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JP2013055044A - Composite particle for electrochemical element electrode, electrochemical element electrode material, and electrochemical element electrode - Google Patents

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

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JP2013055044A
JP2013055044A JP2012171893A JP2012171893A JP2013055044A JP 2013055044 A JP2013055044 A JP 2013055044A JP 2012171893 A JP2012171893 A JP 2012171893A JP 2012171893 A JP2012171893 A JP 2012171893A JP 2013055044 A JP2013055044 A JP 2013055044A
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Japan
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electrochemical element
element electrode
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soluble polymer
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JP2012171893A
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Taku Matsumura
卓 松村
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Zeon Corp
Original Assignee
Nippon Zeon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite particle for an electrochemical element electrode, high in fluidity and exhibiting high adhesion with respect to a collector, and capable of providing an electrochemical element electrode high in initial capacity, low in internal resistance and excellent in high-temperature preservation characteristics.SOLUTION: There is provided a composite particle for an electrochemical element electrode, including a scale-like electrode active material, a non-water soluble polymer and a water-soluble polymer having an acidic group. The water-soluble polymer preferably contains a sulfonic acid group as the acidic group.

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、及び電気化学素子電極に関する。   The present invention relates to a composite particle for an electrochemical element electrode, an electrochemical element electrode material, and an electrochemical element electrode.

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結着剤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を含む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。   An 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. is there. As a method of forming such an active material layer, Patent Document 1 discloses that a particulate electrode material is obtained by spray drying a slurry containing an electrode active material, rubber particles, and a dispersion medium, and the obtained electrode material A method of forming an electrode active material layer by using a metal is disclosed.

しかしながら、上記特許文献1に記載の技術では、分散剤としても作用する粘度調整剤としてカルボキシメチルセルロースを用いているが、粒子状の電極材料中において、カルボキシメチルセルロースが結着剤と複合化し、これにより、結着剤が硬くなってしまい、得られる粒子状の電極材料を加圧成形した時に、集電体との接着が不十分となる場合があった。また、特許文献1においては、電極活物質として、粒子状の活物質を用いているため、得られる粒子状の電極材料は流動性が悪く、そのため、電極とした際に、電極面内における厚みや目付けのバラツキが大きくなってしまい、結果として、サイクル特性に劣るという問題があった。   However, in the technique described in Patent Document 1, carboxymethyl cellulose is used as a viscosity modifier that also acts as a dispersant. In the particulate electrode material, carboxymethyl cellulose is combined with a binder, thereby In some cases, the binder becomes hard, and when the obtained particulate electrode material is pressure-molded, adhesion with the current collector becomes insufficient. Further, in Patent Document 1, since a particulate active material is used as the electrode active material, the obtained particulate electrode material has poor fluidity. Therefore, when it is used as an electrode, the thickness in the electrode plane is reduced. As a result, there is a problem that the cycle characteristics are inferior.

特開2010−109354号公報JP 2010-109354 A

本発明は、流動性が高く、集電体に対して高い密着性を示し、かつ、初期容量が高く、内部抵抗が低く、高温保存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、及び電気化学素子電極を提供することも目的とする。   The present invention has high fluidity, high adhesion to a current collector, high initial capacity, low internal resistance, and can provide an electrochemical device electrode excellent in high-temperature storage characteristics. An object is to provide composite particles for device electrodes. Another object of the present invention is to provide an electrochemical element electrode material and an electrochemical element electrode 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、非水溶性重合体、及び酸性基を有する水溶性重合体を含有する複合粒子において、電極活物質として鱗片状の活物質を用いることにより、流動性が高く、集電体に対して高い密着性を示し、かつ、電極とした場合に、初期容量が高く、内部抵抗が低く、高温保存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 in the composite particles containing the electrode active material, the water-insoluble polymer, and the water-soluble polymer having an acidic group, the electrode active material has a scaly shape. By using this active material, it has high fluidity, high adhesion to the current collector, and when used as an electrode, it has high initial capacity, low internal resistance, and excellent high-temperature storage characteristics. The present invention has been completed.

すなわち、本発明によれば、鱗片状の電極活物質、非水溶性重合体、及び酸性基を有する水溶性重合体を含むことを特徴とす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、前記水溶性重合体が、酸性基として、スルホン酸基を含有することが好ましい。
That is, according to the present invention, there is provided an electrochemical element electrode composite particle comprising a scaly electrode active material, a water-insoluble polymer, and a water-soluble polymer having an acidic group.
In the composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention, the water-soluble polymer preferably contains a sulfonic acid group as an acidic 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、前記非水溶性重合体、及び前記水溶性重合体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.
Further, according to the present invention, there is provided a method for producing any one of the above composite particles for an electrochemical element electrode, wherein the electrode active material, the water-insoluble polymer, and the water-soluble polymer are dispersed in water. There is provided a method for producing composite particles for an electrochemical element electrode, comprising: a step of obtaining a slurry; and a step of spray-drying the slurry and granulating the slurry.

本発明によれば、流動性が高く、集電体に対して高い密着性を示し、かつ、初期容量が高く、内部抵抗が低く、高温保存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、及び電気化学素子電極を提供することができる。   According to the present invention, an electrochemical device electrode having high fluidity, high adhesion to a current collector, high initial capacity, low internal resistance, and excellent high-temperature storage characteristics can be provided. Electrochemical element electrode composite particles, and electrochemical element electrode materials and electrochemical element electrodes obtained by using such electrochemical element electrode composite particles can be provided.

本発明の電気化学素子電極用複合粒子は、鱗片状の電極活物質、非水溶性重合体、及び酸性基を有する水溶性重合体を含むことを特徴とする。   The composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention is characterized by containing a scaly electrode active material, a water-insoluble polymer, and a water-soluble polymer having an acidic group.

(鱗片状の電極活物質)
本発明で用いる鱗片状の電極活物質は、その形状が、鱗片状であればよく特に限定されないが、たとえば、長径L1の長さが0.1〜20μm、好ましくは0.5〜10μmであり、短径L2の長さと厚みtとの比(L2/t)が10以上、好ましくは15以上のものを用いることができる。また、長径L1の長さと短径L2の長さとの比(L1/L2)は、特に限定されないが、好ましくは1〜5であり、より好ましくは1〜2である。なお、長径L1は、たとえば、電極活物質の主面において最も長い径の長さであり、また、短径L2は、たとえば、電極活物質の主面において最も短い径の長さであり、さらに、厚みtは、たとえば、電極活物質の主面と直交する方向における長さであり、これらは、たとえば、電極活物質を電子顕微鏡で観察することにより測定することができる。本発明においては、電極活物質として、鱗片状の活物質を用いることにより、鱗片状の活物質の作用により、電気化学素子電極用複合粒子の流動性を高めることができ、これにより成形性を向上させることができる。
(Scale-like electrode active material)
The scaly electrode active material used in the present invention is not particularly limited as long as the shape thereof is scaly. For example, the length of the major axis L1 is 0.1 to 20 μm, preferably 0.5 to 10 μm. The ratio of the length of the minor axis L2 to the thickness t (L2 / t) is 10 or more, preferably 15 or more. The ratio (L1 / L2) between the length of the major axis L1 and the length of the minor axis L2 is not particularly limited, but is preferably 1 to 5, and more preferably 1 to 2. The long diameter L1 is, for example, the length of the longest diameter on the main surface of the electrode active material, and the short diameter L2 is, for example, the length of the shortest diameter on the main surface of the electrode active material. The thickness t is, for example, the length in the direction orthogonal to the main surface of the electrode active material, and these can be measured, for example, by observing the electrode active material with an electron microscope. In the present invention, by using a scaly active material as the electrode active material, the fluidity of the composite particles for electrochemical device electrodes can be increased by the action of the scaly active material, thereby improving the moldability. Can be improved.

なお、本発明で用いる鱗片状の電極活物質の具体例としては、たとえば、鱗片状黒鉛、鱗片状のチタン酸リチウム、鱗片状のチタンシリコン合金、鱗片状のシリコンカーバイトなどが挙げられ、これらの中でも、得られる電気化学素子電極の内部抵抗を低くできるという点より、鱗片状黒鉛が好ましい。なお、電極活物質として鱗片状黒鉛を用いる場合には、本発明の電気化学素子電極用複合粒子は、リチウムイオン二次電池の負極用の複合粒子、又はリチウムイオンキャパシタの負極用の複合粒子として好適に用いることができる。   Specific examples of the scaly electrode active material used in the present invention include, for example, scaly graphite, scaly lithium titanate, scaly titanium silicon alloy, scaly silicon carbide, etc. Among these, scaly graphite is preferable because the internal resistance of the obtained electrochemical element electrode can be lowered. When scaly graphite is used as the electrode active material, the composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention is a composite particle for a negative electrode of a lithium ion secondary battery or a composite particle for a negative electrode of a lithium ion capacitor. It can be used suitably.

