JP7078048B2 - Binder for non-aqueous electrolyte secondary battery electrode and its use - Google Patents

Binder for non-aqueous electrolyte secondary battery electrode and its use Download PDF

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Description

本発明はリチウムイオン二次電池等に使用可能な非水電解質二次電池電極用バインダー及びその用途、並びに、該バインダーに用いられるカルボキシル基含有架橋重合体又はその塩の製造方法に関する。 The present invention relates to a binder for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode that can be used for a lithium ion secondary battery or the like and its use, and a method for producing a carboxyl group-containing crosslinked polymer or a salt thereof used for the binder.

非水電解質二次電池としては、例えばリチウムイオン二次電池がよく知られている。非水電解質二次電池電極は、活物質及びバインダー等を含む電極合剤層を形成するための組成物を集電体上に塗布・乾燥等することにより作製される。負極合剤層組成物に用いられるバインダーとしては、スチレンブタジエンゴム(SBR)ラテックス及びカルボキシメチルセルロース(CMC)を含む水系のバインダーが使用されている。また、分散性及び結着性に優れるバインダーとして、アクリル酸系重合体水溶液又は水分散液を含むバインダーが知られている。一方、正極合剤層に用いられるバインダーとしては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)のN-メチル-2-ピロリドン(NMP)溶液が広く使用されている。しかし、近年の環境意識の高まりを背景に、正極合剤層組成物に対しても有機溶剤を使用しない水系化の要求が高まっている。 As a non-aqueous electrolyte secondary battery, for example, a lithium ion secondary battery is well known. The non-aqueous electrolyte secondary battery electrode is produced by applying, drying, or the like on a current collector a composition for forming an electrode mixture layer containing an active material, a binder, and the like. As the binder used in the negative electrode mixture layer composition, an aqueous binder containing styrene-butadiene rubber (SBR) latex and carboxymethyl cellulose (CMC) is used. Further, as a binder having excellent dispersibility and binding property, a binder containing an aqueous acrylic acid polymer solution or an aqueous dispersion is known. On the other hand, as a binder used for the positive electrode mixture layer, a solution of polyvinylidene fluoride (PVDF) in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is widely used. However, against the background of increasing environmental awareness in recent years, there is an increasing demand for water-based composition that does not use an organic solvent even for the positive electrode mixture layer composition.

一方、リチウムイオン二次電池の用途が拡大するにつれて、エネルギー密度、信頼性及び耐久性向上への要求が強まる傾向にある。例えば、リチウムイオン二次電池の電気容量を高める目的で、負極用活物質としてシリコン系の活物質を用いる仕様が増えてきている。しかしながら、シリコン系活物質は充放電時の体積変化が大きいことが知られており、繰り返し使用するにつれて電極合剤層の剥離又は脱落等が生じ、その結果、電池の容量が低下し、サイクル特性(耐久性)が悪化するという問題があった。このような不具合を抑制するためには、一般的にはバインダーの結着性を高めることが有効であり、耐久性を改善する目的で、バインダーの結着性向上に関する検討が行われている。 On the other hand, as the use of lithium ion secondary batteries expands, the demand for improving energy density, reliability and durability tends to increase. For example, for the purpose of increasing the electric capacity of a lithium ion secondary battery, specifications for using a silicon-based active material as a negative electrode active material are increasing. However, it is known that the volume of silicon-based active materials changes significantly during charging and discharging, and the electrode mixture layer peels off or falls off as it is used repeatedly, resulting in a decrease in battery capacity and cycle characteristics. There was a problem that (durability) deteriorated. In order to suppress such a defect, it is generally effective to improve the binding property of the binder, and for the purpose of improving the durability, studies on improving the binding property of the binder are being conducted.

出願人は、これまでに、シリコン系活物質を含む電極にも適用可能な結着性に優れるバインダーとして、架橋型アクリル酸系重合体を含むバインダーを開示している。
例えば、特許文献1では、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を構成単量体とし、中和度90モル%において特定の水分散液粘度を有する架橋重合体(塩)を含むバインダーを開示している。特許文献2では、カルボキシル基を有する架橋重合体又はその塩であって、中和後に塩水中に分散させた際の粒子径が十分小さい重合体を含むバインダーを開示している。
The applicant has previously disclosed a binder containing a crosslinked acrylic acid-based polymer as a binder having excellent binding properties that can be applied to an electrode containing a silicon-based active material.
For example, Patent Document 1 discloses a binder containing a crosslinked polymer (salt) having an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer as a constituent monomer and having a specific aqueous dispersion viscosity at a neutralization degree of 90 mol%. ing. Patent Document 2 discloses a crosslinked polymer having a carboxyl group or a salt thereof, which contains a polymer having a sufficiently small particle size when dispersed in salt water after neutralization.

国際公開第2016/158939号International Publication No. 2016/158939 国際公開第2017/073589号International Publication No. 2017/073589

特許文献1及び2に開示されるバインダーはいずれも優れた結着性を有するものであるが、リチウムイオン二次電池の性能向上に伴い、より結着力の高いバインダーを求める要求が高まりつつある。
一般に、結着性を高めるためには、バインダーとなる重合体の分子量を高めることが効果的である。また、分子量の高い重合体を製造するためには、モノマー濃度の高い条件で重合反応を行うことが有効であることが知られている。さらに、得られる重合体は、分散安定性に優れ、電極組成物中において、合一等することなく小粒子の重合体粒子として存在するものの方が、電極合剤層における均一分散性に優れるとともに、活物質等との接着点が増えるため、結着性を向上する観点からも好ましいと考えられる。
特許文献1に記載のバインダーは、実施例において、20質量%を超える高い単量体濃度で重合して得られた架橋重合体が開示されているが、結着性には更なる向上の余地があった。架橋重合体の粒子径が十分小さいものでない点に起因するものと推定される。特許文献2に記載のバインダーも優れた結着性を示すことが開示されているが、実施例において開示されている各架橋重合体の重合時の単量体濃度は、約10質量%程度である。特許文献2に記載の架橋重合体について、結着性の更なる改善を目的に重合時の単量体濃度を高めた場合には、重合安定性及び重合体の分散安定性が十分ではなく、結着性を大きく改善することは難しいことが分かった。
Although the binders disclosed in Patent Documents 1 and 2 all have excellent binding properties, there is an increasing demand for a binder having higher binding force as the performance of the lithium ion secondary battery is improved.
Generally, in order to improve the binding property, it is effective to increase the molecular weight of the polymer serving as a binder. Further, in order to produce a polymer having a high molecular weight, it is known that it is effective to carry out a polymerization reaction under conditions having a high monomer concentration. Further, the obtained polymer is excellent in dispersion stability, and those existing as small polymer particles in the electrode composition without coalescence are excellent in uniform dispersibility in the electrode mixture layer. Since the number of adhesion points with the active material and the like increases, it is considered to be preferable from the viewpoint of improving the binding property.
As the binder described in Patent Document 1, a crosslinked polymer obtained by polymerizing at a high monomer concentration of more than 20% by mass is disclosed in Examples, but there is room for further improvement in binding properties. was there. It is presumed that this is due to the fact that the particle size of the crosslinked polymer is not sufficiently small. It is disclosed that the binder described in Patent Document 2 also exhibits excellent binding properties, but the monomer concentration of each crosslinked polymer disclosed in the examples at the time of polymerization is about 10% by mass. be. With respect to the crosslinked polymer described in Patent Document 2, when the monomer concentration at the time of polymerization is increased for the purpose of further improving the binding property, the polymerization stability and the dispersion stability of the polymer are not sufficient. It turned out that it was difficult to greatly improve the cohesiveness.

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも優れた結着性を備える非水電解質二次電池電極用水系バインダーを提供する。また、本開示は、上記バインダーを用いて得られる非水電解質二次電池電極合剤層用組成物及び非水電解質二次電池電極も提供する。 The present disclosure has been made in view of such circumstances, and provides a water-based binder for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode having better binding properties than before. The present disclosure also provides a composition for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode mixture layer and a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode obtained by using the above binder.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、有機アミン化合物存在下、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を含む単量体成分を重合して得られた架橋重合体又はその塩を含むバインダーが、電極活物質等によく結着し、当該バインダーを含む電極合剤層は、優れた結着性を示すという知見を得た。本発明はこれらの知見に基づいて完成されたものである。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have obtained a crosslinked polymer or a crosslinked polymer obtained by polymerizing a monomer component containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the presence of an organic amine compound. It was found that the binder containing the salt binds well to the electrode active material and the like, and the electrode mixture layer containing the binder exhibits excellent binding properties. The present invention has been completed based on these findings.

本発明は以下の通りである。
〔1〕架橋重合体又はその塩を含有する非水電解質二次電池電極用バインダーであって、
前記架橋重合体は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位を含み、有機アミン化合物存在下、単量体成分を重合して得られたものである、非水電解質二次電池電極用バインダー。
〔2〕前記有機アミン化合物は、当該有機アミン化合物に存在する窒素原子数に対する炭素原子数の比で表される値(C/N)が3以上である前記〔1〕に記載の非水電解質二次電池電極用バインダー。
〔3〕前記架橋重合体の重合に用いる単量体の総量に対する前記エチレン性不飽和カルボン酸単量体の濃度が、10質量%以上、100質量%以下である前記〔1〕又は〔2〕に記載の非水電解質二次電池電極用バインダー。
〔4〕前記エチレン性不飽和カルボン酸単量体に対する前記有機アミン化合物の使用量が、0.001モル%以上、4.0モル%以下である前記〔1〕~〔3〕のいずれか一に記載の非水電解質二次電池電極用バインダー。
〔5〕非水電解質二次電池電極用バインダーに用いられる架橋重合体又はその塩の製造方法であって、
有機アミン化合物存在下、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を含む単量体成分を沈殿重合法により重合する重合工程を備える、方法。
〔6〕前記〔1〕~〔4〕のいずれか一に記載のバインダー、活物質及び水を含む非水電解質二次電池電極合剤層用組成物。
〔7〕負極活物質として炭素系材料またはケイ素系材料を含む前記〔6〕に記載の非水電解質二次電池電極合剤層用組成物。
〔8〕集電体表面に、前記〔6〕又は〔7〕に記載の非水電解質二次電池電極合剤層用組成物から形成される合剤層を備えた非水電解質二次電池電極。
The present invention is as follows.
[1] A binder for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode containing a crosslinked polymer or a salt thereof.
The crosslinked polymer contains a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer and is obtained by polymerizing a monomer component in the presence of an organic amine compound. Binder for electrodes.
[2] The non-aqueous electrolyte according to the above [1], wherein the organic amine compound has a value (C / N) represented by the ratio of the number of carbon atoms to the number of nitrogen atoms present in the organic amine compound of 3 or more. Binder for secondary battery electrodes.
[3] The above [1] or [2], wherein the concentration of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is 10% by mass or more and 100% by mass or less with respect to the total amount of the monomers used for the polymerization of the crosslinked polymer. Binder for non-aqueous electrolyte secondary battery electrode according to.
[4] Any one of the above [1] to [3], wherein the amount of the organic amine compound used with respect to the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is 0.001 mol% or more and 4.0 mol% or less. Binder for non-aqueous electrolyte secondary battery electrode according to.
[5] A method for producing a crosslinked polymer or a salt thereof used for a binder for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode.
A method comprising a polymerization step of polymerizing a monomer component containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer by a precipitation polymerization method in the presence of an organic amine compound.
[6] A composition for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode mixture layer containing the binder, active material and water according to any one of the above [1] to [4].
[7] The composition for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode mixture layer according to the above [6], which contains a carbon-based material or a silicon-based material as a negative electrode active material.
[8] A non-aqueous electrolyte secondary battery electrode provided with a mixture layer formed from the composition for the non-aqueous electrolyte secondary battery electrode mixture layer according to the above [6] or [7] on the surface of the current collector. ..

本発明の非水電解質二次電池電極用バインダーは、電極活物質等に対して優れた結着性を示す。また、上記バインダーは、集電体とも良好な接着性を発揮することができる。このため、上記バインダーを含む電極合剤層及びこれを備えた電極は、結着性に優れるとともにその一体性を維持することができる。このため、充放電に伴う活物質の体積変化、及び形状変化によって電極合剤層が劣化することが抑制され、耐久性(サイクル特性)の高い二次電池を得ることが可能となる。 The binder for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode of the present invention exhibits excellent binding properties to an electrode active material or the like. In addition, the binder can exhibit good adhesiveness to the current collector. Therefore, the electrode mixture layer containing the binder and the electrode provided with the binder are excellent in binding property and can maintain their integrity. Therefore, deterioration of the electrode mixture layer due to volume change and shape change of the active material due to charge / discharge is suppressed, and it becomes possible to obtain a secondary battery having high durability (cycle characteristics).

本発明の非水電解質二次電池電極合剤層用組成物は、電極材料に対する良好な結着性と集電体に対する良好な接着性とを有するため、一体性の良好な電極合剤層を形成でき、電極特性の良好な非水電解質二次電池電極を得ることが可能となる。 Since the composition for the electrode mixture layer of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has good binding property to the electrode material and good adhesion to the current collector, the electrode mixture layer having good integrity can be obtained. It is possible to obtain a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode that can be formed and has good electrode characteristics.

本発明の非水電解質二次電池電極用バインダーは、架橋重合体又はその塩を含有するものであり、活物質及び水と混合することにより電極合剤層組成物とすることができる。上記の組成物は、集電体への塗工が可能なスラリー状態であってもよいし、湿粉状態として調製し、集電体表面へのプレス加工に対応できるようにしてもよい。銅箔又はアルミニウム箔等の集電体表面に上記組成物から形成される合剤層を形成することにより、本発明の非水電解質二次電池電極が得られる。 The binder for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode of the present invention contains a crosslinked polymer or a salt thereof, and can be mixed with an active material and water to form an electrode mixture layer composition. The above composition may be in a slurry state that can be applied to the current collector, or may be prepared in a wet powder state so that it can be pressed on the surface of the current collector. The non-aqueous electrolyte secondary battery electrode of the present invention can be obtained by forming a mixture layer formed from the above composition on the surface of a current collector such as a copper foil or an aluminum foil.

以下に、本発明の非水電解質二次電池電極用バインダー及び当該バインダーに用いられる架橋重合体の製造方法、並びに、当該バインダーを用いて得られる非水電解質二次電池電極合剤層用組成物及び非水電解質二次電池電極の各々について詳細に説明する。
尚、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、アクリル及び/又はメタクリルを意味し、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及び/又はメタクリレートを意味する。また、「(メタ)アクリロイル基」とは、アクリロイル基及び/又はメタクリロイル基を意味する。
The following is a method for producing a binder for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode of the present invention and a crosslinked polymer used for the binder, and a composition for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode mixture layer obtained by using the binder. And each of the non-aqueous electrolyte secondary battery electrodes will be described in detail.
In addition, in this specification, "(meth) acrylic" means acrylic and / or methacrylic, and "(meth) acrylate" means acrylate and / or methacrylate. Further, the “(meth) acryloyl group” means an acryloyl group and / or a methacryloyl group.

<バインダー>
本発明のバインダーは、カルボキシル基を有する架橋重合体又はその塩を含む。カルボキシル基を有する架橋重合体又はその塩は、エチレン性不飽和カルボン酸に由来する構造単位を有していてもよい。
<Binder>
The binder of the present invention contains a crosslinked polymer having a carboxyl group or a salt thereof. The crosslinked polymer having a carboxyl group or a salt thereof may have a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid.

<架橋重合体の構造単位>
<エチレン性不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位>
架橋重合体は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位(以下、「(a)成分」ともいう)を有することができる。架橋重合体が、係る構造単位を有することによりカルボキシル基を有する場合、集電体への接着性が向上するとともに、リチウムイオンの脱溶媒和効果及びイオン伝導性に優れるため、抵抗が小さく、ハイレート特性に優れた電極が得られる。また、水膨潤性が付与されるため、合剤層組成物中における活物質等の分散安定性を高めることができる。
上記(a)成分は、例えば、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を含む単量体を重合することにより架橋重合体に導入することができる。その他にも、(メタ)アクリル酸エステル単量体を(共)重合した後、加水分解することによっても得られる。また、(メタ)アクリルアミド及び(メタ)アクリロニトリル等を重合した後、強アルカリで処理してもよいし、水酸基を有する重合体に酸無水物を反応させる方法であってもよい。
<Structural unit of crosslinked polymer>
<Structural unit derived from ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer>
The crosslinked polymer can have a structural unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer (hereinafter, also referred to as “component (a)”). When the crosslinked polymer has a carboxyl group due to having such a structural unit, the adhesiveness to the current collector is improved, and the lithium ion desolvation effect and the ionic conductivity are excellent, so that the resistance is small and the high rate is obtained. An electrode with excellent characteristics can be obtained. Further, since the water swelling property is imparted, the dispersion stability of the active substance or the like in the mixture layer composition can be enhanced.
The component (a) can be introduced into a crosslinked polymer, for example, by polymerizing a monomer containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. Alternatively, it can also be obtained by (co) polymerizing a (meth) acrylic acid ester monomer and then hydrolyzing it. Further, (meth) acrylamide, (meth) acrylonitrile and the like may be polymerized and then treated with a strong alkali, or a method of reacting an acid anhydride with a polymer having a hydroxyl group may be used.

エチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸;(メタ)アクリルアミドヘキサン酸及び(メタ)アクリルアミドドデカン酸等の(メタ)アクリルアミドアルキルカルボン酸;コハク酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ω-カルボキシ-カプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、β-カルボキシエチル(メタ)アクリレート等のカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体またはそれらの(部分)アルカリ中和物が挙げられ、これらの内の1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。上記の中でも、重合速度が大きいために一次鎖長の長い重合体が得られ、バインダーの結着力が良好となる点で重合性官能基としてアクリロイル基を有する化合物が好ましく、特に好ましくはアクリル酸である。エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてアクリル酸を用いた場合、カルボキシル基含有量の高い重合体を得ることができる。 Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer include (meth) acrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid; and (meth) acrylamide alkyl such as (meth) acrylamide hexane acid and (meth) acrylamide dodecanoic acid. Carboxylic acid; ethylenically unsaturated monomers having a carboxyl group such as monohydroxyethyl succinate (meth) acrylate, ω-carboxy-caprolactone mono (meth) acrylate, β-carboxyethyl (meth) acrylate, or (partial) thereof. ) Alkaline neutralized products may be mentioned, and one of these may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Among the above, a compound having an acryloyl group as a polymerizable functional group is preferable, and acrylic acid is particularly preferable in that a polymer having a long primary chain length can be obtained due to a high polymerization rate and the binder has a good binding force. be. When acrylic acid is used as the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, a polymer having a high carboxyl group content can be obtained.

架橋重合体における(a)成分の含有量は、特に限定するものではないが、例えば、架橋重合体の全構造単位に対して10質量%以上、100質量%以下含むことができる。かかる範囲で(a)成分を含有することで、集電体に対する優れた接着性を容易に確保することができる。下限は、例えば20質量%以上であり、また例えば30質量%以上であり、また例えば40質量%以上である。下限は、50質量%以上であってもよく、例えば、60質量%以上であり、また例えば70質量%以上であり、また例えば80質量%以上である。また、上限は、例えば、99質量%以下であり、また例えば98質量%以下であり、また例えば95質量%以下であり、また例えば90質量%以下である。範囲としては、こうした下限及び上限を適宜組み合わせた範囲とすることができるが、例えば、10質量%以上、100質量%以下であり、また例えば20質量%以上、100質量%以下であり、また例えば30質量%以上、100質量%以下であり、また例えば50質量%以上、99質量%以下などとすることができる。全構造単位に対する(a)成分の割合が10質量%未満の場合、分散安定性、結着性及び電池としての耐久性が不足する場合があり得る。 The content of the component (a) in the crosslinked polymer is not particularly limited, but may be, for example, 10% by mass or more and 100% by mass or less with respect to all the structural units of the crosslinked polymer. By containing the component (a) in such a range, excellent adhesiveness to the current collector can be easily ensured. The lower limit is, for example, 20% by mass or more, for example, 30% by mass or more, and for example, 40% by mass or more. The lower limit may be 50% by mass or more, for example, 60% by mass or more, for example, 70% by mass or more, and for example, 80% by mass or more. The upper limit is, for example, 99% by mass or less, for example 98% by mass or less, for example 95% by mass or less, and for example 90% by mass or less. The range may be a range in which these lower and upper limits are appropriately combined, and is, for example, 10% by mass or more and 100% by mass or less, and for example, 20% by mass or more and 100% by mass or less, and for example. It is 30% by mass or more and 100% by mass or less, and can be, for example, 50% by mass or more and 99% by mass or less. If the ratio of the component (a) to all the structural units is less than 10% by mass, the dispersion stability, the binding property and the durability as a battery may be insufficient.

<その他の構造単位>
本発明の架橋重合体は、(a)成分以外に、これらと共重合可能な他のエチレン性不飽和単量体に由来する構造単位(以下、「(b)成分」ともいう。)を含むことができる。(b)成分としては、例えば、スルホン酸基及びリン酸基等のカルボキシル基以外のアニオン性基を有するエチレン性不飽和単量体化合物、または非イオン性のエチレン性不飽和単量体等に由来する構造単位が挙げられる。これらの構造単位は、スルホン酸基及びリン酸基等のカルボキシル基以外のアニオン性基を有するエチレン性不飽和単量体化合物、または非イオン性のエチレン性不飽和単量体を含む単量体を共重合することにより導入することができる。これらの内でも、(b)成分としては、耐屈曲性良好な電極が得られる観点から非イオン性のエチレン性不飽和単量体に由来する構造単位が好ましく、バインダーの結着性が優れる点で(メタ)アクリルアミド及びその誘導体等が好ましい。また、(b)成分として水中への溶解性が1g/100ml以下の疎水性のエチレン性不飽和単量体に由来する構造単位を導入した場合、電極材料と強い相互作用を奏することができ、活物質に対して良好な結着性を発揮することができる。これにより、堅固で一体性の良好な電極合剤層を得ることができるため好ましい。特に脂環構造含有エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位が好ましい。
<Other structural units>
The crosslinked polymer of the present invention contains, in addition to the component (a), a structural unit derived from another ethylenically unsaturated monomer copolymerizable with the component (hereinafter, also referred to as “component (b)”). be able to. Examples of the component (b) include an ethylenically unsaturated monomer compound having an anionic group other than a carboxyl group such as a sulfonic acid group and a phosphoric acid group, or a nonionic ethylenically unsaturated monomer. The structural unit from which it is derived can be mentioned. These structural units are an ethylenically unsaturated monomer compound having an anionic group other than a carboxyl group such as a sulfonic acid group and a phosphoric acid group, or a monomer containing a nonionic ethylenically unsaturated monomer. Can be introduced by copolymerizing. Among these, as the component (b), a structural unit derived from a nonionic ethylenically unsaturated monomer is preferable from the viewpoint of obtaining an electrode having good bending resistance, and the binder has excellent binding properties. (Meta) acrylamide and its derivatives are preferable. Further, when a structural unit derived from a hydrophobic ethylenically unsaturated monomer having a solubility in water of 1 g / 100 ml or less is introduced as the component (b), a strong interaction with the electrode material can be achieved. It can exhibit good binding properties to active materials. This is preferable because a solid and well-integrated electrode mixture layer can be obtained. In particular, a structural unit derived from an alicyclic structure-containing ethylenically unsaturated monomer is preferable.

(b)成分の割合は、架橋重合体の全構造単位に対し、0質量%以上、90質量%以下とすることができる。(b)成分の割合は、1質量%以上、60質量%以下であってもよく、2質量%以上、50質量%以下であってもよく、5質量%以上、40質量%以下であってもよく、10質量%以上、30質量%以下であってもよい。また、架橋重合体の全構造単位に対して(b)成分を1質量%以上含む場合、電解液への親和性が向上するため、リチウムイオン電導性が向上する効果も期待できる。 The ratio of the component (b) can be 0% by mass or more and 90% by mass or less with respect to all the structural units of the crosslinked polymer. The ratio of the component (b) may be 1% by mass or more and 60% by mass or less, 2% by mass or more and 50% by mass or less, and 5% by mass or more and 40% by mass or less. It may be 10% by mass or more and 30% by mass or less. Further, when the component (b) is contained in an amount of 1% by mass or more with respect to all the structural units of the crosslinked polymer, the affinity for the electrolytic solution is improved, so that the effect of improving the lithium ion conductivity can be expected.

(メタ)アクリルアミド誘導体としては、例えば、イソプロピル(メタ)アクリルアミド、t-ブチル(メタ)アクリルアミド、N-n-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-イソブトキシメチル(メタ)アクリルアミド等のN-アルキル(メタ)アクリルアミド化合物;ジメチル(メタ)アクリルアミド、ジエチル(メタ)アクリルアミド等のN,N-ジアルキル(メタ)アクリルアミド化合物が挙げられ、これらの内の1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 Examples of the (meth) acrylamide derivative include N-alkyls such as isopropyl (meth) acrylamide, t-butyl (meth) acrylamide, Nn-butoxymethyl (meth) acrylamide, and N-isobutoxymethyl (meth) acrylamide. Meta) acrylamide compounds; N, N-dialkyl (meth) acrylamide compounds such as dimethyl (meth) acrylamide and diethyl (meth) acrylamide can be mentioned, and one of these may be used alone or two. The above may be used in combination.

脂環構造含有エチレン性不飽和単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸シクロペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸メチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸t-ブチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロデシル及び(メタ)アクリル酸シクロドデシル等の脂肪族置換基を有していてもよい(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステル;(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸アダマンチル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、並びに、シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート及びシクロデカンジメタノールモノ(メタ)アクリレート等のシクロアルキルポリアルコールモノ(メタ)アクリレート等が挙げられ、これらの内の1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。上記の中でも、重合速度が大きいために一次鎖長の長い重合体が得られ、バインダーの結着力が良好となる点で重合性官能基としてアクリロイル基を有する化合物が好ましい。 Examples of the alicyclic structure-containing ethylenically unsaturated monomer include cyclopentyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, methylcyclohexyl (meth) acrylate, t-butyl cyclohexyl (meth) acrylate, and (meth). ) Cyclodecyl acrylate and cyclododecyl (meth) acrylate and the like may have an aliphatic substituent (meth) cycloalkyl acrylate; (meth) isobornyl acrylate, adamantyl (meth) acrylate, (meth). ) Dicyclopentenyl acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, and cyclohexanedimethanol mono (meth) acrylate and cyclodecanedimethanol mono (meth) acrylate, etc. Cycloalkyl polyalcohol mono (meth) acrylate and the like may be mentioned, and one of them may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Among the above, a compound having an acryloyl group as a polymerizable functional group is preferable in that a polymer having a long primary chain length can be obtained because the polymerization rate is high and the binding force of the binder is good.

その他の非イオン性のエチレン性不飽和単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸エステルを用いてもよい。(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル及び(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル化合物;
(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸フェニルメチル、(メタ)アクリル酸フェニルエチル等の(メタ)アクリル酸アラルキルエステル化合物;
(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル、(メタ)アクリル酸エトキシエチル等の(メタ)アクリル酸アルコキシアルキルエステル化合物;
(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル及び(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル等の(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル化合物等が挙げられ、これらの内の1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。活物質との密着性及びサイクル特性の観点からは、(メタ)アクリル酸アラルキルエステル化合物を好ましく用いることができる。
As the other nonionic ethylenically unsaturated monomer, for example, (meth) acrylic acid ester may be used. Examples of the (meth) acrylic acid ester include (meth) methyl acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, and 2-ethylhexyl (meth) acrylate. Meta) Acrylic acid alkyl ester compound;
(Meta) Acrylic acid aralkyl ester compounds such as (meth) phenyl acrylate, (meth) phenylmethyl acrylate, (meth) phenylethyl acrylate;
(Meta) Acrylic Acid Alkoxy Alkyl Ester Compounds such as 2-methoxyethyl (meth) acrylate and ethoxyethyl (meth) acrylate;
Examples thereof include (meth) acrylic acid hydroxyalkyl ester compounds such as (meth) hydroxyethyl acrylate, (meth) hydroxypropyl acrylate and (meth) hydroxybutyl acrylate, and one of them is used alone. It may be used in combination of 2 or more types. From the viewpoint of adhesion to the active material and cycle characteristics, the (meth) acrylic acid aralkyl ester compound can be preferably used.

リチウムイオン伝導性及びハイレート特性がより向上する観点から、(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル及び(メタ)アクリル酸エトキシエチルなどの(メタ)アクリル酸アルコキシアルキル類等、エーテル結合を有する化合物が好ましく、(メタ)アクリル酸2-メトキシエチルがより好ましい。 From the viewpoint of further improving lithium ion conductivity and high rate characteristics, compounds having an ether bond such as (meth) acrylate alkoxyalkyls such as 2-methoxyethyl (meth) acrylate and ethoxyethyl (meth) acrylate are preferable. , 2-Methoxyethyl (meth) acrylate is more preferred.

非イオン性のエチレン性不飽和単量体の中でも、重合速度が速いために一次鎖長の長い重合体が得られ、バインダーの結着力が良好となる点でアクリロイル基を有する化合物が好ましい。また、非イオン性のエチレン性不飽和単量体としては、得られる電極の耐屈曲性が良好となる点でホモポリマーのガラス転移温度(Tg)が0℃以下の化合物が好ましい。 Among the nonionic ethylenically unsaturated monomers, a compound having an acryloyl group is preferable in that a polymer having a long primary chain length can be obtained because the polymerization rate is high and the binding force of the binder is good. Further, as the nonionic ethylenically unsaturated monomer, a compound having a glass transition temperature (Tg) of the homopolymer of 0 ° C. or lower is preferable in that the bending resistance of the obtained electrode is good.

架橋重合体は塩であってもよい。塩の種類としては特に限定しないが、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩;カルシウム塩及びバリウム塩等のアルカリ土類金属塩;マグネシウム塩、アルミニウム塩等のその他の金属塩;アンモニウム塩及び有機アミン塩等が挙げられる。これらの中でも電池特性への悪影響が生じにくい点からアルカリ金属塩及びマグネシウム塩が好ましく、アルカリ金属塩がより好ましい。 The crosslinked polymer may be a salt. The type of salt is not particularly limited, but alkali metal salts such as lithium, sodium and potassium; alkaline earth metal salts such as calcium salt and barium salt; other metal salts such as magnesium salt and aluminum salt; ammonium salt and organic. Examples include amine salts. Among these, alkali metal salts and magnesium salts are preferable, and alkali metal salts are more preferable, from the viewpoint that adverse effects on battery characteristics are unlikely to occur.

<架橋重合体の態様>
本発明の架橋重合体における架橋方法は特に制限されるものではなく、例えば以下の方法による態様が例示される。
1)架橋性単量体の共重合
2)ラジカル重合時のポリマー鎖への連鎖移動を利用
3)反応性官能基を有する重合体を合成後、必要に応じて架橋剤を添加して後架橋
上記の内でも、操作が簡便であり、架橋の程度を制御し易い点から架橋性単量体の共重合による方法が好ましい。
<Aspects of crosslinked polymer>
The cross-linking method in the cross-linked polymer of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include the following methods.
1) Copolymerization of crosslinkable monomers 2) Utilizing chain transfer to the polymer chain during radical polymerization 3) After synthesizing a polymer having a reactive functional group, if necessary, a crosslinking agent is added for post-crosslinking. Among the above, the method by copolymerizing crosslinkable monomers is preferable because the operation is simple and the degree of crosslinking can be easily controlled.

<架橋性単量体>
架橋性単量体としては、2個以上の重合性不飽和基を有する多官能重合性単量体、及び加水分解性シリル基等の自己架橋可能な架橋性官能基を有する単量体等が挙げられる。
<Crosslinkable monomer>
Examples of the crosslinkable monomer include a polyfunctional polymerizable monomer having two or more polymerizable unsaturated groups, a monomer having a self-crosslinkable crosslinkable functional group such as a hydrolyzable silyl group, and the like. Can be mentioned.

上記多官能重合性単量体は、(メタ)アクリロイル基、アルケニル基等の重合性官能基を分子内に2つ以上有する化合物であり、多官能(メタ)アクリレート化合物、多官能アルケニル化合物、(メタ)アクリロイル基及びアルケニル基の両方を有する化合物等が挙げられる。これらの化合物は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの内でも、均一な架橋構造を得やすい点で多官能アルケニル化合物が好ましく、分子内に複数のアリルエーテル基を有する多官能アリルエーテル化合物が特に好ましい。 The polyfunctional polymerizable monomer is a compound having two or more polymerizable functional groups such as a (meth) acryloyl group and an alkenyl group in the molecule, and is a polyfunctional (meth) acrylate compound, a polyfunctional alkenyl compound, ( Meta) Examples thereof include compounds having both an acryloyl group and an alkenyl group. These compounds may be used alone or in combination of two or more. Among these, a polyfunctional alkenyl compound is preferable because a uniform crosslinked structure can be easily obtained, and a polyfunctional allyl ether compound having a plurality of allyl ether groups in the molecule is particularly preferable.

多官能(メタ)アクリレート化合物としては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等の2価アルコールのジ(メタ)アクリレート類;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性体のトリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等の3価以上の多価アルコールのトリ(メタ)アクリレート、テトラ(メタ)アクリレート等のポリ(メタ)アクリレート;メチレンビスアクリルアミド、ヒドロキシエチレンビスアクリルアミド等のビスアミド類等を挙げることができる。 Examples of the polyfunctional (meth) acrylate compound include ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, and polypropylene glycol di (meth) acrylate. Di (meth) acrylates of dihydric alcohols such as meta) acrylates; trimethylol propanetri (meth) acrylates, tri (meth) acrylates of modified trimethylol propaneethylene oxide oxides, glycerin tri (meth) acrylates, pentaerythritol tris (meth) Tri (meth) acrylates of trivalent or higher polyhydric alcohols such as meta) acrylates and pentaerythritol tetra (meth) acrylates, poly (meth) acrylates such as tetra (meth) acrylates; Bisamides and the like can be mentioned.

