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JP7794593B2 - Cured material for lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery - Google Patents
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JP7794593B2 - Cured material for lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery - Google Patents

Cured material for lithium ion secondary battery, negative electrode for lithium ion secondary battery, and lithium ion secondary battery

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JP7794593B2 JP2021157674A JP2021157674A JP7794593B2 JP 7794593 B2 JP7794593 B2 JP 7794593B2 JP 2021157674 A JP2021157674 A JP 2021157674A JP 2021157674 A JP2021157674 A JP 2021157674A JP 7794593 B2 JP7794593 B2 JP 7794593B2
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Description

本開示は、リチウムイオン二次電池用硬化物、リチウムイオン二次電池用負極、及びリチウムイオン二次電池に関する。 This disclosure relates to a cured material for a lithium ion secondary battery, a negative electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery.

近年、ノートパソコン、携帯電話といった電子機器の電源として二次電池が利用されており、また、環境負荷の低減を目的に二次電池を電源として用いるハイブリット自動車や電気自動車の開発が進められている。それらの電源に高エネルギー密度、高電圧、高耐久性の二次電池が求められている。リチウムイオン二次電池は高電圧、高エネルギー密度を達成できる二次電池として注目を集めている。 In recent years, secondary batteries have come to be used as power sources for electronic devices such as laptops and mobile phones, and the development of hybrid and electric vehicles that use secondary batteries as their power source is progressing with the aim of reducing environmental impact. These vehicles require secondary batteries with high energy density, high voltage, and high durability. Lithium-ion secondary batteries are attracting attention as a secondary battery that can achieve high voltage and high energy density.

しかし、現在、主に用いられているコバルト酸リチウムとカーボンを主成分として構成されるリチウムイオン二次電池の高容量化はほぼ限界に近いと考えられる。このため、高容量化へ他のアプローチとして正極や負極の新しい活物質の開発が行われている。特に、負極活物質においては、黒鉛等のカーボンに代わるものとして、リチウムと合金化する、例えばシリコンやスズ等の金属材料を用いることが検討されている。これは、黒鉛の充放電可能な理論容量が372mAh/gであるのに対し、シリコン(Li4.4Si)の理論容量が4199mAh/g、スズ(Li4.4Sn)の理論容量が993mAh/gというように、理論容量が黒鉛の約3~10倍という大きな値であるからである。しかし、リチウムと合金化する金属材料は、合金化反応に伴い負極の体積が合金化前の体積に比べて数倍にも膨張する場合があり、充放電時に負極活物質層が激しく膨張及び収縮するため、負極に多大な応力が加わる。これにより、集電体上に形成された負極活物質層にクラックの発生や、負極活物質層と集電体との間で剥離を生じ、充放電サイクル特性が悪化するという課題がある。そこで、上記課題を改善するため、結着性を高めるためのリチウムイオン二次電池用硬化物が提案されている。 However, it is believed that the capacity of currently used lithium-ion secondary batteries, primarily composed of lithium cobalt oxide and carbon, is approaching its limit. For this reason, new active materials for positive and negative electrodes are being developed as alternative approaches to increasing capacity. In particular, for negative electrode active materials, the use of metal materials, such as silicon and tin, that alloy with lithium as an alternative to carbon, such as graphite, has been investigated. This is because the theoretical charge/discharge capacity of graphite is 372 mAh/g, while that of silicon (Li 4.4 Si) is 4199 mAh/g, and that of tin (Li 4.4 Sn) is 993 mAh/g, which are approximately 3 to 10 times larger than that of graphite. However, when metal materials alloy with lithium, the volume of the negative electrode can expand several times as much as the volume before alloying due to the alloying reaction. This causes the negative electrode active material layer to expand and contract violently during charging and discharging, resulting in significant stress on the negative electrode. This leads to problems such as cracks in the negative electrode active material layer formed on the current collector and peeling between the negative electrode active material layer and the current collector, resulting in deterioration of charge-discharge cycle characteristics. Therefore, in order to solve the above problems, cured materials for lithium ion secondary batteries have been proposed that have improved binding properties.

例えば特許文献1では、アルカリ陽イオンで置換されたポリビニルアクリル酸とポリビニルアルコールとの架橋化合物を含む、リチウム二次電池用バインダー組成物が提案されており、前記バインダー組成物の架橋率は、約0.1%~約70%であることが開示されている。 For example, Patent Document 1 proposes a binder composition for lithium secondary batteries that contains a crosslinked compound of polyvinyl acrylic acid substituted with an alkali cation and polyvinyl alcohol, and discloses that the crosslinking rate of the binder composition is approximately 0.1% to approximately 70%.

特開2012-64574号公報JP 2012-64574 A

しかしながら、特許文献1のバインダー組成物を用いたリチウムイオン二次電池では、十分な充放電サイクル特性が得られないという問題があった。我々の鋭意検討の結果、前記バインダー組成物は、水溶液に溶解しやすいため、リチウムイオン二次電池用バインダーとしての充分な弾性と結着性を有しないことが分かった。 However, lithium ion secondary batteries using the binder composition of Patent Document 1 had the problem of not being able to achieve sufficient charge-discharge cycle characteristics. As a result of our extensive research, we found that the binder composition is easily soluble in aqueous solutions and therefore does not have sufficient elasticity and binding properties to be used as a binder for lithium ion secondary batteries.

本開示の一態様においては、前記課題を鑑みて、リチウムイオン二次電池用硬化物、リチウムイオン二次電池用負極、及びリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned problems, one aspect of the present disclosure aims to provide a cured material for a lithium ion secondary battery, a negative electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery.

上記課題を解決するために、本開示のある観点によれば、硬化性組成物を硬化してなる硬化物であって、硬化物はウレタン結合を有し、硬化物に水を浸漬させた際の水溶率が10%未満かつ、電解液に浸漬させた際の吸液率が-10%以上5%未満である、二次電池用硬化物が提供される。 In order to solve the above problems, one aspect of the present disclosure provides a cured product for secondary batteries, which is obtained by curing a curable composition, and which has urethane bonds, a water solubility of less than 10% when the cured product is immersed in water, and a liquid absorption rate of -10% or more and less than 5% when the cured product is immersed in an electrolyte solution.

この観点によれば、二次電池用硬化物が、ウレタン結合を有し、前記硬化物に水を浸漬させた際の水溶率が10%未満かつ、電解液に浸漬させた際の吸液率が-10%以上5%未満である場合、優れた弾性を有することができるため、電極の体積変化を緩和し、充放電時のクラック発生を抑制することが可能となる。また、十分な硬化性と電解液耐性を併せ持つことで機械的強度に優れた二次電池用硬化物が実現可能となる。 From this perspective, if a cured material for a secondary battery has urethane bonds, and the water solubility when immersed in water is less than 10%, and the liquid absorption when immersed in an electrolyte is between -10% and 5%, it can have excellent elasticity, which can mitigate volumetric changes in the electrode and suppress cracking during charge and discharge. Furthermore, by combining sufficient curability and electrolyte resistance, it is possible to achieve a cured material for a secondary battery with excellent mechanical strength.

また、硬化性組成物は、水酸基を有する水溶性高分子(A)と前記水酸基と反応する官能基を有する架橋剤(B)と水とを含み、水溶性高分子(A)100重量部当たり、架橋剤(B)を35重量部以上400重量部未満含む、リチウムイオン二次電池用硬化物が提供される。 Also provided is a curable composition for a lithium ion secondary battery, which comprises a water-soluble polymer (A) having a hydroxyl group, a crosslinking agent (B) having a functional group reactive with the hydroxyl group, and water, and contains 35 parts by weight or more but less than 400 parts by weight of the crosslinking agent (B) per 100 parts by weight of the water-soluble polymer (A).

また、水溶性高分子(A)は、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースのいずれか1種を含み、架橋剤(B)は活性メチレンブロックジイソシアネートである、リチウムイオン二次電池用硬化物が提供される。 Also provided is a cured material for a lithium-ion secondary battery, in which the water-soluble polymer (A) includes one of polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, and methyl cellulose, and the crosslinking agent (B) is an active methylene-blocked diisocyanate.

また、水溶性高分子(A)は、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースのいずれか1種を含み、架橋剤(B)は3官能基以上のポリイソシアネートである、リチウムイオン二次電池用硬化物が提供される。 Also provided is a cured material for a lithium-ion secondary battery, in which the water-soluble polymer (A) includes one of polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, and methyl cellulose, and the crosslinking agent (B) is a polyisocyanate having three or more functional groups.

また、ポリビニルアルコールの重量平均分子量が500~200,000である、リチウムイオン二次電池用硬化物が提供される。 Also provided is a cured material for lithium-ion secondary batteries, in which the weight-average molecular weight of the polyvinyl alcohol is 500 to 200,000.

この観点によれば、水酸基の数が活性メチレンブロックジイソシアネート、3官能基以上のポリイソシアネートと反応するのに十分な分子量であり、容易に反応することが可能である。 From this perspective, the number of hydroxyl groups is sufficient to allow the molecular weight to react with active methylene-blocked diisocyanates and polyisocyanates with three or more functional groups, and the reaction can be easily carried out.

また、負極活物質と、本開示のリチウムイオン二次電池用硬化物を少なくとも含む負極活物質層と、負極集電体とを含むリチウムイオン二次電池用負極が提供される。 Also provided is a negative electrode for a lithium ion secondary battery, comprising a negative electrode active material, a negative electrode active material layer containing at least the cured material for a lithium ion secondary battery of the present disclosure, and a negative electrode current collector.

この観点によれば、充放電サイクル特性に優れた負極が実現可能となる。 From this perspective, it is possible to create a negative electrode with excellent charge-discharge cycle characteristics.

また、上記のリチウムイオン二次電池用負極と、正極と、電解液と、セパレータとを備える、リチウムイオン二次電池が提供される。 Also provided is a lithium ion secondary battery comprising the above-mentioned negative electrode for lithium ion secondary batteries, a positive electrode, an electrolyte, and a separator.

この観点によれば、充放電サイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池が実現可能となる。 From this perspective, it is possible to realize a lithium-ion secondary battery with excellent charge-discharge cycle characteristics.

以上説明したように本開示によれば、充放電サイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池用硬化物、リチウムイオン二次電池用負極、及びリチウムイオン二次電池を提供することができる。 As described above, the present disclosure makes it possible to provide a cured material for a lithium ion secondary battery, a negative electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery that exhibit excellent charge-discharge cycle characteristics.

本開示の実施形態に係る二次電池を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a secondary battery according to an embodiment of the present disclosure.

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。
なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
Preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
In this specification and drawings, components having substantially the same functional configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted.

[リチウムイオン二次電池の構成]
まず、図1に基づいて、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池100の構成について説明する。
[Configuration of lithium ion secondary battery]
First, the configuration of a lithium ion secondary battery 100 according to this embodiment will be described with reference to FIG.

リチウムイオン二次電池100は、正極20と、負極30と、セパレータ10とを備える。リチウムイオン二次電池100の形態は、特に限定されない。即ち、リチウムイオン二次電池100は、円筒形、角形、ラミネート形、ボタン形等のいずれであってもよい。 The lithium-ion secondary battery 100 comprises a positive electrode 20, a negative electrode 30, and a separator 10. The shape of the lithium-ion secondary battery 100 is not particularly limited. That is, the lithium-ion secondary battery 100 may be cylindrical, rectangular, laminated, button-shaped, or the like.

負極30は、負極集電体32と、その一面に設けられた負極活物質層34とを有する。 The negative electrode 30 has a negative electrode current collector 32 and a negative electrode active material layer 34 provided on one surface thereof.

負極集電体32は、導電性の板材であればよく、例えば、銅、ニッケル箔の金属薄板を用いることができる。 The negative electrode current collector 32 can be any conductive plate material, such as a thin metal plate made of copper or nickel foil.

負極活物質層34に用いる負極活物質としては、ケイ素(Si)又はケイ素化合物が挙げられる。それらの2種以上を併用してもよい。 The negative electrode active material used in the negative electrode active material layer 34 may be silicon (Si) or a silicon compound. Two or more of these may be used in combination.

ケイ素化合物としては、例えば、SiOで示される、ケイ素と酸素を構成元素に含む化合物が挙げられる。xは、0.5≦x≦1.5の範囲が好ましい。(以下、「SiO」と表記する)。 Examples of silicon compounds include compounds containing silicon and oxygen as constituent elements, represented by SiO x , where x is preferably in the range of 0.5≦x≦1.5 (hereinafter referred to as "SiO x ").

上記SiOは、Siの微結晶又は非晶質相を含んでいてもよく、この場合、SiとOの原子比は、Siの微結晶又は非晶質相のSiを含めた比率となる。すなわち、SiOには、非晶質のSiOマトリックス中に、Si(例えば、微結晶Si)が分散した構造のものが含まれ、この非晶質のSiOと、その中に分散しているSiを合わせて、前記の原子比xが0.5≦x≦1.5を満足していればよい。例えば、非晶質のSiOマトリックス中に、Siが分散した構造で、SiOとSiのモル比が1:1の化合物の場合、x=1であるので、構造式としてはSiOで表記される。 The SiO x may contain a microcrystalline or amorphous phase of Si, in which case the atomic ratio of Si to O includes the Si in the microcrystalline or amorphous phase of Si. That is, SiO x includes a structure in which Si (e.g., microcrystalline Si) is dispersed in an amorphous SiO 2 matrix, and the atomic ratio x of this amorphous SiO 2 and the Si dispersed therein together satisfies 0.5≦x≦1.5. For example, in the case of a compound in which Si is dispersed in an amorphous SiO 2 matrix and the molar ratio of SiO 2 to Si is 1:1, x = 1, so the structural formula is represented as SiO.