(非水溶性重合体)
本発明で用いる非水溶性重合体は、非水溶性の重合体であればよく特に限定されないが、電子伝導を阻害することなく、鱗片状の電極活物質を良好に結着できるという観点より、その形態が粒子形状を有するものが好ましく、特に、非水溶性重合体としては、本発明の電気化学素子電極用複合粒子内において、粒子状態を保持した状態、すなわち、鱗片状の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、電子伝導を阻害せずに、電極活物質同士を良好に結着できるという効果をより高めることができる。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。
(Water-insoluble polymer)
The water-insoluble polymer used in the present invention is not particularly limited as long as it is a water-insoluble polymer, but from the viewpoint that a scaly electrode active material can be satisfactorily bound without inhibiting electronic conduction, Those having a particle shape are preferred. In particular, as the water-insoluble polymer, in the composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention, a state in which the particle state is maintained, that is, on a scaly electrode active material. It is preferable to be able to exist in a state where the particle state is maintained. The presence of the particle state in the composite particle for an electrochemical element electrode can further enhance the effect that the electrode active materials can be favorably bound to each other without hindering the electron conduction. 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.

このような非水溶性重合体としては、たとえば、分散媒として水を用いた乳化重合に得られた重合体などが挙げられ、この場合には、非水溶性重合体は、分散媒としての水に分散させた状態で用いられる。このような重合体の具体例としては、共役ジエン単量体単位、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位、及びこれらと共重合可能な他の単量体単位を含有するものが挙げられる。本発明において、共役ジエン単量体単位は共役ジエン単量体を重合して得られる構造単位のことをいい、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位はエチレン性不飽和カルボン酸単量体を重合して得られる構造単位のことをいい、これらと共重合可能な他の単量体単位はこれらと共重合可能な他の単量体を重合して得られる構造単位のことをいう。   Examples of such a water-insoluble polymer include a polymer obtained by emulsion polymerization using water as a dispersion medium. In this case, the water-insoluble polymer is water as a dispersion medium. Used in a dispersed state. Specific examples of such polymers include those containing conjugated diene monomer units, ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer units, and other monomer units copolymerizable therewith. In the present invention, the conjugated diene monomer unit is a structural unit obtained by polymerizing a conjugated diene monomer, and the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit is an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. It refers to a structural unit obtained by polymerization, and the other monomer unit copolymerizable with these refers to a structural unit obtained by polymerizing other monomers copolymerizable therewith.

共役ジエン単量体単位を形成する共役ジエン単量体としては、たとえば、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、2−クロル−1,3−ブタジエン、置換直鎖共役ペンタジエン類、置換及び側鎖共役ヘキサジエン類などが挙げられる。これら共役ジエン単量体は、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、1,3−ブタジエンが好ましい。   Examples of the conjugated diene monomer forming the conjugated diene monomer unit include 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, and 1,3. -Pentadiene, 2-chloro-1,3-butadiene, substituted linear conjugated pentadienes, substituted and side chain conjugated hexadienes, and the like. These conjugated diene monomers can be used alone or in combination of two or more. Of these, 1,3-butadiene is preferred.

非水溶性重合体中における共役ジエン単量体単位の含有割合は、好ましくは20〜60重量%であり、より好ましくは30〜55重量%である。共役ジエン単量体単位の含有割合を上記範囲とすることにより、耐電解液性を良好に保ちながら、集電体との密着性を向上させることができる。   The content ratio of the conjugated diene monomer unit in the water-insoluble polymer is preferably 20 to 60% by weight, more preferably 30 to 55% by weight. By making the content rate of a conjugated diene monomer unit into the said range, adhesiveness with a collector can be improved, keeping electrolyte solution resistance favorable.

エチレン系不飽和カルボン酸単量体単位を形成するエチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのモノカルボン酸、ジカルボン酸又はジカルボン酸の無水物などが挙げられる。これらエチレン性不飽和カルボン酸単量体は、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、メタクリル酸、及びイタコン酸が好ましく、メタクリル酸がより好ましい。   Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer forming the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit include monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid, and dicarboxylic acids. Or the anhydride of dicarboxylic acid etc. are mentioned. These ethylenically unsaturated carboxylic acid monomers can be used alone or in combination of two or more. Among these, methacrylic acid and itaconic acid are preferable, and methacrylic acid is more preferable.

非水溶性重合体中におけるエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合は、好ましくは0.5〜10重量%であり、より好ましくは1〜8重量%、さらに好ましくは2〜7重量%である。エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の含有割合を上記範囲とすることにより、スラリー化した際における粘度上昇を抑えることができ、かつ、得られるスラリーを安定なものとすることができる。   The content ratio of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit in the water-insoluble polymer is preferably 0.5 to 10% by weight, more preferably 1 to 8% by weight, and further preferably 2 to 7% by weight. %. By making the content rate of an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer unit into the said range, the viscosity raise at the time of slurrying can be suppressed, and the obtained slurry can be made stable.

共重合可能な他の単量体単位を形成する他の単量体としては、芳香族ビニル系単量体、シアン化ビニル系単量体、不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体、ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体、不飽和カルボン酸アミド単量体などが挙げられる。これら他の単量体は、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、芳香族ビニル系単量体、シアン化ビニル系単量体が好ましく、芳香族ビニル系単量体がより好ましい。   Other monomers that form other copolymerizable monomer units include aromatic vinyl monomers, vinyl cyanide monomers, unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers, and hydroxyalkyl groups. And unsaturated monomers containing carboxylic acid amide monomers. These other monomers can be used alone or in combination of two or more. Among these, aromatic vinyl monomers and vinyl cyanide monomers are preferable, and aromatic vinyl monomers are more preferable.

芳香族ビニル系単量体としては、たとえば、スチレン、α−メチルスチレン、β−メチルスチレン、ビニルトルエンなどが挙げられる。
シアン化ビニル系単量体としては、たとえば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、α−エチルアクリロニトリルなどが挙げられる。
不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体としては、たとえば、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、ジメチルマレエート、ジエチルマレエート、ジメチルイタコネート、モノメチルフマレート、モノエチルフマレート、2−エチルヘキシルアクリレート等が挙げられる。
Examples of the aromatic vinyl monomer include styrene, α-methylstyrene, β-methylstyrene, vinyltoluene and the like.
Examples of the vinyl cyanide monomer include acrylonitrile, methacrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, α-ethylacrylonitrile, and the like.
Examples of unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers include methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, glycidyl methacrylate, dimethyl fumarate, diethyl fumarate, dimethyl maleate, diethyl maleate, and dimethyl itaco. Nate, monomethyl fumarate, monoethyl fumarate, 2-ethylhexyl acrylate and the like.

ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体としては、たとえば、β−ヒドロキシエチルアクリレート、β−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジ−(エチレングリコール)マレエート、ジ−(エチレングリコール)イタコネート、2−ヒドロキシエチルマレエート、ビス(2−ヒドロキシエチル)マレエート、2−ヒドロキシエチルメチルフマレートなどが挙げられる。
不飽和カルボン酸アミド単量体としては、たとえば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド等が挙げられる。
Examples of the unsaturated monomer containing a hydroxyalkyl group include β-hydroxyethyl acrylate, β-hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxybutyl methacrylate, 3-chloro-2- Examples include hydroxypropyl methacrylate, di- (ethylene glycol) maleate, di- (ethylene glycol) itaconate, 2-hydroxyethyl maleate, bis (2-hydroxyethyl) maleate, 2-hydroxyethyl methyl fumarate and the like.
Examples of the unsaturated carboxylic acid amide monomer include acrylamide, methacrylamide, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, N, N-dimethylacrylamide and the like.

非水溶性重合体中における共重合可能な他の単量体単位の含有割合は、好ましくは30〜79.5重量%であり、より好ましくは35〜69重量%である。共重合可能な他の単量体単位の含有割合を上記範囲とすることにより、耐電解液性を良好に保ちながら、集電体との密着性を向上させることができる。   The content of other copolymerizable monomer units in the water-insoluble polymer is preferably 30 to 79.5% by weight, more preferably 35 to 69% by weight. By setting the content ratio of other copolymerizable monomer units in the above range, it is possible to improve the adhesion to the current collector while maintaining good resistance to the electrolytic solution.

非水溶性重合体の重量平均分子量は、好ましくは10,000〜1000,000、より好ましくは20,000〜500,000である。非水溶性重合体の重量平均分子量を上記範囲にすることにより、電気化学素子電極とした場合における強度を十分なものとすることができる。なお、非水溶性重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって、テトラヒドロフランを展開溶媒としたポリスチレン換算の値として求めることができる。   The weight average molecular weight of the water-insoluble polymer is preferably 10,000 to 1,000,000, more preferably 20,000 to 500,000. By setting the weight average molecular weight of the water-insoluble polymer in the above range, the strength in the case of an electrochemical element electrode can be made sufficient. In addition, the weight average molecular weight of a water-insoluble polymer can be calculated | required as a polystyrene conversion value which used tetrahydrofuran as a developing solvent by gel permeation chromatography (GPC).

また、非水溶性重合体が、粒子形状を有する場合における非水溶性重合体の平均粒子径は、好ましくは50〜500nm、より好ましくは70〜400nmである。非水溶性重合体の平均粒子径を上記範囲とすることにより、電気化学素子電極とした場合における強度及び柔軟性を良好とすることができる。   Moreover, when the water-insoluble polymer has a particle shape, the average particle diameter of the water-insoluble polymer is preferably 50 to 500 nm, more preferably 70 to 400 nm. By setting the average particle diameter of the water-insoluble polymer in the above range, the strength and flexibility in the case of an electrochemical element electrode can be improved.

