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JP2015005391A - Binder resin composition used in manufacturing lithium ion secondary battery, electrode mixed material paste, manufacturing method thereof, lithium ion secondary battery electrode, and lithium ion secondary battery - Google Patents

Binder resin composition used in manufacturing lithium ion secondary battery, electrode mixed material paste, manufacturing method thereof, lithium ion secondary battery electrode, and lithium ion secondary battery Download PDF

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JP2015005391A
JP2015005391A JP2013129534A JP2013129534A JP2015005391A JP 2015005391 A JP2015005391 A JP 2015005391A JP 2013129534 A JP2013129534 A JP 2013129534A JP 2013129534 A JP2013129534 A JP 2013129534A JP 2015005391 A JP2015005391 A JP 2015005391A
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lithium ion
ion secondary
secondary battery
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binder resin
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JP2013129534A
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Japanese (ja)
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克典 西浦
Katsunori Nishiura
克典 西浦
悠 水野
Hisashi Mizuno
悠 水野
田原 修二
Shuji Tawara
田原  修二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Chemicals Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a binder resin composition and others for obtaining a lithium ion secondary battery sufficiently reduced in battery internal resistance and having good cycle characteristics.SOLUTION: A binder resin composition for a lithium ion secondary battery comprises: a polyamide acid including a diamine compound and a tetracarboxylic dianhydride; and at least one monoalkali metal salt selected from a group consisting of a lithium salt, a sodium salt and a potassium salt. The tetracarboxylic dianhydride includes 3,3',4,4'-biphenyl tetracarboxylic dianhydride or 3,3',4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride. The binder resin composition for a lithium ion secondary battery includes 4-20 mol% of the monoalkali metal salt to 100 mol% of the tetracarboxylic dianhydride.

Description

本発明はリチウムイオン二次電池の製造に用いられるバインダー樹脂組成物、電極合材ペーストおよびその製造方法に関する。また本発明はリチウムイオン二次電池用電極およびリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a binder resin composition, an electrode mixture paste, and a method for producing the same, which are used for producing a lithium ion secondary battery. The present invention also relates to an electrode for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery.

近年、電子機器の小型化、軽量化が進み、その電源としてエネルギー密度の高い二次電池が望まれている。二次電池とは、正極活物質と負極活物質とが電解質を介して化学反応することにより生じた化学エネルギーを、電気エネルギーとして利用するものである。
このような二次電池の中でも、高いエネルギー密度を有するものとして、リチウムイオン二次電池が実用化されている。リチウムイオン二次電池の正極活物質には、リチウムコバルト複合酸化物等のリチウム含有金属複合酸化物が主に用いられており、負極活物質には、炭素材料が主に用いられている。
In recent years, electronic devices have been reduced in size and weight, and a secondary battery with high energy density is desired as a power source. A secondary battery uses chemical energy generated by a chemical reaction between a positive electrode active material and a negative electrode active material via an electrolyte as electrical energy.
Among such secondary batteries, lithium ion secondary batteries have been put into practical use as those having a high energy density. A lithium-containing metal composite oxide such as lithium cobalt composite oxide is mainly used as a positive electrode active material of a lithium ion secondary battery, and a carbon material is mainly used as a negative electrode active material.

上記リチウムイオン二次電池、もしくはその他の二次電池において、活物質を集電体に固定するためのバインダーとして、ポリフッ化ビニリデン(以下「PVdF」と略す)や、スチレンブタジエンゴム(以下「SBR」と略す)が多用されている。
近年、リチウムイオン二次電池の負極活物質として、炭素材料の理論容量を大きく超える充放電容量を有する次世代の負極活物質の開発が進められている。特に、ケイ素原子やスズ原子等を用いた負極活物質は、大きな充放電容量を有するため、実用化が期待されている。しかし、ケイ素原子やスズ原子はリチウムイオンの吸蔵・放出に伴う体積変化が非常に大きく、充放電サイクルに伴い、膨張、収縮を繰り返す。したがって、これらを負極活物質として用い、従来のPVdF、SBRなどをバインダーとして用いた場合、活物質粒子が微粉化したり、バインダーから脱離したりする等して、サイクル劣化生じやすいという欠点がある。また、短時間に充放電を行うと、急激なイオンの移動により発熱するため、バインダーに耐熱性が求められている。そこで、機械強度と耐熱性に優れるポリイミドをバインダーに用いた電極が提案されている(特許文献1−6)。
しかしながら、ポリイミドバインダーは、PVdF、SBR等従来のバインダーに比べ、活物質表面を広く覆ってしまうため、電池の内部抵抗が上昇し、サイクル特性が低下するという問題がある。
In the lithium ion secondary battery or other secondary batteries, as a binder for fixing the active material to the current collector, polyvinylidene fluoride (hereinafter abbreviated as “PVdF”) or styrene butadiene rubber (hereinafter referred to as “SBR”). Abbreviated).
In recent years, the development of next-generation negative electrode active materials having charge / discharge capacities that greatly exceed the theoretical capacity of carbon materials has been promoted as negative electrode active materials for lithium ion secondary batteries. In particular, negative electrode active materials using silicon atoms, tin atoms, and the like are expected to be put to practical use because they have a large charge / discharge capacity. However, silicon and tin atoms have a very large volume change accompanying the insertion and extraction of lithium ions, and repeat expansion and contraction with charge / discharge cycles. Therefore, when these are used as a negative electrode active material and conventional PVdF, SBR, or the like is used as a binder, there is a disadvantage that the active material particles are pulverized or detached from the binder, so that cycle deterioration is likely to occur. In addition, when charging / discharging in a short time, heat is generated due to rapid movement of ions, so that the binder is required to have heat resistance. Therefore, an electrode using polyimide, which is excellent in mechanical strength and heat resistance, as a binder has been proposed (Patent Documents 1-6).
However, since the polyimide binder covers the active material surface more widely than conventional binders such as PVdF and SBR, there is a problem that the internal resistance of the battery increases and the cycle characteristics deteriorate.

特開2011−40326号公報JP 2011-40326 A 特開2010−238562号公報JP 2010-238562 A 特開2011−86480号公報JP 2011-86480 A 国際公開第2010/150513号International Publication No. 2010/150513 国際公開第2011/040308号International Publication No. 2011/040308 特開2011−142068号公報JP 2011-142068 A 特開2008−251223号公報JP 2008-251223 A 特開平8−203499号公報JP-A-8-203499 特許第5099394号公報Japanese Patent No. 5099394

特許文献7においては、電池の内部抵抗を低減するために、負極中に、カルボキシル基を有する化合物を導入することが提案されており、その具体例として、ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸の塩化合物が挙げられている。しかしながら、特許文献7の導電性組成物は、負極活物質として炭素材料を用いたものであり、次世代の負極活物質に対応するものではない。また、ポリアミド酸を塩基で中和すると、電解液に対する耐膨潤性が低下するため、活物質や集電箔との結着性が低下し、逆にサイクル特性が低下するという問題がある。   In Patent Document 7, it has been proposed to introduce a compound having a carboxyl group into the negative electrode in order to reduce the internal resistance of the battery. As a specific example thereof, a salt of polyamic acid which is a precursor of polyimide is proposed. Compounds are mentioned. However, the conductive composition of Patent Document 7 uses a carbon material as a negative electrode active material, and does not correspond to the next generation negative electrode active material. Further, when the polyamic acid is neutralized with a base, the swelling resistance to the electrolytic solution is lowered, so that the binding property to the active material and the current collector foil is lowered, and conversely, the cycle characteristics are lowered.

特許文献8においては、電極の合剤として用いたときに電極と集間体との間に剥離を抑制するための、カルボキシル基を有する有機高分子化合物のアルカリ金属塩と、導電性炭素粒子と、を含有する導電性組成物が開示されている。しかしながら特許文献8の導電性組成物は、特許文献7同様、負極活物質として炭素材料を用いたものであり、次世代の負極活物質に対応するものではない。また、有機高分子化合物のアルカリ金属塩は、カルボン酸の中和度が高いと、電解液に対する耐膨潤性が低下するため、活物質や集電箔との結着性が低下し、サイクル特性が低下するが、特許文献8においては、カルボン酸の中和度に関し何ら規定がない。   In Patent Document 8, when used as a mixture of electrodes, an alkali metal salt of an organic polymer compound having a carboxyl group for suppressing peeling between the electrode and the aggregate, conductive carbon particles, , And a conductive composition containing the same is disclosed. However, the conductive composition of Patent Document 8 uses a carbon material as the negative electrode active material, as in Patent Document 7, and does not correspond to the next generation negative electrode active material. In addition, the alkali metal salt of the organic polymer compound has a low degree of carboxylic acid neutralization, so that the swelling resistance to the electrolytic solution is reduced, so that the binding property with the active material and the current collector foil is reduced, and the cycle characteristics However, in Patent Document 8, there is no provision regarding the degree of neutralization of carboxylic acid.

また、特許文献9においては、充放電容量が大きく、充放電サイクルの繰り返しによる容量劣化の程度が少ない蓄電デバイスの電極用バインダー組成物が開示されている。具体例として、(A)イミド化重合体と、(B)水と、(C)複数のカルボキシ基を有する化合物およびその無水物とを含有する組成物が開示されている。また(C)化合物は、塩のかたちで使用してもよい旨も開示されている。かかる組成物によれば、(A)イミド化重合体に対して特定割合で(B)水を含有することにより、電極活物質との密着性が向上し、得られる電極層の電気特性が良好となる旨も開示されている。しかしながら、(C)複数のカルボキシ基を有する化合物の塩化合物は、有機溶媒に対する溶解性が低く、ポリアミド酸溶液中に均一に溶解させることが困難である。そのため、活物質や集電箔との結着性が低下するため、サイクル特性が低下する。ところが、特許文献9には、バインダー組成物の電極活物質に対する密着性と、(C)化合物のポリアミド酸溶液に対する溶解性の両立が図れる、(C)化合物の好ましい具体例や最適な含有量、(A)イミド化重合体を構成する好ましいモノマーの具体例は示唆されていなかった。   Further, Patent Document 9 discloses a binder composition for an electrode of an electricity storage device that has a large charge / discharge capacity and a small degree of capacity deterioration due to repeated charge / discharge cycles. As a specific example, a composition containing (A) an imidized polymer, (B) water, (C) a compound having a plurality of carboxy groups, and an anhydride thereof is disclosed. It is also disclosed that the compound (C) may be used in the form of a salt. According to such a composition, (A) by containing water (B) in a specific ratio with respect to the imidized polymer, the adhesion with the electrode active material is improved, and the electric characteristics of the obtained electrode layer are good. It is also disclosed that. However, (C) a salt compound of a compound having a plurality of carboxy groups has low solubility in an organic solvent and is difficult to uniformly dissolve in a polyamic acid solution. For this reason, the binding properties with the active material and the current collector foil are lowered, and thus the cycle characteristics are lowered. However, in Patent Document 9, preferred specific examples and optimal contents of the compound (C), which can achieve both the adhesion of the binder composition to the electrode active material and the solubility of the compound (C) in the polyamic acid solution, (A) The specific example of the preferable monomer which comprises an imidation polymer was not suggested.

本発明は、上記従来技術の有する課題を鑑みてなされたものであり、電池の内部抵抗が十分に低減され、良好なサイクル特性を有するリチウムイオン二次電池を得るためのバインダー樹脂組成物および合材ペースト、並びにそれらにより得られるリチウムイオン二次電池用電極およびリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and a binder resin composition and a composite for obtaining a lithium ion secondary battery in which the internal resistance of the battery is sufficiently reduced and which has good cycle characteristics. An object of the present invention is to provide a material paste, an electrode for a lithium ion secondary battery, and a lithium ion secondary battery obtained therefrom.

1.ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物から構成されるポリアミド酸と、リチウム塩、ナトリウム塩またはカリウム塩からなる群から選ばれる少なくとも一種のモノアルカリ金属塩と、を含むリチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物であって、テトラカルボン酸二無水物が、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物または3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物を含み、モノアルカリ金属塩が、テトラカルボン酸二無水物100モル%に対し4〜20モル%含まれるリチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物。
2.モノアルカリ金属塩が、配位子として水を含む上記1記載のリチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物。
3.モノアルカリ金属塩は、配位子として分子量200以下の配位子を含み、分子量200以下の配位子の少なくとも1つが、カルボキシル基を有する上記1記載のリチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物。
4.樹脂組成物を加熱して得られるフィルムが、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1混合)に浸漬し、60℃で3日間保持後の膨潤度が20%以下である上記1記載のリチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物。
5.テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物の仕込み比が、0.95〜0.99:1.00である上記1記載のリチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物。
6.ジアミン化合物のうち25〜100モル%が下記化学式1で示される化合物である上記1記載のリチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物。

Figure 2015005391
Figure 2015005391
(化学式1)
(式中、Aは直結、イソプロピリデン基、六フッ素化されたイソプロピリデン基、カルボニル基、チオ基および/またはスルホニル基を表す。nは1〜4の整数である。)
7.モノアルカリ金属塩が、フッ素を含まない上記1記載のリチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物。
8.テトラカルボン酸二無水物のうち30〜100モル%が、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物である上記1記載のリチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物。
9.ケイ素原子、スズ原子またはゲルマニウム原子から選ばれる少なくとも一種の負極活物質と、上記1記載のバインダー樹脂組成物とを含む、リチウムイオン二次電池電極合材ペースト。
10.上記9記載のリチウムイオン二次電池電極合材ペーストを、集電体上に塗布し、加熱処理してイミド化反応することにより得られるリチウムイオン二次電池用電極。
11.リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備えたリチウムイオン二次電池であって、負極が上記10記載のリチウムイオン二次電池用電極であるリチウムイオン二次電池。
12.ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物から構成されるポリアミド酸と、リチウム塩、ナトリウム塩またはカリウム塩からなる群から選ばれる少なくとも一種のモノアルカリ金属塩と、ケイ素原子、スズ原子またはゲルマニウム原子から選ばれる少なくとも一種の負極活物質と、を含む、リチウムイオン二次電池電極合材ペーストの製造方法であって、ポリアミド酸と、テトラカルボン酸二無水物100モル%に対して4〜20モル%のモノアルカリ金属塩と、を混合する工程を有するリチウムイオン二次電池電極合材ペーストの製造方法。
13.上記9記載のリチウムイオン二次電池電極合材ペーストを、集電体上に、塗布し、加熱処理してイミド化反応することにより得られるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。 1. A lithium ion secondary battery comprising a polyamic acid composed of a diamine compound and tetracarboxylic dianhydride, and at least one monoalkali metal salt selected from the group consisting of a lithium salt, a sodium salt or a potassium salt Binder resin composition, wherein tetracarboxylic dianhydride is 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride or 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride The binder resin composition for lithium ion secondary batteries in which a monoalkali metal salt is contained in an amount of 4 to 20 mol% with respect to 100 mol% of tetracarboxylic dianhydride.
2. The binder resin composition for a lithium ion secondary battery as described in 1 above, wherein the monoalkali metal salt contains water as a ligand.
3. The monoalkali metal salt includes a ligand having a molecular weight of 200 or less as a ligand, and at least one of the ligands having a molecular weight of 200 or less has a carboxyl group, the binder resin for a lithium ion secondary battery according to 1 above Composition.
4. The film obtained by heating the resin composition is immersed in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate (volume ratio 1: 1 mixture), and the swelling degree after holding at 60 ° C. for 3 days is 20% or less. 2. The binder resin composition for lithium ion secondary batteries according to 1 above.
5. The binder resin composition for lithium ion secondary batteries as described in 1 above, wherein the charging ratio of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine compound is 0.95 to 0.99: 1.00.
6. The binder resin composition for a lithium ion secondary battery according to 1 above, wherein 25 to 100 mol% of the diamine compound is a compound represented by the following chemical formula 1.
Figure 2015005391
Figure 2015005391
(Chemical formula 1)
(In the formula, A 1 represents a direct bond, an isopropylidene group, a hexafluorinated isopropylidene group, a carbonyl group, a thio group and / or a sulfonyl group. N is an integer of 1 to 4.)
7. The binder resin composition for a lithium ion secondary battery as described in 1 above, wherein the monoalkali metal salt does not contain fluorine.
8. The binder resin composition for a lithium ion secondary battery as described in 1 above, wherein 30 to 100 mol% of tetracarboxylic dianhydride is 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride .
9. A lithium ion secondary battery electrode mixture paste comprising at least one negative electrode active material selected from silicon atoms, tin atoms or germanium atoms, and the binder resin composition described in 1 above.
10. An electrode for a lithium ion secondary battery obtained by applying the lithium ion secondary battery electrode mixture paste according to 9 above on a current collector and subjecting it to an imidization reaction by heat treatment.
11. A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte, wherein the negative electrode is an electrode for a lithium ion secondary battery as described in 10 above.
12. Polyamic acid composed of diamine compound and tetracarboxylic dianhydride, at least one monoalkali metal salt selected from the group consisting of lithium salt, sodium salt or potassium salt, silicon atom, tin atom or germanium atom A method for producing a lithium ion secondary battery electrode mixture paste comprising at least one negative electrode active material selected from the group consisting of 4 to 20 mol of polyamic acid and 100 mol% of tetracarboxylic dianhydride % Monoalkali metal salt and a method for producing a lithium ion secondary battery electrode mixture paste.
13. A method for producing an electrode for a lithium ion secondary battery obtained by applying the lithium ion secondary battery electrode mixture paste described in 9 above onto a current collector and subjecting it to an imidization reaction by heat treatment.