また、SiOを使用する場合、その表面を炭素で被覆していることが好ましい。SiOは、導電性が乏しいため、負極活物質として用いる際には、良好な電池特性の確保のために、負極導電助剤を使用し、負極活物質層内におけるSiOと負極導電助剤との混合・分散を良好にして、優れた導電ネットワークを形成する必要がある。そこで、SiOの表面を炭素で被覆すれば、例えば、単にSiOと負極導電助剤とを混合して使用する場合よりも、負極における導電ネットワークが良好に形成される。 Furthermore, when SiO x is used, it is preferable that its surface is coated with carbon. Because SiO x has poor electrical conductivity, when used as a negative electrode active material, in order to ensure good battery characteristics, it is necessary to use a negative electrode conductive additive and improve the mixing and dispersion of SiO x and the negative electrode conductive additive in the negative electrode active material layer to form an excellent conductive network. Therefore, if the surface of SiO x is coated with carbon, a better conductive network is formed in the negative electrode than, for example, when SiO x and the negative electrode conductive additive are simply mixed and used.

また負極活物質層34は負極導電助剤を有していてもよい。負極導電助剤としては、カーボンブラック類等のカーボン粉末、カーボンナノチューブ、炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、酸化インジウムスズ(ITO)等の導電性酸化物が挙げられる。負極活物質のみで十分な導電性を確保できる場合は、負極活物質層34は負極導電助剤を含まなくてもよい。 The negative electrode active material layer 34 may also contain a negative electrode conductive additive. Examples of negative electrode conductive additives include carbon powders such as carbon black, carbon nanotubes, carbon materials, metal fine powders such as copper, nickel, stainless steel, and iron, mixtures of carbon materials and metal fine powders, and conductive oxides such as indium tin oxide (ITO). If sufficient conductivity can be ensured with the negative electrode active material alone, the negative electrode active material layer 34 does not need to contain a negative electrode conductive additive.

また負極活物質層34は負極硬化物を含む。負極硬化物は、負極活物質同士を結着すると共に、負極活物質と負極集電体32とを結着する。負極硬化物としては、硬化性組成物を硬化してなるウレタン結合が形成された硬化物とする。 The negative electrode active material layer 34 also contains a negative electrode cured material. The negative electrode cured material bonds the negative electrode active material together and also bonds the negative electrode active material to the negative electrode current collector 32. The negative electrode cured material is a cured material in which urethane bonds are formed by curing a curable composition.

またウレタン結合が形成された硬化物は、水に浸漬させた際の水溶率が10%未満かつ、電解液に浸漬させた際の吸液率が-10%以上5%未満である。 Furthermore, the cured product in which urethane bonds have been formed has a water solubility of less than 10% when immersed in water, and a liquid absorption rate of -10% or more and less than 5% when immersed in an electrolyte solution.

水に浸漬させた際の水溶率は、水に浸漬前の硬化物重量と、水に浸漬後の硬化物重量を測定して、以下の式で求められる。 The water solubility rate when immersed in water can be calculated using the following formula by measuring the weight of the cured product before and after immersion in water.

水溶率(%)=100-[水に浸漬後の硬化物重量/水に浸漬前の硬化物重量×100] Water solubility (%) = 100 - [weight of cured product after immersion in water / weight of cured product before immersion in water x 100]

水に浸漬前の硬化物の重量を測定し、次いで水に浸漬させる。水への浸漬は、25℃、1週間行う。その後、水から引き揚げた硬化物を85℃で3時間真空乾燥して、浸漬後の硬化物の重量を測定した。 The weight of the cured product was measured before immersion in water, and then it was immersed in water. The immersion in water was continued at 25°C for one week. The cured product was then removed from the water and vacuum dried at 85°C for three hours, and the weight of the cured product after immersion was measured.

ウレタン結合が形成された硬化物において、水溶率が10%未満では、架橋反応が十分進行しているため、ウレタン結合の形成が十分であり、充放電時の繰り返しに伴うクラック発生を抑制することが可能となる。一方、が下物を反応させ、るれる代表的な20~95℃の範囲内で、かつ、P水溶率が10%以上では、上記効果を奏しない。 In a cured product in which urethane bonds have formed, if the water solubility is less than 10%, the crosslinking reaction will have progressed sufficiently, resulting in sufficient urethane bond formation and making it possible to suppress the occurrence of cracks that occur with repeated charging and discharging. On the other hand, if the temperature is within the typical range of 20 to 95°C, where the base reacts, and the P water solubility is 10% or more, the above effect will not be achieved.

電解液に浸漬した際の吸液率は、電解液に浸漬前、後の前記硬化物の重量を測定して、以下の式で求められる。 The liquid absorption rate when immersed in an electrolyte solution can be calculated using the following formula by measuring the weight of the cured product before and after immersion in the electrolyte solution.

吸液率(%)=[(電解液に浸漬後の硬化物重量-電解液に浸漬前の硬化物重量)/電解液に浸漬前の硬化物重量]×100 Liquid absorption rate (%) = [(weight of cured material after immersion in electrolyte - weight of cured material before immersion in electrolyte) / weight of cured material before immersion in electrolyte] x 100

吸液率を求めるための電解液としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)を体積割合でEC:DEC=3:7で混合した混合溶媒に、電解質としてLiPFを1mol/Lの濃度になるように溶解した電解液を用いる。 As the electrolyte for determining the liquid absorption rate, for example, an electrolyte solution is used in which LiPF6 is dissolved as an electrolyte to a concentration of 1 mol/L in a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) are mixed at a volume ratio of EC:DEC = 3:7.

吸液率を求める際の電解液への浸漬は、25℃、1週間行う。25℃、1週間の浸漬を行うことにより硬化物が飽和吸液状態となる。なお、飽和吸液状態とは、それ以上電解液に浸漬させても硬化物の重量が増えない状態をいう。 When calculating the liquid absorption rate, the material is immersed in the electrolyte at 25°C for one week. After one week of immersion at 25°C, the cured material will reach a saturated state of liquid absorption. Note that saturated state of liquid absorption refers to the state in which the weight of the cured material does not increase even if it is further immersed in the electrolyte.

ウレタン結合が形成された硬化物において、吸液率が-10%以上5%未満であると、硬化物は電解液に溶解・膨潤しないため硬化物として機能を果たすことができる。しかし、吸液率が-10%未満では、硬化物が電解液に溶解しているため上記効果を奏しない。また、吸液率が5%以上では、硬化物が電解液を吸液しているため電解液耐性がなく、膨潤してしまい上記効果を奏しない。 When the cured product in which urethane bonds have been formed has a liquid absorption rate of -10% or more but less than 5%, the cured product does not dissolve or swell in the electrolyte, and can therefore function as a cured product. However, if the liquid absorption rate is less than -10%, the cured product dissolves in the electrolyte, and the above-mentioned effect is not achieved. Furthermore, if the liquid absorption rate is 5% or more, the cured product will have absorbed the electrolyte, and will not be resistant to the electrolyte, will swell, and the above-mentioned effect will not be achieved.

本実施形態に係る硬化性組成物は、水酸基を有する水溶性高分子(A)と前記水酸基と反応する官能基を有する架橋剤(B)と水とを含む。そして、硬化性組成物は、前記水溶性高分子(A)100重量部当たり、前記架橋剤(B)を35重量部以上400重量部未満含有する。以下、各成分について、例を挙げて説明する。 The curable composition according to this embodiment contains a water-soluble polymer (A) having a hydroxyl group, a crosslinking agent (B) having a functional group that reacts with the hydroxyl group, and water. The curable composition contains 35 parts by weight or more and less than 400 parts by weight of the crosslinking agent (B) per 100 parts by weight of the water-soluble polymer (A). Each component will be explained below using examples.

<水溶性高分子(A)>
水酸基を有する水溶性高分子(A)(以下「水溶性高分子(A)」と略記することがある)としては、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース等が挙げられる。これらの中でもポリビニルアルコールが好ましい。
これら水溶性高分子(A)は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
ここで本明細書において、高分子が「水溶性」であるとは、イオン交換水100重量部当たり高分子1重量部(固形分相当)を添加し攪拌して得られる混合物を、温度20~95℃の範囲内で、かつ、pH3~12(pH調整にはNaOH水溶液及び/又はHCl水溶液を使用)の範囲内である条件のうち少なくとも一条件に調整し、250メッシュのスクリーンを通過させた際に、スクリーンを通過せずにスクリーン上に残る残渣の固形分の重量が、添加した高分子の固形分に対して50重量%を超えないことをいう。なお、上記高分子と水との混合物が、静置した場合に二相に分離するエマルジョン状態であっても、上記定義を満たせば、その高分子は水溶性であるとする。
<Water-soluble polymer (A)>
Examples of the water-soluble polymer (A) having a hydroxyl group (hereinafter sometimes abbreviated as "water-soluble polymer (A)") include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, etc. Among these, polyvinyl alcohol is preferred.
These water-soluble polymers (A) may be used singly or in combination of two or more.
In this specification, a polymer being "water-soluble" means that when a mixture obtained by adding 1 part by weight of polymer (equivalent to the solid content) to 100 parts by weight of ion-exchanged water and stirring is adjusted to at least one of the following conditions: a temperature in the range of 20 to 95°C and a pH in the range of 3 to 12 (pH adjustment is performed using an aqueous NaOH solution and/or an aqueous HCl solution), and the mixture is passed through a 250-mesh screen, the weight of the solid content of the residue that does not pass through the screen and remains on the screen does not exceed 50% by weight of the solid content of the polymer added. Note that even if the mixture of the polymer and water is in an emulsion state that separates into two phases when left to stand, the polymer is considered to be water-soluble if it satisfies the above definition.

水溶性高分子(A)としてポリビニルアルコールを用いる場合、特に限定はされないが、例えば、ポリ酢酸ビニルをけん化して得られたポリビニルアルコールが好ましい。
ポリビニルアルコールとして、ビニルアルコール-酢酸ビニル共重合体、ビニルアルコール-ビニルブチラール共重合体、エチレン-ビニルアルコール共重合体が例示され、これらの中でもビニルアルコール-酢酸ビニル共重合体が好ましい。ポリビニルアルコールの重量平均分子量は500~200,000が好ましい。重量平均分子量が500未満だと、水酸基の数が少なく、後述する架橋剤(B)との反応によって生成されるウレタン結合の数が少ないため、これをリチウムイオン二次電池用硬化物として用いた場合、優れた充放電サイクル特性が得られない。一方、重量平均分子量が200,000を超えると粘度が高くなることでゲル化してしまうため、後述する架橋剤(B)を添加した場合、均一に反応させることが困難となる。また、リチウムイオン二次電池用硬化物としての粘度が高すぎるため、硬化物としての扱いが困難となる。
When polyvinyl alcohol is used as the water-soluble polymer (A), there is no particular limitation, but for example, polyvinyl alcohol obtained by saponifying polyvinyl acetate is preferred.
Examples of polyvinyl alcohol include vinyl alcohol-vinyl acetate copolymer, vinyl alcohol-vinyl butyral copolymer, and ethylene-vinyl alcohol copolymer, with vinyl alcohol-vinyl acetate copolymer being preferred. The weight-average molecular weight of polyvinyl alcohol is preferably 500 to 200,000. If the weight-average molecular weight is less than 500, the number of hydroxyl groups is small, resulting in a small number of urethane bonds formed by reaction with the crosslinking agent (B) described below. Therefore, when used as a cured product for lithium ion secondary batteries, excellent charge-discharge cycle characteristics cannot be obtained. On the other hand, if the weight-average molecular weight exceeds 200,000, the viscosity increases, resulting in gelation. Therefore, when the crosslinking agent (B) described below is added, it becomes difficult to achieve a uniform reaction. Furthermore, the viscosity of the cured product for lithium ion secondary batteries is too high, making it difficult to handle as a cured product.

ポリビニルアルコールの共重合比率はけん化度で表される。本実施形態に係るポリビニルアルコールのけん化度は60モル%以上99モル%以下が好ましい。ポリビニルアルコールのけん化度が60モル%以上であると、後述する架橋剤(B)とより好適に架橋構造を形成することができる。なお、ポリビニルアルコールのけん化度は、酢酸ビニルなどの共重合単位の加水分解に要するアルカリ消費量やNMRによる組成分析により求めることができる。 The copolymerization ratio of polyvinyl alcohol is expressed by the degree of saponification. The degree of saponification of polyvinyl alcohol according to this embodiment is preferably 60 mol% or more and 99 mol% or less. When the degree of saponification of polyvinyl alcohol is 60 mol% or more, it can more effectively form a crosslinked structure with the crosslinking agent (B) described below. The degree of saponification of polyvinyl alcohol can be determined by the amount of alkali consumption required for hydrolysis of copolymerization units such as vinyl acetate or by composition analysis using NMR.

<架橋剤(B)>
水酸基を有する水溶性高分子(A)と反応する官能基を有する架橋剤(B)(以下「架橋剤(B)」と略記することがある)としては、活性メチレンブロックジイソシアネート、3官能基以上のポリイソシアネートであり、イソシアネート基をブロック剤で保護したものを使用することができる。ここでは、ブロック剤とイソシアネートの代表的な化合物は別々に列挙する。
<Crosslinking agent (B)>
The crosslinking agent (B) having a functional group reactive with the water-soluble polymer (A) having a hydroxyl group (hereinafter sometimes abbreviated as "crosslinking agent (B)") may be an active methylene-blocked diisocyanate or a polyisocyanate having three or more functional groups, in which the isocyanate group is protected with a blocking agent. Representative compounds of the blocking agent and the isocyanate are listed separately here.

ブロック化剤としては、フェノール、アルコール、オキシム、ラクタムなどが挙げられる。 Blocking agents include phenols, alcohols, oximes, lactams, etc.

