WO2010074041A1 - 非水電解質二次電池用負極合剤、非水電解質二次電池用負極および非水電解質二次電池 - Google Patents

非水電解質二次電池用負極合剤、非水電解質二次電池用負極および非水電解質二次電池 Download PDF

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vinylidene fluoride
electrolyte secondary
polar group
secondary battery
negative electrode
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綾香 田上
充康 佐久間
信男 阿彦
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株式会社クレハ
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Definitions

  • the present invention relates to a negative electrode mixture for a nonaqueous electrolyte secondary battery, a negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery, and a nonaqueous electrolyte secondary battery.
  • Non-aqueous electrolyte secondary batteries using lithium are mainly used as power sources for small electronic devices used in homes such as mobile phones, personal computers, and video camcorders as batteries that can obtain large energy with a small volume and weight. ing.
  • a binder binder
  • a powdered electrode forming material such as an electrode active material and a conductive additive added as necessary.
  • an electrode mixture obtained by dissolving or dispersing in a suitable solvent is obtained by coating and drying on a current collector to form a mixture layer.
  • the binder for example, it is necessary to have durability against a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving an electrolyte such as LiPF 6 or LiClO 4 in a non-aqueous solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate, and the specific resistance is small.
  • the thin film forming property is required to be good.
  • a vinylidene fluoride polymer is generally used as the binder.
  • Patent Document 1 discloses a vinylidene fluoride copolymer obtained by copolymerizing vinylidene fluoride and an unsaturated dibasic acid monoester. Patent Document 1 aims to provide a vinylidene fluoride polymer that has good adhesion to a base material such as metal, is excellent in chemical resistance, and can be produced by aqueous polymerization.
  • a base material such as metal
  • the electrode mixture used as a binder for manufacturing an electrode is described, the components contained in the electrode mixture other than the polymer are not particularly limited.
  • Patent Document 2 discloses adding an acid to a slurry applied to a current collector as a method for producing a battery electrode having excellent peel strength between the current collector and a mixture layer. Patent Document 2 describes that an organic acid is preferable as the acid, and a carboxylic acid is more preferable.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and has a non-aqueous electrolyte that is excellent in peel strength between a mixture layer and a current collector when a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery is manufactured.
  • An object is to provide a negative electrode mixture for a secondary battery, a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery obtained by applying and drying the mixture to a current collector, and a non-aqueous electrolyte secondary battery having the negative electrode. To do.
  • the present inventors have developed a non-aqueous electrolyte secondary battery containing a specific polymer containing a chlorine atom and a specific polymer containing a polar group.
  • the negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary batteries produced using the negative electrode mixture was found to have excellent peel strength between the mixture layer and the current collector, and the present invention was completed.
  • the negative electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains a polar group-containing vinylidene fluoride polymer, a chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer, an electrode active material, and an organic solvent,
  • the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer is characterized by containing 0.3 to 5% by weight of chlorine atoms per 100% by weight of the polymer.
  • the polar group of the polar group-containing vinylidene fluoride polymer is preferably at least one polar group selected from the group consisting of a carboxyl group and a carboxylic anhydride group. Further, when the polar group of the polar group-containing vinylidene fluoride polymer is at least one polar group selected from the group consisting of a carboxyl group and a carboxylic anhydride group, the polar group-containing fluorine is contained.
  • the absorbance ratio (I R ) represented by the following formula (1) when the infrared absorption spectrum of the vinylidene chloride polymer is measured is more preferably in the range of 0.10 to 1.5.
  • I R I 1750 / I 3025 (1) (In the above formula (1), I 1750 is the absorbance of 1750 cm -1, I 3025 is the absorbance of 3025cm -1.)
  • the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer is a copolymer of vinylidene fluoride obtained by copolymerizing 90 to 99 parts by weight of vinylidene fluoride and 1 to 10 parts by weight of a chlorine atom-containing monomer (provided that the fluoride The total of vinylidene and chlorine atom-containing monomer is 100 parts by weight).
  • the chlorine atom-containing monomer is chlorotrifluoroethylene.
  • the electrode active material is preferably a carbon material.
  • the negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is obtained by applying and drying the negative electrode mixture for a nonaqueous electrolyte secondary battery on a current collector.
  • the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention has the above-described negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery.
  • the negative electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains a polar group-containing vinylidene fluoride polymer and a chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer, and thus is manufactured using the mixture.
  • the negative electrode for a water electrolyte secondary battery is excellent in the peel strength between the mixture layer and the current collector.
  • FIG. 3 is a diagram showing an IR spectrum of a polar group-containing vinylidene fluoride polymer- (1) used in Examples.
  • the negative electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains a polar group-containing vinylidene fluoride polymer, a chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer, an electrode active material, and an organic solvent, and contains the chlorine atom
  • the vinylidene fluoride polymer contains 0.3 to 5% by weight of chlorine atoms per 100% by weight of the polymer.
  • the negative electrode mixture for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains an electrode active material.
  • the electrode active material is not particularly limited, and conventionally known electrode active materials for negative electrodes can be used, and specific examples include carbon materials, metal / alloy materials, metal oxides, etc. Material is preferred.
  • the carbon material artificial graphite, natural graphite, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, or the like is used. Moreover, the said carbon material may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types.
  • the energy density of the battery can be increased.
  • the artificial graphite can be obtained, for example, by carbonizing an organic material, heat-treating it at a high temperature, pulverizing and classifying it.
  • MAG series manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.
  • MCMB manufactured by Osaka Gas
  • the negative electrode mixture for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains a polar group-containing vinylidene fluoride polymer as a binder resin.
  • the polar group-containing vinylidene fluoride polymer is a polymer containing a polar group in a polymer and obtained using at least vinylidene fluoride as a monomer.
  • the polar group-containing vinylidene fluoride polymer is a polymer usually obtained using a monomer containing vinylidene fluoride and a polar group, and other monomers may be used.
  • a monomer containing a polar group in the molecule is also referred to as a polar group-containing monomer.
  • the polar group means an atomic group containing an atom having an electronegativity higher than that of carbon such as nitrogen, oxygen, sulfur, or phosphorus. That is, simple atoms such as fluorine and chlorine are not polar groups in the present invention.
  • Examples of the polar group contained in the polar group-containing vinylidene fluoride polymer used in the present invention include a carboxyl group, an epoxy group, a hydroxy group, a sulfonic acid group, a carboxylic acid anhydride group, and an amino group. Carboxylic anhydride groups are preferred.
  • the polar group-containing vinylidene fluoride polymer used in the present invention contains at least one of these polar groups, and may contain two or more.
  • a vinylidene fluoride polymer containing at least one polar group selected from the group consisting of a carboxyl group and a carboxylic anhydride group is an adhesive performance and availability aspect. To preferred.
  • the polar group-containing vinylidene fluoride polymer used in the present invention may be used alone or in combination of two or more.
  • the polar group-containing vinylidene fluoride polymer is at least one polar group selected from the group consisting of a carboxyl group and a carboxylic anhydride group
  • the polar group-containing vinylidene fluoride polymer Is a polymer that usually has 80 or more, preferably 85 or more parts by weight of structural units derived from vinylidene fluoride per 100 parts by weight of the polymer.
  • the polar group-containing vinylidene fluoride polymer used in the present invention is usually (1) a method of copolymerizing vinylidene fluoride and a polar group-containing monomer and, if necessary, other monomers (hereinafter referred to as the method of (1)).
  • the polar group-containing vinylidene fluoride polymer used in the present invention has a polar group, the adhesion to the current collector is improved as compared with polyvinylidene fluoride not having a polar group.
  • the polar group-containing vinylidene fluoride polymer has chemical resistance equivalent to that of polyvinylidene fluoride having no polar group.
  • the method (1) is preferable from the viewpoint of the number of steps and production cost.
  • the polar group-containing vinylidene fluoride polymer used in the present invention usually comprises 80 to 99.9 parts by weight of vinylidene fluoride and 0.1 to 20 parts by weight of a polar group-containing monomer (provided that the vinylidene fluoride and the polar group-containing monomer are Vinylidene fluoride copolymer obtained by copolymerization of 100 parts by weight in total.
  • the polar group-containing vinylidene fluoride polymer may be a polymer obtained by copolymerizing another monomer in addition to the vinylidene fluoride and the polar group-containing monomer. When other monomers are used, 0.1 to 20 parts by weight of other monomers are usually used when the total of the vinylidene fluoride and the polar group-containing monomer is 100 parts by weight.
  • the polar group-containing monomer is usually a carboxyl group.
  • a monomer containing at least one polar group selected from the group consisting of carboxylic anhydride groups, and at least one selected from the group consisting of carboxyl group-containing monomers and carboxylic anhydride group-containing monomers It is preferable to use a monomer.
  • the polar group-containing vinylidene fluoride polymer is 90 to 99.9 wt.
  • 0.1 to 10 parts by weight of at least one monomer selected from the group consisting of a monomer, a carboxyl group-containing monomer, and a carboxylic acid anhydride group-containing monomer provided that vinylidene fluoride, a carboxyl group-containing monomer, and a carboxylic acid anhydride
  • carboxyl group-containing monomer unsaturated monobasic acids, unsaturated dibasic acids, monoesters of unsaturated dibasic acids, and the like are preferable, and monoesters of unsaturated dibasic acids and unsaturated dibasic acids are more preferable.
  • Examples of the unsaturated monobasic acid include acrylic acid.
  • Examples of the unsaturated dibasic acid include maleic acid and citraconic acid.
  • the unsaturated dibasic acid monoester preferably has 5 to 8 carbon atoms, and examples thereof include maleic acid monomethyl ester, maleic acid monoethyl ester, citraconic acid monomethyl ester, and citraconic acid monoethyl ester. Can do.
  • maleic acid citraconic acid
  • maleic acid monomethyl ester maleic acid monomethyl ester
  • citraconic acid monomethyl ester maleic acid monomethyl ester
  • Examples of the carboxylic acid anhydride group-containing monomer include unsaturated dibasic acid anhydrides, and examples of the unsaturated dibasic acid anhydride groups include maleic anhydride and citraconic anhydride.
  • the polar group-containing vinylidene fluoride polymer of the present invention is a polymer having a polar group usually derived from a polar group-containing monomer.
  • a carboxyl group-containing monomer is used as the polar group-containing monomer
  • a carboxyl group-containing vinylidene fluoride polymer is usually obtained as the polar group-containing vinylidene fluoride polymer.
  • the polar group-containing vinylidene fluoride polymer has a carboxyl group obtained by hydrolysis of the carboxylic acid anhydride group. And may have a carboxylic anhydride group.
  • the other monomer that can be used in the present invention means a monomer other than vinylidene fluoride and a polar group-containing monomer.
  • the other monomer include a fluorine-based monomer copolymerizable with vinylidene fluoride or the like. Examples thereof include hydrocarbon monomers such as ethylene and propylene.
