合剤の塗工性を向上させるための増粘剤、沈降防止剤、消泡剤、レベリング剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。電極合剤の状態は特に制限されず、保管方法、電極の形成方法等に応じて選択できる。例えば、スラリー状であってもよい。 The electrode mixture may contain components other than the binder, active material, and liquid medium as necessary. For example, it may contain various additives such as a cross-linking component to complement swelling resistance to the electrolyte, a rubber component to complement the flexibility and pliability of the electrode, a thickener to improve the coatability of the electrode mixture, an anti-settling agent, an antifoaming agent, and a leveling agent. The state of the electrode mixture is not particularly limited and can be selected according to the storage method, the electrode formation method, etc. For example, it may be in a slurry state.

<エネルギーデバイス用電極>
本開示のエネルギーデバイス用電極は、集電体と、前記集電体の少なくとも一方の表面上に設けられ、上述した電極合剤を含む電極合剤層と、を有する。
本開示のエネルギーデバイス用電極は、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、太陽電池、燃料電池等の電極として用いることができる。
以下に、本開示のエネルギーデバイス用電極をリチウムイオン二次電池の電極に適用した場合について詳細に説明するが、本開示のエネルギーデバイス用電極は下記内容に限定されるものではない。
<Electrodes for energy devices>
The energy device electrode of the present disclosure comprises a current collector and an electrode mixture layer provided on at least one surface of the current collector and containing the above-mentioned electrode mixture.
The energy device electrode of the present disclosure can be used as an electrode for lithium ion secondary batteries, electric double layer capacitors, solar cells, fuel cells, and the like.
The application of the energy device electrode of the present disclosure to an electrode of a lithium ion secondary battery will be described in detail below, but the energy device electrode of the present disclosure is not limited to the following.

集電体の種類は特に制限されない。例えば、リチウムイオン二次電池の分野で常用されるものから選択してもよい。
リチウムイオン二次電池の負極に用いられる集電体(負極集電体)としては、ステンレス鋼、ニッケル、銅等を含むシート、箔などが挙げられる。これらの中でも、銅を含有するシート又は箔が好ましい。シート及び箔の厚さは特に限定されず、集電体として必要な強度及び加工性を確保する観点から、例えば、1μm~500μmであることが好ましく、2μm~100μmであることがより好ましく、5μm~50μmであることがさらに好ましい。
リチウムイオン二次電池の正極に用いられる集電体(正極集電体)としては、ステンレス鋼、アルミニウム、チタン等を含有するシート、箔などが挙げられる。これらの中でも、アルミニウムを含有するシート又は箔が好ましい。シート及び箔の厚さは特に限定されず、集電体として必要な強度及び加工性を確保する観点から、例えば、1μm~500μmであることが好ましく、2μm~80μmであることがより好ましく、5μm~50μmであることがさらに好ましい。
The type of the current collector is not particularly limited, and may be selected from those commonly used in the field of lithium ion secondary batteries.
Examples of the current collector (negative electrode current collector) used in the negative electrode of a lithium ion secondary battery include sheets and foils containing stainless steel, nickel, copper, etc. Among these, sheets or foils containing copper are preferred. The thickness of the sheet or foil is not particularly limited, and from the viewpoint of ensuring the strength and processability required as a current collector, it is preferably, for example, 1 μm to 500 μm, more preferably 2 μm to 100 μm, and even more preferably 5 μm to 50 μm.
Examples of the current collector (positive electrode current collector) used in the positive electrode of a lithium ion secondary battery include sheets and foils containing stainless steel, aluminum, titanium, etc. Among these, sheets or foils containing aluminum are preferred. The thickness of the sheet or foil is not particularly limited, and from the viewpoint of ensuring the strength and processability required as a current collector, it is preferably, for example, 1 μm to 500 μm, more preferably 2 μm to 80 μm, and even more preferably 5 μm to 50 μm.

電極合剤層は、上述した電極合剤を用いて形成することができる。具体的には、例えば、スラリー状の電極合剤を集電体の少なくとも一方の表面上に塗布し、次いで溶媒を乾燥して除去し、必要に応じて圧延して形成することができる。
スラリー状の電極合剤の塗布は、例えば、コンマコーター等を用いて行うことができる。塗布は、対向する電極において、正極容量と負極容量との比率(負極容量/正極容量)が1以上になるように行うことが適当である。スラリー状の電極合剤の塗布量は、例えば、電極合剤層の片面当たりの乾燥質量が、5g/m~500g/mであることが好ましく、50g/m~300g/mであることがより好ましい。
溶媒の除去は、例えば、50℃~150℃、好ましくは、80℃~120℃で、1分~20分間、好ましくは、3分~10分間乾燥することによって行われる。
圧延は、例えばロールプレス機を用いて行われ、合剤層の密度が、負極の合剤層の場合、例えば、1g/cm~2g/cm、好ましくは、1.2g/cm~1.8g/cmとなるように、正極の合剤層の場合、例えば、2g/cm~5g/cm、好ましくは、2g/cm~4g/cmとなるようにプレスされる。
さらに、電極内の残留溶媒、吸着水の除去等のため、例えば、100℃~150℃で1~20時間真空乾燥してもよい。
The electrode mixture layer can be formed using the electrode mixture described above. Specifically, for example, the electrode mixture in a slurry form is applied onto at least one surface of the current collector, the solvent is then removed by drying, and the electrode mixture layer can be formed by rolling as necessary.
The application of the electrode mixture in a slurry form can be carried out, for example, using a comma coater or the like. The application is suitably carried out so that the ratio of the positive electrode capacity to the negative electrode capacity (negative electrode capacity/positive electrode capacity) of the opposing electrodes is equal to or greater than 1. The application amount of the electrode mixture in a slurry form is, for example, preferably 5 g/m 2 to 500 g/m 2 , and more preferably 50 g/m 2 to 300 g/m 2 , in terms of the dry mass per side of the electrode mixture layer.
The solvent is removed, for example, by drying at 50° C. to 150° C., preferably 80° C. to 120° C., for 1 to 20 minutes, preferably 3 to 10 minutes.
The rolling is carried out, for example, using a roll press machine, so that the density of the mixture layer becomes, for example, 1 g/cm 3 to 2 g/cm 3 , preferably 1.2 g/cm 3 to 1.8 g/cm 3 in the case of a negative electrode mixture layer, and, for example, 2 g/cm 3 to 5 g/cm 3 , preferably 2 g/cm 3 to 4 g/cm 3 in the case of a positive electrode mixture layer.
Furthermore, in order to remove residual solvent and adsorbed water in the electrode, the electrode may be vacuum dried at 100° C. to 150° C. for 1 to 20 hours.

<エネルギーデバイス>
本開示のエネルギーデバイスは、正極と負極とを備え、正極及び負極の少なくとも一方が上述したバインダーと活物質とを含む。
本開示のエネルギーデバイス用電極は、正極及び負極の少なくとも一方が上述したバインダーと活物質とを含むため、活物質として膨張収縮が大きい材料を含む場合であってもサイクル特性に優れている。
<Energy Devices>
The energy device of the present disclosure includes a positive electrode and a negative electrode, and at least one of the positive electrode and the negative electrode contains the above-mentioned binder and active material.
In the energy device electrode of the present disclosure, at least one of the positive electrode and negative electrode contains the above-mentioned binder and active material, and therefore has excellent cycle characteristics even when the active material contains a material that expands and contracts greatly.

ある実施態様では、エネルギーデバイスは少なくとも負極が上述したバインダーと活物質とを含む。またある実施態様では、エネルギーデバイスは少なくとも負極が上述したバインダーと活物質とを含み、活物質としてケイ素を含有する化合物を含む。In one embodiment, the energy device has at least a negative electrode that includes the binder and active material described above. In another embodiment, the energy device has at least a negative electrode that includes the binder and active material described above, and includes a silicon-containing compound as the active material.

本開示のエネルギーデバイスとしては、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、太陽電池、燃料電池等が挙げられる。以下に、エネルギーデバイスがリチウムイオン二次電池の場合について詳細に説明するが、本開示のエネルギーデバイスは下記内容に限定されるものではない。 Examples of energy devices disclosed herein include lithium ion secondary batteries, electric double layer capacitors, solar cells, fuel cells, etc. Below, we will explain in detail the case where the energy device is a lithium ion secondary battery, but the energy devices disclosed herein are not limited to the following content.

リチウムイオン二次電池は、例えば、正極と、負極と、正極と負極との間に介在するセパレータと、電解液と、を備える。正極及び負極の詳細については、上述したエネルギーデバイス用電極に記載したものを参照できる。A lithium ion secondary battery, for example, comprises a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte. For details of the positive electrode and the negative electrode, please refer to the description of the electrodes for energy devices mentioned above.

セパレータは、正極及び負極間を電子的には絶縁しつつもイオン透過性を有し、かつ、正極側における酸化性及び負極側における還元性に対する耐性を備えるものであれば特に制限はない。このような特性を満たすセパレータの材料(材質)としては、樹脂、無機物等が用いられる。There are no particular limitations on the separator, so long as it provides electronic insulation between the positive and negative electrodes while being ion-permeable, and is resistant to oxidation on the positive electrode side and reduction on the negative electrode side. Resins, inorganic substances, etc. are used as separator materials that satisfy these characteristics.

