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JP2013051203A - Composite particle for electrochemical element electrode, electrochemical element electrode material, electrochemical element electrode, and electrochemical element - Google Patents

Composite particle for electrochemical element electrode, electrochemical element electrode material, electrochemical element electrode, and electrochemical element Download PDF

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JP2013051203A
JP2013051203A JP2012173654A JP2012173654A JP2013051203A JP 2013051203 A JP2013051203 A JP 2013051203A JP 2012173654 A JP2012173654 A JP 2012173654A JP 2012173654 A JP2012173654 A JP 2012173654A JP 2013051203 A JP2013051203 A JP 2013051203A
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electrochemical element
element electrode
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particulate
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Takuya Ishii
琢也 石井
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Zeon Corp
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Nippon Zeon Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide composite particles for an electrochemical element electrode, having high adhesiveness to a collector and excellent moldability, and capable of providing an electrochemical element electrode having low internal resistance and excellent high-temperature cycle characteristics.SOLUTION: The composite particles for an electrochemical element electrode include an electrode active material and a particulate binder. The binder contains a nitrile group-containing monomer unit, a monomer unit having an acid functional group, and a monomer unit containing a straight-chain alkylene structure having a carbon number of 4 or higher, while the content ratio of the nitrile group-containing monomer unit is 10-50 wt.%. The binder is a copolymer having an iodine value of 3-40 mg/100 mg.

Description

本発明は、電気化学素子電極用複合粒子、電気化学素子電極材料、電気化学素子電極、及び電気化学素子に関する。   The present invention relates to composite particles for electrochemical element electrodes, electrochemical element electrode materials, electrochemical element electrodes, and electrochemical elements.

小型で軽量であり、エネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能なリチウムイオン二次電池などの電気化学素子は、その特性を活かして急速に需要を拡大している。リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が比較的に大きいことから携帯電話やノート型パーソナルコンピュータ、電気自動車などの分野で利用されている。   Electrochemical elements such as lithium ion secondary batteries that are small and lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged are rapidly expanding their demands by taking advantage of their characteristics. Lithium ion secondary batteries are used in fields such as mobile phones, notebook personal computers, and electric vehicles because of their relatively high energy density.

これら電気化学素子には、用途の拡大や発展に伴い、低抵抗化、高容量化、機械的特性や生産性の向上など、より一層の改善が求められている。このような状況において、電気化学素子電極に関してもより生産性の高い製造方法が求められており、高速成形可能な製造方法及び該製造方法に適合する電気化学素子電極用材料について様々な改善が行われている。   With the expansion and development of applications, these electrochemical elements are required to be further improved, such as lowering resistance, increasing capacity, improving mechanical properties and productivity. Under such circumstances, there has been a demand for a more productive manufacturing method for electrochemical element electrodes, and various improvements have been made regarding a manufacturing method capable of high-speed molding and a material for electrochemical element electrodes suitable for the manufacturing method. It has been broken.

電気化学素子電極は、通常、電極活物質と、必要に応じて用いられる導電材とをバインダで結着することにより形成された活物質層を集電体上に積層してなるものである。このような活物質層を形成する方法として、特許文献1には、電極活物質、ゴム粒子及び分散媒としての水を含む水系スラリーを得て、得られた水系スラリーを噴霧乾燥することにより粒子状の電極材料を得て、得られた電極材料を用いて電極活物質層を形成する方法が開示されている。   The electrochemical element electrode is usually formed by laminating an active material layer formed by binding an electrode active material and a conductive material used as necessary with a binder on a current collector. As a method for forming such an active material layer, Patent Document 1 discloses an aqueous slurry containing electrode active material, rubber particles, and water as a dispersion medium, and particles obtained by spray drying the obtained aqueous slurry. A method of forming an electrode active material layer using the obtained electrode material is disclosed.

しかしながら、上記特許文献1に記載の技術では、得られる電極の柔軟性及び集電体と電極活物質層との間の密着性が十分でなく、そのため、内部抵抗や高温サイクル特性などの電池特性に劣るものであった。   However, in the technique described in Patent Document 1, the flexibility of the obtained electrode and the adhesion between the current collector and the electrode active material layer are not sufficient, and therefore battery characteristics such as internal resistance and high-temperature cycle characteristics. It was inferior to.

また、従来のように塗布法により電極活物質層を形成した場合には、塗布後の溶媒乾燥時に、バインダが電極活物質層の表面に偏在化してしまい、内部抵抗が高くなってしまうという問題や、特に正極活物質としてニッケルを含有する化合物を用いた場合に、アルミニウム集電体が腐食してしまい、成形性や電池特性が低下してしまうという不具合がある。   Further, when the electrode active material layer is formed by a coating method as in the prior art, the binder is unevenly distributed on the surface of the electrode active material layer when the solvent is dried after coating, and the internal resistance becomes high. In particular, when a compound containing nickel is used as the positive electrode active material, the aluminum current collector is corroded, and the moldability and battery characteristics are deteriorated.

特許第4219705号公報Japanese Patent No. 4219705

本発明は、集電体に対する密着性が高く、成形性に優れ、かつ、内部抵抗が低く、高温サイクル特性に優れた電気化学素子電極を与えることのできる電気化学素子電極用複合粒子を提供することを目的とする。また、本発明は、このような電気化学素子電極用複合粒子を用いて得られる電気化学素子電極材料、電気化学素子電極、及び電気化学素子を提供することも目的とする。   The present invention provides a composite particle for an electrochemical element electrode that can provide an electrochemical element electrode having high adhesion to a current collector, excellent moldability, low internal resistance, and excellent high-temperature cycle characteristics. For the purpose. Another object of the present invention is to provide an electrochemical element electrode material, an electrochemical element electrode, and an electrochemical element obtained by using such composite particles for electrochemical element electrodes.

本発明者等は、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、電極活物質、及び所定の粒子状バインダを含有する複合粒子が、集電体に対する密着性が高く、成形性に優れ、かつ、電極とした場合に、内部抵抗が低く、高温サイクル特性に優れたものとすることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of diligent research to achieve the above object, the present inventors have found that the composite particles containing the electrode active material and the predetermined particulate binder have high adhesion to the current collector, excellent moldability, and When the electrode is used, the inventors have found that the internal resistance is low and the high temperature cycle characteristics can be improved, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明によれば、電極活物質、及び粒子状のバインダを含んでなり、前記バインダが、ニトリル基含有単量体単位、酸性官能基を有する単量体単位及び炭素数が4以上の直鎖アルキレン構造含有単量体単位を含有し、前記ニトリル基含有単量体単位の含有割合が10〜50重量%であり、かつ、ヨウ素価が3〜40mg/100mgの共重合体である電気化学素子電極用複合粒子が提供される。
本発明の電気化学素子電極用複合粒子において、前記酸性官能基が、カルボン酸基、スルホン酸基及びリン酸基から選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。
That is, according to the present invention, an electrode active material and a particulate binder are included, and the binder includes a nitrile group-containing monomer unit, a monomer unit having an acidic functional group, and a carbon number of 4 or more. Electricity comprising a linear alkylene structure-containing monomer unit, a content ratio of the nitrile group-containing monomer unit of 10 to 50% by weight, and an iodine value of 3 to 40 mg / 100 mg Composite particles for chemical element electrodes are provided.
In the composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention, the acidic functional group is preferably at least one selected from a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group.

本発明によれば、上記いずれかの電気化学素子電極用複合粒子を含んでなることを特徴とする電気化学素子電極材料が提供される。
また、本発明によれば、上記の電気化学素子電極材料から形成される活物質層を集電体上に積層してなることを特徴とする電気化学素子電極が提供される。
本発明の電気化学素子電極は、前記活物質層を前記集電体上に、加圧成形により積層してなるものであることが好ましく、ロール加圧成形により積層してなるものであることがより好ましい。
さらに、本発明によれば、上記いずれかの電気化学素子電極用複合粒子を製造する方法であって、前記電極活物質、及び前記バインダを水に分散させてスラリーを得る工程と、前記スラリーを噴霧乾燥して造粒する工程と、を有する電気化学素子電極用複合粒子の製造方法が提供される。
According to the present invention, there is provided an electrochemical element electrode material comprising any one of the above-described composite particles for an electrochemical element electrode.
In addition, according to the present invention, there is provided an electrochemical element electrode characterized in that an active material layer formed from the above electrochemical element electrode material is laminated on a current collector.
The electrochemical element electrode of the present invention is preferably formed by laminating the active material layer on the current collector by pressure molding, and by laminating by roll pressure molding. More preferred.
Furthermore, according to the present invention, there is provided a method for producing any one of the above-described composite particles for an electrochemical element electrode, the step of dispersing the electrode active material and the binder in water to obtain a slurry; There is provided a method for producing composite particles for an electrochemical device electrode, comprising spray-drying and granulating.

本発明によれば、集電体に対する密着性が高く、成形性に優れ、かつ、内部抵抗が低く、高温サイクル特性に優れた電気化学素子電極を与えることのできる電気化学素子電極用複合粒子、ならびに、このような電気化学素子電極用複合粒子を用いて得られる電気化学素子電極材料、電気化学素子電極、及び電気化学素子を提供することができる。特に、本発明によれば、本発明の電気化学素子電極用複合粒子を、水や有機溶剤などの分散媒や溶媒を用いずに、粉体成形により、電極活物質層を形成することができるため、従来から用いられている塗布法を用いた場合のように、電極活物質層内において、バインダが偏在してしまい、これにより内部抵抗が高くなってしまうという不具合や、正極活物質としてニッケルを含有する化合物を用いた場合でも、アルミニウム集電体が腐食してしまい、成形性や電池特性が低下してしまうという不具合の発生を有効に防止することができる。   According to the present invention, the composite particle for an electrochemical element electrode that can provide an electrochemical element electrode having high adhesion to a current collector, excellent moldability, low internal resistance, and excellent high-temperature cycle characteristics, In addition, an electrochemical element electrode material, an electrochemical element electrode, and an electrochemical element obtained by using such composite particles for electrochemical element electrodes can be provided. In particular, according to the present invention, the electrode active material layer can be formed by powder molding the composite particles for electrochemical element electrodes of the present invention without using a dispersion medium or solvent such as water or an organic solvent. Therefore, as in the case of using a conventionally used coating method, the binder is unevenly distributed in the electrode active material layer, thereby increasing the internal resistance, and nickel as the positive electrode active material. Even when a compound containing is used, it is possible to effectively prevent the occurrence of the problem that the aluminum current collector is corroded and the moldability and battery characteristics are deteriorated.

本発明の電気化学素子電極用複合粒子は、電極活物質、及び粒子状のバインダを含んでなり、前記バインダが、ニトリル基含有単量体単位、酸性官能基を有する単量体単位及び炭素数が4以上の直鎖アルキレン構造含有単量体単位を含有し、前記ニトリル基含有単量体単位の含有割合が10〜50重量%であり、かつ、ヨウ素価が3〜40mg/100mgの共重合体であることを特徴とする。   The composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention comprises an electrode active material and a particulate binder, and the binder includes a nitrile group-containing monomer unit, a monomer unit having an acidic functional group, and a carbon number. Containing 4 or more linear alkylene structure-containing monomer units, the content ratio of the nitrile group-containing monomer units is 10 to 50% by weight, and the iodine value is 3 to 40 mg / 100 mg It is a combination.

(電極活物質)
本発明で用いる電極活物質は、電気化学素子の種類によって適宜選択される。たとえば、リチウムイオン二次電池の正極用の電極活物質としては、遷移金属を含有する化合物、具体的には、遷移金属を含有する酸化物、又はリチウムと遷移金属との複合酸化物を用いることができる。このような遷移金属の例としては、コバルト、マンガン、ニッケル、鉄などを挙げることができるが、本発明においては、ニッケルを含有する化合物、特に、リチウムとニッケルとを含有する複合酸化物が好適に用いられる。特に、リチウムとニッケルを含有する複合酸化物は、従来よりリチウム系二次電池の正極活物質として用いられているコバルト酸リチウム(LiCoO)と比較して、高容量であるため、好適である。
リチウムとニッケルとを含有する複合酸化物としては、たとえば、下記一般式で表されるものが挙げられる。
LiNi1−x−yCo
(ただし、0≦x<1、0≦y<1、x+y<1、Mは、B、Mn、及びAlから選択される少なくとも1種の元素)
(Electrode active material)
The electrode active material used in the present invention is appropriately selected depending on the type of electrochemical element. For example, as an electrode active material for a positive electrode of a lithium ion secondary battery, a compound containing a transition metal, specifically, an oxide containing a transition metal, or a composite oxide of lithium and a transition metal is used. Can do. Examples of such transition metals include cobalt, manganese, nickel, iron and the like. In the present invention, a compound containing nickel, particularly a composite oxide containing lithium and nickel is preferable. Used for. In particular, a composite oxide containing lithium and nickel is suitable because it has a higher capacity than lithium cobaltate (LiCoO 2 ) that has been conventionally used as a positive electrode active material for lithium secondary batteries. .
Examples of the composite oxide containing lithium and nickel include those represented by the following general formula.
LiNi 1-x-y Co x M y O 2
(However, 0 ≦ x <1, 0 ≦ y <1, x + y <1, M is at least one element selected from B, Mn, and Al)

また、リチウムイオン二次電池の負極用の電極活物質としては、たとえば、アモルファスカーボン、グラファイト、天然黒鉛、メゾカーボンマイクロビーズ(MCMB)、及びピッチ系炭素繊維などの炭素質材料;ポリアセン等の導電性高分子;リチウムと合金化可能なSi、Sn、Sb、Al、Zn及びWなどが挙げられる。   Examples of the electrode active material for the negative electrode of the lithium ion secondary battery include carbonaceous materials such as amorphous carbon, graphite, natural graphite, mesocarbon microbeads (MCMB), and pitch-based carbon fibers; and conductive materials such as polyacene. Functional polymer; Si, Sn, Sb, Al, Zn, W and the like that can be alloyed with lithium are included.