ジイソシアネート化合物としては、炭素数(NCO基中の炭素を除く、以下同様)6~20の芳香族ジイソシアネート、炭素数2~18の脂肪族ジイソシアネート、炭素数4~15の脂環式ジイソシアネート、炭素数8~15の芳香脂肪族ジイソシアネート、これらのジイソシアネートの変性体(カルボジイミド変性体、ウレタン変性体、ウレトジオン変性体など)及びこれらの2種類以上の混合物が挙げられる。 Diisocyanate compounds include aromatic diisocyanates having 6 to 20 carbon atoms (excluding carbon atoms in NCO groups, the same applies below), aliphatic diisocyanates having 2 to 18 carbon atoms, alicyclic diisocyanates having 4 to 15 carbon atoms, araliphatic diisocyanates having 8 to 15 carbon atoms, modified products of these diisocyanates (carbodiimide-modified products, urethane-modified products, uretdione-modified products, etc.), and mixtures of two or more of these.

上記芳香族ジイソシアネートの具体例としては、1,3-及び/又は1,4-フェニレンジイソシアネート、2,4-及び/又は2,6-トリレンジイソシアネート、m-キシリレンジイソシアネート、2,4’-及び/又は4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、ジフェニルメタンジイソシアネートをMDIと略記)、4,4’-ジイソシアナトビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジイソシアナトビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5-ナフチレンジイソシアネートなどが挙げられる。 Specific examples of the aromatic diisocyanates include 1,3- and/or 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4- and/or 2,6-tolylene diisocyanate, m-xylylene diisocyanate, 2,4'- and/or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (hereinafter, diphenylmethane diisocyanate will be abbreviated as MDI), 4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatodiphenylmethane, and 1,5-naphthylene diisocyanate.

上記脂肪族ジイソシアネートの具体例としては、エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6-ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2-イソシアナトエチル)カーボネート、2-イソシアナトエチル-2,6-ジイソシアナトヘキサノエートなどが挙げられる。 Specific examples of the aliphatic diisocyanates include ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethyl caproate, bis(2-isocyanatoethyl)carbonate, and 2-isocyanatoethyl-2,6-diisocyanatohexanoate.

上記脂環式ジイソシアネートの具体例としては、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、ビス(2-イソシアナトエチル)-4-シクロヘキシレン-1,2-ジカルボキシレート、2,5-及び/又は2,6-ノルボルナンジイソシアネートなどが挙げられる。 Specific examples of the above-mentioned alicyclic diisocyanates include isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate, cyclohexylene diisocyanate, 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane, methylcyclohexylene diisocyanate, bis(2-isocyanatoethyl)-4-cyclohexylene-1,2-dicarboxylate, and 2,5- and/or 2,6-norbornane diisocyanate.

上記芳香脂肪族ジイソシアネートの具体例としては、m-及び/又はp-キシリレンジイソシアネート、α,α,α’,α’-テトラメチレンキシリレンジイソシアネートなどが挙げられる。 Specific examples of the above-mentioned araliphatic diisocyanates include m- and/or p-xylylene diisocyanate, α,α,α',α'-tetramethylene xylylene diisocyanate, etc.

3官能基以上のポリイソシアネート化合物としては、イソシアネート基が3~8個有する化合物であれば特に限定されないが、トリイソシアネート、テトライソシアネート、イソシアヌレート、ビウレットの化学構造を含む化合物などが挙げられる。 The tri- or higher functional polyisocyanate compound is not particularly limited as long as it has 3 to 8 isocyanate groups, but examples include compounds containing the chemical structures of triisocyanate, tetraisocyanate, isocyanurate, and biuret.

トリイソシアネート化合物の具体例としては、例えば、下記の化学式(1)で表される化合物などが挙げられる。 Specific examples of triisocyanate compounds include compounds represented by the following chemical formula (1):

テトライソシアネート化合物の具体例としては、例えば、下記の化学式(2)で表される化合物などが挙げられる。 Specific examples of tetraisocyanate compounds include compounds represented by the following chemical formula (2):

[式中、R1はアルキレン基を表す。] [In the formula, R1 represents an alkylene group.]

イソシアヌレート構造を有する化合物としては、例えば、イソシアヌレート3量体、イソシアヌレート5量体が挙げられ、また、イソシアヌレート7量体、9量体以上の多量体も存在する。
イソシアヌレート3量体とは、ジイソシアネートモノマー3分子からなり、イソシアヌレート基を有するポリイソシアネートであり、例えば下記の化学式(3)で表される化合物などが挙げられる。
Examples of compounds having an isocyanurate structure include an isocyanurate trimer and an isocyanurate pentamer, and also include isocyanurate heptamer, nonamer, and higher polymers.
The isocyanurate trimer is a polyisocyanate consisting of three diisocyanate monomer molecules and having an isocyanurate group, and examples thereof include a compound represented by the following chemical formula (3).

[化3]
[Chemical 3]

[式中、Rはジイソシアネートモノマーからイソシアネート基を1つ除いた残基を表す。] [In the formula, R represents the residue obtained by removing one isocyanate group from a diisocyanate monomer.]

また、イソシアヌレート5量体とは、ジイソシアネートモノマー6分子からなる、イソシアヌレート構造を有するポリイソシアネートであり、例えば、下記の化学式(4)で表される化合物などが挙げられる。 An isocyanurate pentamer is a polyisocyanate having an isocyanurate structure and consisting of six diisocyanate monomer molecules, and examples include compounds represented by the following chemical formula (4):

[式中、Rはジイソシアネートモノマーからイソシアネート基を1つ除いた残基を表す。] [In the formula, R represents the residue obtained by removing one isocyanate group from a diisocyanate monomer.]

ビウレット構造を有する化合物とはウレアとイソシアネート基から形成され、例えば下記の化学式(5)で表される化合物などが挙げられる。 Compounds with a biuret structure are formed from urea and isocyanate groups, and examples include compounds represented by the following chemical formula (5):

[式中、Rはジイソシアネートモノマーからイソシアネート基を1つ除いた残基を表す。] [In the formula, R represents the residue obtained by removing one isocyanate group from a diisocyanate monomer.]

これらのうち好ましいものは、芳香族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、トリイソシアネートの母構造がビウレット構造であり、さらに好ましいものは芳香族ジイソシアネート及びトリイソシアネートの母構造がビウレット構造であり、特に好ましいものはMDI及びHDIビウレット体である。 Among these, aromatic diisocyanates, alicyclic diisocyanates, and triisocyanates whose parent structure is a biuret structure are preferred, and aromatic diisocyanates and triisocyanates whose parent structure is a biuret structure are even more preferred, with MDI and HDI biuret forms being particularly preferred.

ここで本実施形態に係る硬化性組成物は、水溶性高分子(A)100重量部当たり、架橋剤(B)を35重量部以上400重量部未満含有することが好ましく、38重量部以上360重量部未満含有することがより好ましい。架橋剤の含有量をこの範囲にすることで、架橋構造が良好に形成されるとともに、硬化物としての優れた弾性と結着性を確保することができる。架橋剤(B)が35重量部未満では、水溶性高分子(A)に含まれる水酸基と反応する架橋点が少ないため、弾性が低下する。したがって、充放電時の体積変化に耐えられることができず、クラック発生を抑制することができない。一方、架橋剤(B)が400重量部以上では、水溶性高分子(A)に含まれる水酸基と反応する架橋点が多いため、弾性は優れるが、架橋に関与しないフリーの水酸基が非常に少なくなるため、負極活物質や集電体との結着性が悪くなる。また、水への分散性が悪くなったり、増粘したりするため、ゲル化する可能性がある。 The curable composition according to this embodiment preferably contains 35 to 400 parts by weight of crosslinking agent (B) per 100 parts by weight of water-soluble polymer (A), more preferably 38 to 360 parts by weight. By maintaining the crosslinking agent content within this range, a favorable crosslinked structure is formed and excellent elasticity and binding properties of the cured product are ensured. When the crosslinking agent (B) content is less than 35 parts by weight, the number of crosslinking points that react with the hydroxyl groups in the water-soluble polymer (A) is small, resulting in reduced elasticity. Therefore, the composition is unable to withstand volume changes during charge and discharge, and cracking cannot be suppressed. On the other hand, when the crosslinking agent (B) content is 400 parts by weight or more, the number of crosslinking points that react with the hydroxyl groups in the water-soluble polymer (A) is large, resulting in excellent elasticity. However, the number of free hydroxyl groups not involved in crosslinking is very small, resulting in poor binding properties with the negative electrode active material and current collector. Furthermore, the composition may become less dispersible in water or become thicker, potentially resulting in gelation.

硬化性組成物を硬化してなる硬化物の硬化温度は、イソシアネート基をブロック化剤で保護するブロック剤の種類によって変化するため一概に特定はできないが、通常90~180℃の温度で1時間~3時間行われ、空気中の水分や酸素の影響を低減するため、窒素などの不活性雰囲気下で行うことで、ウレタン結合を有する架橋構造が形成される。その結果、水溶性高分子(A)同士の架橋により、弾性及び結着性に優れ、かつ水への溶解度と電解液に浸漬した際の吸液率が低い架橋構造が得られる。したがって、本実施形態に係る硬化性組成物をリチウムイオン二次電池用硬化物に用いることで、電極部材中の成分(例えば負極活物質など)を良好に結着させつつ、該リチウムイオン二次電池の充放電サイクル特性を向上させることができる。具体的には、ウレタン結合が形成された架橋構造により、優れた弾性を持たせることができるため、負極活物質層の体積変化を緩和し、充放電時の繰り返しに伴うクラックを抑制することが可能となる。また、架橋に関与しないフリーの水酸基は負極活物質との相互作用により、結着性を向上させ、負極活物質層と負極集電体との高い密着性を確保することができる。 The curing temperature of the cured product obtained by curing the curable composition cannot be generally specified because it varies depending on the type of blocking agent used to protect the isocyanate groups. However, it is typically performed at a temperature of 90 to 180°C for 1 to 3 hours. To reduce the effects of moisture and oxygen in the air, the curing is performed under an inert atmosphere such as nitrogen, resulting in the formation of a crosslinked structure containing urethane bonds. As a result, crosslinking between the water-soluble polymers (A) results in a crosslinked structure with excellent elasticity and binding properties, as well as low solubility in water and low liquid absorption when immersed in an electrolyte solution. Therefore, using the curable composition according to this embodiment in a cured product for a lithium-ion secondary battery can effectively bind components in the electrode member (e.g., negative electrode active material) while improving the charge-discharge cycle characteristics of the lithium-ion secondary battery. Specifically, the crosslinked structure containing urethane bonds provides excellent elasticity, thereby mitigating volumetric changes in the negative electrode active material layer and suppressing cracking associated with repeated charge-discharge cycles. In addition, free hydroxyl groups that are not involved in crosslinking interact with the negative electrode active material, improving binding properties and ensuring strong adhesion between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector.

負極活物質層34中の負極硬化物の構成比率は、重量比で0.5~20重量%、より好ましくは、5~20重量%の範囲であることが好ましい。 The composition ratio of the negative electrode cured material in the negative electrode active material layer 34 is preferably in the range of 0.5 to 20% by weight, more preferably 5 to 20% by weight.

負極活物質層34は、例えば、負極活物質、負極導電助剤、及び負極硬化物を、媒体である水に分散させることで塗工液を作製し、この塗工液を負極集電体32上に塗工、乾燥、窒素雰囲気下150℃で1~3時間硬化し、必要に応じて圧延することで形成される。 The negative electrode active material layer 34 is formed, for example, by dispersing the negative electrode active material, negative electrode conductive additive, and negative electrode cured material in water as a medium to prepare a coating liquid, applying this coating liquid to the negative electrode current collector 32, drying, curing at 150°C in a nitrogen atmosphere for 1 to 3 hours, and rolling as necessary.

正極20は、正極集電体22と、その一面に設けられた正極活物質層24とを有する。正極集電体22は、導電性を有する材料により構成されていればよく、例えば、アルミニウム、ニッケル箔などの金属薄板を用いることができる。 The positive electrode 20 has a positive electrode current collector 22 and a positive electrode active material layer 24 provided on one surface of the positive electrode current collector 22. The positive electrode current collector 22 may be made of any conductive material, such as a thin metal plate made of aluminum or nickel foil.

正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵及び離脱させることが可能な材料、例えば、リチウム酸化物、リチウム硫化物、あるいはリチウムを含む層間化合物等のリチウム含有化合物が好適であり、これらの2種以上を混合して用いてもよい。特に、エネルギー密度を高くするには、一般式LiMOで表されるリチウム複合酸化物、あるいはリチウムを含んだ層間化合物が好ましい。なお、Mは1種類以上の遷移金属が好ましく、具体的には、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、バナジウム(V)、チタン(Ti)のうちの少なくとも1種が好ましい。xは、電池の充放電状態によって異なり、通常、0.05≦x≦1.10の範囲内の値である。また、他にもスピネル型結晶構造を有するマンガンスピネル(LiMn)や、オリビン型結晶構造を有するリン酸鉄リチウム(LiFePO)なども、高いエネルギー密度を得ることができるので好ましい。 As the positive electrode active material, a material capable of absorbing and desorbing lithium ions, such as a lithium-containing compound such as lithium oxide, lithium sulfide, or an intercalation compound containing lithium, is suitable, and two or more of these may be mixed and used. In particular, to increase the energy density, a lithium composite oxide represented by the general formula Li x MO 2 or an intercalation compound containing lithium is preferred. Note that M is preferably one or more transition metals, specifically, at least one of cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), iron (Fe), aluminum (Al), vanadium (V), and titanium (Ti) is preferred. x varies depending on the charge/discharge state of the battery and is typically a value within the range of 0.05≦x≦1.10. Other materials that can achieve high energy density include manganese spinel (LiMn 2 O 4 ) having a spinel-type crystal structure and lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) having an olivine-type crystal structure, and are therefore also preferred.