多官能アルケニル化合物としては、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、ペンタエリスリトールジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、テトラアリルオキシエタン、ポリアリルサッカロース等の多官能アリルエーテル化合物;ジアリルフタレート等の多官能アリル化合物;ジビニルベンゼン等の多官能ビニル化合物等を挙げることができる。 Examples of the polyfunctional alkenyl compound include polyfunctional allyl ether compounds such as trimethylolpropanediallyl ether, trimethylolpropanetriallyl ether, pentaerythritol diallyl ether, pentaerythritol triallyl ether, tetraallyloxyetane, and polyallyl saccharose; diallyl phthalate and the like. Polyfunctional allyl compound; Polyfunctional vinyl compound such as divinylbenzene and the like can be mentioned.

(メタ)アクリロイル基及びアルケニル基の両方を有する化合物としては、(メタ)アクリル酸アリル、(メタ)アクリル酸イソプロペニル、(メタ)アクリル酸ブテニル、(メタ)アクリル酸ペンテニル、(メタ)アクリル酸2-(2-ビニロキシエトキシ)エチル等を挙げることができる。 Compounds having both (meth) acryloyl group and alkenyl group include (meth) allyl acrylate, (meth) isopropenyl acrylate, (meth) butenyl acrylate, (meth) pentenyl acrylate, and (meth) acrylate. 2- (2-Vinyloxyethoxy) ethyl and the like can be mentioned.

上記自己架橋可能な架橋性官能基を有する単量体の具体的な例としては、加水分解性シリル基含有ビニル単量体、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-メトキシアルキル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの化合物は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。 Specific examples of the above-mentioned monomer having a crosslinkable functional group include a hydrolyzable silyl group-containing vinyl monomer, N-methylol (meth) acrylamide, N-methoxyalkyl (meth) acrylate and the like. Can be mentioned. These compounds may be used alone or in combination of two or more.

加水分解性シリル基含有ビニル単量体としては、加水分解性シリル基を少なくとも1個有するビニル単量体であれば、特に限定されない。例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシランン等のビニルシラン類;アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、アクリル酸トリエトキシシリルプロピル、アクリル酸メチルジメトキシシリルプロピル等のシリル基含有アクリル酸エステル類;メタクリル酸トリメトキシシリルプロピル、メタクリル酸トリエトキシシリルプロピル、メタクリル酸メチルジメトキシシリルプロピル、メタクリル酸ジメチルメトキシシリルプロピル等のシリル基含有メタクリル酸エステル類;トリメトキシシリルプロピルビニルエーテル等のシリル基含有ビニルエーテル類;トリメトキシシリルウンデカン酸ビニル等のシリル基含有ビニルエステル類等を挙げることができる。 The hydrolyzable silyl group-containing vinyl monomer is not particularly limited as long as it is a vinyl monomer having at least one hydrolyzable silyl group. For example, vinyl silanes such as vinyl trimethoxysilane, vinyl triethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, vinyldimethylmethoxysilanen; silyls such as trimethoxysilylpropyl acrylate, triethoxysilylpropyl acrylate, methyldimethoxysilylpropyl acrylate and the like. Group-containing acrylic acid esters; silyl group-containing methacrylic acid esters such as trimethoxysilylpropyl methacrylate, triethoxysilylpropyl methacrylate, methyldimethoxysilylpropyl methacrylate, dimethylmethoxysilylpropyl methacrylate; trimethoxysilylpropyl vinyl ether and the like. Cyril group-containing vinyl ethers; Examples thereof include silyl group-containing vinyl esters such as trimethoxysilyl undecanoate vinyl.

架橋重合体が架橋性単量体により架橋されたものである場合、上記架橋性単量体の使用量は、架橋性単量体以外の単量体(非架橋性単量体)の総量に対して0.02~0.7モル%であることが好ましく、0.03~0.4モル%であることがより好ましい。架橋性単量体の使用量が0.02モル%以上であれば結着性及び合剤層スラリーの安定性がより良好となる点で好ましい。0.7モル%以下であれば、架橋重合体の安定性が高くなる傾向がある。 When the crosslinked polymer is crosslinked by a crosslinkable monomer, the amount of the crosslinkable monomer used is the total amount of the monomers other than the crosslinkable monomer (non-crosslinkable monomer). On the other hand, it is preferably 0.02 to 0.7 mol%, more preferably 0.03 to 0.4 mol%. When the amount of the crosslinkable monomer used is 0.02 mol% or more, it is preferable in that the binding property and the stability of the mixture layer slurry are improved. If it is 0.7 mol% or less, the stability of the crosslinked polymer tends to be high.

<架橋重合体の粒子径>
架橋重合体の粒子径には特段の制限はないが、合剤層組成物において、架橋重合体が大粒径の塊(二次凝集体)として存在することなく、適度な粒径を有する水膨潤粒子として良好に分散している場合、当該架橋重合体を含むバインダーが良好な結着性能を発揮し得るため好ましい。
<Particle diameter of crosslinked polymer>
The particle size of the crosslinked polymer is not particularly limited, but in the mixture layer composition, the crosslinked polymer does not exist as a mass (secondary agglomerate) having a large particle size, and water has an appropriate particle size. When the swelling particles are well dispersed, the binder containing the crosslinked polymer is preferable because it can exhibit good binding performance.

例えば、本発明の架橋重合体又はその塩は、該架橋重合体が有するカルボキシル基に基づく中和度が80~100モル%であるものを水中に分散させた際の粒子径(水膨潤粒子径)が、体積基準メジアン径で0.1μm以上、10μm以下の範囲にあることが好ましい。上記粒子径のより好ましい範囲は0.2μm以上、5.0μm以下であり、さらに好ましい範囲は0.5μm以上、3.0μm以下である。粒子径が0.1μm以上、10μm以下の範囲であれば、合剤層組成物中において好適な大きさで均一に存在するため、合剤層組成物の安定性が高く、優れた結着性を発揮することが可能となる。粒子径が10μm以下であれば、十分な結着性を示すことができる。粒子径が0.1μm以上であれば、架橋重合体を安定に製造することができる。
なお、上記水膨潤粒子径は、本明細書実施例に記載の方法により測定することができる。
For example, the crosslinked polymer of the present invention or a salt thereof has a particle size (water-swelling particle size) when a crosslinked polymer having a degree of neutralization based on a carboxyl group of 80 to 100 mol% is dispersed in water. ) Is preferably in the range of 0.1 μm or more and 10 μm or less in terms of volume-based polymer diameter. The more preferable range of the particle size is 0.2 μm or more and 5.0 μm or less, and the more preferable range is 0.5 μm or more and 3.0 μm or less. When the particle size is in the range of 0.1 μm or more and 10 μm or less, the mixture layer composition has a suitable size and is uniformly present in the mixture layer composition, so that the mixture layer composition has high stability and excellent binding property. Can be demonstrated. When the particle size is 10 μm or less, sufficient binding property can be exhibited. When the particle size is 0.1 μm or more, the crosslinked polymer can be stably produced.
The water-swelling particle size can be measured by the method described in the examples of the present specification.

架橋重合体が未中和若しくは中和度80モル%未満の場合は、アルカリ金属水酸化物等により中和度80~100モル%に中和し、水中に分散させた際の粒子径を測定すればよい。一般に、架橋重合体又はその塩は、粉末または溶液(分散液)の状態では一次粒子が会合、凝集した塊状粒子として存在する場合が多い。上記の水分散させた際の粒子径が上記範囲である場合、当該架橋重合体又はその塩は極めて優れた分散性を有するものであり、中和度80~100モル%に中和して水分散することにより塊状粒子が解れ、ほぼ一次粒子の分散体、若しくは2次凝集体であっても、その粒子径が0.1~10μmの範囲内にある、安定な分散状態を形成するものである。 If the crosslinked polymer is unneutralized or has a neutralization degree of less than 80 mol%, neutralize it to a neutralization degree of 80 to 100 mol% with an alkali metal hydroxide or the like, and measure the particle size when dispersed in water. do it. In general, the crosslinked polymer or a salt thereof often exists as agglomerated particles in which primary particles are associated and aggregated in the state of powder or solution (dispersion liquid). When the particle size when dispersed in water is in the above range, the crosslinked polymer or a salt thereof has extremely excellent dispersibility, and is neutralized to a degree of neutralization of 80 to 100 mol% to be water. By dispersing, the agglomerated particles are disintegrated, and even if it is a dispersion of almost primary particles or a secondary agglomerate, the particle size is in the range of 0.1 to 10 μm, and a stable dispersed state is formed. be.

水膨潤粒子径の体積平均メジアン径を個数平均メジアン径で除した値である粒子径分布は、結着性の観点から好ましくは10以下であり、より好ましくは3.0以下であり、さらに好ましくは1.5以下である。上記粒子径分布の下限値は、通常は1.0である。 The particle size distribution, which is the value obtained by dividing the volume average median diameter of the water-swelling particle size by the number average median diameter, is preferably 10 or less, more preferably 3.0 or less, still more preferable, from the viewpoint of binding properties. Is 1.5 or less. The lower limit of the particle size distribution is usually 1.0.

また、本発明の架橋重合体又はその塩の乾燥時における粒子径(乾燥粒子径)は、体積基準メジアン径で0.03μm以上、3μm以下の範囲にあることが好ましい。上記粒子径のより好ましい範囲は0.1μm以上、1μm以下であり、さらに好ましい範囲は0.3μm以上、0.8μm以下である。
なお、上記乾燥粒子径は、本明細書実施例に記載の方法により測定することができる。
Further, the particle size (dry particle size) of the crosslinked polymer of the present invention or a salt thereof at the time of drying is preferably in the range of 0.03 μm or more and 3 μm or less in terms of volume-based median diameter. The more preferable range of the particle size is 0.1 μm or more and 1 μm or less, and the more preferable range is 0.3 μm or more and 0.8 μm or less.
The dry particle size can be measured by the method described in the examples of the present specification.

一般に、架橋重合体は、そのポリマー鎖の長さ(一次鎖長)が長いほど強靭さが増大し、高い結着性を得ることが可能となるとともに、その水分散液の粘度が上昇する。また、長い一次鎖長を有するポリマーに比較的少量の架橋を施して得られた架橋重合体(塩)は、水中では水に膨潤したミクロゲル体として存在する。本発明の電極合剤層用組成物においては、このミクロゲル体の相互作用により増粘効果や分散安定化効果が発現される。ミクロゲル体の相互作用はミクロゲル体の水膨潤度、およびミクロゲル体の強度によって変化するが、これらは架橋重合体の架橋度により影響を受ける。架橋度が低すぎる場合はミクロゲルの強度が不足して、分散安定化効果や結着性が不足する場合がある。一方架橋度が高すぎる場合は、ミクロゲルの膨潤度が不足して分散安定化効果や結着性が不足する場合がある。すなわち、架橋重合体としては、十分に長い一次鎖長を有する重合体に適度な架橋を施した微架橋重合体であることが望ましい。 In general, the longer the length of the polymer chain (primary chain length) of the crosslinked polymer, the greater the toughness, the higher the binding property, and the higher the viscosity of the aqueous dispersion. Further, the crosslinked polymer (salt) obtained by subjecting a polymer having a long primary chain length to a relatively small amount of crosslinks exists as a microgel body swollen in water in water. In the composition for the electrode mixture layer of the present invention, the thickening effect and the dispersion stabilizing effect are exhibited by the interaction of the microgel bodies. The interaction of microgels varies depending on the degree of water swelling of the microgels and the strength of the microgels, which are affected by the degree of cross-linking of the crosslinked polymer. If the degree of cross-linking is too low, the strength of the microgel may be insufficient, and the dispersion stabilizing effect and the binding property may be insufficient. On the other hand, if the degree of cross-linking is too high, the degree of swelling of the microgel may be insufficient, and the dispersion stabilizing effect and the binding property may be insufficient. That is, it is desirable that the crosslinked polymer is a microcrosslinked polymer obtained by appropriately cross-linking a polymer having a sufficiently long primary chain length.

架橋重合体又はその塩は、合剤層組成物中において、中和度が20~100モル%となるように、エチレン性不飽和カルボン酸単量体由来のカルボキシル基等の酸基が中和され、塩の態様として用いることが好ましい。上記中和度は50~100モル%であることがより好ましく、60~95モル%であることがさらに好ましい。中和度が20モル%以上の場合、水膨潤性が良好となり分散安定化効果が得やすいという点で好ましい。本明細書では、上記中和度は、カルボキシル基等の酸基を有する単量体及び中和に用いる中和剤の仕込み値から計算により算出することができる。なお、中和度は架橋重合体又はその塩を、減圧条件下、80℃で3時間乾燥処理後の粉末をIR測定し、カルボン酸のC=O基由来のピークとカルボン酸塩のC=O基由来のピークの強度比より確認することができる。 The crosslinked polymer or a salt thereof is neutralized with an acid group such as a carboxyl group derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer so that the neutralization degree is 20 to 100 mol% in the mixture layer composition. It is preferable to use it as an embodiment of the salt. The degree of neutralization is more preferably 50 to 100 mol%, further preferably 60 to 95 mol%. When the degree of neutralization is 20 mol% or more, the water swelling property is good and the dispersion stabilizing effect is easily obtained, which is preferable. In the present specification, the degree of neutralization can be calculated by calculation from the charged values of a monomer having an acid group such as a carboxyl group and a neutralizing agent used for neutralization. The degree of neutralization was measured by IR measurement of the crosslinked polymer or its salt after drying at 80 ° C. for 3 hours under reduced pressure conditions, and the peak derived from the C = O group of the carboxylic acid and the C = of the carboxylate. It can be confirmed from the intensity ratio of the peak derived from the O group.

<架橋重合体又はその塩の製造方法>
架橋重合体は、溶液重合、沈殿重合、懸濁重合、乳化重合等の公知の重合方法を使用することが可能であるが、生産性の点で沈殿重合及び懸濁重合(逆相懸濁重合)が好ましい。結着性等に関してより良好な性能が得られる点で、沈殿重合、懸濁重合、乳化重合等の不均一系の重合法が好ましく、中でも沈殿重合法がより好ましい。
沈殿重合は、原料である不飽和単量体を溶解するが、生成する重合体を実質溶解しない溶媒中で重合反応を行うことにより重合体を製造する方法である。重合の進行とともにポリマー粒子は凝集及び成長により大きくなり、数十nm~数百nmの一次粒子が数μm~数十μmに二次凝集したポリマー粒子の分散液が得られる。ポリマーの粒子サイズを制御するために分散安定剤を使用することもできる。
尚、分散安定剤や重合溶剤等を選定することにより上記二次凝集を抑制することもできる。一般に、二次凝集を抑制した沈殿重合は、分散重合とも呼ばれる。
<Method for producing crosslinked polymer or salt thereof>
As the crosslinked polymer, known polymerization methods such as solution polymerization, precipitation polymerization, suspension polymerization, and emulsion polymerization can be used, but in terms of productivity, precipitation polymerization and suspension polymerization (reverse phase suspension polymerization) can be used. ) Is preferable. Heterogeneous polymerization methods such as precipitation polymerization, suspension polymerization, and emulsion polymerization are preferable, and the precipitation polymerization method is more preferable, because better performance can be obtained in terms of binding property and the like.
Precipitation polymerization is a method for producing a polymer by carrying out a polymerization reaction in a solvent that dissolves an unsaturated monomer as a raw material but does not substantially dissolve the polymer to be produced. As the polymerization progresses, the polymer particles become larger due to aggregation and growth, and a dispersion liquid of the polymer particles in which the primary particles of several tens of nm to several hundred nm are secondarily aggregated to several μm to several tens of μm can be obtained. Dispersion stabilizers can also be used to control the particle size of the polymer.
The secondary aggregation can also be suppressed by selecting a dispersion stabilizer, a polymerization solvent, or the like. In general, precipitation polymerization that suppresses secondary aggregation is also called dispersion polymerization.

沈殿重合の場合、重合溶媒は、使用する単量体の種類等を考慮して水及び各種有機溶剤等から選択される溶媒を使用することができる。より一次鎖長の長い重合体を得るためには、連鎖移動定数の小さい溶媒を使用することが好ましい。 In the case of precipitation polymerization, a solvent selected from water, various organic solvents and the like can be used as the polymerization solvent in consideration of the type of the monomer to be used and the like. In order to obtain a polymer having a longer primary chain length, it is preferable to use a solvent having a small chain transfer constant.