  • the fluorine-based monomer copolymerizable with vinylidene fluoride include vinyl fluoride, trifluoroethylene, tetrafluoroethylene, and hexafluoropropylene.
  • the said other monomer may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types.
  • methods such as suspension polymerization, emulsion polymerization, and solution polymerization can be employed. From the viewpoint of ease of post-treatment, aqueous suspension polymerization and emulsion polymerization are preferred, and aqueous suspension is preferred. Turbid polymerization is particularly preferred.
  • suspending agents such as methylcellulose, methoxylated methylcellulose, propoxylated methylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, gelatin, etc. (Vinylidene fluoride and polar group-containing monomer, other monomer copolymerized as necessary) 0.005 to 1.0 part by weight, preferably 0.01 to 0.4 part by weight based on 100 parts by weight Add in the range of.
  • diisopropyl peroxydicarbonate dinormalpropyl peroxydicarbonate, dinormalheptafluoropropyl peroxydicarbonate, diisopropyl peroxydicarbonate, isobutyryl peroxide, di (chlorofluoroacyl) peroxide, Di (perfluoroacyl) peroxide and the like can be used.
  • the amount used is 0.1 to 5 parts by weight, assuming that 100 parts by weight of all monomers used for copolymerization (vinylidene fluoride and polar group-containing monomers, and other monomers copolymerized as necessary) The amount is preferably 0.3 to 2 parts by weight.
  • a polar group-containing vinylidene fluoride system obtained by adding a chain transfer agent such as ethyl acetate, methyl acetate, diethyl carbonate, acetone, ethanol, n-propanol, acetaldehyde, propyl aldehyde, ethyl propionate, carbon tetrachloride, etc. It is also possible to adjust the degree of polymerization of the polymer.
  • the amount used is usually 0.1 to 5 when 100 parts by weight of all monomers used for copolymerization (vinylidene fluoride, polar group-containing monomer, and other monomers copolymerized as required) are used. Part by weight, preferably 0.5 to 3 parts by weight.
  • the total amount of monomers used for copolymerization is 1: 1 to 1:10, preferably 1: 2 to 1: 5, the polymerization is performed at a temperature of 10 to 80 ° C., the polymerization time is 10 to 100 hours, and the pressure during the polymerization is usually performed under pressure, The pressure is preferably 2.0 to 8.0 MPa-G.
  • the polar group-containing vinylidene fluoride polymer is produced by the method (2), it can be carried out, for example, by the following method.
  • a polar group-containing vinylidene fluoride polymer is produced by the method (2), first, vinylidene fluoride is polymerized or vinylidene fluoride is copolymerized with another monomer to obtain a vinylidene fluoride polymer. Get.
  • the polymerization or copolymerization is usually performed by suspension polymerization or emulsion polymerization.
  • a polar group-containing polymer is obtained by polymerizing a polar group-containing monomer or copolymerizing a polar group-containing monomer and another monomer.
  • the polar group-containing polymer is usually obtained by emulsion polymerization or suspension polymerization.
  • the polar group-containing vinylidene fluoride polymer can be obtained by grafting the polar group-containing polymer onto the vinylidene fluoride-based polymer using the above-mentioned vinylidene fluoride-based polymer and the polar group-containing polymer. .
  • the grafting may be carried out using a peroxide or using radiation.
  • a mixture of a vinylidene fluoride polymer and a polar group-containing polymer is heated in the presence of the peroxide. It is done by processing.
  • the polar group-containing vinylidene fluoride polymer used in the present invention has an inherent viscosity (logarithmic viscosity at 30 ° C. of a solution obtained by dissolving 4 g of resin in 1 liter of N, N-dimethylformamide. The same applies hereinafter).
  • a value in the range of ⁇ 5.0 dl / g is preferable, and a value in the range of 1.1 to 4.0 dl / g is more preferable. If it is the viscosity within the said range, it can use suitably for the negative mix for nonaqueous electrolyte secondary batteries.
  • the inherent viscosity ⁇ i is calculated by dissolving 80 mg of a polar group-containing vinylidene fluoride polymer in 20 ml of N, N-dimethylformamide and using an Ubbelote viscometer in a constant temperature bath at 30 ° C. Can do.
  • ⁇ i (1 / C) ⁇ ln ( ⁇ / ⁇ 0 )
  • is the viscosity of the polymer solution
  • ⁇ 0 is the viscosity of the solvent N, N-dimethylformamide alone
  • C is 0.4 g / dl.
  • the weight average molecular weight of the polar group-containing vinylidene fluoride polymer determined by GPC is usually in the range of 50,000 to 1,500,000.
  • the polar group-containing vinylidene fluoride polymer is a vinylidene fluoride polymer containing at least one polar group selected from the group consisting of a carboxyl group and a carboxylic anhydride group
  • the absorbance ratio (I R ) represented by the following formula (1) when the infrared absorption spectrum of the polymer is measured is preferably in the range of 0.10 to 1.5.
  • the measurement of the infrared absorption spectrum of this polymer is performed by measuring an infrared absorption spectrum about the film manufactured by hot-pressing this polymer.
  • I R I 1750 / I 3025 (1) (In the above formula (1), I 1750 is the absorbance of 1750 cm -1, I 3025 is the absorbance of 3025cm -1.) In the infrared absorption spectrum, the carbonyl group has an absorption band at 1650 to 1800 cm ⁇ 1 .
  • I 1750 is derived from a carbonyl group
  • I 3025 is derived from a C—H structure. Therefore, I R is the measure of the abundance of the carbonyl group of the polar group-containing vinylidene fluoride polymer.
  • the negative electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains a chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer as a binder resin.
  • the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer is a polymer containing a chlorine atom in a polymer and obtained using at least vinylidene fluoride as a monomer.
  • the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer used in the present invention contains 0.3 to 5% by weight of chlorine atoms per 100% by weight of the polymer.
  • the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer is a polymer usually obtained using a monomer containing vinylidene fluoride and a chlorine atom, and other monomers may be used.
  • a monomer containing a chlorine atom in the molecule is also referred to as a chlorine atom-containing monomer.
  • the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer used in the present invention may be used alone or in combination of two or more.
  • the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer used in the present invention has a chlorine atom, adhesion to the current collector is improved as compared with polyvinylidene fluoride having no chlorine atom.
  • the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer has chemical resistance equivalent to that of polyvinylidene fluoride having no chlorine atom.
  • the polar group-containing vinylidene fluoride polymer used in the present invention is usually 90 to 99 parts by weight of vinylidene fluoride and 1 to 10 parts by weight of a chlorine atom-containing monomer (provided that the total of vinylidene fluoride and chlorine atom-containing monomer is 100 weights).
  • the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer may be a polymer obtained by copolymerizing another monomer in addition to the vinylidene fluoride and the chlorine atom-containing monomer. When other monomers are used, the other monomers are usually used in an amount of 0.1 to 20 parts by weight, assuming that the total of the vinylidene fluoride and chlorine atom-containing monomers is 100 parts by weight.
  • chlorotrifluoroethylene is usually used as the chlorine atom-containing monomer.
  • the other monomer that can be used in the present invention means a monomer other than vinylidene fluoride and a polar group-containing monomer.
  • the other monomer include a fluorine-based monomer copolymerizable with vinylidene fluoride or the like. Examples thereof include hydrocarbon monomers such as ethylene and propylene.
  • the fluorine-based monomer copolymerizable with vinylidene fluoride include vinyl fluoride, trifluoroethylene, tetrafluoroethylene, and hexafluoropropylene.
  • the said other monomer may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types.
  • the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer used in the present invention is usually produced by a method of copolymerizing vinylidene fluoride and a chlorine atom-containing monomer, and if necessary, other monomers.
  • suspension polymerization As the copolymerization method, suspension polymerization, emulsion polymerization, solution polymerization and the like can be adopted, but aqueous suspension polymerization and emulsion polymerization are preferred from the viewpoint of ease of post-treatment, and aqueous suspension polymerization. Is particularly preferred.
  • suspending agents such as methylcellulose, methoxylated methylcellulose, propoxylated methylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, gelatin, etc. (Vinylidene fluoride and a chlorine atom-containing monomer, and other monomers copolymerized as necessary) 0.005 to 1.0 part by weight, preferably 0.01 to 0.4 part by weight based on 100 parts by weight Add in the range of.
  • diisopropyl peroxydicarbonate dinormalpropyl peroxydicarbonate, dinormalheptafluoropropyl peroxydicarbonate, diisopropyl peroxydicarbonate, isobutyryl peroxide, di (chlorofluoroacyl) peroxide, Di (perfluoroacyl) peroxide and the like can be used.
  • the amount used is 0.1 to 5 parts by weight, assuming that 100 parts by weight of all monomers used for copolymerization (vinylidene fluoride and chlorine atom-containing monomers, and other monomers copolymerized as necessary) The amount is preferably 0.3 to 2 parts by weight.
  • a polar group-containing vinylidene fluoride system obtained by adding a chain transfer agent such as ethyl acetate, methyl acetate, diethyl carbonate, acetone, ethanol, n-propanol, acetaldehyde, propyl aldehyde, ethyl propionate, carbon tetrachloride, etc. It is also possible to adjust the degree of polymerization of the polymer.
  • the amount used is usually 0.1 to 5 when 100 parts by weight of all monomers used for copolymerization (vinylidene fluoride, chlorine atom-containing monomers, and other monomers copolymerized as required) are used. Part by weight, preferably 0.5 to 3 parts by weight.
  • the amount of all monomers used for copolymerization is 1: 1 to 1:10, preferably 1: 2 to 1: 5, the polymerization is performed at a temperature of 10 to 80 ° C., the polymerization time is 10 to 100 hours, and the pressure during the polymerization is usually performed under pressure, The pressure is preferably 2.0 to 8.0 MPa-G.
  • the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer used in the present invention contains 0.3 to 5% by weight, preferably 0.7 to 3% by weight, of chlorine atoms per 100% by weight of the polymer.
  • the chlorine atom content of the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer was determined by ion chromatography using a test solution obtained by burning the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer according to the flask combustion method (JIS K7229). Among the chromatograms obtained, the peak area of the chloride ion chromatogram can be obtained and obtained by the absolute calibration curve method.
  • the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer used in the present invention has an inherent viscosity (logarithmic viscosity at 30 ° C. of a solution obtained by dissolving 4 g of resin in 1 liter of N, N-dimethylformamide. The same applies hereinafter).
  • a value in the range of ⁇ 5.0 dl / g is preferable, and a value in the range of 1.1 to 4.0 dl / g is more preferable. If it is the viscosity within the said range, it can use suitably for the negative mix for nonaqueous electrolyte secondary batteries.
  • the inherent viscosity ⁇ i is calculated by dissolving 80 mg of a chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer in 20 ml of N, N-dimethylformamide and using an Ubbelote viscometer in a constant temperature bath at 30 ° C. Can do.
