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JP7729328B2 - Conductive carbon material dispersant for energy devices, conductive carbon material dispersion for energy devices, composition for forming an electrode for energy devices and method for producing the same, energy device electrode, and energy device - Google Patents
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Conductive carbon material dispersant for energy devices, conductive carbon material dispersion for energy devices, composition for forming an electrode for energy devices and method for producing the same, energy device electrode, and energy device

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JP7729328B2 JP2022503365A JP2022503365A JP7729328B2 JP 7729328 B2 JP7729328 B2 JP 7729328B2 JP 2022503365 A JP2022503365 A JP 2022503365A JP 2022503365 A JP2022503365 A JP 2022503365A JP 7729328 B2 JP7729328 B2 JP 7729328B2
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Description

本開示は、エネルギーデバイス用導電性炭素材料分散剤、エネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液、エネルギーデバイス電極形成用組成物及びその製造方法、エネルギーデバイス電極、並びに、エネルギーデバイスに関する。 The present disclosure relates to a conductive carbon material dispersion for energy devices, a conductive carbon material dispersion for energy devices, a composition for forming an energy device electrode and a method for producing the same, an energy device electrode, and an energy device.

ノート型パソコン、携帯電話、PDA(Personal Digital Assistant)等の携帯情報端末の電源として、高エネルギー密度を有する非水電解液系の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使用されている。 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 (Personal Digital Assistants).

リチウムイオン二次電池には、負極の活物質として、リチウムイオンの層間への挿入(リチウム層間化合物の形成)及び放出が可能な多層構造を有する炭素材料が主に用いられる。また、正極の活物質としては、リチウム含有金属複合酸化物が主に用いられる。リチウムイオン二次電池の電極は、これらの活物質、バインダー樹脂、カーボンブラック等の炭素材料、溶媒(N-メチル-2-ピロリドン、水等)などを混練してスラリーを調製し、次いで、これ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、溶媒を乾燥により除去して合剤層を形成後、ロールプレス機等で圧縮成形して作製される。 In lithium-ion secondary batteries, the active material for the negative electrode is typically a carbon material with a multilayer structure that allows lithium ions to be inserted between layers (forming a lithium intercalation compound) and released. The active material for the positive electrode is typically a lithium-containing metal composite oxide. Electrodes for lithium-ion secondary batteries are manufactured by kneading these active materials, a binder resin, a carbon material such as carbon black, and a solvent (N-methyl-2-pyrrolidone, water, etc.) to prepare a slurry. This slurry is then applied to one or both sides of a metal foil current collector using a transfer roll or similar device. The solvent is then dried to remove the mixture layer, and the resulting mixture is then compression-molded using a roll press or similar device.

炭素材料は、電極内に電子伝導性を付与する目的で添加されている。近年のリチウムイオン二次電池の高容量化のトレンドにおいては、高容量化に寄与しない炭素材料の添加量の低減が進んでいる。炭素材料の添加量の低減に向け、炭素材料の小粒径化が進んでいる。 Carbon materials are added to electrodes to provide electronic conductivity. In recent years, the trend toward higher capacity lithium-ion secondary batteries has led to a reduction in the amount of carbon material added, which does not contribute to higher capacity. To reduce the amount of carbon material added, the particle size of the carbon material is being reduced.

特開2012-59466号公報では、炭素材料を含む正極合剤を効率よく安定して均一分散させる混練プロセスが提案されている。
また、国際公開第2012/014616号では、ポリビニルピロリドン系高分子とノニオン系界面活性剤とを分散剤として含有するカーボンスラリーが提案されている。ポリビニルピロリドン系高分子及びノニオン系界面活性剤のような分散剤は、炭素材料の分散に有効である。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-59466 proposes a kneading process for efficiently, stably, and uniformly dispersing a positive electrode mixture containing a carbon material.
Furthermore, WO 2012/014616 proposes a carbon slurry containing a polyvinylpyrrolidone-based polymer and a nonionic surfactant as a dispersant. Dispersants such as a polyvinylpyrrolidone-based polymer and a nonionic surfactant are effective for dispersing carbon materials.

炭素材料の添加量の低減のためには、平均粒子径の小さな炭素材料を用いることが有効である。しかしながら、特開2012-59466号公報に記載の混練プロセスは、平均粒子径が小さい炭素材料には効果が低いことがある。
また、国際公開第2012/014616号に記載の分散剤は、炭素材料の分散には有効であるが、電池内で酸化分解等の副反応を起こしやすく、電池の容量低下、ガス発生等の別の課題を招く懸念がある。
そのため、平均粒子径の小さい炭素材料の分散に有効な分散剤が求められていた。
本開示は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであり、分散性に優れるエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散剤を提供することを目的とする。さらに、本開示は、この分散剤を用いたエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液、エネルギーデバイス電極形成用組成物及びその製造方法、エネルギーデバイス電極、並びに、エネルギーデバイスを提供することを目的とする。
In order to reduce the amount of carbon material added, it is effective to use a carbon material with a small average particle size. However, the kneading process described in JP 2012-59466 A may not be effective for carbon materials with a small average particle size.
Furthermore, although the dispersant described in WO 2012/014616 is effective in dispersing carbon materials, it is prone to side reactions such as oxidative decomposition within the battery, which may lead to other problems such as a decrease in battery capacity and gas generation.
Therefore, there has been a demand for a dispersant that is effective in dispersing carbon materials with small average particle sizes.
The present disclosure has been made in view of the above-described conventional circumstances, and aims to provide a conductive carbon material dispersant for energy devices that has excellent dispersibility. Furthermore, the present disclosure aims to provide a conductive carbon material dispersion for energy devices that uses the dispersant, a composition for forming an energy device electrode and a method for producing the same, an energy device electrode, and an energy device.

前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
<1> ニトリル基含有単量体由来の構造単位を含む樹脂を含有するエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散剤。
<2> 前記樹脂が、下記式(I)で表される単量体由来の構造単位をさらに含む<1>に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散剤。
Specific means for achieving the above object are as follows.
<1> A conductive carbon material dispersant for energy devices, comprising a resin including a structural unit derived from a nitrile group-containing monomer.
<2> The conductive carbon material dispersant for an energy device according to <1>, wherein the resin further contains a structural unit derived from a monomer represented by the following formula (I):

[式(I)中、Rは水素原子又はメチル基を示し、Rは水素原子又は1価の炭化水素基を示し、nは1~50の整数を示す。]
<3> 前記ニトリル基含有単量体由来の構造単位が、前記樹脂の主鎖に含まれる<1>又は<2>に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散剤。
<4> 前記樹脂に占める前記ニトリル基含有単量体由来の構造単位の質量基準の割合が、80質量%を超え100質量%以下である<1>~<3>のいずれか1項に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散剤。
<5> 導電性炭素材料と、<1>~<4>のいずれか1項に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散剤と、溶媒と、を含有するエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液。
<6> 前記導電性炭素材料の平均一次粒径が、50nm以下である<5>に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液。
<7> 前記導電性炭素材料が、カーボンブラックを含む<5>又は<6>に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液。
<8> 前記導電性炭素材料の平均粒子径が、0.3μm~3μmである<5>~<7>のいずれか1項に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液。
<9> 前記導電性炭素材料が、炭素繊維を含む<5>に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液。
<10> 前記溶媒が、N-メチル-2-ピロリドン及びγ-ブチロラクトンの少なくとも一方を含む<5>~<9>のいずれか1項に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液。
<11> バインダー樹脂と、活物質と、導電性炭素材料と、前記導電性炭素材料を分散する分散剤と、溶媒と、を含有し、前記分散剤が、<1>~<4>のいずれか1項に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散剤を含むエネルギーデバイス電極形成用組成物。
<12> 活物質と、<5>~<10>のいずれか1項に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液と、を混合して活物質分散液を調製する工程と、前記活物質分散液にバインダー樹脂を添加する工程と、を有するエネルギーデバイス電極形成用組成物の製造方法。
<13> 前記活物質分散液に、導電性炭素材料を添加する工程を有する<12>に記載のエネルギーデバイス電極形成用組成物の製造方法。
<14> 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、<12>又は<13>に記載のエネルギーデバイス電極形成用組成物の製造方法により製造されたエネルギーデバイス電極形成用組成物を用いて形成された電極合剤層と、
を有するエネルギーデバイス電極。
<15> <14>に記載のエネルギーデバイス電極を備えるエネルギーデバイス。
[In formula (I), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group, and n represents an integer of 1 to 50.]
<3> The conductive carbon material dispersant for an energy device according to <1> or <2>, wherein the structural unit derived from the nitrile group-containing monomer is contained in a main chain of the resin.
<4> The conductive carbon material dispersant for an energy device according to any one of <1> to <3>, wherein a mass ratio of the structural unit derived from the nitrile group-containing monomer in the resin is more than 80 mass % and 100 mass % or less.
<5> A conductive carbon material dispersion for an energy device, comprising a conductive carbon material, the conductive carbon material dispersant for an energy device according to any one of <1> to <4>, and a solvent.
<6> The conductive carbon material dispersion for an energy device according to <5>, wherein the conductive carbon material has an average primary particle size of 50 nm or less.
<7> The conductive carbon material dispersion for an energy device according to <5> or <6>, wherein the conductive carbon material contains carbon black.
<8> The conductive carbon material dispersion for an energy device according to any one of <5> to <7>, wherein the conductive carbon material has an average particle size of 0.3 μm to 3 μm.
<9> The conductive carbon material dispersion for an energy device according to <5>, wherein the conductive carbon material contains carbon fibers.
<10> The conductive carbon material dispersion for an energy device according to any one of <5> to <9>, wherein the solvent contains at least one of N-methyl-2-pyrrolidone and γ-butyrolactone.
<11> A composition for forming an energy device electrode, comprising: a binder resin; an active material; a conductive carbon material; a dispersant for dispersing the conductive carbon material; and a solvent, wherein the dispersant contains the conductive carbon material dispersant for an energy device according to any one of <1> to <4>.
<12> A method for producing a composition for forming an energy device electrode, comprising: a step of mixing an active material with the conductive carbon material dispersion for an energy device according to any one of <5> to <10> to prepare an active material dispersion; and a step of adding a binder resin to the active material dispersion.
<13> The method for producing a composition for forming an energy device electrode according to <12>, further comprising adding a conductive carbon material to the active material dispersion liquid.
<14> A current collector;
an electrode mixture layer provided on at least one surface of the current collector and formed using a composition for forming an energy device electrode produced by the method for producing a composition for forming an energy device electrode according to <12> or <13>;
An energy device electrode having:
<15> An energy device comprising the energy device electrode according to <14>.

本開示によれば、分散性に優れるエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散剤を提供することができる。さらに、本開示によれば、この分散剤を用いたエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液、エネルギーデバイス電極形成用組成物及びその製造方法、エネルギーデバイス電極、並びに、エネルギーデバイスを提供することができる。 The present disclosure makes it possible to provide a conductive carbon material dispersant for energy devices with excellent dispersibility. Furthermore, the present disclosure makes it possible to provide a conductive carbon material dispersion for energy devices using this dispersant, a composition for forming an energy device electrode and a method for producing the same, an energy device electrode, and an energy device.

本開示を適用したリチウムイオン二次電池の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a lithium-ion secondary battery to which the present disclosure is applied.

以下、本開示を実施するための形態について詳細に説明する。但し、本開示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、本開示を制限するものではない。 The following describes in detail the forms for implementing the present disclosure. However, the present disclosure is not limited to the following embodiments. In the following embodiments, the components (including element steps, etc.) are not essential unless otherwise specified. The same applies to numerical values and their ranges, and do not limit the present disclosure.

本開示において「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。
本開示において「~」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。
本開示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、本開示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。
本開示において、各成分には、該当する物質が複数種含まれていてもよい。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、各成分の含有率又は含有量は、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又は含有量を意味する。
本開示において、各成分に該当する粒子には、複数種の粒子が含まれていてもよい。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、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。
本開示において「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。
本開示において「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。
本開示において「(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する。
本開示において、層又は膜の平均厚さは、対象となる層又は膜の5点の厚さを測定し、その算術平均値として与えられる値とする。
層又は膜の厚さは、マイクロメーター等を用いて測定することができる。本開示において、層又は膜の厚さを直接測定可能な場合には、マイクロメーターを用いて測定する。一方、1つの層の厚さ又は複数の層の総厚さを測定する場合には、電子顕微鏡を用いて、測定対象の断面を観察することで測定してもよい。
In the present disclosure, the term "process" includes not only a process that is independent of other processes, but also a process that cannot be clearly distinguished from other processes as long as the purpose of the process is achieved.
In the present disclosure, numerical ranges indicated using "to" include the numerical values before and after "to" as the minimum and maximum values, respectively.
In the numerical ranges described in stages in this disclosure, the upper or lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper or lower limit value of another numerical range described in stages. Furthermore, in the numerical ranges described in this disclosure, the upper or lower limit value of that numerical range may be replaced with a value shown in the examples.
In the present disclosure, each component may contain multiple substances corresponding to the component. When multiple substances corresponding to each component are present in the composition, the content or amount of each component means the total content or amount of the multiple substances present in the composition, unless otherwise specified.
In the present disclosure, the particles corresponding to each component may contain multiple types of particles. When multiple types of particles corresponding to each component are present in the composition, the particle size of each component means the value for a mixture of the multiple types of particles present in the composition, unless otherwise specified.
In the present disclosure, 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.
In this disclosure, 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 the present disclosure, "(meth)acrylic" means at least one of acrylic and methacrylic, and "(meth)acrylate" means at least one of acrylate and methacrylate.
In the present disclosure, the average thickness of a layer or film is a value obtained by measuring the thickness of the layer or film at five points and calculating the arithmetic mean value.
The thickness of a layer or film can be measured using a micrometer or the like. In the present disclosure, when the thickness of a layer or film can be measured directly, it is measured using a micrometer. On the other hand, when the thickness of a single layer or the total thickness of multiple layers is measured, it may be measured by observing a cross section of the object to be measured using an electron microscope.

<エネルギーデバイス用導電性炭素材料分散剤>
本開示のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散剤(以下、単に「分散剤」と称することがある。)は、ニトリル基含有単量体由来の構造単位を含む樹脂(以下、「特定ニトリル樹脂」と称することがある。)を含有する。
本発明者等は鋭意検討の結果、本開示の分散剤が、カーボンブラック等の炭素材料に対して優れた分散性を有することを見いだして、本発明を完成させた。
<Conductive carbon material dispersant for energy devices>
The conductive carbon material dispersant for energy devices of the present disclosure (hereinafter may be simply referred to as the "dispersant") contains a resin including structural units derived from a nitrile group-containing monomer (hereinafter may be referred to as the "specific nitrile resin").
As a result of extensive research, the present inventors have found that the dispersant of the present disclosure has excellent dispersibility for carbon materials such as carbon black, and have completed the present invention.

以下に、本開示の分散剤を構成する成分について詳細に説明する。 The components that make up the dispersant of the present disclosure are described in detail below.

-ニトリル基含有単量体-
特定ニトリル樹脂に含まれるニトリル基含有単量体由来の構造単位の元となるニトリル基含有単量体としては、特に制限はない。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。
これらの中では、重合のし易さ、コストパフォーマンス、導電性炭素材料のさらなる分散性の向上等の点で、アクリロニトリルであることが好ましい。ニトリル基含有単量体に占めるアクリロニトリルの比率は、5質量%~100質量%であることが好ましく、50質量%~100質量%であることがより好ましく、70質量%~100質量%であることがさらに好ましい。これらのニトリル基含有単量体は、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。
ニトリル基含有単量体としてアクリロニトリルとメタクリロニトリルとを併用する場合、アクリロニトリルの含有率は、ニトリル基含有単量体の全量に対して、例えば、5質量%~95質量%であることが好ましく、50質量%~95質量%であることがより好ましい。
特定ニトリル樹脂に占める前記ニトリル基含有単量体由来の構造単位の質量基準の割合は、80質量%を超え100質量%以下であってもよく、90質量%~100質量%であってもよく、92質量%~100質量%であってもよい。
-Nitrile group-containing monomer-
The nitrile group-containing monomer that is the source of the structural unit derived from the nitrile group-containing monomer contained in the specific nitrile resin is not particularly limited, and examples thereof 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.
Among these, acrylonitrile is preferred in terms of ease of polymerization, cost performance, further improvement in dispersibility of the conductive carbon material, etc. The ratio of acrylonitrile to the nitrile group-containing monomer is preferably 5% by mass to 100% by mass, more preferably 50% by mass to 100% by mass, and even more preferably 70% by mass to 100% by mass. These nitrile group-containing monomers may be used alone or in combination of two or more.
When acrylonitrile and methacrylonitrile are used in combination as the nitrile group-containing monomer, the content of acrylonitrile is, for example, preferably 5% by mass to 95% by mass, and more preferably 50% by mass to 95% by mass, based on the total amount of the nitrile group-containing monomer.
The proportion by mass of the structural units derived from the nitrile group-containing monomer in the specific nitrile resin may be more than 80% by mass and 100% by mass or less, may be 90% by mass to 100% by mass, or may be 92% by mass to 100% by mass.