上記樹脂としては、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、セルロース系ポリマー、ポリイミド、ナイロン等が用いられる。具体的には、電解液に対して安定で、保液性の優れた材料の中から選ぶのが好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを原料とする多孔性シート、不織布などを用いることが好ましい。Examples of the resin that can be used include olefin polymers, fluorine polymers, cellulose polymers, polyimides, nylons, etc. Specifically, it is preferable to select a material that is stable against the electrolyte and has excellent electrolyte retention, and it is preferable to use a porous sheet or nonwoven fabric made from polyolefins such as polyethylene or polypropylene.

無機物としては、アルミナ、二酸化ケイ素等の酸化物類、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物類、硫酸バリウム、硫酸カルシウム等の硫酸塩類、ガラスなどが用いられる。例えば、繊維形状又は粒子形状の上記無機物を、不織布、織布、微多孔性フィルム等の薄膜形状の基材に付着させたものをセパレータとして用いることができる。
薄膜形状の基材としては、孔径が0.01μm~1μmであり、厚さが5μm~50μmのものが好適に用いられる。また、例えば、繊維形状又は粒子形状の上記無機物を、樹脂等の結着剤を用いて複合多孔層としたものをセパレータとして用いることができる。さらに、この複合多孔層を、正極又は負極の表面に形成し、セパレータとしてもよい。あるいは、この複合多孔層を他のセパレータの表面に形成し、多層セパレータとしてもよい。例えば、90%粒子径(D90)が1μm未満のアルミナ粒子を、フッ素樹脂を結着剤として結着させた複合多孔層を、正極の表面に形成してもよい。
Examples of inorganic substances that can be used include oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate, glass, etc. For example, the above-mentioned inorganic substances in a fiber or particle form can be attached to a thin-film substrate such as a nonwoven fabric, a woven fabric, or a microporous film, and the like, and used as the separator.
As the thin-film-shaped substrate, a substrate having a pore size of 0.01 μm to 1 μm and a thickness of 5 μm to 50 μm is preferably used. In addition, for example, the above-mentioned inorganic substance in a fiber shape or particle shape can be used as a separator by forming a composite porous layer using a binder such as a resin. Furthermore, this composite porous layer may be formed on the surface of a positive electrode or a negative electrode to form a separator. Alternatively, this composite porous layer may be formed on the surface of another separator to form a multi-layer separator. For example, a composite porous layer in which alumina particles having a 90% particle size (D90) of less than 1 μm are bound with a fluororesin as a binder may be formed on the surface of a positive electrode.

電解液は、溶質(支持塩)と非水溶媒とを含み、さらに必要に応じて各種添加剤を含む。溶質は通常、非水溶媒中に溶解した状態である。電解液は、例えば、セパレータに含浸される。 The electrolyte contains a solute (supporting salt) and a non-aqueous solvent, and may further contain various additives as necessary. The solute is usually dissolved in the non-aqueous solvent. The electrolyte is impregnated into, for example, a separator.

溶質としては、この分野で常用されるものを使用できる。具体的には、LiClO、LiBF、LiPF、LiAlCl、LiSbF、LiSCN、LiCFSO、LiCFCO、LiAsF、LiB10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム、LiCl、LiBr、LiI、クロロボランリチウム、ホウ酸塩類、イミド塩類等が挙げられる。ホウ酸塩類としては、ビス(1,2-ベンゼンジオレート(2-)-O,O’)ホウ酸リチウム、ビス(2,3-ナフタレンジオレート(2-)-O,O’)ホウ酸リチウム、ビス(2,2’-ビフェニルジオレート(2-)-O,O’)ホウ酸リチウム、ビス(5-フルオロ-2-オレート-1-ベンゼンスルホン酸-O,O’)ホウ酸リチウム等が挙げられる。イミド塩類としては、ビストリフルオロメタンスルホン酸イミドリチウム((CFSONLi)、トリフルオロメタンスルホン酸ノナフルオロブタンスルホン酸イミドリチウム((CFSO)(CSO)NLi)、ビスペンタフルオロエタンスルホン酸イミドリチウム((CSONLi)等が挙げられる。溶質は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。溶質の非水溶媒に対する溶解量は、0.5モル/L~2モル/Lとすることが好ましい。 As the solute, a solute commonly used in this field can be used, specifically, LiClO4 , LiBF4, LiPF6 , LiAlCl4 , LiSbF6 , LiSCN , LiCF3SO3 , LiCF3CO2 , LiAsF6 , LiB10Cl10 , lithium lower aliphatic carboxylates, LiCl, LiBr, LiI , lithium chloroborane , borates, imide salts, etc. can be mentioned. Examples of the borate salts include lithium bis(1,2-benzenediolate(2-)-O,O')borate, lithium bis(2,3-naphthalenediolate(2-)-O,O')borate, lithium bis(2,2'-biphenyldiolate(2-)-O,O')borate, and lithium bis(5-fluoro-2-oleate-1-benzenesulfonic acid-O,O')borate. Examples of the imide salts include lithium bistrifluoromethanesulfonate imide ((CF 3 SO 2 ) 2 NLi), lithium trifluoromethanesulfonate nonafluorobutanesulfonate imide ((CF 3 SO 2 )(C 4 F 9 SO 2 )NLi), and lithium bispentafluoroethanesulfonate imide ((C 2 F 5 SO 2 ) 2 NLi). The amount of the solute dissolved in the non-aqueous solvent is preferably 0.5 mol/L to 2 mol/L.

非水溶媒としては、この分野で常用されるものを使用できる。具体的には、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、環状カルボン酸エステル等が挙げられる。環状炭酸エステルとしては、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)等が挙げられる。鎖状炭酸エステルとしては、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジメチルカーボネート(DMC)等が挙げられる。環状カルボン酸エステルとしては、γ-ブチロラクトン(GBL)、γ-バレロラクトン(GVL)等が挙げられる。非水溶媒は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。As the non-aqueous solvent, those commonly used in this field can be used. Specific examples include cyclic carbonate esters, chain carbonate esters, cyclic carboxylate esters, etc. Examples of cyclic carbonate esters include propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC). Examples of chain carbonate esters include diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), dimethyl carbonate (DMC), etc. Examples of cyclic carboxylate esters include gamma-butyrolactone (GBL), gamma-valerolactone (GVL), etc. One type of non-aqueous solvent may be used alone, or two or more types may be used in combination.

また、電池特性をより向上できる観点から、非水溶媒はビニレンカーボネート(VC)を含有することが好ましい。非水溶媒がビニレンカーボネート(VC)を含有する場合の含有率は、非水溶媒全量に対して、0.1質量%~2質量%であることが好ましく、0.2質量%~1.5質量%であることがより好ましい。In addition, from the viewpoint of further improving the battery characteristics, it is preferable that the non-aqueous solvent contains vinylene carbonate (VC). When the non-aqueous solvent contains vinylene carbonate (VC), the content is preferably 0.1% by mass to 2% by mass, and more preferably 0.2% by mass to 1.5% by mass, based on the total amount of the non-aqueous solvent.

リチウムイオン二次電池の構成例として、ラミネート型のリチウムイオン二次電池の構成について以下に説明する。
ラミネート型のリチウムイオン二次電池は、例えば、次のようにして作製できる。まず、正極と負極を角形に切断し、それぞれの電極にタブを溶接し正極端子及び負極端子を作製する。正極と負極との間にセパレータを介在させ積層した電極積層体を作製し、その状態でアルミニウム製のラミネートパック内に収容し、正極端子及び負極端子をアルミラミネートパックの外に出し密封する。次いで、電解液をアルミラミネートパック内に注液し、アルミラミネートパックの開口部を密封する。これにより、リチウムイオン二次電池が得られる。
As an example of the configuration of the lithium ion secondary battery, the configuration of a laminate type lithium ion secondary battery will be described below.
A laminated lithium ion secondary battery can be produced, for example, as follows. First, the positive electrode and the negative electrode are cut into a rectangular shape, and tabs are welded to each electrode to produce a positive electrode terminal and a negative electrode terminal. An electrode laminate is produced by stacking the positive electrode and the negative electrode with a separator interposed between them, and in this state, the laminate is housed in an aluminum laminate pack, and the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are taken out of the aluminum laminate pack and sealed. Next, an electrolyte is poured into the aluminum laminate pack, and the opening of the aluminum laminate pack is sealed. This produces a lithium ion secondary battery.