本発明によれば、電池の内部抵抗が十分に低減され、良好なサイクル特性を有するリチウムイオン二次電池を得るためのバインダー樹脂組成物および合材ペースト、並びにそれらにより得られるリチウムイオン二次電池電極、リチウムイオン二次電池が提供される。   According to the present invention, the binder resin composition and the composite paste for obtaining a lithium ion secondary battery having good cycle characteristics with sufficiently reduced internal resistance of the battery, and the lithium ion secondary battery obtained therefrom An electrode and a lithium ion secondary battery are provided.

以下に、実施形態を挙げて本発明の説明を行うが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
まず実施形態に係るリチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物について説明する。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments, but the present invention is not limited to the following embodiments.
First, the binder resin composition for a lithium ion secondary battery according to the embodiment will be described.

[リチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物]
1.ジアミン化合物
ジアミン化合物の例には、m−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,2−ビス(3−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホキシド、3,4’−ジアミノジフェニルスルホキシド、4,4’−ジアミノジフェニルスルホキシド、1,3−ビス(3−アミノフェニル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェニル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェニル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェニル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェニルスルフィド)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェニルスルフィド)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェニルスルフィド)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェニルスルホン)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェニルスルホン)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェニルスルホン)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノベンジル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノベンジル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−4−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、3,3’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、3,3’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス〔3−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、ビス〔3−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、ビス〔3−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕ケトン、ビス〔3−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕ケトン、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕ケトン、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕ケトン、ビス〔3−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルフィド、ビス〔3−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルフィド、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルフィド、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルフィド、ビス〔3−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔3−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔3−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、ビス〔3−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、2,2−ビス〔3−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔3−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス〔3−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス〔3−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、9,9−ビス(2−メチル−4−アミノフェニル)フルオレン、9,9−ビス(3−メチル−4−アミノフェニル)フルオレン、9,9−ビス(2−エチル−4−アミノフェニル)フルオレン、9,9−ビス(3−エチル−4−アミノフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)−1−メチルフルオレン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)−2−メチルフルオレン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)−3−メチルフルオレン及び9,9−ビス(4−アミノフェニル)−4−メチルフルオレン等の芳香族ジアミン化合物が含まれる。これらは、単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。
[Binder resin composition for lithium ion secondary battery]
1. Examples of diamine compounds include m-phenylenediamine, o-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 3,3′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3, 3'-diaminodiphenyl sulfide, 3,4'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 3,4'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenyl Sulfone, 3,3′-diaminobenzophenone, 3,3′-diaminodiphenylmethane, 3,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 2,2-bis (3-aminophenyl) propane, 2,2 -Bis (4-aminophenyl) pro 2,2-bis (3-aminophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-bis (4-aminophenyl) -1,1,1,3 3,3-hexafluoropropane, 3,3′-diaminodiphenyl sulfoxide, 3,4′-diaminodiphenyl sulfoxide, 4,4′-diaminodiphenyl sulfoxide, 1,3-bis (3-aminophenyl) benzene, 1, 3-bis (4-aminophenyl) benzene, 1,4-bis (3-aminophenyl) benzene, 1,4-bis (4-aminophenyl) benzene, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (3-aminophenyl sulfide) benzene, 1,3-bis (4-aminophenyl sulfide) benzene, 1,4-bis (4-aminophenyl sulfide) benzene, 1,3-bis (3-aminophenylsulfone) benzene 1,3-bis (4-aminophenylsulfone) benzene, 1,4-bis (4-aminophenylsulfone) benzene, 1,3-bis (3-aminobenzyl) benzene, 1,3-bis (4- Aminobenzyl) benzene, 1,4-bis (4-aminobenzyl) benzene, 1,3-bis (3-amino-4-phenoxybenzoyl) benzene, 3,3′-bis (3-aminophenoxy) biphenyl, 3 , 3′-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, 4,4′-bis (3-aminophenoxy) biphenyl, 4,4′-bis (4-a Minophenoxy) biphenyl, bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] ether, bis [3- (4-aminophenoxy) phenyl] ether, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ether, bis [4 -(4-aminophenoxy) phenyl] ether, bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [3- (4-aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl ] Ketone, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfide, bis [3- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfide, bis [4- ( 3-aminophenoxy) phenyl] sulfide, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfide Fido, bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [3- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (4 -Aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] methane, bis [3- (4-aminophenoxy) phenyl] methane, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] methane, Bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] methane, 2,2-bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [3- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phene Ru] propane, 2,2-bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-bis [3- (4-aminophenoxy) ) Phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexa Fluoropropane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, 9 , 9-bis (2-methyl-4-aminophenyl) fluorene, 9,9-bis (3-methyl-4-aminophenyl) fluorene, 9,9-bis (2-ethyl-4-aminophenyl) fluorene, 9,9-bis (3-ethyl -4-aminophenyl) fluorene, 9,9-bis (4-aminophenyl) -1-methylfluorene, 9,9-bis (4-aminophenyl) -2-methylfluorene, 9,9-bis (4- Aromatic diamine compounds such as aminophenyl) -3-methylfluorene and 9,9-bis (4-aminophenyl) -4-methylfluorene are included. These may be used alone or in combination of two or more.

ジアミン化合物には、上記芳香族ジアミン化合物から誘導される2価の基以外の、他の脂肪族ジアミンから誘導される2価の基が含まれてもよい。
他の脂肪族ジアミンの例には、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、1,3−ビス(4−アミノブチル)テトラメチルジシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノブチル)ポリジメチルシロキサン、ビス(アミノメチル)エーテル、1,2−ビス(アミノメトキシ)エタン、ビス[(2−アミノメトキシ)エチル]エーテル、1,2−ビス[(2−アミノメトキシ)エトキシ]エタン、ビス(2−アミノエチル)エーテル、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタン、ビス[2−(2−アミノエトキシ)エチル]エーテル、ビス[2−(2−アミノエトキシ)エトキシ]エタン、ビス(3−アミノプロピル)エーテル、エチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、ジエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、トリエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,11−ジアミノウンデカン、1,12−ジアミノドデカン、1,2−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノメチルシクロヘキサン、1,3−ジアミノメチルシクロヘキサン、1,2−ジアミノメチルシクロヘキサン、1,2−ジ(2−アミノエチル)シクロヘキサン、1,3−ジ(2−アミノエチル)シクロヘキサン、1,4−ジ(2−アミノエチル)シクロヘキサン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、2,6−ビス(アミノメチル)ビシクロ〔2.2.1〕ヘプタン、2,5−ビス(アミノメチル)ビシクロ〔2.2.1〕ヘプタンなどが含まれる。これらは、単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。
The diamine compound may contain a divalent group derived from another aliphatic diamine other than the divalent group derived from the aromatic diamine compound.
Examples of other aliphatic diamines include 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane, 1,3-bis (4-aminobutyl) tetramethyldisiloxane, α, ω-bis (3- Aminopropyl) polydimethylsiloxane, α, ω-bis (3-aminobutyl) polydimethylsiloxane, bis (aminomethyl) ether, 1,2-bis (aminomethoxy) ethane, bis [(2-aminomethoxy) ethyl] Ether, 1,2-bis [(2-aminomethoxy) ethoxy] ethane, bis (2-aminoethyl) ether, 1,2-bis (2-aminoethoxy) ethane, bis [2- (2-aminoethoxy) Ethyl] ether, bis [2- (2-aminoethoxy) ethoxy] ethane, bis (3-aminopropyl) ether, ethylene glycol bis (3- Minopropyl) ether, diethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether, triethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether, ethylenediamine, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, 1,5-diaminopentane, 1 , 6-diaminohexane, 1,7-diaminoheptane, 1,8-diaminooctane, 1,9-diaminononane, 1,10-diaminodecane, 1,11-diaminoundecane, 1,12-diaminododecane, 1,2 -Diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, 1,4-diaminomethylcyclohexane, 1,3-diaminomethylcyclohexane, 1,2-diaminomethylcyclohexane, 1,2-di (2- Aminoethyl) cyclohe Xanthine, 1,3-di (2-aminoethyl) cyclohexane, 1,4-di (2-aminoethyl) cyclohexane, bis (4-aminocyclohexyl) methane, 2,6-bis (aminomethyl) bicyclo [2. 2.1] heptane, 2,5-bis (aminomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

2.テトラカルボン酸二無水物
実施形態に用いられるテトラカルボン酸二無水物は、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物または3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物を含む。上記テトラカルボン酸二無水物以外に、(化学式2)で示される芳香族テトラカルボン酸二無水物を用いることができる。

Figure 2015005391
(化学式2)
化学式2におけるYは、炭素数6〜27の4価の芳香族基であり、芳香環、縮合多環式芳香族基、芳香族基が直接または架橋員により相互に連結された非縮合多環式芳香族基から選ばれる。特に芳香環が直接結合により相互に連結された非縮合多環式芳香族基が好ましい。 2. Tetracarboxylic dianhydride The tetracarboxylic dianhydride used in the embodiment is 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride or 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic acid. Contains acid dianhydride. In addition to the tetracarboxylic dianhydride, an aromatic tetracarboxylic dianhydride represented by (Chemical Formula 2) can be used.
Figure 2015005391
(Chemical formula 2)
Y in Chemical Formula 2 is a tetravalent aromatic group having 6 to 27 carbon atoms, and is an aromatic ring, a condensed polycyclic aromatic group, or a non-condensed polycycle in which aromatic groups are connected to each other directly or by a bridging member Selected from the formula aromatic groups. In particular, non-condensed polycyclic aromatic groups in which aromatic rings are connected to each other by a direct bond are preferable.

芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、メロファン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルフィド二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ビフェニル二無水物、2,2−ビス〔(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル〕プロパン二無水物、オキシジフタル酸二無水物、などが含まれる。これらは、単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。   As aromatic tetracarboxylic dianhydride, pyromellitic dianhydride, merophanic dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2 ′, 3,3 '-Biphenyltetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis (2,3-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) Sulfide dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane Dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 1,3-bis (3,4-dicarboxy) Enoxy) benzene dianhydride, 1,4-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) benzene dianhydride, 1,4-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) biphenyl dianhydride, 2,2-bis [(3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl] propane dianhydride, oxydiphthalic dianhydride, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

3.ポリアミド酸
ポリアミド酸は、前述した芳香族ジアミン化合物と芳香族テトラカルボン酸二無水物を縮合することにより得られうる。
3. Polyamic acid Polyamic acid can be obtained by condensing the aromatic diamine compound and aromatic tetracarboxylic dianhydride described above.

一般式(1)で表されるポリアミド酸は、

Figure 2015005391
(1)
例えば下記一般式(2)で表されるジアミンと、
Figure 2015005391
(2)
下記一般式(3)で表されるテトラカルボン酸二無水物と
Figure 2015005391
(3)
を反応させて得られる。 The polyamic acid represented by the general formula (1) is
Figure 2015005391
(1)
For example, a diamine represented by the following general formula (2),
Figure 2015005391
(2)
Tetracarboxylic dianhydride represented by the following general formula (3)
Figure 2015005391
(3)
It is obtained by reacting.

この際、テトラカルボン酸二無水物とジアミンの仕込み比は、M1:M2=0.90〜1.10:1.00(M1:テトラカルボン酸二無水物のモル数、M2:ジアミンのモル数)を満たすようにすることが好ましい。M1:M2は、0.92〜1.03:1.00であることがより好ましく、0.95〜0.99:1.00であることがさらに好ましい。0.95〜0.99:1.00である場合、ポリアミド酸の末端がアミノ基となる。末端がアミノ基のほうが、酸二無水物に比べて、電極合材ペースト作製時、水が混入によるペーストの粘度変化が無くハンドリングが容易となる。
ポリアミド酸の重量平均分子量は、1.0×10〜5.0×10であることが好ましい。重量平均分子量が1.0×10未満であると、バインダー樹脂組成物を硬化して得られる層の機械強度が低下することがあり、重量平均分子量が5.0×10を超えると塗工が困難となる。ポリイミドまたはその前駆体の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定され得る。
At this time, the charging ratio of tetracarboxylic dianhydride and diamine was M1: M2 = 0.90-1.10: 1.00 (M1: number of moles of tetracarboxylic dianhydride, M2: number of moles of diamine) ) Is preferably satisfied. M1: M2 is more preferably 0.92 to 1.03: 1.00, and further preferably 0.95 to 0.99: 1.00. In the case of 0.95 to 0.99: 1.00, the terminal of the polyamic acid is an amino group. The amino group at the end is easier to handle than the acid dianhydride, since there is no change in the viscosity of the paste due to water mixing when preparing the electrode mixture paste.
The weight average molecular weight of the polyamic acid is preferably 1.0 × 10 3 to 5.0 × 10 5 . If the weight average molecular weight is less than 1.0 × 10 3 , the mechanical strength of the layer obtained by curing the binder resin composition may be reduced, and if the weight average molecular weight exceeds 5.0 × 10 5 , Work becomes difficult. The weight average molecular weight of the polyimide or its precursor can be measured by gel permeation chromatography (GPC).