  • ⁇ i (1 / C) ⁇ ln ( ⁇ / ⁇ 0 )
  • is the viscosity of the polymer solution
  • ⁇ 0 is the viscosity of the solvent N, N-dimethylformamide alone
  • C is 0.4 g / dl.
  • the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer usually has a weight average molecular weight determined by GPC (gel permeation chromatography) in the range of 50,000 to 1,500,000.
  • the negative electrode is excellent in peel strength between the mixture layer and the current collector.
  • the reason why the peel strength is excellent is not clear, but some of the chlorine atoms contained in the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer are eliminated, reacting with the surface of the current collector, and containing a polar group at the reaction point
  • the present inventors estimated that the peel strength is excellent by reacting polar groups such as a carboxyl group and a carboxylic anhydride group of the vinylidene fluoride polymer.
  • the negative electrode mixture for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention it is necessary to use a chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer and a polar group-containing vinylidene fluoride polymer in combination. It is preferable to use chlorotrifluoroethylene as the chlorine atom-containing monomer because the negative electrode is particularly excellent in peel strength between the mixture layer and the current collector.
  • the peel strength between the mixture layer and the current collector can be improved in the negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries. Compared to a mixture, it is effective in solving problems of electrode cracking and peeling during electrode production.
  • the negative electrode mixture for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains an organic solvent.
  • the organic solvent those having an action of dissolving the polar group-containing vinylidene fluoride polymer and the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer are used, and the solvent is preferably polar.
  • organic solvent examples include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylsulfoxide, hexamethylphosphoamide, dioxane, tetrahydrofuran, tetramethylurea , Triethyl phosphate, trimethyl phosphate and the like, and N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, and N, N-dimethylsulfoxide are preferable.
  • the organic solvent may be used alone or in combination of two or more.
  • the negative electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains the above-mentioned polar group-containing vinylidene fluoride polymer, chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer, electrode active material, and organic solvent.
  • the content of each component of the negative electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is such that the polar group-containing vinylidene fluoride polymer and the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer weight are usually based on 100 parts by weight of the electrode active material.
  • the total of the combination is 1 to 25 parts by weight
  • the organic solvent is 20 to 300 parts by weight
  • the total of the polar group-containing vinylidene fluoride polymer and the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer is preferably 1 to 20 parts by weight.
  • the organic solvent is 70 to 200 parts by weight.
  • the weight ratio of the polar group-containing vinylidene fluoride polymer to the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer is usually 5:95 to 95: 5, preferably 20:80 to 80:20. .
  • the electrode mixture layer and the current collector are collected.
  • the peel strength from the body can be further improved, and when producing a negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the coating property when applying a negative electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery to the current collector is improved. Also excellent.
  • the negative electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery comprises other components other than the polar group-containing vinylidene fluoride polymer, chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer, electrode active material and organic solvent. You may contain. As other components, a conductive aid such as carbon black, a pigment dispersant such as polyvinylpyrrolidone, and the like may be included. As said other component, polymers other than a polar group containing vinylidene fluoride polymer and a chlorine atom containing vinylidene fluoride polymer may be included.
  • Examples of the other polymer include fluorides such as polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, and vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether copolymer.
  • Examples include vinylidene polymers.
  • the total weight of the polar group-containing vinylidene fluoride polymer and the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer is usually 100 weights. It is contained in an amount of 25 parts by weight or less based on parts.
  • the viscosity of the negative electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention when measured using an E-type viscometer at 25 ° C. and a shear rate of 2 s ⁇ 1 is usually 2000 to 50000 mPa ⁇ s, Preferably, it is 5000 to 30000 mPa ⁇ s.
  • the method for producing a negative electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention comprises uniformly mixing the polar group-containing vinylidene fluoride polymer, the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer, the electrode active material, and the organic solvent. What is necessary is just to mix so that it may become a slurry, The order at the time of mixing is not specifically limited, For example, the said polar group containing vinylidene fluoride polymer and a chlorine atom containing vinylidene fluoride polymer are made into a part of organic solvent.
  • Dissolving obtaining a binder solution, adding an electrode active material and the remaining organic solvent to the binder solution, stirring and mixing, and obtaining a negative electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the polar group-containing vinylidene fluoride After dissolving the polymer and the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer in a part of the organic solvent, the two binder solutions are blended, and the electrode active material and the binder solution are blended.
  • a method may be mentioned of obtaining a non-aqueous electrolyte secondary battery negative electrode mixture.
  • the negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is obtained by applying and drying the negative electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery on a current collector, and the current collector and the non-aqueous electrolyte secondary battery And a layer formed from the negative electrode mixture.
  • coating and drying the negative mix for nonaqueous electrolyte secondary batteries to a collector is described as a mixture layer.
  • the current collector used in the present invention includes, for example, copper, and the shape thereof includes, for example, a metal foil, a metal net, and the like.
  • a copper foil is preferable.
  • the thickness of the current collector is usually 5 to 100 ⁇ m, preferably 5 to 20 ⁇ m.
  • the negative electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery is applied to at least one surface, preferably both surfaces of the current collector.
  • the method for coating is not particularly limited, and examples thereof include a method using a bar coater, a die coater, or a comma coater.
  • drying performed after the coating is usually performed at a temperature of 50 to 150 ° C. for 1 to 300 minutes.
  • the pressure at the time of drying is not particularly limited, but it is usually carried out under atmospheric pressure or reduced pressure.
  • the negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary batteries of the present invention can be produced.
  • a layer structure of the negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary batteries when the negative electrode mixture for non-aqueous electrolyte secondary batteries is applied to one surface of the current collector, a two-layer structure of a mixture layer / current collector When the negative electrode mixture for a nonaqueous electrolyte secondary battery is applied to both sides of the current collector, it has a three-layer structure of a mixture layer / current collector / mixture layer.
  • the negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is excellent in the peel strength between the current collector and the mixture layer by using the negative electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery. It is preferable because the electrode is less likely to be cracked or peeled off in the process, etc., leading to improvement in productivity.
  • the negative electrode for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is excellent in the peel strength between the current collector and the mixture layer as described above.
  • the peel strength between the current collector and the mixture layer is According to JIS K6854, it is usually 0.5 to 20 gf / mm, preferably 1 to 10 gf / mm when measured by a 180 ° peel test.
  • Nonaqueous electrolyte secondary battery The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is characterized by having the negative electrode for a nonaqueous electrolyte secondary battery.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited as long as it has the negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary batteries, and a part other than the negative electrode, for example, a positive electrode, a separator, etc., use a conventionally known one. Can do.
  • the polymerization yield was 85% by weight, and the inherent viscosity of the obtained polar group-containing vinylidene fluoride polymer- (1) was 2.1 dl / g.
  • the polymerization yield was 90% by weight, and the inherent viscosity of the obtained chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer- (1) was 2.0 dl / g.
  • the polymerization yield was 90% by weight, and the inherent viscosity of the obtained polyvinylidene fluoride- (1) was 2.0 dl / g.
  • the polymerization yield was 90% by weight, and the inherent viscosity of the obtained vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer- (1) was 2.1 dl / g.
  • the polymerization yield was 85% by weight, and the inherent viscosity of the obtained vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer- (1) was 1.8 dl / g.
  • the test liquid obtained by burning the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer- (1) was analyzed by ion chromatography. The peak area of the ion chromatogram was determined, and the chlorine content of the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer- (1) was determined by an absolute calibration curve method.
  • the thus obtained chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer- (1) was 2.1% by weight per 100% by weight of the polymer.
  • the chlorine atom content of the polar group-containing vinylidene fluoride polymer- (1) obtained by the same method was 0% by weight per 100% by weight of the polymer.
  • the chlorine atom content of polyvinylidene fluoride- (1) obtained by the same method was 0% by weight per 100% by weight of the polymer.
  • the chlorine atom content of vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (1) obtained by the same method was 0% by weight per 100% by weight of the polymer.
  • the chlorine atom content of vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer- (1) obtained by the same method was 0% by weight per 100% by weight of the polymer.
  • Each of the powders of the polar group-containing vinylidene fluoride polymer- (1) was hot-pressed at 200 ° C. to prepare a press sheet 30 mm ⁇ 30 mm.
  • the IR spectrum of the press sheet using an infrared spectrophotometer FT-IR4100 was measured in the range of 1500cm -1 ⁇ 4000cm -1.
  • the absorbance ratio (I R ) represented by the following formula (1) was determined from the obtained IR spectrum.
  • I 10 is the apparent absorbance at a wave number of 3025 cm ⁇ 1 and I 11 is the background absorbance at a wave number of I 10
  • I 3025 I 10 ⁇ I 11 .
  • the background absorbance indicates the absorbance when the bottom of the peak on the low wavenumber side is connected to the bottom of the high wavenumber side. That is, in I 21 , a line connecting the low wavenumber side (1653 cm ⁇ 1 to 1662 cm ⁇ 1 ) and the high wavenumber side (1897 cm ⁇ 1 to 1907 cm ⁇ 1 ), which is the bottom region of absorption, is used as a baseline. The absorbance at 1750 cm ⁇ 1 is shown, and in I 11 , the straight line connecting the low wavenumber side (2859 cm ⁇ 1 to 2866 cm ⁇ 1 ) and the high wavenumber side (3306 cm ⁇ 1 to 3317 cm ⁇ 1 ) is used as the baseline. , The absorbance at 3025 cm ⁇ 1 .
  • the absorbance ratio (R) of the IR spectrum (FIG. 1) measured by the above method can be determined as follows.
  • I 20 is the apparent absorbance at a wavenumber of 1750 cm -1 is 0.24, the absorbance at a wavenumber of 1750 cm -1 when I 21 is connecting the skirt hem and 1900 cm -1 wave number 1660 cm -1 Is 0.06, and I 1750 is 0.18 from I 20 and I 21 .
  • the absorbance of the apparent I 10 is wavenumber 3025cm -1 is 0.53
  • the absorbance at a wavenumber of 3025cm -1 when I 11 is connecting the skirt hem and 3310cm -1 wavenumber 2863cm -1 is 0. 05
  • I 3025 was 0.48 from I 10 and I 11 .
  • the absorbance ratio (I R ) of the polar group-containing vinylidene fluoride polymer- (1) is 0.38.
  • the absorbance ratio (I R ) of the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer- (1) was determined in the same manner.
  • the absorbance ratio (I R ) of the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer- (1) was 0.07.
  • the absorbance ratio (I R ) of polyvinylidene fluoride- (1) was determined in the same manner.
  • the absorbance ratio (I R ) of polyvinylidene fluoride- (1) was 0.05.
  • the absorbance ratio (I R ) of vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer- (1) was determined in the same manner.