あるいは、電気二重層キャパシタ用の電極活物質としては、通常、炭素の同素体が用いられる。電気二重層キャパシタ用の電極活物質は、同じ質量でもより広い面積の界面を形成することが可能な、比表面積の大きいものが好ましい。具体的には、比表面積が30m/g以上、好ましくは500〜5,000m/g、より好ましくは1,000〜3,000m/gの範囲である。炭素の同素体の具体例としては、活性炭、ポリアセン、カーボンウィスカ及びグラファイト等が挙げられ、これらの粉末又は繊維を使用することができる。これらのなかでも、活性炭が好ましく、具体的には、フェノール系、レーヨン系、アクリル系、ピッチ系、又はヤシガラ系等の活性炭を挙げることができる。 Alternatively, an allotrope of carbon is usually used as the electrode active material for the electric double layer capacitor. The electrode active material for an electric double layer capacitor is preferably one having a large specific surface area that can form an interface with a larger area even with the same mass. Specifically, the specific surface area of 30 m 2 / g or more, preferably in the range of 500~5,000m 2 / g, more preferably 1,000~3,000m 2 / g. Specific examples of the allotrope of carbon include activated carbon, polyacene, carbon whisker, and graphite, and these powders or fibers can be used. Among these, activated carbon is preferable, and specific examples include phenol-based, rayon-based, acrylic-based, pitch-based, and coconut shell-based activated carbon.

さらに、リチウムイオンキャパシタ用の電極活物質としては、正極用の活物質として、上述した電気二重層キャパシタ用の電極活物質を、また、負極用の活物質として、上述したリチウムイオン二次電池の負極用の電極活物質を、それぞれ使用することができる。   Furthermore, as the electrode active material for the lithium ion capacitor, the electrode active material for the electric double layer capacitor described above as the active material for the positive electrode, and the lithium ion secondary battery described above as the active material for the negative electrode. An electrode active material for the negative electrode can be used.

(粒子状バインダ)
本発明で用いる粒子状バインダは、粒子形状を有し、かつ、ニトリル基含有単量体単位、酸性官能基を有する単量体単位及び炭素数が4以上の直鎖アルキレン構造含有単量体単位を含有し、ニトリル基含有単量体単位の含有割合が10〜50重量%であり、かつ、ヨウ素価が3〜40mg/100mgの共重合体である。
(Particulate binder)
The particulate binder used in the present invention has a particle shape, a nitrile group-containing monomer unit, a monomer unit having an acidic functional group, and a linear alkylene structure-containing monomer unit having 4 or more carbon atoms Is a copolymer having a nitrile group-containing monomer unit content of 10 to 50% by weight and an iodine value of 3 to 40 mg / 100 mg.

本発明で用いる粒子状バインダは、粒子形状を有するものであればよいが、本発明の電気化学素子電極用複合粒子内においても、粒子状態を保持した状態、すなわち、電極活物質上に粒子状態を保持した状態で存在できるものであることが好ましい。電気化学素子電極用複合粒子内において、粒子状態を保持した状態で存在することにより、電子伝導を阻害することなく、電極活物質同士を良好に結着することが可能となる。すなわち、内部抵抗を増大させることなく、電極活物質同士の結着性を良好なものとすることができる。なお、本発明において、“粒子状態を保持した状態”とは、完全に粒子形状を保持した状態である必要はなく、その粒子形状をある程度保持した状態であればよく、たとえば、電極活物質同士を結着した結果、これら電極活物質同士によりある程度押しつぶされたような形状となっていてもよい。   The particulate binder used in the present invention is not particularly limited as long as it has a particle shape. However, even in the composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention, the particulate state is maintained, that is, the particulate state on the electrode active material. It is preferable that it can exist in the state which hold | maintained. The presence of the particle state in the composite particle for an electrochemical element electrode makes it possible to bind the electrode active materials satisfactorily without inhibiting electronic conduction. That is, the binding property between the electrode active materials can be improved without increasing the internal resistance. In the present invention, the “state in which the particle state is maintained” does not have to be a state in which the particle shape is completely maintained, and may be in a state in which the particle shape is maintained to some extent. As a result of binding, the electrode active materials may be crushed to some extent by each other.

本発明で用いる粒子状バインダを構成する、ニトリル基含有単量体単位を形成するニトリル基含有単量体としては、たとえば、アクリロニトリル;α−クロロアクリロニトリル、α−ブロモアクリロニトリルなどのα−ハロゲノアクリロニトリル;メタクリロニトリルなどのα−アルキルアクリロニトリル;などが挙げられる。これらのなかでも、アクリロニトリル及びメタクリロニトリルが好ましく、アクリロニトリルがより好ましい。ニトリル基含有単量体は、一種単独でも、複数種を併用してもよい。   Examples of the nitrile group-containing monomer that forms the nitrile group-containing monomer unit constituting the particulate binder used in the present invention include acrylonitrile; α-halogenoacrylonitrile such as α-chloroacrylonitrile and α-bromoacrylonitrile; Α-alkyl acrylonitrile such as methacrylonitrile; Among these, acrylonitrile and methacrylonitrile are preferable, and acrylonitrile is more preferable. The nitrile group-containing monomer may be used alone or in combination of two or more.

本発明で用いる粒子状バインダにおける、ニトリル基含有単量体単位の含有割合は、全単量体単位に対して、10〜50重量%であり、好ましくは20〜40重量%、より好ましくは30〜40重量%である。ニトリル基含有単量体単位の含有割合が少な過ぎると、スラリー化した際における電極活物質の分散性が低下し、成形性が劣る結果となり、これにより、電極とした際に高温サイクル特性が低下してしまう。一方、多過ぎると、粒子状バインダの電解液に対する膨潤性が高くなってしまい、これにより、電極とした際に高温サイクル特性が低下してしまう。   The content ratio of the nitrile group-containing monomer unit in the particulate binder used in the present invention is 10 to 50% by weight, preferably 20 to 40% by weight, more preferably 30%, based on all monomer units. -40% by weight. If the content ratio of the nitrile group-containing monomer unit is too small, the dispersibility of the electrode active material when slurried will be reduced, resulting in inferior moldability, thereby reducing the high temperature cycle characteristics when used as an electrode. Resulting in. On the other hand, when too much, the swelling property with respect to the electrolyte solution of a particulate binder will become high, and when this is used as an electrode, high temperature cycling characteristics will fall.

また、本発明で用いる粒子状バインダを構成する、酸性官能基を有する単量体単位を形成する酸性官能基を有する単量体としては、酸性官能基を有する単量体であればよく、特に限定されないが、本発明では、酸性官能基として、カルボン酸基を有する単量体、スルホン酸基を有する単量体及びリン酸基を有する単量体から選択される少なくとも1種が好ましく、カルボン酸基を有する単量体及びスルホン酸基を有する単量体から選択される少なくとも1種が好ましく、カルボン酸基を有する単量体がより好ましい。   Further, the monomer having an acidic functional group forming the monomer unit having an acidic functional group constituting the particulate binder used in the present invention may be any monomer having an acidic functional group. Although not limited, in the present invention, the acidic functional group is preferably at least one selected from a monomer having a carboxylic acid group, a monomer having a sulfonic acid group, and a monomer having a phosphoric acid group. At least one selected from a monomer having an acid group and a monomer having a sulfonic acid group is preferred, and a monomer having a carboxylic acid group is more preferred.

カルボン酸基を有する単量体の具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などのモノカルボン酸;2−エチルアクリル酸、イソクロトン酸、α−アセトキシアクリル酸、β−trans−アリールオキシアクリル酸、α−クロロ−β−E−メトキシアクリル酸、β−ジアミノアクリル酸などのモノカルボン酸の誘導体;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのジカルボン酸;無水マレイン酸、アクリル酸無水物、メチル無水マレイン酸、ジメチル無水マレイン酸などのジカルボン酸の酸無水物;メチルマレイン酸、ジメチルマレイン酸、フェニルマレイン酸、クロロマレイン酸、ジクロロマレイン酸、フルオロマレイン酸、マレイン酸ジフェニル、マレイン酸ノニル、マレイン酸デシル、マレイン酸ドデシル、マレイン酸オクタデシル、マレイン酸フルオロアルキル等のジカルボン酸の誘導体;などが挙げられる。これらは、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、メタクリル酸及びマレイン酸が好ましく、メタクリル酸がより好ましい。   Specific examples of the monomer having a carboxylic acid group include monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid; 2-ethylacrylic acid, isocrotonic acid, α-acetoxyacrylic acid, and β-trans-aryloxyacrylic. Derivatives of monocarboxylic acids such as acids, α-chloro-β-E-methoxyacrylic acid, β-diaminoacrylic acid; dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, itaconic acid; maleic anhydride, acrylic anhydride, methyl Dicarboxylic acid anhydrides such as maleic anhydride and dimethylmaleic anhydride; methylmaleic acid, dimethylmaleic acid, phenylmaleic acid, chloromaleic acid, dichloromaleic acid, fluoromaleic acid, diphenylmaleate, nonylmaleate, maleate Decyl acid, dodecyl maleate, octane maleate And derivatives of dicarboxylic acids such as decyl and fluoroalkyl maleate. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, methacrylic acid and maleic acid are preferable, and methacrylic acid is more preferable.

スルホン酸基を有する単量体の具体例としては、スルホン酸基含有単量体としては、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、スルホエチルメタクリレート、スルホプロピルメタクリレート、スルホブチルメタクリレートなどのスルホン酸基以外の官能基を有さないスルホン酸基含有化合物;2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)などのアミド基とスルホン酸基とを含有する化合物;3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸(HAPS)などのヒドロキシル基とスルホン酸基とを含有する化合物;などが挙げられる。また、これらのリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩などを用いることもできる。これらは、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。これらのなかでも、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)が好ましい。   Specific examples of the monomer having a sulfonic acid group include sulfonic acid group-containing monomers such as vinyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, allyl sulfonic acid, sulfoethyl methacrylate, sulfopropyl methacrylate, and sulfobutyl methacrylate. A sulfonic acid group-containing compound having no functional group other than an acid group; a compound containing an amide group and a sulfonic acid group such as 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS); 3-allyloxy-2-hydroxy And compounds containing a hydroxyl group and a sulfonic acid group, such as propanesulfonic acid (HAPS). These lithium salts, sodium salts, potassium salts, and the like can also be used. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS) is preferable.

リン酸基を有する単量体の具体例としては、リン酸−2−アクリロイルオキシエチル、リン酸−2−メタクリロイルオキシエチル、リン酸メチル−2−アクリロイルオキシエチル、リン酸メチル−2−メタクリロイルオキシエチル、リン酸エチル−アクリロイルオキシエチル、リン酸エチル−メタクリロイルオキシエチルなどが挙げられる。これらは、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、リン酸−2−メタクリロイルオキシエチルが好ましい。   Specific examples of the monomer having a phosphoric acid group include: 2-acryloyloxyethyl phosphate, 2-methacryloyloxyethyl phosphate, methyl-2-acryloyloxyethyl phosphate, methyl-2-methacryloyloxy phosphate Examples thereof include ethyl, ethyl phosphate-acryloyloxyethyl phosphate, and ethyl phosphate-methacryloyloxyethyl. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, 2-methacryloyloxyethyl phosphate is preferable.

本発明で用いる粒子状バインダにおける、酸性官能基を有する単量体単位の含有割合は、全単量体単位に対して、好ましくは1〜30重量%であり、より好ましくは1〜20重量%、さらに好ましくは1〜15重量%である。酸性官能基を有する単量体単位の含有割合を上記範囲とすることにより、電極の柔軟性を有したまま集電体との接着性を向上させることができる。   The content ratio of the monomer unit having an acidic functional group in the particulate binder used in the present invention is preferably 1 to 30% by weight, more preferably 1 to 20% by weight, based on all monomer units. More preferably, it is 1 to 15% by weight. By setting the content ratio of the monomer unit having an acidic functional group in the above range, it is possible to improve the adhesion with the current collector while maintaining the flexibility of the electrode.

また、本発明で用いる粒子状バインダを構成する、炭素数が4以上の直鎖アルキレン構造含有単量体単位を形成する単量体としては、たとえば、炭素数4以上の共役ジエン単量体が挙げられ、炭素数4以上の共役ジエン単量体の具体例としては、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、クロロプレンなどが挙げられる。なお、共役ジエン単量体は、共重合後においては、二重結合を有する状態で含まれることとなるが、該二重結合を水素化することにより、共重合体中において、直鎖アルキレン構造含有単量体単位を形成することができる。   In addition, examples of the monomer that forms the linear alkylene structure-containing monomer unit having 4 or more carbon atoms that constitute the particulate binder used in the present invention include, for example, conjugated diene monomers having 4 or more carbon atoms. Specific examples of the conjugated diene monomer having 4 or more carbon atoms include 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, chloroprene and the like. . In addition, the conjugated diene monomer is included in a state having a double bond after the copolymerization. However, by hydrogenating the double bond, a linear alkylene structure is formed in the copolymer. Containing monomer units can be formed.

本発明で用いる粒子状バインダにおける、炭素数が4以上の直鎖アルキレン構造含有単量体単位の含有割合は、全単量体単位に対して、好ましくは50〜90重量%であり、より好ましくは50〜75重量%、さらに好ましくは50〜65重量%である。炭素数が4以上の直鎖アルキレン構造含有単量体単位の含有割合を上記範囲とすることにより、電極に適度な柔軟性を付与し、電極の成形性を向上させることができる。   In the particulate binder used in the present invention, the content ratio of the linear alkylene structure-containing monomer unit having 4 or more carbon atoms is preferably 50 to 90% by weight, more preferably, based on the total monomer units. Is 50 to 75% by weight, more preferably 50 to 65% by weight. By setting the content ratio of the linear alkylene structure-containing monomer unit having 4 or more carbon atoms within the above range, it is possible to impart appropriate flexibility to the electrode and improve the moldability of the electrode.