具体的な重合溶媒としては、メタノール、t-ブチルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、アセトニトリル及びテトラヒドロフラン等の水溶性溶剤の他、ベンゼン、酢酸エチル、ジクロロエタン、n-ヘキサン、シクロヘキサン及びn-ヘプタン等が挙げられ、これらの1種を単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。又は、これらと水との混合溶媒として用いてもよい。本発明において水溶性溶剤とは、20℃における水への溶解度が10g/100mlより大きいものを指す。
上記の内、粗大粒子の生成や反応器への付着が小さく重合安定性が良好であること、析出した重合体微粒子が二次凝集しにくい(若しくは二次凝集が生じても水媒体中で解れやすい)こと、連鎖移動定数が小さく重合度(一次鎖長)の大きい重合体が得られること、及び後述する工程中和の際に操作が容易であること等の点で、メチルエチルケトン及びアセトニトリルが好ましい。
Specific examples of the polymerization solvent include water-soluble solvents such as methanol, t-butyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, acetonitrile and tetrahydrofuran, as well as benzene, ethyl acetate, dichloroethane, n-hexane, cyclohexane and n-heptane. , One of these can be used alone or in combination of two or more. Alternatively, it may be used as a mixed solvent of these and water. In the present invention, the water-soluble solvent refers to a solvent having a solubility in water at 20 ° C. of more than 10 g / 100 ml.
Of the above, the formation of coarse particles and adhesion to the reactor are small and the polymerization stability is good, and the precipitated polymer fine particles are difficult to secondary agglomerate (or even if secondary agglomeration occurs, they dissolve in the aqueous medium. Methylethylketone and acetonitrile are preferable because they are easy to operate), a polymer having a small chain transfer constant and a large degree of polymerization (primary chain length) can be obtained, and the operation is easy during the step neutralization described later. ..

また、同じく工程中和において中和反応を安定かつ速やかに進行させるため、重合溶媒中に高極性溶媒を少量加えておくことが好ましい。係る高極性溶媒としては、好ましくは水及びメタノールが挙げられる。高極性溶媒の使用量は、媒体の全質量に基づいて好ましくは0.05~10.0質量%であり、より好ましくは0.1~5.0質量%、さらに好ましくは0.1~1.0質量%である。高極性溶媒の割合が0.05質量%以上であれば、上記中和反応への効果が認められ、10.0質量%以下であれば重合反応への悪影響も見られない。また、アクリル酸等の親水性の高いエチレン性不飽和カルボン酸単量体の重合では、高極性溶媒を加えた場合には重合速度が向上し、一次鎖長の長い重合体を得やすくなる。高極性溶媒の中でも特に水は上記重合速度を向上させる効果が大きく好ましい。 Similarly, in order to allow the neutralization reaction to proceed stably and rapidly in the process neutralization, it is preferable to add a small amount of a highly polar solvent to the polymerization solvent. Such highly polar solvents preferably include water and methanol. The amount of the highly polar solvent used is preferably 0.05 to 10.0% by mass, more preferably 0.1 to 5.0% by mass, still more preferably 0.1 to 1 by mass, based on the total mass of the medium. It is 0.0% by mass. If the proportion of the highly polar solvent is 0.05% by mass or more, the effect on the neutralization reaction is recognized, and if it is 10.0% by mass or less, no adverse effect on the polymerization reaction is observed. Further, in the polymerization of a highly hydrophilic ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer such as acrylic acid, the polymerization rate is improved when a highly polar solvent is added, and it becomes easy to obtain a polymer having a long primary chain length. Among the highly polar solvents, water is particularly preferable because it has a large effect of improving the polymerization rate.

本発明では、架橋重合体は、有機アミン化合物の存在下、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を含む単量体成分を重合することにより得られる。このようにして得られた架橋重合体又はその塩を含むバインダーは高い結着性を発揮することができる。
また、有機アミン化合物の存在下において、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を含む単量体成分を重合した場合には、重合安定性が向上し、高い単量体濃度であっても架橋重合体を安定に製造することができる。上記単量体濃度は、例えば10.0質量%以上程度であってもよいが、結着性の観点から好ましくは13.0質量%以上である。単量体濃度はより好ましくは15.0質量%以上であり、更に好ましくは17.0質量%以上であり、一層好ましくは19.0質量%以上である。単量体濃度はなお好ましくは20.0質量%以上であり、より一層好ましくは22.0質量%以上であり、更に一層好ましくは25.0質量%以上である。一般に、重合時の単量体濃度を高くするほど高分子量化が可能であり、一次鎖長の長い重合体を製造することができる。本発明の架橋重合体は、十分に長い一次鎖長を有する重合体に適度な架橋を施した微架橋重合体であるため、その一次鎖長を直接測定することは、分析的に困難である。一般的には、重合体の一次鎖長は溶液粘度と相関することが知られているが、架橋重合体の場合にはその架橋度によっても溶液粘度は変動する。よって、上記の方法で得られた架橋重合体を、当該重合体の構造又は特性で規定することは非常に困難である。
なお、本明細書において「単量体濃度」とは、重合を開始する時点における反応液中の単量体濃度を示す。
In the present invention, the crosslinked polymer is obtained by polymerizing a monomer component containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the presence of an organic amine compound. The binder containing the crosslinked polymer thus obtained or a salt thereof can exhibit high binding properties.
Further, when a monomer component containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is polymerized in the presence of an organic amine compound, the polymerization stability is improved and the cross-linking weight is improved even at a high monomer concentration. The coalescence can be stably produced. The monomer concentration may be, for example, about 10.0% by mass or more, but is preferably 13.0% by mass or more from the viewpoint of binding properties. The monomer concentration is more preferably 15.0% by mass or more, further preferably 17.0% by mass or more, and further preferably 19.0% by mass or more. The monomer concentration is still more preferably 20.0% by mass or more, further preferably 22.0% by mass or more, and even more preferably 25.0% by mass or more. In general, the higher the monomer concentration during polymerization, the higher the molecular weight, and the longer the primary chain length can be produced. Since the crosslinked polymer of the present invention is a microcrosslinked polymer obtained by appropriately cross-linking a polymer having a sufficiently long primary chain length, it is analytically difficult to directly measure the primary chain length. .. Generally, it is known that the primary chain length of a polymer correlates with the solution viscosity, but in the case of a crosslinked polymer, the solution viscosity also varies depending on the degree of crosslinking. Therefore, it is very difficult to define the crosslinked polymer obtained by the above method by the structure or characteristics of the polymer.
In the present specification, the "monomer concentration" indicates the monomer concentration in the reaction solution at the time when the polymerization is started.

単量体濃度の上限値は、使用する単量体及び溶媒の種類、並びに、重合方法及び各種重合条件等により異なるが、重合反応熱の除熱が可能であれば、沈殿重合では概ね40%程度、懸濁重合では概ね50%程度、乳化重合では概ね70%程度である。 The upper limit of the monomer concentration varies depending on the type of monomer and solvent used, the polymerization method, various polymerization conditions, etc., but if the heat of the polymerization reaction can be removed, it is approximately 40% in the precipitation polymerization. About 50% for suspension polymerization and about 70% for emulsion polymerization.

上記の通り、有機アミン化合物存在下において重合反応を行うことにより、結着性に優れる架橋重合体を得ることができる。さらに、例えば13.0質量%を超えるような高い単量体濃度条件下であっても、重合反応を安定に実施することができる。このような高い単量体濃度で重合して得られた重合体は、分子量が高いため(一次鎖長が長いため)結着性にも優れる。 As described above, by carrying out the polymerization reaction in the presence of the organic amine compound, a crosslinked polymer having excellent binding properties can be obtained. Further, the polymerization reaction can be stably carried out even under a high monomer concentration condition of, for example, exceeding 13.0% by mass. The polymer obtained by polymerizing at such a high monomer concentration has a high molecular weight (because the primary chain length is long), and therefore has excellent binding properties.

有機アミン化合物としては、アンモニアの他、例えば、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、モノヘキシルアミン、ジヘキシルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン及びトリドデシルアミン等のN-アルキル置換アミン;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、プロパノールアミン、ジメチルエタノールアミン及びN,N-ジメチルエタノールアミン等の(アルキル)アルカノールアミン;ピリジン、ピペリジン、ピペラジン、1,8-ビス(ジメチルアミノ)ナフタレン、モルホリン及びジアザビシクロウンデセン(DBU)等の環状アミン;ジエチレントリアミン、N、N-ジメチルベンジルアミンが挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を用いることができる。
これらの内でも、結着性の観点からアンモニアを除く有機アミン化合物が好ましい。また、長鎖アルキル基を有する疎水性アミンを用いた場合、より大きな静電反発及び立体反発が得られることから、単量体濃度の高い場合であっても重合安定性を確保しやすい点で好ましい。具体的には、有機アミン化合物に存在する窒素原子数に対する炭素原子数の比で表される値(C/N)が高い程、立体反発効果による重合安定化効果が高い。上記C/Nの値は、好ましくは3以上であり、より好ましくは5以上であり、さらに好ましくは10以上であり、一層好ましくは20以上である。
Examples of the organic amine compound include ammonia, monomethylamine, dimethylamine, trimethylamine, monoethylamine, diethylamine, triethylamine, monobutylamine, dibutylamine, tributylamine, monohexylamine, dihexylamine, trihexylamine, and trioctylamine. And N-alkyl substituted amines such as tridodecylamine; (alkyl) alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, propanolamine, dimethylethanolamine and N, N-dimethylethanolamine; pyridine, piperidine, piperazine, Cyclic amines such as 1,8-bis (dimethylamino) naphthalene, morpholin and diazabicycloundecene (DBU); diethylenetriamine, N, N-dimethylbenzylamine, and one or more of these. Can be used.
Among these, organic amine compounds excluding ammonia are preferable from the viewpoint of binding properties. Further, when a hydrophobic amine having a long-chain alkyl group is used, larger electrostatic repulsion and steric repulsion can be obtained, so that it is easy to secure polymerization stability even when the monomer concentration is high. preferable. Specifically, the higher the value (C / N) represented by the ratio of the number of carbon atoms to the number of nitrogen atoms present in the organic amine compound, the higher the polymerization stabilizing effect due to the steric repulsion effect. The C / N value is preferably 3 or more, more preferably 5 or more, still more preferably 10 or more, and even more preferably 20 or more.

C/N値の高いアミン化合物は、一般的には疎水性が高く、アミン価の低い化合物である。上記の通り、C/N値が高いアミン化合物は高い重合安定化効果を示す傾向があり、重合時の単量体濃度を高くすることが可能となるため、重合体が高分子量化(一次鎖長の増大)され、結着性が向上する傾向がある。また、C/N値の高いアミン化合物の存在下において重合を行った場合、粒子径の小さい架橋重合体又はその塩が得られる傾向がある。このため、活物質等との接着性が増加し、結着性が向上する。 An amine compound having a high C / N value is generally a compound having a high hydrophobicity and a low amine value. As described above, an amine compound having a high C / N value tends to show a high polymerization stabilizing effect, and it is possible to increase the monomer concentration at the time of polymerization, so that the polymer has a high molecular weight (primary chain). (Increase in length) and tend to improve binding. Further, when the polymerization is carried out in the presence of an amine compound having a high C / N value, a crosslinked polymer having a small particle size or a salt thereof tends to be obtained. Therefore, the adhesiveness with the active material and the like is increased, and the binding property is improved.

本製造方法では、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を含む単量体成分を重合する重合工程を備えることが好ましい。例えば、(a)成分の由来となるエチレン性不飽和カルボン酸単量体を10質量%以上、100質量%以下、及び(b)成分の由来となる他のエチレン性不飽和単量体0質量%以上、90質量%以下を含む単量体成分を重合する重合工程を備えることが好ましい。
上記重合工程により、架橋重合体には、エチレン性不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位((a)成分)が10質量%以上、100質量%以下導入される。エチレン性不飽和カルボン酸単量体の使用量は、また例えば、20質量%以上、100質量%以下であり、また例えば、30質量%以上、100質量%以下であり、また例えば、50質量%以上、99質量%以下である。均一性に優れた小粒子径の重合体微粒子を得易い点で、上記重合工程は、沈殿重合法によることが好ましい。
In this production method, it is preferable to include a polymerization step of polymerizing a monomer component containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. For example, the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer from which the component (a) is derived is 10% by mass or more and 100% by mass or less, and the other ethylenically unsaturated monomer from which the component (b) is derived is 0% by mass. It is preferable to include a polymerization step of polymerizing a monomer component containing% or more and 90% by mass or less.
By the above polymerization step, 10% by mass or more and 100% by mass or less of the structural unit (component (a)) derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is introduced into the crosslinked polymer. The amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer used is, for example, 20% by mass or more and 100% by mass or less, and for example, 30% by mass or more and 100% by mass or less, and for example, 50% by mass. As mentioned above, it is 99% by mass or less. The above-mentioned polymerization step is preferably carried out by a precipitation polymerization method in that it is easy to obtain polymer fine particles having a small particle size having excellent uniformity.

重合時には、上記エチレン性不飽和カルボン酸単量体に対し、0.001モル%以上の有機アミン化合物を用いることが好ましい。0.001モル%以上の有機アミン化合物存在下で重合反応を行うことにより、重合安定性を向上することができ、高い単量体濃度条件でも円滑に重合反応が進行する。エチレン性不飽和カルボン酸単量体に対する有機アミン化合物の使用量は、好ましくは0.01モル%以上であり、より好ましくは0.03モル%以上であり、さらに好ましくは0.05モル%以上である。有機アミン化合物の使用量は、0.3モル%以上であってもよく、0.5モル%以上であってもよい。
また、有機アミン化合物の使用量の上限は、4.0モル%以下であることが好ましい。4.0モル%以下の有機アミン化合物存在下で重合反応を行うことにより、重合安定性を向上することができ、高い単量体濃度条件でも円滑に重合反応が進行する。エチレン性不飽和カルボン酸単量体に対する有機アミン化合物の使用量は、好ましくは3.0モル%以下であり、より好ましくは2.0モル%以下であり、さらに好ましくは1.0モル%以下である。
尚、本明細書では、有機アミン化合物の使用量は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体に対して用いた有機アミン化合物のモル濃度を表したものであり、中和度を意味するものではない。すなわち、用いる有機アミン化合物の価数は考慮しない。
At the time of polymerization, it is preferable to use 0.001 mol% or more of an organic amine compound with respect to the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. By carrying out the polymerization reaction in the presence of 0.001 mol% or more of the organic amine compound, the polymerization stability can be improved, and the polymerization reaction proceeds smoothly even under high monomer concentration conditions. The amount of the organic amine compound used with respect to the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is preferably 0.01 mol% or more, more preferably 0.03 mol% or more, still more preferably 0.05 mol% or more. Is. The amount of the organic amine compound used may be 0.3 mol% or more, or 0.5 mol% or more.
The upper limit of the amount of the organic amine compound used is preferably 4.0 mol% or less. By carrying out the polymerization reaction in the presence of an organic amine compound of 4.0 mol% or less, the polymerization stability can be improved, and the polymerization reaction proceeds smoothly even under high monomer concentration conditions. The amount of the organic amine compound used with respect to the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is preferably 3.0 mol% or less, more preferably 2.0 mol% or less, still more preferably 1.0 mol% or less. Is.
In the present specification, the amount of the organic amine compound used represents the molar concentration of the organic amine compound used for the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, and does not mean the degree of neutralization. do not have. That is, the valence of the organic amine compound used is not taken into consideration.

本製造方法では、上記エチレン性不飽和カルボン酸単量体以外にも、これと共重合可能な他のエチレン性不飽和単量体を単量体成分として含んでよい。当該他のエチレン性不飽和単量体としては、例えば、スルホン酸基及びリン酸基等のカルボキシル基以外のアニオン性基を有するエチレン性不飽和単量体化合物、並びに、非イオン性のエチレン性不飽和単量体等が挙げられる。具体的な化合物としては、上述した(b)成分を導入可能な単量体化合物が挙げられる。上記他のエチレン性不飽和単量体は、単量体成分の全量に対して0質量%以上、90質量%以下含んでもよく、1質量%以上、60質量%以下であってもよく、5質量%以上、50質量%以下であってもよく、10質量%以上、30質量%以下であってもよい。また、同様に上記架橋性単量体を使用してもよい。 In the present production method, in addition to the above ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, another ethylenically unsaturated monomer copolymerizable therewith may be contained as a monomer component. Examples of the other ethylenically unsaturated monomer include an ethylenically unsaturated monomer compound having an anionic group other than a carboxyl group such as a sulfonic acid group and a phosphoric acid group, and a nonionic ethylenically. Examples include unsaturated monomers. Specific examples of the compound include a monomer compound into which the above-mentioned component (b) can be introduced. The other ethylenically unsaturated monomer may contain 0% by mass or more and 90% by mass or less, or may be 1% by mass or more and 60% by mass or less, based on the total amount of the monomer components. It may be 10% by mass or more and 50% by mass or less, or 10% by mass or more and 30% by mass or less. Further, the above-mentioned crosslinkable monomer may be used in the same manner.