  • the absorbance ratio (I R ) of vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer- (1) was 0.06.
  • the absorbance ratio (I R ) of vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer- (1) was determined in the same manner.
  • the absorbance ratio (I R ) of vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer- (1) was 0.06.
  • Example 1 A chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer- (1) 2.0 g and a polar group-containing vinylidene fluoride polymer-6.0 g are uniformly dissolved in 92 g of N-methyl-2-pyrrolidone A solution was obtained.
  • the negative electrode mixture (A1) for a non-aqueous electrolyte secondary battery is dried by using a bar coater on a rolled copper foil having a thickness of 10 ⁇ m as a current collector, and the weight of the mixture layer after drying is 150 g / m 2 .
  • a negative electrode mixture (B1) for a non-aqueous electrolyte secondary battery was obtained by stirring and mixing using a product manufactured by Shinky Corporation.
  • the negative electrode mixture (B1) for a non-aqueous electrolyte secondary battery is dried by using a bar coater on a rolled copper foil having a thickness of 10 ⁇ m as a current collector, and the weight of the mixture layer after drying is 150 g / m 2 . After applying uniformly, drying at 110 ° C. in a gear oven, and heat-treating at 130 ° C., pressing is performed at 40 MPa, and the bulk density of the mixture layer is 1.7 g / cm 3 (B1) Got.
  • Example 2 A chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer- (1) 6.0 g and a polar group-containing vinylidene fluoride polymer- (1) 2.0 g are uniformly dissolved in 92 g of N-methyl-2-pyrrolidone, and a binder is obtained. A solution was obtained.
  • the negative electrode mixture for nonaqueous electrolyte secondary batteries (A2) is dried using a bar coater on a rolled copper foil having a thickness of 10 ⁇ m, and the weight of the mixture layer after drying is 150 g / m 2 .
  • the electrode (A2) has a bulk density of 1.7 g / cm 3 after being pressed at 40 MPa after being uniformly applied, dried at 110 ° C. in a gear oven, and heat-treated at 130 ° C. Got.
  • Example 3 4.0 g of chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer- (1) and 4.0 g of polar group-containing vinylidene fluoride polymer- (1) are uniformly dissolved in 92 g of N-methyl-2-pyrrolidone A solution was obtained.
  • a negative electrode mixture (A3) for a non-aqueous electrolyte secondary battery was obtained by stirring and mixing using a Shinky product.
  • the negative electrode mixture for nonaqueous electrolyte secondary batteries (A3) is dried using a bar coater on a rolled copper foil having a thickness of 10 ⁇ m, and the weight of the mixture layer after drying is 150 g / m 2 .
  • the negative electrode mixture (B5) for a non-aqueous electrolyte secondary battery is dried by using a bar coater on a rolled copper foil having a thickness of 10 ⁇ m as a current collector, and the weight of the mixture layer after drying is 150 g / m 2 .
  • the electrode is uniformly applied, dried at 110 ° C. in a gear oven, heat-treated at 130 ° C., pressed at 40 MPa, and the mixture layer has a bulk density of 1.7 g / cm 3 (B5) Got.
  • the negative electrode mixture (B6) for non-aqueous electrolyte secondary batteries is rolled onto a rolled copper foil having a thickness of 10 ⁇ m, which is a current collector, so that the weight of the mixture layer after drying becomes 150 g / m 2 .
  • the electrode is uniformly applied, dried at 110 ° C. in a gear oven, heat-treated at 130 ° C., and then pressed at 40 MPa, and the bulk density of the mixture layer is 1.7 g / cm 3 (B6) Got.
  • the negative electrode produced using the negative electrode mixture for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is excellent in the peel strength between the mixture layer and the current collector.
  • the negative electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery containing a chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer is a polar group-containing vinylidene fluoride polymer.
  • Excellent peel strength As compared with the case of using only vinyl (Comparative Example 1) and the case of using a vinylidene fluoride polymer not containing a chlorine atom instead of the chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer (Comparative Examples 2 to 4), Excellent peel strength.
  • the negative electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a chlorine atom-containing vinylidene fluoride polymer as an essential component, so that the negative electrode produced using the mixture includes a mixture layer, Excellent peel strength from current collector.
  • the negative electrode mixture for a non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains a polar group-containing vinylidene fluoride polymer as an essential component, so that the negative electrode manufactured using the mixture includes a mixture layer, Excellent peel strength from current collector.

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Abstract

 非水電解質二次電池用負極を製造した際に、合剤層と、集電体との剥離強度に優れる、非水電解質二次電池用負極合剤を提供することを目的とする。本発明の非水電解質二次電池用負極合剤は、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体、電極活物質、および有機溶剤を含有し、前記塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体が、該重合体100重量%あたり塩素原子を0.3~5重量%含有することを特徴とする。

Description

非水電解質二次電池用負極合剤、非水電解質二次電池用負極および非水電解質二次電池
 本発明は、非水電解質二次電池用負極合剤、非水電解質二次電池用負極および非水電解質二次電池に関する。
 近年電子技術の発展はめざましく、各種の機器が小型化、軽量化されている。この電子機器の小型化、軽量化と相まって、その電源となる電池の小型化、軽量化が求められている。小さい容積および重量で大きなエネルギーを得ることが出来る電池として、リチウムを用いた非水電解質二次電池が、主として携帯電話やパーソナルコンピュータ、ビデオカムコーダなどの家庭で用いられる小型電子機器の電源として用いられている。
 このような非水電解質二次電池の電極(正極および負極)は、例えば、電極活物質および必要に応じて加えられる導電助剤などの粉末状電極形成材料に、バインダー(結着剤)を混合し、適当な溶媒に溶解ないし分散して得られる電極合剤を、集電体上に塗布・乾燥して合剤層を形成することにより得られる。
 バインダーとしては、例えばLiPF6、LiClO4等の電解質を、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の非水系溶媒に溶解して得た非水系電解液に対する耐久性を有する必要があり、固有抵抗が小であり、薄膜形成性が良好であることが求められる。バインダーとしては、具体的にはフッ化ビニリデン系重合体が一般に用いられている。
 フッ化ビニリデン系重合体としては例えば、特許文献1にフッ化ビニリデンと不飽和二塩基酸モノエステルを共重合して得られるフッ化ビニリデン系共重合体が開示されている。特許文献1は、金属等の基材との接着性が良好で、耐薬品性に優れ、水系重合によって生成可能なフッ化ビニリデン系重合体を提供することを目的としており、該重合体を電池の電極製造用のバインダーとして使用した電極合剤が記載されているが、該重合体以外の電極合剤に含まれる成分については、特に限定されていない。
 ところで、電極を構成する集電体と合剤層との剥離強度が小さいと、プレス、スリット、捲回などの工程で電極に亀裂や剥離が生じるという問題があった。このような問題は電池性能の低下につながるばかりか、剥離片がセパレータを貫通し短絡する危険性があり、電極製造上、重要な管理項目である。
 特許文献2には、集電体と合剤層との剥離強度に優れる電池用電極を製造する方法として、集電体に塗布するスラリーに酸を添加することが開示されている。特許文献2では、酸として有機酸が好ましく、カルボン酸がさらに好ましいことが記載されている。
 しかしながら、集電体と合剤層との剥離強度は、未だ充分では無く、さらなる向上が求められていた。
特開平6-172452号公報 特開平2-68855号公報
 本発明は上記従来技術の有する課題を鑑みてされたものであり、非水電解質二次電池用負極を製造した際に、合剤層と、集電体との剥離強度に優れる、非水電解質二次電池用負極合剤、該合剤を集電体に塗布・乾燥することにより得られる非水電解質二次電池用負極および該負極を有する非水電解質二次電池を提供することを目的とする。