リチウムイオン二次電池の構成例として、円柱状のリチウムイオン二次電池の構成について以下に図面を参照して説明する。
図1は、円柱状のリチウムイオン二次電池の断面図である。図1に示すように、リチウムイオン二次電池1は、ニッケルメッキが施されたスチール製で有底円筒状の電池容器6を有している。電池容器6には、帯状の正極板2及び負極板3がセパレータ4を介して断面渦巻状に捲回された電極群5が収容されている。セパレータ4は、例えば、幅が58mm、厚さが30μmに設定される。電極群5の上端面には、一端部を正極板2に固定されたアルミニウム製でリボン状の正極タブ端子が導出されている。正極タブ端子の他端部は、電極群5の上側に配置され正極外部端子となる円盤状の電池蓋の下面に超音波溶接で接合されている。一方、電極群5の下端面には、一端部を負極板3に固定された銅製でリボン状の負極タブ端子が導出されている。負極タブ端子の他端部は、電池容器6の内底部に抵抗溶接で接合されている。従って、正極タブ端子及び負極タブ端子は、それぞれ電極群5の両端面の互いに反対側に導出されている。なお、電極群5の外周面全周には、図示を省略した絶縁被覆が施されている。電池蓋は、絶縁性の樹脂製ガスケットを介して電池容器6の上部にカシメ固定されている。このため、リチウムイオン二次電池1の内部は密封されている。また、電池容器6内には、図示しない電解液が注液されている。
As an example of the configuration of a lithium ion secondary battery, the configuration of a cylindrical lithium ion secondary battery will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a cylindrical lithium ion secondary battery. As shown in FIG. 1, the lithium ion secondary battery 1 has a cylindrical battery container 6 made of nickel-plated steel and having a bottom. The battery container 6 contains an electrode group 5 in which a strip-shaped positive electrode plate 2 and a negative electrode plate 3 are wound in a spiral shape in cross section via a separator 4. The separator 4 is set to, for example, a width of 58 mm and a thickness of 30 μm. A ribbon-shaped positive electrode tab terminal made of aluminum and fixed at one end to the positive electrode plate 2 is led out from the upper end surface of the electrode group 5. The other end of the positive electrode tab terminal is disposed on the upper side of the electrode group 5 and joined by ultrasonic welding to the lower surface of a disk-shaped battery cover that serves as a positive electrode external terminal. On the other hand, a ribbon-shaped negative electrode tab terminal made of copper and fixed at one end to the negative electrode plate 3 is led out from the lower end surface of the electrode group 5. The other end of the negative electrode tab terminal is joined to the inner bottom of the battery container 6 by resistance welding. Therefore, the positive electrode tab terminal and the negative electrode tab terminal are respectively led out to opposite ends of both end faces of the electrode group 5. An insulating coating (not shown) is applied to the entire outer periphery of the electrode group 5. The battery lid is fixed to the upper part of the battery container 6 by crimping via an insulating resin gasket. Therefore, the inside of the lithium ion secondary battery 1 is sealed. An electrolyte (not shown) is poured into the battery container 6.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。The present invention will now be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
<共重合体Aの合成>
攪拌機、温度計及び冷却管を装着した0.5リットルのセパラブルフラスコ内に、精製水(富士フイルム和光純薬株式会社製)25.5g、4N水酸化リチウム水溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)88.47mL、アクリル酸(富士フイルム和光純薬株式会社製)25.5gを加え、200回転/分で1時間攪拌した。次いで、アクリロニトリル(富士フイルム和光純薬株式会社製)3.0g、一般式(I)においてRが水素原子、Rがメチル、nが9であるメトキシポリエチレングリコールアクリレート(新中村化学株式会社製、AM-90G)1.5gを系内に加え、系内を窒素置換し、65.0℃まで昇温した。系内の温度が65.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.15gを溶解した溶液を系内に加え、200回転/分で5時間攪拌した。次いで、系内を90.0℃まで昇温した。系内の温度が90.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム0.03gを溶解させた溶液を系内に加え、200回転/分で2時間攪拌し、共重合体Aを含む水溶液を合成した。得られた共重合体Aを含む水溶液を150℃に設定した送風型乾燥機で1時間乾燥させた。乾燥後の不揮発分濃度から重合率を算出した結果、99.8%であった。
Example 1
<Synthesis of Copolymer A>
In a 0.5-liter separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooling tube, 25.5 g of purified water (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 88.47 mL of a 4N lithium hydroxide aqueous solution (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 25.5 g of acrylic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred at 200 rpm for 1 hour. Next, 3.0 g of acrylonitrile (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 1.5 g of methoxypolyethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G) in which R 1 is a hydrogen atom, R 2 is methyl, and n is 9 in the general formula (I) were added to the system, and the system was replaced with nitrogen and heated to 65.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 65.0 ° C., a solution in which 0.15 g of ammonium persulfate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 5 hours. Then, the temperature in the system was raised to 90.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 90.0 ° C., a solution in which 0.03 g of ammonium persulfate as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 2 hours to synthesize an aqueous solution containing copolymer A. The obtained aqueous solution containing copolymer A was dried for 1 hour with a blower type dryer set at 150 ° C. The polymerization rate was calculated from the non-volatile content concentration after drying, and was 99.8%.

(実施例2)
<共重合体Bの合成>
攪拌機、温度計及び冷却管を装着した0.5リットルのセパラブルフラスコ内に、精製水(富士フイルム和光純薬株式会社製)30.7g、4N水酸化リチウム水溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)83.26mL、アクリル酸(富士フイルム和光純薬株式会社製)24.0gを加え、200回転/分で1時間攪拌した。次いで、アクリロニトリル(富士フイルム和光純薬株式会社製)3.0g、メトキシポリエチレングリコールアクリレート(新中村化学株式会社製、AM-90G)3.0gを系内に加え、系内を窒素置換し、65.0℃まで昇温した。系内の温度が65.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.15gを溶解した溶液を系内に加え、200回転/分で5時間攪拌した。次いで、系内を90.0℃まで昇温した。系内の温度が90.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム0.03gを溶解させた溶液を系内に加え、200回転/分で2時間攪拌し、共重合体Bを含む水溶液を合成した。得られた共重合体Bを含む水溶液を150℃に設定した送風型乾燥機で1時間乾燥させた。乾燥後の不揮発分濃度から重合率を算出した結果、99.7%であった。
Example 2
<Synthesis of Copolymer B>
In a 0.5-liter separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooling tube, 30.7 g of purified water (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 83.26 mL of 4N lithium hydroxide aqueous solution (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 24.0 g of acrylic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred at 200 rpm for 1 hour. Next, 3.0 g of acrylonitrile (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 3.0 g of methoxypolyethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G) were added to the system, the system was replaced with nitrogen, and the temperature was raised to 65.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 65.0 ° C., a solution of 0.15 g of ammonium persulfate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water and added to the system, and stirred at 200 rpm for 5 hours. Then, the temperature in the system was raised to 90.0°C. After confirming that the temperature in the system was 90.0°C, a solution in which 0.03g of ammonium persulfate as a polymerization initiator was dissolved in 2.0g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 2 hours to synthesize an aqueous solution containing copolymer B. The aqueous solution containing copolymer B obtained was dried for 1 hour in a blower dryer set at 150°C. The polymerization rate was calculated from the non-volatile content concentration after drying and was 99.7%.

(実施例3)
<共重合体Cの合成>
攪拌機、温度計及び冷却管を装着した0.5リットルのセパラブルフラスコ内に、精製水(富士フイルム和光純薬株式会社製)41.1g、4N水酸化リチウム水溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)72.86mL、アクリル酸(富士フイルム和光純薬株式会社製)21.0gを加え、200回転/分で1時間攪拌した。次いで、アクリロニトリル(富士フイルム和光純薬株式会社製)3.0g、メトキシポリエチレングリコールアクリレート(新中村化学株式会社製、AM-90G)6.0gを系内に加え、系内を窒素置換し、65.0℃まで昇温した。系内の温度が65.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.15gを溶解した溶液を系内に加え、200回転/分で5時間攪拌した。次いで、系内を90.0℃まで昇温した。系内の温度が90.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム0.03gを溶解させた溶液を系内に加え、200回転/分で2時間攪拌し、共重合体Cを含む水溶液を合成した。得られた共重合体Cを含む水溶液を150℃に設定した送風型乾燥機で1時間乾燥させた。乾燥後の不揮発分濃度から重合率を算出した結果、100.1%であった。
Example 3
<Synthesis of Copolymer C>
In a 0.5-liter separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooling tube, 41.1 g of purified water (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 72.86 mL of 4N lithium hydroxide aqueous solution (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 21.0 g of acrylic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred at 200 rpm for 1 hour. Next, 3.0 g of acrylonitrile (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 6.0 g of methoxypolyethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G) were added to the system, the system was replaced with nitrogen, and the temperature was raised to 65.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 65.0 ° C., a solution of 0.15 g of ammonium persulfate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water and added to the system and stirred at 200 rpm for 5 hours. Then, the temperature in the system was raised to 90.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 90.0 ° C., a solution of 0.03 g of ammonium persulfate as a polymerization initiator dissolved in 2.0 g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 2 hours to synthesize an aqueous solution containing copolymer C. The aqueous solution containing copolymer C obtained was dried for 1 hour in a blower dryer set at 150 ° C. The polymerization rate was calculated from the non-volatile content concentration after drying and was 100.1%.

(実施例4)
<共重合体Dの合成>
攪拌機、温度計及び冷却管を装着した0.5リットルのセパラブルフラスコ内に、精製水(富士フイルム和光純薬株式会社製)35.9g、4N水酸化リチウム水溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)78.06mL、アクリル酸(富士フイルム和光純薬株式会社製)22.5gを加え、200回転/分で1時間攪拌した。次いで、アクリロニトリル(富士フイルム和光純薬株式会社製)6.0g、メトキシポリエチレングリコールアクリレート(新中村化学株式会社製、AM-90G)1.5gを系内に加え、系内を窒素置換し、65.0℃まで昇温した。系内の温度が65.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.15gを溶解した溶液を系内に加え、200回転/分で5時間攪拌した。次いで、系内を90.0℃まで昇温した。系内の温度が90.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム0.03gを溶解させた溶液を系内に加え、200回転/分で2時間攪拌し、共重合体Dを含む水溶液を合成した。得られた共重合体Dを含む水溶液を150℃に設定した送風型乾燥機で1時間乾燥させた。乾燥後の不揮発分濃度から重合率を算出した結果、99.6%であった。
Example 4
<Synthesis of Copolymer D>
In a 0.5-liter separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooling tube, 35.9 g of purified water (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 78.06 mL of 4N lithium hydroxide aqueous solution (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 22.5 g of acrylic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred at 200 rpm for 1 hour. Next, 6.0 g of acrylonitrile (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 1.5 g of methoxypolyethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G) were added to the system, the system was replaced with nitrogen, and the temperature was raised to 65.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 65.0 ° C., a solution of 0.15 g of ammonium persulfate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water and added to the system, and stirred at 200 rpm for 5 hours. Then, the temperature in the system was raised to 90.0°C. After confirming that the temperature in the system was 90.0°C, a solution in which 0.03g of ammonium persulfate as a polymerization initiator was dissolved in 2.0g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 2 hours to synthesize an aqueous solution containing copolymer D. The aqueous solution containing copolymer D obtained was dried for 1 hour in a blower dryer set at 150°C. The polymerization rate was calculated from the non-volatile content concentration after drying and was 99.6%.