重合開始剤は、アゾ系化合物、有機過酸化物、無機過酸化物等の公知の重合開始剤を用いることができるが、特に限定されるものではない。熱開始、還元剤を併用したレドックス開始、UV開始等、公知の方法で適切なラジカル発生量となるように使用条件を調整することができる。一次鎖長の長い架橋重合体を得るためには、製造時間が許容される範囲内で、ラジカル発生量がより少なくなるように条件を設定することが好ましい。 As the polymerization initiator, known polymerization initiators such as azo compounds, organic peroxides, and inorganic peroxides can be used, but the polymerization initiator is not particularly limited. The conditions of use can be adjusted by known methods such as heat initiation, redox initiation with a reducing agent, and UV initiation so that the amount of radicals generated is appropriate. In order to obtain a crosslinked polymer having a long primary chain length, it is preferable to set the conditions so that the amount of radicals generated is smaller within the allowable range of the production time.

上記アゾ系化合物としては、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(N-ブチル-2-メチルプロピオンアミド)、2-(tert-ブチルアゾ)-2-シアノプロパン、2,2’-アゾビス(2,4,4-トリメチルペンタン)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロパン)等が挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を用いることができる。 Examples of the azo compound include 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (N-butyl-2-methylpropionamide), and 2- (tert-butylazo) -2. -Cyanopropane, 2,2'-azobis (2,4,4-trimethylpentane), 2,2'-azobis (2-methylpropane), etc. may be mentioned, and one or more of these may be used. be able to.

上記有機過酸化物としては、2,2-ビス(4,4-ジ-t-ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン(日油社製、商品名「パーテトラA」)、1,1-ジ(t-ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン(同「パーヘキサHC」)、1,1-ジ(t-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン(同「パーヘキサC」)、n-ブチル-4,4-ジ(t-ブチルパーオキシ)バレレート(同「パーヘキサV」)、2,2-ジ(t-ブチルパーオキシ)ブタン(同「パーヘキサ22」)、t-ブチルハイドロパーオキサイド(同「パーブチルH」)、クメンハイドロパーオキサイド(日油社製、商品名「パークミルH」)、1,1,3,3-テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド(同「パーオクタH」)、t-ブチルクミルパーオキサイド(同「パーブチルC」)、ジ-t-ブチルパーオキサイド(同「パーブチルD」)、ジ-t-ヘキシルパーオキサイド(同「パーヘキシルD」)、ジ(3,5,5-トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド(同「パーロイル355」)、ジラウロイルパーオキサイド(同「パーロイルL」)、ビス(4-t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート(同「パーロイルTCP」)、ジ-2-エチルヘキシルパーオキシジカーボネート(同「パーロイルOPP」)、ジ-sec-ブチルパーオキシジカーボネート(同「パーロイルSBP」)、クミルパーオキシネオデカノエート(同「パークミルND」)、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート(同「パーオクタND」)、t-ヘキシルパーオキシネオデカノエート(同「パーヘキシルND」)、t-ブチルパーオキシネオデカノエート(同「パーブチルND」)、t-ブチルパーオキシネオヘプタノエート(同「パーブチルNHP」)、t-ヘキシルパーオキシピバレート(同「パーヘキシルPV」)、t-ブチルパーオキシピバレート(同「パーブチルPV」)、2,5-ジメチル-2,5-ジ(2-エチルヘキサノイル)ヘキサン(同「パーヘキサ250」)、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(同「パーオクタO」)、t-ヘキシルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(同「パーヘキシルO」)、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート(同「パーブチルO」)、t-ブチルパーオキシラウレート(同「パーブチルL」)、t-ブチルパーオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサノエート(同「パーブチル355」)、t-ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート(同「パーヘキシルI」)、t-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート(同「パーブチルI」)、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルモノカーボネート(同「パーブチルE」)、t-ブチルパーオキシアセテート(同「パーブチルA」)、t-ヘキシルパーオキシベンゾエート(同「パーヘキシルZ」)及びt-ブチルパーオキシベンゾエート(同「パーブチルZ」)等が挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を用いることができる。 Examples of the organic peroxide include 2,2-bis (4,4-di-t-butylperoxycyclohexyl) propane (manufactured by Nichiyu Co., Ltd., trade name "Pertetra A") and 1,1-di (t-). Hexylperoxy) cyclohexane (same as "perhexa HC"), 1,1-di (t-butylperoxy) cyclohexane (same as "perhexa C"), n-butyl-4,4-di (t-butylperoxy) Valerate (same as "Perhexa V"), 2,2-di (t-butylperoxy) butane (same as "Perhexa 22"), t-butylhydroperoxide (same as "Perbutyl H"), Kumen Hydroperoxide (Japan) Made by Yuyu Co., Ltd., trade name "Park Mill H"), 1,1,3,3-tetramethylbutylhydroperoxide (same as "Perocta H"), t-butylcumyl peroxide (same as "Perbutyl C"), di- t-Butyl peroxide (“Perbutyl D”), di-t-hexyl peroxide (“Perhexyl D”), di (3,5,5-trimethylhexanoyl) peroxide (“Perloyl355”), Dilauroyl peroxide (“Parloyl L”), Bis (4-t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate (“Parloyl TCP”), Di-2-ethylhexyl peroxydicarbonate (“ParloylOPP”), Di-sec-Butyl Peroxydicarbonate (“Parloyl SBP”), Kumil Peroxy Neodecanoate (“Park Mill ND”), 1,1,3,3-Tetramethyl Butyl Peroxy Neodecanoate (Same as “Park Mill ND”) The same "Perocta ND"), t-hexyl peroxyneodecanoate (the same "Perhexyl ND"), t-butylperoxyneodecanoate (the same "Perbutyl ND"), t-butylperoxyneoheptanoeate (Same as "Perbutyl NHP"), t-hexyl peroxypivalate (same as "Perhexyl PV"), t-butyl peroxypivalate (same as "Perbutyl PV"), 2,5-dimethyl-2,5-di (same as "Perbutyl PV") 2-Ethylhexanoyl) hexane (same as "Perhexa 250"), 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate (same as "Perocta O"), t-hexylperoxy-2 -Ethylhexanoate (same as "Perhexyl O"), t-butylperoxy-2-ethylhexanoate (same as "Perbutyl O"), t-butyl peroxylaurate (same as "Perbutyl L"), t- Butyl Luperoxy-3,5,5-trimethylhexanoate (“Perbutyl 355”), t-hexyl peroxyisopropyl monocarbonate (“Perhexyl I”), t-butyl peroxyisopropyl monocarbonate (“Perbutyl I”) ), T-Butylperoxy-2-ethylhexyl monocarbonate (“Perbutyl E”), t-butyl peroxyacetate (“Perbutyl A”), t-hexyl peroxybenzoate (“Perhexyl Z”) and t. -Butyl peroxybenzoate (the same "perbutyl Z") and the like can be mentioned, and one or more of these can be used.

上記無機過酸化物としては、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等が挙げられる。
また、レドックス開始の場合、亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート、アスコルビン酸、亜硫酸ガス(SO2)、硫酸第一鉄等を還元剤として用いることができる。
Examples of the inorganic peroxide include potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate and the like.
When starting redox, sodium sulfite, sodium thiosulfate, sodium formaldehyde sulfoxylate, ascorbic acid, sulfurous acid gas (SO 2 ), ferrous sulfate and the like can be used as the reducing agent.

重合開始剤の好ましい使用量は、用いる単量体成分の総量を100質量部としたときに、例えば、0.001~2質量部であり、また例えば、0.005~1質量部であり、また例えば、0.01~0.1質量部である。重合開始剤の使用量が0.001質量部以上であれば重合反応を安定的に行うことができ、2質量部以下であれば一次鎖長の長い重合体を得やすい。 The preferable amount of the polymerization initiator used is, for example, 0.001 to 2 parts by mass and, for example, 0.005 to 1 part by mass, when the total amount of the monomer components used is 100 parts by mass. Further, for example, it is 0.01 to 0.1 parts by mass. When the amount of the polymerization initiator used is 0.001 part by mass or more, the polymerization reaction can be stably carried out, and when it is 2 parts by mass or less, a polymer having a long primary chain length can be easily obtained.

重合時の単量体成分の濃度については、より一次鎖長の長い重合体を得る観点から高い方が好ましい。ただし、単量体成分の濃度が高すぎると、重合体粒子の凝集が進行し易い他、重合熱の制御が困難となり重合反応が暴走する虞がある。このため、例えば沈殿重合法の場合、重合開始時の単量体濃度は、2~40質量%程度の範囲が一般的であり、好ましくは5~40質量%の範囲である。本発明の架橋重合体は、重合開始時に13.0質量%以上の単量体濃度で重合して得られたものであることが好ましい。単量体濃度はより好ましくは15.0質量%以上であり、更に好ましくは17.0質量%以上であり、一層好ましくは19.0質量%以上であり、より一層好ましくは20.0質量%以上である。単量体濃度はなお好ましくは22.0質量%以上であり、最も好ましくは25.0質量%以上である。
重合温度は、使用する単量体の種類及び濃度等の条件にもよるが、0~100℃が好ましく、20~80℃がより好ましい。重合温度は一定であってもよいし、重合反応の期間において変化するものであってもよい。また、重合時間は1分間~20時間が好ましく、1時間~10時間がより好ましい。
The concentration of the monomer component at the time of polymerization is preferably high from the viewpoint of obtaining a polymer having a longer primary chain length. However, if the concentration of the monomer component is too high, the aggregation of the polymer particles tends to proceed, and it becomes difficult to control the heat of polymerization, which may cause the polymerization reaction to run away. Therefore, for example, in the case of the precipitation polymerization method, the monomer concentration at the start of polymerization is generally in the range of about 2 to 40% by mass, preferably in the range of 5 to 40% by mass. The crosslinked polymer of the present invention is preferably obtained by polymerizing at a monomer concentration of 13.0% by mass or more at the start of polymerization. The monomer concentration is more preferably 15.0% by mass or more, further preferably 17.0% by mass or more, still more preferably 19.0% by mass or more, still more preferably 20.0% by mass. That is all. The monomer concentration is still preferably 22.0% by mass or more, and most preferably 25.0% by mass or more.
The polymerization temperature is preferably 0 to 100 ° C, more preferably 20 to 80 ° C, although it depends on conditions such as the type and concentration of the monomer used. The polymerization temperature may be constant or may change during the polymerization reaction. The polymerization time is preferably 1 minute to 20 hours, more preferably 1 hour to 10 hours.

重合工程を経て得られた架橋重合体分散液は、乾燥工程において減圧及び/又は加熱処理等を行い溶媒留去することにより、目的とする架橋重合体を粉末状態で得ることができる。この際、上記乾燥工程の前に、未反応単量体(及びその塩)、開始剤由来の不純物等を除去する目的で、重合工程に引き続き、遠心分離及び濾過等の固液分離工程、水、メタノール又は重合溶媒と同一の溶媒等を用いた洗浄工程を備えることが好ましい。上記洗浄工程を備えた場合、架橋重合体が二次凝集した場合であっても使用時に解れやすく、さらに残存する未反応単量体が除去されることにより結着性や電池特性の点でも良好な性能を示す。
架橋重合体粉末中に含まれる残存溶剤及び未反応単量体は、臭気、電池性能及び安全性(ガス化による電池の膨れ等)への懸念等から少ない方が好ましい。具体的には、架橋重合体粉末中、好ましくは2.0質量%以下であり、より好ましくは1.0質量%以下であり、さらに好ましくは0.5質量%以下であり、一層好ましくは0.1質量%以下である。
The crosslinked polymer dispersion obtained through the polymerization step can be obtained in a powder state by subjecting it to reduced pressure and / or heat treatment in the drying step and distilling off the solvent. At this time, prior to the drying step, for the purpose of removing unreacted monomers (and salts thereof), impurities derived from the initiator, etc., the polymerization step is followed by a solid-liquid separation step such as centrifugation and filtration, and water. , It is preferable to include a cleaning step using the same solvent as methanol or a polymerization solvent. When the above cleaning step is provided, even when the crosslinked polymer is secondarily aggregated, it is easily unraveled at the time of use, and the remaining unreacted monomer is removed, which is good in terms of binding property and battery characteristics. Shows excellent performance.
It is preferable that the amount of the residual solvent and the unreacted monomer contained in the crosslinked polymer powder is small because of concerns about odor, battery performance and safety (battery swelling due to gasification, etc.). Specifically, in the crosslinked polymer powder, it is preferably 2.0% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or less, still more preferably 0.5% by mass or less, still more preferably 0. .1% by mass or less.

本製造方法では、塩基化合物存在下にエチレン性不飽和カルボン酸単量体を含む単量体組成物の重合反応を行うが、重合工程により得られた重合体分散液にアルカリ化合物を添加して重合体を中和(以下、「工程中和」ともいう)した後、乾燥工程で溶媒を除去してもよい。また、上記工程中和の処理を行わずに架橋重合体の粉末を得た後、電極合剤層スラリーを調製する際にアルカリ化合物を添加して、重合体を中和(以下、「後中和」ともいう)してもよい。上記の内、工程中和の方が、二次凝集体が解れやすい傾向にあり好ましい。 In this production method, the polymerization reaction of the monomer composition containing the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is carried out in the presence of the basic compound, and the alkaline compound is added to the polymer dispersion obtained in the polymerization step. After neutralizing the polymer (hereinafter, also referred to as “step neutralization”), the solvent may be removed in a drying step. Further, after obtaining the powder of the crosslinked polymer without performing the above-mentioned step neutralization treatment, an alkaline compound is added when preparing the electrode mixture layer slurry to neutralize the polymer (hereinafter referred to as “after-medium”). It may also be called "wa"). Of the above, process neutralization is preferable because secondary aggregates tend to be easily disintegrated.

本製造方法では、架橋重合体は重合工程後のスラリーの状態、または乾燥工程後の粉末の状態において、金属異物を除去する金属除去工程を設けてもよい。金属異物を除去する方法としては特段の制限はなく、格子型マグネット、マグネットストレーナー、マグネットフィルター、電磁分離機、マグネットプーリー、ドラム磁選機及び吊下磁選機等の公知の方法を用いることができる。
金属除去工程では、数十~数百μm以上のサイズの磁性を有する金属異物が除去される。金属異物除去工程後の架橋重合体に含まれる金属異物は、該架橋重合体に対し、好ましくは10ppm以下であり、より好ましくは1ppm以下であり、さらに好ましくは0.1ppm以下であり、一層好ましくは0.01ppm以下である。
In the present production method, the crosslinked polymer may be provided with a metal removing step of removing metal foreign substances in the state of a slurry after the polymerization step or in the state of powder after the drying step. The method for removing metal foreign matter is not particularly limited, and known methods such as a lattice magnet, a magnet strainer, a magnet filter, an electromagnetic separation machine, a magnet pulley, a drum magnetic separator, and a suspended magnetic separator can be used.
In the metal removing step, metal foreign substances having a size of several tens to several hundreds of μm or more are removed. The metallic foreign matter contained in the crosslinked polymer after the metal foreign matter removing step is preferably 10 ppm or less, more preferably 1 ppm or less, still more preferably 0.1 ppm or less, still more preferably, with respect to the crosslinked polymer. Is 0.01 ppm or less.

<非水電解質二次電池電極合剤層用組成物>
本発明の非水電解質二次電池電極合剤層用組成物は、上記架橋重合体又はその塩を含有するバインダー、活物質及び水を含む。
本発明の電極合剤層組成物における架橋重合体又はその塩の使用量は、活物質の全量に対して、例えば、0.1質量%以上20質量%以下である。上記使用量は、また例えば、0.2質量%以上10質量%以下であり、また例えば0.3質量%以上8質量%以下であり、また例えば0.4質量%以上5質量%以下である。架橋重合体及びその塩の使用量が0.1質量%未満の場合、十分な結着性が得られないことがある。また、活物質等の分散安定性が不十分となり、形成される合剤層の均一性が低下する場合がある。一方、架橋重合体及びその塩の使用量が20質量%を超える場合、電極合剤層組成物が高粘度となり集電体への塗工性が低下することがある。その結果、得られた合剤層にブツや凹凸が生じて電極特性に悪影響を及ぼす虞がある。
<Composition for non-aqueous electrolyte secondary battery electrode mixture layer>
The composition for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode mixture layer of the present invention contains a binder, an active material and water containing the crosslinked polymer or a salt thereof.
The amount of the crosslinked polymer or a salt thereof used in the electrode mixture layer composition of the present invention is, for example, 0.1% by mass or more and 20% by mass or less with respect to the total amount of the active material. The amount used is, for example, 0.2% by mass or more and 10% by mass or less, for example, 0.3% by mass or more and 8% by mass or less, and for example, 0.4% by mass or more and 5% by mass or less. .. If the amount of the crosslinked polymer and its salt used is less than 0.1% by mass, sufficient binding properties may not be obtained. In addition, the dispersion stability of the active material or the like may be insufficient, and the uniformity of the formed mixture layer may decrease. On the other hand, when the amount of the crosslinked polymer and its salt used exceeds 20% by mass, the electrode mixture layer composition may have a high viscosity and the coatability to the current collector may be deteriorated. As a result, the obtained mixture layer may have bumps or irregularities, which may adversely affect the electrode characteristics.