具体的には、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、LiNiCoMn(x+y+z+a=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦a≦1、MはAl、Mg、Nb、Ti、Cu、Zn、Crより選ばれる1種類以上の元素が挙げられる)、リチウムバナジウム化合物(LiV)、オリビン型LiMPO(ただし、Mは、Co、Ni、Mn、Fe、Mg、Nb、Ti、Al、Zrより選ばれる1種類以上の元素、又はVOを示す)、チタン酸リチウム(LiTi12)、LiNiCoAl(0.9<x+y+z<1.1)などが挙げられる。また、これらの材料に限定することはなく、他にも、リチウムイオンを電気化学的に挿入及び脱離する正極活物質材料であれば、特に制限はされない。 Specific examples include lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), LiNi x Co y Mn z M a O 2 (x+y+z+a=1, 0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦z≦1, 0≦a≦1, and M represents one or more elements selected from Al, Mg, Nb, Ti, Cu, Zn, and Cr), lithium vanadium compound (LiV 2 O 5 ), olivine-type LiMPO 4 (wherein M represents one or more elements selected from Co, Ni, Mn, Fe, Mg, Nb, Ti, Al, and Zr, or VO), lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), and LiNi x Co y Al z O 2 (0.9<x+y+z<1.1), etc. Furthermore, the present invention is not limited to these materials, and there are no particular limitations on the positive electrode active material as long as it is a material that electrochemically inserts and extracts lithium ions.

正極20に用いられる正極硬化物としては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリイミド、ポリウレタン、エチレンビニルアルコール、ポリアクリレート、などの溶剤系硬化物、カルボキシメチルセルロース(CMC)、スチレンーブタジエン共重合体などの水系硬化物が好適に用いることができる。 Suitable positive electrode cured materials for the positive electrode 20 include solvent-based cured materials such as polyvinylidene fluoride (PVDF), polyimide, polyurethane, ethylene vinyl alcohol, and polyacrylate, as well as water-based cured materials such as carboxymethyl cellulose (CMC) and styrene-butadiene copolymer.

導電性を向上させることを目的として、正極導電助剤を添加してもよい。正極導電助剤としては、例えば、カーボンブラック類等のカーボン粉末、カーボンナノチューブ、炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、ITO等の導電性酸化物が挙げられる。正極活物質のみで十分な導電性を確保できる場合は、正極活物質層24は正極導電助剤を含まなくてもよい。 A positive electrode conductive additive may be added to improve conductivity. Examples of positive electrode conductive additives include carbon powders such as carbon black, carbon nanotubes, carbon materials, metal fine powders such as copper, nickel, stainless steel, and iron, mixtures of carbon materials and metal fine powders, and conductive oxides such as ITO. If sufficient conductivity can be ensured with the positive electrode active material alone, the positive electrode active material layer 24 does not need to contain a positive electrode conductive additive.

正極活物質層24は、例えば、正極活物質、正極導電助剤、及び正極硬化物を適当な有機溶媒(例えばN-メチル-2-ピロリドン)に分散させることで塗工液を作製し、この塗工液を正極集電体22上に塗工、乾燥し、必要に応じて圧延することで形成される。 The positive electrode active material layer 24 is formed, for example, by preparing a coating liquid by dispersing the positive electrode active material, positive electrode conductive additive, and positive electrode cured material in an appropriate organic solvent (e.g., N-methyl-2-pyrrolidone), applying this coating liquid to the positive electrode current collector 22, drying it, and rolling it as necessary.

セパレータ10は、電気絶縁性の多孔質構造から形成されていればよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリオレフィンからなるフィルムの単層体、積層体や上記樹脂の混合物の延伸膜、あるいはセルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種の構成材料からなる繊維不織布が挙げられる。 The separator 10 may be formed from an electrically insulating porous structure, such as a single layer or laminate of a film made of polyethylene, polypropylene, or polyolefin, or a stretched film made of a mixture of the above resins, or a fibrous nonwoven fabric made of at least one constituent material selected from the group consisting of cellulose, polyester, and polypropylene.

また、上記のセパレータ10には無機粒子やポリマー成分がコートされていてもよい。無機粒子としては、アルミナ、シリカ、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウムなどの酸化物や、チタン酸バリウムなどの誘電材料があげられる。ポリマー成分としては、負極用の硬化物類、正極用の硬化物類、高分子電解質類(ポリエチレングリコールやポリエチレンカーボネートなどの高分子材料とリチウム塩の複合物)、イオン交換樹脂類(ポリジメチルジアリルアンモニウム塩、ポリスチレンスルホン酸塩等)、その他には、ポリビニルアルコール、CMC、ポリブチラール、ポリアクリル酸などがあげられる。 The separator 10 may also be coated with inorganic particles or polymer components. Examples of inorganic particles include oxides such as alumina, silica, zirconium oxide, titanium oxide, and magnesium oxide, as well as dielectric materials such as barium titanate. Examples of polymer components include cured materials for negative electrodes, cured materials for positive electrodes, polymer electrolytes (composites of lithium salts with polymeric materials such as polyethylene glycol and polyethylene carbonate), ion exchange resins (polydimethyldiallylammonium salt, polystyrene sulfonate, etc.), and others such as polyvinyl alcohol, CMC, polybutyral, and polyacrylic acid.

電解液は、電解質であるリチウム塩と、溶媒とを含む。リチウム塩としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiSOCF、LiN(SOF)、LiN(SOCF、LiN(SOF)(SOCF)、LiN(SOCFCF、LiC(SOCFCF、LiC(SOCF、LiI、LiCl、LiF、LiPF(SOCF)、LiPF(SOCF等が挙げられる。 The electrolyte solution contains a lithium salt as an electrolyte and a solvent. Examples of the lithium salt include LiPF6 , LiBF4 , LiClO4, LiSO3CF3 , LiN( SO2F ) 2 , LiN( SO2CF3 ) 2 , LiN( SO2F )( SO2CF3 ), LiN ( SO2CF2CF3 ) 2 , LiC (SO2CF2CF3)3 , LiC ( SO2CF3 ) 3 , LiI, LiCl, LiF , LiPF5 ( SO2CF3 ) , and LiPF4 ( SO2CF3 ) 2 .

リチウム塩の濃度は、0.8~5.0mol/L程度であることが好ましい。 The concentration of the lithium salt is preferably approximately 0.8 to 5.0 mol/L.

溶媒としては、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジ-n-プロピルカーボネート、メチル-n-プロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、エチル-n-プロピルカーボネート、エチルイソプロピルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、3-フルオロプロピルメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、4-クロロ-1,3-ジオキソラン-2-オン、4-フルオロ-1,3-ジオキソラン-2-オン、4-トリフルオロメチル-1,3-ジオキソラン-2-オン、ビニレンカーボネート、ジメチルビニレンカーボネート、ビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート等の炭酸エステル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチル、トリメチル酢酸エチル等のカルボン酸エステル、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン等の環状エステル、ジメチルスルホキシド、亜硫酸ジメチル等の鎖状スルホン酸エステル、スルホラン、プロパンサルトン等の環状スルホン酸エステル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3-メトキシプロピオニトリル、スクシノニトリル等のニトリル化合物、1,2-ジメトキシエタン、ジメチルエーテル、メチルエチルエーテル、ジエチルエーテル、ブチルメチルエーテル、ジプロピルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、トリグライム、テトラグライム等の鎖状エーテル、オキセタン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3-ジオキソラン、1,4-ジオキサン等の環状エーテル、1,1,2,2-テトラフルオロエチル2,2,3,3-テトラフルオロプロピルエーテル等のハイドロフルオロエーテル、リン酸トリエチル、リン酸トリメチル等のリン酸エステル類、メチルホスホン酸ジメチル等のホスホン酸エステル類、1,1,2,2-テトラフルオロエチル2,2,3,3-テトラフルオロプロピルエーテル、2,2,2-トリフルオロエチルエーテル、ジフルオロメチル2,2,3,3-テトラフルオロプロピルエーテル、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-デカフルオロ-3-メトキシ-4-(トリフルオロメチル)ペンタンなどのフッ素化エーテル類などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。リチウム塩の溶解性の観点から、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、1,2―ジメトキシエタン、トリグライム、テトラグライム、アセトニトリルが好ましい。 Examples of solvents include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate, ethyl isopropyl carbonate, diisopropyl carbonate, 3-fluoropropyl methyl carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, 4-chloro-1,3-dioxolan-2-one, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4-trifluoromethyl-1, Carbonate esters such as 3-dioxolan-2-one, vinylene carbonate, dimethylvinylene carbonate, vinylene carbonate, and fluoroethylene carbonate; carboxylic acid esters such as methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethylacetate, and ethyl trimethylacetate; cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone; chain sulfonate esters such as dimethyl sulfoxide and dimethyl sulfite; cyclic sulfonate esters such as sulfolane and propane sultone; acetonitrile, glutaroni nitrile compounds such as tolyl, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropionitrile, and succinonitrile; chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane, dimethyl ether, methyl ethyl ether, diethyl ether, butyl methyl ether, dipropyl ether, cyclopentyl methyl ether, dibutyl ether, diisopentyl ether, triglyme, and tetraglyme; cyclic ethers such as oxetane, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane, and 1,4-dioxane; Examples of suitable solvents include hydrofluoroethers such as 2,3,3-tetrafluoropropyl ether, phosphate esters such as triethyl phosphate and trimethyl phosphate, phosphonate esters such as dimethyl methylphosphonate, and fluorinated ethers such as 1,1,2,2-tetrafluoroethyl 2,2,3,3-tetrafluoropropyl ether, 2,2,2-trifluoroethyl ether, difluoromethyl 2,2,3,3-tetrafluoropropyl ether, and 1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-decafluoro-3-methoxy-4-(trifluoromethyl)pentane. These may be used alone or in combination. From the viewpoint of solubility of lithium salts, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, propylene carbonate, ethylene carbonate, 1,2-dimethoxyethane, triglyme, tetraglyme, and acetonitrile are preferred.

また、溶媒としてイオン液体が含まれていてもよい。イオン液体としては、-30℃~120℃で液体であるカチオン種とアニオン種とを含む化合物が使用できる。 The solvent may also contain an ionic liquid. The ionic liquid may be a compound containing a cation species and an anion species that is liquid at temperatures between -30°C and 120°C.

カチオン種としては、窒素を含む窒素系カチオン、リンを含むリン系カチオン、硫黄を含む硫黄系カチオンを用いることができる。これらのカチオン成分は単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。窒素系カチオンの例としては、イミダゾリウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、ピリジニウムカチオン、アゾニアスピロカチオンなど鎖状又は環状のアンモニウムカチオンを挙げることができる。リン系カチオンの例としては、鎖状又は環状のホスホニウムカチオンが挙げられる。硫黄系カチオンの例としては、鎖状又は環状のスルホニウムカチオンが挙げられる。 Cation species that can be used include nitrogen-based cations containing nitrogen, phosphorus-based cations containing phosphorus, and sulfur-based cations containing sulfur. These cation components may be used alone or in combination. Examples of nitrogen-based cations include linear or cyclic ammonium cations such as imidazolium cation, pyrrolidinium cation, piperidinium cation, pyridinium cation, and azoniaspiro cation. Examples of phosphorus-based cations include linear or cyclic phosphonium cations. Examples of sulfur-based cations include linear or cyclic sulfonium cations.

アニオン種としては、AlCl 、NO 、NO 、I、BF 、PF 、AsF 、SbF 、NbF 、TaF 、F(HF)2.3 、CHCO 、CFCO 、CHSO 、CFSO 、(CFSO、CCO 、CSO 、(CFSO)(CFCO)N、(CN)、次式で表されるイミドアニオン((SO(CFF)(SO(CFF)N(ただし、xとyはそれぞれ独立しており、0~5の整数を示す。))、等が挙げられる。これらのアニオン種は単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。 アニオン種としては、AlCl 、NO 、NO 、I 、BF 、PF 、AsF 、SbF 、NbF 、TaF 、F(HF) 2.3 、CH CO 、CF CO 、CH SO 、CF SO 、(CF SO 、C CO 、C SO 、(CF SO )(CF CO)N 、(CN) 、次式で表されるイミドアニオン((SO (CF ) x F)(SO 2 (CF 2 ) y F)N (wherein x and y are each independently an integer of 0 to 5.) These anion species may be used alone or in combination of two or more.

リチウム塩の溶解性の観点から、カチオン成分としては、ピロリジニウムカチオン、ピペリジニウムカチオンが好ましく、アニオン成分としては、イミドアニオン、PF 、BF のアニオンが好ましく、さらに、(SOF)、(SOCF、(SOCF)(SOF)N、がより好ましい。 From the viewpoint of the solubility of the lithium salt, the cationic component is preferably a pyrrolidinium cation or a piperidinium cation, and the anionic component is preferably an imide anion, PF 6 , or BF 4 anion, with (SO 2 F) 2 N , (SO 2 CF 3 ) 2 N , or (SO 2 CF 3 )(SO 2 F) N being more preferred.

なお、電解液には、各種の添加剤(例えば、SEI(Solid Electrolyte Interface)形成剤、界面活性剤等)を添加してもよい。このような添加剤としては、例えば、炭酸ビニレン、炭酸ビニルエチレン、炭酸フェニルエチレン、コハク酸無水物、リチウムビスオキサラート、テトラフルオロホウ酸リチウム、ジニトリル化合物、プロパンスルトン、ブタンスルトン、プロペンスルトン、3-スルフォレン、フッ素化アリルエーテル、フッ素化アクリレート等が挙げられる。 The electrolyte may contain various additives (e.g., SEI (Solid Electrolyte Interface) forming agents, surfactants, etc.). Examples of such additives include vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, phenylethylene carbonate, succinic anhydride, lithium bisoxalate, lithium tetrafluoroborate, dinitrile compounds, propane sultone, butane sultone, propene sultone, 3-sulfolene, fluorinated allyl ethers, and fluorinated acrylates.