(実施例5)
<共重合体Eの合成>
攪拌機、温度計及び冷却管を装着した0.5リットルのセパラブルフラスコ内に、精製水(富士フイルム和光純薬株式会社製)41.1g、4N水酸化リチウム水溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)72.86mL、アクリル酸(富士フイルム和光純薬株式会社製)21.0gを加え、200回転/分で1時間攪拌した。次いで、アクリロニトリル(富士フイルム和光純薬株式会社製)6.0g、メトキシポリエチレングリコールアクリレート(新中村化学株式会社製、AM-90G)3.0gを系内に加え、系内を窒素置換し、65.0℃まで昇温した。系内の温度が65.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.15gを溶解した溶液を系内に加え、200回転/分で5時間攪拌した。次いで、系内を90.0℃まで昇温した。系内の温度が90.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム0.03gを溶解させた溶液を系内に加え、200回転/分で2時間攪拌し、共重合体Eを含む水溶液を合成した。得られた共重合体Eを含む水溶液を150℃に設定した送風型乾燥機で1時間乾燥させた。乾燥後の不揮発分濃度から重合率を算出した結果、99.9%であった。
Example 5
<Synthesis of Copolymer E>
In a 0.5-liter separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooling tube, 41.1 g of purified water (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 72.86 mL of 4N lithium hydroxide aqueous solution (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 21.0 g of acrylic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred at 200 rpm for 1 hour. Next, 6.0 g of acrylonitrile (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 3.0 g of methoxypolyethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G) were added to the system, the system was replaced with nitrogen, and the temperature was raised to 65.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 65.0 ° C., a solution of 0.15 g of ammonium persulfate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water and added to the system, and stirred at 200 rpm for 5 hours. Then, the temperature in the system was raised to 90.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 90.0 ° C., a solution in which 0.03 g of ammonium persulfate as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 2 hours to synthesize an aqueous solution containing copolymer E. The aqueous solution containing copolymer E obtained was dried for 1 hour in a blower dryer set at 150 ° C. The polymerization rate was calculated from the non-volatile content concentration after drying and was 99.9%.

(実施例6)
<共重合体Fの合成>
攪拌機、温度計及び冷却管を装着した0.5リットルのセパラブルフラスコ内に、精製水(富士フイルム和光純薬株式会社製)51.6g、4N水酸化リチウム水溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)62.45mL、アクリル酸(富士フイルム和光純薬株式会社製)18.0gを加え、200回転/分で1時間攪拌した。次いで、アクリロニトリル(富士フイルム和光純薬株式会社製)6.0g、メトキシポリエチレングリコールアクリレート(新中村化学株式会社製、AM-90G)6.0gを系内に加え、系内を窒素置換し、65.0℃まで昇温した。系内の温度が65.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.15gを溶解した溶液を系内に加え、200回転/分で5時間攪拌した。次いで、系内を90.0℃まで昇温した。系内の温度が90.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム0.03gを溶解させた溶液を系内に加え、200回転/分で2時間攪拌し、共重合体Fを含む水溶液を合成した。得られた共重合体Fを含む水溶液を150℃に設定した送風型乾燥機で1時間乾燥させた。乾燥後の不揮発分濃度から重合率を算出した結果、99.7%であった。
Example 6
<Synthesis of Copolymer F>
In a 0.5-liter separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooling tube, 51.6 g of purified water (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 62.45 mL of 4N lithium hydroxide aqueous solution (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 18.0 g of acrylic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred at 200 rpm for 1 hour. Next, 6.0 g of acrylonitrile (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 6.0 g of methoxypolyethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G) were added to the system, the system was replaced with nitrogen, and the temperature was raised to 65.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 65.0 ° C., a solution of 0.15 g of ammonium persulfate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water and added to the system and stirred at 200 rpm for 5 hours. Then, the temperature in the system was raised to 90.0°C. After confirming that the temperature in the system was 90.0°C, a solution in which 0.03 g of ammonium persulfate as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 2 hours to synthesize an aqueous solution containing copolymer F. The aqueous solution containing copolymer F obtained was dried for 1 hour in a blower dryer set at 150°C. The polymerization rate was calculated from the non-volatile content concentration after drying and was 99.7%.

(実施例7)
<共重合体Gの合成>
攪拌機、温度計及び冷却管を装着した0.5リットルのセパラブルフラスコ内に、精製水(富士フイルム和光純薬株式会社製)41.1g、4N水酸化リチウム水溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)72.86mL、アクリル酸(富士フイルム和光純薬株式会社製)21.0gを加え、200回転/分で1時間攪拌した。次いで、アクリロニトリル(富士フイルム和光純薬株式会社製)7.5g、メトキシポリエチレングリコールアクリレート(新中村化学株式会社製、AM-90G)1.5gを系内に加え、系内を窒素置換し、65.0℃まで昇温した。系内の温度が65.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.15gを溶解した溶液を系内に加え、200回転/分で5時間攪拌した。次いで、系内を90.0℃まで昇温した。系内の温度が90.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム0.03gを溶解させた溶液を系内に加え、200回転/分で2時間攪拌し、共重合体Gを含む水溶液を合成した。得られた共重合体Gを含む水溶液を150℃に設定した送風型乾燥機で1時間乾燥させた。乾燥後の不揮発分濃度から重合率を算出した結果、99.6%であった。
(Example 7)
<Synthesis of Copolymer G>
In a 0.5-liter separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooling tube, 41.1 g of purified water (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 72.86 mL of 4N lithium hydroxide aqueous solution (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 21.0 g of acrylic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred at 200 rpm for 1 hour. Next, 7.5 g of acrylonitrile (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 1.5 g of methoxypolyethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G) were added to the system, the system was replaced with nitrogen, and the temperature was raised to 65.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 65.0 ° C., a solution of 0.15 g of ammonium persulfate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water and added to the system, and stirred at 200 rpm for 5 hours. Then, the temperature in the system was raised to 90.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 90.0 ° C., a solution in which 0.03 g of ammonium persulfate as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 2 hours to synthesize an aqueous solution containing copolymer G. The aqueous solution containing copolymer G obtained was dried for 1 hour in a blower type dryer set at 150 ° C. The polymerization rate was calculated from the non-volatile content concentration after drying and was 99.6%.

(実施例8)
<共重合体Hの合成>
攪拌機、温度計及び冷却管を装着した0.5リットルのセパラブルフラスコ内に、精製水(富士フイルム和光純薬株式会社製)46.3g、4N水酸化リチウム水溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)67.65mL、アクリル酸(富士フイルム和光純薬株式会社製)19.5gを加え、200回転/分で1時間攪拌した。次いで、アクリロニトリル(富士フイルム和光純薬株式会社製)7.5g、メトキシポリエチレングリコールアクリレート(新中村化学株式会社製、AM-90G)3.0gを系内に加え、系内を窒素置換し、65.0℃まで昇温した。系内の温度が65.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.15gを溶解した溶液を系内に加え、200回転/分で5時間攪拌した。次いで、系内を90.0℃まで昇温した。系内の温度が90.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム0.03gを溶解させた溶液を系内に加え、200回転/分で2時間攪拌し、共重合体Hを含む水溶液を合成した。得られた共重合体Hを含む水溶液を150℃に設定した送風型乾燥機で1時間乾燥させた。乾燥後の不揮発分濃度から重合率を算出した結果、99.7%であった。
(Example 8)
<Synthesis of Copolymer H>
In a 0.5-liter separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooling tube, 46.3 g of purified water (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 67.65 mL of 4N lithium hydroxide aqueous solution (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 19.5 g of acrylic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred at 200 rpm for 1 hour. Next, 7.5 g of acrylonitrile (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 3.0 g of methoxypolyethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G) were added to the system, the system was replaced with nitrogen, and the temperature was raised to 65.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 65.0 ° C., a solution of 0.15 g of ammonium persulfate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water and added to the system and stirred at 200 rpm for 5 hours. Then, the temperature in the system was raised to 90.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 90.0 ° C., a solution in which 0.03 g of ammonium persulfate as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 2 hours to synthesize an aqueous solution containing copolymer H. The aqueous solution containing copolymer H obtained was dried for 1 hour in a blower type dryer set at 150 ° C. The polymerization rate was calculated from the non-volatile content concentration after drying and was 99.7%.