また、上記ポリアミド酸は、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、トリメトキシビニルシラン、トリエトキシビニルシラン、トリメトキシグリシドキシシラン、トリエトキシグリシドキシシランなどのシランカップリング剤、トリアジン系化合物、フェナントロリン系化合物、トリアゾール系化合物などを、ポリアミド酸の総量100質量部に対して0.1〜20質量部含有してもよい。これらを含有することにより、活物質や集電体との接着性をさらに高めることができる。上記シランカップリング剤の中で、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。   The polyamic acid is aminopropyltrimethoxysilane, aminopropyltriethoxysilane, glycidoxypropyltrimethoxysilane, glycidoxypropyltriethoxysilane, trimethoxyvinylsilane, triethoxyvinylsilane, trimethoxyglycidoxysilane, You may contain 0.1-20 mass parts of silane coupling agents, such as a triethoxyglycidoxy silane, a triazine type compound, a phenanthroline type compound, a triazole type compound, with respect to 100 mass parts of total amounts of a polyamic acid. By containing these, adhesiveness with an active material and a collector can further be improved. Among the silane coupling agents, 3-aminopropyltrimethoxysilane and 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane are preferable.

上記樹脂組成物を加熱して得られるフィルムが、電解液(エチレンカーボネート(Ethylene Carbonate:EC)/ジエチルカーボネート(Diethylcarbonate:DEC)=1/1(vol/vol))に浸漬し、60℃で3日間保持後の膨潤度が20%以下であることが好ましく、膨潤度が15%以下であることがより好ましい。膨潤度が15%以下の場合、活物質とバインダー間の結着性が保持されるため、良好なサイクル特性が得られる。   A film obtained by heating the resin composition is immersed in an electrolytic solution (Ethylene Carbonate (EC) / Diethylcarbonate (DEC) = 1/1 (vol / vol)), and 3 at 60 ° C. The degree of swelling after holding for one day is preferably 20% or less, and more preferably 15% or less. When the degree of swelling is 15% or less, the binding property between the active material and the binder is maintained, so that good cycle characteristics can be obtained.

上記ジアミン化合物のうち25〜100モル%が下記化学式1で示される化合物であることが好ましい。上記範囲であれば、活物質に対し高い結着性が発現する。

Figure 2015005391
Figure 2015005391
(化学式1)
(式中、Aは直結、イソプロピリデン基、六フッ素化されたイソプロピリデン基、カルボニル基、チオ基および/またはスルホニル基を表す。nは1〜4の整数である。) It is preferable that 25-100 mol% is a compound shown by following Chemical formula 1 among the said diamine compounds. If it is the said range, high binding property with respect to an active material will express.

Figure 2015005391
Figure 2015005391
(Chemical formula 1)
(In the formula, A 1 represents a direct bond, an isopropylidene group, a hexafluorinated isopropylidene group, a carbonyl group, a thio group and / or a sulfonyl group. N is an integer of 1 to 4.)

4.モノアルカリ金属塩
モノアルカリ金属塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩またはカリウム塩からなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。
モノアルカリ金属塩としては、例えば水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物;炭酸リチウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムなどの炭酸アルカリ金属塩;カリウム−t−ブトキシド、ナトリウムメトキシドなどのアルカリ金属のアルコキシド;酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、酢酸アルミニウム、酢酸リチウムまたは酢酸ナトリウムなどの酢酸金属塩などが挙げられる。上述のモノアルカリ金属塩のなかでも酢酸リチウムまたは酢酸ナトリウムを用いることが好ましい。有機溶媒への溶解性が高いためである。
4). Monoalkali metal salt The monoalkali metal salt preferably contains at least one selected from the group consisting of lithium salts, sodium salts and potassium salts.
Examples of the monoalkali metal salt include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, potassium hydroxide, and sodium hydroxide; alkali metal carbonates such as lithium carbonate, potassium carbonate, and sodium carbonate; potassium-t-butoxide, sodium Examples include alkoxides of alkali metals such as methoxide; metal acetates such as magnesium acetate, calcium acetate, aluminum acetate, lithium acetate or sodium acetate. Of the above monoalkali metal salts, lithium acetate or sodium acetate is preferably used. This is because the solubility in an organic solvent is high.

モノアルカリ金属塩としては、水和物であるかまたは配位子として水を含むことが好ましい。有機溶媒への溶解性が高いためである。実施形態に係る組成物全質量に対する、ポリアミド酸の含有量をA質量部、水の含有量をB質量部としたときに、A/Bの値が500未満となるように、モノアルカリ金属塩を加えることが好ましい。A/Bの値は好ましくは50以上、500未満が好ましく、100以上、500未満がより好ましい。
二次電池用バインダー樹脂組成物の技術分野においては、水は電極活物質を浸食する不純物として考えられていることから、バインダー樹脂組成物への水の混入は回避されてきた。ところが、上述の範囲内の水をバインダー樹脂組成物中に含有させることで、バインダー樹脂組成物の電極活物質に対する密着性および電池の内部抵抗低減と、モノアルカリ金属塩のポリアミド酸溶液に対する溶解性の両立を図ることができる。
The monoalkali metal salt is preferably a hydrate or contains water as a ligand. This is because the solubility in an organic solvent is high. Monoalkali metal salt so that the A / B value is less than 500 when the content of polyamic acid is A part by mass and the content of water is B part by mass relative to the total mass of the composition according to the embodiment. Is preferably added. The value of A / B is preferably 50 or more and less than 500, and more preferably 100 or more and less than 500.
In the technical field of the binder resin composition for secondary batteries, water is considered as an impurity that erodes the electrode active material, so that mixing of water into the binder resin composition has been avoided. However, by including water in the above-mentioned range in the binder resin composition, the adhesion of the binder resin composition to the electrode active material, the internal resistance of the battery is reduced, and the solubility of the monoalkali metal salt in the polyamic acid solution is reduced. Can be achieved.

モノアルカリ金属塩としては、分子量が200以下、好ましくは150以下の配位子を含むことが好ましい。分子量が小さいほうが、高温処理(イミド化)を行った際に、配位子が分解して電極中から無くなるため、電解液への溶解等による電池特性の低下を抑制できるからである。モノアルカリ金属塩は、上述の分子量200以下の配位子の少なくとも1つが、カルボキシル基を有することがより好ましい。有機溶媒への溶解性が高く、且つ高温処理で分解しやすいためである。なお、モノアルカリ金属塩の分子量の下限値は特に制限されるものではないが、15程度である。   The monoalkali metal salt preferably contains a ligand having a molecular weight of 200 or less, preferably 150 or less. This is because, when the molecular weight is smaller, the ligand is decomposed and disappears from the electrode when the high temperature treatment (imidization) is performed, so that deterioration of battery characteristics due to dissolution in the electrolytic solution can be suppressed. In the monoalkali metal salt, it is more preferable that at least one of the above-mentioned ligands having a molecular weight of 200 or less has a carboxyl group. This is because it has high solubility in an organic solvent and is easily decomposed by high-temperature treatment. The lower limit of the molecular weight of the monoalkali metal salt is not particularly limited, but is about 15.

ここで「配位子」とは、ある原子に配位結合で結合している分子またはイオンをいう。結合(電子対の供与)に直接かかわるとみなせる原子を配位原子という。モノアルカリ金属塩が例えば酢酸リチウムまたはその水和物の場合、配位原子はリチウムイオンであり、配位子には酢酸イオン、水が含まれる。配位子としての水には、モノアルカリ金属塩の水和物中の水の他に、実施形態に係る組成物中に添加されたモノアルカリ金属塩の一部が水和されていた場合の水が含まれる。   Here, the “ligand” refers to a molecule or ion bonded to a certain atom by a coordinate bond. An atom that can be regarded as directly related to a bond (donation of an electron pair) is called a coordination atom. When the monoalkali metal salt is, for example, lithium acetate or a hydrate thereof, the coordination atom is a lithium ion, and the ligand includes acetate ion and water. In addition to the water in the monoalkali metal salt hydrate, the water as the ligand is a case where a part of the monoalkali metal salt added to the composition according to the embodiment is hydrated. Contains water.

アルカリ金属塩は、フッ素を含まないことが好ましい。分解しにくく、電極中に残存し易いためである。アルカリ金属塩は、ポリアミド酸の溶液に対して可溶であることが好ましい。アルカリ金属塩と溶液の均一な溶液が得られるためである。   The alkali metal salt preferably does not contain fluorine. This is because it is difficult to decompose and easily remains in the electrode. The alkali metal salt is preferably soluble in the polyamic acid solution. This is because a uniform solution of the alkali metal salt and the solution can be obtained.

アルカリ金属塩の添加量は、テトラカルボン酸二無水物100モル%に対し、4〜20モル%が好ましく、6〜20モル%がより好ましく、8〜20モル%がさらに好ましい。   The addition amount of the alkali metal salt is preferably 4 to 20 mol%, more preferably 6 to 20 mol%, and still more preferably 8 to 20 mol% with respect to 100 mol% of tetracarboxylic dianhydride.

[リチウムイオン二次電池用電極合材ペースト]
実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電極合材ペーストは、前述したバインダー樹脂組成物と負極活物質とを含んでなる。実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電極合材ペーストはリチウムイオン二次電池用電極バインダー樹脂組成物もしくはこれを含むワニスに、負極活物質と、必要に応じて導電助剤、溶剤等を混合し、撹拌ないし混錬して製造し得る。各原料の混合方法としては、以下の2つの方法が挙げられるが、これに限定されない。
[Electrode compound paste for lithium ion secondary batteries]
The electrode mixture paste for a lithium ion secondary battery according to the embodiment comprises the binder resin composition and the negative electrode active material described above. The electrode mixture paste for a lithium ion secondary battery according to the embodiment is obtained by mixing a negative electrode active material and, if necessary, a conductive additive, a solvent, etc., into an electrode binder resin composition for a lithium ion secondary battery or a varnish containing the same. And can be produced by stirring or kneading. Examples of the mixing method of the raw materials include the following two methods, but are not limited thereto.

i)リチウムイオン二次電池用電極バインダー樹脂組成物を含むワニスに、活物質および溶媒を加えて電極合材ペーストとする。   i) An active material and a solvent are added to a varnish containing an electrode binder resin composition for a lithium ion secondary battery to obtain an electrode mixture paste.

ii)リチウムイオン二次電池用電極バインダー樹脂組成物を含むワニスに活物質を添加して混練する。得られた混練物に溶媒を加えて撹拌して電極合材ペーストとする。
上記攪拌は、攪拌羽根等を用いた通常撹拌や、自転・公転ミキサー等を用いた撹拌であればよい。混練操作は、混練機などを用いることができる。
ii) An active material is added to the varnish containing the electrode binder resin composition for a lithium ion secondary battery and kneaded. A solvent is added to the kneaded material obtained and stirred to obtain an electrode mixture paste.
The stirring may be normal stirring using a stirring blade or the like, or stirring using a rotation / revolution mixer or the like. For the kneading operation, a kneader or the like can be used.

1.負極活物質
負極活物質としては特に限定されないが、充放電に伴う体積変化が大きい活物質に対し、本発明の効果がより発揮される。リチウムイオン吸蔵および/または挿入時の体積膨張率が110%より大きいものを好ましく使用する事が出来る。実施形態に用いられるバインダー用樹脂は充放電に伴う体積膨張率が大きくとも、良好な結着性を示す。体積膨張率の値は、例えば『車載用リチウムイオン電池の開発動向』,近畿大学工学部研究公開フォーラム,2010年10月27日等に公開されている。
負極活物質としては、充放電容量の大きいケイ素原子、スズ原子またはゲルマニウム原子を含む活物質を好ましく用いることができる。これらは充放電に伴う体積変化が大きいため、本発明の効果がより発揮される。上記の中でもより好ましくはケイ素粒子及び/又はケイ素合金である。
1. Negative electrode active material Although it does not specifically limit as a negative electrode active material, The effect of this invention is exhibited more with respect to the active material with a large volume change accompanying charging / discharging. Those having a volume expansion coefficient of greater than 110% during lithium ion storage and / or insertion can be preferably used. Even if the volume expansion coefficient accompanying charging / discharging is large, the resin for binders used for embodiment shows favorable binding property. The value of the volume expansion coefficient is disclosed in, for example, “Development Trend of Automotive Lithium Ion Batteries”, Kinki University Faculty of Engineering Research Public Forum, October 27, 2010, and the like.
As the negative electrode active material, an active material containing a silicon atom, a tin atom or a germanium atom having a large charge / discharge capacity can be preferably used. Since the volume change accompanying charging / discharging is large in these, the effect of this invention is exhibited more. Among these, silicon particles and / or silicon alloys are more preferable.

ケイ素原子を含む負極活物質としては、例えば、(i)シリコン微粒子、(ii)スズ、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモンまたはクロムと、ケイ素との合金、(iii)ホウ素、窒素、酸素または炭素とケイ素との化合物や、これらにさらに(ii)に例示した金属を有するものなどが挙げられる。ケイ素の合金あるいは化合物の一例としては、SiB、SiB、MgSi、NiSi、TiSi、MoSi、CoSi、NiSi、CaSi、CrSi、CuSi、FeSi、MnSi、NbSi、TaSi、VSi、WSi、ZnSi、SiC、Si、SiO、SiOx(0<x≦2)あるいはLiSiOなどが挙げられる。 Examples of the negative electrode active material containing silicon atoms include (i) silicon fine particles, (ii) tin, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony or chromium, Examples thereof include alloys with silicon, (iii) compounds of boron, nitrogen, oxygen or carbon and silicon, and those having the metal exemplified in (ii). Examples of silicon alloys or compounds include SiB 4 , SiB 6 , Mg 2 Si, Ni 2 Si, TiSi 2 , MoSi 2 , CoSi 2 , NiSi 2 , CaSi 2 , CrSi 2 , Cu 5 Si, FeSi 2 , MnSi 2 , NbSi 2 , TaSi 2 , VSi 2 , WSi 2 , ZnSi 2 , SiC, Si 3 N 4 , Si 2 N 2 O, SiOx (0 <x ≦ 2) or LiSiO.

スズ原子を含む負極活物質としては、例えば、(i)ケイ素、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモンまたはクロムと、スズとの合金、(ii)酸素または炭素とスズとの化合物や、これらにさらに(i)に例示した金属を有するものなどが挙げられる。スズの合金あるいは化合物の一例としては、SnOw(0<w≦2)、SnSiO、LiSnOあるいはMgSnなどが挙げられる。 Examples of the negative electrode active material containing tin atoms include (i) alloys of silicon, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony or chromium and tin, ( ii) Oxygen or a compound of carbon and tin, and those having the metal exemplified in (i). Examples of tin alloys or compounds include SnOw (0 <w ≦ 2), SnSiO 3 , LiSnO, Mg 2 Sn, and the like.