ニトリル基含有単量体由来の構造単位は、特定ニトリル樹脂の主鎖に含まれることが好ましい。本開示において特定ニトリル樹脂の「主鎖」とは、特定ニトリル樹脂が直鎖状である場合、特定ニトリル樹脂を合成する際に単量体が重合により連結した部位をいい、例えば、アクリロニトリルを重合したポリマーであれば、アクリロニトリル中のビニル基が重合により連結したアルキレン部位をいう。また、特定ニトリル樹脂がグラフト重合体である場合、特定ニトリル樹脂の「主鎖」とは、幹となる共重合体の部分をいう。 The structural unit derived from the nitrile group-containing monomer is preferably contained in the main chain of the specific nitrile resin. In this disclosure, the "main chain" of the specific nitrile resin refers to the portion where monomers are linked by polymerization during the synthesis of the specific nitrile resin, if the specific nitrile resin is linear. For example, in the case of a polymer obtained by polymerizing acrylonitrile, it refers to the alkylene portion where vinyl groups in the acrylonitrile are linked by polymerization. Furthermore, if the specific nitrile resin is a graft polymer, the "main chain" of the specific nitrile resin refers to the portion of the copolymer that forms the backbone.

-式(I)で表される単量体-
特定ニトリル樹脂は、必要に応じて下記一般式(I)で表される単量体由来の構造単位を含んでもよい。
-Monomer represented by formula (I)-
The specific nitrile resin may contain a structural unit derived from a monomer represented by the following general formula (I) as necessary.

式(I)中、Rは水素原子又はメチル基を示し、Rは水素原子又は1価の炭化水素基を示し、nは1~50の整数を示す。 In formula (I), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group, and n represents an integer of 1 to 50.

式(I)中、nは1~50の整数であり、ある態様では、2~30の整数であることが好ましく、2~15の整数であることがより好ましく、2~10の整数であることがさらに好ましい。また、その他の態様では、nは1~30の整数であることが好ましく、1~15の整数であることがより好ましく、1~10の整数であることがさらに好ましい。
式(I)中、Rは、水素原子又は1価の炭化水素基であり、例えば、1価の炭化水素基であることが好ましく、炭素数が1~50である1価の炭化水素基であることがより好ましく、炭素数が1~25である1価の炭化水素基であることがさらに好ましく、炭素数が1~12である1価の炭化水素基であることが特に好ましい。
炭化水素基としては、例えば、アルキル基及びフェニル基が挙げられる。Rは、特に、炭素数が1~12のアルキル基又はフェニル基であることが適当である。アルキル基は、直鎖状であっても分岐鎖状であっても環状であってもよい。
で示されるアルキル基及びフェニル基は、一部の水素原子が置換基で置換されていてもよい。Rがアルキル基である場合の置換基としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、窒素原子を含む置換基、リン原子を含む置換基、芳香環などが挙げられる。Rがフェニル基である場合の置換基としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、窒素原子を含む置換基、リン原子を含む置換基、芳香環、炭素数が3~10のシクロアルキル基などが挙げられる。
In formula (I), n is an integer of 1 to 50, and in one embodiment, n is preferably an integer of 2 to 30, more preferably an integer of 2 to 15, and even more preferably an integer of 2 to 10. In another embodiment, n is preferably an integer of 1 to 30, more preferably an integer of 1 to 15, and even more preferably an integer of 1 to 10.
In formula (I), R2 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group, and for example, is preferably a monovalent hydrocarbon group, more preferably a monovalent hydrocarbon group having 1 to 50 carbon atoms, even more preferably a monovalent hydrocarbon group having 1 to 25 carbon atoms, and particularly preferably a monovalent hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms.
Examples of hydrocarbon groups include alkyl groups and phenyl groups. R2 is particularly preferably an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a phenyl group. The alkyl group may be linear, branched, or cyclic.
In the alkyl group and phenyl group represented by R2 , some of the hydrogen atoms may be substituted with a substituent. When R2 is an alkyl group, examples of the substituent include a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom, a nitrogen atom-containing substituent, a phosphorus atom-containing substituent, and an aromatic ring. When R2 is a phenyl group, examples of the substituent include a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom, a nitrogen atom-containing substituent, a phosphorus atom-containing substituent, an aromatic ring, and a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms.

式(I)で表される単量体としては、市販品を用いても合成品を用いてもよい。市販品として入手可能な式(I)で表される単量体としては、具体的には、例えば、2-メトキシエチルアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート(共栄社化学株式会社製、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(共栄社化学株式会社製、商品名:ライトアクリレートMTG-A及び新中村化学工業株式会社製、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(共栄社化学株式会社製、商品名:ライトアクリレート130-A及び新中村化学工業株式会社製、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(新中村化学工業株式会社製、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(新中村化学工業株式会社製、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(新中村化学工業株式会社製、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(共栄社化学株式会社製、商品名:ライトアクリレートP-200A及び新中村化学工業株式会社製、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(新中村化学工業株式会社製、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(共栄社化学株式会社製、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(共栄社化学株式会社製、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(共栄社化学株式会社製、商品名:ライトエステルMC及び新中村化学工業株式会社製、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(共栄社化学株式会社製、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(共栄社化学株式会社製、商品名:ライトエステル130MA及び新中村化学工業株式会社製、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(新中村化学工業株式会社製、商品名:NKエステルM-230G)並びにメトキシポリ(n=30)エチレングリコールメタクリレート(共栄社化学株式会社製、商品名:ライトエステル041MA)が挙げられる。
これらの中では、ニトリル基含有単量体と共重合させる場合の反応性等の点から、メトキシポリ(n=9)エチレングリコールアクリレート(一般式(I)のRが水素原子で、Rがメチル基で、nが9の化合物)がより好ましい。これらの一般式(I)で表される単量体は、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。
The monomer represented by formula (I) may be a commercially available product or a synthetic product. Specific examples of commercially available monomers represented by formula (I) include 2-methoxyethyl acrylate, ethoxydiethylene glycol acrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., trade name: Light Acrylate EC-A), methoxytriethylene glycol acrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., trade name: Light Acrylate MTG-A and Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., trade name: NK Ester AM-30G), methoxypoly(n=9)ethylene glycol acrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., trade name: Light Acrylate 130-A and Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., trade name: N NK Ester AM-90G), methoxypoly(n=13) ethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., trade name: NK Ester AM-130G), methoxypoly(n=23) ethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., trade name: NK Ester AM-230G), octoxypoly(n=18) ethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., trade name: NK Ester A-OC-18E), phenoxydiethylene glycol acrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., trade name: Light Acrylate P-200A and Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., trade name: NK Ester AMP-20GY), phenoxypoly (n=6) ethylene glycol acrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., trade name: NK Ester AMP-60G), nonylphenol EO adduct (n=4) acrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., trade name: Light Acrylate NP-4EA), nonylphenol EO adduct (n=8) acrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., trade name: Light Acrylate NP-8EA), methoxydiethylene glycol methacrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., trade name: Light Ester MC and Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., trade name: NK Ester M-20 G), methoxytriethylene glycol methacrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., trade name: Light Ester MTG), methoxypoly(n=9) ethylene glycol methacrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., trade name: Light Ester 130MA and manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., trade name: NK Ester M-90G), methoxypoly(n=23) ethylene glycol methacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., trade name: NK Ester M-230G), and methoxypoly(n=30) ethylene glycol methacrylate (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., trade name: Light Ester 041MA).
Among these, methoxypoly(n=9)ethylene glycol acrylate (a compound in which R1 is a hydrogen atom, R2 is a methyl group, and n is 9 in general formula (I)) is more preferred from the viewpoint of reactivity when copolymerized with a nitrile group-containing monomer. These monomers represented by general formula (I) may be used alone or in combination of two or more.

-式(II)で表される単量体-
特定ニトリル樹脂は、必要に応じて式(II)で表される単量体由来の構造単位を含んでもよい。本開示で用いられる式(II)で表される単量体としては、特に制限はない。
-Monomer represented by formula (II)-
The specific nitrile resin may contain a structural unit derived from a monomer represented by formula (II) as necessary. The monomer represented by formula (II) used in the present disclosure is not particularly limited.

式(II)中、Rは水素原子又はメチル基を示し、Rは炭素数が4~100のアルキル基を示す。 In formula (II), R3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R4 represents an alkyl group having 4 to 100 carbon atoms.

式(II)中、Rは、炭素数が4~100のアルキル基であり、好ましくは炭素数が4~50のアルキル基であり、より好ましくは炭素数が6~30のアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数が8~15のアルキル基である。
で表されるアルキル基は、直鎖状であっても分岐鎖状であっても環状であってもよい。
で示されるアルキル基は、一部の水素原子が置換基で置換されていてもよい。置換基としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、窒素原子を含む置換基、リン原子を含む置換基、芳香環などが挙げられる。例えば、Rで示されるアルキル基としては、直鎖状、分岐鎖状又は環状の飽和アルキル基の他、フルオロアルキル基、クロロアルキル基、ブロモアルキル基、ヨウ化アルキル基等のハロゲン化アルキル基などが挙げられる。
In formula (II), R4 is an alkyl group having 4 to 100 carbon atoms, preferably an alkyl group having 4 to 50 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 6 to 30 carbon atoms, and even more preferably an alkyl group having 8 to 15 carbon atoms.
The alkyl group represented by R4 may be linear, branched, or cyclic.
In the alkyl group represented by R4 , some of the hydrogen atoms may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include halogen atoms such as fluorine atoms, chlorine atoms, bromine atoms, and iodine atoms, substituents containing a nitrogen atom, substituents containing a phosphorus atom, and aromatic rings. For example, examples of the alkyl group represented by R4 include linear, branched, or cyclic saturated alkyl groups, as well as halogenated alkyl groups such as fluoroalkyl groups, chloroalkyl groups, bromoalkyl groups, and iodinated alkyl groups.

式(II)で表される単量体としては、市販品を用いても合成品を用いてもよい。市販品として入手可能な式(II)で表される単量体としては、具体的には、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)アクリレート等の炭素数が4~100のアルキル基を含む(メタ)アクリル酸のエステル類が挙げられる。
また、Rがフルオロアルキル基である場合、1,1-ビス(トリフルオロメチル)-2,2,2-トリフルオロエチルアクリレート、2,2,3,3,4,4,4-ヘプタフルオロブチルアクリレート、2,2,3,4,4,4-へキサフルオロブチルアクリレート、ノナフルオロイソブチルアクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルアクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,5-ノナフルオロペンチルアクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-ウンデカフルオロヘキシルアクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-ペンタデカフルオロオクチルアクリレート、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-ヘプタデカフルオロデシルアクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-ノナデカフルオロデシルアクリレート等のアクリレート化合物、ノナフルオロ-t-ブチルメタクリレート、2,2,3,3,4,4,4-ヘプタフルオロブチルメタクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチルメタクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-ドデカフルオロヘプチルメタクリレート、ヘプタデカフルオロオクチルメタクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-ペンタデカフルオロオクチルメタクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9-ヘキサデカフルオロノニルメタクリレート等のメタクリレート化合物などが挙げられる。
これらの一般式(II)で表される単量体は、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。
The monomer represented by formula (II) may be a commercially available product or a synthetic product. Specific examples of the monomer represented by formula (II) that is commercially available include (meth)acrylic acid esters containing an alkyl group having 4 to 100 carbon atoms, such as 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.
When R 4 is a fluoroalkyl group, examples of the fluoroalkyl group include 1,1-bis(trifluoromethyl)-2,2,2-trifluoroethyl acrylate, 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutyl acrylate, 2,2,3,4,4,4-hexafluorobutyl acrylate, nonafluoroisobutyl acrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl acrylate, 2,2, 3,3,4,4,5,5,5-nonafluoropentyl acrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-undecafluorohexyl acrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-pentadecafluorooctyl acrylate, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecyl acrylate acrylate compounds such as 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-nonadecafluorodecyl acrylate, nonafluoro-t-butyl methacrylate, 2,2,3,3,4,4,4-heptafluorobutyl methacrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl methacrylate, 2,2,3,3,4,4,5 , 5,6,6,7,7-dodecafluoroheptyl methacrylate, heptadecafluorooctyl methacrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-pentadecafluorooctyl methacrylate, 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9-hexadecafluorononyl methacrylate, and other methacrylate compounds.
These monomers represented by general formula (II) may be used singly or in combination of two or more.

-カルボキシ基含有単量体-
特定ニトリル樹脂は、必要に応じてカルボキシ基含有単量体由来の構造単位を含んでもよい。
カルボキシ基含有単量体の具体例としては特に制限はなく、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などが挙げられる。
-Carboxy group-containing monomer-
The specific nitrile resin may contain a structural unit derived from a carboxy group-containing monomer, if necessary.
Specific examples of the carboxy group-containing monomer are not particularly limited, and 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, and citraconic carboxy group-containing monomers such as citraconic acid and its anhydride.

-その他の単量体-
特定ニトリル樹脂は、必要に応じて一般式(I)で表される単量体由来の構造単位、一般式(II)で表される単量体由来の構造単位及びカルボキシ基含有単量体由来の構造単位以外のその他の単量体由来の構造単位を含んでもよい。
その他の単量体としては、特に限定されるものではなく、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート等の炭素数が1~3のアルキル基を含む(メタ)アクリル酸エステル類、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、(メタ)アリルスルホン酸ナトリウム、(メタ)アリルオキシベンゼンスルホン酸ナトリウム、スチレンスルホン酸ナトリウム、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸及びその塩などが挙げられる。これらその他の単量体は、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 specific nitrile resin may contain, as necessary, a structural unit derived from a monomer other than the structural unit derived from the monomer represented by general formula (I), the structural unit derived from the monomer represented by general formula (II), and the structural unit derived from the carboxy group-containing monomer.
The other monomers are not particularly limited and include (meth)acrylic acid esters containing an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, such as methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, and propyl (meth)acrylate, vinyl halides such as vinyl chloride, vinyl bromide, and vinylidene chloride, maleimide, phenylmaleimide, (meth)acrylamide, styrene, α-methylstyrene, vinyl acetate, sodium (meth)allyl sulfonate, sodium (meth)allyloxybenzenesulfonate, sodium styrenesulfonate, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and salts thereof, etc. These other monomers may be used alone or in combination of two or more.