(実施例9)
<共重合体Iの合成>
攪拌機、温度計及び冷却管を装着した0.5リットルのセパラブルフラスコ内に、精製水(富士フイルム和光純薬株式会社製)56.8g、4N水酸化リチウム水溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)57.24mL、アクリル酸(富士フイルム和光純薬株式会社製)16.5gを加え、200回転/分で1時間攪拌した。次いで、アクリロニトリル(富士フイルム和光純薬株式会社製)7.5g、メトキシポリエチレングリコールアクリレート(新中村化学株式会社製、AM-90G)6.0gを系内に加え、系内を窒素置換し、65.0℃まで昇温した。系内の温度が65.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.15gを溶解した溶液を系内に加え、200回転/分で5時間攪拌した。次いで、系内を90.0℃まで昇温した。系内の温度が90.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム0.03gを溶解させた溶液を系内に加え、200回転/分で2時間攪拌し、共重合体Iを含む水溶液を合成した。得られた共重合体Iを含む水溶液を150℃に設定した送風型乾燥機で1時間乾燥させた。乾燥後の不揮発分濃度から重合率を算出した結果、99.5%であった。
(Example 9)
<Synthesis of Copolymer I>
In a 0.5-liter separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooling tube, 56.8 g of purified water (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 57.24 mL of 4N lithium hydroxide aqueous solution (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 16.5 g of acrylic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred at 200 rpm for 1 hour. Next, 7.5 g of acrylonitrile (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 6.0 g of methoxypolyethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G) were added to the system, the system was replaced with nitrogen, and the temperature was raised to 65.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 65.0 ° C., a solution of 0.15 g of ammonium persulfate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water and added to the system and stirred at 200 rpm for 5 hours. Then, the temperature in the system was raised to 90.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 90.0 ° C., a solution in which 0.03 g of ammonium persulfate as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 2 hours to synthesize an aqueous solution containing copolymer I. The aqueous solution containing copolymer I obtained was dried for 1 hour in a blower dryer set at 150 ° C. The polymerization rate was calculated from the non-volatile content concentration after drying and was 99.5%.

(実施例10)
<共重合体Jの合成>
攪拌機、温度計及び冷却管を装着した0.5リットルのセパラブルフラスコ内に、精製水(富士フイルム和光純薬株式会社製)56.8g、4N水酸化リチウム水溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)57.24mL、アクリル酸(富士フイルム和光純薬株式会社製)16.5gを加え、200回転/分で1時間攪拌した。次いで、アクリロニトリル(富士フイルム和光純薬株式会社製)12.0g、メトキシポリエチレングリコールアクリレート(新中村化学株式会社製、AM-90G)1.5gを系内に加え、系内を窒素置換し、65.0℃まで昇温した。系内の温度が65.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.15gを溶解した溶液を系内に加え、200回転/分で5時間攪拌した。次いで、系内を90.0℃まで昇温した。系内の温度が90.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム0.03gを溶解させた溶液を系内に加え、200回転/分で2時間攪拌し、共重合体Jを含む水溶液を合成した。得られた共重合体Jを含む水溶液を150℃に設定した送風型乾燥機で1時間乾燥させた。乾燥後の不揮発分濃度から重合率を算出した結果、99.9%であった。
(Example 10)
<Synthesis of Copolymer J>
In a 0.5-liter separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooling tube, 56.8 g of purified water (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 57.24 mL of 4N lithium hydroxide aqueous solution (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 16.5 g of acrylic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred at 200 rpm for 1 hour. Next, 12.0 g of acrylonitrile (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 1.5 g of methoxypolyethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G) were added to the system, the system was replaced with nitrogen, and the temperature was raised to 65.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 65.0 ° C., a solution of 0.15 g of ammonium persulfate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water and added to the system, and stirred at 200 rpm for 5 hours. The temperature in the system was then raised to 90.0°C. After confirming that the temperature in the system was 90.0°C, a solution in which 0.03 g of ammonium persulfate as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 2 hours to synthesize an aqueous solution containing copolymer J. The aqueous solution containing copolymer J obtained was dried for 1 hour in a blower dryer set at 150°C. The polymerization rate was calculated from the non-volatile content concentration after drying and was found to be 99.9%.

(実施例11)
<共重合体Kの合成>
攪拌機、温度計及び冷却管を装着した0.5リットルのセパラブルフラスコ内に、精製水(富士フイルム和光純薬株式会社製)62.0g、4N水酸化リチウム水溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)52.04mL、アクリル酸(富士フイルム和光純薬株式会社製)15.0gを加え、200回転/分で1時間攪拌した。次いで、アクリロニトリル(富士フイルム和光純薬株式会社製)12.0g、メトキシポリエチレングリコールアクリレート(新中村化学株式会社製、AM-90G)3.0gを系内に加え、系内を窒素置換し、65.0℃まで昇温した。系内の温度が65.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.15gを溶解した溶液を系内に加え、200回転/分で5時間攪拌した。次いで、系内を90.0℃まで昇温した。系内の温度が90.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム0.03gを溶解させた溶液を系内に加え、200回転/分で2時間攪拌し、共重合体Kを含む水溶液を合成した。得られた共重合体Kを含む水溶液を150℃に設定した送風型乾燥機で1時間乾燥させた。乾燥後の不揮発分濃度から重合率を算出した結果、99.7%であった。
Example 11
<Synthesis of Copolymer K>
In a 0.5-liter separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooling tube, 62.0 g of purified water (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 52.04 mL of 4N lithium hydroxide aqueous solution (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 15.0 g of acrylic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred at 200 rpm for 1 hour. Next, 12.0 g of acrylonitrile (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 3.0 g of methoxypolyethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G) were added to the system, the system was replaced with nitrogen, and the temperature was raised to 65.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 65.0 ° C., a solution of 0.15 g of ammonium persulfate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water and added to the system and stirred at 200 rpm for 5 hours. Then, the temperature in the system was raised to 90.0°C. After confirming that the temperature in the system was 90.0°C, a solution in which 0.03 g of ammonium persulfate as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 2 hours to synthesize an aqueous solution containing copolymer K. The aqueous solution containing copolymer K obtained was dried for 1 hour in a blower dryer set at 150°C. The polymerization rate was calculated from the non-volatile content concentration after drying and was 99.7%.

(実施例12)
<共重合体Lの合成>
攪拌機、温度計及び冷却管を装着した0.5リットルのセパラブルフラスコ内に、精製水(富士フイルム和光純薬株式会社製)72.4g、4N水酸化リチウム水溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)41.63mL、アクリル酸(富士フイルム和光純薬株式会社製)12.0gを加え、200回転/分で1時間攪拌した。次いで、アクリロニトリル(富士フイルム和光純薬株式会社製)12.0g、メトキシポリエチレングリコールアクリレート(新中村化学株式会社製、AM-90G)6.0gを系内に加え、系内を窒素置換し、65.0℃まで昇温した。系内の温度が65.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.15gを溶解した溶液を系内に加え、200回転/分で5時間攪拌した。次いで、系内を90.0℃まで昇温した。系内の温度が90.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム0.03gを溶解させた溶液を系内に加え、200回転/分で2時間攪拌し、共重合体Lを含む水溶液を合成した。得られた共重合体Lを含む水溶液を150℃に設定した送風型乾燥機で1時間乾燥させた。乾燥後の不揮発分濃度から重合率を算出した結果、100.0%であった。
Example 12
<Synthesis of Copolymer L>
In a 0.5-liter separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooling tube, 72.4 g of purified water (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 41.63 mL of 4N lithium hydroxide aqueous solution (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 12.0 g of acrylic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred at 200 rpm for 1 hour. Next, 12.0 g of acrylonitrile (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 6.0 g of methoxypolyethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G) were added to the system, the system was replaced with nitrogen, and the temperature was raised to 65.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 65.0 ° C., a solution of 0.15 g of ammonium persulfate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water and added to the system and stirred at 200 rpm for 5 hours. The temperature in the system was then raised to 90.0°C. After confirming that the temperature in the system was 90.0°C, a solution of 0.03g of ammonium persulfate as a polymerization initiator dissolved in 2.0g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 2 hours to synthesize an aqueous solution containing copolymer L. The aqueous solution containing copolymer L obtained was dried for 1 hour in a blower dryer set at 150°C. The polymerization rate was calculated from the non-volatile content concentration after drying and was found to be 100.0%.

(比較例1)
<共重合体Mの合成>
攪拌機、温度計及び冷却管を装着した0.5リットルのセパラブルフラスコ内に、精製水(富士フイルム和光純薬株式会社製)20.3g、4N水酸化リチウム水溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)93.67mL、アクリル酸(富士フイルム和光純薬株式会社製)27.0gを加え、200回転/分で1時間攪拌した。次いで、アクリロニトリル(富士フイルム和光純薬株式会社製)3.0gを系内に加え、系内を窒素置換し、65.0℃まで昇温した。系内の温度が65.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.15gを溶解した溶液を系内に加え、200回転/分で5時間攪拌した。次いで、系内を90.0℃まで昇温した。系内の温度が90.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム0.03gを溶解させた溶液を系内に加え、200回転/分で2時間攪拌し、共重合体Mを含む水溶液を合成した。得られた共重合体Mを含む水溶液を150℃に設定した送風型乾燥機で1時間乾燥させた。乾燥後の不揮発分濃度から重合率を算出した結果、100.0%であった。
(Comparative Example 1)
<Synthesis of Copolymer M>
In a 0.5-liter separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooling tube, 20.3 g of purified water (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 93.67 mL of 4N lithium hydroxide aqueous solution (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 27.0 g of acrylic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred at 200 rpm for 1 hour. Next, 3.0 g of acrylonitrile (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the system, the system was replaced with nitrogen, and the temperature was raised to 65.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 65.0 ° C., a solution in which 0.15 g of ammonium persulfate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 5 hours. Next, the temperature in the system was raised to 90.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 90.0°C, a solution of 0.03g of ammonium persulfate as a polymerization initiator dissolved in 2.0g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 2 hours to synthesize an aqueous solution containing copolymer M. The aqueous solution containing copolymer M obtained was dried for 1 hour in a blower dryer set at 150°C. The polymerization rate was calculated from the non-volatile content concentration after drying and was found to be 100.0%.