ゲルマニウムを含む負極活物質としては、例えばゲルマニウムの酸化物、炭化物、窒化物、炭窒化物等が挙げられる。
上記負極活物質は、体積膨張率が110%以下の活物質と混合して使用してもよく、混合物全体の体積膨張率が110%より大きい材料であれば、好ましく使用することができる。体積膨張率が110%以下の活物質としては、黒鉛、難黒鉛化性炭素、メソカーボンマイクロビーズ、チタン酸リチウムが挙げられる。これらのうち1種または2種を、上記負極活物質と混合して用いることができる。
Examples of the negative electrode active material containing germanium include germanium oxide, carbide, nitride, and carbonitride.
The negative electrode active material may be used by mixing with an active material having a volume expansion coefficient of 110% or less, and can be preferably used as long as the volume expansion coefficient of the entire mixture is greater than 110%. Examples of the active material having a volume expansion coefficient of 110% or less include graphite, non-graphitizable carbon, mesocarbon microbeads, and lithium titanate. Of these, one or two of them can be mixed with the negative electrode active material.

これらの負極活物質の表面は、導電性を向上する目的で、炭素や銅などの導電性を有する材料で覆われていても良い。
上記活物質の平均粒径(平均メジアン粒径)は0.1〜20μmが好ましい。また、上記活物質の表面は、シランカップリング剤などによって処理が施されていてもよい。
The surface of these negative electrode active materials may be covered with a conductive material such as carbon or copper for the purpose of improving the conductivity.
The average particle size (average median particle size) of the active material is preferably 0.1 to 20 μm. The surface of the active material may be treated with a silane coupling agent or the like.

2.溶媒
実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電極合材ペーストは、溶媒を含有し得る。溶媒の種類は、リチウムイオン二次電池用電極バインダー樹脂組成物と活物質等を均一に溶解もしくは分散可能なものであれば特に制限されない。このような溶剤として、非プロトン性極性溶媒が好ましく、非プロトン性アミド系溶媒がより好ましい。非プロトン性アミド系溶媒の例には、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジエチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、および1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンなどが含まれる。これらの溶媒は、単独で用いてもよいし、二種類以上組み合わせてもよい。
2. Solvent The electrode mixture paste for a lithium ion secondary battery according to the embodiment may contain a solvent. The type of the solvent is not particularly limited as long as it can uniformly dissolve or disperse the electrode binder resin composition for a lithium ion secondary battery and the active material. As such a solvent, an aprotic polar solvent is preferable, and an aprotic amide solvent is more preferable. Examples of aprotic amide solvents include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, and 1,3-dimethyl-2-imidazo Lysinone etc. are included. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

これらの溶媒以外にも、必要に応じて他の溶媒を共存させてもよい。他の溶媒の例には、ベンゼン、トルエン、o-キシレン、m-キシレン、p-キシレン、メシチレン、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、o-クロロトルエン、m-クロロトルエン、p-クロロトルエン、o-ブロモトルエン、m-ブロモトルエン、p-ブロモトルエン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロピルアルコールおよびn−ブタノール等が含まれる。
溶媒量はリチウムイオン二次電池用電極合材ペーストの粘度等を考慮して適宜選択される。通常、合材ペーストに含まれる固形分100質量部に対して、50〜900質量部配合することが好ましく、65〜500質量部配合することがより好ましい。
In addition to these solvents, other solvents may coexist as necessary. Examples of other solvents include benzene, toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, mesitylene, o-cresol, m-cresol, p-cresol, o-chlorotoluene, m-chlorotoluene, p- Examples include chlorotoluene, o-bromotoluene, m-bromotoluene, p-bromotoluene, chlorobenzene, bromobenzene, methanol, ethanol, n-propanol, isopropyl alcohol and n-butanol.
The amount of the solvent is appropriately selected in consideration of the viscosity of the electrode mixture paste for lithium ion secondary batteries. Usually, it is preferable to mix | blend 50-900 mass parts with respect to 100 mass parts of solid content contained in a composite paste, and it is more preferable to mix | blend 65-500 mass parts.

3.導電助剤
実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電極合材ペーストは、活物質とともに導電助剤を配合することができる。導電助剤は、電極の電気抵抗を低下させる目的で配合される。導電助剤としては、炭素材料を用い得る。炭素材料としては、その種類に特に制限はないが、人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、炭素繊維(カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維など)や、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物が挙げられる。
有機物の熱分解物としては、石炭系コークス;石油系コークス;石炭系ピッチの炭化物;石油系ピッチの炭化物;或いはこれらピッチを酸化処理した後の炭化物;ニードルコークス;ピッチコークス;フェノール樹脂、結晶セルロース等の炭化物;及びこれらを一部黒鉛化した炭素材;ファーネスブラック;アセチレンブラック;ピッチ系炭素繊維;等が挙げられる。中でも黒鉛が好ましく、特に種々の原料から得た易黒鉛性ピッチに高温熱処理を施すことによって製造された、人造黒鉛、精製天然黒鉛、又はこれらの黒鉛に種々の表面処理を施したものが好ましい。
3. Conductive auxiliary agent The electrode mixture paste for lithium ion secondary batteries according to the embodiment may contain a conductive auxiliary agent together with an active material. The conductive assistant is blended for the purpose of reducing the electrical resistance of the electrode. A carbon material can be used as the conductive assistant. There are no particular restrictions on the type of carbon material, but graphite such as artificial graphite and natural graphite (graphite), carbon fibers (carbon nanotubes, vapor-grown carbon fibers, etc.), and organic materials under various pyrolysis conditions A thermal decomposition product is mentioned.
Examples of pyrolysis products of organic matter include coal-based coke; petroleum-based coke; carbides from coal-based pitch; carbides from petroleum-based pitch; or carbides obtained by oxidizing these pitches; needle coke; pitch coke; phenol resin, crystalline cellulose And carbon materials obtained by partially graphitizing these; furnace black; acetylene black; pitch-based carbon fiber; and the like. Among these, graphite is preferable, and artificial graphite, purified natural graphite, or those obtained by subjecting these graphites to various surface treatments, which are produced by subjecting easy-graphite pitches obtained from various raw materials to high-temperature heat treatment, are particularly preferable.

これらの炭素材料は、それぞれ1種を単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。
また、リチウムイオン二次電池用電極合材ペーストには、上記炭素材料以外に、酸化錫などの金属酸化物、硫化物や窒化物、リチウム単体やリチウムアルミニウム合金等のリチウム合金などを配合してもよい。これらの炭素材料以外の材料についても、それぞれ1種を単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。また、上述の炭素材料と組み合わせて用いても良い。
リチウムイオン二次電池用電極合材ペースト中の固形分の総量(質量)に対する導電助剤の配合量(質量)は、0.01質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上であることが更に好ましい。また通常20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましい。
One of these carbon materials may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
In addition to the above carbon material, the electrode mixture paste for lithium ion secondary batteries contains metal oxides such as tin oxide, sulfides and nitrides, lithium alloys such as lithium alone and lithium aluminum alloys, and the like. Also good. As for materials other than these carbon materials, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. Moreover, you may use in combination with the above-mentioned carbon material.
The blending amount (mass) of the conductive assistant with respect to the total amount (mass) of the solid content in the electrode mixture paste for a lithium ion secondary battery is preferably 0.01 mass% or more, more preferably 0.05 mass% or more, More preferably, it is 0.1 mass% or more. Moreover, 20 mass% or less is preferable normally, and 10 mass% or less is more preferable.

[リチウムイオン二次電池用電極]
実施形態に係るリチウムイオン二次電池用電極は、集電体と負極活物質層との積層物である。この活物質層は、バインダー樹脂組成物を含むリチウムイオン二次電池用電極合材ペーストの硬化物である。リチウムイオン二次電池用電極にはシート状の電極が含まれる。
[Electrode for lithium ion secondary battery]
The electrode for a lithium ion secondary battery according to the embodiment is a laminate of a current collector and a negative electrode active material layer. This active material layer is a cured product of an electrode mixture paste for a lithium ion secondary battery containing a binder resin composition. The electrode for a lithium ion secondary battery includes a sheet-like electrode.

1.集電体
負極集電体の材質としては、ケイ素及び/又はケイ素合金、スズおよびその合金、ケイ素−銅合金、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料や、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が用いられる。
1. Current collector The material of the negative electrode current collector includes metal materials such as silicon and / or silicon alloys, tin and alloys thereof, silicon-copper alloys, copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, carbon cloth, and carbon paper. A carbon material such as is used.

負極集電体の形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜等が、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。集電体の厚みは、特に制限はないが、例えば通常5μm〜30μmであり、好ましくは9〜20μmである。   Examples of the shape of the negative electrode current collector include a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, and a metal thin film in the case of a metal material, and a carbon plate, a carbon thin film, and a carbon cylinder in the case of a carbon material. Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of an electrical power collector, For example, it is 5-30 micrometers normally, Preferably it is 9-20 micrometers.

2.負極活物質層
活物質層は、バインダー樹脂組成物を含有するリチウムイオン二次電池用電極合材ペーストを、集電体に塗布し、それを加熱硬化させて得られる。
2. Negative electrode active material layer The active material layer is obtained by applying an electrode mixture paste for a lithium ion secondary battery containing a binder resin composition to a current collector and curing it by heating.

電極合材ペーストの塗布は、例えばスクリーン印刷、ロールコート、スリットコート等の方法で行い得る。この際、バインダー(硬化物)がメッシュ状となるように電極合材ペーストをパターン上に塗布してもよい。活物質層の厚みは特に制限なく、例えば硬化後の厚みが5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましい。また200μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましく、75μm以下が更に好ましい。活物質層が薄すぎると、活物質の粒径との兼ね合いから正極または負極としての実用性に欠ける。一方厚みが厚すぎると、高密度の電流値に対する十分なLiの吸蔵・放出の機能が得られにくい場合がある。   Application | coating of an electrode compound paste can be performed by methods, such as screen printing, roll coating, and slit coating, for example. At this time, the electrode mixture paste may be applied onto the pattern so that the binder (cured product) has a mesh shape. The thickness of the active material layer is not particularly limited, and for example, the thickness after curing is preferably 5 μm or more, and more preferably 10 μm or more. Moreover, 200 micrometers or less are preferable, 100 micrometers or less are more preferable, and 75 micrometers or less are still more preferable. When the active material layer is too thin, the practicality as a positive electrode or a negative electrode is lacking from the balance with the particle size of the active material. On the other hand, if the thickness is too thick, it may be difficult to obtain a sufficient Li storage / release function for high-density current values.

電極合材ペーストの加熱硬化は、通常、大気圧下で行うことが可能であるが、加圧下、ないしは真空下で行ってもよい。また加熱乾燥時の雰囲気は、特に制限されないが、通常、空気、窒素、ヘリウム、ネオンまたはアルゴン等の雰囲気下で行うことが好ましく、より好ましくは不活性気体である窒素またはアルゴン雰囲気下で行う。
また、電極合材ペーストの加熱硬化における加熱温度は、通常150℃〜500℃で1分間〜24時間熱処理することにより、ポリイミド前駆体のポリイミドへの閉環反応を行い、信頼性のある負極を得ることができる。好ましくは200℃〜450℃で5分間〜20時間である。
Heating and curing of the electrode mixture paste can usually be performed under atmospheric pressure, but may be performed under pressure or under vacuum. The atmosphere at the time of heating and drying is not particularly limited, but is usually preferably performed in an atmosphere of air, nitrogen, helium, neon, argon, or the like, and more preferably in an atmosphere of nitrogen or argon as an inert gas.
Moreover, the heating temperature in the heat curing of the electrode mixture paste is usually 150 ° C. to 500 ° C. for 1 minute to 24 hours to perform a ring closure reaction of the polyimide precursor to the polyimide, thereby obtaining a reliable negative electrode. be able to. Preferably, it is 200 ° C. to 450 ° C. for 5 minutes to 20 hours.

[リチウムイオン二次電池]
こうして得られた負極は、リチウムイオン二次電池用として使用する事が出来る。
実施形態に係るリチウムイオン二次電池の基本的構成は、従来公知のリチウムイオン二次電池と同様であり、通常、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備える。上述したバインダー樹脂組成物の硬化物は、正極及び負極のいずれの活物質層としてもよく、いずれか一方のみに用いてもよい。本発明では特に、ケイ素原子またはスズ原子を負極活物質として含む負極の活物質層として上述したバインダー樹脂組成物の硬化物を用いることが好ましい。
[Lithium ion secondary battery]
The negative electrode thus obtained can be used for a lithium ion secondary battery.
The basic configuration of the lithium ion secondary battery according to the embodiment is the same as that of a conventionally known lithium ion secondary battery, and usually includes a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte. The hardened | cured material of the binder resin composition mentioned above is good also as any active material layer of a positive electrode and a negative electrode, and may be used only for any one. In the present invention, it is particularly preferable to use a cured product of the binder resin composition described above as an active material layer of a negative electrode containing silicon atoms or tin atoms as a negative electrode active material.

実施形態に係るリチウムイオン二次電池の形態は特に制限されない。リチウムイオン二次電池の形態の例としては、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプ等が挙げられる。また、これらの形態の電池を任意の外装ケースに収めることにより、コイン型、円筒型、角型等の任意の形状としてもよい。   The form of the lithium ion secondary battery according to the embodiment is not particularly limited. Examples of the form of the lithium ion secondary battery include a cylinder type in which the sheet electrode and the separator are spiral, a cylinder type having an inside-out structure in which the pellet electrode and the separator are combined, a coin type in which the pellet electrode and the separator are stacked, and the like. It is done. Moreover, it is good also as arbitrary shapes, such as a coin shape, a cylindrical shape, and a square shape, by accommodating the battery of these forms in arbitrary exterior cases.

実施形態に係るリチウムイオン二次電池を組み立てる手順も特に制限されず、電池の構造に応じて適切な手順で組み立てればよい。一例を挙げると、外装ケース上に負極を乗せ、その上に電解液とセパレータを設け、更に負極と対向するように正極を乗せて、ガスケット、封口板と共にかしめて電池にすることができる。   The procedure for assembling the lithium ion secondary battery according to the embodiment is not particularly limited, and may be assembled by an appropriate procedure according to the structure of the battery. For example, a negative electrode is placed on an outer case, an electrolyte and a separator are provided on the outer case, and a positive electrode is placed so as to face the negative electrode. The battery is then caulked together with a gasket and a sealing plate.

1.電解液
リチウムイオン二次電池用の電解液としては、非水系溶媒にリチウム塩を溶解させた非水系電解液や、この非水系電解液を有機高分子化合物等によりゲル状、ゴム状、固体シート状にしたものなどが用いられる。
1. Electrolytic solution As an electrolytic solution for a lithium ion secondary battery, a non-aqueous electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent, or a non-aqueous electrolytic solution gelled, rubbery, or solid sheet with an organic polymer compound or the like The one made into a shape is used.