-各単量体由来の構造単位の比率-
特定ニトリル樹脂に含まれる上記各単量体由来の構造単位の比率は、特に限定されるものではない。
特定ニトリル樹脂に含まれる上記各単量体由来の構造単位の合計に占めるニトリル基含有単量体由来の構造単位の比率は、50モル%~100モル%であってもよく、80モル%~100モル%であってもよく、90モル%~100モル%であってもよく、95モル%~100モル%であってもよい。
各単量体由来の構造単位の合計に占めるニトリル基含有単量体由来の構造単位の比率が90モル%~100モル%である場合、式(I)で表される単量体におけるnは、2~50の整数を示すものであってもよい。
ニトリル基含有単量体由来の構造単位1モルに対するカルボキシ基含有単量体由来であってカルボキシ基を含む構造単位の比率は、0.005モル以下であってもよく、0.001モル以下であってもよい。
ニトリル基含有単量体由来の構造単位1モルに対する式(I)で表される単量体由来の構造単位の比率は、例えば、0.001モル~0.2モルであってもよく、0.003モル~0.05モルであってもよく、0.005モル~0.035モルであってもよい。ニトリル基含有単量体由来の構造単位1モルに対する式(I)で表される単量体由来の構造単位の比率が0.001モル~0.2モルであれば、本開示の分散剤を含む電極合剤層のイオン伝導性が向上する傾向にある。
- Ratio of structural units derived from each monomer -
The ratio of the structural units derived from the above-mentioned monomers contained in the specific nitrile resin is not particularly limited.
The ratio of the structural units derived from the nitrile group-containing monomer to the total of the structural units derived from the above-mentioned monomers contained in the specific nitrile resin may be 50 mol% to 100 mol%, 80 mol% to 100 mol%, 90 mol% to 100 mol%, or 95 mol% to 100 mol%.
When the ratio of the structural units derived from the nitrile group-containing monomer to the total of the structural units derived from the respective monomers is 90 mol % to 100 mol %, n in the monomer represented by formula (I) may represent an integer of 2 to 50.
The ratio of the structural units derived from the carboxyl group-containing monomer and containing a carboxyl group to 1 mole of the structural units derived from the nitrile group-containing monomer may be 0.005 moles or less, or may be 0.001 moles or less.
The ratio of the structural units derived from the monomer represented by formula (I) to 1 mole of the structural units derived from the nitrile group-containing monomer may be, for example, 0.001 mol to 0.2 mol, 0.003 mol to 0.05 mol, or 0.005 mol to 0.035 mol. When the ratio of the structural units derived from the monomer represented by formula (I) to 1 mole of the structural units derived from the nitrile group-containing monomer is 0.001 mol to 0.2 mol, the ionic conductivity of the electrode mixture layer containing the dispersant of the present disclosure tends to be improved.

特定ニトリル樹脂に式(II)で表される単量体由来の構造単位が含まれる場合、ニトリル基含有単量体由来の構造単位1モルに対する式(II)で表される単量体由来の構造単位の比率は、例えば、0.001モル~0.2モルであってもよく、0.003モル~0.05モルであってもよく、0.005モル~0.02モルであってもよい。 When the specific nitrile resin contains structural units derived from a monomer represented by formula (II), the ratio of structural units derived from the monomer represented by formula (II) to 1 mole of structural units derived from the nitrile group-containing monomer may be, for example, 0.001 mol to 0.2 mol, 0.003 mol to 0.05 mol, or 0.005 mol to 0.02 mol.

特定ニトリル樹脂に式(I)で表される単量体由来の構造単位及び式(II)で表される単量体由来の構造単位が含まれる場合、ニトリル基含有単量体由来の構造単位1モルに対する式(I)で表される単量体由来の構造単位及び式(II)で表される単量体由来の構造単位の合計の比率は、例えば、0.001モル~0.2モルであってもよく、0.003モル~0.05モルであってもよく、0.005モル~0.035モルであってもよい。 When the specific nitrile resin contains structural units derived from a monomer represented by formula (I) and structural units derived from a monomer represented by formula (II), the ratio of the total of the structural units derived from the monomer represented by formula (I) and the structural units derived from the monomer represented by formula (II) per mole of structural units derived from the nitrile group-containing monomer may be, for example, 0.001 to 0.2 moles, 0.003 to 0.05 moles, or 0.005 to 0.035 moles.

特定ニトリル樹脂にその他の単量体由来の構造単位が含まれる場合、ニトリル基含有単量体由来の構造単位1モルに対するその他の単量体由来の構造単位の比率は、例えば、0.005モル~0.1モルであってもよく、0.01モル~0.06モルであってもよく、0.03モル~0.05モルであってもよい。 When the specific nitrile resin contains structural units derived from other monomers, the ratio of structural units derived from other monomers to 1 mole of structural units derived from the nitrile group-containing monomer may be, for example, 0.005 mol to 0.1 mol, 0.01 mol to 0.06 mol, or 0.03 mol to 0.05 mol.

-特定ニトリル樹脂の製造方法-
特定ニトリル樹脂の製造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、水中沈殿重合が好ましい。
以下、水中沈殿重合について詳細に説明する。
-Method for producing specific nitrile resin-
The method for producing the specific nitrile resin is not particularly limited. Polymerization methods such as underwater precipitation polymerization, bulk polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, and solution polymerization can be applied. Underwater precipitation polymerization is preferred in terms of ease of resin synthesis and ease of post-treatment such as recovery and purification.
The aqueous precipitation polymerization will be described in detail below.

-重合開始剤-
水中沈殿重合を行う際の重合開始剤としては、重合開始効率等の点で水溶性重合開始剤を用いることが好ましい。
水溶性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)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、水溶性アゾ化合物等が好ましい。過硫酸塩の中では、過硫酸アンモニウムが特に好ましい。
なお、ニトリル基含有単量体としてアクリロニトリルを選択し、式(I)で表される単量体としてメトキシポリ(n=9)エチレングリコールアクリレートを選択して水中沈殿重合を行った場合、単量体の状態では両者とも水溶性であることから、水溶性重合開始剤が有効に作用し、重合がスムーズに始まる。そして、重合が進むにつれて重合物が析出してくるため、反応系が懸濁状態となり、最終的に未反応物の少ない特定ニトリル樹脂が高収率で得られる。
重合開始剤は、特定ニトリル樹脂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、0.003モル%~2モル%の範囲で使用されることがより好ましい。
- Polymerization initiator -
As the polymerization initiator for carrying out the underwater precipitation polymerization, it is preferable to use a water-soluble polymerization initiator in terms of the 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 (redox) 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, water-soluble azo compounds, etc. are preferred in terms of ease of resin synthesis, etc. Among persulfates, ammonium persulfate is particularly preferred.
In addition, when acrylonitrile is selected as the nitrile group-containing monomer and methoxypoly(n=9)ethylene glycol acrylate is selected as the monomer represented by formula (I) and precipitation polymerization is carried out in water, both monomers are water-soluble, so that a water-soluble polymerization initiator acts effectively and polymerization starts smoothly. As the polymerization proceeds, the polymer precipitates, so the reaction system becomes suspended, and finally, a specific nitrile resin with little unreacted matter is obtained in high yield.
The polymerization initiator is preferably used in an amount of, for example, 0.001 mol % to 5 mol %, and more preferably 0.003 mol % to 2 mol %, relative to the total amount of monomers used in the synthesis of the specific nitrile resin.

-連鎖移動剤-
水中沈殿重合を行う際には、分子量調節等の目的で、連鎖移動剤を用いることができる。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等が好ましい。
- Chain transfer agent -
When carrying out underwater precipitation polymerization, a chain transfer agent can be used for the purpose of adjusting the molecular weight, etc. Examples of the chain transfer agent include mercaptan compounds such as thioglycol, carbon tetrachloride, and α-methylstyrene dimer. Among these, α-methylstyrene dimer is preferred because of its low odor, etc.

-溶媒-
水中沈殿重合を行う際には、析出する樹脂の粒子径の調節等、必要に応じて、水以外の溶媒を加えることもできる。
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。
-solvent-
When carrying out underwater precipitation polymerization, a solvent other than water may be added as necessary, for example, to adjust the particle size of the precipitated resin.
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.

-重合条件-
水中沈殿重合は、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。
特に、ニトリル基含有単量体の重合熱が大きい傾向にあるため、ニトリル基含有単量体を溶媒中に滴下しながら重合を進めることが好ましい。
- Polymerization conditions -
The underwater precipitation polymerization is carried out, for example, 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 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 tends not to evaporate, making it difficult for polymerization to occur.
In particular, since the heat of polymerization of the nitrile group-containing monomer tends to be large, it is preferable to carry out the polymerization while adding the nitrile group-containing monomer dropwise to the solvent.

特定ニトリル樹脂の重量平均分子量は、10000~1000000であることが好ましく、100000~800000であることがより好ましく、250000~700000であることがさらに好ましい。
本開示において、重量平均分子量は下記方法により測定された値をいう。
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〔倉敷紡績株式会社製、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製)、検出器:示差屈折率検出器L3300 RI Monitor(株式会社日立製作所製)、カラム:TSKgel-G5000HXLとTSKgel-G2000HXL(計2本)(共に東ソー株式会社製)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。
The weight average molecular weight of the specific nitrile resin is preferably 10,000 to 1,000,000, more preferably 100,000 to 800,000, and even more preferably 250,000 to 700,000.
In the present disclosure, the weight average molecular weight refers to a value measured by the following method.
The sample to be measured is dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone, and insoluble matter is removed by passing it through a PTFE (polytetrafluoroethylene) filter [Kurabo Industries, Ltd., HPLC (high performance liquid chromatography) pretreatment, Chromatodisc, 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.), columns: TSKgel-G5000HXL and TSKgel-G2000HXL (total of two) (both manufactured by Tosoh Corporation) connected in series, column temperature: 30°C, eluent: N-methyl-2-pyrrolidone, flow rate: 1.0 mL/min, standard substance: polystyrene].

特定ニトリル樹脂の酸価は、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。
本開示において、酸価は下記方法により測定された値をいう。
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。
The acid value of the specific nitrile resin is preferably 0 mgKOH/g to 70 mgKOH/g, more preferably 0 mgKOH/g to 20 mgKOH/g, and even more preferably 0 mgKOH/g to 5 mgKOH/g.
In the present disclosure, the acid value refers to a value measured by the following method.
First, 1 g of the object to be measured is weighed out, and 30 g of acetone is added to the object to dissolve it. Next, an appropriate amount of phenolphthalein, 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. The acid value is then calculated from the titration results using the following formula (A) (where Vf represents the titration amount (mL) of phenolphthalein, Wp represents the mass (g) of the object solution, and I represents the proportion (mass%) of nonvolatile content in the object solution).
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 approximately 1 mL of the solution to be measured into an aluminum pan and drying it on a hot plate heated to 160°C for 15 minutes.

本開示の分散剤には、特定ニトリル樹脂以外の成分として、特定ニトリル樹脂を合成する際に用いられる未反応の単量体が残存していてもよい。本開示の分散剤に含有される未反応の単量体の含有率は、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下がさらに好ましい。 The dispersant of the present disclosure may contain unreacted monomers used in synthesizing the specific nitrile resin as components other than the specific nitrile resin. The content of unreacted monomers contained in the dispersant of the present disclosure is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 3% by mass or less.

<エネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液>
本開示のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液(以下、単に「分散液」と称することがある。)は、導電性炭素材料と、本開示の分散剤と、溶媒と、を含有する。
<Conductive carbon material dispersion for energy devices>
The conductive carbon material dispersion for an energy device according to the present disclosure (hereinafter, sometimes simply referred to as "dispersion") contains a conductive carbon material, the dispersant according to the present disclosure, and a solvent.

以下に、本開示の分散液を構成する成分について詳細に説明する。 The components that make up the dispersion of the present disclosure are described in detail below.

-導電性炭素材料-
本開示の分散液に含有される導電性炭素材料は、導電性を示すものであれば特に限定されるものではない。
導電性炭素材料としては、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブ、炭素繊維(カーボンファイバー)等を使用できる。
カーボンブラックとしては、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が挙げられる。黒鉛としては、天然黒鉛、人造黒鉛等が挙げられる。
カーボンナノチューブとしては、単層のカーボンナノチューブ、2層のカーボンナノチューブ、多層のカーボンナノチューブ等が挙げられる。
炭素繊維としては、ピッチ系炭素繊維、PAN系炭素繊維、気相法炭素繊維(VGCF(登録商標))等が挙げられる。
導電性炭素材料としては、カーボンブラックが好ましい。
導電性炭素材料は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。
-Conductive carbon materials-
The conductive carbon material contained in the dispersion of the present disclosure is not particularly limited as long as it exhibits conductivity.
As the conductive carbon material, carbon black, graphite, carbon nanotubes, carbon fibers, etc. can be used.
Examples of carbon black include acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, etc. Examples of graphite include natural graphite and artificial graphite.
Examples of carbon nanotubes include single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, and multi-walled carbon nanotubes.
Examples of carbon fibers include pitch-based carbon fibers, PAN-based carbon fibers, and vapor grown carbon fibers (VGCF (registered trademark)).
As the conductive carbon material, carbon black is preferred.
The conductive carbon material may be used alone or in combination of two or more.

導電性炭素材料としてカーボンブラック、黒鉛等の粒子状の材料を用いる場合、導電性炭素材料の平均一次粒径は、50nm以下であることが好ましく、40nm以下であることがより好ましく、30nm以下であることがさらに好ましい。導電性炭素材料の平均一次粒径は、10nm以上であってもよい。
本開示において、平均一次粒径とは、数千個程度の一次粒子の直径の平均値をいう。
When a particulate material such as carbon black or graphite is used as the conductive carbon material, the average primary particle size of the conductive carbon material is preferably 50 nm or less, more preferably 40 nm or less, and even more preferably 30 nm or less. The average primary particle size of the conductive carbon material may be 10 nm or more.
In the present disclosure, the average primary particle size refers to the average value of the diameters of approximately several thousand primary particles.

導電性炭素材料としてカーボンブラック、黒鉛等の粒子状の材料を用いる場合、導電性炭素材料の平均粒子径は、0.3μm~3μmであることが好ましく、0.3μm~2μmであることがより好ましく、0.5μm~1.5μmであることがさらに好ましく、0.8μm~1.0μmであることが特に好ましい。
導電性炭素材料の平均粒子径とは、エネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液についての粒度分布を動的光散乱法(光子相関法)に基づいて測定して得られた個数粒度分布において、粒径の小さいものからその個数割合を積算した際に50%となるところの粒径をいう。動的光散乱法(光子相関法)に基づく測定装置としては、例えば、Zeta-potential&Particlesize Analyzer、ELSZ(大塚電子株式会社)が挙げられる。
導電性炭素材料としてカーボンナノチューブ、炭素繊維等の繊維状の材料を用いる場合、導電性炭素材料の平均長さは、1μm~50μmであることが好ましく、2μm~30μmであることがより好ましく、3μm~10μmであることがさらに好ましい。
導電性炭素材料としてカーボンナノチューブ、炭素繊維等の繊維状の材料を用いる場合、導電性炭素材料の平均直径は、1nm~500nmであることが好ましく、5nm~400nmであることがより好ましく、10nm~300nmであることがさらに好ましい。
導電性炭素材料の平均長さは、任意の30本の導電性炭素材料を選択し、それぞれの長さを測定し、最大側から5番目までの数値と、最小側から5番目までの数値とを省き、中間の20個の数値の平均値を平均長さとすることができる。なお、カーボンナノチューブ、炭素繊維等の平均長さは数十μm以下と短いため、導電性炭素材料の長さは概ね直線状に近似することができる。よって、導電性炭素材料の長さは、その両端を直線で結んだときの当該直線の長さとすることができる。
導電性炭素材料の平均直径は、電子顕微鏡(SEM、TEM等)写真から分析し得る。例えば、任意の30本の導電性炭素材料を選択し、それぞれの直径を測定し、最大側から5番目までの数値と、最小側から5番目までの数値とを省き、中間の20個の数値の平均値を平均直径とすればよい。なお、導電性炭素材料の直径とは、導電性炭素材料の長さ方向と直交する方向の最大長さをいう。
When a particulate material such as carbon black or graphite is used as the conductive carbon material, the average particle size of the conductive carbon material is preferably 0.3 μm to 3 μm, more preferably 0.3 μm to 2 μm, even more preferably 0.5 μm to 1.5 μm, and particularly preferably 0.8 μm to 1.0 μm.
The average particle size of the conductive carbon material refers to the particle size at which the number ratio of particles, starting from the smallest particle size, accounts for 50% in a number particle size distribution obtained by measuring the particle size distribution of a conductive carbon material dispersion for an energy device based on a dynamic light scattering method (photon correlation method). An example of a measuring device based on the dynamic light scattering method (photon correlation method) is a Zeta-potential & Particlesize Analyzer, ELSZ (Otsuka Electronics Co., Ltd.).
When a fibrous material such as carbon nanotubes or carbon fibers is used as the conductive carbon material, the average length of the conductive carbon material is preferably 1 μm to 50 μm, more preferably 2 μm to 30 μm, and even more preferably 3 μm to 10 μm.
When a fibrous material such as carbon nanotubes or carbon fibers is used as the conductive carbon material, the average diameter of the conductive carbon material is preferably 1 nm to 500 nm, more preferably 5 nm to 400 nm, and even more preferably 10 nm to 300 nm.
The average length of the conductive carbon material can be determined by arbitrarily selecting 30 pieces of conductive carbon material, measuring the length of each, excluding the five largest and five smallest values, and averaging the 20 middle values. Note that, because the average length of carbon nanotubes, carbon fibers, etc. is short, at several tens of micrometers or less, the length of the conductive carbon material can be roughly approximated as a straight line. Therefore, the length of the conductive carbon material can be determined as the length of the line connecting both ends of the conductive carbon material.
The average diameter of the conductive carbon material can be analyzed from an electron microscope (SEM, TEM, etc.) photograph. For example, 30 pieces of conductive carbon material are selected at random, the diameter of each is measured, the five largest and five smallest values are omitted, and the average of the 20 middle values is taken as the average diameter. The diameter of the conductive carbon material refers to the maximum length in the direction perpendicular to the length direction of the conductive carbon material.