(比較例2)
<共重合体Nの合成>
攪拌機、温度計及び冷却管を装着した0.5リットルのセパラブルフラスコ内に、精製水(富士フイルム和光純薬株式会社製)30.7g、4N水酸化リチウム水溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)83.26mL、アクリル酸(富士フイルム和光純薬株式会社製)24.0gを加え、200回転/分で1時間攪拌した。次いで、アクリロニトリル(富士フイルム和光純薬株式会社製)6.0gを系内に加え、系内を窒素置換し、65.0℃まで昇温した。系内の温度が65.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.15gを溶解した溶液を系内に加え、200回転/分で5時間攪拌した。次いで、系内を90.0℃まで昇温した。系内の温度が90.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム0.03gを溶解させた溶液を系内に加え、200回転/分で2時間攪拌し、共重合体Nを含む水溶液を合成した。得られた共重合体Nを含む水溶液を150℃に設定した送風型乾燥機で1時間乾燥させた。乾燥後の不揮発分濃度から重合率を算出した結果、99.6%であった。
(Comparative Example 2)
<Synthesis of Copolymer N>
In a 0.5-liter separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooling tube, 30.7 g of purified water (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 83.26 mL of 4N lithium hydroxide aqueous solution (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 24.0 g of acrylic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred at 200 rpm for 1 hour. Next, 6.0 g of acrylonitrile (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the system, the system was replaced with nitrogen, and the temperature was raised to 65.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 65.0 ° C., a solution in which 0.15 g of ammonium persulfate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 5 hours. Next, the temperature in the system was raised to 90.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 90.0°C, a solution of 0.03g of ammonium persulfate as a polymerization initiator dissolved in 2.0g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 2 hours to synthesize an aqueous solution containing copolymer N. The aqueous solution containing copolymer N obtained was dried for 1 hour in a blower dryer set at 150°C. The polymerization rate was calculated from the non-volatile content concentration after drying and was 99.6%.

(比較例3)
<共重合体Oの合成>
攪拌機、温度計及び冷却管を装着した0.5リットルのセパラブルフラスコ内に、精製水(富士フイルム和光純薬株式会社製)35.9g、4N水酸化リチウム水溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)78.06mL、アクリル酸(富士フイルム和光純薬株式会社製)22.5gを加え、200回転/分で1時間攪拌した。次いで、アクリロニトリル(富士フイルム和光純薬株式会社製)7.5gを系内に加え、系内を窒素置換し、65.0℃まで昇温した。系内の温度が65.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.15gを溶解した溶液を系内に加え、200回転/分で5時間攪拌した。次いで、系内を90.0℃まで昇温した。系内の温度が90.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム0.03gを溶解させた溶液を系内に加え、200回転/分で2時間攪拌し、共重合体Oを含む水溶液を合成した。得られた共重合体Oを含む水溶液を150℃に設定した送風型乾燥機で1時間乾燥させた。乾燥後の不揮発分濃度から重合率を算出した結果、99.7%であった。
(Comparative Example 3)
<Synthesis of Copolymer O>
In a 0.5-liter separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooling tube, 35.9 g of purified water (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 78.06 mL of 4N lithium hydroxide aqueous solution (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 22.5 g of acrylic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred at 200 rpm for 1 hour. Next, 7.5 g of acrylonitrile (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the system, the system was replaced with nitrogen, and the temperature was raised to 65.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 65.0 ° C., a solution in which 0.15 g of ammonium persulfate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 5 hours. Next, the temperature in the system was raised to 90.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 90.0 ° C., a solution of 0.03 g of ammonium persulfate as a polymerization initiator dissolved in 2.0 g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 2 hours to synthesize an aqueous solution containing copolymer O. The aqueous solution containing copolymer O obtained was dried for 1 hour in a blower dryer set at 150 ° C. The polymerization rate was calculated from the non-volatile content concentration after drying and was 99.7%.

(比較例4)
<共重合体Pの合成>
攪拌機、温度計及び冷却管を装着した0.5リットルのセパラブルフラスコ内に、精製水(富士フイルム和光純薬株式会社製)51.6g、4N水酸化リチウム水溶液(富士フイルム和光純薬株式会社製)62.45mL、アクリル酸(富士フイルム和光純薬株式会社製)18.0gを加え、200回転/分で1時間攪拌した。次いで、アクリロニトリル(富士フイルム和光純薬株式会社製)12.0gを系内に加え、系内を窒素置換し、65.0℃まで昇温した。系内の温度が65.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.15gを溶解した溶液を系内に加え、200回転/分で5時間攪拌した。次いで、系内を90.0℃まで昇温した。系内の温度が90.0℃になっていることを確認後、精製水2.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム0.03gを溶解させた溶液を系内に加え、200回転/分で2時間攪拌し、共重合体Pを含む水溶液を合成した。得られた共重合体Pを含む水溶液を150℃に設定した送風型乾燥機で1時間乾燥させた。乾燥後の不揮発分濃度から重合率を算出した結果、99.8%であった。
(Comparative Example 4)
<Synthesis of Copolymer P>
In a 0.5-liter separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooling tube, 51.6 g of purified water (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 62.45 mL of 4N lithium hydroxide aqueous solution (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 18.0 g of acrylic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred at 200 rpm for 1 hour. Next, 12.0 g of acrylonitrile (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the system, the system was replaced with nitrogen, and the temperature was raised to 65.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 65.0 ° C., a solution in which 0.15 g of ammonium persulfate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a polymerization initiator was dissolved in 2.0 g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 5 hours. Next, the temperature in the system was raised to 90.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 90.0°C, a solution of 0.03g of ammonium persulfate as a polymerization initiator dissolved in 2.0g of purified water was added to the system and stirred at 200 rpm for 2 hours to synthesize an aqueous solution containing copolymer P. The aqueous solution containing copolymer P obtained was dried for 1 hour in a blower dryer set at 150°C. The polymerization rate was calculated from the non-volatile content concentration after drying and was 99.8%.

(参考例1)
1Lの蓋つきポリ容器(アズワン株式会社製、アイボーイ)に精製水98.0gを加えた後、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩(ダイセルファインケム株式会社製、CMC#2200、以下CMCと記載することがある)2.0gを加え、攪拌し、CMCの水溶液を得た。
攪拌機、温度計及び冷却管及び送液ポンプを装着した0.5リットルのセパラブルフラスコ内に、精製水(富士フイルム和光純薬株式会社製)335.0g、乳化剤としてカルボキシメチルセルロースナトリウム(ダイセルファインケム株式会社製、CMC#2200)の2.0質量%水溶液21.46gを加え、系内を窒素置換し、60.0℃まで昇温した。系内の温度が60.0℃になっていることを確認後、精製水8.0gに重合開始剤の過硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬株式会社製)0.26gを溶解した溶液を系内に加えた。過硫酸アンモニウムを加えた直後から、系内を250回転/分で攪拌しながら、アクリロニトリル(富士フイルム和光純薬株式会社製)16.98g、ブチルメタクリレート(富士フイルム和光純薬株式会社製)68.26g、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート(新中村化学工業株式会社製、ATM-4E)0.34gの混合物を送液ポンプで2時間かけて滴下した。混合物を全量滴下した後、4時間攪拌を継続した。次いで、系内を90.0℃まで昇温した。系内の温度が90.0℃になっていることを確認後、250回転/分で2時間攪拌して、アクリル微粒子の分散液を得た。
(Reference example 1)
98.0 g of purified water was added to a 1 L plastic container with a lid (I-Boy, manufactured by AS ONE Corporation), and then 2.0 g of sodium salt of carboxymethylcellulose (CMC#2200, manufactured by Daicel FineChem Corporation, hereinafter sometimes referred to as CMC) was added and stirred to obtain an aqueous solution of CMC.
In a 0.5-liter separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, a cooling tube, and a liquid pump, 335.0 g of purified water (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 21.46 g of a 2.0 mass% aqueous solution of sodium carboxymethylcellulose (manufactured by Daicel FineChem Corporation, CMC # 2200) as an emulsifier were added, the system was replaced with nitrogen, and the temperature was raised to 60.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 60.0 ° C., a solution in which 0.26 g of ammonium persulfate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a polymerization initiator was dissolved in 8.0 g of purified water was added to the system. Immediately after adding ammonium persulfate, while stirring the inside of the system at 250 rpm, a mixture of 16.98 g of acrylonitrile (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.), 68.26 g of butyl methacrylate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries Co., Ltd.), and 0.34 g of ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., ATM-4E) was dropped over 2 hours using a liquid pump. After the entire mixture was dropped, stirring was continued for 4 hours. Next, the inside of the system was heated to 90.0 ° C. After confirming that the temperature in the system was 90.0 ° C., stirring was continued for 2 hours at 250 rpm to obtain a dispersion of acrylic fine particles.