電解液には、例えば、リチウム塩を溶解させた非水溶媒が用いられる。リチウム塩は、公知のリチウム塩の中から、適宜選択して用いることができる。例えば、LiCl、LiBrなどのハロゲン化物;LiClO、LiBrO、などの過ハロゲン酸塩;LiPF、LiBF、LiAsFなどの無機フッ化物塩;リチウムビス(オキサラトホウ酸塩)LiBCなどの無機リチウム塩;LiCFSO、LiCSOなどのパーフルオロアルカンスルホン酸塩;Liトリフルオロスルフォンイミド((CFSONLi)などのパーフルオロアルカンスルホン酸イミド塩;などの含フッ素有機リチウム塩などが挙げられる。リチウム塩は、単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。非水系電解液中におけるリチウム塩の濃度は、通常0.5M以上、2.0M以下の範囲である。 For example, a non-aqueous solvent in which a lithium salt is dissolved is used for the electrolytic solution. The lithium salt can be appropriately selected from known lithium salts. For example, halides such as LiCl and LiBr; perhalogenates such as LiClO 4 and LiBrO 4 ; inorganic fluoride salts such as LiPF 6 , LiBF 4 and LiAsF 6 ; lithium bis (oxalatoborate) LiBC 4 O 8 and the like Inorganic lithium salts of: Perfluoroalkane sulfonates such as LiCF 3 SO 3 and LiC 4 F 9 SO 3 ; Perfluoroalkane sulfonic acid imide salts such as Li trifluorosulfonimide ((CF 3 SO 2 ) 2 NLi); And fluorine-containing organic lithium salts. Lithium salts may be used alone or in combination of two or more. The concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte is usually in the range of 0.5M to 2.0M.

非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)などの環状カーボネート類、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジプロピルカーボネート(DPC)などの鎖状カーボネート類、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの脂肪族カルボン酸エステル類、γ−ブチロラクトン等のγ−ラクトン類、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,2−ジエトキシエタン(DEE)、エトキシメトキシエタン(EME)等の鎖状エーテル類、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等の環状エーテル類、ジメチルスルホキシド、1,3−ジオキソラン、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、プロピルニトリル、ニトロメタン、エチルモノグライム、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エチルエーテル、1,3−プロパンサルトン、アニソール、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、ブチルジグライム、メチルテトラグライムなどの非プロトン性有機溶媒が挙げられ、これらを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of non-aqueous solvents include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), cyclic carbonates such as vinylene carbonate (VC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), and ethyl. Chain carbonates such as methyl carbonate (EMC) and dipropyl carbonate (DPC), aliphatic carboxylic acid esters such as methyl formate, methyl acetate, methyl propionate and ethyl propionate, and γ-lactones such as γ-butyrolactone Chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane (DME), 1,2-diethoxyethane (DEE) and ethoxymethoxyethane (EME), cyclic ethers such as tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfate Hoxide, 1,3-dioxolane, formamide, acetamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, propylnitrile, nitromethane, ethyl monoglyme, phosphate triester, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl -2-imidazolidinone, 3-methyl-2-oxazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, ethyl ether, 1,3-propane sultone, anisole, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, butyl diglyme, methyl tetraglyme Aprotic organic solvents such as these may be used, and these may be used alone or in combination of two or more.

また、電解液中に有機高分子化合物を含ませ、ゲル状、ゴム状、或いは固体シート状とすることも可能である。このような有機高分子化合物の具体例としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル系高分子化合物;ポリエーテル系高分子化合物の架橋体高分子;ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニルアルコール系高分子化合物;ビニルアルコール系高分子化合物の不溶化物;ポリエピクロルヒドリン;ポリフォスファゼン;ポリシロキサン;ポリビニルピロリドン、ポリビニリデンカーボネート、ポリアクリロニトリルなどのビニル系高分子化合物;ポリ(ω−メトキシオリゴオキシエチレンメタクリレート)、ポリ(ω−メトキシオリゴオキシエチレンメタクリレート−co−メチルメタクリレート)、ポリ(ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデン)等のポリマー共重合体などが挙げられる。   It is also possible to include an organic polymer compound in the electrolytic solution to form a gel, rubber, or solid sheet. Specific examples of such organic polymer compounds include polyether polymer compounds such as polyethylene oxide and polypropylene oxide; crosslinked polymers of polyether polymer compounds; vinyl alcohol polymers such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral. Compound; insolubilized product of vinyl alcohol polymer; polyepichlorohydrin; polyphosphazene; polysiloxane; vinyl polymer such as polyvinylpyrrolidone, polyvinylidene carbonate, polyacrylonitrile; poly (ω-methoxyoligooxyethylene methacrylate), And polymer copolymers such as poly (ω-methoxyoligooxyethylene methacrylate-co-methyl methacrylate) and poly (hexafluoropropylene-vinylidene fluoride). .

また電解液中には、更に被膜形成剤を含んでいても良い。被膜形成剤の具体例としては、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、ビニルエチルカーボネート、メチルフェニルカーボネートなどのカーボネート化合物、フルオロエチレンカーボネート、ジフルオロエチレンカーボネート、トリフルオロメチルエチレンカーボネート、ビス(トリフルオロメチル)エチレンカーボネート、1−フルオロエチルメチルカーボネート、エチル1−フルオロエチルカーボネート、フルオロメチルメチルカーボネート、ビス(1−フルオロエチル)カーボネート、ビス(フルオロメチル)カーボネート、エチル2−フルオロエチルカーボネート、ビス(2−フルオロエチル)カーボネート、メチル1,1,1−トリフルオロプロパン−2−イルカーボネート、エチル1,1,1−トリフルオロプロパン−2−イルカーボネート、メチル2,2,2−トリフルオロエチルカーボネート、ビス(1,1,1−トリフルオロプロパン−2−イル)カーボネート、ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネート、エチル3,3,3−トリフルオロプロピルカーボネート、ビス(3,3,3−トリフルオロプロピル)カーボネートなどのフッ素系カーボネート化合物、エチレンサルファイド、プロピレンサルファイドなどのアルケンサルファイド;1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトンなどのスルトン化合物;マレイン酸無水物、コハク酸無水物などの酸無水物などが挙げられる。   Further, the electrolytic solution may further contain a film forming agent. Specific examples of the film forming agent include vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, vinyl ethyl carbonate, methyl phenyl carbonate and other carbonate compounds, fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate, trifluoromethyl ethylene carbonate, bis (trifluoromethyl) ethylene carbonate. 1-fluoroethyl methyl carbonate, ethyl 1-fluoroethyl carbonate, fluoromethyl methyl carbonate, bis (1-fluoroethyl) carbonate, bis (fluoromethyl) carbonate, ethyl 2-fluoroethyl carbonate, bis (2-fluoroethyl) Carbonate, methyl 1,1,1-trifluoropropan-2-yl carbonate, ethyl 1,1,1-trifluoropro N-2-yl carbonate, methyl 2,2,2-trifluoroethyl carbonate, bis (1,1,1-trifluoropropan-2-yl) carbonate, bis (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate , Fluorinated carbonate compounds such as ethyl 3,3,3-trifluoropropyl carbonate, bis (3,3,3-trifluoropropyl) carbonate, alkene sulfides such as ethylene sulfide and propylene sulfide; 1,3-propane sultone, Examples include sultone compounds such as 1,4-butane sultone; acid anhydrides such as maleic anhydride and succinic anhydride.

また、被膜形成剤を用いる場合、その含有量は、電解液の構成成分全量(質量)に対して、被膜形成剤を通常30質量%以下、中でも15質量%以下、更には10質量%以下、特に5質量%以下とすることが好ましい。被膜形成剤の含有量が多過ぎると、リチウムイオン二次電池の初期不可逆容量の増加や低温特性、レート特性の低下等、他の電池特性に悪影響を及ぼす場合がある。   Moreover, when using a film forming agent, the content thereof is usually 30% by mass or less, particularly 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, based on the total amount (mass) of the constituent components of the electrolytic solution. In particular, it is preferably 5% by mass or less. If the content of the film forming agent is too large, other battery characteristics such as an increase in initial irreversible capacity, low temperature characteristics, and deterioration in rate characteristics of the lithium ion secondary battery may be adversely affected.

2.正極
正極は、集電体と、正極活物質層とが積層された構造とし得る。
正極集電体の材質としては、通常、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ、チタン、タンタル等の金属材料や、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が用いられる。中でも金属材料が好ましく、アルミニウムが特に好ましい。また、形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。中でも、金属薄膜が、現在工業化製品に使用されているため好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成しても良い。正極集電体として薄膜を使用する場合、その厚さは任意であるが、下限が、通常1μm、好ましくは3μm、より好ましくは5μm、上限が、通常100mm、好ましくは1mm、より好ましくは50μmの範囲である。上記範囲よりも薄いと、集電体として必要な強度が不足する虞がある一方で、上記範囲よりも厚いと、取り扱い性が損なわれる恐れがある。
2. Positive electrode The positive electrode may have a structure in which a current collector and a positive electrode active material layer are laminated.
As the material for the positive electrode current collector, metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, and tantalum, and carbon materials such as carbon cloth and carbon paper are usually used. Of these, metal materials are preferable, and aluminum is particularly preferable. As for the shape, in the case of a metal material, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punch metal, a foam metal, etc., and in the case of a carbon material, a carbon plate, a carbon thin film, a carbon cylinder Etc. Among these, metal thin films are preferable because they are currently used in industrialized products. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape. When a thin film is used as the positive electrode current collector, its thickness is arbitrary, but the lower limit is usually 1 μm, preferably 3 μm, more preferably 5 μm, and the upper limit is usually 100 mm, preferably 1 mm, more preferably 50 μm. It is a range. If the thickness is less than the above range, the strength required for the current collector may be insufficient. On the other hand, if it is thicker than the above range, the handleability may be impaired.

正極活物質は特にリチウムの吸蔵放出が可能な材料であれば限定されず、リチウムイオン二次電池に通常用いられる正極活物質を利用することができる。具体的には、リチウム−マンガン複合酸化物(LiMnなど)、リチウム−ニッケル複合酸化物(LiNiOなど)、リチウム−コバルト複合酸化物(LiCoOなど)、リチウム−鉄複合酸化物(LiFeOなど)、リチウム−ニッケル−マンガン複合酸化物(LiNi0.5Mn0.5など)、リチウム−ニッケル−コバルト複合酸化物(LiNi0.8Co0.2など)、リチウム−ニッケル−コバルト−マンガン複合酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物(LiFePOなど)、およびリチウム−遷移金属硫酸化合物(LixFe(SO)などが挙げられる。 The positive electrode active material is not particularly limited as long as it is a material capable of occluding and releasing lithium, and a positive electrode active material usually used for a lithium ion secondary battery can be used. Specifically, lithium-manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 etc.), lithium-nickel composite oxide (LiNiO 2 etc.), lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 etc.), lithium-iron composite oxide ( LiFeO 2 etc.), lithium-nickel-manganese composite oxide (LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 etc.), lithium-nickel-cobalt composite oxide (LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 etc.), lithium - nickel - cobalt - manganese composite oxide, lithium - transition metal phosphate compound (such as LiFePO 4), and lithium - transition metal sulfate compound (LixFe 2 (SO 4) 3 ) , and the like.

これらの正極活物質は、単独で用いても複数を混合して用いてもよい。正極活物質層中の正極活物質の含有割合は、下限が、通常10質量%、好ましくは30質量%、更に好ましくは50質量%であり、上限が、通常99.9質量%、好ましくは99質量%である。   These positive electrode active materials may be used alone or in combination. The lower limit of the content ratio of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is usually 10% by mass, preferably 30% by mass, more preferably 50% by mass, and the upper limit is usually 99.9% by mass, preferably 99%. % By mass.

正極活物質を結着するバインダー樹脂としては、上述したバインダー樹脂組成物の他、公知のものを任意に選択して用いることができる。このような例としては、シリケート、水ガラス等の無機化合物や、ポリフッ化ビニリデン、テフロン(登録商標)、不飽和結合を有さない高分子などが挙げられる。これらの高分子の重量平均分子量は、下限が、通常1万、好ましくは10万、上限が、通常300万、好ましくは100万である。   As the binder resin for binding the positive electrode active material, a known resin can be arbitrarily selected and used in addition to the binder resin composition described above. Examples thereof include inorganic compounds such as silicate and water glass, polyvinylidene fluoride, Teflon (registered trademark), and polymers having no unsaturated bond. The lower limit of the weight average molecular weight of these polymers is usually 10,000, preferably 100,000, and the upper limit is usually 3 million, preferably 1 million.

正極活物質層を構成する全ての成分の質量に対するバインダー樹脂(質量)の割合は、下限が通常0.1質量%、好ましくは1質量%、更に好ましくは5質量%であり、上限が通常80質量%、好ましくは60質量%、更に好ましくは40質量%、特に好ましくは10質量%である。バインダー樹脂の割合が低すぎると、正極活物質を十分保持できずに正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させてしまう虞がある。一方で、バインダー樹脂の割合が高すぎると、電池容量や導電性の低下につながる虞がある。   As for the ratio of the binder resin (mass) to the mass of all components constituting the positive electrode active material layer, the lower limit is usually 0.1% by mass, preferably 1% by mass, more preferably 5% by mass, and the upper limit is usually 80%. % By mass, preferably 60% by mass, more preferably 40% by mass, particularly preferably 10% by mass. When the ratio of the binder resin is too low, the positive electrode active material cannot be sufficiently retained, and the mechanical strength of the positive electrode is insufficient, which may deteriorate battery performance such as cycle characteristics. On the other hand, when the ratio of binder resin is too high, there exists a possibility of leading to a battery capacity and electroconductivity fall.

正極活物質層中には、電極の導電性を向上させるために、導電材を含有させてもよい。導電剤としては、活物質に適量混合して導電性を付与できるものであれば特に制限はないが、通常、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛などの炭素粉末、各種の金属の繊維、粉末、箔などが挙げられる。
正極活物質層の厚さは、通常10〜200μm程度である。正極は、正極活物質及び上記バインダー樹脂を含有するバインダー樹脂組成物を、集電体上に形成して得られる。正極活物質層は、通常、正極材料と結着剤と更に必要に応じて用いられる導電材及び増粘剤等を、乾式で混合してシート状にしたものを正極集電体に圧着するか、或いはこれらの材料を液体媒体中に溶解又は分散させてペースト状にして、正極集電体に塗布、乾燥することにより作製される。なお、正極集電体へのペーストの塗布、乾燥によって得られた正極活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるために、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。
The positive electrode active material layer may contain a conductive material in order to improve the conductivity of the electrode. The conductive agent is not particularly limited as long as it can be mixed with an active material in an appropriate amount to impart conductivity, but is usually carbon powder such as acetylene black, carbon black, and graphite, various metal fibers, powder, and foil. Etc.
The thickness of the positive electrode active material layer is usually about 10 to 200 μm. The positive electrode is obtained by forming a positive electrode active material and a binder resin composition containing the binder resin on a current collector. The positive electrode active material layer is usually formed by mixing a positive electrode material, a binder, and a conductive material and a thickener, which are used if necessary, in a dry form into a sheet shape, and then pressing the positive electrode current collector on the positive electrode current collector. Alternatively, these materials are dissolved or dispersed in a liquid medium to form a paste, which is then applied to the positive electrode current collector and dried. Note that the positive electrode active material layer obtained by applying and drying the paste on the positive electrode current collector is preferably consolidated by a roller press or the like in order to increase the packing density of the positive electrode active material.