本開示の分散液に含有される導電性炭素材料の含有率は、例えば、1質量%~50質量%であることが好ましく、5質量%~25質量%であることがより好ましく、5質量%~15質量%であることがさらに好ましい。 The content of the conductive carbon material contained in the dispersion liquid of the present disclosure is, for example, preferably 1% by mass to 50% by mass, more preferably 5% by mass to 25% by mass, and even more preferably 5% by mass to 15% by mass.

-分散剤-
本開示の分散液は、本開示の分散剤を含有する。本開示の分散液に含有される本開示の分散剤の含有率は、例えば、ある態様では、0.1質量%~20質量%であることが好ましく、0.5質量%~15質量%であることがより好ましく、1質量%~10質量%であることがさらに好ましい。また、他の態様では、0.1質量%~10質量%であることが好ましく、0.2質量%~8質量%であることがより好ましく、0.3質量%~6質量%であることがさらに好ましい。
-Dispersant-
The dispersion of the present disclosure contains the dispersant of the present disclosure. In one embodiment, the content of the dispersant of the present disclosure contained in the dispersion of the present disclosure is, for example, preferably 0.1% by mass to 20% by mass, more preferably 0.5% by mass to 15% by mass, and even more preferably 1% by mass to 10% by mass. In another embodiment, the content is preferably 0.1% by mass to 10% by mass, more preferably 0.2% by mass to 8% by mass, and even more preferably 0.3% by mass to 6% by mass.

-溶媒-
本開示の分散液に含有される溶媒としては、導電性炭素材料を分散することのできるものであれば特に限定されるものではない。
溶剤としては、分散剤の溶解性等の点で、アミド系溶媒、ウレア系溶媒、ラクトン系溶媒等又はそれらを含む混合溶媒が好ましく、N-メチル-2-ピロリドン、γ-ブチロラクトン又はそれらを含む混合溶媒がより好ましい。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。
これらの中でも、溶剤は、N-メチル-2-ピロリドン及びγ-ブチロラクトンの少なくとも一方を含有することが好ましい。
-solvent-
The solvent contained in the dispersion liquid of the present disclosure is not particularly limited as long as it can disperse the conductive carbon material.
As the solvent, from the viewpoint of the solubility of the dispersant, an amide solvent, a urea solvent, a lactone solvent, or a mixed solvent containing them is preferable, and N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, or a mixed solvent containing them is more preferable. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
Among these, the solvent preferably contains at least one of N-methyl-2-pyrrolidone and γ-butyrolactone.

-分散液の粘度-
本開示の分散液についての25℃における粘度は、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、本開示において、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。
- Viscosity of dispersion liquid -
The viscosity at 25°C of the dispersion of the present disclosure is preferably 500 mPa·s to 50,000 mPa·s, more preferably 1,000 mPa·s to 20,000 mPa·s, and even more preferably 2,000 mPa·s to 10,000 mPa·s.
In the present disclosure, viscosity is measured using a rotational shear viscometer at 25° C. and a shear rate of 1.0 s −1 .

-分散液の調製-
本開示の分散液は、導電性炭素材料と、本開示の分散剤と、必要に応じて用いられるレベリング剤等のその他の成分と、溶剤とを混合し、撹拌して調製することができる。
分散液の調製に用いられる分散機としては、ホモミキサー、高圧ホモミキサー、ディスパーサー、高圧ホモジナイザー、スタティックミキサー、膜乳化機、フィルミックス(プライミクス株式会社製)、超音波分散機等が挙げられる。これらの中でも、フィルミックスが好ましい。
分散液の調製に用いられる各種成分をホモミキサー等の分散機で予備撹拌した後、フィルミックスを用いて撹拌することがより好ましい。フィルミックスを用いることで分散処理を短時間で完了することができる。フィルミックスで撹拌する際の条件は特に限定されず、常用の方法で行うことができ、例えば、周速30m/sで30秒撹拌することで導電性炭素材料を分散させることができる。フィルミックスで撹拌する際の撹拌時間は、30秒~10分の範囲としてもよい。
- Preparation of dispersion -
The dispersion of the present disclosure can be prepared by mixing and stirring the conductive carbon material, the dispersant of the present disclosure, other components such as a leveling agent that are used as needed, and a solvent.
Examples of dispersing machines used for preparing the dispersion include a homomixer, a high-pressure homomixer, a disperser, a high-pressure homogenizer, a static mixer, a membrane emulsifier, Filmix (manufactured by Primix Corporation), an ultrasonic disperser, etc. Among these, Filmix is preferred.
It is more preferable to pre-mix the various components used in preparing the dispersion using a disperser such as a homomixer, and then use FILMICS to mix them. Using FILMICS allows the dispersion process to be completed in a short time. The conditions for stirring with FILMICS are not particularly limited, and can be carried out using a conventional method. For example, the conductive carbon material can be dispersed by stirring for 30 seconds at a peripheral speed of 30 m/s. The stirring time when stirring with FILMICS may be in the range of 30 seconds to 10 minutes.

<エネルギーデバイス電極形成用組成物及びその製造方法>
本開示のエネルギーデバイス電極形成用組成物(以下、電極形成用組成物と称することがある。)は、バインダー樹脂と、活物質と、導電性炭素材料と、前記導電性炭素材料を分散する分散剤と、溶媒と、を含有し、分散剤が本開示の分散剤を含むものである。
<Composition for forming an energy device electrode and method for producing the same>
The composition for forming an energy device electrode of the present disclosure (hereinafter, sometimes referred to as the electrode-forming composition) contains a binder resin, an active material, a conductive carbon material, a dispersant for dispersing the conductive carbon material, and a solvent, and the dispersant contains the dispersant of the present disclosure.

以下に、本開示の電極形成用組成物を構成する成分について詳細に説明する。 The components constituting the electrode-forming composition of the present disclosure are described in detail below.

-バインダー樹脂-
本開示の電極形成用組成物は、バインダー樹脂を含有する。バインダー樹脂の種類は特に限定されるものではなく、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ニトロセルロース、フッ素樹脂、ニトリル基含有単量体由来の構造単位を含む樹脂等が挙げられる。
これらの中でも、フッ素樹脂及びニトリル基含有単量体由来の構造単位を含む樹脂の少なくとも一方が好ましい。
- Binder resin -
The electrode-forming composition of the present disclosure contains a binder resin. The type of binder resin is not particularly limited, and examples thereof include polyvinyl acetate, polymethyl methacrylate, nitrocellulose, fluororesin, and resins containing structural units derived from nitrile group-containing monomers.
Among these, at least one of a fluororesin and a resin containing a structural unit derived from a nitrile group-containing monomer is preferred.

フッ素樹脂としては、主鎖に、ポリエチレン骨格中における水素原子の一部又は全部をフッ素原子に置換した構造単位を含む樹脂であれば、特に制限がない。
フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリビニルフルオライド(PVF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)等のホモポリマー、テトラフルオロエチレン-パーフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体(ETFE)、クロロトリフルオロエチレン-エチレン共重合体等の共重合体、またこれらをカルボキシ基等で変性した変性物などが挙げられる。これらの中でも、溶媒への溶解性、電解液への膨潤性、樹脂の柔軟性等の観点から、PVDFが好ましい。また、これらフッ素樹脂は、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。
There are no particular limitations on the fluororesin, so long as it is a resin containing, in the main chain, a structural unit in which some or all of the hydrogen atoms in the polyethylene skeleton are substituted with fluorine atoms.
Examples of fluororesins include homopolymers such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF), and polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), as well as copolymers such as tetrafluoroethylene-perfluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), and chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer, and modified products thereof modified with a carboxy group or the like. Among these, PVDF is preferred from the viewpoints of solubility in solvents, swelling in electrolyte solutions, resin flexibility, and the like. Furthermore, these fluororesins may be used alone or in combination of two or more.

ニトリル基含有単量体由来の構造単位を含む樹脂としては、既述の特定ニトリル樹脂であってもよい。ニトリル基含有単量体由来の構造単位を含む樹脂は、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。 The resin containing structural units derived from a nitrile group-containing monomer may be the specific nitrile resin described above. Resins containing structural units derived from a nitrile group-containing monomer may be used alone or in combination of two or more types.

本開示の電極形成用組成物の固形分に占めるバインダー樹脂の含有率は、0.1質量%~10質量%であることが好ましく、0.5質量%~5質量%であることがより好ましく、0.5質量%~3質量%であることがさらに好ましい。
本開示において「固形分」とは、電極形成用組成物を構成する成分から溶剤を除いた成分をいう。
The content of the binder resin in the solid content of the electrode-forming composition of the present disclosure is preferably 0.1% by mass to 10% by mass, more preferably 0.5% by mass to 5% by mass, and even more preferably 0.5% by mass to 3% by mass.
In the present disclosure, the term "solid content" refers to the components constituting the electrode-forming composition excluding the solvent.

-活物質-
本開示の電極形成用組成物は、活物質を含有していてもよい。本開示で用いられる活物質は、例えば、エネルギーデバイスであるリチウムイオン二次電池の充放電により可逆的にリチウムイオンを挿入及び放出できるものであれば特に制限はない。なお、正極は、充電時にリチウムイオンを放出し、放電時にリチウムイオンを受け取るという機能を有する一方、負極は、充電時にリチウムイオンを受け取り、放電時にリチウムイオンを放出するという正極とは逆の機能を有する。そのため、正極及び負極で使用される活物質は、通常、それぞれの有する機能にあわせて、異なる材料が使用される。
-Active material-
The electrode-forming composition of the present disclosure may contain an active material. The active material used in the present disclosure is not particularly limited as long as it can reversibly insert and release lithium ions upon charging and discharging a lithium-ion secondary battery, which is an energy device. The positive electrode has the function of releasing lithium ions upon charging and receiving lithium ions upon discharging, while the negative electrode has the opposite function of receiving lithium ions upon charging and releasing lithium ions upon discharging. Therefore, different materials are usually used as the active materials for the positive electrode and the negative electrode, depending on the respective functions they possess.

リチウムイオン二次電池の負極に用いられる活物質(負極活物質)としては、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な材料であって、リチウムイオン二次電池の分野で常用されるものを使用できる。負極活物質としては、例えば、金属リチウム、リチウム合金、金属間化合物、炭素材料、金属錯体、有機高分子化合物等が挙げられる。負極活物質は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。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。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。
本開示において、導電性炭素材料以外の粒子の平均粒子径とは、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製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。
The active material (negative electrode active material) used in the negative electrode of a lithium ion secondary battery can be a material capable of absorbing and releasing lithium ions and commonly used in the field of lithium ion secondary batteries. Examples of negative electrode active materials include metallic lithium, lithium alloys, intermetallic compounds, carbon materials, metal complexes, and organic polymer compounds. A single negative electrode active material may be used, or two or more may be used in combination. 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 fiber. The average particle size of the carbon material is preferably 0.1 μm to 60 μm, more preferably 0.5 μm to 30 μm. The BET specific surface area of the carbon material is preferably 1 m 2 /g to 10 m 2 /g.
In the present disclosure, the average particle size of particles other than conductive carbon materials refers to the value (median diameter (D50)) at which the cumulative total from the small diameter side reaches 50% in a volume-based particle size distribution measured by dispersing a sample in purified water containing a surfactant and using a laser diffraction particle size distribution analyzer (e.g., SALD-3000J manufactured by Shimadzu Corporation).

炭素材料の中でも特に、電池特性をより向上できる観点から、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以上である黒鉛が好ましい。
また、炭素材料の中でも特に、サイクル特性及び安全性をより向上できる観点からは、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である非晶質炭素が好ましい。
Among carbon materials, 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 c-axis direction (Lc) of 100 Å or more is particularly preferred from the viewpoint of further improving battery characteristics.
Among carbon materials, amorphous carbon in which the spacing between hexagonal carbon planes (d 002 ) measured by wide-angle X-ray diffraction is 3.50 Å to 3.95 Å is particularly preferred from the viewpoint of further improving cycle characteristics and safety.

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社製: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。
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 (trade name) manufactured by QUANTACHROME Co., Ltd. can be used. Since moisture adsorbed on the surface and in the structure of the sample is thought to affect the gas adsorption capacity, it is preferable to first perform a pretreatment by heating to remove moisture 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, measurements are performed at an evaluation temperature of 77 K and an evaluation pressure range of less than 1 in terms of relative pressure (equilibrium pressure relative to saturated vapor pressure).

一方、リチウムイオン二次電池の正極に用いられる活物質(正極活物質)としては、この分野で常用されるものを使用でき、例えば、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。ここで、異種元素としては、例えば、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V、B等が挙げられ、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。On the other hand, the active material (cathode active material) used in the positive electrode of a lithium-ion secondary battery can be one commonly used in this field, such as lithium-containing metal composite oxides, olivine-type lithium salts, chalcogen compounds, and manganese dioxide. Lithium-containing metal composite oxides are metal oxides containing lithium and a transition metal, or metal oxides in which a portion of the transition metal in the metal oxide has been replaced with a different element. Examples of the different element include Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V, and B, with Mn, Al, Co, Ni, and Mg being preferred. The different elements may be used alone or in combination of two or more.

リチウム含有金属複合酸化物としては、例えば、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiCoNi1-y、LiCo 1-y(LiCo 1-y中、MはNa、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V及びBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を示す。)、LiNi1-y (LiNi1-y 中、MはNa、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V及びBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を示す。)、LiMn、LiMn2-y (LiMn2-y 中、MはNa、Mg、Sc、Y、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V及びBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を示す。)等が挙げられる。ここで、xは0<x≦1.2の範囲であり、yは0~0.9の範囲であり、zは2.0~2.3の範囲である。また、リチウムのモル比を示すx値は、充放電により増減する。
また、オリビン型リチウム塩としては、例えば、LiFePO等が挙げられる。カルコゲン化合物としては、例えば、二硫化チタン及び二硫化モリブデンが挙げられる。また、その他の正極活物質としては、LiMPOF(LiMPOF中、MはNa、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、V及びBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を示す。)が挙げられる。正極活物質は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。
Examples of lithium-containing metal composite oxides include Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x MnO 2 , Li x Co y Ni 1-y O 2 , Li x Co y M 1 1-y O z (in Li x Co y M 1 1-y O z , M 1 represents at least one element selected from the group consisting of Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V, and B), and Li x Ni 1-y M 2 y O z (in Li x Ni 1-y M 2 y O z , M 2 represents at least one element selected from the group consisting of Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V, and B.), Li x Mn 2 O 4 , Li x Mn 2-y M 3 y O 4 (in Li x Mn 2-y M 3 y O 4 , M 3 represents at least one element selected from the group consisting of Na, Mg, Sc, Y, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V, and B.) Here, x is in the range of 0<x≦1.2, y is in the range of 0 to 0.9, and z is in the range of 2.0 to 2.3. The x value, which indicates the molar ratio of lithium, increases or decreases with charge and discharge.
Examples of olivine-type lithium salts include LiFePO4 . Examples of chalcogen compounds include titanium disulfide and molybdenum disulfide . Other examples of positive electrode active materials include Li2MPO4F (in Li2MPO4F , M represents at least one element selected from the group consisting of Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, V, and B). One type of positive electrode active material may be used alone, or two or more types may be used in combination.