本発明の電気化学素子電極用複合粒子中における、非水溶性重合体の含有割合は、鱗片状の電極活物質100重量部に対して、好ましくは0.3〜8重量部、より好ましくは0.4〜7重量部、さらに好ましくは0.5〜5重量部である。非水溶性重合体の含有割合を上記範囲とすることで、集電体に対する密着性の向上効果をより高めることができる。   The content ratio of the water-insoluble polymer in the composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention is preferably 0.3 to 8 parts by weight, more preferably 0 with respect to 100 parts by weight of the scaly electrode active material. .4-7 parts by weight, more preferably 0.5-5 parts by weight. By making the content rate of a water-insoluble polymer into the said range, the adhesive improvement effect with respect to a collector can be heightened more.

(酸性基を有する水溶性重合体)
本発明で用いる酸性基を有する水溶性重合体は、酸性基を有する水溶性の重合体であればよく、特に限定されないが、酸性基として、スルホン酸基、カルボキシル基、及びリン酸基の少なくとも1つを有するものが好ましく、スルホン酸基及びカルボキシル基の少なくとも1つを有するものがより好ましく、少なくともスルホン酸基を有するものがさらに好ましく、スルホン酸基及びカルボキシル基を有するものが特に好ましい。特に、本発明で用いる酸性基を有する水溶性重合体を、スルホン酸基及びカルボキシル基を有するものとする場合には、スルホン酸基含有単量体及びカルボキシル基含有単量体、ならびに必要に応じて用いられるこれらと共重合可能な単量体を共重合して得られる共重合体が好ましい。
(Water-soluble polymer having an acidic group)
The water-soluble polymer having an acidic group used in the present invention is not particularly limited as long as it is a water-soluble polymer having an acidic group, but the acidic group includes at least a sulfonic acid group, a carboxyl group, and a phosphoric acid group. Those having one are preferable, those having at least one of a sulfonic acid group and a carboxyl group are more preferable, those having at least a sulfonic acid group are more preferable, and those having a sulfonic acid group and a carboxyl group are particularly preferable. In particular, when the water-soluble polymer having an acidic group used in the present invention has a sulfonic acid group and a carboxyl group, the sulfonic acid group-containing monomer and the carboxyl group-containing monomer, and if necessary A copolymer obtained by copolymerizing a monomer copolymerizable with these is preferably used.

本発明においては、酸性基を有する水溶性重合体は、電気化学素子電極用複合粒子の製造工程において、鱗片状の電極活物質、及び非水溶性重合体とともに、水に分散させてスラリーとした際における、分散剤及びpH調整剤として作用する。そして、本発明においては、酸性基を有する水溶性重合体の分散剤としての作用により、スラリー化した際の電極活物質の分散性を向上させる効果及び集電体との密着性を向上させる効果を実現することができる。   In the present invention, the water-soluble polymer having an acidic group is dispersed in water together with the scaly electrode active material and the water-insoluble polymer in the production process of the composite electrode electrode for an electrochemical device electrode to form a slurry. Acts as a dispersant and pH adjuster. And in this invention, the effect | action which improves the dispersibility of the electrode active material at the time of slurrying, and the effect which improves adhesiveness with an electrical power collector by the effect | action as a dispersing agent of the water-soluble polymer which has an acidic group. Can be realized.

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)、スチレンスルホン酸、スルホブチルメタクリレートが好ましく、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)がより好ましい。   As sulfonic acid group-containing monomers, vinyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, allyl sulfonic acid, sulfoethyl methacrylate, sulfopropyl methacrylate, sulfobutyl methacrylate and other functional groups other than sulfonic acid groups are included. Compound; Compound containing amide group and sulfonic acid group such as 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS); Hydroxyl group and sulfonic acid group such as 3-allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid (HAPS) And the like. 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), styrenesulfonic acid, and sulfobutyl methacrylate are preferable, and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS) is more preferable.

酸性基を有する水溶性重合体中のスルホン酸基含有単量体単位の含有割合は、好ましくは2〜15重量%であり、より好ましくは2〜10重量%、さらに好ましくは2〜8重量%である。スルホン酸基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、スラリー化した際における正極活物質の分散性向上効果及び集電体に対する密着性向上効果をより高めることができる。本発明において、スルホン酸基含有単量体単位は、スルホン酸基含有単量体を重合して得られる構造単位をいう。   The content ratio of the sulfonic acid group-containing monomer unit in the water-soluble polymer having an acidic group is preferably 2 to 15% by weight, more preferably 2 to 10% by weight, and further preferably 2 to 8% by weight. It is. By setting the content ratio of the sulfonic acid group-containing monomer unit within the above range, the effect of improving the dispersibility of the positive electrode active material and the effect of improving the adhesion to the current collector when slurryed can be further enhanced. In the present invention, the sulfonic acid group-containing monomer unit refers to a structural unit obtained by polymerizing a sulfonic acid group-containing monomer.

カルボキシル基含有単量体としては、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、アクリル酸、及びメタクリル酸が好ましい。   Examples of the carboxyl group-containing monomer include monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid; 2-ethylacrylic acid, isocrotonic acid, α-acetoxyacrylic acid, β-trans-aryloxyacrylic acid, and α-chloro. Derivatives of monocarboxylic acids such as β-E-methoxyacrylic acid and β-diaminoacrylic acid; dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid and itaconic acid; maleic anhydride, acrylic anhydride, methylmaleic anhydride, dimethyl Dicarboxylic acid anhydrides such as maleic anhydride; methylmaleic acid, dimethylmaleic acid, phenylmaleic acid, chloromaleic acid, dichloromaleic acid, fluoromaleic acid, diphenyl maleate, nonyl maleate, decyl maleate, maleic acid Dodecyl, octadecyl maleate, And derivatives of dicarboxylic acids such as fluoroalkyl lanes. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, acrylic acid and methacrylic acid are preferable.

酸性基を有する水溶性重合体中のカルボキシル基含有単量体単位の含有割合は、好ましくは20〜60重量%であり、より好ましくは20〜50重量%、さらに好ましくは20〜40重量%である。カルボキシル基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、集電体に対する密着性をより向上させることができる。本発明において、カルボキシル基含有単量体単位は、カルボキシル酸基含有単量体を重合して得られる構造単位をいう。   The content ratio of the carboxyl group-containing monomer unit in the water-soluble polymer having an acidic group is preferably 20 to 60% by weight, more preferably 20 to 50% by weight, still more preferably 20 to 40% by weight. is there. By setting the content ratio of the carboxyl group-containing monomer unit in the above range, the adhesion to the current collector can be further improved. In the present invention, the carboxyl group-containing monomer unit refers to a structural unit obtained by polymerizing a carboxylic acid group-containing monomer.

また、本発明で用いる酸性基を有する水溶性重合体は、上述したスルホン酸基含有単量体及びカルボキシル基含有単量体に加えて、(メタ)アクリル酸エステル単量体をさらに共重合したものであることが好ましい。   Further, the water-soluble polymer having an acidic group used in the present invention is obtained by further copolymerizing a (meth) acrylic acid ester monomer in addition to the above-described sulfonic acid group-containing monomer and carboxyl group-containing monomer. It is preferable.

(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸−2エチルヘキシル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル;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、トリメチロールプロパントリアクリレート等の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;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)アクリル酸アルキルエステルが好ましく、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、及び(メタ)アクリル酸ブチルがより好ましい。   Examples of (meth) acrylic acid ester monomers include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, and (meth) acrylic acid-2-ethylhexyl. (Meth) acrylic acid alkyl ester; carboxylic acid esters having two or more carbon-carbon double bonds such as ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, and trimethylolpropane triacrylate; These may be used alone or in combination of two or more. Among these, (meth) acrylic acid alkyl ester is preferable, and methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, and butyl (meth) acrylate are more preferable.

酸性基を有する水溶性重合体中の(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合は、好ましくは25〜78重量%であり、より好ましくは45〜75重量%、さらに好ましくは60〜70重量%である。(メタ)アクリル酸エステル単量体単位の含有割合を上記範囲とすることにより、集電体に対する密着性の向上効果をより高めることができる。本発明において、(メタ)アクリル酸エステル単量体単位は、(メタ)アクリル酸エステル単量体を重合して得られる構造単位をいう。   The content ratio of the (meth) acrylic acid ester monomer unit in the water-soluble polymer having an acidic group is preferably 25 to 78% by weight, more preferably 45 to 75% by weight, and further preferably 60 to 70%. % By weight. By making the content rate of a (meth) acrylic acid ester monomer unit into the said range, the adhesive improvement effect with respect to a collector can be heightened more. In the present invention, the (meth) acrylic acid ester monomer unit refers to a structural unit obtained by polymerizing a (meth) acrylic acid ester monomer.