ペーストを形成するための液体媒体としては、正極活物質、バインダー樹脂、並びに必要に応じて使用される導電材及び増粘剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いても良い。水系溶媒の例としては水、アルコールなどが挙げられ、有機系溶媒の例としてはN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N−N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジメチルエーテル、ジメチルアセタミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等を挙げることができる。特に水系溶媒を用いる場合、増粘剤に併せて分散剤を加え、SBR等のラテックスを用いてペースト化する。なお、これらの溶媒は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   As a liquid medium for forming the paste, a positive electrode active material, a binder resin, and a conductive material and a thickener that can be used as necessary can be dissolved or dispersed in the solvent, in particular. There is no restriction, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used. Examples of the aqueous solvent include water and alcohol. Examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N -N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, dimethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane, etc. be able to. In particular, when an aqueous solvent is used, a dispersant is added in addition to the thickener, and a paste is formed using a latex such as SBR. In addition, these solvents may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

3.セパレータ
正極と負極との間には通常、電極間の短絡を防止するために、多孔膜や不織布などの多孔性のセパレータを介在させる。セパレータには、例えば、優れたイオン透過性を有する微多孔性フィルム、ガラス繊維シート、不織布、織布などが用いられる。また、耐有機溶剤性と疎水性の観点から、セパレータの材料としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレナフタレート、ポリメチルペンテン、ポリアミド、ポリイミドなどが用いられる。これらを単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。また、通常は安価なポリプロピレンが用いられるが、リチウムイオン二次電池に耐リフロー性を付与する場合には、この中でも熱変形温度が230℃以上のポリプロピレンスルフィド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミドなどを用いることが好ましい。セパレータの厚みは、例えば10〜300μmである。また、セパレータの空孔率は、電子やイオンの透過性、セパレータの素材などに応じて適宜決めればよいが、一般的に30〜80%であることが望ましい。
3. Separator Normally, a porous separator such as a porous film or a nonwoven fabric is interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit between the electrodes. As the separator, for example, a microporous film having excellent ion permeability, a glass fiber sheet, a nonwoven fabric, a woven fabric, or the like is used. Also, from the viewpoint of organic solvent resistance and hydrophobicity, as a material for the separator, polypropylene, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polymethylpentene, polyamide, polyimide, or the like is used. These may be used alone or in combination of two or more. In addition, inexpensive polypropylene is usually used, but when reflow resistance is imparted to the lithium ion secondary battery, among these, polypropylene sulfide, polyethylene terephthalate, polyamide, polyimide, etc. having a heat distortion temperature of 230 ° C. or higher are used. It is preferable. The thickness of the separator is, for example, 10 to 300 μm. Further, the porosity of the separator may be appropriately determined according to the permeability of electrons and ions, the material of the separator, and the like, but generally 30 to 80% is desirable.

以下において、本発明を、実施例を参照してより詳細に説明する。本発明の範囲は、これらの実施例によって限定して解釈されてはならない。本実施例および比較例で用いた略称の内容を示す。
NMP:N−メチル−2−ピロリドン
m−BP:4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル
PMDA:ピロメリット酸二無水物
BPDA:3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
実施例で用いた特性の測定方法を以下に示す。
<固形分濃度>
試料溶液(その質量をw1とする)を、熱風乾燥機中330℃で120分間加熱処理して、加熱処理後の質量(その質量をw2とする)を測定する。
固形分濃度[質量%]は、次式によって算出した。
固形分濃度[質量%]=(w2/w1)×100
<対数粘度>
試料溶液を、固形分濃度に基づいて濃度が0.5g/dl(溶媒はNMP)になるように希釈した。この希釈液を35℃にて、ラウダ社製 自動動粘度測定装置PVSを用いて流下時間(T1)を測定した。対数粘度は、ブランクのNMPの流下時間(T0)を用いて、次式から算出した。
対数粘度={ln(T1/T0)}/0.5
<膨潤率>
電極用バインダー樹脂組成物から得られた厚さ20μmのポリイミドフィルム10cm角に切り出し、100℃で3時間真空乾燥後の質量を乾燥質量(Wd)とした。本フィルムを、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1混合)に、60℃で72時間浸漬した後の質量を膨潤質量(Ww)とし、それぞれ次式により膨潤率Sを計算した。
S[質量%]=Ww/Wd×100
<コインセルによる充放電サイクル試験>
負極単極での電極特性を評価するために、次のようにして試験用リチウム二次電池を作製した。対極には直径16mmΦ金属リチウムを用いた。また、電解液としてエチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1混合)にLiPF6を1mol/lの濃度で溶解したものを用い、セパレーターにポリプロピレンの多孔質膜を用いてコインセルを作製した。
得られたこのコインセルを使用して、25℃の恒温下、端子電圧の充電下限電圧を0.01V、放電の上限電圧を1.2Vとした電圧範囲で、0.2Cの電流値で、定電流充電及び放電を20サイクル繰り返した後の放電容量および、1サイクル目の放電容量に対する容量維持率の変化を調べた。その後21サイクル目では、電流値を0.1Cに下げて充放電を行い、次式から負荷特性を算した。
負荷特性(%)=[{20サイクル目(電流値0.2C)の放電容量}/{21サイクル目(電流値0.1C)の放電容量}]×100
なお、初回効率、放電容量維持率はそれぞれ次式より計算した。
初回効率(%)=[(1サイクル目の放電容量)/(1サイクル目の充電容量)]×100
放電容量維持率(%)=[(20サイクル目の放電容量)/(1サイクル目の放電容量)]×100
In the following, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The scope of the invention should not be construed as limited by these examples. The contents of the abbreviations used in the examples and comparative examples are shown.
NMP: N-methyl-2-pyrrolidone m-BP: 4,4′-bis (3-aminophenoxy) biphenyl PMDA: pyromellitic dianhydride BPDA: 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid The dianhydride The measuring method of the characteristic used in the Example is shown below.
<Concentration of solid content>
The sample solution (whose mass is designated as w1) is heat-treated at 330 ° C. for 120 minutes in a hot air dryer, and the mass after the heat treatment (its mass is designated as w2) is measured.
Solid content concentration [mass%] was computed by the following formula.
Solid content concentration [% by mass] = (w2 / w1) × 100
<Logarithmic viscosity>
The sample solution was diluted to a concentration of 0.5 g / dl (solvent is NMP) based on the solid content concentration. The flow down time (T1) of this diluted solution was measured at 35 ° C. using an automatic kinematic viscosity measuring device PVS manufactured by Lauda. The logarithmic viscosity was calculated from the following equation using the flow time (T0) of blank NMP.
Logarithmic viscosity = {ln (T1 / T0)} / 0.5
<Swelling rate>
A 20 cm thick polyimide film obtained from the electrode binder resin composition was cut into 10 cm square, and the mass after vacuum drying at 100 ° C. for 3 hours was defined as the dry mass (Wd). The mass after immersing this film in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate (volume ratio 1: 1 mixture) at 60 ° C. for 72 hours was defined as the swelling mass (Ww), and the swelling rate S was calculated by the following formula, respectively. .
S [mass%] = Ww / Wd × 100
<Charge / discharge cycle test using coin cell>
In order to evaluate the electrode characteristics of the negative electrode single electrode, a test lithium secondary battery was produced as follows. For the counter electrode, 16 mm diameter metallic lithium was used. In addition, a coin cell was prepared by using a solution of LiPF 6 dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate (volume ratio of 1: 1) as the electrolytic solution at a concentration of 1 mol / l, and using a porous polypropylene film as a separator. did.
Using the obtained coin cell, a constant voltage of 0.2 C was obtained at a constant temperature of 25 ° C., with a terminal voltage lower limit voltage of 0.01 V and a discharge upper limit voltage of 1.2 V. The discharge capacity after 20 cycles of current charging and discharging and the change in capacity retention rate with respect to the discharge capacity at the first cycle were examined. Thereafter, in the 21st cycle, the current value was reduced to 0.1 C to charge and discharge, and the load characteristics were calculated from the following equation.
Load characteristics (%) = [{Discharge capacity at 20th cycle (current value 0.2 C)} / {Discharge capacity at 21st cycle (current value 0.1 C)}] × 100
The initial efficiency and discharge capacity retention rate were calculated from the following formulas.
Initial efficiency (%) = [(discharge capacity at the first cycle) / (charge capacity at the first cycle)] × 100
Discharge capacity retention rate (%) = [(discharge capacity at 20th cycle) / (discharge capacity at 1st cycle)] × 100

(合成例1)
撹拌機および窒素導入管を備えた容器に、66.32g(0.18mol)のm−BPと、溶媒として475.9gのNMPとを装入した。m−BPが溶解するまで撹拌した後、51.9gのBPDA(0.176mol)を約30分かけて投入し、204gのNMPをさらに加えて、20時間攪拌してポリアミド酸ワニスAを得た。得られたポリアミド酸ワニスは、固形分濃度が14質量%であり、対数粘度は0.75dl/gであった。
(Synthesis Example 1)
A container equipped with a stirrer and a nitrogen introduction tube was charged with 66.32 g (0.18 mol) of m-BP and 475.9 g of NMP as a solvent. After stirring until m-BP was dissolved, 51.9 g of BPDA (0.176 mol) was added over about 30 minutes, 204 g of NMP was further added, and the mixture was stirred for 20 hours to obtain polyamic acid varnish A. . The obtained polyamic acid varnish had a solid content concentration of 14% by mass and a logarithmic viscosity of 0.75 dl / g.

(合成例2)
撹拌機および窒素導入管を備えた容器に、66.32gのm−BP(0.18mol)と、溶媒として456gのNMPとを装入した。m−BPが溶解するまで撹拌した後、38.47gのPMDA(0.176mol)を約30分かけて投入し、195.4gのNMPをさらに加えて、20時間攪拌してポリアミド酸ワニスBを得た。得られたポリアミド酸ワニスは、固形分濃度が13質量%であり、対数粘度は0.77dl/gであった。
(Synthesis Example 2)
A container equipped with a stirrer and a nitrogen introduction tube was charged with 66.32 g of m-BP (0.18 mol) and 456 g of NMP as a solvent. After stirring until m-BP is dissolved, 38.47 g of PMDA (0.176 mol) is added over about 30 minutes, 195.4 g of NMP is further added, and the mixture is stirred for 20 hours to obtain polyamic acid varnish B. Obtained. The obtained polyamic acid varnish had a solid content concentration of 13% by mass and a logarithmic viscosity of 0.77 dl / g.

(合成例3)
撹拌機および窒素導入管を備えた容器に、66.31gのm−BP(0.18mol)と、溶媒として412.1gのNMPとを装入した。m−BPが溶解するまで撹拌した後、25.95g(0.088mol)のBPDA、19.24(0.088mol)gのPMDAを30分かけて投入し、176.6gのNMPをさらに加えて、20時間攪拌してポリアミド酸ワニスCを得た。得られたポリアミド酸ワニスは、固形分濃度が15質量%であり、対数粘度は0.80dl/gであった。
(Synthesis Example 3)
A container equipped with a stirrer and a nitrogen introduction tube was charged with 66.31 g of m-BP (0.18 mol) and 412.1 g of NMP as a solvent. After stirring until m-BP was dissolved, 25.95 g (0.088 mol) of BPDA and 19.24 (0.088 mol) g of PMDA were added over 30 minutes, and 176.6 g of NMP was further added. The polyamic acid varnish C was obtained by stirring for 20 hours. The obtained polyamic acid varnish had a solid content concentration of 15% by mass and a logarithmic viscosity of 0.80 dl / g.

(実施例1)
酢酸リチウム二水和物5質量部をエタノール95質量部に溶解し、酢酸リチウムのエタノール溶液を調製した。
ポリアミド酸ワニスA68.73g(ポリアミド酸、0.015mol)に、酢酸リチウムの添加量が、ポリアミド酸を構成するテトラカルボン酸二無水物100mol%に対し、10mol%となるように、上記エタノール溶液を3.1g(酢酸リチウム、0.0015mol)添加した。そして得られた溶液を自転公転式ミキサー(株式会社シンキー製 泡とり練太郎AR-250)で3分攪拌(自転800rpm、公転2000rpm)することで、バインダーワニス1を得た。得られたバインダーワニスは固形分濃度が13.4質量%であった。
バインダーフィルムの作製
得られたバインダーワニス1を、基材のガラス板上にアプリケーターによって塗布し、その塗膜を、窒素雰囲気下330℃で2時間焼成し、厚さが15μmのバインダー樹脂フィルムを形成した。得られたフィルムの膨潤率を表1に示した。
負極電極の作製
Si活物質(山石金属製、平均粒径3μmの金属シリコン粉)、アセチレンブラック、バインダーワニス1およびNMPを、それぞれ27.8質量%、3.7質量%、41.4質量%および27.1質量%の比率で混合し、混練してスラリーを作製した。これを厚さ18μmの圧延銅箔に対し、厚みが均一となるように塗布し、その後、窒素雰囲気中350℃で20分間熱処理することにより、電極シートを形成した。このシートから直径14.5mmΦの円形に切り出すことにより負極電極を得た。得られた負極を用いて作製したコインセルによる、充放電サイクル試験の結果を表1に示した。
Example 1
5 parts by mass of lithium acetate dihydrate was dissolved in 95 parts by mass of ethanol to prepare an ethanol solution of lithium acetate.
The above ethanol solution was added to 68.73 g of polyamic acid varnish A (polyamic acid, 0.015 mol) so that the amount of lithium acetate added was 10 mol% with respect to 100 mol% of tetracarboxylic dianhydride constituting polyamic acid. 3.1 g (lithium acetate, 0.0015 mol) was added. And the binder varnish 1 was obtained by stirring the obtained solution for 3 minutes with an autorotation revolution mixer (Shinky Co., Ltd. Awatori Kentaro AR-250) (autorotation 800rpm, revolution 2000rpm). The obtained binder varnish had a solid content concentration of 13.4% by mass.
Preparation of binder film The obtained binder varnish 1 was applied on a glass plate of a substrate by an applicator, and the coating film was baked at 330 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere to form a binder resin film having a thickness of 15 μm. did. The swelling ratio of the obtained film is shown in Table 1.
Production of negative electrode 2% by mass, 3.7% by mass, 41.4% by mass of Si active material (manufactured by Yamaishi Metal, metal silicon powder having an average particle diameter of 3 μm), acetylene black, binder varnish 1 and NMP, respectively. And 27.1% by mass, and kneaded to prepare a slurry. This was applied to a rolled copper foil having a thickness of 18 μm so as to have a uniform thickness, and then heat-treated at 350 ° C. for 20 minutes in a nitrogen atmosphere to form an electrode sheet. A negative electrode was obtained by cutting the sheet into a circle having a diameter of 14.5 mmΦ. Table 1 shows the results of a charge / discharge cycle test using a coin cell produced using the obtained negative electrode.