外装体50は、その内部に積層体40及び電解液を密封するものである。外装体50は、電解液の外部への漏出や、外部からの二次電池100内部への水分等の侵入等を抑止できる物であれば特に限定されない。 The exterior body 50 seals the laminate 40 and the electrolyte solution inside. There are no particular limitations on the exterior body 50, as long as it can prevent the electrolyte solution from leaking to the outside and the intrusion of moisture and other foreign matter into the secondary battery 100.

例えば、外装体50として、図1に示すように、金属箔52を高分子膜54で両側からコーティングした金属ラミネートフィルムを利用できる。金属箔52としては例えばアルミ箔を、高分子膜54としてはポリプロピレン等の膜を利用できる。例えば、外側の高分子膜54の材料としては融点の高い高分子、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアミド等が好ましく、内側の高分子膜54の材料としてはポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等が好ましい。 For example, as shown in Figure 1, the exterior body 50 can be a metal laminate film in which a metal foil 52 is coated on both sides with a polymer film 54. The metal foil 52 can be, for example, aluminum foil, and the polymer film 54 can be a film such as polypropylene. For example, the outer polymer film 54 is preferably made of a polymer with a high melting point, such as polyethylene terephthalate (PET) or polyamide, while the inner polymer film 54 is preferably made of polyethylene (PE), polypropylene (PP), or the like.

リード60、62は、アルミ等の導電助剤料から形成されている。そして、公知の方法により、リード60、62を正極集電体22、負極集電体32にそれぞれ溶接し、正極20の正極活物質層24と負極30と負極活物質層34との間にセパレータ10を挟んだ状態で、電解液と共に外装体50内に挿入し、外装体50の入り口をシールすることで二次電池100が製造される。 The leads 60, 62 are made of a conductive additive such as aluminum. Then, using a known method, the leads 60, 62 are welded to the positive electrode current collector 22 and the negative electrode current collector 32, respectively. The separator 10 is sandwiched between the positive electrode active material layer 24 of the positive electrode 20 and the negative electrode active material layer 30 and 34. The separator 10 is then inserted into the exterior body 50 together with the electrolyte, and the entrance of the exterior body 50 is sealed to produce the secondary battery 100.

以下、本開示を実施例により具体的に説明する。実施例1~81として、下記に記載の通りに、硬化性組成物の調合、硬化物の水溶率及び吸液率の測定、それを用いた負極及びリチウムイオン二次電池の作製を行い、リチウムイオン二次電池の充放電サイクル特性評価を行った。また、比較のために、比較例1~15を作製し、同様に評価を行った。それらの結果を表1、及び表2に示す。 The present disclosure will be explained in more detail below using examples. For Examples 1 to 81, curable compositions were prepared, the water solubility and liquid absorption rate of the cured products were measured, and negative electrodes and lithium ion secondary batteries were fabricated using the compositions, and the charge/discharge cycle characteristics of the lithium ion secondary batteries were evaluated, as described below. For comparison, Comparative Examples 1 to 15 were also fabricated and evaluated in the same manner. The results are shown in Tables 1 and 2.

(実施例1)
[硬化性組成物の調合]
水溶性高分子(A)としてカルボキシメチルセルロース100gと水を加えて、室温から95℃まで温度を上げ、完全に溶解するまで攪拌した。その後、カルボキシメチルセルロース水溶液を室温まで冷やし、架橋剤(B)としてブロックジフェニルメタンジイソシアネートを33.0g添加、攪拌することで硬化性組成物を得た(水は固形分濃度30wt%になるよう調整した)。硬化性組成物は窒素雰囲気下150℃で1時間硬化させることにより、ウレタン結合が形成された硬化物を得た。なお、実施例1に係る硬化物の水溶率は9%であり、吸液率は-8.8%であった。
Example 1
[Preparation of curable composition]
100 g of carboxymethyl cellulose (water-soluble polymer A) was added to water, the temperature was raised from room temperature to 95°C, and the mixture was stirred until completely dissolved. The carboxymethyl cellulose aqueous solution was then cooled to room temperature, and 33.0 g of blocked diphenylmethane diisocyanate (crosslinking agent B) was added and stirred to obtain a curable composition (the water was adjusted to a solids concentration of 30 wt%). The curable composition was cured at 150°C for 1 hour under a nitrogen atmosphere to obtain a cured product with urethane bonds. The water solubility of the cured product according to Example 1 was 9%, and the liquid absorption rate was -8.8%.

[負極活物質層と負極の作製]
負極活物質として減圧下において1000℃の熱処理で不均化反応させたSiOを25gと、負極導電助剤としてSuper-P(登録商標)を1.4g、及び上記負極硬化物の硬化性組成物を4.5g(固形分濃度30%)、を媒体である水に分散させることで、塗工液を調整した。塗工液中の全固形分濃度は35wt%とした。次いで塗工液を負極集電体である銅箔上にドクターブレードで塗工し、100℃2時間真空乾燥、窒素雰囲気下150℃で1時間硬化し、圧延することで、負極活物質層34を形成した。金型を用いて22×32mmの電極サイズに打ち抜き、負極を作成した。
[Fabrication of negative electrode active material layer and negative electrode]
A coating solution was prepared by dispersing 25 g of SiOx (a negative electrode active material that had been subjected to a disproportionation reaction by heat treatment at 1000 °C under reduced pressure), 1.4 g of Super-P (registered trademark) as a negative electrode conductive additive, and 4.5 g of the curable composition of the negative electrode cured product (solid content concentration 30%) in water. The total solid content concentration in the coating solution was 35 wt%. The coating solution was then applied to a copper foil negative electrode current collector using a doctor blade, vacuum dried at 100 °C for 2 hours, cured at 150 °C for 1 hour in a nitrogen atmosphere, and rolled to form a negative electrode active material layer 34. A 22 × 32 mm electrode size was punched out using a mold to prepare a negative electrode.

[正極の作製]
正極活物質としてコバルト酸リチウム(LiCoO)を96wt%と、導電助剤としてケッチェンブラックを2wt%と、硬化物としてPVDFを2wt%と、N-メチル-2-ピロリドンの溶媒とを混合分散させて、塗工液を調整した。次いで塗工液を正極集電体であるアルミニウム箔上にドクターブレードで塗工し、100℃で2時間真空乾燥、圧延することで、正極活物質層24を形成した。金型を用いて20×30mmの電極サイズに打ち抜き、正極を作製した。
[Preparation of Positive Electrode]
A coating liquid was prepared by mixing and dispersing 96 wt% of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) as the positive electrode active material, 2 wt% of Ketjen black as a conductive additive, 2 wt% of PVDF as a cured material, and N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. The coating liquid was then applied to an aluminum foil positive electrode current collector using a doctor blade, and the resulting mixture was vacuum dried at 100°C for 2 hours and rolled to form a positive electrode active material layer 24. A mold was used to punch out an electrode size of 20 x 30 mm, to prepare a positive electrode.

[リチウムイオン二次電池の作製]
作製した負極と、正極とを、厚さ16μmの24×35mmサイズのポリエチレン製のセパレータを介して積層し、電極体を作製した。さらに、前述の電極体の負極において、負極活物質層を設けていない銅箔の突起端部にニッケル製の負極リードを取り付け、一方、正極においては、正極活物質層を設けていないアルミニウム箔の突起端部にアルミニウム製の正極リードを超音波融着機によって取り付けた。そしてこの電極体を、外装体用のアルミニウムのラミネートフィルムに融着させ、前述のラミネートフィルムを折り畳むことで前述の電極体を外装体内に挿入させた。外装体周囲の1辺を除いてヒートシールすることにより閉口部を形成し、この開口部より、EC:DECが3:7の割合で混合した混合溶媒中に、電解質であるLiPFが1mol/Lの濃度に調製した電解液を注入した。そして、前述の外装体の開口部を真空シール機によって減圧しながらヒートシールで密封し、リチウムイオン二次電池を作製した。
[Fabrication of Lithium-ion Secondary Battery]
The prepared negative electrode and positive electrode were laminated via a 16 μm-thick polyethylene separator measuring 24 × 35 mm to produce an electrode assembly. Furthermore, in the negative electrode of the electrode assembly, a nickel negative electrode lead was attached to the protruding end of the copper foil where the negative electrode active material layer was not provided, while in the positive electrode, an aluminum positive electrode lead was attached to the protruding end of the aluminum foil where the positive electrode active material layer was not provided using an ultrasonic fusion machine. The electrode assembly was then fused to an aluminum laminate film for the exterior body, and the laminate film was folded to insert the electrode assembly into the exterior body. A closed opening was formed by heat-sealing the exterior body except for one side, and an electrolyte solution prepared to a concentration of 1 mol/L, containing LiPF 6 , in a mixed solvent of EC:DEC in a ratio of 3:7, was injected through this opening. The opening of the exterior body was then heat-sealed while reducing the pressure using a vacuum sealer, to produce a lithium-ion secondary battery.

[充放電サイクル特性]
上記のリチウムイオン二次電池は、下記に示す充放電試験条件によって充放電を繰り返し、充放電サイクル特性を評価した。充放電サイクル試験条件は、25℃の温度下において、0.5Cの定電流で4.2Vになるまで定電流定電圧充電(CC-CV充電)させて充電容量を測定した。その後、1.0Cの定電流で電池電圧が2.5Vとなるまで定電流(CC放電)で放電させて放電容量を測定した。これを1サイクルとし、これを100サイクル繰り返した後の放電容量維持率によって、充放電サイクル特性を評価した。
[Charge/discharge cycle characteristics]
The lithium ion secondary battery was repeatedly charged and discharged under the charge and discharge test conditions shown below to evaluate its charge and discharge cycle characteristics. The charge and discharge cycle test conditions were as follows: at a temperature of 25°C, the battery was charged at a constant current of 0.5 C to 4.2 V (CC-CV charging), and the charge capacity was measured. Thereafter, the battery was discharged at a constant current of 1.0 C (CC discharge) until the battery voltage reached 2.5 V, and the discharge capacity was measured. This constituted one cycle, and the charge and discharge cycle characteristics were evaluated based on the discharge capacity retention rate after 100 cycles.

なお、0.5Cとは公称容量値の容量を有する電池セルを定電流充電、又は定電流放電した場合、2時間で充電及び放電が終了となる電流値のことである。なお、1Cの場合では、1時間で充電及び放電が終了となる電流値を意味する。 Note that 0.5C refers to the current value at which charging and discharging are completed in two hours when a battery cell with a nominal capacity is charged or discharged at a constant current. In the case of 1C, this means the current value at which charging and discharging are completed in one hour.

なお、100サイクル後の放電容量維持率は、以下の計算式によって定義される。100サイクル後の放電容量維持率(%)=(100サイクル後の放電容量/1サイクル後の放電容量)×100 The discharge capacity retention rate after 100 cycles is calculated using the following formula: Discharge capacity retention rate after 100 cycles (%) = (discharge capacity after 100 cycles / discharge capacity after 1 cycle) x 100

(実施例2)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)としてブロックジフェニルメタンジイソシアネートをブロック1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンに変更した以外は、実施例1と同様に行った。なお、実施例2に係る硬化物の水溶率は7%であり、吸液率は-9%であった。
Example 2
The same procedure was carried out as in Example 1, except that in compounding the curable composition, blocked diphenylmethane diisocyanate was replaced with blocked 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane as the crosslinking agent (B). The water solubility of the cured product in Example 2 was 7%, and the liquid absorption rate was -9%.

(実施例3)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)としてカルボキシメチルセルロースをメチルセルロースに変更し、架橋剤(B)としてブロックジフェニルメタンジイソシアネートをブロックキシリレンジイソシアネートに変更した以外は、実施例1と同様に行った。なお、実施例3に係る硬化物の水溶率は8%であり、吸液率は4%であった。
Example 3
The curable composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the water-soluble polymer (A) was changed from carboxymethyl cellulose to methyl cellulose, and the crosslinking agent (B) was changed from blocked diphenylmethane diisocyanate to blocked xylylene diisocyanate. The water solubility of the cured product in Example 3 was 8%, and the liquid absorption rate was 4%.

(実施例4)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)としてカルボキシメチルセルロースをメチルセルロースに変更した以外は、実施例1と同様に行った。なお、実施例4に係る硬化物の水溶率は8%あり、吸液率は-9.2%であった。
Example 4
The same procedure as in Example 1 was carried out except that in compounding the curable composition, carboxymethyl cellulose was replaced with methyl cellulose as the water-soluble polymer (A). The water solubility of the cured product in Example 4 was 8% and the liquid absorption rate was −9.2%.

(実施例5)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)としてメチルセルロースを重量平均分子量500のポリビニルアルコールに変更した以外は、実施例3と同様に行った。なお、実施例5に係る硬化物の水溶率は7%であり、吸液率は-4.7%であった。
Example 5
The same procedure as in Example 3 was carried out to prepare the curable composition, except that methyl cellulose was replaced with polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 500 as the water-soluble polymer (A). The water solubility of the cured product in Example 5 was 7%, and the liquid absorption rate was −4.7%.

(実施例6)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)として重量平均分子量500のポリにルアルコールを重量平均分子量2,000のポリビニルアルコールに変更し、架橋剤(B)としてブロックキシリレンジイソシアネートをブロックジフェニルメタンジイソシアネートに変更した以外は、実施例5と同様に行った。なお、実施例6に係る硬化物の水溶率は6%であり、吸液率は-3.9%であった。
Example 6
The same procedure was carried out as in Example 5, except that in the preparation of the curable composition, the water-soluble polymer (A) was changed from polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 500 to polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 2,000, and the crosslinking agent (B) was changed from blocked xylylene diisocyanate to blocked diphenylmethane diisocyanate. The water solubility of the cured product in Example 6 was 6%, and the liquid absorption rate was -3.9%.