また、本発明で用いる粒子状バインダは、上記した各単量体単位に加えて、他の単量体単位を含有していてもよい。他の単量体単位としては、他のビニルモノマーに由来する重合単位が挙げられ、このような他のビニルモノマーとしては、例えば、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、などの2つ以上の炭素−炭素二重結合を有するカルボン酸エステル類;塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン原子含有単量体; 酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビエルエーテル等のビニルエーテル類;メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、ブチルビニルケトン、ヘキシルビニルケトン、イソプロペニルビニルケトン等のビニルケトン類;N−ビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の複素環含有ビニル化合物;が挙げられる。   Further, the particulate binder used in the present invention may contain other monomer units in addition to the above monomer units. Examples of other monomer units include polymerized units derived from other vinyl monomers. Examples of such other vinyl monomers include two or more carbons such as ethylene glycol dimethacrylate and diethylene glycol dimethacrylate. -Carboxylic acid esters having a carbon double bond; halogen atom-containing monomers such as vinyl chloride and vinylidene chloride; vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate and vinyl butyrate; methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, butyl vinyl ether Vinyl ethers such as methyl vinyl ketone, ethyl vinyl ketone, butyl vinyl ketone, hexyl vinyl ketone, isopropenyl vinyl ketone and the like; heterocyclic ring-containing vinylation such as N-vinyl pyrrolidone, vinyl pyridine and vinyl imidazole Compound;

また、本発明で用いる粒子状バインダは、ヨウ素価が、3〜40mg/100mgであり、好ましくは3〜20mg/100mg、より好ましくは3〜10mg/100mgである。ヨウ素価が高すぎると、高電位に対する化学的安定性が低下してしまい、結果として、高温サイクル特性が低下するおそれがあり、一方、ヨウ素価が低すぎると、粒子状バインダの結晶性が高くなってしまい、これにより成形性が低下してしまうおそれがある。なお、ヨウ素価はJIS K 6235(2006)に従って求められる。   The particulate binder used in the present invention has an iodine value of 3 to 40 mg / 100 mg, preferably 3 to 20 mg / 100 mg, more preferably 3 to 10 mg / 100 mg. If the iodine value is too high, chemical stability against a high potential is lowered, and as a result, the high-temperature cycle characteristics may be lowered. On the other hand, if the iodine value is too low, the crystallinity of the particulate binder is high. As a result, the moldability may be reduced. The iodine value is determined according to JIS K 6235 (2006).

なお、本発明で用いる粒子状バインダは、粒子形状を有するものであるが、通常、水中に粒子状で分散した分散液の状態で使用される。水中に粒子状で分散している場合における、粒子状バインダ体の平均粒径(分散粒子径)は、好ましくは80〜500nm、より好ましくは80〜400nm、さらに好ましくは80〜300nmである。粒子状バインダの平均粒径がこの範囲であると、得られる電気化学素子電極の強度及び柔軟性が良好となる。   In addition, although the particulate binder used by this invention has a particle shape, it is normally used in the state of the dispersion liquid disperse | distributed particulately in water. When dispersed in water in the form of particles, the average particle size (dispersed particle size) of the particulate binder body is preferably 80 to 500 nm, more preferably 80 to 400 nm, and even more preferably 80 to 300 nm. When the average particle diameter of the particulate binder is within this range, the strength and flexibility of the obtained electrochemical element electrode are improved.

また、本発明で用いる粒子状バインダのガラス転移温度(Tg)は、好ましくは−60〜20℃、より好ましくは−55〜10℃、特に好ましくは−50〜0℃である。ガラス転移温度が上記範囲にあることにより、得られる電気化学素子電極を、優れた強度と柔軟性を有し、高い出力特性を有するものとすることができる。   The glass transition temperature (Tg) of the particulate binder used in the present invention is preferably −60 to 20 ° C., more preferably −55 to 10 ° C., and particularly preferably −50 to 0 ° C. When the glass transition temperature is in the above range, the obtained electrochemical device electrode can have excellent strength and flexibility and high output characteristics.

本発明で用いる粒子状バインダの製造方法は特に限定されないが、上述した各単量体を、水を分散媒とする乳化重合法により重合し、得られた共重合体を水に分散させた状態のまま、水素化(水素添加反応)することにより製造することができる。   The method for producing the particulate binder used in the present invention is not particularly limited, but the above-described monomers are polymerized by an emulsion polymerization method using water as a dispersion medium, and the obtained copolymer is dispersed in water. It can be produced by hydrogenation (hydrogenation reaction) as it is.

乳化重合に用いる乳化剤としては、特に限定されず、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、及びカチオン性界面活性剤のいずれも用いることができる。乳化剤の添加量は任意に設定でき、重合に用いる単量体の総量100重量部に対して通常0.01〜10重量部程度である。   The emulsifier used in the emulsion polymerization is not particularly limited, and any of an anionic surfactant, a nonionic surfactant, and a cationic surfactant can be used. The amount of the emulsifier can be arbitrarily set, and is usually about 0.01 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of monomers used for polymerization.

また、重合に用いる重合開始剤としては、たとえば過酸化ラウロイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシピバレート、3,3,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイドなどの有機過酸化物、α,α’−アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物、又は過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどが挙げられる。   Examples of the polymerization initiator used for the polymerization include lauroyl peroxide, diisopropyl peroxydicarbonate, di-2-ethylhexyl peroxydicarbonate, t-butyl peroxypivalate, 3,3,5-trimethylhexanoylper Organic peroxides such as oxide, azo compounds such as α, α′-azobisisobutyronitrile, ammonium persulfate, potassium persulfate and the like can be mentioned.

そして、本発明では、乳化重合により得られた共重合体を水に分散させた状態のまま、水素化することにより、粒子状バインダを得ることができる。特に、本発明では、乳化重合により得られた共重合体を水に分散させた状態のまま、水素化することにより、粒子状バインダを、水中に粒子状で分散した分散液の状態で得ることができ、これにより、本発明の電気化学素子電極用複合粒子内において、粒子状バインダを粒子状態を保持した状態で存在させることが可能となる。なお、水素化の方法は特に限定されず、公知の方法を採用すればよい。   And in this invention, a particulate-form binder can be obtained by hydrogenating the copolymer obtained by emulsion polymerization in the state disperse | distributed to water. In particular, in the present invention, the particulate binder is obtained in the form of a dispersion dispersed in the form of particles in water by hydrogenation while the copolymer obtained by emulsion polymerization is dispersed in water. As a result, the particulate binder can be present in a state in which the particulate state is maintained in the composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention. In addition, the method of hydrogenation is not specifically limited, What is necessary is just to employ | adopt a well-known method.

本発明の電気化学素子電極用複合粒子中における、粒子状バインダの含有割合は、電極活物質100重量部に対して、好ましくは0.1〜15重量部、より好ましくは0.5〜10重量部、さらに好ましくは1〜10重量部である。粒子状バインダの含有割合を上記範囲とすることで、電極とした場合に、イオン伝導を十分に確保しながら、電極活物質同士の結着力及び電極活物質層と集電体との密着力を十分なものとすることができる。   The content ratio of the particulate binder in the composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention is preferably 0.1 to 15 parts by weight, more preferably 0.5 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. Parts, more preferably 1 to 10 parts by weight. When the content ratio of the particulate binder is within the above range, when the electrode is used, the binding force between the electrode active materials and the adhesion force between the electrode active material layer and the current collector are ensured while sufficiently ensuring ionic conduction. It can be sufficient.

(導電材)
本発明の電気化学素子電極用複合粒子は、上記各成分に加えて、必要に応じて導電材を含有していてもよい。
(Conductive material)
The composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention may contain a conductive material, if necessary, in addition to the above components.

導電材としては、導電性を有する粒子状の材料であればよく、特に限定されないが、たとえば、ファーネスブラック、アセチレンブラック、及びケッチェンブラック等の導電性カーボンブラック;天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛;ポリアクリロニトリル系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相法炭素繊維等の炭素繊維;が挙げられる。導電材の平均粒子径は、特に限定されないが、電極活物質の平均粒子径よりも小さいものが好ましく、通常、0.001〜10μm、より好ましくは0.05〜5μm、さらに好ましくは0.01〜1μmの範囲である。導電材の平均粒子径が上記範囲にあると、より少ない使用量で十分な導電性を発現させることができる。   The conductive material is not particularly limited as long as it is a particulate material having conductivity. For example, conductive carbon black such as furnace black, acetylene black, and ketjen black; graphite such as natural graphite and artificial graphite And carbon fibers such as polyacrylonitrile-based carbon fibers, pitch-based carbon fibers, and vapor-grown carbon fibers. The average particle diameter of the conductive material is not particularly limited, but is preferably smaller than the average particle diameter of the electrode active material, usually 0.001 to 10 μm, more preferably 0.05 to 5 μm, and still more preferably 0.01. It is in the range of ˜1 μm. When the average particle diameter of the conductive material is in the above range, sufficient conductivity can be expressed with a smaller amount of use.

本発明の電気化学素子電極用複合粒子中における、導電材の含有割合は、電極活物質100重量部に対して、好ましくは0.1〜50重量部、より好ましくは0.5〜15重量部、さらに好ましくは1〜10重量部である。導電材の含有割合を上記範囲とすることにより、得られる電気化学素子の容量を高く保ちながら、内部抵抗を十分に低減することが可能となる。   The content ratio of the conductive material in the composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention is preferably 0.1 to 50 parts by weight, more preferably 0.5 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. More preferably, it is 1 to 10 parts by weight. By setting the content ratio of the conductive material in the above range, the internal resistance can be sufficiently reduced while keeping the capacity of the obtained electrochemical element high.

(分散剤)
また、本発明の電気化学素子電極用複合粒子は、上記各成分に加えて、必要に応じて分散剤を含有していてもよい。分散剤とは、本発明の電気化学素子電極用複合粒子を構成する各成分を、溶媒に分散又は溶解させてスラリー化する際に、各成分を溶媒中に均一に分散させる作用を有する成分である。分散剤としては、たとえば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース及びヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース系ポリマー、ならびにこれらのアンモニウム塩又はアルカリ金属塩;ポリ(メタ)アクリル酸ナトリウムなどのポリ(メタ)アクリル酸塩;ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド;ポリビニルピロリドン、ポリカルボン酸、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼイン、各種変性デンプン、キチン、キトサン誘導体などが挙げられる。これらの分散剤は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて使用できる。これらのなかでも、セルロース系ポリマーが好ましく、カルボキシメチルセルロース又はそのアンモニウム塩もしくはアルカリ金属塩が特に好ましい。
(Dispersant)
Moreover, in addition to each said component, the composite particle for electrochemical element electrodes of this invention may contain the dispersing agent as needed. The dispersant is a component having an action of uniformly dispersing each component in the solvent when each component constituting the composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention is dispersed or dissolved in a solvent to form a slurry. is there. Examples of the dispersant include cellulosic polymers such as carboxymethylcellulose, methylcellulose, ethylcellulose, and hydroxypropylcellulose, and ammonium salts or alkali metal salts thereof; poly (meth) acrylates such as sodium poly (meth) acrylate; Examples include polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, polyethylene oxide; polyvinyl pyrrolidone, polycarboxylic acid, oxidized starch, phosphate starch, casein, various modified starches, chitin, and chitosan derivatives. These dispersants can be used alone or in combination of two or more. Among these, a cellulose polymer is preferable, and carboxymethyl cellulose, an ammonium salt or an alkali metal salt thereof is particularly preferable.

本発明の電気化学素子電極用複合粒子中における、分散剤の含有割合は、電極活物質100重量部に対して、好ましくは0.1〜50重量部、より好ましくは0.5〜10重量部、さらに好ましくは0.8〜2重量部である。分散剤の含有割合を上記範囲とすることにより、スラリー中における各成分を良好に分散させることができる。   The content ratio of the dispersant in the composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention is preferably 0.1 to 50 parts by weight, more preferably 0.5 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. More preferably, it is 0.8 to 2 parts by weight. By making the content rate of a dispersing agent into the said range, each component in a slurry can be disperse | distributed favorably.

(電気化学素子電極用複合粒子)
本発明の複合粒子は、電極活物質、粒子状バインダ、ならびに、必要に応じて添加される導電材及び分散剤を含んでなるが、前記のそれぞれが個別に独立した粒子として存在するのではなく、これら各成分の、少なくとも2成分、好ましくは全成分で一粒子を形成するものである。
(Composite particles for electrochemical device electrodes)
The composite particle of the present invention comprises an electrode active material, a particulate binder, and a conductive material and a dispersant that are added as necessary, but each of the above does not exist as an independent particle. Of these components, at least two components, preferably all components, form one particle.

具体的には、各成分の個々の粒子の複数個が結合して二次粒子を形成しており、複数個(好ましくは数個〜数十個)の電極活物質が、粒子状バインダによって結着されて塊状の粒子を形成しているものが好ましい。   Specifically, a plurality of individual particles of each component are combined to form secondary particles, and a plurality (preferably several to several tens) of electrode active materials are bound by a particulate binder. Those that are attached to form massive particles are preferred.

また、複合粒子としての形状及び構造は特に限定されないが、流動性の観点から、形状は球状に近いものが好ましく、構造は、粒子状バインダが、複合粒子の表面に偏在することなく、複合粒子内に均一に分散する構造が好ましい。   Further, the shape and structure of the composite particle are not particularly limited, but from the viewpoint of fluidity, the shape is preferably nearly spherical, and the structure is such that the particulate binder is not unevenly distributed on the surface of the composite particle. A structure that is uniformly dispersed therein is preferred.

本発明の電気化学素子電極用複合粒子の製造方法としては、特に限定されないが、以下に説明する噴霧乾燥造粒法によれば、本発明の電気化学素子電極用複合粒子を比較的容易に得ることができるため、好ましい。以下、噴霧乾燥造粒法について説明する。   The method for producing the composite particle for electrochemical element electrode of the present invention is not particularly limited, but according to the spray drying granulation method described below, the composite particle for electrochemical element electrode of the present invention can be obtained relatively easily. This is preferable. Hereinafter, the spray drying granulation method will be described.

まず、電極活物質、粒子状バインダ、ならびに、必要に応じて添加される導電材及び分散剤を含有する複合粒子用スラリーを調製する。複合粒子用スラリーは、電極活物質、粒子状バインダ、ならびに、必要に応じて添加される導電材及び分散剤を、溶媒に分散又は溶解させることにより調製することができる。なお、この場合において、粒子状バインダが分散媒としての水に分散されたものである場合には、水に分散させた状態で添加することができる。また、分散剤が水に溶解した状態である場合には、水に溶解させた状態で添加することができる。   First, a slurry for composite particles containing an electrode active material, a particulate binder, and a conductive material and a dispersant added as necessary is prepared. The slurry for composite particles can be prepared by dispersing or dissolving an electrode active material, a particulate binder, and a conductive material and a dispersant added as necessary in a solvent. In this case, when the particulate binder is dispersed in water as a dispersion medium, it can be added in a state dispersed in water. Further, when the dispersant is in a state dissolved in water, it can be added in a state dissolved in water.