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.

-導電性炭素材料-
本開示の電極形成用組成物は、導電性炭素材料を含有する。本開示の電極形成用組成物に含有される導電性炭素材料の具体例等は、既述のとおりである。
本開示の電極形成用組成物の固形分に占める導電性炭素材料の含有率は、0.1質量%~10質量%であることが好ましく、0.5質量%~5質量%であることがより好ましく、1質量%~3質量%であることがさらに好ましい。
-Conductive carbon materials-
The electrode-forming composition of the present disclosure contains a conductive carbon material. Specific examples of the conductive carbon material contained in the electrode-forming composition of the present disclosure are as described above.
The content of the conductive carbon material in the solid content of the electrode-forming composition of the present disclosure is preferably 0.1% by mass to 10% by mass, more preferably 0.5% by mass to 5% by mass, and even more preferably 1% by mass to 3% by mass.

-分散剤-
本開示の電極形成用組成物は、分散剤を含有する。本開示の電極形成用組成物に含有される分散剤として、本開示の分散剤が含まれる。本開示の電極形成用組成物は、必要に応じて、本開示の分散剤以外のその他の分散剤を含有してもよい。
その他の分散剤としては、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
本開示の電極形成用組成物の固形分に占める分散剤の含有率は、0.1質量%~10質量%であることが好ましく、0.2質量%~5質量%であることがより好ましく、0.3質量%~3質量%であることがさらに好ましい。
また、本開示の電極形成用組成物に含有される分散剤に占める本開示の分散剤の含有率は、70質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましく、100質量%であることが特に好ましい。
-Dispersant-
The electrode-forming composition of the present disclosure contains a dispersant. The dispersant contained in the electrode-forming composition of the present disclosure includes the dispersant of the present disclosure. The electrode-forming composition of the present disclosure may contain a dispersant other than the dispersant of the present disclosure, as necessary.
Other dispersants include polyvinylpyrrolidone and polyvinyl alcohol.
The content of the dispersant in the solid content of the electrode-forming composition of the present disclosure is preferably 0.1% by mass to 10% by mass, more preferably 0.2% by mass to 5% by mass, and even more preferably 0.3% by mass to 3% by mass.
Furthermore, the content of the dispersant of the present disclosure in the dispersant contained in the electrode-forming composition of the present disclosure is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, and particularly preferably 100% by mass.

-溶媒-
本開示の電極形成用組成物は、溶媒を含有する。溶媒としては、水、アミド系溶媒、ウレア系溶媒、ラクトン系溶媒等又はそれらを含む混合溶媒が挙げられ、バインダー樹脂の溶解性等の点で、アミド系溶媒、ウレア系溶媒、ラクトン系溶媒等又はそれらを含む混合溶媒が好ましく、N-メチル-2-ピロリドン、γ-ブチロラクトン又はそれらを含む混合溶媒がより好ましい。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。
-solvent-
The electrode-forming composition of the present disclosure contains a solvent. Examples of the solvent include water, amide-based solvents, urea-based solvents, lactone-based solvents, etc., or mixed solvents containing them. From the viewpoint of the solubility of the binder resin, etc., amide-based solvents, urea-based solvents, lactone-based solvents, etc., or mixed solvents containing them are preferred, and N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, or mixed solvents containing them are more preferred. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

溶媒の含有量は、常温(例えば、25℃)でバインダー樹脂が溶解状態を保てる必要最低限の量以上であれば、特に制限はない。なお、エネルギーデバイスの電極作製におけるスラリー調製工程では、通常、溶媒を加えながら粘度調整を行うため、必要以上に希釈し過ぎない任意の量とすることが好ましい。There are no particular restrictions on the amount of solvent used, as long as it is at least the minimum amount necessary to keep the binder resin dissolved at room temperature (e.g., 25°C). In the slurry preparation process for producing electrodes for energy devices, viscosity is usually adjusted by adding solvent, so it is preferable to use an arbitrary amount that does not dilute the solution more than necessary.

-その他の添加剤-
本開示の電極形成用組成物には、必要に応じてその他の材料として、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、スラリーの電極塗工性を向上させるための沈降防止剤、消泡剤、レベリング剤等といった各種添加剤などを配合することもできる。
-Other additives-
The electrode-forming composition of the present disclosure may also contain, as necessary, various additives such as a cross-linking component for complementing swelling resistance to the electrolyte, a rubber component for complementing the softness and flexibility of the electrode, an anti-settling agent for improving the electrode coatability of the slurry, an anti-foaming agent, a leveling agent, and the like.

-電極形成用組成物の物性-
本開示の電極形成用組成物は、25℃における粘度が、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。
-Physical properties of electrode-forming composition-
The electrode-forming composition of the present disclosure preferably has a viscosity at 25°C of 500 mPa·s to 50,000 mPa·s, more preferably 1,000 mPa·s to 20,000 mPa·s, and even more preferably 2,000 mPa·s to 10,000 mPa·s.

-電極形成用組成物の製造方法-
本開示の電極形成用組成物の製造方法は、特に限定されるものではない。
本開示の電極形成用組成物の製造方法の一例としては、活物質と、本開示の分散液と、を混合して活物質分散液を調製する工程と、前記活物質分散液にバインダー樹脂を添加する工程と、を有するものであってもよい。
活物質分散液を調製する工程では、活物質と、本開示の分散液と、必要に応じて用いられるその他の成分とを混合し、撹拌することで活物質分散液が調製される。
混合及び撹拌に用いられる装置としては、プラネタリーミキサー、ホモミキサー、高圧ホモミキサー、ディスパーサー、高圧ホモジナイザー、スタティックミキサー、膜乳化機、超音波分散機等が挙げられる。
-Method for producing electrode-forming composition-
The method for producing the electrode-forming composition of the present disclosure is not particularly limited.
An example of a method for producing an electrode-forming composition according to the present disclosure may include a step of mixing an active material with the dispersion according to the present disclosure to prepare an active material dispersion, and a step of adding a binder resin to the active material dispersion.
In the step of preparing the active material dispersion, the active material, the dispersion of the present disclosure, and other components used as needed are mixed and stirred to prepare the active material dispersion.
Examples of devices used for mixing and stirring include planetary mixers, homomixers, high-pressure homomixers, dispersers, high-pressure homogenizers, static mixers, membrane emulsifiers, and ultrasonic dispersers.

活物質分散液にバインダー樹脂を添加する工程では、活物質分散液に添加されたバインダー樹脂を撹拌により混合して、本開示の電極形成用組成物を得る。撹拌方法は特に限定されるものではなく、活物質分散液を調製する工程で挙げられた上述の装置を用いた撹拌方法が挙げられる。In the step of adding the binder resin to the active material dispersion liquid, the binder resin added to the active material dispersion liquid is mixed by stirring to obtain the electrode-forming composition of the present disclosure. The stirring method is not particularly limited, and examples include stirring methods using the apparatus mentioned above in the step of preparing the active material dispersion liquid.

活物質分散液にバインダー樹脂を添加する工程では、導電性炭素材料の含有率の調整のため、粉体状の導電性炭素材料をさらに添加してもよい。
また、本開示の電極形成用組成物の製造方法は、活物質分散液を調製する工程で得られた活物質分散液に、導電性炭素材料を添加する工程を有してもよい。
In the step of adding the binder resin to the active material dispersion, a powdered conductive carbon material may be further added to adjust the content of the conductive carbon material.
The method for producing an electrode-forming composition according to the present disclosure may also include a step of adding a conductive carbon material to the active material dispersion obtained in the step of preparing the active material dispersion.

本開示の電極形成用組成物が活物質、バインダー樹脂、導電性炭素材料以外のその他の成分を含有する場合、その他の成分は、活物質分散液を調製する工程で添加されてもよいし、活物質分散液にバインダー樹脂を添加する工程で添加されてもよいし、両工程で添加されてもよい。 When the electrode-forming composition of the present disclosure contains components other than the active material, binder resin, and conductive carbon material, the other components may be added in the process of preparing the active material dispersion liquid, in the process of adding the binder resin to the active material dispersion liquid, or in both processes.

<エネルギーデバイス電極>
本開示のエネルギーデバイス電極は、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、本開示のエネルギーデバイス電極形成用組成物の製造方法により製造されたエネルギーデバイス電極形成用組成物を用いて形成された電極合剤層と、を有する。
本開示のエネルギーデバイス電極は、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電極は下記内容に限定されるものではない。
<Energy device electrodes>
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 formed using an energy device electrode-forming composition produced by the method for producing an energy device electrode-forming composition of the present disclosure.
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 following describes in detail the application of the energy device electrode of the present disclosure to an electrode of a lithium ion secondary battery, but the energy device electrode of the present disclosure is not limited to the following.

-集電体-
本開示で用いられる集電体としては、特に限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池の分野で常用されるものを使用できる。
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。
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。
- Current collector -
The current collector used in the present disclosure is not particularly limited, and any current collector commonly used in the field of lithium ion secondary batteries can be used.
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, and the like.
Among these, a sheet or foil containing aluminum is 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, for example, preferably 1 μm to 500 μm, more preferably 2 μm to 80 μm, and even more preferably 5 μm to 50 μm.
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, and the like.
Among these, a copper-containing sheet or foil is 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, for example, preferably 1 μm to 500 μm, more preferably 2 μm to 100 μm, and even more preferably 5 μm to 50 μm.

-電極合剤層-
リチウムイオン二次電池に用いられる電極合剤層は、活物質、溶媒等を含むエネルギーデバイス電極形成用組成物を用いて形成することができる。
正極活物質を含むエネルギーデバイス電極形成用組成物を用いることで正極合剤層が形成される。一方、負極活物質を含むエネルギーデバイス電極形成用組成物を用いることで負極合剤層が形成される。
- Electrode mixture layer -
The electrode mixture layer used in the lithium ion secondary battery can be formed using a composition for forming an energy device electrode that contains an active material, a solvent, and the like.
A positive electrode mixture layer is formed by using a composition for forming an energy device electrode containing a positive electrode active material, while a negative electrode mixture layer is formed by using a composition for forming an energy device electrode containing a negative electrode active material.

電極合剤層は、本開示の電極形成用組成物の製造方法により製造されたエネルギーデバイス電極形成用組成物のスラリー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時間~20時間真空乾燥してもよい。
The electrode mixture layer can be formed by applying a slurry of the energy device electrode-forming composition produced by the method for producing an electrode-forming composition of the present disclosure onto at least one surface of a current collector, then drying to remove the solvent, and rolling as necessary.
The slurry can be applied using, for example, a comma coater etc. 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 1 or more.
The amount of the slurry to be applied is preferably 5 g/m 2 to 500 g/m 2 , more preferably 50 g/m 2 to 300 g/m 2 , in terms of dry mass per surface of the electrode mixture layer.
The solvent is removed by drying, for example, 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 using, for example, a roll press, and the mixture layer is pressed so that the density of the mixture layer for the negative electrode is, for example, 1 g/cm 3 to 2 g/cm 3 , preferably 1.2 g/cm 3 to 1.8 g/cm 3 , and the density of the mixture layer for the positive electrode is, for example, 2 g/cm 3 to 5 g/cm 3 , preferably 2 g/cm 3 to 4 g/cm 3 .
Furthermore, in order to remove residual solvent and adsorbed water in the electrode, the electrode may be dried in vacuum 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、本開示のエネルギーデバイス電極を備える。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。
<Energy Devices>
The energy device of the present disclosure includes the energy device electrode of the present disclosure. Examples of the energy device of the present disclosure include a lithium ion secondary battery, an electric double layer capacitor, a solar cell, and a fuel cell.
Below, a detailed description will be given of the case where the energy device is a lithium ion secondary battery, but the energy device of the present disclosure is 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。
正極及び負極の少なくとも一方として、本開示のエネルギーデバイス電極が用いられる。なお、正極又は負極の一方として、本開示のエネルギーデバイス電極以外のその他の電極が用いられる場合、その他の電極としては、エネルギーデバイスの分野で常用されるものが挙げられる。
A lithium ion secondary battery includes, for example, a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte solution.
The energy device electrode of the present disclosure is used as at least one of the positive electrode and the negative electrode. When an electrode other than the energy device electrode of the present disclosure is used as one of the positive electrode or the negative electrode, examples of the other electrode include those commonly used in the field of energy devices.

-セパレータ-
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。
-Separator-
The separator is not particularly limited as long as it is ion-permeable while providing electronic insulation between the positive electrode and the negative electrode, and is resistant to oxidation on the positive electrode side and reduction on the negative electrode side. Materials (components) that satisfy these properties include resins, inorganic substances, and the like.

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 resins that can be used include olefin polymers, fluorine polymers, cellulose polymers, polyimides, and nylons. Specifically, it is preferable to select a material that is stable against the electrolyte and has excellent liquid retention properties. It is preferable to use porous sheets or nonwoven fabrics made from polyolefins such as polyethylene and 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 materials 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, and glass. For example, a separator can be made by adhering the above inorganic materials in a fibrous or particulate form to a thin-film substrate such as a nonwoven fabric, a woven fabric, or a microporous film.
As the thin-film substrate, one with a pore size of 0.01 μm to 1 μm and a thickness of 5 μm to 50 μm is preferably used. Furthermore, for example, a composite porous layer formed by using the above-mentioned inorganic material in a fibrous or particulate form with a binder such as a resin can be used as a separator. 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 multilayer separator. For example, a composite porous layer formed by binding alumina particles with a 90% particle size (D90) of less than 1 μm with a fluororesin as a binder may be formed on the surface of a positive electrode.

-電解液-
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する。電解液は、例えば、セパレータに含浸される。
-Electrolyte-
The electrolyte contains a solute (supporting salt), a non-aqueous solvent, and, if necessary, various additives. 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、例えば、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, those commonly used in this field can be used, such as LiClO4, LiBF4 , LiPF6 , LiAlCl4 , LiSbF6 , LiSCN , LiCF3SO3 , LiCF3CO2 , LiAsF6 , LiB10Cl10 , lower aliphatic lithium carboxylates, LiCl, LiBr , LiI , lithium chloroborane, borates, imide salts, etc. Examples of 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 imide salts include lithium bistrifluoromethanesulfonyl imide ((CF 3 SO 2 ) 2 NLi), lithium trifluoromethanesulfonyl nonafluorobutanesulfonyl imide ((CF 3 SO 2 )(C 4 F 9 SO 2 )NLi), and lithium bispentafluoroethanesulfonyl 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、例えば、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。 Non-aqueous solvents commonly used in this field can be used, including cyclic carbonates, chain carbonates, and cyclic carboxylic acid esters. Examples of cyclic carbonates include propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC). Examples of chain carbonates include diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC). Examples of cyclic carboxylic acid esters include gamma-butyrolactone (GBL) and gamma-valerolactone (GVL). 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。 In addition, from the viewpoint of further improving battery characteristics, it is preferable that the non-aqueous solvent contains vinylene carbonate (VC).

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。 When vinylene carbonate (VC) is contained, its content is preferably 0.1% to 2% by mass, and more preferably 0.2% to 1.5% by mass, based on the total amount of non-aqueous solvent.

以下に、本開示をラミネート型のリチウムイオン二次電池に適用した実施の形態について説明する。 Below, we describe an embodiment in which this disclosure is applied to a laminated lithium-ion secondary battery.

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。 A laminated lithium-ion secondary battery can be fabricated, for example, as follows: First, the positive and negative electrodes are cut into square shapes, and tabs are welded to each electrode to create the positive and negative terminals. A separator is placed between the positive and negative electrodes to create an electrode laminate, which is then housed in an aluminum laminate pack. The positive and negative terminals are then removed from 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 completes the lithium-ion secondary battery.

次に、図面を参照して、本開示を18650タイプの円柱状リチウムイオン二次電池に適用した実施の形態について説明する。 Next, with reference to the drawings, we will explain an embodiment in which the present disclosure is applied to an 18650 type cylindrical lithium ion secondary battery.