(実施例7)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)として重量平均分子量2,000のポリビニルアルコールを重量平均分子量30,000のポリビニルアルコールに変更した以外は、実施例6と同様に行った。なお、実施例7に係る硬化物の水溶率は6%であり、吸液率は-5%であった。
Example 7
The same procedure as in Example 6 was carried out to prepare a curable composition, except that as the water-soluble polymer (A), polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 2,000 was used instead of polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 30,000. The cured product of Example 7 had a water solubility of 6% and a liquid absorption rate of -5%.

(実施例8~11)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を33.0gから44.0g、88.0g、176.0g、352.0gに変更した以外は、実施例2と同様に行った。なお、実施例8に係る硬化物の水溶率は7%あり、吸液率は-7.7%であった。実施例9に係る硬化物の水溶率は6%であり、吸液率は-6%であった。実施例10に係る硬化物の水溶率は6%あり、吸液率は4%であった。実施例11に係る硬化物の水溶率は5%であり、吸液率は4.8%であった。
(Examples 8 to 11)
The same procedure as in Example 2 was repeated to prepare the curable compositions, except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 33.0 g to 44.0 g, 88.0 g, 176.0 g, and 352.0 g. The water solubility of the cured product of Example 8 was 7%, and the liquid absorption rate was -7.7%. The water solubility of the cured product of Example 9 was 6%, and the liquid absorption rate was -6%. The water solubility of the cured product of Example 10 was 6%, and the liquid absorption rate was 4%. The water solubility of the cured product of Example 11 was 5%, and the liquid absorption rate was 4.8%.

(実施例12)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を33.0gから380gに変更した以外は、実施例4と同様に行った。なお、実施例12に係る硬化物の水溶率は1%あり、吸液率は3%であった。
Example 12
The same procedure was carried out as in Example 4, except that the amount of crosslinking agent (B) added in compounding the curable composition was changed from 33.0 g to 380 g. The water solubility of the cured product in Example 12 was 1%, and the liquid absorption rate was 3%.

(実施例13)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)としてブロックキシリレンジイソシアネートからブロックジフェニルメタンジイソシアネートに変更し、架橋剤(B)の添加量を33.0gから44.0gに変更した以外は、実施例5と同様に行った。なお、実施例13に係る硬化物の水溶率は7%であり、吸液率は3%であった。
Example 13
The curable composition was prepared in the same manner as in Example 5, except that the crosslinking agent (B) was changed from blocked xylylene diisocyanate to blocked diphenylmethane diisocyanate and the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 33.0 g to 44.0 g. The cured product of Example 13 had a water solubility of 7% and a liquid absorption rate of 3%.

(実施例14~15)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を33.0gから44.0g、88.0gに変更した以外は、実施例6と同様に行った。なお、実施例14に係る硬化物の水溶率は5%であり、吸液率は2.5%であった。実施例15に係る硬化物の水溶率は4%であり、吸液率は2%であった。
(Examples 14 to 15)
The same procedure as in Example 6 was repeated to prepare the curable compositions, except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 33.0 g to 44.0 g and 88.0 g, respectively. The cured products of Example 14 and Example 15 had water solubility of 5% and liquid absorption of 2.5%, respectively.

(実施例16~20)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を33.0gから44.0g、88.0g、176.0g、352.0g、400.0gに変更した以外は、実施例7と同様に行った。なお、実施例16に係る硬化物の水溶率は3%であり、吸液率は-8.5%であった。実施例17に係る硬化物の水溶率は6%あり、吸液率は-3.8%であった。実施例18に係る硬化物の水溶率は4%であり、吸液率は3.6%であった。実施例19に係る硬化物の水溶率は1%であり、吸液率は-0.7%であった。実施例20に係る硬化物の水溶率は3%あり、吸液率は0.5%であった。
(Examples 16 to 20)
The same procedure as in Example 7 was repeated to prepare the curable compositions, except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 33.0 g to 44.0 g, 88.0 g, 176.0 g, 352.0 g, and 400.0 g. The cured product of Example 16 had a water solubility of 3% and a liquid absorption rate of -8.5%. The cured product of Example 17 had a water solubility of 6% and a liquid absorption rate of -3.8%. The cured product of Example 18 had a water solubility of 4% and a liquid absorption rate of 3.6%. The cured product of Example 19 had a water solubility of 1% and a liquid absorption rate of -0.7%. The cured product of Example 20 had a water solubility of 3% and a liquid absorption rate of 0.5%.

(実施例21)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)としてブロックジフェニルメタンジイソシアネートからブロック1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンに変更した以外は、実施例13と同様に行った。なお、実施例21に係る硬化物の水溶率は1%あり、吸液率は1%であった。
(Example 21)
The same procedure was carried out as in Example 13, except that in compounding the curable composition, blocked diphenylmethane diisocyanate was replaced with blocked 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane as the crosslinking agent (B). The water solubility of the cured product in Example 21 was 1%, and the liquid absorption rate was 1%.

(実施例22)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)としてブロックジフェニルメタンジイソシアネートからブロック1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンに変更した以外は、実施例14と同様に行った。なお、実施例22に係る硬化物の水溶率は5%であり、吸液率は2.2%であった。
Example 22
The same procedure was carried out as in Example 14, except that in compounding the curable composition, blocked diphenylmethane diisocyanate was replaced with blocked 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane as the crosslinking agent (B). The water solubility of the cured product in Example 22 was 5%, and the liquid absorption rate was 2.2%.

(実施例23)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)としてブロックジフェニルメタンジイソシアネートからブロック1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンに変更した以外は、実施例15と同様に行った。なお、実施例23に係る硬化物の水溶率は4%であり、吸液率は1.2%であった。
(Example 23)
The same procedure was carried out as in Example 15, except that in compounding the curable composition, blocked diphenylmethane diisocyanate was replaced with blocked 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane as the crosslinking agent (B). The water solubility of the cured product in Example 23 was 4%, and the liquid absorption rate was 1.2%.

(実施例24)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)としてブロックジフェニルメタンジイソシアネートからブロック1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンに変更した以外は、実施例16と同様に行った。なお、実施例24に係る硬化物の水溶率は3%であり、吸液率は-8%であった。
(Example 24)
The same procedure was carried out as in Example 16, except that in compounding the curable composition, blocked diphenylmethane diisocyanate was replaced with blocked 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane as the crosslinking agent (B). The water solubility of the cured product in Example 24 was 3%, and the liquid absorption rate was -8%.

(実施例25~27)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を44.0gから88.0g、176.0g、352.0gに変更した以外は、実施例24と同様に行った。なお、実施例25に係る硬化物の水溶率は4%であり、吸液率は-4%であった。実施例26に係る硬化物の水溶率は3%であり、吸液率は3.2%であった。実施例27に係る硬化物の水溶率は1%であり、吸液率は0.3%であった。
(Examples 25 to 27)
The same procedure as in Example 24 was repeated to prepare the curable compositions, except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 44.0 g to 88.0 g, 176.0 g, and 352.0 g. The cured product of Example 25 had a water solubility of 4% and a liquid absorption rate of -4%. The cured product of Example 26 had a water solubility of 3% and a liquid absorption rate of 3.2%. The cured product of Example 27 had a water solubility of 1% and a liquid absorption rate of 0.3%.

(実施例28)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)として重量平均分子量500のポリビニルアルコールから重量平均分子量70,000のポリビニルアルコールに変更し、架橋剤(B)の添加量を33.0gから352.0gに変更した以外は、実施例5と同様に行った。なお、実施例28に係る硬化物の水溶率は2%であり、吸液率は-1.3%であった。
(Example 28)
The curable composition was prepared in the same manner as in Example 5, except that the water-soluble polymer (A) was changed from polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 500 to polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 70,000, and the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 33.0 g to 352.0 g. The cured product of Example 28 had a water solubility of 2% and a liquid absorption rate of -1.3%.

(実施例29)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)として重量平均分子量500のポリビニルアルコールから重量平均分子量160,000のポリビニルアルコールに変更し、架橋剤(B)の添加量を44.0gから400.0gに変更した以外は、実施例21と同様に行った。なお、実施例29に係る硬化物の水溶率は3%であり、吸液率は0.8%であった。
Example 29
The curable composition was prepared in the same manner as in Example 21, except that the water-soluble polymer (A) was changed from polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 500 to polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 160,000, and the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 44.0 g to 400.0 g. The cured product of Example 29 had a water solubility of 3% and a liquid absorption rate of 0.8%.

(実施例30)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)として重量平均分子量30,000のポリビニルアルコールから重量平均分子量200,000のポリビニルアルコールに変更した以外は、実施例20と同様に行った。なお、実施例30に係る硬化物の水溶率は3%であり、吸液率は1.2%であった。
(Example 30)
The same procedure as in Example 20 was carried out to prepare a curable composition, except that the water-soluble polymer (A) was changed from polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 30,000 to polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 200,000. The cured product of Example 30 had a water solubility of 3% and a liquid absorption rate of 1.2%.

(実施例31)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)としてブロックジフェニルメタンジイソシアネートからブロックキシリレンジイソシアネートに変更し、架橋剤(B)の添加量を33.0gから38.0gに変更した以外は、実施例7と同様に行った。なお、実施例31に係る硬化物の水溶率は9%であり、吸液率は-0.2%であった。
(Example 31)
The same procedure as in Example 7 was repeated to prepare a curable composition, except that the crosslinking agent (B) was changed from blocked diphenylmethane diisocyanate to blocked xylylene diisocyanate and the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 33.0 g to 38.0 g. The water solubility of the cured product in Example 31 was 9% and the liquid absorption rate was −0.2%.

(実施例32)
硬化性組成物の調合において、架橋剤の添加量を33.0gから35.0gに変更した以外は、実施例5と同様に行った。なお、実施例32に係る硬化物の水溶率は2%であり、吸液率は3.5%であった。
(Example 32)
The same procedure was carried out as in Example 5, except that the amount of crosslinking agent added in compounding the curable composition was changed from 33.0 g to 35.0 g. The water solubility of the cured product in Example 32 was 2%, and the liquid absorption rate was 3.5%.

(実施例33)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)としてブロックジフェニルメタンジイソシアネートからブロックキシリレンジイソシアネートに変更した以外は、実施例15と同様に行った。なお、実施例33に係る硬化物の水溶率は1%であり、吸液率は3%であった。
(Example 33)
The same procedure was carried out as in Example 15, except that in compounding the curable composition, blocked diphenylmethane diisocyanate was used as the crosslinking agent (B) instead of blocked xylylene diisocyanate. The water solubility of the cured product in Example 33 was 1%, and the liquid absorption rate was 3%.

(実施例34)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を38.0gから152.0gに変更した以外は、実施例31と同様に行った。なお、実施例34に係る硬化物の水溶率は2%であり、吸液率は-4.0%であった。
(Example 34)
The same procedure as in Example 31 was carried out to prepare a curable composition, except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 38.0 g to 152.0 g. The water solubility of the cured product in Example 34 was 2% and the liquid absorption rate was −4.0%.

(実施例35)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を152.0gから305.0gに変更した以外は、実施例34と同様に行った。なお、実施例35に係る硬化物の水溶率は7%であり、吸液率は0.4%であった。
(Example 35)
The same procedure as in Example 34 was repeated except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 152.0 g to 305.0 g in the preparation of the curable composition. The water solubility of the cured product in Example 35 was 7% and the liquid absorption rate was 0.4%.

(実施例36)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)としてブロックジフェニルメタンジイソシアネートをブロック1,3,5-トリス(6-イソシアナトヘキシル)ビウレット体に変更した以外は、実施例1と同様に行った。なお、実施例36に係る硬化物の水溶率は8%であり、吸液率は-7.9%であった。
(Example 36)
The same procedure was carried out as in Example 1, except that in compounding the curable composition, blocked diphenylmethane diisocyanate was replaced with blocked 1,3,5-tris(6-isocyanatohexyl) biuret as the crosslinking agent (B). The water solubility of the cured product in Example 36 was 8%, and the liquid absorption rate was -7.9%.

(実施例37)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)としてブロック1,3,5-トリス(6-イソシアナトヘキシル)ビウレット体をブロック1,2,4-トリイソシアナトベンゼンに変更した以外は実施例36と同様に行った。なお、実施例37に係る硬化物の水溶率は9%であり、吸液率は-9%であった。
(Example 37)
The same procedure was carried out as in Example 36, except that in compounding the curable composition, a block 1,3,5-tris(6-isocyanatohexyl) biuret compound was used as the crosslinking agent (B) instead of a block 1,2,4-triisocyanatobenzene compound. The water solubility of the cured product in Example 37 was 9%, and the liquid absorption rate was -9%.

(実施例38)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)としてカルボキシメチルセルロースをメチルセルロースに変更し、架橋剤(B)としてブロック1,3,5-トリス(6-イソシアナトヘキシル)ビウレット体をブロック1,3,5-トリス(イソシアナトメチル)ベンゼンに変更した以外は、実施例36と同様に行った。なお、実施例38に係る硬化物の水溶率は9%であり、吸液率は-8.7%であった。
(Example 38)
The same procedure was carried out as in Example 36, except that in compounding the curable composition, carboxymethyl cellulose was changed to methyl cellulose as the water-soluble polymer (A) and block 1,3,5-tris(6-isocyanatohexyl) biuret was changed to block 1,3,5-tris(isocyanatomethyl)benzene as the crosslinking agent (B). The water solubility of the cured product in Example 38 was 9%, and the liquid absorption rate was -8.7%.

(実施例39)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)としてカルボキシメチルセルロースをメチルセルロースに変更した以外は、実施例36と同様に行った。なお、実施例39に係る硬化物の水溶率は7%あり、吸液率は-8%であった。
(Example 39)
The same procedure as in Example 36 was carried out to prepare a curable composition, except that carboxymethyl cellulose was used as the water-soluble polymer (A). The water solubility of the cured product of Example 39 was 7% and the liquid absorption rate was −8%.