複合粒子用スラリーを得るために用いる溶媒としては、通常、水が用いられるが、水と有機溶媒との混合溶媒を用いてもよい。この場合に用いることができる有機溶媒としては、たとえば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール等のアルキルアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のアルキルケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジグライム等のエーテル類;ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルイミダゾリジノン等のアミド類;ジメチルスルホキサイド、スルホラン等のイオウ系溶剤;等が挙げられる。これらのなかでも、アルコール類が好ましい。水と、水よりも沸点の低い有機溶媒とを併用することにより、噴霧乾燥時に、乾燥速度を速くすることができる。   As the solvent used for obtaining the composite particle slurry, water is usually used, but a mixed solvent of water and an organic solvent may be used. Examples of the organic solvent that can be used in this case include alkyl alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol and propyl alcohol; alkyl ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; ethers such as tetrahydrofuran, dioxane and diglyme; diethylformamide; Amides such as dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone and dimethylimidazolidinone; sulfur solvents such as dimethylsulfoxide and sulfolane; and the like. Among these, alcohols are preferable. By using water and an organic solvent having a lower boiling point than water, the drying rate can be increased during spray drying.

複合粒子用スラリーを調製する際に使用する溶媒の量は、複合粒子用スラリー中の固形分濃度が、好ましくは1〜50重量%、より好ましくは5〜50重量%、さらに好ましくは10〜30重量%の範囲となる量である。固形分濃度を上記範囲とすることにより、粒子状バインダを均一に分散させることができるため、好適である。   The amount of the solvent used when preparing the slurry for composite particles is such that the solid content concentration in the slurry for composite particles is preferably 1 to 50% by weight, more preferably 5 to 50% by weight, and still more preferably 10 to 30%. The amount is in the range of% by weight. By setting the solid content concentration in the above range, the particulate binder can be uniformly dispersed, which is preferable.

また、複合粒子用スラリーの粘度は、室温において、好ましくは10〜3,000mPa・s、より好ましくは30〜1,500mPa・s、さらに好ましくは50〜1,000mPa・sの範囲である。複合粒子用スラリーの粘度がこの範囲にあると、噴霧乾燥造粒工程の生産性を上げることができる。   The viscosity of the composite particle slurry is preferably in the range of 10 to 3,000 mPa · s, more preferably 30 to 1,500 mPa · s, and still more preferably 50 to 1,000 mPa · s at room temperature. When the viscosity of the slurry for composite particles is within this range, the productivity of the spray drying granulation step can be increased.

また、本発明においては、複合粒子用スラリーを調製する際に、必要に応じて、界面活性剤を添加してもよい。   Moreover, in this invention, when preparing the slurry for composite particles, you may add surfactant as needed.

界面活性剤としては、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、ノニオニックアニオン等の両性の界面活性剤が挙げられるが、アニオン性又はノニオン性界面活性剤で熱分解しやすいものが好ましい。界面活性剤の配合量は、電極活物質100重量部に対して、好ましくは50重量部以下であり、より好ましくは0.1〜10重量部、さらに好ましくは0.5〜5重量部である。   Examples of the surfactant include amphoteric surfactants such as anionic, cationic, nonionic, and nonionic anions, and anionic or nonionic surfactants that are easily thermally decomposed are preferable. The compounding amount of the surfactant is preferably 50 parts by weight or less, more preferably 0.1 to 10 parts by weight, and further preferably 0.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. .

電極活物質、粒子状バインダ、ならびに、必要に応じて添加される導電材及び分散剤を溶媒に分散又は溶解する方法又は順番は、特に限定されない。また、混合装置としては、たとえば、ボールミル、サンドミル、ビーズミル、顔料分散機、らい潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、ホモミキサー、プラネタリーミキサー等を用いることができる。混合は、通常、室温〜80℃の範囲で、10分〜数時間行う。   The method or order of dispersing or dissolving the electrode active material, the particulate binder, and the conductive material and dispersant added as necessary in the solvent is not particularly limited. Moreover, as a mixing apparatus, a ball mill, a sand mill, a bead mill, a pigment disperser, a crusher, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a homomixer, a planetary mixer, etc. can be used, for example. Mixing is usually performed in the range of room temperature to 80 ° C. for 10 minutes to several hours.

次いで、得られた複合粒子用スラリーを噴霧乾燥して造粒する。噴霧乾燥は、熱風中にスラリーを噴霧して乾燥する方法である。スラリーの噴霧に用いる装置としてアトマイザーが挙げられる。アトマイザーとしては、回転円盤方式と加圧方式との二種類の装置が挙げられ、回転円盤方式は、高速回転する円盤のほぼ中央にスラリーを導入し、円盤の遠心力によってスラリーが円盤の外に放たれ、その際にスラリーを霧状にする方式である。回転円盤方式において、円盤の回転速度は円盤の大きさに依存するが、通常は5,000〜30,000rpm、好ましくは15,000〜30,000rpmである。円盤の回転速度が低いほど、噴霧液滴が大きくなり、得られる電気化学素子電極用複合粒子の平均粒子径が大きくなる。回転円盤方式のアトマイザーとしては、ピン型とベーン型が挙げられるが、好ましくはピン型アトマイザーである。ピン型アトマイザーは、噴霧盤を用いた遠心式の噴霧装置の一種であり、該噴霧盤が上下取付円板の間にその周縁に沿ったほぼ同心円上に着脱自在に複数の噴霧用コロを取り付けたもので構成されている。複合粒子用スラリーは噴霧盤中央から導入され、遠心力によって噴霧用コロに付着し、コロ表面を外側へと移動し、最後にコロ表面から離れ噴霧される。一方、加圧方式は、複合粒子用スラリーを加圧してノズルから霧状にして乾燥する方式である。   Subsequently, the obtained slurry for composite particles is granulated by spray drying. Spray drying is a method of spraying and drying a slurry in hot air. An atomizer is used as an apparatus used for spraying slurry. There are two types of atomizers: a rotating disk system and a pressurizing system. In the rotating disk system, slurry is introduced almost at the center of a disk that rotates at high speed, and the slurry is removed from the disk by the centrifugal force of the disk. In this case, the slurry is atomized. In the rotating disk system, the rotational speed of the disk depends on the size of the disk, but is usually 5,000 to 30,000 rpm, preferably 15,000 to 30,000 rpm. The lower the rotational speed of the disk, the larger the spray droplets and the larger the average particle diameter of the resulting composite particles for electrochemical device electrodes. Examples of the rotating disk type atomizer include a pin type and a vane type, and a pin type atomizer is preferable. A pin-type atomizer is a type of centrifugal spraying device that uses a spraying plate, and the spraying plate has a plurality of spraying rollers removably mounted on a concentric circle along its periphery between upper and lower mounting disks. It consists of The slurry for composite particles is introduced from the center of the spray disk, adheres to the spray roller by centrifugal force, moves outward on the roller surface, and finally sprays away from the roller surface. On the other hand, the pressurization method is a method in which the slurry for composite particles is pressurized and sprayed from a nozzle to be dried.

噴霧される複合粒子用スラリーの温度は、通常は室温であるが、加温して室温より高い温度としてもよい。また、噴霧乾燥時の熱風温度は、通常80〜250℃、好ましくは100〜200℃である。噴霧乾燥法において、熱風の吹き込み方法は特に制限されず、たとえば、熱風と噴霧方向が横方向に並流する方式、乾燥塔頂部で噴霧され熱風と共に下降する方式、噴霧した滴と熱風が向流接触する方式、噴霧した滴が最初熱風と並流し次いで重力落下して向流接触する方式等が挙げられる。   The temperature of the slurry for composite particles to be sprayed is usually room temperature, but may be higher than room temperature by heating. Moreover, the hot air temperature at the time of spray-drying is 80-250 degreeC normally, Preferably it is 100-200 degreeC. In the spray drying method, the method of blowing hot air is not particularly limited. For example, the method in which the hot air and the spraying direction flow side by side, the method in which the hot air is sprayed at the top of the drying tower and descends with the hot air, and the sprayed droplets and hot air flow countercurrently. Examples include a contact method, and a method in which sprayed droplets first flow in parallel with hot air, then drop by gravity and contact countercurrent.

なお、噴霧方法としては、電極活物質、粒子状バインダ、及び必要に応じて添加される添加剤を含む複合粒子用スラリーを、一括して噴霧する方法以外にも、粒子状バインダ、及び必要に応じて添加される添加剤を含有するスラリーを、流動している電極活物質に噴霧する方法も用いることができる。粒子径制御の容易性、生産性、粒子径分布が小さくできる、などの観点から、複合粒子の成分等に応じて最適な方法を適宜選択すればよい。   In addition, as a spraying method, in addition to the method of spraying the slurry for composite particles containing the electrode active material, the particulate binder, and the additive added as necessary, the particulate binder, and if necessary A method of spraying the slurry containing the additive added accordingly to the flowing electrode active material can also be used. From the standpoint of ease of particle size control, productivity, and reduction in particle size distribution, an optimal method may be appropriately selected according to the components of the composite particles.

このようにして得られる本発明の電気化学素子電極用複合粒子の平均粒子径は、好ましくは0.1〜1,000μmであり、より好ましくは1〜80μm、さらに好ましくは10〜70μmである。平均粒子径を上記範囲とすることにより、電気化学素子電極用複合粒子の流動性をより高めることができる。なお、電気化学素子電極用複合粒子の平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(たとえば、SALD−3100;島津製作所製)にて測定し、算出される体積平均粒子径である。   The average particle diameter of the composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention thus obtained is preferably 0.1 to 1,000 μm, more preferably 1 to 80 μm, still more preferably 10 to 70 μm. By setting the average particle diameter in the above range, the fluidity of the composite particles for electrochemical element electrodes can be further improved. In addition, the average particle diameter of the composite particle for electrochemical element electrodes is a volume average particle diameter calculated by measuring with a laser diffraction particle size distribution analyzer (for example, SALD-3100; manufactured by Shimadzu Corporation).

(電気化学素子電極材料)
本発明の電気化学素子電極材料は、上述した本発明の電気化学素子電極用複合粒子を含んでなる。本発明の電気化学素子電極用複合粒子は、単独で又は必要に応じて他の結着剤やその他の添加剤を含有させることで、電気化学素子電極材料として用いられる。電気化学素子電極材料中に含有される電気化学素子電極用複合粒子の含有量は、好ましくは50重量%以上、より好ましくは70重量%以上、さらに好ましくは90重量%以上である。
(Electrochemical element electrode material)
The electrochemical element electrode material of the present invention comprises the above-described composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention. The composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention is used as an electrochemical element electrode material by including other binders or other additives alone or as necessary. The content of the composite particle for an electrochemical element electrode contained in the electrochemical element electrode material is preferably 50% by weight or more, more preferably 70% by weight or more, and further preferably 90% by weight or more.

必要に応じて用いられる他の結着剤としては、たとえば、上述した本発明の電気化学素子電極用複合粒子に含有される粒子状バインダを用いることができる。本発明の電気化学素子電極用複合粒子は、すでに結着剤としての粒子状バインダを含有しているため、電気化学素子電極材料を調製する際に、他の結着剤を別途添加する必要はないが、電気化学素子電極用複合粒子同士の結着力をより高めるために他の結着剤を添加してもよい。また、他の結着剤を添加する場合における該他の結着剤の添加量は、電気化学素子電極用複合粒子中の粒子状バインダとの合計で、電極活物質100重量部に対して、好ましくは0.01〜10重量部、より好ましくは0.1〜5重量部である。また、その他の添加剤としては、水やアルコールなどの成形助剤等が挙げられ、これらは、本発明の効果を損なわない量を適宜選択して加えることができる。   As another binder used as needed, the particulate binder contained in the composite particle for electrochemical element electrodes of the present invention described above can be used, for example. Since the composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention already contains a particulate binder as a binder, it is necessary to add another binder separately when preparing the electrochemical element electrode material. However, other binders may be added to further increase the binding force between the composite particles for electrochemical element electrodes. In addition, when the other binder is added, the addition amount of the other binder is the total with the particulate binder in the composite particle for an electrochemical element electrode, with respect to 100 parts by weight of the electrode active material, Preferably it is 0.01-10 weight part, More preferably, it is 0.1-5 weight part. Other additives include molding aids such as water and alcohol, and these can be added by appropriately selecting an amount that does not impair the effects of the present invention.

(電気化学素子電極)
本発明の電気化学素子電極は、上述した本発明の電気化学素子電極材料からなる活物質層を集電体上に積層してなる。集電体用材料としては、たとえば、金属、炭素、導電性高分子などを用いることができ、好適には金属が用いられる。金属としては、通常、銅、アルミニウム、白金、ニッケル、タンタル、チタン、ステンレス鋼、その他の合金等が使用される。これらの中で導電性、耐電圧性の面から、銅、アルミニウム又はアルミニウム合金を使用するのが好ましい。また、高い耐電圧性が要求される場合には特開2001−176757号公報等で開示される高純度のアルミニウムを好適に用いることができる。集電体は、フィルム又はシート状であり、その厚みは、使用目的に応じて適宜選択されるが、通常1〜200μm、好ましくは5〜100μm、より好ましくは10〜50μmである。
(Electrochemical element electrode)
The electrochemical element electrode of the present invention is formed by laminating an active material layer made of the above-described electrochemical element electrode material of the present invention on a current collector. As the current collector material, for example, metal, carbon, conductive polymer and the like can be used, and metal is preferably used. As the metal, copper, aluminum, platinum, nickel, tantalum, titanium, stainless steel, other alloys and the like are usually used. Among these, it is preferable to use copper, aluminum, or an aluminum alloy in terms of conductivity and voltage resistance. In addition, when high voltage resistance is required, high-purity aluminum disclosed in JP 2001-176757 A can be suitably used. The current collector is in the form of a film or a sheet, and the thickness thereof is appropriately selected according to the purpose of use, but is usually 1 to 200 μm, preferably 5 to 100 μm, more preferably 10 to 50 μm.