酸性基を有する水溶性重合体の重量平均分子量は、好ましくは1,000〜100,000、より好ましくは1,500〜80,000、さらに好ましくは2,000〜75,000である。重量平均分子量を上記範囲とすることにより、集電体に対する密着性の向上効果をより高めることができる。なお、酸性基を有する水溶性重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって、ジメチルホルムアミドの10体積%水溶液に0.85g/mlの硝酸ナトリウムを溶解させた溶液を展開溶媒としたポリスチレン換算の値として求めることができる。   The weight average molecular weight of the water-soluble polymer having an acidic group is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 1,500 to 80,000, still more preferably 2,000 to 75,000. By making a weight average molecular weight into the said range, the adhesive improvement effect with respect to an electrical power collector can be heightened more. In addition, the weight average molecular weight of the water-soluble polymer having an acidic group was determined by using a solution obtained by dissolving 0.85 g / ml sodium nitrate in a 10% by volume aqueous solution of dimethylformamide by gel permeation chromatography (GPC). It can be determined as a value in terms of polystyrene.

また、酸性基を有する水溶性重合体のガラス転移温度は、好ましくは0〜70℃であり、より好ましくは0〜50℃、さらに好ましくは0〜40℃である。ガラス転移温度を上記範囲とすることにより、電気化学素子電極とした場合における柔軟性を向上させることができる。   Moreover, the glass transition temperature of the water-soluble polymer which has an acidic group becomes like this. Preferably it is 0-70 degreeC, More preferably, it is 0-50 degreeC, More preferably, it is 0-40 degreeC. By setting the glass transition temperature within the above range, flexibility in the case of an electrochemical element electrode can be improved.

酸性基を有する水溶性重合体の製造方法としては、特に限定さないが、たとえば、水を分散媒とする乳化重合により製造することができる。   Although it does not specifically limit as a manufacturing method of the water-soluble polymer which has an acidic group, For example, it can manufacture by emulsion polymerization which uses water as a dispersion medium.

本発明の電気化学素子電極用複合粒子中における、酸性基を有する水溶性重合体の含有割合は、鱗片状の電極活物質100重量部に対して、好ましくは0.01〜2重量部、より好ましくは0.03〜1重量部、さらに好ましくは0.05〜0.5重量部である。酸性基を有する水溶性重合体の含有割合を上記範囲とすることで、スラリー化した際における電極活物質の分散性を向上させる効果及び集電体との密着性を向上させる効果をより適切に発揮させることができる。   The content ratio of the water-soluble polymer having an acidic group in the composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention is preferably 0.01 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the scaly electrode active material. Preferably it is 0.03-1 weight part, More preferably, it is 0.05-0.5 weight part. By making the content ratio of the water-soluble polymer having an acidic group within the above range, the effect of improving the dispersibility of the electrode active material when slurried and the effect of improving the adhesion with the current collector are more appropriately It can be demonstrated.

また、本発明においては、上述した非水溶性重合体と、酸性基を有する水溶性重合体との割合は、「非水溶性重合体/酸性基を有する水溶性重合体」の重量比で、好ましくは80/20〜99.9/0.1、より好ましくは85/15〜95/5、さらに好ましくは83/17〜95/5である。これらの割合を上記範囲とすることにより、スラリー化した際における電極活物質の分散性をより向上させることができる。   In the present invention, the ratio of the above-mentioned water-insoluble polymer and the water-soluble polymer having an acidic group is the weight ratio of “water-insoluble polymer / water-soluble polymer having an acidic group”. Preferably they are 80 / 20-99.9 / 0.1, More preferably, it is 85 / 15-95 / 5, More preferably, it is 83 / 17-95 / 5. By setting these proportions in the above range, the dispersibility of the electrode active material when slurryed can be further improved.

(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。   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.

本発明の電気化学素子電極用複合粒子中における、導電材を配合する場合における含有割合は、鱗片状の電極活物質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。   In the composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention, the content ratio when blending the conductive material is preferably 0.1 to 50 parts by weight, more preferably 100 parts by weight of the scale-like electrode active material. 0.5 to 15 parts by weight, more preferably 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.

(電気化学素子電極用複合粒子)
本発明の電気化学素子電極用複合粒子は、鱗片状の電極活物質、非水溶性重合体及び酸性基を有する水溶性重合体を含んでなるものであるが、これら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、鱗片状の電極活物質、非水溶性重合体及び酸性基を有する水溶性重合体の3成分のうち、少なくとも2成分、好ましくは3成分で一粒子を形成するものである。また、複合粒子中において、酸性基を有する水溶性重合体も、粒子状で存在していてもよい。
(Composite particles for electrochemical device electrodes)
The composite particle for an electrochemical element electrode of the present invention comprises a scaly electrode active material, a water-insoluble polymer, and a water-soluble polymer having an acidic group, each of which is independent of each other. What does not exist as particles but forms one particle with at least two components, preferably three components among three components of a scaly electrode active material, a water-insoluble polymer and a water-soluble polymer having an acidic group It is. In the composite particle, a water-soluble polymer having an acidic group may be present in the form of particles.

具体的には、前記3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、非水溶性重合体及び/又は酸性基を有する水溶性重合体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 the individual particles of the three components are combined to form secondary particles, and a plurality (preferably several to several tens) of electrode active materials are formed of water-insoluble heavy weight. Those which are bound by a water-soluble polymer having a coalescence and / or an acidic group to form a massive particle 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、非水溶性重合体及び酸性基を有する水溶性重合体が、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。   The shape and structure of the composite particles are not particularly limited, but from the viewpoint of fluidity, the shape is preferably nearly spherical, and the structure is composed of a water-insoluble polymer and a water-soluble polymer having an acidic group. A structure that is uniformly dispersed in the composite particles without being unevenly distributed on the surface of the particles is preferable.

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、鱗片状の電極活物質、非水溶性重合体及び酸性基を有する水溶性重合体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、鱗片状の電極活物質、非水溶性重合体及び酸性基を有する水溶性重合体、ならびに必要に応じて添加される添加剤を、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、非水溶性重合体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、酸性基を有する水溶性重合体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 a scaly electrode active material, a water-insoluble polymer, and a water-soluble polymer having an acidic group is prepared. The slurry for composite particles is prepared by dispersing or dissolving a scaly electrode active material, a water-insoluble polymer, a water-soluble polymer having an acidic group, and additives that are added as necessary in a solvent. be able to. In this case, when the water-insoluble polymer is dispersed in water as a dispersion medium, it can be added in a state dispersed in water. Moreover, when the water-soluble polymer which has an acidic group is the state melt | dissolved in water, it can add in the 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。また、水と併用する有機溶媒の量又は種類によって、非水溶性重合体の分散性や酸性基を有する水溶性重合体の溶解性を変化させることができる。そして、これにより、複合粒子用スラリーの粘度や流動性を調整することができ、生産効率を向上させることができる。   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. Further, the dispersibility of the water-insoluble polymer and the solubility of the water-soluble polymer having an acidic group can be changed depending on the amount or type of the organic solvent used in combination with water. And thereby, the viscosity and fluidity | liquidity of the slurry for composite particles can be adjusted, and production efficiency can be improved.

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、非水溶性重合体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 within the above range, the water-insoluble polymer 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、上述した酸性基を有する水溶性重合体以外の分散剤や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 dispersing agents and surfactant other than the water-soluble polymer which has an acidic group mentioned above as needed.

酸性基を有する水溶性重合体以外の分散剤としては、溶媒に溶解可能な樹脂であればよく特に限定されないが、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、ヒドロキシプロピルセルロース、及び、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等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;ポリアクリル酸又はポリメタクリル酸のアンモニウム塩又はアルカリ金属塩;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、キトサン誘導体等が挙げられる。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。中でも、分散剤としては、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。酸性基を有する水溶性重合体以外の分散剤の使用量は、酸性基を有する水溶性重合体の含有量との関係で、「酸性基を有する水溶性重合体以外の分散剤/酸性基を有する水溶性重合体」の重量比で、3/7以下の範囲とすることが好ましい。   The dispersant other than the water-soluble polymer having an acidic group is not particularly limited as long as it is a resin that can be dissolved in a solvent. For example, carboxymethylcellulose, methylcellulose, ethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, etc. Cellulosic polymers, and ammonium salts or alkali metal salts thereof; ammonium salts or alkali metal salts of polyacrylic acid or polymethacrylic acid; polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, polyethylene oxide; polyvinyl pyrrolidone, polycarboxylic acid, oxidized starch, phosphorus Examples include acid starch, casein, various modified starches, chitin, and chitosan derivatives. These dispersants can be used alone or in combination of two or more. Especially, as a dispersing agent, a cellulose polymer is preferable and carboxymethylcellulose or its ammonium salt or alkali metal salt is especially preferable. The amount of the dispersant other than the water-soluble polymer having an acidic group depends on the content of the water-soluble polymer having an acidic group. The weight ratio of the “water-soluble polymer” is preferably 3/7 or less.

また、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、鱗片状の電極活物質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。   Further, examples of the surfactant include amphoteric surfactants such as anionic, cationic, nonionic, and nonionic anions, but 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 scaly electrode active material. Part.