(実施例40)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)としてメチルセルロースを重量平均分子量500のポリビニルアルコールに変更した以外は、実施例38と同様に行った。なお、実施例40に係る硬化物の水溶率は5%であり、吸液率は-6.4%であった。
(Example 40)
The same procedure as in Example 38 was carried out to prepare a curable composition, except that methyl cellulose was replaced with polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 500 as the water-soluble polymer (A). The cured product of Example 40 had a water solubility of 5% and a liquid absorption rate of -6.4%.

(実施例41~42)
硬化性硬化物の調合において、水溶性高分子(A)としてカルボキシメチルセルロースを重量平均分子量2,000のポリビニルアルコール、重量平均分子量30,000のポリビニルアルコールに変更した以外は、実施例36と同様に行った。なお、実施例41に係る硬化物の水溶率は5%であり、吸液率は3%であった。実施例42に係る硬化物の水溶率は5%であり、吸液率は2.8%であった。
(Examples 41 to 42)
The same procedure as in Example 36 was repeated to prepare the curable cured product, except that the water-soluble polymer (A) was changed from carboxymethyl cellulose to polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 2,000 and polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 30,000. The cured product of Example 41 had a water solubility of 5% and a liquid absorption of 3%. The cured product of Example 42 had a water solubility of 5% and a liquid absorption of 2.8%.

(実施例43~46)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を33.0gから39.0g、79.0g、158.0g、316.0gに変更した以外は、実施例37と同様に行った。なお、実施例43に係る硬化物の水溶率は8%あり、吸液率は3%であった。実施例44に係る硬化物の水溶率は6%であり、吸液率は4%であった。実施例45に係る硬化物の水溶率は3%あり、吸液率は-2%であった。実施例46に係る硬化物の水溶率は5%であり、吸液率は4%であった。
(Examples 43 to 46)
The same procedure as in Example 37 was repeated to prepare the curable compositions, except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 33.0 g to 39.0 g, 79.0 g, 158.0 g, and 316.0 g. The cured product of Example 43 had a water solubility of 8% and a liquid absorption rate of 3%. The cured product of Example 44 had a water solubility of 6% and a liquid absorption rate of 4%. The cured product of Example 45 had a water solubility of 3% and a liquid absorption rate of -2%. The cured product of Example 46 had a water solubility of 5% and a liquid absorption rate of 4%.

(実施例47)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を33.0gから380.0gに変更した以外は、実施例39と同様に行った。なお、実施例47に係る硬化物の水溶率は4%あり、吸液率は3%であった。
(Example 47)
The same procedure as in Example 39 was repeated except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 33.0 g to 380.0 g in the preparation of the curable composition. The water solubility of the cured product of Example 47 was 4% and the liquid absorption rate was 3%.

(実施例48)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)としてブロック1,3,5-トリス(イソシアナトメチル)ベンゼンをブロック1,3,5-トリス(6-イソシアナトヘキシル)ビウレット体に変更し、架橋剤(B)の添加量を33.0gから39.0gに変更した以外は、実施例40と同様に行った。なお、実施例48に係る硬化物の水溶率は6%であり、吸液率は2.8%であった。
(Example 48)
The same procedure was carried out as in Example 40 to prepare a curable composition, except that the crosslinking agent (B) was changed from blocked 1,3,5-tris(isocyanatomethyl)benzene to blocked 1,3,5-tris(6-isocyanatohexyl) biuret, and the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 33.0 g to 39.0 g. The cured product of Example 48 had a water solubility of 6% and a liquid absorption rate of 2.8%.

(実施例49~50)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を33.0gから39.0g、79.0gに変更した以外は、実施例41と同様に行った。なお、実施例49に係る硬化物の水溶率は5%であり、吸液率は3%であった。実施例50に係る硬化物の水溶率は5%であり、吸液率は2%であった。
(Examples 49 to 50)
The same procedure as in Example 41 was repeated to prepare the curable compositions, except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 33.0 g to 39.0 g and 79.0 g, respectively. The cured products of Example 49 and Example 50 had water solubility of 5% and liquid absorption of 3%.

(実施例51~55)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を33.0gから39.0g、79.0g、158.0g、316.0g、400.0gに変更した以外は、実施例42と同様に行った。なお、実施例51に係る硬化物の水溶率は6%であり、吸液率は1.6%であった。実施例52に係る硬化物の水溶率は6%あり、吸液率は2%であった。実施例53に係る硬化物の水溶率は9%であり、吸液率は1%であった。実施例54に係る硬化物の水溶率は7%であり、吸液率は1%であった。実施例55に係る硬化物の水溶率は5%あり、吸液率は1.5%であった。
(Examples 51 to 55)
The same procedure as in Example 42 was repeated to prepare the curable compositions, except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 33.0 g to 39.0 g, 79.0 g, 158.0 g, 316.0 g, and 400.0 g. The water solubility of the cured product of Example 51 was 6%, and the liquid absorption rate was 1.6%. The water solubility of the cured product of Example 52 was 6%, and the liquid absorption rate was 2%. The water solubility of the cured product of Example 53 was 9%, and the liquid absorption rate was 1%. The water solubility of the cured product of Example 54 was 7%, and the liquid absorption rate was 1%. The water solubility of the cured product of Example 55 was 5%, and the liquid absorption rate was 1.5%.

(実施例56)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)として重量平均分子量500のポリビニルアルコールを重量平均分子量70,000のポリビニルアルコールに変更した以外は、実施例48と同様に行った。なお、実施例56に係る硬化物の水溶率は5%であり、吸液率は0.6%であった。
(Example 56)
The same procedure as in Example 48 was carried out to prepare a curable composition, except that as the water-soluble polymer (A), polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 70,000 was used instead of polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 500. The cured product of Example 56 had a water solubility of 5% and a liquid absorption rate of 0.6%.

(実施例57~58)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を39.0gから79.0g、158.0gに変更した以外は、実施例56と同様に行った。なお、実施例57に係る硬化物の水溶率は8%、吸液率は1%であった。実施例58に係る硬化物の水溶率は6%、吸液率は1%であった。
(Examples 57 to 58)
The same procedure as in Example 56 was repeated to prepare the curable compositions, except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 39.0 g to 79.0 g and 158.0 g, respectively. The cured product of Example 57 had a water solubility of 8% and a liquid absorption of 1%. The cured product of Example 58 had a water solubility of 6% and a liquid absorption of 1%.

(実施例59)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)として重量平均分子量500のポリビニルアルコールを重量平均分子量160,000のポリビニルアルコールに変更した以外は、実施例48と同様に行った。なお、実施例59に係る硬化物の水溶率は2%であり、吸液率は2.5%であった。
(Example 59)
The same procedure as in Example 48 was carried out to prepare a curable composition, except that as the water-soluble polymer (A), polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 500 was used instead of polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 160,000. The cured product of Example 59 had a water solubility of 2% and a liquid absorption rate of 2.5%.

(実施例60~62)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を39.0gから79.0g、158.0g、316.0gに変更した以外は、実施例59と同様に行った。なお、実施例60に係る硬化物の水溶率は4%、吸液率は2%であった。実施例61に係る硬化物の水溶率は7%、吸液率は1.6%であった。実施例62に係る硬化物の水溶率は5%、吸液率は1%であった。
(Examples 60 to 62)
The same procedure as in Example 59 was repeated to prepare the curable compositions, except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 39.0 g to 79.0 g, 158.0 g, and 316.0 g. The cured product of Example 60 had a water solubility of 4% and a liquid absorption of 2%. The cured product of Example 61 had a water solubility of 7% and a liquid absorption of 1.6%. The cured product of Example 62 had a water solubility of 5% and a liquid absorption of 1%.

(実施例63)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)として重量平均分子量30,000のポリビニルアルコールを重量平均分子量200,000のポリビニルアルコールに変更した以外は、実施例54と同様に行った。なお、実施例63に係る硬化物の水溶率は2%であり、吸液率は2.8%であった。
(Example 63)
The same procedure as in Example 54 was carried out to prepare a curable composition, except that as the water-soluble polymer (A), polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 30,000 was used instead of polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 200,000. The cured product of Example 63 had a water solubility of 2% and a liquid absorption rate of 2.8%.

(実施例64)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)としてブロック1,3,5-トリス(6-イソシアナトヘキシル)ビウレット体をブロック1,2,4-トリイソシアナトベンゼンに変更した以外は、実施例48と同様に行った。なお、実施例64に係る硬化物の水溶率は4%であり、吸液率は6%であった。
(Example 64)
The same procedure was carried out as in Example 48, except that in compounding the curable composition, a block 1,3,5-tris(6-isocyanatohexyl) biuret compound was used as the crosslinking agent (B) instead of a block 1,2,4-triisocyanatobenzene compound. The water solubility of the cured product of Example 64 was 4%, and the liquid absorption rate was 6%.

(実施例65)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)として重量平均分子量500のポリビニルアルコールを重量平均分子量2,000のポリビニルアルコールに変更した以外は、実施例64と同様に行った。なお、実施例65に係る硬化物の水溶率は4%であり、吸液率は-3%であった。
(Example 65)
The same procedure as in Example 64 was carried out to prepare a curable composition, except that as the water-soluble polymer (A), polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 500 was used instead of polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 2,000. The water-solubility of the cured product in Example 65 was 4%, and the liquid absorption rate was −3%.

(実施例66)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を39.0gから79.0gに変更した以外は、実施例65と同様に行った。なお、実施例66に係る硬化物の水溶率は5%、吸液率は2%であった。
(Example 66)
The same procedure as in Example 65 was repeated except that the amount of crosslinking agent (B) added in compounding the curable composition was changed from 39.0 g to 79.0 g. The water solubility of the cured product in Example 66 was 5% and the liquid absorption rate was 2%.

(実施例67)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)として重量平均分子量500のポリビニルアルコールを重量平均分子量30,000のポリビニルアルコールに変更した以外は、実施例64と同様に行った。なお、実施例67に係る硬化物の水溶率は2%であり、吸液率は3%であった。
(Example 67)
The same procedure as in Example 64 was carried out to prepare a curable composition, except that as the water-soluble polymer (A), polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 30,000 was used instead of polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 500. The cured product of Example 67 had a water solubility of 2% and a liquid absorption rate of 3%.

(実施例68~70)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を39.0gから79.0g、158.0g、316.0gに変更した以外は、実施例67と同様に行った。なお、実施例68に係る硬化物の水溶率は2%、吸液率は3.5%であった。実施例69に係る硬化物の水溶率は3%、吸液率は-1%であった。実施例70に係る硬化物の水溶率は4%、吸液率は2.5%であった。
(Examples 68 to 70)
The same procedure as in Example 67 was repeated to prepare the curable compositions, except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 39.0 g to 79.0 g, 158.0 g, and 316.0 g. The cured product of Example 68 had a water solubility of 2% and a liquid absorption of 3.5%. The cured product of Example 69 had a water solubility of 3% and a liquid absorption of -1%. The cured product of Example 70 had a water solubility of 4% and a liquid absorption of 2.5%.

(実施例71)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)として重量平均分子量30,000のポリビニルアルコールを重量平均分子量70,000のポリビニルアルコールに変更した以外は、実施例70と同様に行った。なお、実施例71に係る硬化物の水溶率は4%であり、吸液率は2%であった。
(Example 71)
The same procedure as in Example 70 was carried out to prepare a curable composition, except that as the water-soluble polymer (A), polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 70,000 was used instead of polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 30,000. The cured product of Example 71 had a water solubility of 4% and a liquid absorption rate of 2%.

(実施例72)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)として重量平均分子量500のポリビニルアルコールを重量平均分子量160,000のポリビニルアルコールに変更し、架橋剤(B)の添加量を39.0gから400.0gに変更した以外は、実施例64と同様に行った。なお、実施例72に係る硬化物の水溶率は3%であり、吸液率は2.5%であった。
(Example 72)
The same procedure as in Example 64 was repeated to prepare the curable composition, except that the water-soluble polymer (A) was changed from polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 500 to polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 160,000, and the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 39.0 g to 400.0 g. The cured product of Example 72 had a water solubility of 3% and a liquid absorption rate of 2.5%.

(実施例73)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)として重量平均分子量160,000のポリビニルアルコールを重量平均分子量200,000のポリビニルアルコールに変更した以外は、実施例72と同様に行った。なお、実施例73に係る硬化物の水溶率は2%であり、吸液率は-3%であった。
(Example 73)
The same procedure as in Example 72 was repeated to prepare a curable composition, except that the water-soluble polymer (A) was changed from polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 160,000 to polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 200,000. The cured product of Example 73 had a water solubility of 2% and a liquid absorption rate of -3%.

(実施例74)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)としてブロック1,3,5-トリス(6-イソシアナトヘキシル)ビウレット体をブロック1,3,5-トリス(イソシアナトメチル)ベンゼンに変更した以外は、実施例51と同様に行った。なお、実施例74に係る硬化物の水溶率は7%であり、吸液率は1%であった。
(Example 74)
The same procedure was carried out as in Example 51, except that in compounding the curable composition, a block 1,3,5-tris(6-isocyanatohexyl) biuret compound was used as the crosslinking agent (B) instead of a block 1,3,5-tris(isocyanatomethyl)benzene. The water solubility of the cured product of Example 74 was 7%, and the liquid absorption rate was 1%.

(実施例75)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を33.0gから35.0gに変更した以外は、実施例40と同様に行った。なお、実施例75に係る硬化物の水溶率は9%であり、吸液率は-0.5%であった。
(Example 75)
The same procedure as in Example 40 was repeated except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 33.0 g to 35.0 g in the preparation of the curable composition. The water solubility of the cured product in Example 75 was 9% and the liquid absorption rate was −0.5%.