活物質層を集電体上に積層する際には、活物質層としての電気化学素子電極材料をシート状に成形し、次いで集電体上に積層してもよいが、集電体上で電気化学素子電極材料を直接加圧成形する方法が好ましい。加圧成形としては、たとえば、一対のロールを備えたロール式加圧成形装置を用い、集電体をロールで送りながら、スクリューフィーダー等の供給装置で電気化学素子電極材料をロール式加圧成形装置に供給することで、集電体上で、活物質層を成形するロール加圧成形法や、電気化学素子電極材料を集電体上に散布し、電気化学素子電極材料をブレード等でならして厚みを調整し、次いで加圧装置で成形する方法、電気化学素子電極材料を金型に充填し、金型を加圧して成形する方法などが挙げられる。これらのなかでも、ロール加圧成形法が好ましい。特に、本発明の電気化学素子電極用複合粒子は、高い流動性を有しているため、その高い流動性により、ロール加圧成形による成形が可能であり、これにより、生産性の向上が可能となる。   When the active material layer is laminated on the current collector, the electrochemical element electrode material as the active material layer may be formed into a sheet and then laminated on the current collector. A method in which the electrochemical element electrode material is directly pressure-molded is preferred. As pressure molding, for example, a roll-type pressure molding apparatus provided with a pair of rolls is used. While feeding a current collector with a roll, an electrochemical element electrode material is roll-type pressure molded with a supply device such as a screw feeder. By supplying to the device, roll pressure forming method for forming the active material layer on the current collector, or spraying the electrochemical element electrode material on the current collector, and using the blade etc. Then, a method of adjusting the thickness and then forming with a pressurizing apparatus, a method of filling the mold with an electrochemical element electrode material, and pressurizing the mold to form are included. Among these, the roll pressure molding method is preferable. In particular, since the composite particles for electrochemical element electrodes of the present invention have high fluidity, the high fluidity enables molding by roll press molding, thereby improving productivity. It becomes.

ロール加圧成形時の温度は、好ましくは0〜200℃であり、粒子状バインダのガラス転移温度よりも20℃以上高い温度とすることがより好ましい。ロール加圧成形時の温度を上記範囲とすることにより、活物質層と集電体との密着性を十分なものとすることができる。また、ロール加圧成形時のロール間のプレス線圧は、好ましくは0.2〜30kN/cm、より好ましくは1.5〜15kN/cmである。線圧を上記範囲とすることにより、活物質の厚みの均一性を向上させることができる。また、ロール加圧成形時の成形速度は、好ましくは0.1〜20m/分、より好ましくは4〜10m/分である。   The temperature at the time of roll press molding is preferably 0 to 200 ° C, and more preferably 20 ° C or higher than the glass transition temperature of the particulate binder. By adjusting the temperature at the time of roll pressing to the above range, the adhesion between the active material layer and the current collector can be made sufficient. Moreover, the press linear pressure between rolls at the time of roll press molding is preferably 0.2 to 30 kN / cm, more preferably 1.5 to 15 kN / cm. By setting the linear pressure within the above range, the uniformity of the thickness of the active material can be improved. Moreover, the molding speed at the time of roll pressure molding is preferably 0.1 to 20 m / min, more preferably 4 to 10 m / min.

また、成形した電気化学素子電極の厚みのばらつきを無くし、活物質層の密度を上げて高容量化を図るために、必要に応じてさらに後加圧を行ってもよい。後加圧の方法は、ロールによるプレス工程が一般的である。ロールプレス工程では、2本の円柱状のロールをせまい間隔で平行に上下にならべ、それぞれを反対方向に回転させて、その間に電極をかみこませることにより加圧する。この際においては、必要に応じて、ロールは加熱又は冷却等、温度調節してもよい。   Further, post-pressurization may be further performed as necessary in order to eliminate the variation in thickness of the formed electrochemical element electrode and increase the density of the active material layer to increase the capacity. The post-pressing method is generally a press process using a roll. In the roll pressing step, two cylindrical rolls are arranged vertically in parallel with a narrow interval, each is rotated in the opposite direction, and pressure is applied by interposing an electrode therebetween. In this case, the temperature of the roll may be adjusted as necessary, such as heating or cooling.

このようにして得られる本発明の電気化学素子電極は、活物質層に、上述した本発明の電気化学素子電極用複合粒子を用いて得られるものであるため、活物質層と集電体との間の密着性が高く、しかも、内部抵抗が低く、サイクル特性に優れたものである。特に、本発明によれば、本発明の電気化学素子電極用複合粒子を、水や有機溶剤などの分散媒や溶媒を用いずに、粉体成形により、電極活物質層を形成することができるため、従来から用いられている塗布法を用いた場合のように、電極活物質層内において、バインダが偏在してしまい、これにより内部抵抗が高くなってしまうという不具合や、正極活物質としてニッケルを含有する化合物を用いた場合でも、アルミニウム集電体が腐食してしまい、成形性や電池特性が低下してしまうという不具合の発生を有効に防止することができる。   Since the electrochemical element electrode of the present invention thus obtained is obtained by using the above-described composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention for the active material layer, the active material layer, the current collector, In addition, the internal resistance is low, the internal resistance is low, and the cycle characteristics are excellent. In particular, according to the present invention, the electrode active material layer can be formed by powder molding the composite particles for electrochemical element electrodes of the present invention without using a dispersion medium or solvent such as water or an organic solvent. Therefore, as in the case of using a conventionally used coating method, the binder is unevenly distributed in the electrode active material layer, thereby increasing the internal resistance, and nickel as the positive electrode active material. Even when a compound containing is used, it is possible to effectively prevent the occurrence of the problem that the aluminum current collector is corroded and the moldability and battery characteristics are deteriorated.

(電気化学素子)
本発明の電気化学素子は、本発明の電気化学素子用電極を備える。電気化学素子としては、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタやハイブリッドキャパシタなどが挙げられる。
(Electrochemical element)
The electrochemical device of the present invention includes the electrode for an electrochemical device of the present invention. Examples of the electrochemical element include a lithium ion secondary battery, an electric double layer capacitor, and a hybrid capacitor.

本発明の電気化学素子は、たとえば、本発明の電気化学素子用電極を、正極及び/又は負極として用い、必要に応じて正極と負極との間にセパレータを挟み、所定の電解液を封入することにより得ることができる。   In the electrochemical device of the present invention, for example, the electrode for electrochemical device of the present invention is used as a positive electrode and / or a negative electrode, and a separator is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode as necessary, and a predetermined electrolytic solution is enclosed. Can be obtained.

以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明についてより具体的に説明する。各例中の部及び%は、特に断りのない限り、重量基準である。
なお、各特性の定義及び評価方法は、以下のとおりである。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. Parts and% in each example are based on weight unless otherwise specified.
In addition, the definition and evaluation method of each characteristic are as follows.

<ヨウ素価>
粒子状バインダの水分散液100グラムを、メタノール1リットルで凝固した後、60℃で12時間真空乾燥し、得られた乾燥重合体のヨウ素価を、JIS K6235(2006)に従って測定した。
<Iodine number>
100 g of an aqueous dispersion of a particulate binder was coagulated with 1 liter of methanol and then vacuum dried at 60 ° C. for 12 hours. The iodine value of the obtained dried polymer was measured according to JIS K6235 (2006).

<ピール強度>
実施例及び比較例で得られた正極を、正極活物質層面を上にして固定し、正極活物質層の表面にセロハンテープを貼り付けた後、試験片の一端からセロハンテープを50mm/分の速度で180°方向に引き剥がしたときの応力を測定した。そして、この測定を10回行い、その平均値を求め、これをピール強度とし、下記基準にて評価した。なお、ピール強度が高いほど、正極活物質層内における密着強度、及び正極活物質層と集電体との間の密着強度が高いと判断できる。
A:ピール強度が10N/m以上
B:ピール強度が10N/m未満、5N/m以上
C:ピール強度が5N/m未満、1N/m以上
D:ピール強度が1N/m未満
<Peel strength>
The positive electrodes obtained in Examples and Comparative Examples were fixed with the positive electrode active material layer surface facing up, and a cellophane tape was attached to the surface of the positive electrode active material layer, and then the cellophane tape was applied at 50 mm / min from one end of the test piece. The stress when peeled in the 180 ° direction at a speed was measured. And this measurement was performed 10 times, the average value was calculated | required, this was made into peel strength, and the following reference | standard evaluated. It can be determined that the higher the peel strength, the higher the adhesion strength in the positive electrode active material layer and the adhesion strength between the positive electrode active material layer and the current collector.
A: Peel strength is 10 N / m or more B: Peel strength is less than 10 N / m, 5 N / m or more C: Peel strength is less than 5 N / m, 1 N / m or more D: Peel strength is less than 1 N / m

<成形性>
実施例及び比較例で得られた正極を、幅方向(TD方向)10cm、長さ方向(MD方向)1mにカットし、カットした正極について、TD方向に均等に3点、及びMD方向に均等に5点の合計15点(=3点×5点)の膜厚測定を行い、膜厚の平均値A及び平均値から最も離れた値Bを求めた。そして、平均値A及び最も離れた値Bから、下記式(1)にしたがって、厚みムラを算出し、下記基準にて成形性を評価した。厚みムラが小さいほど、成形性に優れていると判断できる。
厚みムラ(%)=(|A−B|)×100/A …(1)
A:厚みムラが5%未満
B:厚みムラが5%以上10%未満
C:厚みムラが10%以上15%未満
D:厚みムラが15%以上
<Moldability>
The positive electrodes obtained in the examples and comparative examples were cut in the width direction (TD direction) 10 cm and the length direction (MD direction) 1 m, and the cut positive electrodes were equally distributed in the TD direction at 3 points and equally in the MD direction. The film thickness was measured at a total of 15 points (= 3 points × 5 points), and the average value A and the value B farthest from the average value were obtained. Then, from the average value A and the farthest value B, thickness unevenness was calculated according to the following formula (1), and formability was evaluated according to the following criteria. It can be judged that the smaller the thickness unevenness, the better the moldability.
Unevenness of thickness (%) = (| A−B |) × 100 / A (1)
A: Thickness variation is less than 5% B: Thickness variation is 5% or more and less than 10% C: Thickness variation is 10% or more and less than 15% D: Thickness variation is 15% or more

<内部抵抗>
実施例及び比較例で得られたコイン型のリチウム二次電池について、電池作製後、24時間静置した後に、室温にて、充電レート0.1Cとした定電流法により、4.2Vまで充電を行ない、その後、−30℃環境下で、0.1Cの定電流で放電を行い、放電開始10秒後の電圧降下量(ΔV)を測定することで、内部抵抗の評価を行った。放電開始10秒後の電圧降下量の値が小さいほど、内部抵抗が小さく、高速充放電が可能であると判断できる。
A:電圧降下量が0.2V未満
B:電圧降下量が0.2V以上、0.3V未満
C:電圧降下量が0.3V以上、0.5V未満
D:電圧降下量が0.5V以上、0.7V未満
E:電圧降下量が0.7V以上
<Internal resistance>
The coin-type lithium secondary batteries obtained in Examples and Comparative Examples were charged to 4.2 V by a constant current method at a room temperature and a charge rate of 0.1 C after standing for 24 hours after battery preparation. Thereafter, discharge was performed at a constant current of 0.1 C in an environment of −30 ° C., and the internal resistance was evaluated by measuring the voltage drop (ΔV) 10 seconds after the start of discharge. It can be determined that the smaller the value of the voltage drop 10 seconds after the start of discharge, the smaller the internal resistance and the faster charge / discharge is possible.
A: Voltage drop amount is less than 0.2V B: Voltage drop amount is 0.2V or more and less than 0.3V C: Voltage drop amount is 0.3V or more and less than 0.5V D: Voltage drop amount is 0.5V or more , Less than 0.7V E: Voltage drop is 0.7V or more

<高温サイクル特性>
各実施例及び比較例で得られたコイン型のリチウム二次電池について、温度60℃の条件にて、充電レート0.2Cとした定電流法により、4.2Vまで充電を行なった後、放電レート0.1Cにて、3.0Vまで放電する充放電試験を50回繰り返した。そして、5回目の充放電試験における放電容量Cap5thと、50回目の充放電試験における放電容量Cap50thとの比((Cap50th/Cap5th)×100%)である50サイクル時容量維持率を求めた。そして、得られた50サイクル時容量維持率に基づき、以下の基準にて、高温サイクル特性を評価した。なお、50サイクル時容量維持率が高いほど、高温でのサイクル試験を行った際の50サイクル目における劣化が少なく、高温サイクル特性に優れると判断できるため、好ましい。
A:50サイクル時容量維持率が80%以上
B:50サイクル時容量維持率が70%以上、80%未満
C:50サイクル時容量維持率が50%以上、70%未満
D:50サイクル時容量維持率が30%以上、50%未満
E:50サイクル時容量維持率が30%未満
<High temperature cycle characteristics>
The coin-type lithium secondary batteries obtained in the examples and comparative examples were charged to 4.2 V by a constant current method with a charge rate of 0.2 C under the condition of a temperature of 60 ° C., and then discharged. The charge / discharge test for discharging to 3.0 V at a rate of 0.1 C was repeated 50 times. Then, the capacity retention ratio at 50 cycles, which is the ratio of the discharge capacity Cap 5th in the fifth charge / discharge test and the discharge capacity Cap 50th in the 50th charge / discharge test ((Cap 50th / Cap 5th ) × 100%), Asked. And based on the obtained 50-cycle capacity | capacitance maintenance factor, the high temperature cycling characteristic was evaluated on the following references | standards. It is preferable that the capacity retention rate at 50 cycles is higher because the deterioration at the 50th cycle when performing a cycle test at a high temperature is small and it can be determined that the high temperature cycle characteristics are excellent.
A: Capacity maintenance ratio at 50 cycles is 80% or more B: Capacity maintenance ratio at 50 cycles is 70% or more and less than 80% C: Capacity maintenance ratio at 50 cycles is 50% or more and less than 70% D: Capacity at 50 cycles Maintenance rate is 30% or more and less than 50% E: Capacity maintenance rate at 50 cycles is less than 30%

(製造例1:粒子状飽和化ニトリル重合体(A1)の製造)
撹拌機付きのオートクレーブに、イオン交換水240部、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム2.5部、アクリロニトリル35部、メタクリル酸5部をこの順で入れ、ボトル内を窒素で置換した後、ブタジエン60部を圧入し、過硫酸アンモニウム0.25部を添加して反応温度40℃で重合反応させ、ニトリル重合体の水分散液を得た。重合転化率は85%であり、ニトリル重合体のヨウ素価は280であった。
(Production Example 1: Production of particulate saturated nitrile polymer (A1))
In an autoclave equipped with a stirrer, 240 parts of ion-exchanged water, 2.5 parts of sodium alkylbenzene sulfonate, 35 parts of acrylonitrile and 5 parts of methacrylic acid were placed in this order, and the inside of the bottle was replaced with nitrogen. Then, 0.25 part of ammonium persulfate was added and polymerized at a reaction temperature of 40 ° C. to obtain an aqueous dispersion of a nitrile polymer. The polymerization conversion was 85%, and the iodine value of the nitrile polymer was 280.