鱗片状の電極活物質、非水溶性重合体及び酸性基を有する水溶性重合体、ならびに必要に応じて添加される添加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。   There is no particular limitation on the method or order of dispersing or dissolving the scaly electrode active material, the water-insoluble polymer, the water-soluble polymer having an acidic group, and the additive added as necessary in a solvent. 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、鱗片状の電極活物質、非水溶性重合体及び酸性基を有する水溶性重合体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、非水溶性重合体、酸性基を有する水溶性重合体及び必要に応じてその他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。   The spraying method includes not only a method of spraying a slurry for composite particles containing a scaly electrode active material, a water-insoluble polymer and a water-soluble polymer having an acidic group, but also water-insoluble heavy duty. A method of spraying a slurry containing a coalesced polymer, a water-soluble polymer having an acidic group and, if necessary, other additives 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10〜40μm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 size 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, and further preferably 10 to 40 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非水溶性重合体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非水溶性重合体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非水溶性重合体との合計で、鱗片状の電極活物質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 water-insoluble polymer 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 electrochemical element electrodes of the present invention already contains a water-insoluble polymer as a binder, another binder is added separately when preparing the electrochemical element electrode material. Although not necessary, another binder may be added in order to increase the binding force between the composite particles for electrochemical element electrodes. In addition, when the other binder is added, the amount of the other binder added is the total of the water-insoluble polymer in the composite electrode electrode for electrochemical devices, and the weight of the scaly electrode active material is 100 weight. The amount is preferably 0.01 to 10 parts by weight, more preferably 0.1 to 5 parts by weight with respect to parts. 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、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, aluminum, platinum, nickel, tantalum, titanium, stainless steel, other alloys, etc. are usually used. Among these, it is preferable to use 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、活物質層を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 laminating the active material layer on the current collector, the active material layer may be formed by forming the electrochemical element electrode material into a sheet and then laminating on the current collector. A method in which a chemical 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25〜200℃であり、より好ましくは50〜150℃、さらに好ましくは80〜120℃である。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10〜1,000kN/m、より好ましくは200〜900kN/m、さらに好ましくは300〜600kN/mである。線圧を上記範囲とすることにより、活物質層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1〜10m/分である。   The temperature at the time of roll press molding is preferably 25 to 200 ° C, more preferably 50 to 150 ° C, and further preferably 80 to 120 ° C. 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 10 to 1,000 kN / m, more preferably 200 to 900 kN / m, and still more preferably 300 to 600 kN / m. By setting the linear pressure within the above range, the uniformity of the thickness of the active material layer can be improved. Moreover, the molding speed at the time of roll pressure molding is preferably 0.1 to 20 m / min, more preferably 1 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はかるために、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 variations in the 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、初期容量が高く、内部抵抗が低く、高温保存特性に優れたものである。そのため、本発明の電気化学素子電極は、リチウムイオン二次電池などの各種電気化学素子用の電極、特に負極として好適に用いることができる。   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 initial capacity is high, the internal resistance is low, and the high-temperature storage characteristics are excellent. Therefore, the electrochemical element electrode of the present invention can be suitably used as an electrode for various electrochemical elements such as a lithium ion secondary battery, particularly as a negative electrode.

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.

<電極用複合粒子の流動性>
パウダテスタP−100(ホソカワミクロン社製)を使用し、振動台の上に、上から目開き250μm、150μm、76μmの順で篩をセットした。そして、振動振り巾を1.0mm、振動時間を60秒とし、電極用複合粒子2gを静かにのせて振動させ、振動停止後、それぞれの篩に残った重量を測定し、以下の基準にしたがい、電極用複合粒子の凝集度(%)を測定した。
すなわち、
α(%)=〔上段のふるい(目開き250μmのふるい)に残った粉体量〕÷2(g)
×100
β(%)=〔中段のふるい(目開き150μmのふるい)に残った粉体量〕÷2(g)
×100×0.6
γ(%)=〔下段のふるい(目開き76μmのふるい)に残った粉体量〕÷2(g)×
100×0.2
に基づいて、α,β,γを算出し、凝集度(%)=α+β+γを算出した。そして、算出した凝集度に基づき、以下の基準で電極用複合粒子の流動性を評価した。流動性が高いほど、成形性に優れると評価することができる。
A:凝集度が0%以上、5%未満
B:凝集度が5%以上、10%未満
C:凝集度が10%以上、25%未満
D:凝集度が25%以上、50%未満
E:凝集度が50%以上
<Flowability of composite particles for electrodes>
A powder tester P-100 (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) was used, and sieves were set in the order of 250 μm, 150 μm, and 76 μm from the top on the vibration table. Then, the vibration amplitude is set to 1.0 mm, the vibration time is set to 60 seconds, the electrode composite particles 2 g are gently put on it to vibrate, and after the vibration is stopped, the weight remaining on each sieve is measured, and the following standards are used. The degree of aggregation (%) of the composite particles for electrodes was measured.
That is,
α (%) = [Amount of powder remaining on the upper sieve (screen with an opening of 250 μm)] ÷ 2 (g)
× 100
β (%) = [amount of powder remaining in the middle stage sieve (sieve 150 μm sieve)] ÷ 2 (g)
× 100 × 0.6
γ (%) = [the amount of powder remaining in the lower sieve (mesh with an opening of 76 μm)] ÷ 2 (g) ×
100x0.2
Based on the above, α, β and γ were calculated, and the degree of aggregation (%) = α + β + γ was calculated. And based on the calculated aggregation degree, the fluidity | liquidity of the composite particle for electrodes was evaluated by the following references | standards. It can be evaluated that the higher the fluidity, the better the moldability.
A: Aggregation degree is 0% or more and less than 5% B: Aggregation degree is 5% or more and less than 10% C: Aggregation degree is 10% or more and less than 25% D: Aggregation degree is 25% or more and less than 50% E: Aggregation degree is 50% or more

<ピール強度>
実施例及び比較例で得られた負極を、負極活物質層面を上にして固定し、負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、負極活物質層内における密着強度、及び負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 negative electrodes obtained in Examples and Comparative Examples were fixed with the negative electrode active material layer face up, and a cellophane tape was attached to the surface of the negative electrode active material layer, and then the cellophane tape was applied from one end of the test piece to 50 mm / min. 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 negative electrode active material layer and the adhesion strength between the negative 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

<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イオン二次電池について、電池作製後、24時間静置した後に、室温にて充電電圧4.2V、0.1Cの充電レートにて充電を行った。そして、その後、−30℃環境下で、放電電圧3.0V、1Cの充放電レートにて放電を行い、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 ion secondary batteries obtained in the examples and comparative examples were charged at a room temperature and charged at a charge voltage of 4.2 V and a charge rate of 0.1 C after being left for 24 hours after the battery was prepared. It was. Then, in an environment of −30 ° C., discharge is performed at a discharge voltage of 3.0 V and a charge / discharge rate of 1 C, and an internal resistance is evaluated by measuring a voltage drop amount (ΔV) 10 seconds after the start of discharge. Went. 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

<高温保存特性>
実施例及び比較例で得られたコイン型のリチウムイオン二次電池について、電池作製後、24時間静置した後に、充電電圧4.2V、放電電圧3.0V、0.1Cの充放電レートにて充放電を行い、初期容量Cを測定した。次いで、4.2Vまで充電し、60℃、7日間保存した後、充電電圧4.2V、放電電圧3.0V、0.1Cの充放電レートにて充放電を行い、高温保存後の容量Cを測定した。そして、ΔC=C/C×100(%)にしたがって、容量維持率を算出し、以下の基準にて、高温保存特性の評価を行った。容量維持率の値が高いほど高温保存特性に優れていると判断することができる。
A:ΔCが85%以上
B:ΔCが70%以上、85%未満
C:ΔCが60%以上、70%未満
D:ΔCが50%以上、60%未満
E:ΔCが50%未満
<High temperature storage characteristics>
The coin-type lithium ion secondary batteries obtained in the examples and comparative examples were allowed to stand for 24 hours after the battery was prepared, and then charged / discharged at a charging voltage of 4.2 V, a discharging voltage of 3.0 V, and 0.1 C. The battery was charged and discharged, and the initial capacity C0 was measured. Next, the battery was charged to 4.2 V, stored at 60 ° C. for 7 days, then charged and discharged at a charge voltage of 4.2 V, discharge voltage of 3.0 V, and 0.1 C, and the capacity C after high temperature storage. 1 was measured. Then, according ΔC = C 1 / C 0 × 100 (%), to calculate a capacity retention rate, the following criteria were evaluated for high-temperature storage characteristics. It can be judged that the higher the capacity retention rate, the better the high-temperature storage characteristics.
A: ΔC is 85% or more B: ΔC is 70% or more and less than 85% C: ΔC is 60% or more and less than 70% D: ΔC is 50% or more and less than 60% E: ΔC is less than 50%

(製造例1:非水溶性粒子状重合体(A1)の製造)
攪拌機付きの5MPa耐圧容器に、スチレン50部、1,3−ブタジエン47部、メタクリル酸3部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム4部、イオン交換水150部、連鎖移動剤としてt−ドデシルメルカプタン0.4部及び重合開始剤として過硫酸カリウム0.5部を仕込み、十分に攪拌した後、50℃に加温して重合を開始した。そして、重合転化率が96%になった時点で冷却し反応を停止して、非水溶性粒子状重合体(A1)の水分散液を得た。得られた非水溶性粒子状重合体(A1)の組成は、スチレン単位50%、1,3−ブタジエン単位47%、及びメタクリル酸単位3%であった。
(Production Example 1: Production of water-insoluble particulate polymer (A1))
In a 5 MPa pressure vessel with a stirrer, 50 parts of styrene, 47 parts of 1,3-butadiene, 3 parts of methacrylic acid, 4 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate, 150 parts of ion-exchanged water, t-dodecyl mercaptan 0.4 as a chain transfer agent 0.5 parts of potassium persulfate as a part and a polymerization initiator were charged and stirred sufficiently, and then heated to 50 ° C. to initiate polymerization. When the polymerization conversion rate reached 96%, the reaction was stopped by cooling to obtain an aqueous dispersion of the water-insoluble particulate polymer (A1). The composition of the obtained water-insoluble particulate polymer (A1) was 50% styrene units, 47% 1,3-butadiene units, and 3% methacrylic acid units.