<電極合剤の調製>
負極活物質である黒鉛及びSiOと、実施例1~12及び比較例1~4で合成した共重合体とを、固形分の比率が92.15質量%(黒鉛):4.85質量%(SiO):3.0質量%(共重合体)になるように混合し、さらに粘度調整のために精製水を加えてスラリー状の電極合剤を得た。精製水は、E型粘度計(東機産業株式会社製、VISCOMETER TPE-100)を用いて、25.0℃、0.5回転/分の条件で測定した粘度が7500~10000mPa・sとなる量を加えた。なお、参考例1については、負極活物質である黒鉛及びSiOとCMC水溶液と参考例1で合成したアクリル微粒子の固形分の比率が92.15質量%:4.85質量%:1.5質量%:1.5質量%になるよう混合した。
<Preparation of electrode mixture>
Graphite and SiO, which are negative electrode active materials, and the copolymers synthesized in Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 4 were mixed so that the solid content ratio was 92.15% by mass (graphite): 4.85% by mass (SiO): 3.0% by mass (copolymer), and purified water was added to adjust the viscosity to obtain a slurry-like electrode mixture. The purified water was added in an amount such that the viscosity measured under conditions of 25.0 ° C. and 0.5 rpm was 7500 to 10000 mPa · s using an E-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., VISCOMETER TPE-100). Note that, for Reference Example 1, the negative electrode active materials graphite and SiO, the CMC aqueous solution, and the acrylic fine particles synthesized in Reference Example 1 were mixed so that the solid content ratio was 92.15% by mass: 4.85% by mass: 1.5% by mass: 1.5% by mass.

<電極合剤の分散安定性評価>
作製した電極合剤20.0gを50mlの蓋つきポリ容器(アズワン株式会社製、アイボーイ)に加えた後、25.0℃の環境下で72時間静置した。その後、外観を観察し、以下の基準で電極合剤の分散安定性を評価した。
以下の基準において、Aが電極合剤の分散安定性に最も優れ、Dが最も劣ることを示す。結果を表1~表3に示す。表中のAAはアクリル酸、ANはアクリロニトリル、AM-90Gはメトキシポリエチレングリコールアクリレートをそれぞれ示す。
<Evaluation of Dispersion Stability of Electrode Mixture>
20.0 g of the prepared electrode mixture was added to a 50 ml plastic container with a lid (I-Boy, manufactured by AS ONE Corporation), and then allowed to stand for 72 hours in an environment of 25.0° C. Thereafter, the appearance was observed, and the dispersion stability of the electrode mixture was evaluated according to the following criteria.
In the following criteria, A indicates the best dispersion stability of the electrode mixture, and D indicates the worst. The results are shown in Tables 1 to 3. In the tables, AA indicates acrylic acid, AN indicates acrylonitrile, and AM-90G indicates methoxypolyethylene glycol acrylate.

電極合剤の分散安定性の判定基準
A:目視での分離なし、もしくは1mm未満
B:目視での分離が1mm以上、5mm未満
C:目視での分離が5mm以上、10mm未満
D:目視での分離が10mm以上
Judgment criteria for dispersion stability of electrode mixture A: No visual separation or less than 1 mm B: Visual separation of 1 mm or more and less than 5 mm C: Visual separation of 5 mm or more and less than 10 mm D: Visual separation of 10 mm or more

表1~表3に示す結果から、アルキレンオキシ基を含有する単量体由来の構造単位を含む共重合体を用いた実施例1~12は、電極合剤の分散安定性に優れるのに対し、アルキレンオキシ基を含有する単量体由来の構造単位を含まない共重合体を用いた比較例1~4は電極合剤の分散安定性が低いことが分かる。この結果から、酸性官能基含有単量体由来の構造単位とアルキレンオキシ基を含有する単量体由来の構造単位とを含む共重合体は、電極合剤の分散安定性に優れるバインダーとなることが示唆される。 From the results shown in Tables 1 to 3, it can be seen that Examples 1 to 12, which used copolymers containing structural units derived from monomers containing alkyleneoxy groups, had excellent dispersion stability of the electrode mixture, whereas Comparative Examples 1 to 4, which used copolymers not containing structural units derived from monomers containing alkyleneoxy groups, had poor dispersion stability of the electrode mixture. These results suggest that a copolymer containing structural units derived from an acidic functional group-containing monomer and structural units derived from a monomer containing an alkyleneoxy group serves as a binder with excellent dispersion stability of the electrode mixture.

(実施例13)
<負極の作製>
実施例1で作製した電極合剤を厚さ10μmのCu箔(集電体)の片面に乾燥後の塗工量が78.0g/mになるように均等かつ均質に塗布した。その後、乾燥処理を施し、プレスにより密度1.6g/cmになるよう圧延して負極を得た。
Example 13
<Preparation of negative electrode>
The electrode mixture prepared in Example 1 was evenly and homogeneously applied to one side of a Cu foil (current collector) having a thickness of 10 μm so that the coating amount after drying was 78.0 g/m 2. Thereafter, a drying treatment was performed, and the negative electrode was obtained by rolling the negative electrode by pressing so that the density became 1.6 g/cm 3 .

<正極スラリーの作製>
正極活物質であるニッケルコバルトマンガン酸リチウム(NMC)、導電剤であるカーボンブラック(デンカ株式会社製、Li400)、正極用バインダーであるポリフッ化ビニリデンを固形分の比率が92.00質量%:4.00質量%:4.0質量%になるよう混合し、さらに粘度調整のためにNMPを加えて正極スラリーを得た。NMPは、E型粘度計(東機産業株式会社製、VISCOMETER TPE-100)を用いて、25.0℃、0.5回転/分の条件で測定した粘度が7500mPa・s~10000mPa・sとなる量を加えた。
<Preparation of Positive Electrode Slurry>
A positive electrode active material, lithium nickel cobalt manganese oxide (NMC), a conductive material, carbon black (Li400, manufactured by Denka Co., Ltd.), and a positive electrode binder, polyvinylidene fluoride, were mixed so that the solid content ratio was 92.00% by mass: 4.00% by mass: 4.0% by mass, and NMP was added to adjust the viscosity to obtain a positive electrode slurry. NMP was added in an amount such that the viscosity measured at 25.0°C and 0.5 rpm using an E-type viscometer (VISCOMETER TPE-100, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) was 7500 mPa·s to 10000 mPa·s.

<正極の作製>
作製した正極スラリーを厚さ15μmのAl箔(集電体)の片面に乾燥後の塗工量が200.0g/mになるように均等かつ均質に塗布した。その後、乾燥処理を施し、プレスにより密度2.8g/cmになるよう圧延して正極を得た。
<Preparation of Positive Electrode>
The prepared positive electrode slurry was evenly and homogeneously applied to one side of an Al foil (current collector) having a thickness of 15 μm so that the coating amount after drying was 200.0 g/m 2. Thereafter, a drying treatment was performed, and the positive electrode was obtained by rolling the positive electrode by pressing so that the density became 2.8 g/cm 3 .

<ラミネート型セルの作製>
作製した負極を長さ4.6cm、幅6.2cmの長方形に切り出した後、集電用のNi線を溶接した。作製した正極を長さ4.5cm、幅6.0cmの長方形に切り出した後、集電用のAl線を溶接した。負極及び正極を塗布面がセパレータを介して対向するように重ね合わせた後、袋上のラミネートに入れ、電解液を1000μL注液し、真空シールし、ラミネート型セルを得た。セパレータにはポリエチレンの微多孔シートを使用し、電解液には、1.0MのLiPFを含むエチレンカーボネート/ジメチルカーボネート/エチルメチルカーボネート=1/1/1混合溶液(体積比)に混合溶液全量に対してビニレンカーボネートを1.0質量%、フルオロエチレンカーボネートを1.0質量%添加したものを使用した。
<Preparation of Laminated Cell>
The prepared negative electrode was cut into a rectangle of 4.6 cm in length and 6.2 cm in width, and then a Ni wire for current collection was welded. The prepared positive electrode was cut into a rectangle of 4.5 cm in length and 6.0 cm in width, and then an Al wire for current collection was welded. The negative electrode and the positive electrode were stacked so that the coated surfaces faced each other through a separator, and then placed in a laminate on a bag, 1000 μL of electrolyte was poured, and vacuum sealed to obtain a laminated cell. A polyethylene microporous sheet was used as the separator, and the electrolyte was a 1.0 M LiPF 6 -containing ethylene carbonate/dimethyl carbonate/ethyl methyl carbonate = 1/1/1 mixed solution (volume ratio) to which 1.0 mass% vinylene carbonate and 1.0 mass% fluoroethylene carbonate were added with respect to the total amount of the mixed solution.

(実施例14~24、参考例2)
実施例2~12、参考例1で調製した電極合剤をそれぞれ使用した以外は、実施例13と同様にしてラミネート型セルを作製した。
(Examples 14 to 24, Reference Example 2)
Laminate type cells were produced in the same manner as in Example 13, except that the electrode mixtures prepared in Examples 2 to 12 and Reference Example 1 were used, respectively.