架橋重合体及びその塩の使用量が上記範囲内であれば、分散安定性に優れた組成物が得られるとともに、集電体への密着性が極めて高い合剤層を得ることができ、結果として電池の耐久性が向上する。さらに、上記架橋重合体及びその塩は、活物質に対して少量(例えば5質量%以下)でも十分高い結着性を示し、かつ、カルボキシアニオンを有することから、界面抵抗が小さく、ハイレート特性に優れた電極が得られる。 When the amount of the crosslinked polymer and its salt used is within the above range, a composition having excellent dispersion stability can be obtained, and a mixture layer having extremely high adhesion to the current collector can be obtained. As a result, the durability of the battery is improved. Further, the crosslinked polymer and its salt show sufficiently high binding property to the active material even in a small amount (for example, 5% by mass or less) and have a carboxy anion, so that the interfacial resistance is small and the high rate characteristics are obtained. Excellent electrodes are obtained.

上記活物質の内、正極活物質としては主に遷移金属酸化物のリチウム塩が用いられ、例えば、層状岩塩型及びスピネル型のリチウム含有金属酸化物を使用することができる。層状岩塩型の正極活物質の具体的な化合物としては、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、並びに、三元系と呼ばれるNCM{Li(Nix,Coy,Mnz)、x+y+z=1}及びNCA{Li(Ni1-a-bCoaAlb)}等が挙げられる。また、スピネル型の正極活物質としてはマンガン酸リチウム等が挙げられる。酸化物以外にもリン酸塩、ケイ酸塩及び硫黄等が使用され、リン酸塩としては、オリビン型のリン酸鉄リチウム等が挙げられる。正極活物質としては、上記のうちの1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて混合物又は複合物として使用してもよい。Among the above active materials, the lithium salt of the transition metal oxide is mainly used as the positive electrode active material, and for example, layered rock salt type and spinel type lithium-containing metal oxides can be used. Specific compounds of the layered rock salt type positive electrode active material include lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, and NCM {Li (Ni x , Coy, Mn z ), x + y + z = 1} and NCA, which are called ternary systems. {Li (Ni 1-ab Co a Al b )} and the like can be mentioned. Examples of the spinel-type positive electrode active material include lithium manganate and the like. Phosphate, silicate, sulfur and the like are used in addition to the oxide, and examples of the phosphate include olivine-type lithium iron phosphate and the like. As the positive electrode active material, one of the above may be used alone, or two or more thereof may be combined and used as a mixture or a composite.

尚、層状岩塩型のリチウム含有金属酸化物を含む正極活物質を水に分散させた場合、活物質表面のリチウムイオンと水中の水素イオンとが交換されることにより、分散液がアルカリ性を示す。このため、一般的な正極用集電体材料であるアルミ箔(Al)等が腐食される虞がある。このような場合には、バインダーとして未中和又は部分中和された架橋重合体を用いることにより、活物質から溶出するアルカリ分を中和することが好ましい。また、未中和又は部分中和された架橋重合体の使用量は、架橋重合体の中和されていないカルボキシル基量が活物質から溶出するアルカリ量に対して当量以上となるように用いることが好ましい。 When a positive electrode active material containing a layered rock salt type lithium-containing metal oxide is dispersed in water, the dispersion liquid exhibits alkalinity by exchanging lithium ions on the surface of the active material and hydrogen ions in water. Therefore, there is a risk that aluminum foil (Al), which is a general current collector material for positive electrodes, will be corroded. In such a case, it is preferable to neutralize the alkali content eluted from the active material by using an unneutralized or partially neutralized crosslinked polymer as the binder. The amount of the unneutralized or partially neutralized crosslinked polymer used should be such that the amount of unneutralized carboxyl groups in the crosslinked polymer is equal to or greater than the amount of alkali eluted from the active material. Is preferable.

正極活物質はいずれも電気伝導性が低いため、導電助剤を添加して使用されるのが一般的である。導電助剤としては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、黒鉛微粉、炭素繊維等の炭素系材料が挙げられ、これらの内、優れた導電性を得やすい点からカーボンブラック、カーボンナノチューブ及びカーボンファイバー、が好ましい。また、カーボンブラックとしては、ケッチェンブラック及びアセチレンブラックが好ましい。導電助剤は、上記の1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。導電助剤の使用量は、導電性とエネルギー密度を両立するという観点から活物質の全量に対して、例えば、0.2~20質量%とすることができ、また例えば、0.2~10質量%とすることができる。また正極活物質は導電性を有する炭素系材料で表面コーティングしたものを使用してもよい。 Since all positive electrode active materials have low electrical conductivity, they are generally used by adding a conductive auxiliary agent. Examples of the conductive auxiliary agent include carbon-based materials such as carbon black, carbon nanotubes, carbon fibers, graphite fine powder, and carbon fibers. Among these, carbon black, carbon nanotubes, and carbon fibers are easy to obtain excellent conductivity. , Are preferred. Further, as the carbon black, Ketjen black and acetylene black are preferable. As the conductive auxiliary agent, one of the above may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. The amount of the conductive auxiliary agent used can be, for example, 0.2 to 20% by mass, and for example, 0.2 to 10%, based on the total amount of the active material from the viewpoint of achieving both conductivity and energy density. It can be mass%. Further, as the positive electrode active material, a material having a surface coating with a carbon-based material having conductivity may be used.

一方、負極活物質としては、例えば炭素系材料、リチウム金属、リチウム合金及び金属酸化物等が挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの内でも、天然黒鉛、人造黒鉛、ハードカーボン及びソフトカーボン等の炭素系材料からなる活物質(以下、「炭素系活物質」ともいう)が好ましく、天然黒鉛及び人造黒鉛等の黒鉛、並びにハードカーボンがより好ましい。また、黒鉛の場合、電池性能の面から球形化黒鉛が好適に用いられ、その粒子サイズの好ましい範囲は、例えば、1~20μmであり、また例えば、5~15μmである。また、エネルギー密度を高くするために、ケイ素やスズなどのリチウムを吸蔵できる金属又は金属酸化物等を負極活物質として使用することもできる。その中でも、ケイ素は黒鉛に比べて高容量であり、ケイ素、ケイ素合金及び一酸化ケイ素(SiO)等のケイ素酸化物のようなケイ素系材料からなる活物質(以下、「ケイ素系活物質」ともいう)を用いることができる。しかし、上記ケイ素系活物質は高容量である反面充放電に伴う体積変化が大きい。このため、上記炭素系活物質と併用するのが好ましい。この場合、ケイ素系活物質の配合量が多いと電極材料の崩壊を招き、サイクル特性(耐久性)が大きく低下する場合がある。このような観点から、ケイ素系活物質を併用する場合、その使用量は炭素系活物質に対して、例えば、60質量%以下であり、また例えば、30質量%以下である。 On the other hand, examples of the negative electrode active material include carbon-based materials, lithium metals, lithium alloys, metal oxides, and the like, and one or a combination of two or more of these can be used. Among these, active materials made of carbon-based materials such as natural graphite, artificial graphite, hard carbon and soft carbon (hereinafter, also referred to as “carbon-based active material”) are preferable, graphite such as natural graphite and artificial graphite, and graphite. Hard carbon is more preferred. Further, in the case of graphite, spherical graphite is preferably used from the viewpoint of battery performance, and the preferable range of the particle size thereof is, for example, 1 to 20 μm, and for example, 5 to 15 μm. Further, in order to increase the energy density, a metal or a metal oxide capable of storing lithium such as silicon or tin can also be used as the negative electrode active material. Among them, silicon has a higher capacity than graphite, and is an active material made of a silicon-based material such as silicon, a silicon alloy, and a silicon oxide such as silicon monoxide (SiO) (hereinafter, also referred to as "silicon-based active material"). Can be used. However, while the silicon-based active material has a high capacity, the volume change due to charge / discharge is large. Therefore, it is preferable to use it in combination with the above carbon-based active material. In this case, if the amount of the silicon-based active material is large, the electrode material may be disintegrated and the cycle characteristics (durability) may be significantly deteriorated. From such a viewpoint, when a silicon-based active material is used in combination, the amount used is, for example, 60% by mass or less, and for example, 30% by mass or less, based on the carbon-based active material.

本発明の架橋重合体を含むバインダーは、当該架橋重合体がエチレン性不飽和カルボン酸単量体に由来する構造単位((a)成分)を有する。ここで、(a)成分はケイ素系活物質に対する親和性が高く、良好な結着性を示す。このため、本発明のバインダーはケイ素系活物質を含む高容量タイプの活物質を用いた場合にも優れた結着性を示すことから、得られる電極の耐久性向上に対しても有効であるものと考えられる。 The binder containing the crosslinked polymer of the present invention has a structural unit (component (a)) from which the crosslinked polymer is derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. Here, the component (a) has a high affinity for a silicon-based active material and exhibits good binding properties. Therefore, since the binder of the present invention exhibits excellent binding properties even when a high-capacity type active material containing a silicon-based active material is used, it is also effective for improving the durability of the obtained electrode. It is considered to be.

炭素系活物質は、それ自身が良好な電気伝導性を有するため、必ずしも導電助剤を添加する必要はない。抵抗をより低減する等の目的で導電助剤を添加する場合、エネルギー密度の観点からその使用量は活物質の総量に対して、例えば、10質量%以下であり、また例えば、5重量%以下である。 Since the carbon-based active material itself has good electrical conductivity, it is not always necessary to add a conductive additive. When a conductive auxiliary agent is added for the purpose of further reducing resistance, the amount used is, for example, 10% by mass or less, and for example, 5% by weight or less, based on the total amount of the active material, from the viewpoint of energy density. Is.

非水電解質二次電池電極合剤層用組成物がスラリー状態の場合、活物質の使用量は、組成物全量に対して、例えば、10~75質量%の範囲であり、また例えば、30~65質量%の範囲である。活物質の使用量が10質量%以上であればバインダー等のマイグレーションが抑えられるとともに、媒体の乾燥コストの面でも有利となる。一方、75質量%以下であれば組成物の流動性及び塗工性を確保することができ、均一な合剤層を形成することができる。 When the composition for the non-aqueous electrolyte secondary battery electrode mixture layer is in a slurry state, the amount of the active material used is, for example, in the range of 10 to 75% by mass, and for example, 30 to 30 to the total amount of the composition. It is in the range of 65% by mass. If the amount of the active material used is 10% by mass or more, migration of the binder or the like can be suppressed, and the drying cost of the medium is also advantageous. On the other hand, if it is 75% by mass or less, the fluidity and coatability of the composition can be ensured, and a uniform mixture layer can be formed.

また、湿粉状態で電極合剤層用組成物を調製する場合、活物質の使用量は、組成物全量に対して、例えば、60~97質量%の範囲であり、また例えば、70~90質量%の範囲である。また、エネルギー密度の観点から、バインダーや導電助剤等の活物質以外の不揮発成分は、必要な結着性や導電性が担保される範囲内で出来る限り少ない方がよい。 When the composition for the electrode mixture layer is prepared in a wet powder state, the amount of the active material used is, for example, in the range of 60 to 97% by mass, and for example, 70 to 90, based on the total amount of the composition. It is in the range of% by mass. Further, from the viewpoint of energy density, it is preferable that the amount of non-volatile components other than the active material such as the binder and the conductive auxiliary agent is as small as possible within the range in which the required binding property and conductivity are guaranteed.

非水電解質二次電池電極合剤層用組成物は、媒体として水を使用する。また、組成物の性状及び乾燥性等を調整する目的で、メタノール及びエタノール等の低級アルコール類、エチレンカーボネート等のカーボネート類、アセトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、N-メチルピロリドン等の水溶性有機溶剤との混合溶媒としてもよい。混合媒体中の水の割合は、例えば、50質量%以上であり、また例えば、70質量%以上である。 The composition for the non-aqueous electrolyte secondary battery electrode mixture layer uses water as a medium. Further, for the purpose of adjusting the properties and dryness of the composition, lower alcohols such as methanol and ethanol, carbonates such as ethylene carbonate, ketones such as acetone, and water-soluble organic solvents such as tetrahydrofuran and N-methylpyrrolidone. It may be used as a mixed solvent with. The proportion of water in the mixing medium is, for example, 50% by mass or more, and for example, 70% by mass or more.

電極合剤層用組成物を塗工可能なスラリー状態とする場合、組成物全体に占める水を含む媒体の含有量は、スラリーの塗工性、および乾燥に必要なエネルギーコスト、生産性の観点から、例えば、25~90質量%の範囲とすることができ、また例えば、35~70質量%とすることができる。また、プレス可能な湿粉状態とする場合、上記媒体の含有量はプレス後の合剤層の均一性の観点から、例えば、3~40質量%の範囲とすることができ、また例えば、10~30質量%の範囲とすることができる。 When the composition for the electrode mixture layer is put into a coatable slurry state, the content of the medium containing water in the entire composition is from the viewpoint of the coatability of the slurry, the energy cost required for drying, and the productivity. Therefore, it can be, for example, in the range of 25 to 90% by mass, and can be, for example, 35 to 70% by mass. Further, in the case of a pressable wet powder state, the content of the medium can be, for example, in the range of 3 to 40% by mass from the viewpoint of the uniformity of the mixture layer after pressing, and for example, 10 It can be in the range of ~ 30% by mass.

本発明のバインダーは、上記架橋重合体又はその塩のみからなるものであってもよいが、これ以外にもスチレン/ブタジエン系ラテックス(SBR)、アクリル系ラテックス及びポリフッ化ビニリデン系ラテックス等の他のバインダー成分を併用してもよい。他のバインダー成分を併用する場合、その使用量は、活物質に対して、例えば、0.1~5質量%以下とすることができ、また例えば、0.1~2質量%以下とすることができ、また例えば、0.1~1質量%以下とすることができる。他のバインダー成分の使用量が5質量%を超えると抵抗が増大し、ハイレート特性が不十分なものとなる場合がある。上記の中でも、結着性及び耐屈曲性のバランスに優れる点で、スチレン/ブタジエン系ラテックスが好ましい。 The binder of the present invention may consist only of the crosslinked polymer or a salt thereof, but other binders such as styrene / butadiene latex (SBR), acrylic latex and polyvinylidene fluoride-based latex may be used. A binder component may be used in combination. When other binder components are used in combination, the amount used may be, for example, 0.1 to 5% by mass or less, and for example, 0.1 to 2% by mass or less, based on the active material. And, for example, it can be 0.1 to 1% by mass or less. If the amount of the other binder component used exceeds 5% by mass, the resistance may increase and the high rate characteristics may be insufficient. Among the above, styrene / butadiene latex is preferable because it has an excellent balance between binding property and bending resistance.

上記スチレン/ブタジエン系ラテックスとは、スチレン等の芳香族ビニル単量体に由来する構造単位及び1,3-ブタジエン等の脂肪族共役ジエン系単量体に由来する構造単位を有する共重合体の水系分散体を示す。上記芳香族ビニル単量体としては、スチレンの他にα-メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等が挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を用いることができる。上記共重合体中における上記芳香族ビニル単量体に由来する構造単位は、主に結着性の観点から、例えば、20~60質量%の範囲とすることができ、また例えば、30~50質量%の範囲とすることができる。 The styrene / butadiene latex is a copolymer having a structural unit derived from an aromatic vinyl monomer such as styrene and a structural unit derived from an aliphatic conjugated diene monomer such as 1,3-butadiene. Shows an aqueous dispersion. Examples of the aromatic vinyl monomer include α-methylstyrene, vinyltoluene, divinylbenzene and the like in addition to styrene, and one or more of these can be used. The structural unit derived from the aromatic vinyl monomer in the copolymer can be, for example, in the range of 20 to 60% by mass, and for example, 30 to 50, mainly from the viewpoint of binding property. It can be in the range of% by mass.

上記脂肪族共役ジエン系単量体としては、1,3-ブタジエンの他に2-メチル-1,3-ブタジエン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、2-クロロ-1,3-ブタジエン等が挙げられ、これらの内の1種又は2種以上を用いることができる。上記共重合体中における上記脂肪族共役ジエン系単量体に由来する構造単位は、バインダーの結着性及び得られる電極の柔軟性が良好なものとなる点で、例えば、30~70質量%の範囲とすることができ、また例えば、40~60質量%の範囲とすることができる。 Examples of the aliphatic conjugated diene-based monomer include 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, and 2-chloro-1,3-in addition to 1,3-butadiene. Butadiene and the like can be mentioned, and one or more of these can be used. The structural unit derived from the aliphatic conjugated diene-based monomer in the copolymer is, for example, 30 to 70% by mass in that the binding property of the binder and the flexibility of the obtained electrode are good. It can be in the range of 40 to 60% by mass, for example.