Figure 2015005391
Figure 2015005391

(実施例2)
酢酸リチウム二水和物5質量部をエタノール95質量部に溶解し、酢酸リチウムのエタノール溶液を調製した。ポリアミド酸ワニスA68.63g(ポリアミド酸、0.015mol)に、酢酸リチウムの添加量が、ポリアミド酸を構成するテトラカルボン酸二無水物100mol%に対し、20mol%となるように、上記エタノール溶液を6.28g(酢酸リチウム、0.003mol)添加した。そして得られた溶液を自転公転式ミキサー(株式会社シンキー製 泡とり練太郎AR-250)で3分攪拌(自転800rpm、公転2000rpm)することで、バインダーワニス2を得た。得られたバインダーワニスは固形分濃度が13質量%であった。
得られたバインダーワニス2を用いて、実施例1と同様の方法でバインダー樹脂フィルムを形成した。得られたフィルムの膨潤率を表1に示した。
負極電極の作製
Si活物質(山石金属製、平均粒径10μmの金属シリコン粉)、アセチレンブラック、バインダーワニス2およびNMPを、それぞれ27.8質量%、3.7質量%、42.7質量%および25.9質量%の比率で混合し、混練してスラリーを作製した。これを厚さ18μmの圧延銅箔に対し、厚みが均一となるように塗布し、その後、窒素雰囲気中350℃で20分間熱処理することにより、電極シートを形成した。このシートから直径14.5mmΦの円形に切り出すことにより負極電極を得た。得られた負極を用いて作製したコインセルによる、充放電サイクル試験の結果を表1に示した。
(Example 2)
5 parts by mass of lithium acetate dihydrate was dissolved in 95 parts by mass of ethanol to prepare an ethanol solution of lithium acetate. The above ethanol solution was added to 68.63 g of polyamic acid varnish A (polyamic acid, 0.015 mol) so that the amount of lithium acetate added was 20 mol% with respect to 100 mol% of tetracarboxylic dianhydride constituting polyamic acid. 6.28 g (lithium acetate, 0.003 mol) was added. And the binder varnish 2 was obtained by agitating and rotating the obtained solution for 3 minutes (autorotation 800rpm, revolution 2000rpm) with the autorotation revolution mixer (Shinky Co., Ltd. foaming Netaro AR-250). The obtained binder varnish had a solid content of 13% by mass.
Using the obtained binder varnish 2, a binder resin film was formed in the same manner as in Example 1. The swelling ratio of the obtained film is shown in Table 1.
Production of Negative Electrode Si active material (manufactured by Yamaishi Metal, metal silicon powder having an average particle size of 10 μm), acetylene black, binder varnish 2 and NMP were respectively 27.8% by mass, 3.7% by mass and 42.7% by mass. And a mixture of 25.9% by mass and kneaded to prepare a slurry. This was applied to a rolled copper foil having a thickness of 18 μm so as to have a uniform thickness, and then heat-treated at 350 ° C. for 20 minutes in a nitrogen atmosphere to form an electrode sheet. A negative electrode was obtained by cutting the sheet into a circle having a diameter of 14.5 mmΦ. Table 1 shows the results of a charge / discharge cycle test using a coin cell produced using the obtained negative electrode.

(実施例3)
酢酸リチウム二水和物5質量部をエタノール95質量部に溶解し、酢酸リチウムのエタノール溶液を調製した。ポリアミド酸ワニスC58.35g(ポリアミド酸、0.015mol)に、酢酸リチウムの添加量が、ポリアミド酸を構成するテトラカルボン酸二無水物100mol%に対し、10mol%となるように、上記エタノール溶液を3g(酢酸リチウム、0.0015mol)添加した。そして得られた溶液を自転公転式ミキサー(株式会社シンキー製 泡とり練太郎AR-250)で3分攪拌(自転800rpm、公転2000rpm)することで、バインダーワニス3を得た。得られたバインダーワニスは固形分濃度が14.3質量%であった。
得られたバインダーワニス3を用いて、実施例1と同様の方法でバインダー樹脂フィルムを形成した。得られたフィルムの膨潤率を表1に示した。
負極電極の作製
Si活物質(山石金属製、平均粒径10μmの金属シリコン粉)、アセチレンブラック、バインダーワニス3およびNMPを、それぞれ27.8質量%、3.7質量%、38.8質量%および29.7質量%の比率で混合し、混練してスラリーを作製した。これを厚さ18μmの圧延銅箔に対し、厚みが均一となるように塗布し、その後、窒素雰囲気中350℃で20分間熱処理することにより、電極シートを形成した。このシートから直径14.5mmΦの円形に切り出すことにより負極電極を得た。得られた負極を用いて作製したコインセルによる、充放電サイクル試験の結果を表1に示した。
Example 3
5 parts by mass of lithium acetate dihydrate was dissolved in 95 parts by mass of ethanol to prepare an ethanol solution of lithium acetate. The above ethanol solution was added to 58.35 g of polyamic acid varnish C (polyamic acid, 0.015 mol) so that the amount of lithium acetate added was 10 mol% with respect to 100 mol% of tetracarboxylic dianhydride constituting the polyamic acid. 3 g (lithium acetate, 0.0015 mol) was added. And the binder varnish 3 was obtained by stirring the obtained solution for 3 minutes (autorotated 800 rpm, revolution 2000 rpm) with the autorotation revolution mixer (Shinky Co., Ltd. foaming Netaro AR-250). The obtained binder varnish had a solid content concentration of 14.3% by mass.
Using the obtained binder varnish 3, a binder resin film was formed in the same manner as in Example 1. The swelling ratio of the obtained film is shown in Table 1.
Production of Negative Electrode Si active material (manufactured by Yamaishi Metal, metal silicon powder having an average particle diameter of 10 μm), acetylene black, binder varnish 3 and NMP were respectively 27.8% by mass, 3.7% by mass and 38.8% by mass. And 29.7% by mass, and kneaded to prepare a slurry. This was applied to a rolled copper foil having a thickness of 18 μm so as to have a uniform thickness, and then heat-treated at 350 ° C. for 20 minutes in a nitrogen atmosphere to form an electrode sheet. A negative electrode was obtained by cutting the sheet into a circle having a diameter of 14.5 mmΦ. Table 1 shows the results of a charge / discharge cycle test using a coin cell produced using the obtained negative electrode.

(比較例1)
合成例1で作製したポリアミド酸ワニスAを用いて、実施例1と同様の方法でバインダー樹脂フィルムを形成した。得られたフィルムの膨潤率を表1に示した。
負極電極の作製
Si活物質(山石金属製、平均粒径3μmの金属シリコン粉)、アセチレンブラック、ポリアミド酸ワニスAおよびNMPを、それぞれ27.8質量%、3.7質量%、39.6質量%および28.9質量%の比率で混合し、混練してスラリーを作製した。これを厚さ18μmの圧延銅箔に対し、厚みが均一となるように塗布し、その後、窒素雰囲気中350℃で20分間熱処理することにより、電極シートを形成した。このシートから直径14.5mmΦの円形に切り出すことにより負極電極を得た。得られた負極を用いて作製したコインセルによる、充放電サイクル試験の結果を表1に示した。
(Comparative Example 1)
Using the polyamic acid varnish A prepared in Synthesis Example 1, a binder resin film was formed in the same manner as in Example 1. The swelling ratio of the obtained film is shown in Table 1.
Production of Negative Electrode Si active material (manufactured by Yamaishi Metal, metal silicon powder having an average particle size of 3 μm), acetylene black, polyamic acid varnish A and NMP were respectively 27.8% by mass, 3.7% by mass and 39.6% by mass. % And 28.9% by mass, and kneaded to prepare a slurry. This was applied to a rolled copper foil having a thickness of 18 μm so as to have a uniform thickness, and then heat-treated at 350 ° C. for 20 minutes in a nitrogen atmosphere to form an electrode sheet. A negative electrode was obtained by cutting the sheet into a circle having a diameter of 14.5 mmΦ. Table 1 shows the results of a charge / discharge cycle test using a coin cell produced using the obtained negative electrode.

(比較例2)
酢酸リチウム二水和物5質量部をエタノール95質量部に溶解し、酢酸リチウムのエタノール溶液を調製した。ポリアミド酸ワニスA68.6g(ポリアミド酸、0.015mol)に、酢酸リチウムの添加量が、ポリアミド酸を構成するテトラカルボン酸二無水物100mol%に対し、50mol%となるように、上記エタノール溶液を15.7g(酢酸リチウム、0.0075mol)添加した。そして得られた溶液を自転公転式ミキサー(株式会社シンキー製 泡とり練太郎AR-250)で3分攪拌(自転800rpm、公転2000rpm)した。不溶物が析出したため、電極を作製できなかった。
(Comparative Example 2)
5 parts by mass of lithium acetate dihydrate was dissolved in 95 parts by mass of ethanol to prepare an ethanol solution of lithium acetate. The ethanol solution was added so that the amount of lithium acetate added to 68.6 g of polyamic acid varnish A (polyamic acid, 0.015 mol) was 50 mol% with respect to 100 mol% of tetracarboxylic dianhydride constituting the polyamic acid. 15.7 g (lithium acetate, 0.0075 mol) was added. Then, the obtained solution was stirred for 3 minutes (autorotation 800 rpm, revolution 2000 rpm) with a rotation and revolution mixer (Shinky Co., Ltd., Awatori Nertaro AR-250). The electrode could not be produced because insoluble material was deposited.

(比較例3)
酢酸リチウム二水和物5質量部をエタノール95質量部に溶解し、酢酸リチウムのエタノール溶液を調製した。ポリアミド酸ワニスA68.63g(ポリアミド酸、0.015mol)に、酢酸リチウムの添加量が、ポリアミド酸を構成するテトラカルボン酸二無水物100mol%に対し、30mol%となるように、上記エタノール溶液を9.42g(酢酸リチウム、0.0045mol)添加した。そして得られた溶液を自転公転式ミキサー(株式会社シンキー製 泡とり練太郎AR-250)で3分攪拌(自転800rpm、公転2000rpm)することで、バインダーワニス4を得た。得られたバインダーワニスは固形分濃度が12.5質量%であった。
得られたバインダーワニス4を用いて、実施例1と同様の方法でバインダー樹脂フィルムを形成した。得られたフィルムの膨潤率を表1に示した。
負極電極の作製
Si活物質(山石金属製、平均粒径3μmの金属シリコン粉)、アセチレンブラック、バインダーワニス4およびNMPを、それぞれ27.8質量%、3.7質量%、44.4質量%および24.2質量%の比率で混合し、混練してスラリーを作製した。これを厚さ18μmの圧延銅箔に対し、厚みが均一となるように塗布し、その後、窒素雰囲気中350℃で20分間熱処理することにより、電極シートを形成した。このシートから直径14.5mmΦの円形に切り出すことにより負極電極を得た。得られた負極を用いて作製したコインセルによる、充放電サイクル試験の結果を表1に示した。
(Comparative Example 3)
5 parts by mass of lithium acetate dihydrate was dissolved in 95 parts by mass of ethanol to prepare an ethanol solution of lithium acetate. The above ethanol solution was added to 68.63 g of polyamic acid varnish A (polyamic acid, 0.015 mol) such that the addition amount of lithium acetate was 30 mol% with respect to 100 mol% of tetracarboxylic dianhydride constituting polyamic acid. 9.42 g (lithium acetate, 0.0045 mol) was added. And the binder varnish 4 was obtained by agitating and rotating the obtained solution for 3 minutes with a rotation revolution mixer (Shinky Co., Ltd. Awatori Kentaro AR-250) (rotation 800rpm, revolution 2000rpm). The obtained binder varnish had a solid content concentration of 12.5% by mass.
Using the obtained binder varnish 4, a binder resin film was formed in the same manner as in Example 1. The swelling ratio of the obtained film is shown in Table 1.
Production of Negative Electrode Si active material (manufactured by Yamaishi Metal, metal silicon powder having an average particle diameter of 3 μm), acetylene black, binder varnish 4 and NMP were respectively 27.8% by mass, 3.7% by mass and 44.4% by mass. And a mixture of 24.2% by mass and kneaded to prepare a slurry. This was applied to a rolled copper foil having a thickness of 18 μm so as to have a uniform thickness, and then heat-treated at 350 ° C. for 20 minutes in a nitrogen atmosphere to form an electrode sheet. A negative electrode was obtained by cutting the sheet into a circle having a diameter of 14.5 mmΦ. Table 1 shows the results of a charge / discharge cycle test using a coin cell produced using the obtained negative electrode.

(比較例4)
酢酸リチウム二水和物5質量部をエタノール95質量部に溶解し、酢酸リチウムのエタノール溶液を調製した。ポリアミド酸ワニスB72.26g(ポリアミド酸、0.015mol)に、酢酸リチウムの添加量が、ポリアミド酸を構成するテトラカルボン酸二無水物100mol%に対し、10mol%となるように、上記エタノール溶液を3.44g(酢酸リチウム、0.0015mol)添加した。そして得られた溶液を自転公転式ミキサー(株式会社シンキー製 泡とり練太郎AR-250)で3分攪拌(自転800rpm、公転2000rpm)することで、バインダーワニス5を得た。得られたバインダーワニスは固形分濃度が12.4質量%であった。
得られたバインダーワニス5を用いて、実施例1と同様の方法でバインダー樹脂フィルムを形成した。得られたフィルムの膨潤率を表1に示した。
負極電極の作製
Si活物質(山石金属製、平均粒径10μmの金属シリコン粉)、アセチレンブラック、バインダーワニス5およびNMPを、それぞれ27.8質量%、3.7質量%、45.5質量%および23.1質量%の比率で混合し、混練してスラリーを作製した。これを厚さ18μmの圧延銅箔に対し、厚みが均一となるように塗布し、その後、窒素雰囲気中350℃で20分間熱処理することにより、電極シートを形成した。このシートから直径14.5mmΦの円形に切り出すことにより負極電極を得た。得られた負極を用いて作製したコインセルによる、充放電サイクル試験の結果を表1に示した。
(Comparative Example 4)
5 parts by mass of lithium acetate dihydrate was dissolved in 95 parts by mass of ethanol to prepare an ethanol solution of lithium acetate. The above ethanol solution was added to 72.26 g of polyamic acid varnish B (polyamic acid, 0.015 mol) so that the amount of lithium acetate added was 10 mol% with respect to 100 mol% of tetracarboxylic dianhydride constituting the polyamic acid. 3.44 g (lithium acetate, 0.0015 mol) was added. And the binder varnish 5 was obtained by agitating and rotating the obtained solution for 3 minutes with a rotation revolution mixer (Shinky Co., Ltd. Awatori Netaro AR-250) (rotation 800rpm, revolution 2000rpm). The obtained binder varnish had a solid content concentration of 12.4% by mass.
Using the obtained binder varnish 5, a binder resin film was formed in the same manner as in Example 1. The swelling ratio of the obtained film is shown in Table 1.
Production of Negative Electrode Si active material (manufactured by Yamaishi Metal, metal silicon powder with an average particle size of 10 μm), acetylene black, binder varnish 5 and NMP were respectively 27.8% by mass, 3.7% by mass and 45.5% by mass. And 23.1% by mass and kneaded to prepare a slurry. This was applied to a rolled copper foil having a thickness of 18 μm so as to have a uniform thickness, and then heat-treated at 350 ° C. for 20 minutes in a nitrogen atmosphere to form an electrode sheet. A negative electrode was obtained by cutting the sheet into a circle having a diameter of 14.5 mmΦ. Table 1 shows the results of a charge / discharge cycle test using a coin cell produced using the obtained negative electrode.