<ラミネート型セルの初回効率及び初回放電容量の評価>
作製したラミネート型セルを25.0℃の恒温槽に入れ、充放電装置(東洋システム株式会社製、TOSCAT-3200)に接続した。0.10CAの定電流で4.2Vまで定電流充電した後、4.2Vで電流値が0.01CAになるまで定電圧充電し、充電容量を測定した。次いで、0.10CAの電流値で2.7Vまで定電流放電し、放電容量(初回放電容量)を測定した。初回効率は下式を用いて算出した。
初回効率(%)=放電容量(mAh)×100/充電容量(mAh)
<Evaluation of Initial Efficiency and Initial Discharge Capacity of Laminated Cell>
The laminated cell thus prepared was placed in a thermostatic chamber at 25.0°C and connected to a charge/discharge device (TOSCAT-3200, manufactured by Toyo Systems Co., Ltd.). After constant current charging at a constant current of 0.10 CA up to 4.2 V, constant voltage charging at 4.2 V until the current value reached 0.01 CA was performed, and the charge capacity was measured. Next, constant current discharging was performed at a current value of 0.10 CA up to 2.7 V, and the discharge capacity (initial discharge capacity) was measured. The initial efficiency was calculated using the following formula.
Initial efficiency (%) = discharge capacity (mAh) × 100 / charge capacity (mAh)

得られた初回効率及び初回放電容量を以下の基準で評価した。なお、初回効率及び初回放電容量ともにAが最も優れ、Dが最も劣ると判断した。結果を表4及び表5に示す。The obtained initial efficiency and initial discharge capacity were evaluated according to the following criteria. For both initial efficiency and initial discharge capacity, A was judged to be the best and D was judged to be the worst. The results are shown in Tables 4 and 5.

初回効率の判定基準
A:初回効率が88.5%以上
B:初回効率が88.0%以上、88.5%未満
C:初回効率が87.5%以上、88.0%未満
D:初回効率が87.5%未満
Criteria for initial efficiency A: Initial efficiency is 88.5% or more B: Initial efficiency is 88.0% or more and less than 88.5% C: Initial efficiency is 87.5% or more and less than 88.0% D: Initial efficiency is less than 87.5%

初回放電容量の判定基準
A:放電容量が83.2mAh以上
B:放電容量が82.7mAh以上、83.2mAh未満
C:放電容量が82.3mAh以上、82.7mAh未満
D:放電容量が82.7mAh未満
Criteria for initial discharge capacity A: Discharge capacity is 83.2 mAh or more B: Discharge capacity is 82.7 mAh or more but less than 83.2 mAh C: Discharge capacity is 82.3 mAh or more but less than 82.7 mAh D: Discharge capacity is less than 82.7 mAh

<サイクル特性の評価>
初回効率及び初回放電容量を測定したラミネート型セルを25.0℃の恒温槽に入れ、充放電装置(東洋システム株式会社製、TOSCAT-3200)に接続した。0.10CAの定電流で4.2Vまで定電流充電した後、4.2Vで電流値が0.01CAになるまで定電圧充電した。次いで、0.10CAの電流値で2.7Vまで定電流放電した。この充放電を2回繰り返した。次いで、ラミネート型セルを50.0℃の恒温槽に入れ、充放電装置(東洋システム株式会社製、TOSCAT-3200)に接続した。0.10CAの定電流で4.2Vまで定電流充電した後、4.2Vで電流値が0.01CAになるまで定電圧充電した。次いで、0.10CAの電流値で2.7Vまで定電流放電した。次いで、ラミネート型セルを25.0℃の恒温槽に入れ、充放電装置(東洋システム株式会社製、TOSCAT-3200)に接続した。0.50CAの定電流で4.2Vまで定電流充電した後、4.2Vで電流値が0.01CAになるまで定電圧充電した。次いで、1.00CAの電流値で2.7Vまで定電流放電した。この充放電を100回継続し、100回目の放電容量を用いて、サイクル特性を以下の基準で評価した。なお、サイクル特性はAが最も優れ、Dが最も劣ることを示す。結果を表4及び表5に示す。
<Evaluation of cycle characteristics>
The laminated cell for which the initial efficiency and initial discharge capacity were measured was placed in a thermostatic chamber at 25.0 ° C. and connected to a charger/discharger (TOSCAT-3200, manufactured by Toyo Systems Co., Ltd.). After constant current charging at a constant current of 0.10 CA to 4.2 V, constant voltage charging was performed until the current value at 4.2 V was 0.01 CA. Then, constant current discharging was performed at a current value of 0.10 CA to 2.7 V. This charge/discharge was repeated twice. Next, the laminated cell was placed in a thermostatic chamber at 50.0 ° C. and connected to a charger/discharger (TOSCAT-3200, manufactured by Toyo Systems Co., Ltd.). After constant current charging at a constant current of 0.10 CA to 4.2 V, constant voltage charging was performed until the current value at 4.2 V was 0.01 CA. Then, constant current discharging was performed at a current value of 0.10 CA to 2.7 V. The laminated cell was then placed in a thermostatic chamber at 25.0°C and connected to a charge/discharge device (TOSCAT-3200, manufactured by Toyo Systems Co., Ltd.). After constant current charging at a constant current of 0.50 CA to 4.2 V, it was charged at a constant voltage of 4.2 V until the current value reached 0.01 CA. It was then discharged at a constant current of 1.00 CA to 2.7 V. This charge/discharge was continued 100 times, and the cycle characteristics were evaluated according to the following criteria using the discharge capacity of the 100th charge/discharge. Note that A indicates the best cycle characteristics, and D indicates the worst cycle characteristics. The results are shown in Tables 4 and 5.

サイクル特性の判定基準
A:75.0mAh以上
B:74.0mAh以上、75.0mAh未満
C:73.0mAh以上、74.0mAh未満
D:73.0mAh未満
Criteria for cycle characteristics: A: 75.0mAh or more B: 74.0mAh or more, less than 75.0mAh C: 73.0mAh or more, less than 74.0mAh D: Less than 73.0mAh

以上の結果から、実施例に相当する本開示のバインダーは、電極合剤の分散安定性に優れるとともに、エネルギーデバイスの初回効率、初回放電効率、サイクル特性を向上できることが示唆される。 The above results suggest that the binder of the present disclosure, which corresponds to the examples, has excellent dispersion stability of the electrode mixture and can improve the initial efficiency, initial discharge efficiency, and cycle characteristics of the energy device.

日本国特許出願第2020-34789号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
The disclosure of Japanese Patent Application No. 2020-34789 is incorporated herein by reference in its entirety.
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Claims (8)

アクリル酸又はメタクリル酸に由来する構造単位と、アクリロニトリル又はメタクリロニトリルに由来する構造単位と、下記一般式(I)で表される化合物に由来する構造単位とを含み、アクリル酸又はメタクリル酸に由来する構造単位の割合が全構造単位の40質量%~85質量%であり、アクリロニトリル又はメタクリロニトリルに由来する構造単位の割合が全構造単位の10質量%~40質量%であり、一般式(I)で表される化合物に由来する構造単位の割合が全構造単位の5質量%~20質量%である共重合体と、カルボキシ基と塩を形成可能な塩基性化合物と、を含む、電極用バインダー。

式中、R はH又はCH であり、R はH、炭素数1~12のアルキル基又はフェニル基であり、nは1~50の整数である。
An electrode binder comprising: a copolymer containing structural units derived from acrylic acid or methacrylic acid, structural units derived from acrylonitrile or methacrylonitrile, and structural units derived from a compound represented by the following general formula (I), in which the proportion of the structural units derived from acrylic acid or methacrylic acid is 40% by mass to 85% by mass of all structural units, the proportion of the structural units derived from acrylonitrile or methacrylonitrile is 10% by mass to 40% by mass of all structural units, and the proportion of the structural units derived from the compound represented by general formula (I) is 5% by mass to 20% by mass of all structural units; and a basic compound capable of forming a salt with a carboxy group.

In the formula, R 1 is H or CH 3 , R 2 is H, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a phenyl group, and n is an integer from 1 to 50.
水をさらに含み、前記共重合体が前記水に溶解した状態である、請求項1に記載の電極用バインダー。 The electrode binder according to claim 1, further comprising water, the copolymer being dissolved in the water. 前記塩基性化合物はアルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の炭酸塩、アンモニア、炭素数1~50のアミン類、炭素数5~20のピリジン類及び炭素数2~20のアゾール類からなる群から選ばれる一種の化合物を含む、請求項1又は請求項2に記載の電極用バインダー。 3. The electrode binder according to claim 1 or 2, wherein the basic compound comprises one compound selected from the group consisting of hydroxides of alkali metals and alkaline earth metals, carbonates of alkali metals and alkaline earth metals, ammonia, amines having 1 to 50 carbon atoms, pyridines having 5 to 20 carbon atoms, and azoles having 2 to 20 carbon atoms. ケイ素を含有する化合物を活物質として含む電極の形成のための、請求項1~請求項のいずれか1項に記載の電極用バインダー。 The electrode binder according to any one of claims 1 to 3 , for forming an electrode containing a silicon-containing compound as an active material. 請求項1~請求項のいずれか1項に記載の電極用バインダーと、活物質とを含む、電極合剤。 An electrode mixture comprising the electrode binder according to any one of claims 1 to 4 and an active material. 前記活物質がケイ素を含有する化合物を含む、請求項に記載の電極合剤。 The electrode mixture according to claim 5 , wherein the active material comprises a compound containing silicon. 集電体と、前記集電体の少なくとも一方の表面上に設けられ、請求項又は請求項に記載の電極合剤を含む電極合剤層と、を有する、エネルギーデバイス用電極。 7. An electrode for an energy device, comprising: a current collector; and an electrode mixture layer provided on at least one surface of the current collector, the electrode mixture layer comprising the electrode mixture according to claim 5 . 正極と負極とを備え、前記正極及び前記負極の少なくとも一方が請求項1~請求項のいずれか1項に記載の電極用バインダーと活物質とを含む、エネルギーデバイス。 5. An energy device comprising a positive electrode and a negative electrode, at least one of the positive electrode and the negative electrode comprising the electrode binder according to claim 1 and an active material.
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