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JP2018181486A - Electrode binder resin - Google Patents

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JP2018181486A
JP2018181486A JP2017075894A JP2017075894A JP2018181486A JP 2018181486 A JP2018181486 A JP 2018181486A JP 2017075894 A JP2017075894 A JP 2017075894A JP 2017075894 A JP2017075894 A JP 2017075894A JP 2018181486 A JP2018181486 A JP 2018181486A
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binder resin
component
polymer
mass
electrode
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JP2017075894A
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操 今野
Misao Konno
操 今野
宏典 小西
Hironori Konishi
宏典 小西
大輔 四宮
Daisuke Shinomiya
大輔 四宮
小手 和洋
Kazuhiro Kote
和洋 小手
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Denka Co Ltd
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Denka Co Ltd
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode binder resin composition which has good resistance against an electrolyte solution, which is high in binding property and slurry stability, and which enables the dramatic enhancement in battery discharge rate characteristic and cycle characteristics.SOLUTION: An electrode binder resin comprises a polymer containing (a) a monomer unit originating from an ethylenic unsaturated carboxylic acid ester compound having a structure given by the formula I (where -X- is a straight-chain or branched alkylene group with C3-12 or a cycloalkylene group with C4-12; and Rand Rindependently represent a hydrogen atom or a methyl group), and (b) a monomer unit originating from an ethylenic unsaturated sulfonic acid compound. The polymer has a crosslinking density of 1×10mol/cc or more and less than 1×10mol/cc.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、電極用バインダー樹脂組成物、その電極用バインダー樹脂組成物を用いた電極材スラリー、並びにこれを利用する電極、二次電池、及び電気二重層キャパシタに関する。   The present invention relates to a binder resin composition for an electrode, an electrode material slurry using the binder resin composition for an electrode, an electrode using the same, a secondary battery, and an electric double layer capacitor.

近年、電子機器において、充電により繰り返し使用が可能である、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム二次電池等の二次電池や電気二重層キャパシタ等のキャパシタが用いられている。   In recent years, capacitors such as a lithium ion secondary battery, a nickel hydrogen secondary battery, a secondary battery such as a nickel cadmium secondary battery, an electric double layer capacitor, and the like, which can be repeatedly used by charging, are used in electronic devices. .

これらの二次電池やキャパシタは一般に、電極、セパレーター、電解質を含む電解液を備えて構成される。電極は、バインダー(結着剤)が溶解した溶媒中に電極活物質を分散させた電極材スラリーを電極集電体上に塗工・乾燥させて、合剤層とすることで製造される。   These secondary batteries and capacitors are generally configured to include an electrolyte, an electrode, a separator, and an electrolyte. The electrode is manufactured by coating and drying an electrode material slurry, in which an electrode active material is dispersed in a solvent in which a binder (binder) is dissolved, on an electrode current collector, to form a mixture layer.

従来からリチウムイオン二次電池電極用のバインダーとしてポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFという)が工業的に多用されているが、電池の高性能化に関して近年の要求レベルには十分な対応ができていない。   Polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as "PVDF") is conventionally and industrially used as a binder for lithium ion secondary battery electrodes, but has not been able to sufficiently cope with the recent level of demand for higher performance of batteries. .

また、PVDFをバインダーとして利用する場合には例えば、特許文献1等に開示されているように、合剤層を積層させるための溶媒として、N−メチルピロリドン(以下、NMP)等のアミド類、ウレア類といった含窒素系有機溶剤が使用される。しかし、NMP等の含窒素系有機溶剤は、乾燥時に発生する溶媒蒸気をそのまま大気に解放すると環境上問題となるので回収しなければならない。   In addition, when using PVDF as a binder, for example, as disclosed in Patent Document 1 etc., amides such as N-methylpyrrolidone (hereinafter, NMP) as a solvent for laminating a mixture layer, Nitrogen-containing organic solvents such as ureas are used. However, nitrogen-containing organic solvents such as NMP must be recovered because solvent vapor generated during drying is an environmental problem if released to the atmosphere as it is.

そこで、バインダーとして水系バインダーを用いることが提案されている。例えば、特許文献2には、負極活物質としての炭素材料をバインダーとしてのアクリル系共重合体の水性エマルジョンとカルボキシメチルセルロースとの混合水和物を用い、これらを溶媒である水に分散させたペースト状の負極合材が示されている。   Therefore, it has been proposed to use an aqueous binder as the binder. For example, Patent Document 2 discloses a paste in which a carbon material as a negative electrode active material is mixed with an aqueous emulsion of an acrylic copolymer as a binder and a mixed hydrate of carboxymethyl cellulose and these are dispersed in water as a solvent. Negative electrode mix is shown.