次いで、上記にて得られたニトリル重合体の水分散液の全固形分濃度を12重量%に調整し、固形分濃度を調整したニトリル重合体の水分散液400ミリリットル(全固形分量で48グラム)を、撹拌機付きの1リットルオートクレーブに投入し、窒素ガスを10分間流してニトリル重合体中の溶存酸素を除去した後、水素添加触媒として、酢酸パラジウム75mgを、Pdに対して4倍モルの硝酸を添加した水180mlに溶解して、添加した。そして、系内を水素ガスで2回置換した後、3MPaまで水素ガスで加圧した状態にてオートクレーブの内容物を50℃に加温し、6時間水素添加反応(「第一段階の水素添加反応」という)させた。このとき、ニトリル重合体のヨウ素価は35であった。   Next, the total solid content concentration of the aqueous dispersion of the nitrile polymer obtained above was adjusted to 12% by weight, and 400 ml of the aqueous dispersion of the nitrile polymer with the adjusted solid content concentration (48 g in total solid content). ) In a 1 liter autoclave equipped with a stirrer, nitrogen gas was allowed to flow for 10 minutes to remove dissolved oxygen in the nitrile polymer, and then 75 mg of palladium acetate as a hydrogenation catalyst was added in a 4-fold mol to Pd. The solution was dissolved in 180 ml of water to which nitric acid was added. Then, after the inside of the system was replaced with hydrogen gas twice, the content of the autoclave was heated to 50 ° C. while being pressurized with hydrogen gas up to 3 MPa, and the hydrogenation reaction (“first stage hydrogenation”) was performed for 6 hours. Reaction). At this time, the iodine value of the nitrile polymer was 35.

次いで、オートクレーブを大気圧まで戻し、さらに水素添加触媒として、酢酸パラジウム25mgを、Pdに対して4倍モルの硝酸を添加した水60mlに溶解して、添加した。そして、系内を水素ガスで2回置換した後、3MPaまで水素ガスで加圧した状態にてオートクレーブの内容物を50℃に加温し、6時間水素添加反応(「第二段階の水素添加反応」という)させた。   Subsequently, the autoclave was returned to atmospheric pressure, and 25 mg of palladium acetate was added as a hydrogenation catalyst after dissolving it in 60 ml of water added with 4-fold molar nitric acid with respect to Pd. Then, after the inside of the system was replaced twice with hydrogen gas, the content of the autoclave was heated to 50 ° C. while being pressurized with hydrogen gas up to 3 MPa, and the hydrogenation reaction (“second stage hydrogenation”) was performed for 6 hours. Reaction).

その後、内容物を常温に戻し系内を窒素雰囲気とした後、エバポレータを用いて、固形
分濃度が40%となるまで濃縮することで、粒子状飽和化ニトリル重合体(A1)の水分散液を得た。なお、得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A1)のヨウ素価は7mg/100mg、平均粒径は117nmであった。また、粒子状バインダの水分散液100グラムをメタノール1リットルで凝固し、60℃で12時間真空乾燥することで、乾燥重合体を得て、得られた乾燥重合体の組成をNMRで分析したところ、粒子状飽和化ニトリル重合体(A1)の組成は、アクリロニトリル単位35%、ブタジエン単位及び飽和化ブタジエン単位60%、メタクリル酸単位5%であった。
Thereafter, the contents are returned to room temperature, the inside of the system is made into a nitrogen atmosphere, and then concentrated using an evaporator until the solid content concentration becomes 40%, whereby an aqueous dispersion of the particulate saturated nitrile polymer (A1). Got. The obtained particulate saturated nitrile polymer (A1) had an iodine value of 7 mg / 100 mg and an average particle size of 117 nm. Further, 100 g of an aqueous dispersion of a particulate binder was coagulated with 1 liter of methanol and vacuum-dried at 60 ° C. for 12 hours to obtain a dry polymer, and the composition of the obtained dry polymer was analyzed by NMR. However, the composition of the particulate saturated nitrile polymer (A1) was 35% acrylonitrile units, 60% butadiene units and 60% saturated butadiene units, and 5% methacrylic acid units.

(製造例2:粒子状飽和化ニトリル重合体(A2)の製造)
アクリロニトリルの配合量を35部から25部に、ブタジエンの配合量を60部から70部に、それぞれ変更した以外は、製造例1と同様にして、粒子状飽和化ニトリル重合体(A2)の水分散液を得た。得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A2)のヨウ素価は7mg/100mg、平均粒径は123nmであり、粒子状飽和化ニトリル重合体(A2)の組成は、アクリロニトリル単位25%、ブタジエン単位及び飽和化ブタジエン単位70%、メタクリル酸単位5%であった。
(Production Example 2: Production of particulate saturated nitrile polymer (A2))
The water content of the particulate saturated nitrile polymer (A2) was the same as in Production Example 1, except that the amount of acrylonitrile was changed from 35 parts to 25 parts and the amount of butadiene was changed from 60 parts to 70 parts. A dispersion was obtained. The obtained particulate saturated nitrile polymer (A2) has an iodine value of 7 mg / 100 mg and an average particle size of 123 nm. The composition of the particulate saturated nitrile polymer (A2) is 25% acrylonitrile units and butadiene units. And 70% of saturated butadiene units and 5% of methacrylic acid units.

(製造例3:粒子状飽和化ニトリル重合体(A3)の製造)
アクリロニトリルの配合量を35部から15部に、ブタジエンの配合量を60部から8
0部に、それぞれ変更した以外は、製造例1と同様にして、粒子状飽和化ニトリル重合体(A3)の水分散液を得た。得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A3)のヨウ素価は7mg/100mg、平均粒径は110nmであり、粒子状飽和化ニトリル重合体(A3)の組成は、アクリロニトリル単位15%、ブタジエン単位及び飽和化ブタジエン単位80%、メタクリル酸単位5%であった。
(Production Example 3: Production of particulate saturated nitrile polymer (A3))
Acrylonitrile content from 35 parts to 15 parts, butadiene content from 60 parts to 8 parts
An aqueous dispersion of particulate saturated nitrile polymer (A3) was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the content was changed to 0 part. The obtained particulate saturated nitrile polymer (A3) has an iodine value of 7 mg / 100 mg and an average particle size of 110 nm. The composition of the particulate saturated nitrile polymer (A3) is 15% acrylonitrile units, butadiene units. And 80% of saturated butadiene units and 5% of methacrylic acid units.

(製造例4:粒子状飽和化ニトリル重合体(A4)の製造)
第一段階の水素添加反応における、酢酸パラジウムの使用量を75mgから90mgに変更し、かつ、第二段階の水素添加反応における、酢酸パラジウムの使用量を25mgから10mgに変更した以外は、製造例1と同様にして、粒子状飽和化ニトリル重合体(A4)の水分散液を得た。得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A4)のヨウ素価は15mg/100mg、平均粒径は120nmであり、粒子状飽和化ニトリル重合体(A4)の組成は、アクリロニトリル単位35%、ブタジエン単位及び飽和化ブタジエン単位60%、メタクリル酸単位5%であった。
(Production Example 4: Production of particulate saturated nitrile polymer (A4))
Production Example except that the amount of palladium acetate used in the first stage hydrogenation reaction was changed from 75 mg to 90 mg and the amount of palladium acetate used in the second stage hydrogenation reaction was changed from 25 mg to 10 mg. In the same manner as in Example 1, an aqueous dispersion of particulate saturated nitrile polymer (A4) was obtained. The obtained particulate saturated nitrile polymer (A4) has an iodine value of 15 mg / 100 mg and an average particle size of 120 nm. The composition of the particulate saturated nitrile polymer (A4) is 35% acrylonitrile units, butadiene units. And 60% of saturated butadiene units and 5% of methacrylic acid units.

(製造例5:粒子状飽和化ニトリル重合体(A5)の製造)
第一段階の水素添加反応における、酢酸パラジウムの使用量を75mgから10mgに変更し、かつ、第二段階の水素添加反応を行わなかった以外は、製造例1と同様にして、粒子状飽和化ニトリル重合体(A5)の水分散液を得た。得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A5)のヨウ素価は27mg/100mg、平均粒径は114nmであり、粒子状飽和化ニトリル重合体(A5)の組成は、アクリロニトリル単位35%、ブタジエン単位及び飽和化ブタジエン単位60%、メタクリル酸単位5%であった。
(Production Example 5: Production of particulate saturated nitrile polymer (A5))
In the first stage hydrogenation reaction, the amount of palladium acetate used was changed from 75 mg to 10 mg, and the second stage hydrogenation reaction was not performed. An aqueous dispersion of a nitrile polymer (A5) was obtained. The obtained particulate saturated nitrile polymer (A5) has an iodine value of 27 mg / 100 mg and an average particle size of 114 nm. The composition of the particulate saturated nitrile polymer (A5) is 35% acrylonitrile units, butadiene units. And 60% of saturated butadiene units and 5% of methacrylic acid units.

(製造例6:粒子状飽和化ニトリル重合体(A6)の製造)
メタクリル酸5部の代わりに、マレイン酸5部を使用した以外は、製造例1と同様にして、粒子状飽和化ニトリル重合体(A6)の水分散液を得た。得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A6)のヨウ素価は7mg/100mg、平均粒径は120nmであり、粒子状飽和化ニトリル重合体(A6)の組成は、アクリロニトリル単位35%、ブタジエン単位及び飽和化ブタジエン単位60%、マレイン酸単位5%であった。
(Production Example 6: Production of particulate saturated nitrile polymer (A6))
An aqueous dispersion of particulate saturated nitrile polymer (A6) was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that 5 parts of maleic acid was used instead of 5 parts of methacrylic acid. The obtained particulate saturated nitrile polymer (A6) has an iodine value of 7 mg / 100 mg and an average particle size of 120 nm. The composition of the particulate saturated nitrile polymer (A6) is 35% acrylonitrile units, butadiene units. And 60% of saturated butadiene units and 5% of maleic acid units.

(製造例7:粒子状飽和化ニトリル重合体(A7)の製造)
メタクリル酸5部の代わりに、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)5部を使用した以外は、製造例1と同様にして、粒子状飽和化ニトリル重合体(A7)の水分散液を得た。得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A7)のヨウ素価は7mg/100mg、平均粒径は122nmであり、粒子状飽和化ニトリル重合体(A7)の組成は、アクリロニトリル単位35%、ブタジエン単位及び飽和化ブタジエン単位60%、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸単位5%であった。
(Production Example 7: Production of particulate saturated nitrile polymer (A7))
An aqueous dispersion of the particulate saturated nitrile polymer (A7) was prepared in the same manner as in Production Example 1 except that 5 parts of acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS) was used instead of 5 parts of methacrylic acid. Obtained. The obtained particulate saturated nitrile polymer (A7) has an iodine value of 7 mg / 100 mg and an average particle size of 122 nm. The composition of the particulate saturated nitrile polymer (A7) is 35% acrylonitrile units, butadiene units. And 60% saturated butadiene unit and 5% acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid unit.

(製造例8:粒子状飽和化ニトリル重合体(A8)の製造)
メタクリル酸5部の代わりに、リン酸−2−メタクリロイルオキシエチル5部を使用した以外は、製造例1と同様にして、粒子状飽和化ニトリル重合体(A8)の水分散液を得た。得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A8)のヨウ素価は7mg/100mg、平均粒径は125nmであり、粒子状飽和化ニトリル重合体(A8)の組成は、アクリロニトリル単位35%、ブタジエン単位及び飽和化ブタジエン単位60%、リン酸−2−メタクリロイルオキシエチル単位5%であった。
(Production Example 8: Production of particulate saturated nitrile polymer (A8))
An aqueous dispersion of particulate saturated nitrile polymer (A8) was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that 5 parts of 2-methacryloyloxyethyl phosphate was used instead of 5 parts of methacrylic acid. The resulting particulate saturated nitrile polymer (A8) has an iodine value of 7 mg / 100 mg and an average particle size of 125 nm. The composition of the particulate saturated nitrile polymer (A8) is 35% acrylonitrile units, butadiene units. And 60% of saturated butadiene units and 5% of 2-methacryloyloxyethyl phosphate units.

(製造例9:粒子状飽和化ニトリル重合体(A9)の製造)
アクリロニトリルの配合量を35部から55部に、ブタジエンの配合量を60部から40部に、それぞれ変更した以外は、製造例1と同様にして、粒子状飽和化ニトリル重合体(A9)の水分散液を得た。得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A9)のヨウ素価は7mg/100mg、平均粒径は128nmであり、粒子状飽和化ニトリル重合体(A9)の組成は、アクリロニトリル単位55%、ブタジエン単位及び飽和化ブタジエン単位40%、メタクリル酸単位5%であった。
(Production Example 9: Production of particulate saturated nitrile polymer (A9))
The water content of the particulate saturated nitrile polymer (A9) was the same as in Production Example 1, except that the amount of acrylonitrile was changed from 35 parts to 55 parts and the amount of butadiene was changed from 60 parts to 40 parts. A dispersion was obtained. The obtained particulate saturated nitrile polymer (A9) has an iodine value of 7 mg / 100 mg and an average particle size of 128 nm. The composition of the particulate saturated nitrile polymer (A9) is 55% acrylonitrile units, butadiene units. And 40% of saturated butadiene units and 5% of methacrylic acid units.

(製造例10:粒子状飽和化ニトリル重合体(A10)の製造)
アクリロニトリルの配合量を35部から2部に、ブタジエンの配合量を60部から93部に、それぞれ変更した以外は、製造例1と同様にして、粒子状飽和化ニトリル重合体(A10)の水分散液を得た。得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A10)のヨウ素価は7mg/100mg、平均粒径は115nmであり、粒子状飽和化ニトリル重合体(A10)の組成は、アクリロニトリル単位2%、ブタジエン単位及び飽和化ブタジエン単位93%、メタクリル酸単位5%であった。
(Production Example 10: Production of particulate saturated nitrile polymer (A10))
The water content of the particulate saturated nitrile polymer (A10) was the same as in Production Example 1, except that the amount of acrylonitrile was changed from 35 parts to 2 parts and the amount of butadiene was changed from 60 parts to 93 parts. A dispersion was obtained. The obtained particulate saturated nitrile polymer (A10) has an iodine value of 7 mg / 100 mg and an average particle size of 115 nm. The composition of the particulate saturated nitrile polymer (A10) is 2% acrylonitrile units and butadiene units. And 93% of saturated butadiene units and 5% of methacrylic acid units.