(製造例2:非水溶性粒子状重合体(A2)の製造)
スチレンの配合量を50部から57部に、1,3−ブタジエンの配合量を47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、非水溶性粒子状重合体(A2)の水分散液を得た。得られた非水溶性粒子状重合体(A2)の組成は、スチレン単位57%、1,3−ブタジエン単位40%、及びメタクリル酸単位3%であった。
(Production Example 2: Production of water-insoluble particulate polymer (A2))
Except for changing the blending amount of styrene from 50 parts to 57 parts and the blending amount of 1,3-butadiene from 47 parts to 40 parts, respectively, a water-insoluble particulate polymer ( An aqueous dispersion of A2) was obtained. The composition of the obtained water-insoluble particulate polymer (A2) was styrene units 57%, 1,3-butadiene units 40%, and methacrylic acid units 3%.

(製造例3:非水溶性粒子状重合体(A3)の製造)
スチレンの配合量を50部から40部に、1,3−ブタジエンの配合量を47部から57部に、それぞれ変更した以外は、製造例1と同様にして、非水溶性粒子状重合体(A3)の水分散液を得た。得られた非水溶性粒子状重合体(A3)の組成は、スチレン単位40%、1,3−ブタジエン単位57%、及びメタクリル酸単位3%であった。
(Production Example 3: Production of water-insoluble particulate polymer (A3))
Except for changing the blending amount of styrene from 50 parts to 40 parts and the blending amount of 1,3-butadiene from 47 parts to 57 parts, respectively, a water-insoluble particulate polymer ( An aqueous dispersion of A3) was obtained. The composition of the obtained water-insoluble particulate polymer (A3) was 40% styrene units, 57% 1,3-butadiene units, and 3% methacrylic acid units.

(製造例4:非水溶性粒子状重合体(A4)の製造)
1,3−ブタジエンの配合量を50部から47部に、メタクリル酸の配合量を3部から6部に、それぞれ変更した以外は、製造例1と同様にして、非水溶性粒子状重合体(A4)の水分散液を得た。得られた非水溶性粒子状重合体(A4)の組成は、スチレン単位47%、1,3−ブタジエン単位47%、及びメタクリル酸単位6%であった。
(Production Example 4: Production of water-insoluble particulate polymer (A4))
A water-insoluble particulate polymer was prepared in the same manner as in Production Example 1, except that the amount of 1,3-butadiene was changed from 50 parts to 47 parts and the amount of methacrylic acid was changed from 3 parts to 6 parts. An aqueous dispersion of (A4) was obtained. The composition of the obtained water-insoluble particulate polymer (A4) was styrene units 47%, 1,3-butadiene units 47%, and methacrylic acid units 6%.

(製造例5:酸性基を有する水溶性高分子(B1)の製造)
攪拌機付きの5MPa耐圧容器に、イオン交換水50部、炭酸水素ナトリウム0.4部、濃度30%のドデシルジフェニルエーテルスルホン酸ナトリウム0.115部、メタクリル酸30部、エチルアクリレート35部、ブチルアクリレート32.5部、及び2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)2.5部からなる単量体混合物を仕込み、十分攪拌することで、エマルジョン水溶液を得た。また、上記とは別に、攪拌機、還流冷却管及び温度計を備えた容量1LのSUS製セパラブルフラスコに、脱塩水を予め仕込んで十分攪拌した後、70℃とし、過硫酸カリウム水溶液0.2部を添加し、ここに、上記にて得られたエマルジョン水溶液を過硫酸カリウム水溶液を、4時間に亘って連続的に滴下した。そして、重合転化率が90%に達したところで反応温度を80℃に変更し、さらに2時間反応を行った後、冷却して反応を停止し、酸性基を有する水溶性高分子(B1)を含む水系分散液を得た。なお、重合転化率は99%であり、ガラス転移温度は38℃、重量平均分子量は25,000、また、酸性基を有する水溶性高分子(B1)の組成は、メタクリル酸単位30%、エチルアクリレート単位35%、ブチルアクリレート単位32.5%及び2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸単位(AMPS単位)2.5%であった。
(Production Example 5: Production of water-soluble polymer (B1) having an acidic group)
In a 5 MPa pressure vessel equipped with a stirrer, 50 parts of ion-exchanged water, 0.4 part of sodium bicarbonate, 0.115 part of sodium dodecyl diphenyl ether sulfonate with a concentration of 30%, 30 parts of methacrylic acid, 35 parts of ethyl acrylate, 32 parts of butyl acrylate. An emulsion aqueous solution was obtained by charging a monomer mixture consisting of 5 parts and 2.5 parts of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS) and stirring sufficiently. Separately from the above, a 1 L SUS separable flask equipped with a stirrer, a reflux condenser and a thermometer was charged with demineralized water in advance and stirred sufficiently. The emulsion aqueous solution obtained above was continuously added dropwise to the potassium persulfate aqueous solution over 4 hours. Then, when the polymerization conversion rate reached 90%, the reaction temperature was changed to 80 ° C., and the reaction was further continued for 2 hours, followed by cooling to stop the reaction, and the water-soluble polymer (B1) having an acidic group was removed. An aqueous dispersion containing was obtained. The polymerization conversion is 99%, the glass transition temperature is 38 ° C., the weight average molecular weight is 25,000, and the composition of the water-soluble polymer (B1) having an acidic group is 30% methacrylic acid unit, ethyl The acrylate unit was 35%, the butyl acrylate unit was 32.5%, and the 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid unit (AMPS unit) was 2.5%.

(製造例6:酸性基を有する水溶性高分子(B2)の製造)
エチルアクリレートの配合量を35部から33部に、ブチルアクリレートの配合量を32.5部から30部に、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の配合量を2.5部から7部に、それぞれ変更した以外は、製造例5と同様にして、酸性基を有する水溶性高分子(B2)を含む水系分散液を得た。なお、重合転化率は99%であり、ガラス転移温度は45℃、重量平均分子量は50,000、また、酸性基を有する水溶性高分子(B2)の組成は、メタクリル酸単位30%、エチルアクリレート単位33%、ブチルアクリレート単位30%及び2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸単位7%であった。
(Production Example 6: Production of water-soluble polymer (B2) having an acidic group)
From 35 parts to 33 parts of ethyl acrylate, from 32.5 parts to 30 parts of butyl acrylate, and from 2.5 parts to 7 parts of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid The aqueous dispersion containing the water-soluble polymer (B2) having an acidic group was obtained in the same manner as in Production Example 5 except that each was changed. The polymerization conversion is 99%, the glass transition temperature is 45 ° C., the weight average molecular weight is 50,000, and the composition of the water-soluble polymer (B2) having an acidic group is 30% methacrylic acid unit, ethyl They were 33% acrylate unit, 30% butyl acrylate unit and 7% 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid unit.

(製造例7:酸性基を有する水溶性高分子(B3)の製造)
2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸2.5部の代わりに、スチレンスルホン酸2.5部を使用した以外は、製造例5と同様にして、酸性基を有する水溶性高分子(B3)を含む水系分散液を得た。なお、重合転化率は99%であり、ガラス転移温度は58℃、重量平均分子量は70,000、また、酸性基を有する水溶性高分子(B3)の組成は、メタクリル酸単位30%、エチルアクリレート単位35%、ブチルアクリレート単位32.5%及びスチレンスルホン酸単位2.5%であった。
(Production Example 7: Production of water-soluble polymer having acidic group (B3))
A water-soluble polymer having an acidic group (B3) in the same manner as in Production Example 5 except that 2.5 parts of styrenesulfonic acid was used instead of 2.5 parts of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid. An aqueous dispersion containing was obtained. The polymerization conversion is 99%, the glass transition temperature is 58 ° C., the weight average molecular weight is 70,000, and the composition of the water-soluble polymer (B3) having an acidic group is 30% methacrylic acid unit, ethyl The acrylate unit was 35%, the butyl acrylate unit was 32.5%, and the styrene sulfonic acid unit was 2.5%.