 本発明者らは上記課題を達成するために鋭意研究を重ねた結果、塩素原子を含有する特定の重合体と、極性基を含有する特定の重合体とを含有する非水電解質二次電池用負極合剤を用いて製造された、非水電解質二次電池用負極は、合剤層と、集電体との剥離強度に優れることを見出し、本発明を完成させた。
 すなわち、本発明の非水電解質二次電池用負極合剤は、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体、電極活物質、および有機溶剤を含有し、
 前記塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体が、該重合体100重量%あたり塩素原子を0.3~5重量%含有することを特徴とする。
 前記極性基含有フッ化ビニリデン系重合体が有する極性基が、カルボキシル基およびカルボン酸無水物基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基であることが好ましい。また、前記極性基含有フッ化ビニリデン系重合体が有する極性基が、カルボキシル基およびカルボン酸無水物基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基である場合には、前記極性基含有フッ化ビニリデン系重合体の赤外線吸収スペクトルを測定した際の下記式(1)で表わされる吸光度比(IR)が、0.10~1.5の範囲であることがより好ましい。
 IR=I1750/I3025   ・・・(1)
 (上記式(1)において、I1750は、1750cm-1の吸光度であり、I3025は3025cm-1の吸光度である。)
 前記極性基含有フッ化ビニリデン系重合体が、フッ化ビニリデン80~99.9重量部、および極性基含有モノマー0.1~20重量部を共重合して得られるフッ化ビニリデン系共重合体(ただし、前記フッ化ビニリデン、および極性基含有モノマーの合計を100重量部とする)であることが好ましい。前記極性基含有モノマーが、カルボキシル基およびカルボン酸無水物基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基を含有するモノマーであることがより好ましい。
 前記塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体が、フッ化ビニリデン90~99重量部および塩素原子含有モノマー1~10重量部を共重合して得られるフッ化ビニリデン系共重合体(ただし、前記フッ化ビニリデン、および塩素原子含有モノマーの合計を100重量部とする)であることがより好ましい。
 前記塩素原子含有モノマーがクロロトリフルオロエチレンであることが好ましい。
 前記電極活物質が、炭素材料であることが好ましい。
 本発明の非水電解質二次電池用負極は、前述の非水電解質二次電池用負極合剤を、集電体に塗布・乾燥することにより得られることを特徴とする。
 本発明の非水電解質二次電池は前記記載の非水電解質二次電池用負極を有することを特徴とする。
 本発明の非水電解質二次電池用負極合剤は、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体、および塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体を含有するため、該合剤を用いて製造される非水電解質二次電池用負極は、合剤層と集電体との剥離強度に優れる。
実施例で用いた極性基含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)のIRスペクトルを示す図である。
 次に本発明について具体的に説明する。
 本発明の非水電解質二次電池用負極合剤は、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体、電極活物質、および有機溶剤を含有し、前記塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体が、該重合体100重量%あたり塩素原子を0.3~5重量%含有することを特徴とする。
 〔電極活物質〕
 本発明の非水電解質二次電池用負極合剤は、電極活物質を含む。電極活物質としては、特に限定は無く、従来公知の負極用の電極活物質を用いることができ、具体例としては、炭素材料、金属・合金材料、金属酸化物などが挙げられるが、中でも炭素材料が好ましい。
 前記炭素材料としては、人造黒鉛、天然黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素などが用いられる。また、前記炭素材料は、1種単独で用いても、2種以上を用いてもよい。
 このような炭素材料を使用すると、電池のエネルギー密度を高くすることができる。
 前記人造黒鉛としては、例えば、有機材料を炭素化しさらに高温で熱処理を行い、粉砕・分級することにより得られる。人造黒鉛としては、MAGシリーズ(日立化成工業製)、MCMB(大阪ガス製)等が用いられる。
 〔極性基含有フッ化ビニリデン系重合体〕
 本発明の非水電解質二次電池用負極合剤は、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体をバインダー樹脂として含む。本発明において、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体とは、重合体中に極性基を含有し、モノマーとして少なくともフッ化ビニリデンを用いて得られる重合体である。また、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体は、通常フッ化ビニリデンおよび極性基を含有するモノマーを用いて得られる重合体であり、さらに他のモノマーを用いてもよい。なお、本発明において、その分子中に極性基を含有するモノマーを極性基含有モノマーとも記す。
 また、本発明において、極性基とは、窒素、酸素、硫黄、リン等の炭素よりも電気陰性度の大きい原子を含む原子団を意味する。すなわち、フッ素、塩素等の単なる原子は本発明における極性基ではない。
 本発明に用いる極性基含有フッ化ビニリデン系重合体が含有する極性基としては、カルボキシル基、エポキシ基、ヒドロキシ基、スルホン酸基、カルボン酸無水物基、アミノ基等が例示され、中でもカルボキシル基、カルボン酸無水物基が好ましい。本発明に用いる極性基含有フッ化ビニリデン系重合体は、これらの極性基を少なくとも1種含有し、2種以上を含有していてもよい。極性基含有フッ化ビニリデン系重合体としては、カルボキシル基およびカルボン酸無水物基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基を含有するフッ化ビニリデン系重合体が接着性能および入手性の面から好ましい。
 また本発明に用いる極性基含有フッ化ビニリデン系重合体は、1種単独でも2種以上を用いてもよい。
 極性基含有フッ化ビニリデン系重合体が含有する極性基が、カルボキシル基およびカルボン酸無水物基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基である場合、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体は、該重合体100重量部あたり、通常はフッ化ビニリデン由来の構成単位を80重量部以上、好ましくは85重量部以上有する重合体である。
 本発明に用いる、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体は通常、(1)フッ化ビニリデンおよび極性基含有モノマー、必要に応じて他のモノマーを共重合する方法(以下、(1)の方法とも記す)、(2)フッ化ビニリデンを重合または、フッ化ビニリデンと他のモノマーとを共重合して得られた、フッ化ビニリデン系重合体と、極性基含有モノマーを重合または、極性基含有モノマーと他のモノマーとを共重合して得られた、極性基含有重合体とを用いて、フッ化ビニリデン系重合体に極性基含有重合体をグラフトする方法(以下、(2)の方法とも記す)、(3)フッ化ビニリデンを重合または、フッ化ビニリデンと他のモノマーとを共重合し、フッ化ビニリデン系重合体を得た後に、該フッ化ビニリデン系重合体を、マレイン酸や無水マレイン酸等の極性基含有モノマーを用いて変性する方法(以下、(3)の方法とも記す)のいずれかの方法により製造される。
 本発明に用いる、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体は、極性基を有するため、極性基を有さないポリフッ化ビニリデンと比べ、集電体との接着性が改善される。また極性基含有フッ化ビニリデン系重合体は、極性基を有さないポリフッ化ビニリデンと同等の耐薬品性を有する。
 極性基含有フッ化ビニリデン系重合体の製造方法としては、前記(1)~(3)の方法の中でも、工程数、および生産コストの観点から、(1)の方法で製造することが好ましい。
 本発明に用いる極性基含有フッ化ビニリデン系重合体は、通常フッ化ビニリデン80~99.9重量部および極性基含有モノマー0.1~20重量部(但し、フッ化ビニリデンおよび極性基含有モノマーの合計を100重量部とする)を共重合して得られるフッ化ビニリデン系共重合体である。なお、前記極性基含有フッ化ビニリデン系重合体としては、前記フッ化ビニリデンおよび極性基含有モノマーに加えて、さらに他のモノマーを共重合して得られる重合体であってもよい。なお、他のモノマーを用いる場合には、前記フッ化ビニリデンおよび極性基含有モノマーの合計を100重量部とすると、通常他のモノマー0.1~20重量部が用いられる。
 また、カルボキシル基およびカルボン酸無水物基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基を含有するフッ化ビニリデン系重合体を製造する場合には、極性基含有モノマーとして、通常は、カルボキシル基およびカルボン酸無水物基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基を含有するモノマーが用いられ、カルボキシル基含有モノマーおよびカルボン酸無水物基含有モノマーからなる群から選択される少なくとも1種のモノマーを用いることが好ましい。
 カルボキシル基含有モノマーおよびカルボン酸無水物基含有モノマーからなる群から選択される少なくとも1種のモノマーを用いる場合には、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体は、フッ化ビニリデン90~99.9重量部と、カルボキシル基含有モノマーおよびカルボン酸無水物基含有モノマーからなる群から選択される少なくとも1種のモノマー0.1~10重量部(但し、フッ化ビニリデンと、カルボキシル基含有モノマーおよびカルボン酸無水物基含有モノマーからなる群から選択される少なくとも1種のモノマーとの合計を100重量部とする)とを共重合して得られるフッ化ビニリデン系共重合体であること好ましく、フッ化ビニリデン95~99.9重量部と、カルボキシル基含有モノマーおよびカルボン酸無水物基含有モノマーからなる群から選択される少なくとも1種のモノマー0.1~5重量部(但し、フッ化ビニリデンと、カルボキシル基含有モノマーおよびカルボン酸無水物基含有モノマーからなる群から選択される少なくとも1種のモノマーとの合計を100重量部とする)を共重合して得られるフッ化ビニリデン系共重合体であることがより好ましい。
 前記カルボキシル基含有モノマーとしては、不飽和一塩基酸、不飽和二塩基酸、不飽和二塩基酸のモノエステル等が好ましく、不飽和二塩基酸、不飽和二塩基酸のモノエステルがより好ましい。
 前記不飽和一塩基酸としては、アクリル酸等が挙げられる。前記不飽和二塩基酸としては、マレイン酸、シトラコン酸等が挙げられる。また、前記不飽和二塩基酸のモノエステルとしては、炭素数5~8のものが好ましく、例えばマレイン酸モノメチルエステル、マレイン酸モノエチルエステル、シトラコン酸モノメチルエステル、シトラコン酸モノエチルエステル等を挙げることができる。
 中でも、カルボキシル基含有モノマーとしては、マレイン酸、シトラコン酸、マレイン酸モノメチルエステル、シトラコン酸モノメチルエステルが好ましい。
 前記カルボン酸無水物基含有モノマーとしては、不飽和二塩基酸の酸無水物が挙げられ、不飽和二塩基酸の酸無水物基としては、無水マレイン酸、無水シトラコン酸等が挙げられる。
 本発明の極性基含有フッ化ビニリデン系重合体は、通常極性基含有モノマーに由来する極性基を有する重合体である。例えば極性基含有モノマーとして、カルボキシル基含有モノマーを用いた場合には、通常極性基含有フッ化ビニリデン系重合体として、カルボキシル基含有フッ化ビニリデン系重合体が得られる。また、極性基含有モノマーとして、カルボン酸無水物基含有モノマーを用いた場合には、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体としては、カルボン酸無水物基が加水分解したカルボキシル基を有していてもよく、カルボン酸無水物基を有していてもよい。
 本発明に用いることが可能な他のモノマーとは、フッ化ビニリデンおよび極性基含有モノマー以外のモノマーを意味し、他のモノマーとしては、例えばフッ化ビニリデンと共重合可能なフッ素系単量体あるいはエチレン、プロピレン等の炭化水素系単量体が挙げられる。フッ化ビニリデンと共重合可能なフッ素系単量体としては、フッ化ビニル、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン等を挙げることができる。
 なお、前記他のモノマーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
 また、(1)の方法としては、懸濁重合、乳化重合、溶液重合等の方法が採用できるが、後処理の容易さ等の点から水系の懸濁重合、乳化重合が好ましく、水系の懸濁重合が特に好ましい。
 水を分散媒とした懸濁重合においては、メチルセルロース、メトキシ化メチルセルロース、プロポキシ化メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ゼラチン等の懸濁剤を、共重合に使用する全モノマー(フッ化ビニリデンおよび、極性基含有モノマー、必要に応じて共重合される他のモノマー)100重量部に対して0.005~1.0重量部、好ましくは0.01~0.4重量部の範囲で添加して使用する。
 重合開始剤としては、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジノルマルプロピルパーオキシジカーボネート、ジノルマルヘプタフルオロプロピルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、イソブチリルパーオキサイド、ジ(クロロフルオロアシル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロアシル)パーオキサイド等が使用できる。その使用量は、共重合に使用する全モノマー(フッ化ビニリデンおよび、極性基含有モノマー、必要に応じて共重合される他のモノマー)を100重量部とすると、0.1~5重量部、好ましくは0.3~2重量部である。