スチレン/ブタジエン系ラテックスは、上記の単量体以外にも、結着性等の性能をさらに向上させるために、その他の単量体として(メタ)アクリロニトリル等のニトリル基含有単量体、(メタ)アクリル酸、イタンコン酸、マレイン酸等のカルボキシル基含有単量体を共重合単量体として用いてもよい。
上記共重合体中における上記その他の単量体に由来する構造単位は、例えば、0~30質量%の範囲とすることができ、また例えば、0~20質量%の範囲とすることができる。
In addition to the above-mentioned monomers, the styrene / butadiene-based latex includes nitrile group-containing monomers such as (meth) acrylonitrile and (meth) as other monomers in order to further improve the performance such as binding property. ) A carboxyl group-containing monomer such as acrylic acid, itanconic acid, and maleic acid may be used as the copolymerization monomer.
The structural unit derived from the other monomer in the copolymer can be, for example, in the range of 0 to 30% by mass, or can be, for example, in the range of 0 to 20% by mass.

本発明の非水電解質二次電池電極合剤層用組成物は、上記の活物質、水及びバインダーを必須の構成成分とするものであり、公知の手段を用いて各成分を混合することにより得られる。各成分の混合方法は特段制限されるものではなく、公知の方法を採用することができるが、活物質、導電助剤及びバインダーである架橋重合体粒子等の粉末成分をドライブレンドした後、水等の分散媒と混合し、分散混練する方法が好ましい。電極合剤層用組成物をスラリー状態で得る場合、分散不良や凝集のないスラリーに仕上げることが好ましい。混合手段としては、プラネタリーミキサー、薄膜旋回式ミキサー及び自公転式ミキサー等の公知のミキサーを使用することができるが、短時間で良好な分散状態が得られる点で薄膜旋回式ミキサーを使用して行うことが好ましい。また、薄膜旋回式ミキサーを用いる場合は、予めディスパー等の攪拌機で予備分散を行うことが好ましい。また、上記スラリーの粘度は、60rpmにおけるB型粘度として、例えば、500~100,000mPa・sの範囲とすることができ、また例えば、1,000~50,000mPa・sの範囲とすることができる。 The composition for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode mixture layer of the present invention contains the above-mentioned active material, water and a binder as essential constituents, and by mixing the respective components using known means. can get. The mixing method of each component is not particularly limited, and a known method can be adopted. However, after dry-blending powder components such as an active material, a conductive additive, and crosslinked polymer particles which are binders, water is used. A method of mixing with a dispersion medium such as the above and dispersing and kneading is preferable. When the composition for the electrode mixture layer is obtained in a slurry state, it is preferable to finish the slurry without dispersion failure or aggregation. As the mixing means, a known mixer such as a planetary mixer, a thin film swirl mixer, or a self-revolving mixer can be used, but a thin film swirl mixer is used because a good dispersion state can be obtained in a short time. It is preferable to do this. When using a thin film swirl mixer, it is preferable to pre-disperse in advance with a stirrer such as a disper. The viscosity of the slurry can be, for example, in the range of 500 to 100,000 mPa · s, or in the range of 1,000 to 50,000 mPa · s, for example, as the B-type viscosity at 60 rpm. can.

一方、電極合剤層用組成物を湿粉状態で得る場合、ヘンシェルミキサー、ブレンダ―、プラネタリーミキサー及び2軸混練機等を用いて、濃度ムラのない均一な状態まで混練することが好ましい。 On the other hand, when the composition for the electrode mixture layer is obtained in a wet powder state, it is preferable to knead the composition to a uniform state without uneven concentration by using a Henschel mixer, a blender, a planetary mixer, a twin-screw kneader or the like.

また、非水電解質二次電池電極合剤層用組成物中に多量の多価金属イオンが含まれると、架橋重合体のカルボキシル基と相互作用する結果、スラリーの安定性が低下し、電極合剤層の均一性及び結着性が低下する恐れがある。係る観点から、非水電解質二次電池電極合剤層用組成物中の多価金属イオン濃度は、架橋重合体に対して好ましくは100ppm以下であり、より好ましくは50ppm以下であり、さらに好ましくは10ppm以下である。多価金属としては特に限定されないが、例えば、Fe、Al、Cr、Cu、Ca等が挙げられる。 Further, if a large amount of polyvalent metal ions are contained in the composition for the electrode mixture layer of the non-aqueous electrolyte secondary battery, the stability of the slurry is lowered as a result of interacting with the carboxyl group of the crosslinked polymer, and the electrode combination is performed. The uniformity and binding properties of the agent layer may decrease. From this point of view, the polyvalent metal ion concentration in the composition for the non-aqueous electrolyte secondary battery electrode mixture layer is preferably 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, still more preferably 50 ppm or less with respect to the crosslinked polymer. It is 10 ppm or less. The polyvalent metal is not particularly limited, and examples thereof include Fe, Al, Cr, Cu, and Ca.

<非水電解質二次電池用電極>
本発明の非水電解質二次電池用電極は、銅又はアルミニウム等の集電体表面に上記電極合剤層用組成物から形成される合剤層を備えてなるものである。合剤層は、集電体の表面に本発明の電極合剤層用組成物を塗工した後、水等の媒体を乾燥除去することにより形成される。合剤層組成物を塗工する方法は特に限定されず、ドクターブレード法、ディップ法、ロールコート法、コンマコート法、カーテンコート法、グラビアコート法及びエクストルージョン法などの公知の方法を採用することができる。また、上記乾燥は、温風吹付け、減圧、(遠)赤外線、マイクロ波照射等の公知の方法により行うことができる。
通常、乾燥後に得られた合剤層には、金型プレス及びロールプレス等による圧縮処理が施される。圧縮することにより活物質及びバインダーを密着させ、合剤層の強度及び集電体への密着性を向上させることができる。圧縮により合剤層の厚みを、例えば、圧縮前の30~80%程度に調整することができ、圧縮後の合剤層の厚みは4~200μm程度が一般的である。
<Electrodes for non-aqueous electrolyte secondary batteries>
The electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention comprises a mixture layer formed from the composition for the electrode mixture layer on the surface of a current collector such as copper or aluminum. The mixture layer is formed by applying the composition for an electrode combination layer of the present invention to the surface of a current collector and then drying and removing a medium such as water. The method for applying the mixture layer composition is not particularly limited, and known methods such as a doctor blade method, a dip method, a roll coating method, a comma coating method, a curtain coating method, a gravure coating method and an extrusion method are adopted. be able to. Further, the drying can be performed by a known method such as blowing warm air, reducing the pressure, (far) infrared rays, and irradiating microwaves.
Usually, the mixture layer obtained after drying is subjected to a compression treatment by a die press, a roll press or the like. By compressing, the active material and the binder are brought into close contact with each other, and the strength of the mixture layer and the adhesion to the current collector can be improved. The thickness of the mixture layer can be adjusted to, for example, about 30 to 80% before compression by compression, and the thickness of the mixture layer after compression is generally about 4 to 200 μm.

本発明の非水電解質二次電池用電極にセパレータ及び非水電解液を備えることにより、非水電解質二次電池を作製することができる。
セパレータは電池の正極及び負極間に配され、両極の接触による短絡の防止や電解液を保持してイオン導電性を確保する役割を担う。セパレータにはフィルム状の絶縁性微多孔膜であって、良好なイオン透過性及び機械的強度を有するものが好ましい。具体的な素材としては、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン等を使用することができる。
By providing the electrode for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention with a separator and a non-aqueous electrolyte solution, a non-aqueous electrolyte secondary battery can be manufactured.
The separator is arranged between the positive electrode and the negative electrode of the battery, and plays a role of preventing a short circuit due to contact between the two electrodes and holding an electrolytic solution to ensure ionic conductivity. The separator is preferably a film-like insulating microporous film having good ion permeability and mechanical strength. As a specific material, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polytetrafluoroethylene and the like can be used.

非水電解液は、非水電解質二次電池に一般的に使用される公知のものを用いることができる。具体的な溶媒としては、プロピレンカーボネート及びエチレンカーボネート等の高誘電率で電解質の溶解能力の高い環状カーボネート、並びに、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート及びジエチルカーボネート等の粘性の低い鎖状カーボネート等が挙げられ、これらを単独で又は混合溶媒として使用することができる。非水電解液は、これらの溶媒にLiPF6、LiSbF6、LiBF4、LiClO4、LiAlO4等のリチウム塩を溶解して使用される。非水電解質二次電池は、セパレータで仕切られた正極板及び負極板を渦巻き状又は積層構造にしてケース等に収納することにより得られる。As the non-aqueous electrolyte solution, known ones generally used for non-aqueous electrolyte secondary batteries can be used. Specific examples of the solvent include cyclic carbonates having a high dielectric constant and a high dissolving ability of an electrolyte such as propylene carbonate and ethylene carbonate, and chain carbonates having a low viscosity such as ethylmethyl carbonate, dimethyl carbonate and diethyl carbonate. , These can be used alone or as a mixed solvent. The non-aqueous electrolyte solution is used by dissolving lithium salts such as LiPF 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , and LiAlO 4 in these solvents. The non-aqueous electrolyte secondary battery is obtained by forming a positive electrode plate and a negative electrode plate partitioned by a separator into a spiral or laminated structure and storing them in a case or the like.

以上説明したように、本明細書に開示される非水電解質二次電池電極用バインダーは、合剤層において電極材料との優れた結着性と集電体との優れた接着性とを示すこのため、上記バインダーを使用して得られた電極を備えた非水電解質二次電池は、良好な一体性を確保でき、充放電を繰り返しても良好な耐久性(サイクル特性)を示すと予想され、車載用二次電池等に好適である。 As described above, the non-aqueous electrolyte secondary battery electrode binder disclosed in the present specification exhibits excellent adhesion to the electrode material and excellent adhesion to the current collector in the mixture layer. Therefore, it is expected that the non-aqueous electrolyte secondary battery equipped with the electrodes obtained by using the above binder can secure good integrity and show good durability (cycle characteristics) even after repeated charging and discharging. Therefore, it is suitable for an in-vehicle secondary battery or the like.

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。尚、本発明は、これらの実施例により限定されるものではない。尚、以下において「部」及び「%」は、特に断らない限り質量部及び質量%を意味する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on Examples. The present invention is not limited to these examples. In the following, "parts" and "%" mean parts by mass and% by mass unless otherwise specified.

≪架橋重合体塩の製造≫
(製造例1:架橋重合体塩R-1の製造)
重合には、攪拌翼、温度計、還流冷却器及び窒素導入管を備えた反応器を用いた。
反応器内にアセトニトリル567部、イオン交換水2.20部、アクリル酸(以下、「AA」という)100部、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル(ダイソー社製、商品名「ネオアリルP-30」)0.60部及び上記AAに対して1.0モル%に相当するトリオクチルアミンを仕込んだ。反応器内を十分に窒素置換した後、加温して内温を55℃まで昇温した。内温が55℃で安定したことを確認した後、重合開始剤として2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業社製、商品名「V-65」)0.040部を添加したところ、反応液に白濁が認められたため、この点を重合開始点とした。単量体濃度は15.0%と算出された。外温(水バス温度)を調整して内温を55℃に維持しながら重合反応を継続し、重合開始点から6時間経過した時点で内温を65℃まで昇温した。内温を65℃で維持し、反応開始点から12時間経過した時点で反応液の冷却を開始し、内温が25℃まで低下した後、水酸化リチウム・一水和物(以下、「LiOH・H2O」という)の粉末52.5部を添加した。添加後室温下12時間撹拌を継続して、架橋重合体塩R-1(Li塩、中和度90モル%)の粒子が媒体に分散したスラリー状の重合反応液を得た。
≪Manufacturing of crosslinked polymer salt≫
(Production Example 1: Production of crosslinked polymer salt R-1)
A reactor equipped with a stirring blade, a thermometer, a reflux condenser and a nitrogen introduction tube was used for the polymerization.
In the reactor, 567 parts of acetonitrile, 2.20 parts of ion-exchanged water, 100 parts of acrylic acid (hereinafter referred to as "AA"), pentaerythritol triallyl ether (manufactured by Daiso, trade name "Neoallyl P-30") 0. 60 parts and 1.0 mol% of trioctylamine corresponding to the above AA were charged. After sufficiently replacing the inside of the reactor with nitrogen, the inside temperature was raised to 55 ° C. by heating. After confirming that the internal temperature was stable at 55 ° C, 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name "V-65") 0 as a polymerization initiator. When .040 parts were added, cloudiness was observed in the reaction solution, and this point was set as the polymerization initiation point. The monomer concentration was calculated to be 15.0%. The polymerization reaction was continued while maintaining the internal temperature at 55 ° C. by adjusting the external temperature (water bath temperature), and the internal temperature was raised to 65 ° C. when 6 hours had passed from the polymerization initiation point. The internal temperature is maintained at 65 ° C., cooling of the reaction solution is started 12 hours after the reaction start point, and after the internal temperature drops to 25 ° C., lithium hydroxide monohydrate (hereinafter, “LiOH”) is started. 52.5 parts of powder of "H 2 O") was added. After the addition, stirring was continued at room temperature for 12 hours to obtain a slurry-like polymerization reaction solution in which particles of the crosslinked polymer salt R-1 (Li salt, neutralization degree 90 mol%) were dispersed in a medium.

(架橋重合体塩R-1(Li中和物)の膨潤前平均粒子径測定)
上記で得られた架橋重合体塩R-1を含む重合反応液を、アセトニトリルを分散媒とするレーザー回折/散乱式粒度分布計(マイクロトラックベル社製、マイクロトラックMT-3300EXII)にて粒子径測定を行った。体積基準メジアン径は0.35μmであった。
(Measurement of average particle size before swelling of crosslinked polymer salt R-1 (Li neutralized product))
Particle size of the polymerization reaction solution containing the crosslinked polymer salt R-1 obtained above with a laser diffraction / scattering type particle size distribution meter (Microtrac MT-3300EXII, manufactured by Microtrac Bell) using acetonitrile as a dispersion medium. Measurements were made. The volume-based median diameter was 0.35 μm.

得られた重合反応液を遠心分離して重合体粒子を沈降させた後、上澄みを除去した。その後、重合反応液と同重量のアセトニトリルに沈降物を再分散させた後、遠心分離により重合体粒子を沈降させて上澄みを除去する洗浄操作を2回繰り返した。沈降物を回収し、減圧条件下、80℃で3時間乾燥処理を行い、揮発分を除去することにより、架橋重合体塩R-1の粉末を得た。架橋重合体塩R-1は吸湿性を有するため、水蒸気バリア性を有する容器に密封保管した。なお、架橋重合体塩R-1の粉末をIR測定し、カルボン酸のC=O基由来のピークとカルボン酸LiのC=O由来のピークの強度比より中和度を求めたところ、仕込みからの計算値に等しく90モル%であった。 The obtained polymerization reaction solution was centrifuged to settle the polymer particles, and then the supernatant was removed. Then, after redispersing the precipitate in acetonitrile having the same weight as the polymerization reaction solution, the washing operation of precipitating the polymer particles by centrifugation and removing the supernatant was repeated twice. The precipitate was recovered and dried under reduced pressure at 80 ° C. for 3 hours to remove volatile components to obtain a powder of the crosslinked polymer salt R-1. Since the crosslinked polymer salt R-1 has hygroscopicity, it was sealed and stored in a container having a water vapor barrier property. The powder of the crosslinked polymer salt R-1 was measured by IR, and the degree of neutralization was determined from the intensity ratio of the peak derived from the C = O group of the carboxylic acid and the peak derived from the C = O of the carboxylic acid Li. It was 90 mol%, which was equal to the value calculated from.