図1は、本開示を適用したリチウムイオン二次電池の断面図を示す。
図1に示すように、本開示の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。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a lithium ion secondary battery to which the present disclosure is applied.
As shown in FIG. 1 , the lithium-ion secondary battery 1 of the present disclosure includes a bottomed, cylindrical battery container 6 made of nickel-plated steel. The battery container 6 houses an electrode group 5, which includes a strip-shaped positive electrode plate 2 and a strip-shaped negative electrode plate 3 wound in a spiral cross section with a separator 4 interposed therebetween. The separator 4 has a width of 58 mm and a thickness of 30 μm, for example. A ribbon-shaped aluminum positive electrode tab terminal extends from the upper end surface of the electrode group 5, one end of which is fixed to the positive electrode plate 2. The other end of the positive electrode tab terminal is joined by ultrasonic welding to the underside of a disk-shaped battery lid disposed above the electrode group 5 and serving as a positive electrode external terminal. Meanwhile, a ribbon-shaped copper negative electrode tab terminal extends from the lower end surface of the electrode group 5, one end of which is fixed to the negative electrode plate 3. The other end of the negative electrode tab terminal is joined by resistance welding to the inner bottom of the battery container 6. Thus, the positive electrode tab terminal and the negative electrode tab terminal are respectively extended to opposite ends 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 top of the battery container 6 by crimping with an insulating resin gasket interposed therebetween. This seals the interior of the lithium-ion secondary battery 1. An electrolyte (not shown) is poured into the battery container 6.

以下、本開示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 disclosure will be explained in more detail below using examples, but the present invention is not limited to these examples.

<実施例1>
(特定ニトリル樹脂の合成)
撹拌機、温度計、冷却管及び窒素導入管を装着した0.5リットルのセパラブルフラスコに、精製水を397.2g加え、系内を窒素で置換し、73.0℃まで昇温した。精製水2.5gに過硫酸アンモニウム347.0mgを溶解させた後、全量を系内に添加した。次いで、系内にモノマーとして、アクリロニトリル(ニトリル基含有単量体、以下ANと記載することがある。)38.1gとメトキシポリエチレングリコールアクリレート(式(I)に記載の単量体、新中村化学工業株式会社製、AM-90G、以下AM-90Gと記載することがある。)5.2gの混合物を2時間かけて滴下した後、1時間反応させた。精製水7.8gに過硫酸アンモニウム420.0mgを溶解させた後、全量を系内に添加し、1時間反応させた。次いで、系内の温度を90.0℃まで昇温し、1時間かけて反応させた。上記工程中は、系内を窒素雰囲気で保ち、250回転/分で撹拌を続けた。室温(25℃)に冷却後、反応液を吸引ろ過し、析出した樹脂を濾別した。濾別した樹脂を精製水1000.0gで洗浄した。洗浄した樹脂を60℃、150Paに設定した真空乾燥機で24時間乾燥して、特定ニトリル樹脂を得た。撹拌機、温度計及び冷却管を装着した0.5リットルセパラブルフラスコ内に、N-メチル-2-ピロリドン(以下NMPと記載することがある。)423.0gを加え、100℃に昇温した後、特定ニトリル樹脂の粉末27.0gを加え、300回転/分で5時間撹拌し、特定ニトリル樹脂のNMP溶液とした。
Example 1
(Synthesis of specific nitrile resin)
397.2 g of purified water was added to a 0.5-liter separable flask equipped with a stirrer, thermometer, condenser, and nitrogen inlet tube, and the system was purged with nitrogen and heated to 73.0 °C. 347.0 mg of ammonium persulfate was dissolved in 2.5 g of purified water, and the entire amount was added to the system. Next, a mixture of 38.1 g of acrylonitrile (nitrile group-containing monomer, hereinafter sometimes referred to as AN) and 5.2 g of methoxypolyethylene glycol acrylate (monomer described in formula (I), manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., AM-90G, hereinafter sometimes referred to as AM-90G) was added dropwise to the system over 2 hours, and the mixture was allowed to react for 1 hour. 420.0 mg of ammonium persulfate was dissolved in 7.8 g of purified water, and the entire amount was added to the system and allowed to react for 1 hour. Next, the temperature in the system was raised to 90.0 °C, and the reaction was allowed to continue for 1 hour. During the above process, the system was maintained under a nitrogen atmosphere, and stirring was continued at 250 rpm. After cooling to room temperature (25°C), the reaction solution was suction filtered, and the precipitated resin was filtered off. The filtered resin was washed with 1000.0 g of purified water. The washed resin was dried for 24 hours in a vacuum dryer set at 60°C and 150 Pa to obtain a specific nitrile resin. 423.0 g of N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter sometimes referred to as NMP) was added to a 0.5-liter separable flask equipped with a stirrer, thermometer, and condenser, and the temperature was raised to 100°C. 27.0 g of specific nitrile resin powder was then added, and the mixture was stirred at 300 rpm for 5 hours to obtain an NMP solution of the specific nitrile resin.

(エネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液の作製)
分散機(プライミクス株式会社製、フィルミックスFM-30L)の専用容器にカーボンブラック(デンカ株式会社製、Li-435、一次粒径23nm(カタログ値)、以下Li-435と記載することがある)1.0g及び特定ニトリル樹脂のNMP溶液8.3gを加え、さらに固形分濃度が12.0質量%になるようNMPを加えた(実施例1においては3.2g)後、フィルミックスFM-30Lを用いて周速30m/sで30秒間撹拌し、エネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液1を得た。
(Preparation of Conductive Carbon Material Dispersion for Energy Devices)
1.0 g of carbon black (Li-435, manufactured by Denka Company Limited, primary particle size 23 nm (catalog value); hereinafter, may be referred to as Li-435) and 8.3 g of an NMP solution of a specific nitrile resin were placed in a dedicated container of a disperser (FILMICS FM-30L, manufactured by Primix Corporation), and NMP was further added so that the solids concentration became 12.0 mass % (3.2 g in Example 1). After that, the mixture was stirred for 30 seconds at a peripheral speed of 30 m/s using the FILMICS FM-30L, thereby obtaining a conductive carbon material dispersion liquid 1 for an energy device.

<実施例2>
フィルミックスFM-30Lでの撹拌時間を30秒間から1分間に変更した以外は、実施例1と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液2を得た。
Example 2
A conductive carbon material dispersion liquid 2 for an energy device was obtained in the same manner as in Example 1, except that the stirring time in the Filmix FM-30L was changed from 30 seconds to 1 minute.

<実施例3>
フィルミックスFM-30Lでの撹拌時間を30秒間から3分間に変更した以外は、実施例1と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液3を得た。
Example 3
Conductive carbon material dispersion liquid 3 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 1, except that the stirring time in the Filmix FM-30L was changed from 30 seconds to 3 minutes.

<実施例4>
フィルミックスFM-30Lでの撹拌時間を30秒間から5分間に変更した以外は、実施例1と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液4を得た。
Example 4
Conductive carbon material dispersion liquid 4 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 1, except that the stirring time in the Filmix FM-30L was changed from 30 seconds to 5 minutes.

<実施例5>
フィルミックスFM-30Lでの撹拌時間を30秒間から10分間に変更した以外は、実施例1と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液5を得た。
Example 5
Conductive carbon material dispersion liquid 5 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 1, except that the stirring time in the Filmix FM-30L was changed from 30 seconds to 10 minutes.

<実施例6>
Li-435を1.0g、特定ニトリル樹脂のNMP溶液を2.3gとした以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液6を得た。
Example 6
Conductive carbon material dispersion liquid 6 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that the amount of Li-435 was 1.0 g and the amount of the NMP solution of the specific nitrile resin was 2.3 g.

<実施例7>
Li-435を1.0g、特定ニトリル樹脂のNMP溶液を6.5gとした以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液7を得た。
Example 7
Conductive carbon material dispersion liquid 7 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that the amount of Li-435 was 1.0 g and the amount of the NMP solution of the specific nitrile resin was 6.5 g.

<実施例8>
Li-435を0.8g、特定ニトリル樹脂のNMP溶液を9.6gとした以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液8を得た。
Example 8
Conductive carbon material dispersion liquid 8 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that 0.8 g of Li-435 and 9.6 g of the NMP solution of the specific nitrile resin were used.

<実施例9>
特定ニトリル樹脂の合成において、反応温度を73.0℃から75.0℃に変更した以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液9を得た。
Example 9
Conductive carbon material dispersion liquid 9 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that in the synthesis of the specific nitrile resin, the reaction temperature was changed from 73.0°C to 75.0°C.

<実施例10>
特定ニトリル樹脂の合成において、反応温度を73.0℃から76.0℃に変更した以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液10を得た。
Example 10
A conductive carbon material dispersion liquid 10 for an energy device was obtained in the same manner as in Example 3, except that in the synthesis of the specific nitrile resin, the reaction temperature was changed from 73.0°C to 76.0°C.

<実施例11>
特定ニトリル樹脂の合成において、モノマーをANの37.2gとAM-90Gの6.1gの混合物に変更した以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液11を得た。
Example 11
Conductive carbon material dispersion liquid 11 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that in the synthesis of the specific nitrile resin, the monomers were changed to a mixture of 37.2 g of AN and 6.1 g of AM-90G.

<実施例12>
特定ニトリル樹脂の合成において、モノマーをANの39.0gとAM-90Gの4.3gの混合物に変更した以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液12を得た。
Example 12
A conductive carbon material dispersion liquid 12 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that in the synthesis of the specific nitrile resin, the monomers were changed to a mixture of 39.0 g of AN and 4.3 g of AM-90G.

<実施例13>
特定ニトリル樹脂の合成において、モノマーをANの39.8gとAM-90Gの3.5gの混合物に変更した以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液13を得た。
Example 13
Conductive carbon material dispersion liquid 13 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that in the synthesis of the specific nitrile resin, the monomers were changed to a mixture of 39.8 g of AN and 3.5 g of AM-90G.

<実施例14>
特定ニトリル樹脂の合成において、モノマーをANの40.7gとAM-90Gの2.6gの混合物に変更した以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液14を得た。
Example 14
Conductive carbon material dispersion liquid 14 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that in the synthesis of the specific nitrile resin, the monomers were changed to a mixture of 40.7 g of AN and 2.6 g of AM-90G.

<実施例15>
特定ニトリル樹脂の合成において、モノマーをANの42.0gとAM-90Gの1.3gの混合物に変更した以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液15を得た。
Example 15
Conductive carbon material dispersion liquid 15 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that in the synthesis of the specific nitrile resin, the monomer was changed to a mixture of 42.0 g of AN and 1.3 g of AM-90G.

<実施例16>
特定ニトリル樹脂の合成において、モノマーをANの43.3gに変更した以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液16を得た。
Example 16
Conductive carbon material dispersion liquid 16 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that in the synthesis of the specific nitrile resin, the monomer was changed to 43.3 g of AN.

<実施例16-2>
Li-435を1.0g、特定ニトリル樹脂のNMP溶液を5.1gとした以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液16-2を得た。
<Example 16-2>
A conductive carbon material dispersion liquid 16-2 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that the amount of Li-435 was 1.0 g and the amount of the NMP solution of the specific nitrile resin was 5.1 g.

<実施例16-3>
Li-435を0.8g、特定ニトリル樹脂のNMP溶液を8.0gとした以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液16-3を得た。
<Example 16-3>
A conductive carbon material dispersion liquid 16-3 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that 0.8 g of Li-435 and 8.0 g of the NMP solution of the specific nitrile resin were used.

<実施例16-4>
Li-435を0.7g、特定ニトリル樹脂のNMP溶液を9.2gとした以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液16-4を得た。
<Example 16-4>
A conductive carbon material dispersion liquid 16-4 for an energy device was obtained in the same manner as in Example 3, except that 0.7 g of Li-435 and 9.2 g of the NMP solution of the specific nitrile resin were used.

<実施例16-5>
Li-435に替えてカーボンブラック(デンカ株式会社製、Li-100、一次粒径35nm(カタログ値)、以下Li-100と記載することがある)1.0gとし、特定ニトリル樹脂のNMP溶液1.2gとした以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液16-5を得た。
<Example 16-5>
A conductive carbon material dispersion liquid 16-5 for an energy device was obtained in the same manner as in Example 3, except that Li-435 was replaced with 1.0 g of carbon black (Li-100, manufactured by Denka Company Limited, primary particle size 35 nm (catalog value); hereinafter, may be referred to as Li-100) and 1.2 g of the NMP solution of the specific nitrile resin was used.

<実施例16-6>
Li-435に替えてLi-100を1.0gとし、特定ニトリル樹脂のNMP溶液2.4gとした以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液16-6を得た。
<Example 16-6>
A conductive carbon material dispersion liquid 16-6 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that Li-435 was replaced with 1.0 g of Li-100 and the NMP solution of the specific nitrile resin was 2.4 g.

<実施例16-7>
Li-435に替えてLi-100を1.0gとし、特定ニトリル樹脂のNMP溶液5.1gとした以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液16-7を得た。
<Example 16-7>
A conductive carbon material dispersion liquid 16-7 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that Li-435 was replaced with 1.0 g of Li-100 and the NMP solution of the specific nitrile resin was 5.1 g.

<実施例16-8>
Li-435に替えてLi-100を1.0gとし、特定ニトリル樹脂のNMP溶液6.6gとした以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液16-8を得た。
<Example 16-8>
A conductive carbon material dispersion liquid 16-8 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that Li-435 was replaced with 1.0 g of Li-100 and the NMP solution of the specific nitrile resin was 6.6 g.

<実施例16-9>
Li-435に替えてカーボンブラック(デンカ株式会社製、Li-400、一次粒径48nm(カタログ値)、以下Li-400と記載することがある)1.5gとし、特定ニトリル樹脂のNMP溶液0.9gとした以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液16-9を得た。
<Example 16-9>
A conductive carbon material dispersion liquid 16-9 for an energy device was obtained in the same manner as in Example 3, except that Li-435 was replaced with 1.5 g of carbon black (Li-400, manufactured by Denka Company Limited, primary particle size 48 nm (catalog value); hereinafter, may be referred to as Li-400) and 0.9 g of the NMP solution of the specific nitrile resin was used.

<実施例16-10>
Li-435に替えてLi-400を1.0gとし、特定ニトリル樹脂のNMP溶液1.2gとした以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液16-10を得た。
<Example 16-10>
A conductive carbon material dispersion liquid 16-10 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that Li-435 was replaced with 1.0 g of Li-400 and 1.2 g of the NMP solution of the specific nitrile resin was used.

<実施例16-11>
Li-435に替えてLi-400を1.0gとし、特定ニトリル樹脂のNMP溶液2.4gとした以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液16-11を得た。
<Example 16-11>
A conductive carbon material dispersion liquid 16-11 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that Li-435 was replaced with 1.0 g of Li-400 and the NMP solution of the specific nitrile resin was 2.4 g.

<実施例16-12>
Li-435に替えてLi-400を1.0gとし、特定ニトリル樹脂のNMP溶液5.1gとした以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液16-12を得た。
<Example 16-12>
A conductive carbon material dispersion liquid 16-12 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that Li-435 was replaced with 1.0 g of Li-400 and the NMP solution of the specific nitrile resin was 5.1 g.

<実施例16-13>
Li-435に替えてLi-400を1.0gとし、特定ニトリル樹脂のNMP溶液6.6gとした以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液16-13を得た。
<Examples 16-13>
A conductive carbon material dispersion liquid 16-13 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that Li-435 was replaced with 1.0 g of Li-400 and the NMP solution of the specific nitrile resin was 6.6 g.

<実施例16-14>
Li-435に替えて気相法炭素繊維(昭和電工株式会社、VGCF-H、平均長さ6μm、平均直径150nm、以下、VGCF-Hと記載することがある)1.5gとし、特定ニトリル樹脂のNMP溶液0.9gとした以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液16-14を得た。
<Examples 16-14>
A conductive carbon material dispersion liquid 16-14 for an energy device was obtained in the same manner as in Example 3, except that Li-435 was replaced with 1.5 g of vapor-grown carbon fiber (Showa Denko K.K., VGCF-H, average length 6 μm, average diameter 150 nm, hereinafter may be referred to as VGCF-H) and 0.9 g of an NMP solution of a specific nitrile resin.