(製造例11:粒子状飽和化ニトリル重合体(A11)の製造)
第一段階の水素添加反応における、酢酸パラジウムの使用量を75mgから53mgに変更し、かつ、第二段階の水素添加反応を行わなかった以外は、製造例1と同様にして、粒子状飽和化ニトリル重合体(A11)の水分散液を得た。得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A11)のヨウ素価は50mg/100mg、平均粒径は120nmであり、粒子状飽和化ニトリル重合体(A11)の組成は、アクリロニトリル単位35%、ブタジエン単位及び飽和化ブタジエン単位60%、メタクリル酸単位5%であった。
(Production Example 11: Production of particulate saturated nitrile polymer (A11))
In the first stage hydrogenation reaction, the amount of palladium acetate used was changed from 75 mg to 53 mg, and the second stage hydrogenation reaction was not performed. An aqueous dispersion of a nitrile polymer (A11) was obtained. The resulting particulate saturated nitrile polymer (A11) has an iodine value of 50 mg / 100 mg and an average particle size of 120 nm. The composition of the particulate saturated nitrile polymer (A11) is 35% acrylonitrile units, butadiene units. And 60% of saturated butadiene units and 5% of methacrylic acid units.

(製造例12:粒子状飽和化ニトリル重合体(A12)の製造)
第二段階の水素添加反応における、酢酸パラジウムの使用量を25mgから75mgに変更した以外は、製造例1と同様にして、粒子状飽和化ニトリル重合体(A12)の水分散液を得た。得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A12)のヨウ素価は1mg/100mg、平均粒径は119nmであり、粒子状飽和化ニトリル重合体(A12)の組成は、アクリロニトリル単位35%、ブタジエン単位及び飽和化ブタジエン単位60%、メタクリル酸単位5%であった。
(Production Example 12: Production of particulate saturated nitrile polymer (A12))
An aqueous dispersion of particulate saturated nitrile polymer (A12) was obtained in the same manner as in Production Example 1, except that the amount of palladium acetate used in the second stage hydrogenation reaction was changed from 25 mg to 75 mg. The obtained particulate saturated nitrile polymer (A12) has an iodine value of 1 mg / 100 mg and an average particle size of 119 nm. The composition of the particulate saturated nitrile polymer (A12) is 35% acrylonitrile units and butadiene units. And 60% of saturated butadiene units and 5% of methacrylic acid units.

(製造例13:粒子状飽和化ニトリル重合体(A13)の製造)
ブタジエンの配合量を60部から65部に変更し、メタクリル酸を配合しなかった以外
は、製造例1と同様にして、粒子状飽和化ニトリル重合体(A13)の水分散液を得た。得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A13)のヨウ素価は7mg/100mg、平均粒径は120nmであり、粒子状飽和化ニトリル重合体(A13)の組成は、アクリロニトリル単位35%、ブタジエン単位及び飽和化ブタジエン単位65%であった。
(Production Example 13: Production of particulate saturated nitrile polymer (A13))
An aqueous dispersion of particulate saturated nitrile polymer (A13) was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the amount of butadiene was changed from 60 parts to 65 parts and methacrylic acid was not added. The obtained particulate saturated nitrile polymer (A13) has an iodine value of 7 mg / 100 mg and an average particle size of 120 nm. The composition of the particulate saturated nitrile polymer (A13) is 35% acrylonitrile units, butadiene units. And 65% of saturated butadiene units.

(製造例14:飽和化ニトリル重合体(A14)の製造)
撹拌機付きのオートクレーブに、イオン交換水240部、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム2.5部、アクリロニトリル35部、メタクリル酸5部をこの順で入れ、ボトル内を窒素で置換した後、ブタジエン60部を圧入し、過硫酸アンモニウム0.25部を添加して反応温度40℃で重合反応させ、ニトリル重合体の水分散液を得た。重合転化率は85%であり、ニトリル重合体のヨウ素価は280であった。
(Production Example 14: Production of saturated nitrile polymer (A14))
In an autoclave equipped with a stirrer, 240 parts of ion-exchanged water, 2.5 parts of sodium alkylbenzene sulfonate, 35 parts of acrylonitrile and 5 parts of methacrylic acid were placed in this order, and the inside of the bottle was replaced with nitrogen. Then, 0.25 part of ammonium persulfate was added and polymerized at a reaction temperature of 40 ° C. to obtain an aqueous dispersion of a nitrile polymer. The polymerization conversion was 85%, and the iodine value of the nitrile polymer was 280.

次いで、上記にて得られたニトリル重合体の水分散液を、水分散液中のニトリル重合体分の量を100重量部とした場合に、12重量部となる量の硫酸マグネシウムの水溶液に加え、撹拌して水分散体を凝固させ、次いで、水で洗浄しつつ濾別した後、60℃で12時間真空乾燥することによりニトリル重合体を得た。   Next, the aqueous dispersion of the nitrile polymer obtained above is added to an aqueous solution of magnesium sulfate in an amount of 12 parts by weight when the amount of the nitrile polymer in the aqueous dispersion is 100 parts by weight. The aqueous dispersion was solidified by stirring, and then filtered while washing with water, followed by vacuum drying at 60 ° C. for 12 hours to obtain a nitrile polymer.

次いで、上記にて得られたニトリル重合体を、濃度12重量%となるようにアセトンに溶解し、これをオートクレーブに入れ、ニトリル重合体量に対してPd金属量が1000重量ppmとなる量のパラジウム・シリカ触媒を加え、3.0MPaで水素添加反応を行った。水素化反応終了後、大量の水中に注ぐことにより凝固させ、濾別、乾燥を行うことにより飽和化ニトリル重合体(A14)を得た。なお、得られた飽和化ニトリル重合体(A14)はアセトンに溶解しており、粒子形状を有さないものであった。また、飽和化ニトリル重合体(A14)のヨウ素価は7mg/100mgであり、飽和化ニトリル重合体(A14)の組成は、アクリロニトリル単位35%、ブタジエン単位及び飽和化ブタジエン単位60%、メタクリル酸単位5%であった。
そして、得られた飽和化ニトリル重合体(A14)を、N−メチルピロリドン(NMP)に溶解し、飽和化ニトリル重合体(A14)のN−メチルピロリドン溶液(固形分濃度8%)を得た。
Next, the nitrile polymer obtained above was dissolved in acetone so as to have a concentration of 12% by weight, and this was placed in an autoclave, and the amount of Pd metal was 1000 ppm by weight with respect to the amount of nitrile polymer. A palladium-silica catalyst was added and a hydrogenation reaction was performed at 3.0 MPa. After completion of the hydrogenation reaction, the mixture was poured into a large amount of water to coagulate, filtered and dried to obtain a saturated nitrile polymer (A14). The obtained saturated nitrile polymer (A14) was dissolved in acetone and had no particle shape. The iodine value of the saturated nitrile polymer (A14) is 7 mg / 100 mg, and the composition of the saturated nitrile polymer (A14) is 35% acrylonitrile units, 60% butadiene units and 60% saturated butadiene units, and methacrylic acid units. It was 5%.
And the obtained saturated nitrile polymer (A14) was melt | dissolved in N-methylpyrrolidone (NMP), and the N-methylpyrrolidone solution (solid content concentration 8%) of the saturated nitrile polymer (A14) was obtained. .

(実施例1)
正極用複合粒子スラリーの製造
正極活物質としてのLiNiO 100部、導電材としてのアセチレンブラック(HS−100、電気化学工業社製)2部、バインダとしての製造例1で得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A1)の水分散液を固形分換算で2.5部、及び増粘剤としてのエーテル化度が0.8のカルボキシメチルセルロース水溶液を固形分換算で2部を混合し、さらにイオン交換水を適量加え、プラネタリーミキサーにて混合分散して固形分濃度20%の正極用複合粒子スラリーを調製した。
Example 1
Production of Composite Particle Slurry for Positive Electrode 100 parts of LiNiO 2 as a positive electrode active material, 2 parts of acetylene black (HS-100, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co.) as a conductive material, and particulate saturation obtained in Production Example 1 as a binder 2.5 parts of an aqueous dispersion of a nitrified nitrile polymer (A1) in terms of solid content, and 2 parts of a carboxymethyl cellulose aqueous solution having a degree of etherification of 0.8 as a thickener in terms of solid content, An appropriate amount of ion-exchanged water was added and mixed and dispersed by a planetary mixer to prepare a composite particle slurry for positive electrode having a solid content concentration of 20%.

正極用複合粒子の製造
上記にて得られた正極用複合粒子スラリーを、スプレー乾燥機(大川原化工機社製)を使用し、回転円盤方式のアトマイザ(直径65mm)を用い、回転数25,000rpm、熱風温度150℃、粒子回収出口の温度90℃の条件にて、噴霧乾燥造粒を行い、正極用複合粒子を得た。得られた複合粒子の平均体積粒子径は40μmであった。
Production of composite particles for positive electrode The composite particle slurry for positive electrode obtained above was sprayed using a spray dryer (made by Okawara Kako Co., Ltd.) and a rotating disk type atomizer (diameter 65 mm), and the rotational speed was 25,000 rpm. Then, spray drying granulation was performed under conditions of a hot air temperature of 150 ° C. and a particle recovery outlet temperature of 90 ° C. to obtain composite particles for a positive electrode. The average volume particle diameter of the obtained composite particles was 40 μm.

正極の製造
上記にて得られた正極用複合粒子を、ロールプレス機(押し切り粗面熱ロール、ヒラノ技研工業社製)のロール(ロール温度100℃、プレス線圧4.0kN/cm)に、集電体としてのアルミニウム箔とともに供給し、成形速度20m/分で、集電体としてのアルミニウム箔上に、シート状に成形し、厚さ80μmの正極活物質層を有する正極を得た。
Production of positive electrode Composite particles for positive electrode obtained as described above were placed on a roll (roll temperature rough roll, manufactured by Hirano Giken Kogyo Co., Ltd.) roll (roll temperature 100 ° C., press linear pressure 4.0 kN / cm). It supplied with the aluminum foil as a collector, shape | molded on the aluminum foil as a collector at the shaping | molding speed | rate of 20 m / min, and obtained the positive electrode which has a positive electrode active material layer with a thickness of 80 micrometers.

負極用複合粒子スラリーの製造
負極活物質としての人造黒鉛(平均粒子径:24.5μm)100部、バインダとしての製造例1で得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A1)の水分散液を固形分換算で2.7部、及び増粘剤としてのエーテル化度が0.8のカルボキシメチルセルロース水溶液を固形分換算で0.7部を混合し、さらにイオン交換水を適量加え、プラネタリーミキサーにて混合分散して固形分濃度20%の負極用複合粒子スラリーを調製した。
Production of composite particle slurry for negative electrode 100 parts of artificial graphite (average particle diameter: 24.5 μm) as negative electrode active material, aqueous dispersion of particulate saturated nitrile polymer (A1) obtained in Production Example 1 as binder 2.7 parts in terms of solid content, and 0.7 parts of carboxymethyl cellulose aqueous solution having a degree of etherification of 0.8 as a thickener are added in solid content, and an appropriate amount of ion-exchanged water is added to add planetary. A composite particle slurry for negative electrode having a solid content concentration of 20% was prepared by mixing and dispersing with a mixer.

負極用複合粒子の製造
上記にて得られた負極用複合粒子スラリーを、スプレー乾燥機(大川原化工機社製)を使用し、回転円盤方式のアトマイザ(直径65mm)を用い、回転数25,000rpm、熱風温度150℃、粒子回収出口の温度90℃の条件にて、噴霧乾燥造粒を行い、正極用複合粒子を得た。得られた複合粒子の平均体積粒子径は40μmであった。
Production of composite particles for negative electrode The composite particle slurry for negative electrode obtained above was sprayed using a spray drier (Okawara Chemical Co., Ltd.) and a rotating disk type atomizer (diameter 65 mm), rotating at 25,000 rpm. Then, spray drying granulation was performed under conditions of a hot air temperature of 150 ° C. and a particle recovery outlet temperature of 90 ° C. to obtain composite particles for a positive electrode. The average volume particle diameter of the obtained composite particles was 40 μm.

負極の製造
上記にて得られた負極用複合粒子を、ロールプレス機(押し切り粗面熱ロール、ヒラノ技研工業社製)のロール(ロール温度100℃、プレス線圧4.0kN/cm)に、集電体としての銅箔とともに供給し、成形速度20m/分で、集電体としての銅箔上に、シート状に成形し、厚さ80μmの負極活物質層を有する負極を得た。
Production of Negative Electrode The negative electrode composite particles obtained above were placed on a roll (rolling rough surface heat roll, manufactured by Hirano Giken Kogyo Co., Ltd.) in a roll (roll temperature 100 ° C., press linear pressure 4.0 kN / cm). The negative electrode which supplied with the copper foil as an electrical power collector, shape | molded on the copper foil as an electrical power collector with the shaping | molding speed | rate of 20 m / min, and has a negative electrode active material layer with a thickness of 80 micrometers was obtained.

リチウムイオン二次電池の製造
上記にて得られた正極を直径13mmの円盤状に、また、上記にて得られた負極を直径14mmの円盤状に、それぞれ切り抜いた。そして、13mmの円盤状の正極上に、径18mm、厚さ25μmの円盤状のポリプロピレン製多孔膜からなるセパレータ、14mmの円盤状の負極をこの順に積層し、これをポリプロピレン製パッキンを設置したステンレス鋼製のコイン型外装容器(直径20mm、高さ1.8mm、ステンレス鋼厚さ0.25mm)中に収納した。次いで、この容器中に電解液(溶媒:エチレンカーボネート/ジエチルカーボネート=1/2(20℃での容積比)、電解質:1MのLiPF)を空気が残らないように注入し、ポリプロピレン製パッキンを介して外装容器に厚さ0.2mmのステンレス鋼のキャップをかぶせて固定し、電池缶を封止して、直径20mm、厚さ約2mmのコイン型のリチウムイオン二次電池(コインセルCR2032)を製造した。
Production of Lithium Ion Secondary Battery The positive electrode obtained above was cut into a disk shape with a diameter of 13 mm, and the negative electrode obtained above was cut into a disk shape with a diameter of 14 mm. Then, on a 13 mm disk-shaped positive electrode, a separator composed of a disk-shaped polypropylene porous film having a diameter of 18 mm and a thickness of 25 μm, and a 14 mm disk-shaped negative electrode are laminated in this order, and this is a stainless steel in which a polypropylene packing is installed. It was stored in a steel coin-type outer container (diameter 20 mm, height 1.8 mm, stainless steel thickness 0.25 mm). Next, an electrolytic solution (solvent: ethylene carbonate / diethyl carbonate = 1/2 (volume ratio at 20 ° C.), electrolyte: 1M LiPF 6 ) is poured into this container so that no air remains, and a polypropylene packing is prepared. A 0.2 mm thick stainless steel cap is placed on the outer container and fixed, the battery can is sealed, and a coin-type lithium ion secondary battery (coin cell CR2032) having a diameter of 20 mm and a thickness of about 2 mm is attached. Manufactured.