(実施例76)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)としてブロック1,3,5-トリス(6-イソシアナトヘキシル)ビウレット体をブロック1,3,5-トリス(イソシアナトメチル)ベンゼンに変更した以外は、実施例50と同様に行った。なお、実施例76に係る硬化物の水溶率は3%であり、吸液率は3%であった。
(Example 76)
The same procedure was carried out as in Example 50, except that in compounding the curable composition, a block 1,3,5-tris(6-isocyanatohexyl) biuret compound was used as the crosslinking agent (B) instead of a block 1,3,5-tris(isocyanatomethyl)benzene. The water solubility and liquid absorption rate of the cured product of Example 76 were 3% and 3%, respectively.

(実施例77)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)としてブロック1,3,5-トリス(6-イソシアナトヘキシル)ビウレット体をブロック1,3,5-トリス(イソシアナトメチル)ベンゼンに変更した以外は、実施例53と同様に行った。なお、実施例77に係る硬化物の水溶率は4%であり、吸液率は-1.5%であった。
(Example 77)
The same procedure was carried out as in Example 53, except that in compounding the curable composition, a block 1,3,5-tris(6-isocyanatohexyl) biuret compound was used as the crosslinking agent (B) instead of a block 1,3,5-tris(isocyanatomethyl)benzene. The water solubility of the cured product of Example 77 was 4%, and the liquid absorption rate was -1.5%.

(実施例78)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を158.0gから305.0gに変更した以外は、実施例77と同様に行った。なお、実施例78に係る硬化物の水溶率は2%であり、吸液率は1%であった。
(Example 78)
The same procedure as in Example 77 was repeated except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 158.0 g to 305.0 g in the preparation of the curable composition. The water solubility of the cured product in Example 78 was 2% and the liquid absorption rate was 1%.

(実施例79)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)としてブロック1,3,5-トリス(6-イソシアナトヘキシル)ビウレット体をブロックポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートに変更した以外は、実施例54と同様に行った。なお、実施例79に係る硬化物の水溶率は3%であり、吸液率は3%であった。
(Example 79)
The same procedure was carried out as in Example 54, except that in compounding the curable composition, a blocked 1,3,5-tris(6-isocyanatohexyl) biuret was used as the crosslinking agent (B) instead of a blocked polymethylene polyphenyl polyisocyanate. The water solubility and liquid absorption rate of the cured product of Example 79 were 3% and 3%, respectively.

(実施例80)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)としてブロック1,3,5-トリス(6-イソシアナトヘキシル)ビウレット体をブロックポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートに変更した以外は、実施例56と同様に行った。なお、実施例80に係る硬化物の水溶率は2%であり、吸液率は2.5%であった。
(Example 80)
The same procedure was carried out as in Example 56, except that in compounding the curable composition, a blocked 1,3,5-tris(6-isocyanatohexyl) biuret was used as the crosslinking agent (B) instead of a blocked polymethylene polyphenyl polyisocyanate. The water solubility of the cured product in Example 80 was 2%, and the liquid absorption rate was 2.5%.

(実施例81)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)として重量平均分子量70,000のポリビニルアルコールを重量平均分子量160,000のポリビニルアルコールに変更した以外は、実施例80と同様に行った。なお、実施例81に係る硬化物の水溶率は4%であり、吸液率は-1%であった。
(Example 81)
The same procedure as in Example 80 was repeated to prepare a curable composition, except that the water-soluble polymer (A) was changed from polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 70,000 to polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 160,000. The cured product of Example 81 had a water solubility of 4% and a liquid absorption rate of -1%.

(比較例1)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)を添加しないこと以外は、実施例7と同様に行った。なお、比較例1に係る硬化物の水溶率は100%であり、吸液率は7.4%であった。
(Comparative Example 1)
The same procedure as in Example 7 was carried out except that the crosslinking agent (B) was not added in preparing the curable composition. The water solubility of the cured product in Comparative Example 1 was 100%, and the liquid absorption rate was 7.4%.

(比較例2)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を33.0gから25.0gに変更した以外は、実施例7と同様に行った。なお、比較例2に係る硬化物の水溶率は70%であり、吸液率は7%であった。
(Comparative Example 2)
The same procedure as in Example 7 was carried out except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 33.0 g to 25.0 g in the preparation of the curable composition. The water solubility of the cured product in Comparative Example 2 was 70% and the liquid absorption rate was 7%.

(比較例3)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を33.0gから605.0gに変更した以外は、実施例7と同様に行った。しかし、架橋剤(B)の添加量が多すぎて増粘してしまい、評価することができなかった。
(Comparative Example 3)
The same procedure as in Example 7 was carried out except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 33.0 g to 605.0 g in the preparation of the curable composition. However, the amount of crosslinking agent (B) added was too large, causing an increase in viscosity and making it impossible to evaluate.

(比較例4~6)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を33.0gから10.0g、15.0g、18.0gに変更した以外は、実施例7と同様に行った。なお、比較例4に係る硬化物の水溶率は50%であり、吸液率は50%であった。比較例5に係る硬化物の水溶率は52%であり、吸液率は-15%であった。比較例6に係る硬化物の水溶率は40%であり、吸液率は10%であった。
(Comparative Examples 4 to 6)
The same procedure as in Example 7 was repeated to prepare the curable compositions, except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 33.0 g to 10.0 g, 15.0 g, and 18.0 g. The cured product of Comparative Example 4 had a water solubility of 50% and a liquid absorption rate of 50%. The cured product of Comparative Example 5 had a water solubility of 52% and a liquid absorption rate of -15%. The cured product of Comparative Example 6 had a water solubility of 40% and a liquid absorption rate of 10%.

(比較例7)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)として重量平均分子量500のポリビニルアルコールから重量平均分子量300のポリビニルアルコールに変更し、架橋剤(B)の添加量を44.0gから35.0gに変更した以外は、実施例13と同様に行った。なお、比較例7に係る硬化物の水溶率は93%であり、吸液率は7.2%であった。
(Comparative Example 7)
The curable composition was prepared in the same manner as in Example 13, except that the water-soluble polymer (A) was changed from polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 500 to polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 300, and the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 44.0 g to 35.0 g. The cured product of Comparative Example 7 had a water solubility of 93% and a liquid absorption rate of 7.2%.

(比較例8)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)として重量平均分子量250,000のポリビニルアルコール100gと水を加えて、室温から95℃まで温度を上げ、完全に溶解するまで攪拌させた。この段階で粘性が高すぎてゲル化してしまい、架橋剤(B)を添加することができなかった。
(Comparative Example 8)
In preparing the curable composition, 100 g of polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 250,000 as the water-soluble polymer (A) was added to water, and the temperature was raised from room temperature to 95°C, followed by stirring until complete dissolution. At this stage, the viscosity was too high, causing gelation, and it was not possible to add the crosslinking agent (B).

(比較例9)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)として重量平均分子量500のポリビニルアルコールから重量平均分子量45,000のポリビニルアルコールに変更し、架橋剤(B)をブロックキシリレンジイソシアネートからポリアクリル酸に変更し、架橋剤(B)の添加量を33.0gから380.0gに変更した以外は、実施例5と同様に行った。なお、比較例9に係る硬化物の水溶率は72%であり、吸液率は-30%であった。
(Comparative Example 9)
The curable composition was prepared in the same manner as in Example 5, except that the water-soluble polymer (A) was changed from polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 500 to polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 45,000, the crosslinking agent (B) was changed from blocked xylylene diisocyanate to polyacrylic acid, and the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 33.0 g to 380.0 g. The cured product of Comparative Example 9 had a water solubility of 72% and a liquid absorption rate of -30%.

(比較例10)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を33.0gから25.0gに変更した以外は、実施例42と同様に行った。なお、比較例10に係る硬化物の水溶率は75%、吸液率は7.1%であった。
(Comparative Example 10)
The same procedure as in Example 42 was repeated except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 33.0 g to 25.0 g in the preparation of the curable composition. The water solubility of the cured product in Comparative Example 10 was 75% and the liquid absorption rate was 7.1%.

(比較例11)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を39.0gから605.0gに変更した以外は実施例74と同様に行った。しかし、架橋剤(B)の添加量が多すぎて増粘してしまい、評価することができなかった。
(Comparative Example 11)
The same procedure as in Example 74 was carried out except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 39.0 g to 605.0 g in the preparation of the curable composition. However, the amount of crosslinking agent (B) added was too large, causing an increase in viscosity and making it impossible to evaluate.

(比較例12)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を39.0gから10.0gに変更した以外は実施例74と同様に行った。なお、比較例12に係る硬化物の水溶率は50%、吸液率は50%であった。
(Comparative Example 12)
The same procedure as in Example 74 was repeated except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 39.0 g to 10.0 g in the preparation of the curable composition. The water solubility and liquid absorption rate of the cured product of Comparative Example 12 were 50% and 50%, respectively.

(比較例13~14)
硬化性組成物の調合において、架橋剤(B)の添加量を39.0gから15.0g、18.0gに変更した以外は実施例51と同様に行った。なお、比較例13に係る硬化物の水溶率は47%、吸液率は-15%であった。比較例14に係る硬化物の水溶率は42%、吸液率は10%であった。
(Comparative Examples 13 to 14)
The same procedure as in Example 51 was repeated to prepare the curable compositions, except that the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 39.0 g to 15.0 g and 18.0 g, respectively. The cured product of Comparative Example 13 had a water solubility of 47% and a liquid absorption rate of -15%. The cured product of Comparative Example 14 had a water solubility of 42% and a liquid absorption rate of 10%.

(比較例15)
硬化性組成物の調合において、水溶性高分子(A)として重量平均分子量500のポリビニルアルコールを重量平均分子量300のポリビニルアルコールに変更し、架橋剤(B)の添加量を39.0gから35.0gに変更した以外は、実施例48と同様に行った。なお、比較例15に係る硬化物の水溶率は95%、吸液率は7%であった。
(Comparative Example 15)
The curable composition was prepared in the same manner as in Example 48, except that the water-soluble polymer (A) was changed from polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 500 to polyvinyl alcohol having a weight-average molecular weight of 300, and the amount of crosslinking agent (B) added was changed from 39.0 g to 35.0 g. The cured product of Comparative Example 15 had a water solubility of 95% and a liquid absorption rate of 7%.

本結果より、本開示された実施形態に係る硬化物をリチウムイオン二次電池用硬化物に用いたリチウムイオン二次電池は、良好な充放電サイクル特性が得られることが分かる。 These results demonstrate that lithium ion secondary batteries using the cured material according to the presently disclosed embodiment as a cured material for lithium ion secondary batteries exhibit favorable charge-discharge cycle characteristics.

10…セパレータ、20…正極、22…正極集電体、24…正極活物質層、30…負極、32…負極集電体、34…負極活物質層、40…積層体、50…外装体、52…金属箔、54…高分子膜、60,62…リード、100…リチウムイオン二次電池 10...Separator, 20...Positive electrode, 22...Positive electrode current collector, 24...Positive electrode active material layer, 30...Anode, 32...Anode current collector, 34...Anode active material layer, 40...Laminate, 50...Outer case, 52...Metal foil, 54...Polymer film, 60, 62...Leads, 100...Lithium ion secondary battery

Claims (6)

硬化性組成物を硬化してなる硬化物であって、
前記硬化性組成物は、水酸基を有する水溶性高分子(A)と、前記水酸基と反応する官能基を有する架橋剤(B)と、水とを含み、
前記水溶性高分子(A)は、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースのいずれか1種又は複数種を含み、
前記ポリビニルアルコールの重量平均分子量が2,000~200,000であり、
前記硬化物はウレタン結合を有し、
前記硬化物に水を浸漬させた際の水溶率が10%未満かつ、電解液に浸漬させた際の吸液率が-10%以上5%未満である、
リチウムイオン二次電池用硬化物。
A cured product obtained by curing a curable composition,
The curable composition includes a water-soluble polymer (A) having a hydroxyl group, a crosslinking agent (B) having a functional group reactive with the hydroxyl group, and water;
The water-soluble polymer (A) includes one or more of polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, and methyl cellulose,
The weight average molecular weight of the polyvinyl alcohol is 2,000 to 200,000,
The cured product has a urethane bond,
the water solubility of the cured product when immersed in water is less than 10%, and the liquid absorption rate when immersed in an electrolyte is −10% or more and less than 5%;
Hardened material for lithium-ion secondary batteries.
前記硬化性組成物は
記水溶性高分子(A)100重量部当たり、
前記架橋剤(B)を35重量部以上400重量部未満含む、
請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用硬化物。
The curable composition comprises
Per 100 parts by weight of the water-soluble polymer (A),
The crosslinking agent (B) is contained in an amount of 35 parts by weight or more and less than 400 parts by weight.
The cured product for a lithium ion secondary battery according to claim 1 .
記架橋剤(B)は活性メチレンジイソシアネートで
ある、
請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池用硬化物。
The crosslinking agent (B) is an active methylene diisocyanate.
The cured product for a lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2.
記架橋剤(B)は3官能基以上のポリイソシアネートである、
請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池用硬化物。
The crosslinking agent (B) is a polyisocyanate having three or more functional groups.
The cured product for a lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2.
負極活物質と、
請求項1~のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池用硬化物を少なくとも含む負極活物質層と、負極集電体と、
を含むリチウムイオン二次電池用負極。
a negative electrode active material;
A negative electrode active material layer comprising at least the cured material for a lithium ion secondary battery according to any one of claims 1 to 4 , a negative electrode current collector,
1. A negative electrode for a lithium-ion secondary battery comprising:
請求項に記載のリチウムイオン二次電池用負極と、
正極と、
電解液と、
セパレータとを備える、リチウムイオン二次電池。
The negative electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 5 ,
A positive electrode and
An electrolyte;
A lithium ion secondary battery comprising:
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