 また、酢酸エチル、酢酸メチル、炭酸ジエチル、アセトン、エタノール、n-プロパノール、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、プロピオン酸エチル、四塩化炭素等の連鎖移動剤を添加して、得られる極性基含有フッ化ビニリデン系重合体の重合度を調節することも可能である。その使用量は、通常は、共重合に使用する全モノマー(フッ化ビニリデンおよび、極性基含有モノマー、必要に応じて共重合される他のモノマー)を100重量部とすると、0.1~5重量部、好ましくは0.5~3重量部である。
 また、共重合に使用する全モノマー(フッ化ビニリデンおよび、極性基含有モノマー、必要に応じて共重合される他のモノマー)の仕込量は、単量体の合計:水の重量比で1:1~1:10、好ましくは1:2~1:5であり、重合は温度10~80℃であり、重合時間は10~100時間であり、重合時の圧力は通常加圧下で行われ、好ましくは2.0~8.0MPa‐Gである。
 上記の条件で水系の懸濁重合を行うことにより、容易にフッ化ビニリデンおよび、極性基含有モノマー、必要に応じて共重合される他のモノマーを共重合することができ、本発明に用いる極性基含有フッ化ビニリデン系重合体を得ることができる。
 また、前記(2)の方法により極性基含有フッ化ビニリデン系重合体を製造する場合には例えば以下の方法で行うことができる。
 (2)の方法により極性基含有フッ化ビニリデン系重合体を製造する場合には、まずフッ化ビニリデンを重合またはフッ化ビニリデンと他のモノマーとを共重合することにより、フッ化ビニリデン系重合体を得る。該重合または共重合は通常懸濁重合あるいは乳化重合により行われる。また、前記フッ化ビニリデン系重合体とは別に、極性基含有モノマーを重合または、極性基含有モノマーと他のモノマーとを共重合することにより極性基含有重合体を得る。該極性基含有重合体は通常、乳化重合あるいは懸濁重合により得られる。さらに上記フッ化ビニリデン系重合体および極性基含有重合体を用いて、フッ化ビニリデン系重合体に極性基含有重合体をグラフトすることにより、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体を得ることができる。該グラフトは、過酸化物を用いて行ってもよく、放射線を用いて行ってもよいが、好ましくはフッ化ビニリデン系重合体および極性基含有重合体の混合物を過酸化物の存在下で加熱処理することにより行われる。
 本発明に用いる極性基含有フッ化ビニリデン系重合体は、インヘレント粘度(樹脂4gを1リットルのN,N-ジメチルホルムアミドに溶解させた溶液の30℃における対数粘度。以下、同様)が0.5~5.0dl/gの範囲内の値であることが好ましく、1.1~4.0dl/gの範囲内の値であることがより好ましい。上記範囲内の粘度であれば、非水電解質二次電池用負極合剤に好適に用いることができる。
 インヘレント粘度ηiの算出は、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体80mgを20mlのN,N-ジメチルホルムアミドに溶解して、30℃の恒温槽内でウベローテ粘度計を用いて次式により行うことができる。
   ηi=(1/C)・ln(η/η0
 ここでηは重合体溶液の粘度、η0は溶媒のN,N-ジメチルホルムアミド単独の粘度、Cは0.4g/dlである。
 また、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)で測定して求めた重量平均分子量が、通常は5万~150万の範囲である。
 また、前記極性基含有フッ化ビニリデン系重合体が、カルボキシル基およびカルボン酸無水物基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基を含有するフッ化ビニリデン系重合体である場合には、該重合体の赤外線吸収スペクトルを測定した際の下記式(1)で表わされる吸光度比(IR)が、0.10~1.5の範囲であることが好ましい。なお、該重合体の赤外線吸収スペクトルの測定は、該重合体に熱プレスを施すことにより製造したフィルムについて、赤外線吸収スペクトルを測定することにより行われる。
 IR=I1750/I3025   ・・・(1)
 (上記式(1)において、I1750は、1750cm-1の吸光度であり、I3025は3025cm-1の吸光度である。)
 赤外吸収スペクトルにおいて、カルボニル基は1650~1800cm-1に吸収帯を持つ。
 よって、上記式(1)において、I1750はカルボニル基に由来し、I3025はC-H構造に由来する。このため、IRは極性基含有フッ化ビニリデン系重合体中のカルボニル基の存在量を示す尺度となる。
 〔塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体〕
 本発明の非水電解質二次電池用負極合剤は、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体をバインダー樹脂として含む。本発明において、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体とは、重合体中に塩素原子を含有し、モノマーとして少なくともフッ化ビニリデンを用いて得られる重合体である。また、本発明に用いる塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体は、該重合体100重量%あたり塩素原子を0.3~5重量%含有する。
 また、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体は、通常フッ化ビニリデンおよび塩素原子を含有するモノマーを用いて得られる重合体であり、さらに他のモノマーを用いてもよい。なお、本発明において、その分子中に塩素原子を含有するモノマーを塩素原子含有モノマーとも記す。
 本発明に用いる塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体は、1種単独でも2種以上を用いてもよい。
 本発明に用いる、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体は、塩素原子を有するため、塩素原子を有さないポリフッ化ビニリデンと比べ、集電体との接着性が改善される。また塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体は、塩素原子を有さないポリフッ化ビニリデンと同等の耐薬品性を有する。
 本発明に用いる極性基含有フッ化ビニリデン系重合体は、通常フッ化ビニリデン90~99重量部および塩素原子含有モノマー1~10重量部(但し、フッ化ビニリデンおよび塩素原子含有モノマーの合計を100重量部とする)を共重合して得られるフッ化ビニリデン系共重合体である。なお、前記塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体としては、前記フッ化ビニリデンおよび塩素原子含有モノマーに加えて、さらに他のモノマーを共重合して得られる重合体であってもよい。なお、他のモノマーを用いる場合には、前記フッ化ビニリデンおよび塩素原子含有モノマーの合計を100重量部とすると、通常他のモノマー0.1~20重量部が用いられる。
 前記塩素原子含有モノマーとしては、通常はクロロトリフルオロエチレンが用いられる。
 本発明に用いることが可能な他のモノマーとは、フッ化ビニリデンおよび極性基含有モノマー以外のモノマーを意味し、他のモノマーとしては、例えばフッ化ビニリデンと共重合可能なフッ素系単量体あるいはエチレン、プロピレン等の炭化水素系単量体が挙げられる。フッ化ビニリデンと共重合可能なフッ素系単量体としては、フッ化ビニル、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン等を挙げることができる。
 なお、前記他のモノマーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
 本発明に用いる、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体は通常、フッ化ビニリデンおよび塩素原子含有モノマー、必要に応じて他のモノマーを共重合する方法により製造される。
 該共重合する方法としては、懸濁重合、乳化重合、溶液重合等の方法が採用できるが、後処理の容易さ等の点から水系の懸濁重合、乳化重合が好ましく、水系の懸濁重合が特に好ましい。
 水を分散媒とした懸濁重合においては、メチルセルロース、メトキシ化メチルセルロース、プロポキシ化メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ゼラチン等の懸濁剤を、共重合に使用する全モノマー(フッ化ビニリデンおよび、塩素原子含有モノマー、必要に応じて共重合される他のモノマー)100重量部に対して0.005~1.0重量部、好ましくは0.01~0.4重量部の範囲で添加して使用する。
 重合開始剤としては、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジノルマルプロピルパーオキシジカーボネート、ジノルマルヘプタフルオロプロピルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、イソブチリルパーオキサイド、ジ(クロロフルオロアシル)パーオキサイド、ジ(パーフルオロアシル)パーオキサイド等が使用できる。その使用量は、共重合に使用する全モノマー(フッ化ビニリデンおよび、塩素原子含有モノマー、必要に応じて共重合される他のモノマー)を100重量部とすると、0.1~5重量部、好ましくは0.3~2重量部である。
 また、酢酸エチル、酢酸メチル、炭酸ジエチル、アセトン、エタノール、n-プロパノール、アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、プロピオン酸エチル、四塩化炭素等の連鎖移動剤を添加して、得られる極性基含有フッ化ビニリデン系重合体の重合度を調節することも可能である。その使用量は、通常は、共重合に使用する全モノマー(フッ化ビニリデンおよび、塩素原子含有モノマー、必要に応じて共重合される他のモノマー)を100重量部とすると、0.1~5重量部、好ましくは0.5~3重量部である。
 また、共重合に使用する全モノマー(フッ化ビニリデンおよび、塩素原子含有モノマー、必要に応じて共重合される他のモノマー)の仕込量は、単量体の合計:水の重量比で1:1~1:10、好ましくは1:2~1:5であり、重合は温度10~80℃であり、重合時間は10~100時間であり、重合時の圧力は通常加圧下で行われ、好ましくは2.0~8.0MPa‐Gである。
 上記の条件で水系の懸濁重合を行うことにより、容易にフッ化ビニリデンおよび、塩素原子含有モノマー、必要に応じて共重合される他のモノマーを共重合することができ、本発明に用いる塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体を得ることができる。
 本発明に用いる塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体は、前述のように、該重合体100重量%あたり塩素原子を0.3~5重量%、好ましくは0.7~3重量%含有するが、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体の塩素原子の含有量は、フラスコ燃焼法(JIS K7229)に従って、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体を燃焼することにより得た試験液を、イオンクロマトグラフィーで分析し、得られたクロマトグラムのうち、塩素イオンのクロマトグラムのピーク面積を求め、絶対検量線法により求めることができる。
 本発明に用いる塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体は、インヘレント粘度(樹脂4gを1リットルのN,N-ジメチルホルムアミドに溶解させた溶液の30℃における対数粘度。以下、同様)が0.5~5.0dl/gの範囲内の値であることが好ましく、1.1~4.0dl/gの範囲内の値であることがより好ましい。上記範囲内の粘度であれば、非水電解質二次電池用負極合剤に好適に用いることができる。
 インヘレント粘度ηiの算出は、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体80mgを20mlのN,N-ジメチルホルムアミドに溶解して、30℃の恒温槽内でウベローテ粘度計を用いて次式により行うことができる。
   ηi=(1/C)・ln(η/η0
 ここでηは重合体溶液の粘度、η0は溶媒のN,N-ジメチルホルムアミド単独の粘度、Cは0.4g/dlである。
 また、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)で測定して求めた重量平均分子量が、通常は5万~150万の範囲である。
 本発明の非水電解質二次電池用負極合剤を用いて、非水電解質二次電池用負極を製造した場合には、該負極は合剤層と集電体との剥離強度に優れる。剥離強度に優れる理由は明らかではないが、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体中に含有される塩素原子の一部が脱離し、集電体の表面と反応し、該反応点に極性基含有フッ化ビニリデン系重合体のカルボキシル基やカルボン酸無水物基等の極性基が反応することにより、剥離強度に優れると本発明者らは推定した。
 すなわち、本発明の非水電解質二次電池用負極合剤においては、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体と、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体とを併用することが必要であり、前述の塩素原子含有モノマーとして、クロロトリフルオロエチレンを用いると、前記負極は合剤層と集電体との剥離強度に特に優れるため好ましい。
 本発明の非水電解質二次電池用負極合剤を用いることにより、非水電解質二次電池用負極において、合剤層と集電体との剥離強度を向上させることができるため、従来の負極合剤と比べ、電極製造時の電極の亀裂や剥離の問題解決に効果がある。
 〔有機溶剤〕