<実施例16-15>
Li-435に替えてVGCF-Hを1.0gとし、特定ニトリル樹脂のNMP溶液1.2gとした以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液16-15を得た。
<Examples 16-15>
A conductive carbon material dispersion 16-15 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that 1.0 g of VGCF-H was used instead of Li-435 and 1.2 g of the NMP solution of the specific nitrile resin was used.

<実施例16-16>
Li-435に替えてVGCF-Hを1.0gとし、特定ニトリル樹脂のNMP溶液2.4gとした以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液16-16を得た。
<Example 16-16>
A conductive carbon material dispersion 16-16 for an energy device was obtained in the same manner as in Example 3, except that 1.0 g of VGCF-H was used instead of Li-435 and 2.4 g of the NMP solution of the specific nitrile resin was used.

<比較例1>
特定ニトリル樹脂の代わりに、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用いた以外は、実施例1と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液C1を得た。
<Comparative Example 1>
A conductive carbon material dispersion liquid C1 for an energy device was obtained in the same manner as in Example 1, except that polyvinylidene fluoride (PVDF) was used instead of the specific nitrile resin.

<比較例2>
特定ニトリル樹脂の代わりに、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用いた以外は、実施例2と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液C2を得た。
<Comparative Example 2>
A conductive carbon material dispersion C2 for an energy device was obtained in the same manner as in Example 2, except that polyvinylidene fluoride (PVDF) was used instead of the specific nitrile resin.

<比較例3>
特定ニトリル樹脂の代わりに、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用いた以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液C3を得た。
<Comparative Example 3>
A conductive carbon material dispersion C3 for an energy device was obtained in the same manner as in Example 3, except that polyvinylidene fluoride (PVDF) was used instead of the specific nitrile resin.

<比較例4>
特定ニトリル樹脂の代わりに、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用いた以外は、実施例4と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液C4を得た。
<Comparative Example 4>
A conductive carbon material dispersion C4 for an energy device was obtained in the same manner as in Example 4, except that polyvinylidene fluoride (PVDF) was used instead of the specific nitrile resin.

<比較例5>
特定ニトリル樹脂の代わりに、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用いた以外は、実施例5と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液C5を得た。
Comparative Example 5
A conductive carbon material dispersion C5 for an energy device was obtained in the same manner as in Example 5, except that polyvinylidene fluoride (PVDF) was used instead of the specific nitrile resin.

<比較例5-2>
特定ニトリル樹脂の代わりにポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用い、Li-435に替えてLi-100を用いた以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液C5-2を得た。
<Comparative Example 5-2>
A conductive carbon material dispersion liquid C5-2 for an energy device was obtained in the same manner as in Example 3, except that polyvinylidene fluoride (PVDF) was used instead of the specific nitrile resin and Li-100 was used instead of Li-435.

<比較例5-3>
特定ニトリル樹脂の代わりにポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用い、Li-435に替えてLi-400を用いた以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液C5-3を得た。
<Comparative Example 5-3>
A conductive carbon material dispersion liquid C5-3 for an energy device was obtained in the same manner as in Example 3, except that polyvinylidene fluoride (PVDF) was used instead of the specific nitrile resin and Li-400 was used instead of Li-435.

<比較例5-4>
特定ニトリル樹脂の代わりにポリフッ化ビニリデン(PVDF)を用い、Li-435に替えてVGCF-Hを用いた以外は、実施例3と同様にしてエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液C5-4を得た。
<Comparative Example 5-4>
A conductive carbon material dispersion C5-4 for energy devices was obtained in the same manner as in Example 3, except that polyvinylidene fluoride (PVDF) was used instead of the specific nitrile resin and VGCF-H was used instead of Li-435.

(特定ニトリル樹脂の重量平均分子量の測定)
実施例1~16等で用いられた特定ニトリル樹脂を、濃度が0.1質量%になるようNMPで希釈し、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)製フィルタ〔倉敷紡績株式会社製、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した。GPC〔ポンプ:L6200 Pump(株式会社日立製作所製)、検出器:示差屈折率検出器L3300 RI Monitor(株式会社日立製作所製)、カラム:TSKgel-G5000HXLとTSKgel-G2000HXL(計2本)(共に東ソー株式会社製)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〕を用いて重量平均分子量を測定した。結果を表1~表3に示す。
(Measurement of weight average molecular weight of specific nitrile resin)
The specific nitrile resin used in Examples 1 to 16, etc., was diluted with NMP to a concentration of 0.1% by mass, and insoluble matter was removed by passing it through a PTFE (polytetrafluoroethylene) filter [Kurashiki Boseki Co., Ltd., HPLC (high performance liquid chromatography) pretreatment, Chromatodisc, model number: 13N, pore size: 0.45 μm]. The weight average molecular weight was 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 two) (both manufactured by Tosoh Corporation) connected in series, column temperature: 30 ° C, eluent: N-methyl-2-pyrrolidone, flow rate: 1.0 mL / min, standard substance: polystyrene]. The results are shown in Tables 1 to 3.

(エネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液の分散性評価)
実施例1~16、実施例16-2~16-16、比較例1~5及び比較例5-2~5-4に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液の分散性は、外観観察及び分散粒径に基づいて評価した。エネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液中のカーボンブラック濃度又はVGCF-H濃度が1.0質量%になるようNMPで希釈した。希釈液を目視で観察し、凝集物の有無を確認した。目視で凝集物がないものについては、分散粒径を評価した。
導電性炭素材料としてカーボンブラックであるLi-435、Li-100又はLi-400を用いた実施例及び比較例については、粒度分布測定器(大塚電子株式会社、Zeta-potential&Particlesize Analyzer、ELSZ)に付属のガラスセルに、調整した分散液をガラス容量の8割程度加え、粒度分布測定器の測定部にセットし、積算回数70回の測定を実施した。得られた個数粒度分布において、粒径の小さいものから、その個数割合を積算した際に50%となるところの粒径(D50)を求めた。この粒径(D50)は、カーボンブラックの分散粒径に該当する。目視での外観観察及び分散粒径を用いて、以下の基準で分散性を評価した。なお、Aが最も分散性に優れ、Dが最も分散性に劣ることを示す。
A:粒径(D50)が1.0μm未満
B:粒径(D50)が1.0μm以上、3.0μm未満
C:粒径(D50)が3.0μm以上
D:目視での凝集物あり
導電性炭素材料としてVGCF-Hを用いた実施例及び比較例については、カーボンブラックの場合と同様にして分散粒径を求め、目視での外観観察及び分散粒径を用いて、以下の基準で分散性を評価した。なお、Aが最も分散性に優れ、Cが最も分散性に劣ることを示す。
A:粒径(D50)が7.0μm未満
B:粒径(D50)が7.0μm以上、10.0μm未満
C:目視での凝集物あり
(Evaluation of dispersibility of conductive carbon material dispersion for energy devices)
The dispersibility of the conductive carbon material dispersions for energy devices described in Examples 1 to 16, Examples 16-2 to 16-16, Comparative Examples 1 to 5, and Comparative Examples 5-2 to 5-4 was evaluated based on appearance observation and dispersed particle size. The conductive carbon material dispersions for energy devices were diluted with NMP so that the carbon black concentration or VGCF-H concentration in the dispersions became 1.0 mass%. The diluted solutions were visually observed to confirm the presence or absence of aggregates. For those dispersions in which no aggregates were visually observed, the dispersed particle size was evaluated.
For examples and comparative examples using carbon black Li-435, Li-100, or Li-400 as the conductive carbon material, the prepared dispersion was added to a glass cell attached to a particle size distribution measuring instrument (Otsuka Electronics Co., Ltd., Zeta-potential & Particlesize Analyzer, ELSZ) to make up approximately 80% of the glass volume, and the cell was set in the measuring section of the particle size distribution measuring instrument, and measurements were carried out 70 times in total. In the obtained number particle size distribution, the particle size (D50) at which the number ratio reached 50% when integrating the smallest particle size was determined. This particle size (D50) corresponds to the dispersed particle size of the carbon black. Dispersibility was evaluated using visual observation of appearance and dispersed particle size according to the following criteria. A indicates the most excellent dispersibility, and D indicates the poorest dispersibility.
A: Particle size (D50) less than 1.0 μm B: Particle size (D50) 1.0 μm or more but less than 3.0 μm C: Particle size (D50) 3.0 μm or more D: Visually observed aggregates For the Examples and Comparative Examples using VGCF-H as the conductive carbon material, the dispersed particle size was determined in the same manner as for carbon black, and dispersibility was evaluated using visual appearance observation and dispersed particle size according to the following criteria. A indicates the best dispersibility, and C indicates the worst dispersibility.
A: Particle size (D50) is less than 7.0 μm B: Particle size (D50) is 7.0 μm or more and less than 10.0 μm C: Aggregates are visible

特定ニトリル樹脂を含む実施例1~16、16-2~16-13は、ニトリル基含有単量体由来の構造単位を含まない樹脂であるPVDFを含む比較例1~5、5-2又は5-3と比較して、導電性炭素材料であるカーボンブラックの分散性に優れることが分かる。実施例3及び実施例11~16は式(I)で表される単量体の量を変更しているが、いずれも導電性炭素材料の良好な分散性が得られたことから、導電性炭素材料の分散性の向上はニトリル基含有単量体由来の構造単位の効果によるものであると示唆される。
導電性炭素材料としてVGCF-Hを用いた実施例16-14~16-16は、ニトリル基含有単量体由来の構造単位を含まない樹脂であるPVDFを含む比較例5-4と比較して、VGCF-Hの分散性に優れることが分かる。このことから、特定ニトリル樹脂は、カーボンブラックだけでなく、気相法炭素繊維の分散にも有効であることがわかる。
It can be seen that Examples 1 to 16 and 16-2 to 16-13, which contain the specific nitrile resin, have superior dispersibility of carbon black, a conductive carbon material, compared to Comparative Examples 1 to 5, 5-2, and 5-3, which contain PVDF, a resin that does not contain a structural unit derived from a nitrile group-containing monomer. Although Examples 3 and 11 to 16 vary the amount of the monomer represented by formula (I), good dispersibility of the conductive carbon material was obtained in all cases, suggesting that the improved dispersibility of the conductive carbon material is due to the effect of the structural unit derived from the nitrile group-containing monomer.
It can be seen that Examples 16-14 to 16-16, which used VGCF-H as the conductive carbon material, had superior dispersibility of VGCF-H compared to Comparative Example 5-4, which contained PVDF, a resin that does not contain structural units derived from a nitrile group-containing monomer. This shows that the specific nitrile resin is effective not only for dispersing carbon black but also for dispersing vapor-grown carbon fiber.

<実施例17>
(エネルギーデバイス電極形成用組成物(エネルギーデバイス用電極スラリー)の作製)
正極活物質(ユミコアジャパン株式会社製、MX6、以下NMCと記載することがある)及び実施例3で得られたエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液3を混合した後、PVDFのNMP溶液及び粘度調整用のNMPを加え混合することでエネルギーデバイス用電極スラリーを得た。なお、エネルギーデバイス用電極スラリー中の固形分比率(正極活物質:導電性炭素材料:特定ニトリル樹脂:PVDF)は、96質量%:2質量%:1質量%:1質量%となるよう混合した。
Example 17
(Preparation of Composition for Forming Energy Device Electrodes (Energy Device Electrode Slurry))
An electrode slurry for an energy device was obtained by mixing a positive electrode active material (MX6 manufactured by Umicore Japan K.K., hereinafter sometimes referred to as NMC) and the conductive carbon material dispersion 3 for an energy device obtained in Example 3, and then adding and mixing the NMP solution of PVDF and NMP for viscosity adjustment. The solid content ratio in the electrode slurry for an energy device (positive electrode active material: conductive carbon material: specific nitrile resin: PVDF) was 96% by mass:2% by mass:1% by mass:1% by mass.

(エネルギーデバイス電極の作製)
得られたエネルギーデバイス用電極スラリーを厚さ15μmのアルミ箔(集電体)の片面に乾燥後塗工量が230g/mになるよう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3.3g/cmになるよう圧延化してエネルギーデバイス電極を得た。
(Fabrication of energy device electrodes)
The obtained electrode slurry for an energy device was evenly and homogeneously applied to one side of an aluminum foil (current collector) having a thickness of 15 μm so that the coating amount after drying was 230 g/ m2 . Thereafter, a drying treatment was carried out and the coating was rolled by pressing to a density of 3.3 g/ cm3 to obtain an energy device electrode.

(エネルギーデバイスの作製)
直径2.00cmのステンレス製コイン外装容器に、直径1.50cmの円形に切断したエネルギーデバイス電極と、直径1.80cmの円形に切断した厚さ20μmのポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータとをこの順に積層し、電解液(1.20MのLiPFを含有するエチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート/ジメチルカーボネート=2/2/3(体積比)の混合溶液+ビニレンカーボネート0.80質量%)を溢れない程度に数滴垂らした。さらに、直径1.60cmの円形に切断した金属リチウムとスペーサとして直径1.60cmの円形に切断した厚さ200μmのステンレス板とをこの順に重ね、ポリプロピレン製のパッキンを介してステンレス製のキャップを被せ、コイン電池作製用のかしめ機で密封して評価用のエネルギーデバイスを作製した。
(Fabrication of energy devices)
An energy device electrode cut into a 1.50 cm diameter circle and a 20 μm thick polyethylene microporous membrane separator cut into a 1.80 cm diameter circle were stacked in this order on a 2.00 cm diameter stainless steel coin outer container, and several drops of electrolyte (a 1.20 M LiPF6 -containing mixed solution of ethylene carbonate/ethyl methyl carbonate/dimethyl carbonate = 2/2/3 (volume ratio) + 0.80 mass% vinylene carbonate) were dripped onto the container until it did not overflow. Furthermore, a 1.60 cm diameter circle of metallic lithium and a 200 μm thick stainless steel plate cut into a 1.60 cm diameter circle as a spacer were stacked in this order, and a stainless steel cap was placed over the container via a polypropylene packing. The container was then sealed using a crimping machine for coin battery production to produce an energy device for evaluation.

<実施例18>
実施例6で得られたエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液6を使用し、エネルギーデバイス用電極スラリー中の固形分比率(正極活物質:導電性炭素材料:特定ニトリル樹脂:PVDF)を96質量%:2質量%:0.3質量%:1.7質量%に変更した以外は、実施例17と同様にして評価用のエネルギーデバイスを作製した。
Example 18
An energy device for evaluation was produced in the same manner as in Example 17, except that the conductive carbon material dispersion liquid 6 for an energy device obtained in Example 6 was used and the solid content ratio (positive electrode active material: conductive carbon material: specific nitrile resin: PVDF) in the electrode slurry for an energy device was changed to 96 mass %: 2 mass %: 0.3 mass %: 1.7 mass %.

<実施例19>
実施例7で得られたエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液7を使用し、エネルギーデバイス用電極スラリー中の固形分比率(正極活物質:導電性炭素材料:特定ニトリル樹脂:PVDF)を96質量%:2質量%:0.8質量%:1.2質量%に変更した以外は、実施例17と同様にして評価用のエネルギーデバイスを作製した。
Example 19
An energy device for evaluation was produced in the same manner as in Example 17, except that the conductive carbon material dispersion liquid 7 for an energy device obtained in Example 7 was used and the solid content ratio (positive electrode active material: conductive carbon material: specific nitrile resin: PVDF) in the electrode slurry for an energy device was changed to 96 mass %: 2 mass %: 0.8 mass %: 1.2 mass %.

<実施例20>
実施例8で得られたエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液8を使用し、エネルギーデバイス用電極スラリー中の固形分比率(正極活物質:導電性炭素材料:特定ニトリル樹脂:PVDF)を96質量%:2質量%:1.4質量%:0.6質量%に変更した以外は、実施例17と同様にして評価用のエネルギーデバイスを作製した。
Example 20
An energy device for evaluation was produced in the same manner as in Example 17, except that the conductive carbon material dispersion liquid 8 for an energy device obtained in Example 8 was used and the solid content ratio (positive electrode active material: conductive carbon material: specific nitrile resin: PVDF) in the electrode slurry for an energy device was changed to 96 mass %: 2 mass %: 1.4 mass %: 0.6 mass %.