(製造例8:酸性基を有する水溶性高分子(B4)の製造)
2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸2.5部の代わりに、4−スルホブチルメタクリレート2.5部を使用した以外は、製造例5と同様にして、酸性基を有する水溶性高分子(B4)を含む水系分散液を得た。なお、重合転化率は99%であり、ガラス転移温度は55℃、重量平均分子量は40,000、また、酸性基を有する水溶性高分子(B4)の組成は、メタクリル酸単位30%、エチルアクリレート単位35%、ブチルアクリレート単位32.5%及び4−スルホブチルメタクリレート単位2.5%であった。
(Production Example 8: Production of water-soluble polymer (B4) having an acidic group)
In the same manner as in Production Example 5, except that 2.5 parts of 4-sulfobutylmethacrylate was used instead of 2.5 parts of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, a water-soluble polymer having an acidic group ( An aqueous dispersion containing B4) was obtained. The polymerization conversion is 99%, the glass transition temperature is 55 ° C., the weight average molecular weight is 40,000, and the composition of the water-soluble polymer (B4) having an acidic group is 30% methacrylic acid unit, ethyl The acrylate unit was 35%, the butyl acrylate unit was 32.5%, and the 4-sulfobutyl methacrylate unit was 2.5%.

(製造例9:酸性基を有する水溶性高分子(B5)の製造)
メタクリル酸30部の代わりに、アクリル酸30部を使用した以外は、製造例5と同様にして、酸性基を有する水溶性高分子(B5)を含む水系分散液を得た。なお、重合転化率は99%であり、ガラス転移温度は38℃、重量平均分子量は25,000、また、酸性基を有する水溶性高分子(B5)の組成は、アクリル酸単位30%、エチルアクリレート単位35%、ブチルアクリレート単位32.5%及び2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸単位2.5%であった。
(Production Example 9: Production of water-soluble polymer (B5) having an acidic group)
An aqueous dispersion containing a water-soluble polymer (B5) having an acidic group was obtained in the same manner as in Production Example 5 except that 30 parts of acrylic acid was used instead of 30 parts of methacrylic acid. The polymerization conversion is 99%, the glass transition temperature is 38 ° C., the weight average molecular weight is 25,000, and the composition of the water-soluble polymer (B5) having an acidic group is 30% acrylic acid unit, ethyl The acrylate unit was 35%, the butyl acrylate unit was 32.5%, and the 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid unit was 2.5%.

(製造例10:酸性基を有する水溶性高分子(B6)の製造)
メタクリル酸を使用せず、かつ、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸の配合量を2.5部から32.5部に変更した以外は、製造例5と同様にして、酸性基を有する水溶性高分子(B6)を含む水系分散液を得た。なお、重合転化率は99%であり、ガラス転移温度は38℃、重量平均分子量は25,000、また、酸性基を有する水溶性高分子(B6)の組成は、エチルアクリレート単位35%、ブチルアクリレート単位32.5%及び2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸単位32.5%であった。
(Production Example 10: Production of water-soluble polymer (B6) having an acidic group)
It has an acidic group in the same manner as in Production Example 5 except that methacrylic acid is not used and the blending amount of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid is changed from 2.5 parts to 32.5 parts. An aqueous dispersion containing a water-soluble polymer (B6) was obtained. The polymerization conversion was 99%, the glass transition temperature was 38 ° C., the weight average molecular weight was 25,000, and the composition of the water-soluble polymer (B6) having an acidic group was 35% ethyl acrylate units, butyl It was 32.5% of acrylate units and 32.5% of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid units.

(実施例1)
負極電極用複合粒子の製造
負極活物質として鱗片状黒鉛(SLP−6、ティムカル社製、長径L1の長さ:3.5μm、短径L2の長さと厚みtとの比(L2/t):15)100部、製造例1で得られた非水溶性粒子状重合体(A1)を固形分換算量で2.7部、及び、製造例5で得られた酸性基を有する水溶性高分子(B1)を固形分換算量で0.3部を混合し、さらにイオン交換水を固形分濃度が20%となるように加え、混合分散して複合粒子用スラリーを得た。そして、得られた複合粒子用スラリーを、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、負極電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。
Example 1
Production of composite particles for negative electrode Scalar graphite (SLP-6, manufactured by Timcal Corporation, length of major axis L1: 3.5 μm, ratio of length of minor axis L2 to thickness t (L2 / t): 15) 100 parts, 2.7 parts in terms of solid content of the water-insoluble particulate polymer (A1) obtained in Production Example 1, and the water-soluble polymer having an acidic group obtained in Production Example 5 0.3 parts of (B1) in terms of solid content was mixed, and ion-exchanged water was further added so that the solid content concentration would be 20%, followed by mixing and dispersion to obtain a composite particle slurry. Then, the obtained slurry for composite particles was sprayed using a spray dryer (Okawara Chemical Co., Ltd.) and a rotating disk type atomizer (diameter 65 mm), rotating at 25,000 rpm, hot air temperature 150 ° C., particle recovery. Spray drying granulation was performed under conditions of an outlet temperature of 90 ° C. to obtain composite particles for a negative 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電極用複合粒子を、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、集電体としての電解銅箔(厚さ:20μm)とともに供給し、成形速度20m/分で、集電体としての電解銅箔上に、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 applied to 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). , Supplied together with an electrolytic copper foil (thickness: 20 μm) as a current collector, formed into a sheet on an electrolytic copper foil as a current collector at a molding speed of 20 m / min, and a negative electrode active material having a thickness of 80 μm A negative electrode having a layer was obtained.

ハーフセルの製造
そして、負極板を直径15mmの円盤状に切り抜き、この負極の負極活物質層面側に直径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ー、対極としての金属リチウム、エキスパンドメタルを順に積層し、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、初期容量測定用のハーフセル(二次電池)を作製した。
Manufacture of half-cell, and the negative electrode plate is cut out into a disk shape with a diameter of 15 mm, and a separator made of a disk-shaped polypropylene porous film with a diameter of 18 mm and a thickness of 25 μm is formed on the negative electrode active material layer surface side of the negative electrode. Metals were laminated in order, and this was stored in a stainless steel coin-type outer container (diameter 20 mm, height 1.8 mm, stainless steel thickness 0.25 mm) provided with polypropylene packing. 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 stainless steel cap with a thickness of 0.2 mm is put on and fixed to the outer container, and the battery can is sealed to produce a half cell (secondary battery) for measuring the initial capacity with a diameter of 20 mm and a thickness of about 2 mm. did.

正極の製造
正極活物質としてLiCoO95部に、電極合剤層用結着剤としてPVDF(ポリフッ化ビニリデン)を固形分量が3部となるように加え、さらに、アセチレンブラック2部、N−メチルピロリドン20部を加えて、プラネタリーミキサーで混合して正極用スラリーを得た。この正極用スラリーを厚さ18μmのアルミニウム箔に塗布し、120℃で30分乾燥した後、ロールプレスして厚さ60μmの正極を得た。
Manufacture of positive electrode 95 parts of LiCoO 2 as a positive electrode active material, PVDF (polyvinylidene fluoride) as a binder for an electrode mixture layer were added so as to have a solid content of 3 parts, and further 2 parts of acetylene black, N-methyl 20 parts of pyrrolidone was added and mixed with a planetary mixer to obtain a positive electrode slurry. This positive electrode slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 18 μm, dried at 120 ° C. for 30 minutes, and then roll-pressed to obtain a positive electrode having a thickness of 60 μm.

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、負極を直径14mmの円盤状に切り抜き、この正極の正極活物質層面側に直径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ー、及び上記にて得られた負極を順に積層し、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中に収納した。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3.2mmのコイン型のリチウムイオン二次電池を製造した。
Manufacture 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 with a diameter of 14 mm, and the positive electrode active material layer side of this positive electrode had a disk-like polypropylene porous shape with a diameter of 18 mm and a thickness of 25 μm. The separator made of a film and the negative electrode obtained above were laminated in order, and this was stored in a stainless steel coin-type outer container provided with a polypropylene packing. 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 is passed through a polypropylene packing. A 0.2 mm thick stainless steel cap was put on the outer container and fixed, and the battery can was sealed to manufacture a coin-type lithium ion secondary battery having a diameter of 20 mm and a thickness of about 3.2 mm.

そして、上記にて得られた負極電極用複合粒子を用いて流動性の評価を、負極を用いてピール強度の評価を、ハーフセルを用いて初期容量の評価を、リチウムイオン二次電池を用いて内部抵抗及び高温保存特性の評価を、それぞれ行った。結果を表1に示す。   Then, evaluation of fluidity using the composite particles for negative electrode obtained above, evaluation of peel strength using negative electrode, evaluation of initial capacity using half cell, and lithium ion secondary battery The internal resistance and the high temperature storage characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
負極活物質として、鱗片状黒鉛(SLP−6、ティムカル社製)の代わりに、鱗片状黒鉛(SFG−6、ティムカル社製、長径L1の長さ:3.7μm、短径L2の長さと厚みtとの比(L2/t):30)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極電極用複合粒子、負極、ハーフセル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。
(Example 2)
As a negative electrode active material, instead of scaly graphite (SLP-6, manufactured by Timcal), scaly graphite (SFG-6, manufactured by Timcar, Inc., length of major axis L1: 3.7 μm, length and thickness of minor axis L2 A composite particle for negative electrode, a negative electrode, a half cell, and a lithium ion secondary battery were produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the ratio to t (L2 / t): 30) was used. It was. The results are shown in Table 1.