 本発明の非水電解質二次電池用負極合剤は、有機溶剤を含有する。有機溶剤としては上記極性基含有フッ化ビニリデン系重合体および塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体を溶解する作用を有するものが用いられ、好ましくは極性を有する溶剤である。有機溶剤の具体例としては、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスフォアミド、ジオキサン、テトラヒドロフラン、テトラメチルウレア、トリエチルホスフェイト、トリメチルホスフェイトなどが挙げられ、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルスルホキシドが好ましい。また、有機溶剤は1種単独でも、2種以上を混合してもよい。
 本発明の非水電解質二次電池用負極合剤は、上述の極性基含有フッ化ビニリデン系重合体、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体、電極活物質、および有機溶剤を含有する。
 本発明の非水電解質二次電池用負極合剤の各成分の含有量は、通常電極活物質100重量部に対して、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体および塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体の合計が1~25重量部であり、有機溶剤が20~300重量部であり、好ましくは極性基含有フッ化ビニリデン系重合体および塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体の合計が1~20重量部であり、有機溶剤が70~200重量部である。また、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体と塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体との重量比は、通常は5:95~95:5であり、好ましくは20:80~80:20である。
 上記範囲内で各成分を含有すると、本発明の非水電解質二次電池用負極合剤を用いて、非水電解質二次電池用負極を製造した場合に、該電極の合剤層と集電体との剥離強度をより向上させることができ、また非水電解質二次電池用負極を製造する際に、集電体に非水電解質二次電池用負極合剤を塗布する際の塗布性にも優れる。
 また、本発明の非水電解質二次電池用負極合剤は、前記極性基含有フッ化ビニリデン系重合体、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体、電極活物質および有機溶剤以外の他の成分を含有していてもよい。他の成分としては、カーボンブラックなどの導電助剤やポリビニルピロリドンなどの顔料分散剤等を含んでいてもよい。前記他の成分としては、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体および塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体以外の他の重合体を含んでいてもよい。前記他の重合体としては、例えばポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン-トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン-パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体等のフッ化ビニリデン系重合体が挙げられる。本発明の非水電解質二次電池用負極合剤に、他の重合体が含まれる場合には、通常極性基含有フッ化ビニリデン系重合体および塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体の合計100重量部に対して25重量部以下の量で含まれる。
 本発明の非水電解質二次電池用負極合剤の、E型粘度計を用いて、25℃、せん断速度2s-1で測定を行った際の粘度は、通常2000~50000mPa・sであり、好ましくは5000~30000mPa・sである。
 本発明の非水電解質二次電池用負極合剤の製造方法としては、前記極性基含有フッ化ビニリデン系重合体、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体、電極活物質、および有機溶剤を均一なスラリーとなるように混合すればよく、混合する際の順序は特に限定されないが、例えば前記極性基含有フッ化ビニリデン系重合体および塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体を、有機溶剤の一部に溶解し、バインダー溶液を得て、該バインダー溶液に電極活物質および残りの有機溶剤を添加し、攪拌混合し、非水電解質二次電池用負極合剤を得る方法、前記極性基含有フッ化ビニリデン系重合体、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体をそれぞれ有機溶剤の一部に溶解後、2つのバインダー溶液をブレンドさせ、該バインダー溶液に電極活物質および残りの有機溶剤を添加し、攪拌混合し、非水電解質二次電池用負極合剤を得る方法が挙げられる。
 〔非水電解質二次電池用負極〕
 本発明の非水電解質二次電池用負極は、前記非水電解質二次電池用負極合剤を、集電体に塗布・乾燥することにより得られ、集電体と、非水電解質二次電池用負極合剤から形成される層とを有する。
 なお、本発明において、非水電解質二次電池用負極合剤を集電体に塗布・乾燥することにより形成される層を、合剤層と記す。
 本発明に用いる集電体としては、例えば銅が挙げられ、その形状としては例えば金属箔や金属網等が挙げられる。集電体としては、銅箔が好ましい。
 集電体の厚さは、通常は5~100μmであり、好ましくは5~20μmである。
 本発明の非水電解質二次電池用負極を製造する際には、前記非水電解質二次電池用負極合剤を前記集電体の少なくとも一面、好ましくは両面に塗布を行う。塗布する際の方法としては特に限定は無く、バーコーター、ダイコーター、コンマコーターで塗布する等の方法が挙げられる。
 また、塗布した後に行われる乾燥としては、通常50~150℃の温度で1~300分行われる。また、乾燥の際の圧力は特に限定はないが、通常は、大気圧下または減圧下で行われる。
 以上の方法で、本発明の非水電解質二次電池用負極を製造することができる。なお、非水電解質二次電池用負極の層構成としては、非水電解質二次電池用負極合剤を集電体の一面に塗布した場合には、合剤層/集電体の二層構成であり、非水電解質二次電池用負極合剤を集電体の両面に塗布した場合には、合剤層/集電体/合剤層の三層構成である。
 本発明の非水電解質二次電池用負極は、前記非水電解質二次電池用負極合剤を用いることにより、集電体と合剤層との剥離強度に優れるため、プレス、スリット、捲回などの工程で電極に亀裂や剥離が生じにくく、生産性の向上に繋がるために好ましい。
 本発明の非水電解質二次電池用負極は、前述のように集電体と合剤層との剥離強度に優れるが、具体的には、集電体と合剤層との剥離強度は、JIS K6854に準拠して、180°剥離試験により測定を行った際に通常は0.5~20gf/mmであり、好ましくは1~10gf/mmである。
 〔非水電解質二次電池〕
 本発明の非水電解質二次電池は、前記非水電解質二次電池用負極を有することを特徴とする。
 本発明の非水電解質二次電池としては、前記非水電解質二次電池用負極を有していれば特に限定は無く、負極以外の部位、例えば正極、セパレータ等は従来公知のものを用いることができる。
 次に本発明について実施例を示してさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
 〔極性基含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)の製造〕
 内容量2リットルのオートクレーブに、イオン交換水1036g、メチルセルロース0.8g、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート1.8g、フッ化ビニリデン396g、およびマレイン酸モノメチルエステル4gを仕込み、29℃で56時間懸濁重合を行った。この間の最高圧力は4.3MPaに達した。重合完了後、重合体スラリーを脱水、水洗後80℃で20時間乾燥を行い、極性基としてカルボキシル基を含有する、粉末状の極性基含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)を得た。
 重合収率は85重量%であり、得られた極性基含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)のインヘレント粘度は2.1dl/gであった。
 〔塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)の製造〕
 内容量2リットルのオートクレーブに、イオン交換水1040g、メチルセルロース0.4g、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート1.6g、酢酸エチル2g、フッ化ビニリデン372g、およびクロロトリフルオロエチレン28gを仕込み、28℃で43時間懸濁重合を行った。この間の最高圧力は4.2MPaに達した。重合完了後、重合体スラリーを脱水、水洗後80℃で20時間乾燥を行い、粉末状の塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体―(1)を得た。
 重合収率は90重量%であり、得られた塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)のインヘレント粘度は2.0dl/gであった。
 〔ポリフッ化ビニリデン-(1)の製造〕
 内容量2リットルのオートクレーブに、イオン交換水1100g、メチルセルロース0.2g、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート2.2g、酢酸エチル3.7g、フッ化ビニリデン430gを仕込み、26℃で18.5時間懸濁重合を行った。この間の最高圧力は4.1MPaに達した。重合完了後、重合体スラリーを脱水、水洗後80℃で20時間乾燥を行い、粉末状のポリフッ化ビニリデン―(1)を得た。
 重合収率は90重量%であり、得られたポリフッ化ビニリデン-(1)のインヘレント粘度は2.0dl/gであった。
 〔フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体-(1)の製造〕
 内容量2リットルのオートクレーブに、イオン交換水1075g、メチルセルロース0.2g、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート0.8g、酢酸エチル3.2g、フッ化ビニリデン386g、およびヘキサフルオロプロピレン34gを仕込み、29℃で22時間懸濁重合を行った。この間の最高圧力は4.1MPaに達した。重合完了後、重合体スラリーを脱水、水洗後80℃で20時間乾燥を行い、粉末状のフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体―(1)を得た。
 重合収率は90重量%であり、得られたフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体―(1)のインヘレント粘度は2.1dl/gであった。
 〔フッ化ビニリデン-トリフルオロエチレン共重合体-(1)の製造〕
 内容量2リットルのオートクレーブに、イオン交換水1024g、メチルセルロース0.4g、ジノルマルプロピルパーオキシジカーボネート1.2g、フッ化ビニリデン379.6g、トリフルオロエチレン20.4gを仕込み、26℃で22時間懸濁重合を行った。この間の最高圧力は4.0MPaに達した。重合完了後、重合体スラリーを脱水、水洗後80℃で20時間乾燥を行い、粉末状のフッ化ビニリデン-トリフルオロエチレン共重合体-(1)を得た。
 重合収率は85重量%であり、得られたフッ化ビニリデン-トリフルオロエチレン共重合体-(1)のインヘレント粘度は1.8dl/gであった。
 〔塩素含有量〕
 前記塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)の塩素含有量を以下の方法で測定した。
 フラスコ燃焼法(JIS K7229)に従って、前記塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)を燃焼することにより得た試験液を、イオンクロマトグラフィーで分析し、得られたクロマトグラムのうち、塩素イオンのクロマトグラムのピーク面積を求め、絶対検量線法により、前記塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)の塩素含有量を求めた。
 このようにして求めた、前記塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)は、該重合体100重量%あたり、2.1重量%であった。
 同様の方法で求めた極性基含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)の塩素原子含有量は、該重合体100重量%あたり、0重量%であった。
 同様の方法で求めたポリフッ化ビニリデン-(1)の塩素原子含有量は、該重合体100重量%あたり、0重量%であった。
 同様の方法で求めたフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体-(1)の塩素原子含有量は、該重合体100重量%あたり、0重量%であった。
 同様の方法で求めたフッ化ビニリデン-トリフルオロエチレン共重合体-(1)の塩素原子含有量は、該重合体100重量%あたり、0重量%であった。
 〔吸光度比(R)〕
 前記極性基含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)のIRスペクトルを以下の方法で測定した。
 前記極性基含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)の粉末をそれぞれ、200℃で熱プレスして、プレスシート30mm×30mmを作製した。
 前記プレスシートのIRスペクトルを、赤外分光光度計FT-IR4100(日本分光株式会社製)を用いて、1500cm-1~4000cm-1の範囲で測定した。
 得られたIRスペクトルから下記式(1)で表わされる吸光度比(IR)を求めた。
 IR=I1750/I3025   ・・・(1)
 (上記式(1)において、I1750は、1750cm-1の吸光度であり、I3025は3025cm-1の吸光度である。)
 なお、I1750およびI3025は、上記波数における見かけの吸光度から、バックグラウンドの吸光度を減ずることにより求めることができる。すなわち、I20を波数1750cm-1の見かけの吸光度、I21をI20の波数におけるバックグラウンドの吸光度とすると、I1750=I20-I21である。