(比較例5)
合成例2で作製したポリアミド酸ワニスBを用いて、実施例1と同様の方法でバインダー樹脂フィルムを形成した。得られたフィルムの膨潤率を表1に示した。
負極電極の作製
Si活物質(山石金属製、平均粒径10μmの金属シリコン粉)、アセチレンブラック、ポリアミド酸ワニスBおよびNMPを、それぞれ27.8質量%、3.7質量%、42.7質量%および25.9質量%の比率で混合し、混練してスラリーを作製した。これを厚さ18μmの圧延銅箔に対し、厚みが均一となるように塗布し、その後、窒素雰囲気中350℃で20分間熱処理することにより、電極シートを形成した。このシートから直径14.5mmΦの円形に切り出すことにより負極電極を得た。得られた負極を用いて作製したコインセルによる、充放電サイクル試験の結果を表1に示した。
(Comparative Example 5)
A binder resin film was formed in the same manner as in Example 1 using the polyamic acid varnish B prepared in Synthesis Example 2. The swelling ratio of the obtained film is shown in Table 1.
Production of Negative Electrode Si active material (manufactured by Yamaishi Metal, metal silicon powder having an average particle size of 10 μm), acetylene black, polyamic acid varnish B and NMP were respectively 27.8% by mass, 3.7% by mass and 42.7% by mass. % And 25.9% by mass, and kneaded to prepare a slurry. This was applied to a rolled copper foil having a thickness of 18 μm so as to have a uniform thickness, and then heat-treated at 350 ° C. for 20 minutes in a nitrogen atmosphere to form an electrode sheet. A negative electrode was obtained by cutting the sheet into a circle having a diameter of 14.5 mmΦ. Table 1 shows the results of a charge / discharge cycle test using a coin cell produced using the obtained negative electrode.

(比較例6)
合成例3で作製したポリアミド酸ワニスCを用いて、実施例1と同様の方法でバインダー樹脂フィルムを形成した。得られたフィルムの膨潤率を表1に示した。
負極電極の作製
Si活物質(山石金属製、平均粒径3μmの金属シリコン粉)、アセチレンブラック、ポリアミド酸ワニスCおよびNMPを、それぞれ27.8質量%、3.7質量%、37.0質量%および31.6質量%の比率で混合し、混練してスラリーを作製した。これを厚さ18μmの圧延銅箔に対し、厚みが均一となるように塗布し、その後、窒素雰囲気中350℃で20分間熱処理することにより、電極シートを形成した。このシートから直径14.5mmΦの円形に切り出すことにより負極電極を得た。得られた負極を用いて作製したコインセルによる、充放電サイクル試験の結果を表1に示した。
(Comparative Example 6)
A binder resin film was formed in the same manner as in Example 1 using the polyamic acid varnish C produced in Synthesis Example 3. The swelling ratio of the obtained film is shown in Table 1.
Production of Negative Electrode Si active material (manufactured by Yamaishi Metal, metal silicon powder having an average particle diameter of 3 μm), acetylene black, polyamic acid varnish C and NMP were respectively 27.8% by mass, 3.7% by mass and 37.0% by mass. % And 31.6% by mass, and kneaded to prepare a slurry. This was applied to a rolled copper foil having a thickness of 18 μm so as to have a uniform thickness, and then heat-treated at 350 ° C. for 20 minutes in a nitrogen atmosphere to form an electrode sheet. A negative electrode was obtained by cutting the sheet into a circle having a diameter of 14.5 mmΦ. Table 1 shows the results of a charge / discharge cycle test using a coin cell produced using the obtained negative electrode.

(比較例7)
酢酸リチウム二水和物5質量部をエタノール95質量部に溶解し、酢酸リチウムのエタノール溶液を調製した。ポリアミド酸ワニスA68.63g(ポリアミド酸、0.015mol)に、酢酸リチウムの添加量が、ポリアミド酸を構成するテトラカルボン酸二無水物100mol%に対し、2mol%となるように、上記エタノール溶液を0.63g(酢酸リチウム、0.0003mol)添加した。そして得られた溶液を自転公転式ミキサー(株式会社シンキー製 泡とり練太郎AR-250)で3分攪拌(自転800rpm、公転2000rpm)することで、バインダーワニス6を得た。得られたバインダーワニスは固形分濃度が14.1質量%であった。
得られたバインダーワニス6を用いて、実施例1と同様の方法でバインダー樹脂フィルムを形成した。得られたフィルムの膨潤率を表1に示した。
負極電極の作製
Si活物質(山石金属製、平均粒径3μmの金属シリコン粉)、アセチレンブラック、バインダーワニス6およびNMPを、それぞれ27.8質量%、3.7質量%、39.4質量%および29.2質量%の比率で混合し、混練してスラリーを作製した。これを厚さ18μmの圧延銅箔に対し、厚みが均一となるように塗布し、その後、窒素雰囲気中350℃で20分間熱処理することにより、電極シートを形成した。このシートから直径14.5mmΦの円形に切り出すことにより負極電極を得た。得られた負極を用いて作製したコインセルによる、充放電サイクル試験の結果を表1に示した。
(Comparative Example 7)
5 parts by mass of lithium acetate dihydrate was dissolved in 95 parts by mass of ethanol to prepare an ethanol solution of lithium acetate. The above ethanol solution was added to 68.63 g of polyamic acid varnish A (polyamic acid, 0.015 mol) so that the amount of lithium acetate added was 2 mol% with respect to 100 mol% of tetracarboxylic dianhydride constituting polyamic acid. 0.63 g (lithium acetate, 0.0003 mol) was added. And the binder varnish 6 was obtained by stirring the obtained solution for 3 minutes (autorotated 800 rpm, revolution 2000 rpm) with the autorotation revolution type | formula mixer (Shinky Co., Ltd. foaming Netaro AR-250). The obtained binder varnish had a solid content concentration of 14.1% by mass.
Using the obtained binder varnish 6, a binder resin film was formed in the same manner as in Example 1. The swelling ratio of the obtained film is shown in Table 1.
Production of Negative Electrode Si active material (manufactured by Yamaishi Metal, metal silicon powder having an average particle size of 3 μm), acetylene black, binder varnish 6 and NMP were respectively 27.8 mass%, 3.7 mass% and 39.4 mass%. And 29.2% by mass, and kneaded to prepare a slurry. This was applied to a rolled copper foil having a thickness of 18 μm so as to have a uniform thickness, and then heat-treated at 350 ° C. for 20 minutes in a nitrogen atmosphere to form an electrode sheet. A negative electrode was obtained by cutting the sheet into a circle having a diameter of 14.5 mmΦ. Table 1 shows the results of a charge / discharge cycle test using a coin cell produced using the obtained negative electrode.

アルカリ金属塩をポリアミド酸に添加した実施例1〜3は、アルカリ金属塩未添加の比較例1、6に比べて、20サイクル後の放電容量および放電容量維持率が高く、良好なサイクル特性を示した。また実施例1〜3は、比較例1、5、6に比べて負荷特性値が大きく、優れたレート特性を示した。
テトラカルボン酸二無水物に、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物または3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物を使用した実施例1−3は、上記テトラカルボン酸二無水物を使用しなかった比較例4に比べて、20サイクル後の放電容量および放電容量維持率が高く、良好なサイクル特性を示した。実施例1〜3は、比較例4に比べて膨潤率が低く、バインダーは電解液により膨潤しにくいため、サイクル試験後も良好な結着性を示したためと考えられる。
テトラカルボン酸二無水物100モル%に対するアルカリ金属塩の添加量が4〜20モル%の範囲に含まれない、比較例1〜3、5〜7は、20サイクル後の放電容量および放電容量維持率、負荷特性値のいずれの項目においても、実施例1〜3よりも劣る結果となった。
In Examples 1 to 3 in which the alkali metal salt was added to the polyamic acid, compared to Comparative Examples 1 and 6 to which no alkali metal salt was added, the discharge capacity after 20 cycles and the discharge capacity retention rate were high, and good cycle characteristics were obtained. Indicated. Moreover, Examples 1-3 showed a large load characteristic value compared with the comparative examples 1, 5, and 6, and showed the outstanding rate characteristic.
Example 1 in which 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride or 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride was used as tetracarboxylic dianhydride 3 had a high discharge capacity after 20 cycles and a discharge capacity retention rate as compared with Comparative Example 4 in which the tetracarboxylic dianhydride was not used, and showed good cycle characteristics. It is considered that Examples 1 to 3 had a lower swelling rate than Comparative Example 4 and the binder was less likely to swell with the electrolyte solution, and thus exhibited good binding properties even after the cycle test.
Comparative Examples 1 to 3 and 5 to 7 in which the addition amount of the alkali metal salt with respect to 100 mol% of tetracarboxylic dianhydride is not included in the range of 4 to 20 mol% are the discharge capacity and the discharge capacity maintenance after 20 cycles. In both items of rate and load characteristic value, results were inferior to those of Examples 1 to 3.

Claims (13)

ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物から構成されるポリアミド酸と、
リチウム塩、ナトリウム塩またはカリウム塩からなる群から選ばれる少なくとも一種のモノアルカリ金属塩と、を含むリチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物であって、
前記テトラカルボン酸二無水物が、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物または3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物を含み、
前記モノアルカリ金属塩が、前記テトラカルボン酸二無水物100モル%に対し4〜20モル%含まれることを特徴とするリチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物。
A polyamic acid composed of a diamine compound and tetracarboxylic dianhydride;
A binder resin composition for a lithium ion secondary battery, comprising at least one monoalkali metal salt selected from the group consisting of a lithium salt, a sodium salt or a potassium salt,
The tetracarboxylic dianhydride comprises 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride or 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride;
The binder resin composition for a lithium ion secondary battery, wherein the monoalkali metal salt is contained in an amount of 4 to 20 mol% with respect to 100 mol% of the tetracarboxylic dianhydride.
前記モノアルカリ金属塩が、配位子として水を含むことを特徴とする請求項1記載のリチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物。   The binder resin composition for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the monoalkali metal salt contains water as a ligand. 前記モノアルカリ金属塩は、配位子として分子量200以下の配位子を含み、前記分子量200以下の配位子の少なくとも1つが、カルボキシル基を有することを特徴とする請求項1記載のリチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物。   The lithium ion according to claim 1, wherein the monoalkali metal salt includes a ligand having a molecular weight of 200 or less as a ligand, and at least one of the ligands having a molecular weight of 200 or less has a carboxyl group. A binder resin composition for a secondary battery. 前記樹脂組成物を加熱して得られるフィルムが、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比1:1混合)に浸漬し、60℃で3日間保持後の膨潤度が20%以下であることを特徴とする請求項1記載のリチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物。   The film obtained by heating the resin composition is immersed in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate (1: 1 volume ratio), and the swelling degree after holding at 60 ° C. for 3 days is 20% or less. The binder resin composition for lithium ion secondary batteries according to claim 1. 前記テトラカルボン酸二無水物と前記ジアミン化合物の仕込み比が、0.95〜0.99:1.00であることを特徴とする請求項1記載のリチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物。   The binder resin composition for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein a charging ratio of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine compound is 0.95 to 0.99: 1.00. 前記ジアミン化合物のうち25〜100モル%が下記化学式1で示される化合物であることを特徴とする請求項1記載のリチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物。
Figure 2015005391
Figure 2015005391
(化学式1)
(式中、Aは直結、イソプロピリデン基、六フッ素化されたイソプロピリデン基、カルボニル基、チオ基および/またはスルホニル基を表す。nは1〜4の整数である。)
The binder resin composition for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein 25 to 100 mol% of the diamine compound is a compound represented by the following chemical formula 1.
Figure 2015005391
Figure 2015005391
(Chemical formula 1)
(In the formula, A 1 represents a direct bond, an isopropylidene group, a hexafluorinated isopropylidene group, a carbonyl group, a thio group and / or a sulfonyl group. N is an integer of 1 to 4.)
前記モノアルカリ金属塩が、フッ素を含まないことを特徴とする請求項1記載のリチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物。   The binder resin composition for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the monoalkali metal salt does not contain fluorine. 前記テトラカルボン酸二無水物のうち30〜100モル%が、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物であることを特徴とする請求項1記載のリチウムイオン二次電池用バインダー樹脂組成物。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein 30 to 100 mol% of the tetracarboxylic dianhydride is 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride. Binder resin composition. ケイ素原子、スズ原子またはゲルマニウム原子から選ばれる少なくとも一種の負極活物質と、請求項1記載のバインダー樹脂組成物とを含む、リチウムイオン二次電池電極合材ペースト。   A lithium ion secondary battery electrode mixture paste comprising at least one negative electrode active material selected from silicon atoms, tin atoms or germanium atoms, and the binder resin composition according to claim 1. 請求項9記載のリチウムイオン二次電池電極合材ペーストを、集電体上に塗布し、加熱処理してイミド化反応することにより得られることを特徴とするリチウムイオン二次電池用電極。   An electrode for a lithium ion secondary battery obtained by applying the lithium ion secondary battery electrode mixture paste according to claim 9 on a current collector and subjecting it to an imidization reaction by heat treatment. リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備えたリチウムイオン二次電池であって、前記負極が請求項10記載のリチウムイオン二次電池用電極であるリチウムイオン二次電池。   A lithium ion secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and an electrolyte, wherein the negative electrode is an electrode for a lithium ion secondary battery according to claim 10. ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物から構成されるポリアミド酸と、
リチウム塩、ナトリウム塩またはカリウム塩からなる群から選ばれる少なくとも一種のモノアルカリ金属塩と、
ケイ素原子、スズ原子またはゲルマニウム原子から選ばれる少なくとも一種の負極活物質と、を含む、リチウムイオン二次電池電極合材ペーストの製造方法であって、
前記ポリアミド酸と、
前記テトラカルボン酸二無水物100モル%に対して4〜20モル%の前記モノアルカリ金属塩と、を混合する工程を有するリチウムイオン二次電池電極合材ペーストの製造方法。
A polyamic acid composed of a diamine compound and tetracarboxylic dianhydride;
At least one monoalkali metal salt selected from the group consisting of lithium salt, sodium salt or potassium salt;
A method for producing a lithium ion secondary battery electrode mixture paste, comprising at least one negative electrode active material selected from silicon atoms, tin atoms, or germanium atoms,
The polyamic acid;
The manufacturing method of the lithium ion secondary battery electrode compound paste which has a process which mixes 4-20 mol% of the said monoalkali metal salt with respect to 100 mol% of said tetracarboxylic dianhydrides.
請求項9記載のリチウムイオン二次電池電極合材ペーストを、集電体上に、塗布し、加熱処理してイミド化反応することにより得られるリチウムイオン二次電池用電極の製造方法。   The manufacturing method of the electrode for lithium ion secondary batteries obtained by apply | coating the lithium ion secondary battery electrode compound paste of Claim 9 on a collector, and heat-treating and imidating.
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