(実施例3)
負極活物質として、鱗片状黒鉛(SLP−6、ティムカル社製)の代わりに、鱗片状黒鉛(SFG−10、ティムカル社製、長径L1の長さ:5.5μm、短径L2の長さと厚みtとの比(L2/t):10)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極電極用複合粒子、負極、ハーフセル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。
(Example 3)
As a negative electrode active material, instead of scaly graphite (SLP-6, manufactured by Timcal), scaly graphite (SFG-10, manufactured by Timcar, Inc., length of major axis L1: 5.5 μm, length and thickness of minor axis L2 A composite particle for negative electrode, a negative electrode, a half cell, and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the ratio to t (L2 / t): 10) was used. It was. The results are shown in Table 1.

(実施例4〜6)
非水溶性粒子状重合体(A1)の代わりに、製造例2で得られた非水溶性粒子状重合体(A2)(実施例4)、製造例3で得られた非水溶性粒子状重合体(A3)(実施例5)、及び製造例4で得られた非水溶性粒子状重合体(A4)(実施例6)を、それぞれ使用した以外は、実施例1と同様にして、負極電極用複合粒子、負極、ハーフセル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 4 to 6)
Instead of the water-insoluble particulate polymer (A1), the water-insoluble particulate polymer (A2) obtained in Production Example 2 (Example 4) and the water-insoluble particulate weight obtained in Production Example 3 A negative electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the union (A3) (Example 5) and the water-insoluble particulate polymer (A4) (Example 6) obtained in Production Example 4 were used. Composite particles for electrodes, a negative electrode, a half cell, and a lithium ion secondary battery were produced and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 1.

(実施例7〜10)
酸性基を有する水溶性高分子(B1)の代わりに、製造例6で得られた酸性基を有する水溶性高分子(B2)(実施例7)、製造例7で得られた酸性基を有する水溶性高分子(B3)(実施例8)、製造例8で得られた酸性基を有する水溶性高分子(B4)(実施例9)、及び製造例9で得られた酸性基を有する水溶性高分子(B5)(実施例10)を、それぞれ使用した以外は、実施例1と同様にして、負極電極用複合粒子、負極、ハーフセル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 7 to 10)
Instead of the water-soluble polymer (B1) having an acidic group, the water-soluble polymer (B2) having an acidic group obtained in Production Example 6 (Example 7) and having the acidic group obtained in Production Example 7 Water-soluble polymer (B3) (Example 8), water-soluble polymer (B4) having an acidic group obtained in Production Example 8 (Example 9), and water-soluble polymer having an acidic group obtained in Production Example 9 The negative electrode electrode composite particles, negative electrode, half cell and lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the conductive polymer (B5) (Example 10) was used. went. The results are shown in Table 1.

(実施例11〜14)
非水溶性粒子状重合体(A1)及び酸性基を有する水溶性高分子(B1)の配合量を表2に示す量とした以外は、実施例1と同様にして、負極電極用複合粒子、負極、ハーフセル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。
(Examples 11-14)
Except that the blending amount of the water-insoluble particulate polymer (A1) and the water-soluble polymer (B1) having an acidic group was changed to the amount shown in Table 2, in the same manner as in Example 1, composite particles for negative electrode, A negative electrode, a half cell and a lithium ion secondary battery were produced and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 2.

(実施例15)
酸性基を有する水溶性高分子(B1)の代わりに、製造例10で得られた酸性基を有する水溶性高分子(B6)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極電極用複合粒子、負極、ハーフセル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。
(Example 15)
For the negative electrode in the same manner as in Example 1 except that the water-soluble polymer (B6) having an acidic group obtained in Production Example 10 was used instead of the water-soluble polymer (B1) having an acidic group. Composite particles, a negative electrode, a half cell, and a lithium ion secondary battery were manufactured and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 2.

(比較例1)
負極活物質として、鱗片状黒鉛(SLP−6、ティムカル社製)の代わりに、球状の人造黒鉛(長径L1の長さ:4μm、短径L2の長さと厚みtとの比(L2/t):1.5)を使用した以外は、実施例1と同様にして、負極電極用複合粒子、負極、ハーフセル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 Example 1)
As a negative electrode active material, spherical artificial graphite (length of major axis L1: 4 μm, ratio of length of minor axis L2 to thickness t (L2 / t) instead of scaly graphite (SLP-6, manufactured by Timcal) : 1.5) was used in the same manner as in Example 1 except that composite particles for negative electrode, negative electrode, half cell and lithium ion secondary battery were produced and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 2.

(比較例2)
酸性基を有する水溶性高分子(B1)の代わりに、カルボキシメチルセルロースを使用した以外は、実施例1と同様にして、負極電極用複合粒子、負極、ハーフセル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 Example 2)
A negative electrode composite particle, a negative electrode, a half cell, and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that carboxymethylcellulose was used instead of the water-soluble polymer (B1) having an acidic group. Evaluation was performed in the same manner. The results are shown in Table 2.

(比較例3)
実施例1と同様にして、複合粒子用スラリーを得て、得られた複合粒子用スラリーを、集電体としての電解銅箔上に、塗布して、110℃で乾燥することにより、負極電極層を形成した以外は、実施例1と同様にして、負極、ハーフセル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 Example 3)
In the same manner as in Example 1, a composite particle slurry was obtained, and the obtained composite particle slurry was applied onto an electrolytic copper foil as a current collector and dried at 110 ° C. A negative electrode, a half cell and a lithium ion secondary battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the layer was formed, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 2.

(比較例4)
非水溶性粒子状重合体(A1)を配合しなかった以外は、実施例1と同様にして、負極電極用複合粒子を製造したところ、成形性に極めて劣り、負極電極用複合粒子を得ることができなかった。
(Comparative Example 4)
Except that the water-insoluble particulate polymer (A1) was not blended, the composite particles for negative electrode were produced in the same manner as in Example 1. As a result, the composite particles for negative electrode were obtained with extremely poor moldability. I could not.

Figure 2013055044
Figure 2013055044

Figure 2013055044
Figure 2013055044

表1、表2に示すように、鱗片状の電極活物質、非水溶性重合体及び酸性基を有する水溶性重合体を含有する電極用複合粒子は、いずれも流動性が高く、また、このような電極用複合粒子を用いて得られた電極はピール強度が高く、さらには、電池とした際における内部抵抗が低く、高温保存特性に優れるものであった(実施例1〜15)。   As shown in Tables 1 and 2, the electrode composite material containing a scaly electrode active material, a water-insoluble polymer and a water-soluble polymer having an acidic group has high fluidity. The electrodes obtained using such composite particles for electrodes had high peel strength, low internal resistance when used as batteries, and excellent high-temperature storage characteristics (Examples 1 to 15).

一方、鱗片状の電極活物質の代わりに、球状の電極活物質を用いた場合には、負極電極用複合粒子の流動性が低く、また、負極とした際におけるピール強度、さらには、電池とした際における、内部抵抗及び高温保存特性に劣るものであった(比較例1)。
また、酸性基を有する水溶性重合体の代わりに、カルボキシメチルセルロースを用いた場合には、負極とした際におけるピール強度、及び電池とした際における、内部抵抗に劣るものであった(比較例2)。
さらに、負極電極用複合粒子を得て、得られた負極電極用複合粒子を粉体状態で成形する代わりに、鱗片状の電極活物質、非水溶性重合体及び酸性基を有する水溶性重合体を含有するスラリーをそのまま集電体上に塗布することで、負極を得た場合には、得られる負極はピール強度が低く、さらには、電池とした際における内部抵抗及び高温保存特性に劣るものであった(比較例3)。
また、非水溶性重合体を用いない場合には、各評価を行えるような成形体を得ることができなかった(比較例4)。
On the other hand, when a spherical electrode active material is used instead of the scaly electrode active material, the fluidity of the composite particles for the negative electrode is low, the peel strength when the negative electrode is used, and the battery It was inferior to the internal resistance and the high-temperature storage characteristics when compared (Comparative Example 1).
In addition, when carboxymethyl cellulose was used instead of the water-soluble polymer having an acidic group, the peel strength when used as a negative electrode and the internal resistance when used as a battery were inferior (Comparative Example 2). ).
Furthermore, instead of obtaining composite particles for negative electrode and molding the obtained composite particles for negative electrode in a powder state, a scaly electrode active material, a water-insoluble polymer, and a water-soluble polymer having an acidic group When a negative electrode is obtained by directly applying a slurry containing benzene onto a current collector, the resulting negative electrode has a low peel strength, and further has inferior internal resistance and high-temperature storage characteristics when used as a battery. (Comparative Example 3).
Moreover, when not using a water-insoluble polymer, the molded object which can perform each evaluation was not able to be obtained (comparative example 4).

Claims (7)

鱗片状の電極活物質、非水溶性重合体、及び酸性基を有する水溶性重合体を含むことを特徴とする電気化学素子電極用複合粒子。   A composite particle for an electrochemical element electrode, comprising a scaly electrode active material, a water-insoluble polymer, and a water-soluble polymer having an acidic group. 前記水溶性重合体が、酸性基として、スルホン酸基を含有することを特徴とする電気化学素子電極用複合粒子。   The composite particle for an electrochemical element electrode, wherein the water-soluble polymer contains a sulfonic acid group as an acidic 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、前記非水溶性重合体、及び前記水溶性重合体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 electrode active material, the water-insoluble polymer, and a process for obtaining a slurry by dispersing the water-soluble polymer in water, and a process for spray drying and granulating the slurry, for an electrochemical device electrode A method for producing composite particles.
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