そして、上記にて得られた正極を用いてピール強度及び成形性の評価を、リチウムイオン二次電池を用いて内部抵抗及び高温サイクル特性の評価を、それぞれ行った。結果を表1に示す。   The peel strength and moldability were evaluated using the positive electrode obtained above, and the internal resistance and high temperature cycle characteristics were evaluated using a lithium ion secondary battery. The results are shown in Table 1.

(実施例2〜8)
正極用複合粒子及び負極用複合粒子を製造する際に用いるバインダとして、製造例1で得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A1)の水分散液の代わりに、製造例2〜8でそれぞれ得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A2)〜(A8)の水分散液を、それぞれ使用した以外は、実施例1と同様にして、正極、負極及びリチウムイオン二次電池を製造し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
(Examples 2 to 8)
Instead of the aqueous dispersion of the particulate saturated nitrile polymer (A1) obtained in Production Example 1, as a binder used when producing composite particles for positive electrode and composite particles for negative electrode, in Production Examples 2 to 8, respectively. A positive electrode, a negative electrode, and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the aqueous dispersions of the obtained particulate saturated nitrile polymers (A2) to (A8) were used. Evaluation was performed in the same manner. The results are shown in Table 1.

(比較例1〜5)
正極用複合粒子及び負極用複合粒子を製造する際に用いるバインダとして、製造例1で得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A1)の水分散液の代わりに、製造例9〜13でそれぞれ得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A9)〜(A13)の水分散液を、それぞれ使用した以外は、実施例1と同様にして、正極、負極及びリチウムイオン二次電池を製造し、同様に評価を行った。結果を表2に示す。
(Comparative Examples 1-5)
Instead of the aqueous dispersion of the particulate saturated nitrile polymer (A1) obtained in Production Example 1, as a binder used when producing composite particles for positive electrode and composite particles for negative electrode, each of Production Examples 9 to 13 was used. A positive electrode, a negative electrode, and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the aqueous dispersions of the obtained particulate saturated nitrile polymers (A9) to (A13) were used, respectively. Evaluation was performed in the same manner. The results are shown in Table 2.

(比較例6)
正極用複合粒子及び負極用複合粒子を製造する際に用いるバインダとして、製造例1で得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A1)の水分散液の代わりに、製造例14でそれぞれ得られた飽和化ニトリル重合体(A14)のN−メチルピロリドン溶液を使用した以外は、実施例1と同様にして、正極、負極及びリチウムイオン二次電池を製造し、同様に評価を行った。なお、飽和化ニトリル重合体(A14)のN−メチルピロリドン溶液の配合量は、固形分換算で1部とした。結果を表2に示す。
(Comparative Example 6)
As a binder used when producing composite particles for positive electrode and composite particles for negative electrode, instead of the aqueous dispersion of particulate saturated nitrile polymer (A1) obtained in Production Example 1, it was obtained in Production Example 14 respectively. A positive electrode, a negative electrode, and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that an N-methylpyrrolidone solution of the saturated nitrile polymer (A14) was used, and evaluation was performed in the same manner. In addition, the compounding quantity of the N-methylpyrrolidone solution of a saturated nitrile polymer (A14) was 1 part in conversion of solid content. The results are shown in Table 2.

(比較例7)
実施例1と同様にして正極用複合粒子スラリーを調製し、得られた正極用複合粒子スラリーを、コンマコーターで集電体としてのアルミニウム箔上に塗布し、150℃で2時間加熱処理して電極原反を得た。そして、この電極原反をロールプレスで圧延することで、正極活物質層の厚みが80μmの正極を作製した。
(Comparative Example 7)
A composite particle slurry for positive electrode was prepared in the same manner as in Example 1, and the obtained composite particle slurry for positive electrode was applied on an aluminum foil as a current collector with a comma coater and heat-treated at 150 ° C. for 2 hours. An electrode stock was obtained. And the positive electrode whose thickness of a positive electrode active material layer is 80 micrometers was produced by rolling this electrode raw material with a roll press.

また、上記とは別に、実施例1と同様にして負極用複合粒子スラリーを調製し、得られた負極用複合粒子スラリーを、コンマコーターで集電体としての銅箔上に塗布し、150℃で2時間加熱処理して電極原反を得た。そして、電極原反をロールプレスで圧延することで、負極活物質層の厚みが80μmの負極を作製した。   Separately from the above, a negative electrode composite particle slurry was prepared in the same manner as in Example 1, and the obtained negative electrode composite particle slurry was applied onto a copper foil as a current collector with a comma coater, and 150 ° C. The electrode raw material was obtained by heat treatment for 2 hours. And the negative electrode whose thickness of a negative electrode active material layer is 80 micrometers was produced by rolling an electrode raw material with a roll press.

そして、上記にて得られた正極及び負極を使用した以外は、実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池を製造し、同様に評価を行った。結果を表2に示す。   And the lithium ion secondary battery was manufactured similarly to Example 1 except having used the positive electrode and negative electrode which were obtained above, and it evaluated similarly. The results are shown in Table 2.

(比較例8)
製造例1で得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A1)の水分散液100部に、N−メチルピロリドン320部を加えて、次いで減圧下で水を蒸発させることで、粒子状飽和化ニトリル重合体(A1)のN−メチルピロリドン溶液を得た。なお、粒子状飽和化ニトリル重合体(A1)は、N−メチルピロリドン溶液中において、粒子形状を有さないものであった。
(Comparative Example 8)
Particulate saturation is achieved by adding 320 parts of N-methylpyrrolidone to 100 parts of the aqueous dispersion of the particulate saturated nitrile polymer (A1) obtained in Production Example 1 and then evaporating water under reduced pressure. An N-methylpyrrolidone solution of the nitrile polymer (A1) was obtained. The particulate saturated nitrile polymer (A1) did not have a particle shape in the N-methylpyrrolidone solution.

そして、製造例14でそれぞれ得られた飽和化ニトリル重合体(A14)のN−メチルピロリドン溶液の代わりに、上記にて得られた粒子状飽和化ニトリル重合体(A1)のN−メチルピロリドン溶液を用いた以外は、比較例7と同様にして、正極用複合粒子スラリー及び負極用複合粒子スラリーを得た。   And instead of the N-methylpyrrolidone solution of the saturated nitrile polymer (A14) obtained in Production Example 14, the N-methylpyrrolidone solution of the particulate saturated nitrile polymer (A1) obtained above. A composite particle slurry for a positive electrode and a composite particle slurry for a negative electrode were obtained in the same manner as in Comparative Example 7 except that was used.

そして、上記にて得られた正極用複合粒子スラリー及び負極用複合粒子スラリーを用いて、比較例7と同様にして、正極及び負極を作製し、作製した正極及び負極を用いて、リチウムイオン二次電池を製造し、同様に評価を行った。結果を表2に示す。   Then, using the composite particle slurry for positive electrode and the composite particle slurry for negative electrode obtained above, in the same manner as in Comparative Example 7, a positive electrode and a negative electrode were prepared. A secondary battery was manufactured and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 2.

Figure 2013051203
Figure 2013051203

Figure 2013051203
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表1に示すように、本発明所定の粒子状バインダを用いた場合には、得られる電極はピール強度及び成形性に優れ、また、電池とした際における内部抵抗が低く、高温サイクル特性に優れるものであった(実施例1〜8)。   As shown in Table 1, when the predetermined particulate binder of the present invention is used, the obtained electrode is excellent in peel strength and moldability, has low internal resistance when used as a battery, and is excellent in high temperature cycle characteristics. (Examples 1-8).

一方、粒子状バインダとして、アクリロニトリル単位が多過ぎるものを用いた場合には、電極とした場合に成形性が低下し、電池とした際における内部抵抗及び高温サイクル特性が低下する結果となった(比較例1)。
また、粒子状バインダとして、アクリロニトリル単位が少な過ぎるものを用いた場合や、ヨウ素価が低過ぎるものを用いた場合には、電極とした場合にピール強度及び成形性が低下し、また、電池とした際における内部抵抗及び高温サイクル特性も低下する結果となった(比較例2,4)。
さらに、粒子状バインダとして、ヨウ素価が高過ぎるものを用いた場合には、電池とした際における内部抵抗及び高温サイクル特性も低下する結果となった(比較例3)。
On the other hand, when using too many acrylonitrile units as the particulate binder, the moldability decreased when used as an electrode, resulting in decreased internal resistance and high-temperature cycle characteristics when used as a battery ( Comparative Example 1).
In addition, when using a binder having too few acrylonitrile units as a particulate binder, or using a binder having an iodine value that is too low, the peel strength and moldability are reduced when used as an electrode. As a result, the internal resistance and the high-temperature cycle characteristics were also reduced (Comparative Examples 2 and 4).
Furthermore, when a particulate binder having an iodine value that is too high was used, the internal resistance and high-temperature cycle characteristics of the battery were reduced (Comparative Example 3).

あるいは、粒子状バインダとして、酸性官能基を有する単量体単位を含有しないものを用いた場合には、電極とした場合にピール強度が低下し、また、電池とした際における内部抵抗及び高温サイクル特性も低下する結果となった(比較例5)。
さらに、バインダを製造する際における水素化反応をアセトン中で行ったため、粒子形状を有しないバインダを用いた場合や、塗布成形により電極を形成した場合には、電極とした場合にピール強度及び成形性が低下し、また、電池とした際における内部抵抗及び高温サイクル特性も低下する結果となった(比較例6,7)。
また、粒子状バインダをN−メチルピロリドンに溶解した結果、粒子形状を有さない状態となり、バインダを粒子形状を有さない状態で用いた場合には、電池とした際における内部抵抗及び高温サイクル特性も低下する結果となった(比較例8)。
なお、上記各比較例のうち、比較例7においては、正極活物質としてのLiNiOを含む水分散スラリーを集電体としてのアルミニウム箔に直接塗布したことにより、アルミニウム箔に腐食が発生する結果となった。また、比較例7,8においては、塗布成形により正極及び負極を形成したため、バインダが電極活物質層表面に偏在化するという不具合も認められた。
Alternatively, when a particulate binder that does not contain a monomer unit having an acidic functional group is used, the peel strength decreases when an electrode is used, and the internal resistance and high temperature cycle when a battery is used The characteristic was also deteriorated (Comparative Example 5).
Furthermore, since the hydrogenation reaction in producing the binder was performed in acetone, when using a binder that does not have a particle shape, or when an electrode is formed by coating, peel strength and molding when the electrode is used As a result, the internal resistance and high-temperature cycle characteristics of the battery were also reduced (Comparative Examples 6 and 7).
In addition, as a result of dissolving the particulate binder in N-methylpyrrolidone, it becomes a state having no particle shape, and when the binder is used in a state not having the particle shape, the internal resistance and the high temperature cycle when used as a battery are obtained. The characteristic was also deteriorated (Comparative Example 8).
Of the above comparative examples, in Comparative Example 7, corrosion of the aluminum foil was caused by directly applying an aqueous dispersion slurry containing LiNiO 2 as the positive electrode active material to the aluminum foil as the current collector. It became. Moreover, in Comparative Examples 7 and 8, since the positive electrode and the negative electrode were formed by coating, there was also a problem that the binder was unevenly distributed on the surface of the electrode active material layer.

Claims (8)

電極活物質、及び粒子状のバインダを含んでなり、
前記バインダが、ニトリル基含有単量体単位、酸性官能基を有する単量体単位及び炭素数が4以上の直鎖アルキレン構造含有単量体単位を含有し、前記ニトリル基含有単量体単位の含有割合が10〜50重量%であり、かつ、ヨウ素価が3〜40mg/100mgの共重合体である電気化学素子電極用複合粒子。
Comprising an electrode active material and a particulate binder;
The binder contains a nitrile group-containing monomer unit, a monomer unit having an acidic functional group, and a linear alkylene structure-containing monomer unit having 4 or more carbon atoms, and the nitrile group-containing monomer unit A composite particle for an electrochemical element electrode, which is a copolymer having a content ratio of 10 to 50% by weight and an iodine value of 3 to 40 mg / 100 mg.
前記酸性官能基が、カルボン酸基、スルホン酸基及びリン酸基から選ばれる少なくとも1つである請求項1に記載の電気化学素子電極用複合粒子。   2. The composite particle for an electrochemical element electrode according to claim 1, wherein the acidic functional group is at least one selected from a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group. 請求項1又は2に記載の電気化学素子電極用複合粒子を含んでなることを特徴とする電気化学素子電極材料。   An electrochemical element electrode material comprising the composite particle for an electrochemical element electrode according to claim 1. 請求項3に記載の電気化学素子電極材料から形成される活物質層を集電体上に積層してなることを特徴とする電気化学素子電極。   An electrochemical element electrode, comprising an active material layer formed of the electrochemical element electrode material according to claim 3 and laminated on a current collector. 前記活物質層を前記集電体上に、加圧成形により積層してなることを特徴とする請求項4に記載の電気化学素子電極。   The electrochemical element electrode according to claim 4, wherein the active material layer is laminated on the current collector by pressure molding. 前記活物質層を前記集電体上に、ロール加圧成形により積層してなることを特徴とする請求項5に記載の電気化学素子電極。   6. The electrochemical element electrode according to claim 5, wherein the active material layer is laminated on the current collector by roll pressing. 請求項4〜6のいずれかに記載の電気化学素子電極を備える電気化学素子。   An electrochemical device comprising the electrochemical device electrode according to claim 4. 請求項1又は2に記載の電気化学素子電極用複合粒子を製造する方法であって、
前記電極活物質、及び前記バインダを水に分散させてスラリーを得る工程と、前記スラリーを噴霧乾燥して造粒する工程と、を有する電気化学素子電極用複合粒子の製造方法。
A method for producing the composite particle for an electrochemical element electrode according to claim 1 or 2,
The manufacturing method of the composite particle for electrochemical element electrodes which has the process of dispersing the said electrode active material and the said binder in water, and obtaining the slurry, and spray-drying the said slurry and granulating.
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