<実施例21>
実施例11で得られたエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液11を使用した以外は、実施例18と同様にして評価用のエネルギーデバイスを作製した。
Example 21
An energy device for evaluation was produced in the same manner as in Example 18, except that the conductive carbon material dispersion liquid 11 for an energy device obtained in Example 11 was used.

<実施例22>
実施例12で得られたエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液12を使用した以外は、実施例18と同様にして評価用のエネルギーデバイスを作製した。
Example 22
An energy device for evaluation was produced in the same manner as in Example 18, except that the conductive carbon material dispersion liquid 12 for an energy device obtained in Example 12 was used.

<実施例23>
実施例13で得られたエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液13を使用した以外は、実施例18と同様にして評価用のエネルギーデバイスを作製した。
Example 23
An energy device for evaluation was produced in the same manner as in Example 18, except that the conductive carbon material dispersion liquid 13 for an energy device obtained in Example 13 was used.

<実施例24>
実施例14で得られたエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液14を使用した以外は、実施例18と同様にして評価用のエネルギーデバイスを作製した。
Example 24
An energy device for evaluation was produced in the same manner as in Example 18, except that the conductive carbon material dispersion liquid 14 for an energy device obtained in Example 14 was used.

<実施例25>
実施例15で得られたエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液15を使用した以外は、実施例18と同様にして評価用のエネルギーデバイスを作製した。
Example 25
An energy device for evaluation was produced in the same manner as in Example 18, except that the conductive carbon material dispersion liquid 15 for an energy device obtained in Example 15 was used.

<実施例26>
実施例16で得られたエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液16を使用した以外は、実施例18と同様にして評価用のエネルギーデバイスを作製した。
Example 26
An energy device for evaluation was produced in the same manner as in Example 18, except that the conductive carbon material dispersion liquid 16 for an energy device obtained in Example 16 was used.

<比較例6>
比較例1で得られたエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液C1を使用し、エネルギーデバイス用電極スラリー中の固形分比率(正極活物質:導電性炭素材料:PVDF)を96質量%:2質量%:2質量%に変更した以外は、実施例17と同様にして評価用のエネルギーデバイスを作製した。
<Comparative Example 6>
An energy device for evaluation was produced in the same manner as in Example 17, except that the conductive carbon material dispersion liquid C1 for an energy device obtained in Comparative Example 1 was used and the solid content ratio (positive electrode active material: conductive carbon material: PVDF) in the electrode slurry for an energy device was changed to 96 mass %:2 mass %:2 mass %.

<比較例7>
比較例2で得られたエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液C2を使用した以外は、比較例6と同様にして評価用のエネルギーデバイスを作製した。
Comparative Example 7
An energy device for evaluation was produced in the same manner as in Comparative Example 6, except that the conductive carbon material dispersion liquid C2 for an energy device obtained in Comparative Example 2 was used.

<比較例8>
比較例3で得られたエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液C3を使用した以外は、比較例6と同様にして評価用のエネルギーデバイスを作製した。
<Comparative Example 8>
An energy device for evaluation was produced in the same manner as in Comparative Example 6, except that the conductive carbon material dispersion C3 for an energy device obtained in Comparative Example 3 was used.

<比較例9>
比較例4で得られたエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液C4を使用した以外は、比較例6と同様にして評価用のエネルギーデバイスを作製した。
<Comparative Example 9>
An energy device for evaluation was produced in the same manner as in Comparative Example 6, except that the conductive carbon material dispersion liquid C4 for an energy device obtained in Comparative Example 4 was used.

<比較例10>
比較例5で得られたエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液C5を使用した以外は、比較例6と同様にして評価用のエネルギーデバイスを作製した。
<Comparative Example 10>
An energy device for evaluation was produced in the same manner as in Comparative Example 6, except that the conductive carbon material dispersion liquid C5 for an energy device obtained in Comparative Example 5 was used.

(評価用エネルギーデバイスの初期化)
作製した評価用のエネルギーデバイスを25.0℃の恒温槽内に入れ、充放電装置(東洋システム株式会社、TOSCAT-3200)に接続した。0.10Cで4.2Vまで定電流充電した後、4.2Vで電流値が0.01Cになるまで定電圧充電した。次いで、0.10Cで2.7Vまで定電流放電した。この充放電を3サイクル繰り返して、評価用エネルギーデバイスを初期化した。なお、単位「C」は“電流値(A)/電池容量(Ah)”を意味する。
(Initialization of the evaluation energy device)
The fabricated energy device for evaluation was placed in a thermostatic chamber at 25.0°C and connected to a charge/discharge device (Toyo Systems Co., Ltd., TOSCAT-3200). After constant current charging at 0.10 C to 4.2 V, it was charged at a constant voltage at 4.2 V until the current value reached 0.01 C. It was then discharged at a constant current of 0.10 C to 2.7 V. This charge/discharge cycle was repeated three times to initialize the energy device for evaluation. The unit "C" means "current value (A)/battery capacity (Ah)".

(出力特性の評価)
初期化した評価用エネルギーデバイスを25.0℃の恒温槽内に入れ、充放電装置(東洋システム株式会社、TOSCAT-3200)に接続した後、下記(1)~(5)の順番に充放電させた。
(1)0.20Cの電流値で4.2Vまで定電流充電した後、4.2Vで電流値が0.01Cになるまで定電圧充電した。0.20Cの電流値で2.7Vまで定電流放電し、放電容量を測定した。
(2)0.20Cの電流値で4.2Vまで定電流充電した後、4.2Vで電流値が0.01Cになるまで定電圧充電した。0.33Cの電流値で2.7Vまで定電流放電し、放電容量を測定した。
(3)0.20Cの電流値で4.2Vまで定電流充電した後、4.2Vで電流値が0.01Cになるまで定電圧充電した。0.50Cの電流値で2.7Vまで定電流放電し、放電容量を測定した。
(4)0.20Cの電流値で4.2Vまで定電流充電した後、4.2Vで電流値が0.01Cになるまで定電圧充電した。1.00Cの電流値で2.7Vまで定電流放電し、放電容量を測定した。
(5)0.20Cの電流値で4.2Vまで定電流充電した後、4.2Vで電流値が0.01Cになるまで定電圧充電した。3.00Cの電流値で2.7Vまで定電流放電し、放電容量を測定した。
(Evaluation of output characteristics)
The initialized energy device for evaluation was placed in a thermostatic chamber at 25.0°C and connected to a charge/discharge device (Toyo Systems Co., Ltd., TOSCAT-3200), and then charged/discharged in the following order (1) to (5).
(1) The battery was charged at a constant current of 0.20 C up to 4.2 V, and then charged at a constant voltage of 4.2 V down to a current of 0.01 C. The battery was discharged at a constant current of 0.20 C down to 2.7 V, and the discharge capacity was measured.
(2) The battery was charged at a constant current of 0.20 C up to 4.2 V, and then charged at a constant voltage of 4.2 V down to a current of 0.01 C. The battery was discharged at a constant current of 0.33 C down to 2.7 V, and the discharge capacity was measured.
(3) The battery was charged at a constant current of 0.20 C up to 4.2 V, and then charged at a constant voltage of 4.2 V down to a current of 0.01 C. The battery was discharged at a constant current of 0.50 C down to 2.7 V, and the discharge capacity was measured.
(4) The battery was charged at a constant current of 0.20 C up to 4.2 V, and then charged at a constant voltage of 4.2 V down to a current of 0.01 C. The battery was discharged at a constant current of 1.00 C down to 2.7 V, and the discharge capacity was measured.
(5) The battery was charged at a constant current of 0.20 C up to 4.2 V, and then charged at a constant voltage of 4.2 V down to a current of 0.01 C. The battery was discharged at a constant current of 3.00 C down to 2.7 V, and the discharge capacity was measured.

0.20Cでの放電容量と3.00Cでの放電容量を用いて下式で維持率を算出し、以下の基準で出力特性を評価した。なお、Aが最も出力特性に優れ、Dが最も出力特性に劣ることを示す。結果を表5に示す。
維持率=3.00Cでの放電容量×100/0.20Cでの放電容量
A:85%以上
B:80%以上、85%未満
C:75%以上、80%未満
D:75%未満
The discharge capacity at 0.20 C and the discharge capacity at 3.00 C were used to calculate the retention rate using the following formula, and the output characteristics were evaluated according to the following criteria. A indicates the best output characteristics, and D indicates the worst output characteristics. The results are shown in Table 5.
Maintenance rate = discharge capacity at 3.00C x 100/discharge capacity at 0.20C A: 85% or more B: 80% or more but less than 85% C: 75% or more but less than 80% D: less than 75%

(直流抵抗の評価)
評価用エネルギーデバイスの出力特性を評価した結果を用いて、直流抵抗を評価した。
横軸に上記(1)~(5)の放電時の電流値を、縦軸に放電前と放電開始5秒後の電圧差をプロットし、その傾きから直流抵抗を算出した。
(Evaluation of DC resistance)
The DC resistance was evaluated using the results of evaluating the output characteristics of the energy device for evaluation.
The horizontal axis was plotted with the current values during discharge (1) to (5) above, and the vertical axis was plotted with the voltage difference between before discharge and 5 seconds after the start of discharge, and the DC resistance was calculated from the slope.

(サイクル特性の評価)
出力特性を評価したエネルギーデバイスを25.0℃の恒温槽内に入れ、充放電装置(東洋システム株式会社、TOSCAT-3200)に接続した。0.10Cで4.2Vまで定電流充電した後、4.2Vで電流値が0.01Cになるまで定電圧充電した。0.10Cで2.7Vまで定電流放電し、放電容量を測定した。この充放電を20回繰り返した。20回充放電を繰り返した後の評価用エネルギーデバイスの直流抵抗を上記の方法で算出し、下式を用いてDCR上昇率を算出して、以下の基準でサイクル特性を評価した。なお、Aが最もサイクル特性に優れ、Cが最もサイクル特性に劣ることを示す。結果を表2に示す。
DCR上昇率=充放電を繰り返す前の直流抵抗×100/充放電を繰り返した後の直流抵抗
A:180%未満
B:180%以上、190%未満
C:190%以上
(Evaluation of cycle characteristics)
The energy device whose output characteristics were evaluated was placed in a thermostatic chamber at 25.0°C and connected to a charge/discharge device (Toyo Systems Co., Ltd., TOSCAT-3200). It was charged at a constant current of 0.10 C to 4.2 V, and then charged at a constant voltage of 4.2 V until the current value reached 0.01 C. It was discharged at a constant current of 0.10 C to 2.7 V, and the discharge capacity was measured. This charge/discharge cycle was repeated 20 times. The DC resistance of the evaluation energy device after 20 charge/discharge cycles was calculated using the method described above, and the DCR increase rate was calculated using the formula below. The cycle characteristics were evaluated according to the following criteria. A indicates the best cycle characteristics, and C indicates the worst cycle characteristics. The results are shown in Table 2.
DCR increase rate = DC resistance before repeated charge/discharge × 100 / DC resistance after repeated charge/discharge A: Less than 180% B: 180% or more, but less than 190% C: 190% or more

2020年2月28日に出願された国際出願PCT/JP2020/008361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 International Application PCT/JP2020/008361, filed February 28, 2020, is incorporated herein by reference in its entirety.
All publications, patent applications, and technical standards mentioned in this specification are herein incorporated by reference to the same extent as if each individual publication, patent application, or technical standard was specifically and individually indicated to be incorporated by reference.

Claims (13)

ニトリル基含有単量体由来の構造単位と下記式(I)で表される単量体由来の構造単位とを含む樹脂を含有し、
前記樹脂に占める前記ニトリル基含有単量体由来の構造単位の質量基準の割合が、80質量%を超え100質量%以下であるエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散剤。

[式(I)中、R は水素原子又はメチル基を示し、R は水素原子又は1価の炭化水素基を示し、nは2~30の整数を示す。]
The composition contains a resin containing a structural unit derived from a nitrile group-containing monomer and a structural unit derived from a monomer represented by the following formula (I):
The conductive carbon material dispersant for energy devices, wherein the mass ratio of the structural units derived from the nitrile group-containing monomer in the resin is more than 80 mass % and 100 mass % or less .

[In formula (I), R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2 represents a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group, and n represents an integer of 2 to 30.]
前記ニトリル基含有単量体由来の構造単位が、前記樹脂の主鎖に含まれる請求項1に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散剤。 The conductive carbon material dispersant for energy devices according to claim 1 , wherein the structural unit derived from the nitrile group-containing monomer is contained in the main chain of the resin. 導電性炭素材料と、請求項1又は請求項2に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散剤と、溶媒と、を含有するエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液。 A conductive carbon material dispersion for an energy device, comprising: a conductive carbon material; the conductive carbon material dispersant for an energy device according to claim 1; and a solvent. 前記導電性炭素材料の平均一次粒径が、50nm以下である請求項に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液。 4. The conductive carbon material dispersion for an energy device according to claim 3 , wherein the conductive carbon material has an average primary particle size of 50 nm or less. 前記導電性炭素材料が、カーボンブラックを含む請求項又は請求項に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液。 The conductive carbon material dispersion for an energy device according to claim 3 or 4 , wherein the conductive carbon material contains carbon black. 前記導電性炭素材料の平均粒子径が、0.3μm~3μmである請求項~請求項のいずれか1項に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液。 6. The conductive carbon material dispersion for an energy device according to claim 3 , wherein the conductive carbon material has an average particle size of 0.3 μm to 3 μm. 前記導電性炭素材料が、炭素繊維を含む請求項に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液。 The conductive carbon material dispersion for an energy device according to claim 3 , wherein the conductive carbon material contains carbon fibers. 前記溶媒が、N-メチル-2-ピロリドン及びγ-ブチロラクトンの少なくとも一方を含む請求項~請求項のいずれか1項に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液。 The conductive carbon material dispersion for an energy device according to any one of claims 3 to 7 , wherein the solvent contains at least one of N-methyl-2-pyrrolidone and γ-butyrolactone. バインダー樹脂と、活物質と、導電性炭素材料と、前記導電性炭素材料を分散する分散剤と、溶媒と、を含有し、前記分散剤が、請求項1又は請求項2に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散剤を含むエネルギーデバイス電極形成用組成物。 3. A composition for forming an energy device electrode, comprising: a binder resin; an active material; a conductive carbon material; a dispersant for dispersing the conductive carbon material; and a solvent, wherein the dispersant includes the conductive carbon material dispersant for an energy device according to claim 1 or 2 . 活物質と、請求項~請求項のいずれか1項に記載のエネルギーデバイス用導電性炭素材料分散液と、を混合して活物質分散液を調製する工程と、前記活物質分散液にバインダー樹脂を添加する工程と、を有するエネルギーデバイス電極形成用組成物の製造方法。 A method for producing a composition for forming an energy device electrode, comprising: a step of mixing an active material with the conductive carbon material dispersion for an energy device according to any one of claims 3 to 8 to prepare an active material dispersion; and a step of adding a binder resin to the active material dispersion. 前記活物質分散液に、導電性炭素材料を添加する工程を有する請求項10に記載のエネルギーデバイス電極形成用組成物の製造方法。 The method for producing a composition for forming an energy device electrode according to claim 10 , further comprising the step of adding a conductive carbon material to the active material dispersion liquid. 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10又は請求項11に記載のエネルギーデバイス電極形成用組成物の製造方法により製造されたエネルギーデバイス電極形成用組成物を用いて形成された電極合剤層と、
を有するエネルギーデバイス電極。
A current collector;
an electrode mixture layer provided on at least one surface of the current collector and formed using a composition for forming an energy device electrode produced by the method for producing a composition for forming an energy device electrode according to claim 10 or 11 ; and
An energy device electrode having:
請求項12に記載のエネルギーデバイス電極を備えるエネルギーデバイス。 An energy device comprising the energy device electrode according to claim 12 .
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