(架橋重合体塩R-1(Li中和物)の水媒体中での平均粒子径測定)
上記で得られた架橋重合体塩R-1の粉末0.25g、及びイオン交換水49.75gを100ccの容器に量りとり、自転/公転式攪拌機(シンキー社製、あわとり錬太郎AR-250)にセットした。次いで、撹拌(自転速度2000rpm/公転速度800rpm、7分)、さらに脱泡(自転速度2200rpm/公転速度60rpm、1分)処理を行い架橋重合体塩R-1(中和度90モル%)が水に膨潤した状態のハイドロゲルを作成した。
次に、イオン交換水を分散媒とするレーザー回折/散乱式粒度分布計(マイクロトラックベル社製、マイクロトラックMT-3300EXII)にて上記ハイドロゲルの粒度分布測定を行った。ハイドロゲルに対し、過剰量の分散媒を循環しているところに、適切な散乱光強度が得られる量のハイドロゲルを投入したところ、数分後に測定される粒度分布形状が安定した。安定を確認次第、体積基準の粒度分布測定を行い、平均粒子径としてメジアン径(D50)を求めたところ、1.2μmであった。また、以下の基準に従い単分散性を評価した結果、(体積基準メジアン径/個数基準メジアン径)で表される粒子径分布は1.2であり、単分散性は「◎」と判断された。
評価基準;
◎:体積基準メジアン径/個数基準メジアン径が1.5未満
○:体積基準メジアン径/個数基準メジアン径が1.5以上、3.0未満
△:体積基準メジアン径/個数基準メジアン径が3.0以上、10未満
×:体積基準メジアン径/個数基準メジアン径が10以上
(Measurement of average particle size of crosslinked polymer salt R-1 (Li neutralized product) in aqueous medium)
Weighing 0.25 g of the crosslinked polymer salt R-1 powder obtained above and 49.75 g of ion-exchanged water in a 100 cc container, a rotating / revolving stirrer (Sinky, Awatori Rentaro AR-250) ). Next, stirring (rotation speed 2000 rpm / revolution speed 800 rpm, 7 minutes) and defoaming (rotation speed 2200 rpm / revolution speed 60 rpm, 1 minute) treatment were performed to obtain the crosslinked polymer salt R-1 (neutralization degree 90 mol%). A hydrogel swollen in water was prepared.
Next, the particle size distribution of the hydrogel was measured with a laser diffraction / scattering particle size distribution meter (Microtrac MT-3300EXII, manufactured by Microtrac Bell) using ion-exchanged water as a dispersion medium. When an amount of hydrogel capable of obtaining an appropriate scattered light intensity was added to the hydrogel in a place where an excessive amount of dispersion medium was circulated, the particle size distribution shape measured after a few minutes became stable. As soon as the stability was confirmed, the particle size distribution was measured on a volume basis, and the median diameter (D50) was determined as the average particle diameter. It was 1.2 μm. In addition, as a result of evaluating the monodispersity according to the following criteria, the particle size distribution represented by (volume-based median diameter / number-based median diameter) was 1.2, and the monodispersity was judged to be "◎". ..
Evaluation criteria;
⊚: Volume-based median diameter / number-based median diameter is less than 1.5 ○: Volume-based median diameter / number-based median diameter is 1.5 or more and less than 3.0 Δ: Volume-based median diameter / number-based median diameter is 3 .0 or more and less than 10 ×: Volume-based median diameter / number-based median diameter is 10 or more

(製造例2~22:架橋重合体(塩)R-2~R-22の製造)
各原料の仕込み量を表1又は表2に記載の通りとした以外は製造例1と同様の操作を行い、架橋重合体(塩)R-2~R-22を含む重合反応液を得た。各重合反応液について製造例1と同様の操作により膨潤前平均粒子径を測定し、表1及び表2に示した。
各重合反応液について、製造例1と同様の操作を行い、粉末状の架橋重合体(塩)R-2~R-22を得た。各架橋重合体(塩)は、水蒸気バリア性を有する容器に密封保管した。
得られた各重合体(塩)について、製造例1と同様に、水媒体中での平均粒子径を測定した。結果を表1又は表2に示す。尚、製造例19では、LiOH・H2Oの粉末52.5部の代わりにNaOHを用いることにより。架橋重合体Na塩(中和度90モル%)を得た。
(Production Examples 2 to 22: Production of crosslinked polymers (salts) R-2 to R-22)
The same operation as in Production Example 1 was carried out except that the amount of each raw material charged was as shown in Table 1 or Table 2, to obtain a polymerization reaction solution containing the crosslinked polymers (salts) R-2 to R-22. .. The average particle size before swelling was measured for each polymerization reaction solution by the same operation as in Production Example 1, and is shown in Tables 1 and 2.
The same operation as in Production Example 1 was carried out for each polymerization reaction solution to obtain powdery crosslinked polymers (salts) R-2 to R-22. Each crosslinked polymer (salt) was sealed and stored in a container having a water vapor barrier property.
For each of the obtained polymers (salts), the average particle size in an aqueous medium was measured in the same manner as in Production Example 1. The results are shown in Table 1 or Table 2. In Production Example 19, NaOH was used instead of 52.5 parts of LiOH · H 2 O powder. A crosslinked polymer Na salt (neutralization degree 90 mol%) was obtained.

Figure 0007078048000001
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Figure 0007078048000002
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表1及び表2において用いた化合物の詳細を以下に示す。
AA:アクリル酸
IBXA:アクリル酸イソボルニル
DMAA:N,N-ジメチルアクリルアミド
P-30:ペンタエリスリトールトリアリルエーテル(ダイソー社製、商品名「ネオアリルP-30」)
T-20:トリメチロールプロパンジアリルエーテル(ダイソー社製、商品名「ネオアリルT-20」)
TMA:トリメチルアミン(C/N値:3)
TEA:トリエチルアミン(C/N値:6)
TOA:トリオクチルアミン(C/N値:24)
TDA:トリドデシルアミン(C/N値:36)
TSA:トリステアリルアミン(C/N値:54)
ピリジン:(C/N値:5)
ジブチルアミン:(C/N値:8)
ヘキシルアミン:(C/N値:6)
DMAN:1,8-ビス(ジメチルアミノ)ナフタレン(C/N値:7)
AcN:アセトニトリル
V-65:2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(和光純薬工業社製)
Details of the compounds used in Tables 1 and 2 are shown below.
AA: Acrylic acid IBXA: Isobornyl acrylate DMAA: N, N-dimethylacrylamide P-30: Pentaerythritol triallyl ether (manufactured by Daiso, trade name "Neoallyl P-30")
T-20: Trimethylolpropanediallyl ether (manufactured by Daiso, trade name "Neoallyl T-20")
TMA: Trimethylamine (C / N value: 3)
TEA: Triethylamine (C / N value: 6)
TOA: Trioctylamine (C / N value: 24)
TDA: Tridodecylamine (C / N value: 36)
TSA: Tristeallylamine (C / N value: 54)
Pyridine: (C / N value: 5)
Dibutylamine: (C / N value: 8)
Hexylamine: (C / N value: 6)
DMAN: 1,8-bis (dimethylamino) naphthalene (C / N value: 7)
AcN: Acetonitrile V-65: 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)

(負極電極の評価)
負極活物質として、黒鉛、又は、ケイ素粒子及び黒鉛を用い、各架橋重合体をバインダーとして用いた合剤層用組成物について、その塗工性及び形成された合剤層/集電体間の剥離強度(すなわちバインダーの結着性)を測定した。黒鉛としては天然黒鉛(日本黒鉛社製、商品名「CGB-10」)、ケイ素粒子としては(Sigma-Aldrich、Siナノパウダー、粒子径<100nm)を使用した。
(Evaluation of negative electrode)
For a composition for a mixture layer using graphite or silicon particles and graphite as the negative electrode active material and using each crosslinked polymer as a binder, the coatability and the formed mixture layer / current collector The peel strength (that is, the binding property of the binder) was measured. Natural graphite (manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd., trade name "CGB-10") was used as the graphite, and (Sigma-Aldrich, Si nanopowder, particle diameter <100 nm) was used as the silicon particles.

実施例1
天然黒鉛100部に粉末状の架橋重合体Li塩R-1を3.2部秤量し、予めよく混合した後、イオン交換水160部を加えてディスパーで予備分散を行った後、薄膜旋回式ミキサー(プライミクス社製、FM-56-30)を用いて周速度20m/秒の条件で本分散を15秒間行うことにより、スラリー状の負極合剤層用組成物を得た。
可変式アプリケーターを用いて、厚さ20μmの銅箔(日本製箔社製)上に上記合剤層用組成物を塗布し、通風乾燥機内で100℃×15分間の乾燥を行うことにより合剤層を形成した。その後、合剤層の厚みが50±5μm、充填密度が1.70±0.20g/cm3になるよう圧延した。
Example 1
Weigh 3.2 parts of the powdered crosslinked polymer Li salt R-1 to 100 parts of natural graphite, mix well in advance, add 160 parts of ion-exchanged water, perform pre-dispersion with a disper, and then turn the film into a thin film. This dispersion was carried out for 15 seconds under the condition of a peripheral speed of 20 m / sec using a mixer (FM-56-30 manufactured by Primix Co., Ltd.) to obtain a slurry-like composition for a negative electrode mixture layer.
Using a variable applicator, apply the above composition for the mixture layer on a copper foil (manufactured by Nippon Foil Co., Ltd.) with a thickness of 20 μm, and dry the mixture in a ventilation dryer for 100 ° C for 15 minutes. Formed a layer. Then, it was rolled so that the thickness of the mixture layer was 50 ± 5 μm and the packing density was 1.70 ± 0.20 g / cm 3 .

得られた合剤層の外観を目視により観察し、以下の基準に基づいて塗工性を評価した結果、「○」と判断された。
<塗工性判定基準>
○:表面に筋ムラ、ブツ等の外観異常がまったく認められない。
△:表面に筋ムラ、ブツ等の外観異常がわずかに認められる。
×:表面に筋ムラ、ブツ等の外観異常が顕著に認められる。
As a result of visually observing the appearance of the obtained mixture layer and evaluating the coatability based on the following criteria, it was judged to be "○".
<Criteria for determining coatability>
◯: No abnormal appearance such as uneven streaks or bumps is observed on the surface.
Δ: Slightly abnormal appearance such as streaks and bumps is observed on the surface.
X: Appearance abnormalities such as streaks and bumps are noticeably observed on the surface.

<90°剥離強度(結着性)>
上記で得られた負極電極を25mm幅の短冊状に裁断した後、水平面に固定された両面テープに上記試料の合剤層面を貼付け、剥離試験用試料を作成した。試験用試料を60℃、1晩減圧条件下で乾燥させた後、引張速度50mm/分における90°剥離を行い、合剤層と銅箔間の剥離強度を測定した。剥離強度は15.2N/mと高く、良好であった。
<90 ° peel strength (bonding property)>
The negative electrode obtained above was cut into strips having a width of 25 mm, and then the mixture layer surface of the sample was attached to a double-sided tape fixed on a horizontal plane to prepare a sample for a peeling test. The test sample was dried at 60 ° C. and overnight under reduced pressure, and then peeled at 90 ° at a tensile speed of 50 mm / min, and the peeling strength between the mixture layer and the copper foil was measured. The peel strength was as high as 15.2 N / m, which was good.

実施例2~22、及び比較例1~2
活物質及びバインダーとして使用する架橋重合体塩を表3又は表4の通り用いた以外は実施例1と同様の操作を行うことにより合剤層組成物を調製した。なお、実施例2及び実施例3では、天然黒鉛及びケイ素粒子を、遊星ボールミル(FRITSCH社製、P-5)を用いて400rpmで1時間撹拌し、得られた混合物に粉末状の架橋重合体Li塩R-1を3.2部秤量し、予めよく混合した後、実施例1と同様の操作を行うことにより合剤層組成物を調製した。各合剤層組成物について塗工性及び90°剥離強度を評価した。結果を表3又は表4に示す。
Examples 2 to 22 and Comparative Examples 1 to 2
A mixture layer composition was prepared by performing the same operation as in Example 1 except that the crosslinked polymer salt used as the active material and the binder was used as shown in Table 3 or Table 4. In Examples 2 and 3, natural graphite and silicon particles were stirred at 400 rpm for 1 hour using a planetary ball mill (manufactured by FRITSCH, P-5), and a powdery crosslinked polymer was added to the obtained mixture. After weighing 3.2 parts of Li salt R-1 and mixing well in advance, a mixture layer composition was prepared by performing the same operation as in Example 1. The coatability and 90 ° peel strength of each mixture layer composition were evaluated. The results are shown in Table 3 or Table 4.

Figure 0007078048000003
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Figure 0007078048000004
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各実施例は、本発明に属する非水電解質二次電池電極用バインダーを含む電極合剤層組成物及びこれを用いて電極を作製したものである。各合剤層組成物(スラリー)の塗工性は良好であり、得られた電極の合剤層と集電体との剥離強度はいずれも高い値が得られており、優れた結着性を示すものであった。
実施例12では、20%という高い単量体濃度条件下であっても架橋重合体が安定に得られ、当該架橋重合体を含むバインダーは優れた結着性を示した。
Each example is an electrode mixture layer composition containing a binder for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode belonging to the present invention, and an electrode is produced using the same. The coatability of each combination layer composition (slurry) is good, and the peel strength between the mixture layer of the obtained electrode and the current collector is high, and the bondability is excellent. Was shown.
In Example 12, a crosslinked polymer was stably obtained even under a high monomer concentration condition of 20%, and the binder containing the crosslinked polymer showed excellent binding properties.

一方、架橋重合体(塩)R-21及びR-22は、有機アミン化合物不存在下で重合反応を行った例であり、得られた架橋重合体は高単量体濃度条件下では分散安定性が不十分であり、平均粒子径及び粒子径分布の大きなものであった。また、これらのバインダーとしての評価においても十分な結着性は得られなかった(比較例1及び2)。 On the other hand, the crosslinked polymers (salts) R-21 and R-22 are examples in which the polymerization reaction was carried out in the absence of the organic amine compound, and the obtained crosslinked polymers were dispersed and stable under high monomer concentration conditions. The properties were insufficient, and the average particle size and particle size distribution were large. In addition, sufficient binding properties were not obtained in the evaluation as these binders (Comparative Examples 1 and 2).

本発明の非水電解質二次電池電極用バインダーは、合剤層において優れた結着性を示すこのため、上記バインダーを使用して得られた電極を備えた非水電解質二次電池は、良好な耐久性(サイクル特性)を示すと予想され、車載用二次電池への適用が期待される。また、シリコンを含む活物質の使用にも有用であり、電池の高容量化への寄与が期待される。 The binder for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode of the present invention exhibits excellent binding properties in the mixture layer. Therefore, a non-aqueous electrolyte secondary battery provided with an electrode obtained by using the above binder is good. It is expected to exhibit excellent durability (cycle characteristics), and is expected to be applied to in-vehicle secondary batteries. It is also useful for the use of active materials containing silicon, and is expected to contribute to increasing the capacity of batteries.

Claims (9)

架橋重合体又はその塩を含有する非水電解質二次電池電極用バインダーの製造方法であって
機アミン化合物存在下、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を含む単量体成分を重合して前記架橋重合体を得る重合工程を備え、
前記有機アミン化合物は、当該有機アミン化合物に存在する窒素原子数に対する炭素原子数の比で表される値(C/N)が5以上である、
非水電解質二次電池電極用バインダーの製造方法
A method for producing a binder for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode containing a crosslinked polymer or a salt thereof .
A polymerization step of polymerizing a monomer component containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer in the presence of an organic amine compound to obtain the crosslinked polymer is provided.
The organic amine compound has a value (C / N) represented by the ratio of the number of carbon atoms to the number of nitrogen atoms present in the organic amine compound of 5 or more .
A method for manufacturing a binder for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode.
前記架橋重合体の重合に用いる単量体の総量に対する前記エチレン性不飽和カルボン酸単量体の濃度が、10質量%以上、100質量%以下である請求項1に記載の非水電解質二次電池電極用バインダーの製造方法The non-aqueous electrolyte 2 according to claim 1, wherein the concentration of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is 10% by mass or more and 100% by mass or less with respect to the total amount of the monomers used for the polymerization of the crosslinked polymer. A method for manufacturing a binder for a secondary battery electrode. 前記架橋重合体の重合に用いる単量体の総量に対する前記エチレン性不飽和カルボン酸単量体の濃度が、50質量%以上、100質量%以下である、請求項1に記載の非水電解質二次電池電極用バインダーの製造方法 The non-aqueous electrolyte 2 according to claim 1, wherein the concentration of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is 50% by mass or more and 100% by mass or less with respect to the total amount of the monomers used for the polymerization of the crosslinked polymer. A method for manufacturing a binder for a secondary battery electrode . 前記エチレン性不飽和カルボン酸単量体に対する前記有機アミン化合物の使用量が、0.001モル%以上、4.0モル%以下である請求項1~3のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池電極用バインダーの製造方法The non-one of claims 1 to 3, wherein the amount of the organic amine compound used with respect to the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is 0.001 mol% or more and 4.0 mol% or less. A method for manufacturing a binder for a water electrolyte secondary battery electrode. 前記エチレン性不飽和カルボン酸単量体に対する前記有機アミン化合物の使用量が、0.03モル%以上、2.0モル%以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池電極用バインダーの製造方法 The non-one according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of the organic amine compound used with respect to the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is 0.03 mol% or more and 2.0 mol% or less. A method for manufacturing a binder for a water electrolyte secondary battery electrode . 前記単量体成分を沈殿重合法により重合する重合工程を備える、請求項1~5のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池電極用バインダーの製造方法。 The method for producing a binder for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode according to any one of claims 1 to 5 , further comprising a polymerization step of polymerizing the monomer component by a precipitation polymerization method. 請求項1~のいずれか1項に記載の製造方法により得られる非水電解質二次電池電極用バインダー、活物質及び水を混合する工程を備える、非水電解質二次電池電極合剤層用組成物の製造方法For a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode mixture layer comprising a step of mixing a binder for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode, an active material, and water obtained by the production method according to any one of claims 1 to 6 . Method for producing the composition. 負極活物質として炭素系材料またはケイ素系材料を含む請求項に記載の非水電解質二次電池電極合剤層用組成物の製造方法 The method for producing a composition for a non-aqueous electrolyte secondary battery electrode mixture layer according to claim 7 , which comprises a carbon-based material or a silicon-based material as the negative electrode active material. 集電体表面に、請求項又はに記載の製造方法により得られる非水電解質二次電池電極合剤層用組成物から合剤層を形成する工程を備える、非水電解質二次電池電極の製造方法A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a step of forming a mixture layer from the composition for the electrode mixture layer of the non-aqueous electrolyte secondary battery obtained by the production method according to claim 7 or 8 on the surface of the current collector. Electrode manufacturing method .
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