 また、I10を波数3025cm-1の見かけの吸光度、I11をI10の波数におけるバックグラウンドの吸光度とすると、I3025=I10-I11である。
 なお、バックグラウンドの吸光度とは、ピークの低波数側の裾と高波数側の裾とを結んだ際の、吸光度を示す。すなわち、I21においては、吸収の裾の領域である低波数側(1653cm-1~1662cm-1)と高波数側(1897cm-1~1907cm-1)とを結ぶ直線をベースラインとした際の、1750cm-1における吸光度を示し、I11においては、低波数側(2859cm-1~2866cm-1)と高波数側(3306cm-1~3317cm-1)とを結ぶ直線をベースラインとした際の、3025cm-1における吸光度を示す。
 具体的には、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)について、上記方法により測定したIRスペクトル(図1)について、吸光度比(R)を以下のようにして求めることができる。
 図1より、I20が、波数1750cm-1の見かけの吸光度が0.24であり、I21が波数1660cm-1の裾と1900cm-1の裾とを結んだ際の波数1750cm-1の吸光度が0.06であり、I20およびI21よりI1750は0.18である。また、I10が波数3025cm-1の見かけの吸光度が0.53であり、I11が波数2863cm-1の裾と3310cm-1の裾とを結んだ際の波数3025cm-1の吸光度が0.05であり、I10およびI11よりI3025は0.48であった。
 よって、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)の吸光度比(IR)は0.38である。
 同様の方法で塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)の吸光度比(IR)を求めた。塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)の吸光度比(IR)は0.07であった。
 同様の方法でポリフッ化ビニリデン-(1)の吸光度比(IR)を求めた。ポリフッ化ビニリデン-(1)の吸光度比(IR)は0.05であった。
 同様の方法でフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体-(1)の吸光度比(IR)を求めた。フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体-(1)の吸光度比(IR)は0.06であった。
 同様の方法でフッ化ビニリデン-トリフルオロエチレン共重合体-(1)の吸光度比(IR)を求めた。フッ化ビニリデン-トリフルオロエチレン共重合体-(1)の吸光度比(IR)は0.06であった。
 〔実施例1〕
 塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)2.0gおよび極性基含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)6.0gを、N-メチル-2-ピロリドン92gに均一に溶解し、バインダー溶液を得た。
 得られたバインダー溶液12.5gにMAG(日立化成工業製、人造黒鉛、平均粒径20μm)9.0gおよび希釈用のN-メチル-2-ピロリドン3.5gを添加し、あわとり練太郎(シンキー製)を用いて撹拌混合し、非水電解質二次電池用負極合剤(A1)を得た。
 前記非水電解質二次電池用負極合剤(A1)を、集電体である厚さ10μmの圧延銅箔にバーコーターを用いて、乾燥後の合剤層の重量が150g/m2になるように均一に塗布し、ギアオーブン中で110℃で乾燥、130℃で熱処理を行った後に、40MPaでプレスを行い、合剤層の嵩密度が1.7g/cm3である電極(A1)を得た。
 〔比較例1〕
 極性基含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)8.0gを、N-メチル-2-ピロリドン92gに均一に溶解し、バインダー溶液を得た。
 得られたバインダー溶液12.5gにMAG(日立化成工業製、人造黒鉛、平均粒径20μm)9.0gおよび希釈用のN-メチル-2-ピロリドン3.5gを添加し、あわとり練太郎(シンキー製)を用いて撹拌混合し、非水電解質二次電池用負極合剤(B1)を得た。
 前記非水電解質二次電池用負極合剤(B1)を、集電体である厚さ10μmの圧延銅箔にバーコーターを用いて、乾燥後の合剤層の重量が150g/m2になるように均一に塗布し、ギアオーブン中で110℃で乾燥、130℃で熱処理を行った後に、40MPaでプレスを行い、合剤層の嵩密度が1.7g/cm3である電極(B1)を得た。
 〔比較例2〕
 塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)2.0gに代えて、ポリフッ化ビニリデン-(1)2.0gを用いた以外は、実施例1と同様に行い、非水電解質二次電池用負極合剤(B2)および電極(B2)を得た。
 〔比較例3〕
 塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)2.0gに代えて、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体-(1)2.0gを用いた以外は、実施例1と同様に行い、非水電解質二次電池用負極合剤(B3)および電極(B3)を得た。
 〔比較例4〕
 塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)2.0gに代えて、フッ化ビニリデン-トリフルオロエチレン共重合体-(1)2.0gを用いた以外は、実施例1と同様に行い、非水電解質二次電池用負極合剤(B4)および電極(B4)を得た。
 〔実施例2〕
 塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)6.0gおよび極性基含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)2.0gを、N-メチル-2-ピロリドン92gに均一に溶解し、バインダー溶液を得た。
 得られたバインダー溶液12.5gにMAG(日立化成工業製、人造黒鉛、平均粒径20μm)9.0gおよび希釈用のN-メチル-2-ピロリドン3.5gを添加し、あわとり練太郎(シンキー製)を用いて撹拌混合し、非水電解質二次電池用負極合剤(A2)を得た。
 前記非水電解質二次電池用負極合剤(A2)を、集電体である厚さ10μmの圧延銅箔にバーコーターを用いて、乾燥後の合剤層の重量が150g/m2になるように均一に塗布し、ギアオーブン中で110℃で乾燥、130℃で熱処理を行った後に、40MPaでプレスを行い、合剤層の嵩密度が1.7g/cm3である電極(A2)を得た。
 〔実施例3〕
 塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)4.0gおよび極性基含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)4.0gを、N-メチル-2-ピロリドン92gに均一に溶解し、バインダー溶液を得た。
 得られたバインダー溶液12.5gにMAG(日立化成工業製、人造黒鉛、平均粒径20μm)9.0gおよび希釈用のN-メチル-2-ピロリドン3.5gを添加し、あわとり練太郎(シンキー製)を用いて撹拌混合し、非水電解質二次電池用負極合剤(A3)を得た。
 前記非水電解質二次電池用負極合剤(A3)を、集電体である厚さ10μmの圧延銅箔にバーコーターを用いて、乾燥後の合剤層の重量が150g/m2になるように均一に塗布し、ギアオーブン中で110℃で乾燥、130℃で熱処理を行った後に、40MPaでプレスを行い、合剤層の嵩密度が1.7g/cm3である電極(A3)を得た。
 〔比較例5〕
 塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)8.0gを、N-メチル-2-ピロリドン92gに均一に溶解し、バインダー溶液を得た。
 得られたバインダー溶液12.5gにMAG(日立化成工業製、人造黒鉛、平均粒径20μm)9.0gおよび希釈用のN-メチル-2-ピロリドン3.5gを添加し、あわとり練太郎(シンキー製)を用いて撹拌混合し、非水電解質二次電池用負極合剤(B5)を得た。
 前記非水電解質二次電池用負極合剤(B5)を、集電体である厚さ10μmの圧延銅箔にバーコーターを用いて、乾燥後の合剤層の重量が150g/m2になるように均一に塗布し、ギアオーブン中で110℃で乾燥、130℃で熱処理を行った後に、40MPaでプレスを行い、合剤層の嵩密度が1.7g/cm3である電極(B5)を得た。
 〔比較例6〕
 塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体-(1)6.0gおよびポリフッ化ビニリデン-(1)2.0gを、N-メチル-2-ピロリドン92gに均一に溶解し、バインダー溶液を得た。
 得られたバインダー溶液12.5gにMAG(日立化成工業製、人造黒鉛、平均粒径20μm)9.0gおよび希釈用のN-メチル-2-ピロリドン3.5gを添加し、あわとり練太郎(シンキー製)を用いて撹拌混合し、非水電解質二次電池用負極合剤(B6)を得た。
 前記非水電解質二次電池用負極合剤(B6)を、集電体である厚さ10μmの圧延銅箔にバーコーターを用いて、乾燥後の合剤層の重量が150g/m2になるように均一に塗布し、ギアオーブン中で110℃で乾燥、130℃で熱処理を行った後に、40MPaでプレスを行い、合剤層の嵩密度が1.7g/cm3である電極(B6)を得た。
 〔剥離強度〕
 実施例および比較例で得た電極における、集電体と合剤層との剥離強度は、JIS K6854に準拠して、180°剥離試験により測定を行った。結果を表1、2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 前記表1および2より、本発明の非水電解質二次電池用負極合剤を用いて製造された負極は、合剤層と、集電体との剥離強度に優れることがわかる。
 詳しくは、実施例1と比較例1~4とを比較すると、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体を含有する非水電解質二次電池用負極合剤は、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体のみを用いた場合(比較例1)や、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体に代えて塩素原子を含有しないフッ化ビニリデン系重合体を用いた場合(比較例2~4)と比べて、剥離強度に優れる。すなわち、本発明の非水電解質二次電池用負極合剤は、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体を必須成分として含むことにより、該合剤を用いて製造した負極は、合剤層と、集電体との剥離強度に優れる。
 また、実施例2、3と比較例5および6とを比較すると、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体を含有する非水電解質二次電池用負極合剤は、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体のみを用いた場合(比較例5)や、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体に代えて極性基を含有しないフッ化ビニリデン系重合体を用いた場合(比較例6)と比べて、剥離強度に優れる。すなわち、本発明の非水電解質二次電池用負極合剤は、極性基含有フッ化ビニリデン系重合体を必須成分として含むことにより、該合剤を用いて製造した負極は、合剤層と、集電体との剥離強度に優れる。

Claims (10)

  1.  極性基含有フッ化ビニリデン系重合体、塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体、電極活物質、および有機溶剤を含有し、
     前記塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体が、該重合体100重量%あたり塩素原子を0.3~5重量%含有することを特徴とする非水電解質二次電池用負極合剤。
  2.  前記極性基含有フッ化ビニリデン系重合体が有する極性基が、カルボキシル基およびカルボン酸無水物基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池用負極合剤。
  3.  前記極性基含有フッ化ビニリデン系重合体の赤外線吸収スペクトルを測定した際の下記式(1)で表わされる吸光度比(IR)が、0.10~1.5の範囲であることを特徴とする請求項2に記載の非水電解質二次電池用負極合剤。
     IR=I1750/I3025   ・・・(1)
     (上記式(1)において、I1750は、1750cm-1の吸光度であり、I3025は3025cm-1の吸光度である。)
  4.  前記極性基含有フッ化ビニリデン系重合体が、フッ化ビニリデン80~99.9重量部、および極性基含有モノマー0.1~20重量部を共重合して得られるフッ化ビニリデン系共重合体(ただし、前記フッ化ビニリデン、および極性基含有モノマーの合計を100重量部とする)であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池用負極合剤。
  5.  前記極性基含有モノマーが、カルボキシル基およびカルボン酸無水物基からなる群から選択される少なくとも1種の極性基を含有するモノマーであることを特徴とする請求項4に記載の非水電解質二次電池用負極合剤。
  6.  前記塩素原子含有フッ化ビニリデン系重合体が、フッ化ビニリデン90~99重量部および塩素原子含有モノマー1~10重量部を共重合して得られるフッ化ビニリデン系共重合体(ただし、前記フッ化ビニリデン、および塩素原子含有モノマーの合計を100重量部とする)であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池用負極合剤。
  7.  前記塩素原子含有モノマーがクロロトリフルオロエチレンであることを特徴とする請求項6に記載の非水電解質二次電池用負極合剤。
  8.  前記電極活物質が、炭素材料であることを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池用負極合剤。
  9.  請求項1~8のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池用負極合剤を、集電体に塗布・乾燥することにより得られることを特徴とする非水電解質二次電池用負極。
  10.  請求項9に記載の非水電解質二次電池用負極を有することを特徴とする非水電解質二次電池。
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