しかしながら、従来の水系バインダーは負極板への転用が主であり、正極板への転用、特に電極板製造工程での塗工スラリーの分散に関して不十分であったり、得られる電池の性能が十分でない等の問題があった。   However, conventional aqueous binders are mainly diverted to the negative electrode plate, and inadequate to the positive electrode plate, particularly with respect to the dispersion of the coating slurry in the electrode plate manufacturing process, or the performance of the obtained battery is not sufficient There was a problem of

また、特に近年、電池の高性能化要請から活材の変更も進み、バインダーにも高い性能が求められている実状がある。   Further, in particular, in recent years, with the demand for higher performance of the battery, the change of the active material has been advanced, and there is a reality that high performance is also required for the binder.

特許文献3においては3〜5官能の(メタ)アクリレート架橋モノマーを用いて、粒子内架橋構造を有するバインダーを用いることで、活物質や導電助剤が強く結着されるとしている。   In patent document 3, it is supposed that an active material and a conductive support agent are strongly bound by using the binder which has an intraparticle crosslinking structure using a 3- to 5-functional (meth) acrylate crosslinking monomer.

特許文献4においては、(メタ)アクリレート架橋モノマーを用いて、非水電解液に対し膨潤・溶解を防ぎ、電極の集電体から活物質の剥がれや活物質同士の結合悪化、電池内の一部での電解液不足が改善されるとしている。そして、電解液による膨潤・溶解が小さくなることで、容量が高く、高レート充放電サイクル、低温充放電サイクル等の充放電サイクル特性に優れた二次電池を得られるとしている。   In Patent Document 4, a (meth) acrylate crosslinking monomer is used to prevent swelling / dissolution in a non-aqueous electrolytic solution, peeling of the active material from the current collector of the electrode, or deterioration of the bonding between the active materials, It is said that the shortage of electrolyte in the department will be improved. Then, it is supposed that a secondary battery having high capacity and excellent charge / discharge cycle characteristics such as high rate charge / discharge cycle, low temperature charge / discharge cycle, etc. can be obtained because swelling / dissolution by the electrolytic solution becomes small.

特許文献5ではエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物とエチレン性不飽和スルホン酸化合物とを所定の質量比で含有してなるポリマー粒子を含む電極用バインダー組成物が開示されている。   Patent Document 5 discloses a binder composition for an electrode, which comprises polymer particles containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound and an ethylenically unsaturated sulfonic acid compound in a predetermined mass ratio.

特開2004−134365号公報Japanese Patent Application Publication No. 2004-134365 特開2000−294230号公報JP 2000-294230 A 特開2014−160638号公報JP, 2014-160638, A 特開2001−256980号公報JP 2001-256980 A 国際公開第2013/069558号International Publication No. 2013/069558

さらにPVDFをバインダーとして用いた場合、集電体と電極膜間および活物質間の結着力不足などの問題があり、合剤の剥離や脱落のため、電池のサイクル特性に問題があった。電極材スラリーの粘度経時安定性および集電体との結着性やバインダーの耐電解液性は、サイクル特性等に影響を及ぼすため、改良が求められている。   Furthermore, when PVDF is used as a binder, there is a problem such as insufficient bonding between the current collector and the electrode film and between the active materials, and there is a problem in the cycle characteristics of the battery due to peeling and falling of the mixture. Since the viscosity stability over time of the electrode material slurry, the binding property to the current collector, and the electrolytic solution resistance of the binder affect the cycle characteristics and the like, improvement is required.

本発明者らは、電極用バインダー樹脂組成物が、二次電池に用いられる電解液に対して、著しく溶解してしまう場合や著しく膨潤してしまう場合があることに気が付いた。   The inventors of the present invention noticed that the binder resin composition for an electrode may be significantly dissolved or swollen in an electrolyte used in a secondary battery.

また上記特許文献5に記載の電極用バインダー組成物では、膨潤度が高すぎ、また得られる電池の放電レート特性とサイクル特性が不十分であった。   Moreover, in the binder composition for electrodes of the said patent document 5, the swelling degree was too high, and the discharge rate characteristic and cycling characteristics of the battery which were obtained were inadequate.

したがって、本発明の目的は、電極用バインダー樹脂組成物が電解液に対しての良好な耐性を有することができ、そして電極材スラリーの貯蔵安定性や塗膜平滑性が良好であって、しかも電池の放電レート特性とサイクル特性に優れるような電極用バインダー樹脂組成物を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a binder resin composition for an electrode having good resistance to an electrolytic solution, and having excellent storage stability and coating smoothness of an electrode material slurry, and An object of the present invention is to provide a binder resin composition for an electrode which is excellent in discharge rate characteristics and cycle characteristics of a battery.

本発明者らは、上記目的を達成するために検討を重ねた結果、後述するモノマー(単量体)から誘導される構成単位を含む重合体(ポリマー)であって、その架橋密度が特定の範囲にあるポリマーを、電極用バインダー樹脂として使用すれば、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of repeated studies to achieve the above object, the present inventors are polymers (polymers) containing a structural unit derived from a monomer (monomer) described later, and the crosslink density of the polymer is specified. It has been found that if the polymer in the range is used as a binder resin for an electrode, the above problems are solved, and the present invention has been completed.

したがって、本発明は、次の(1)以下を含む。   Therefore, the present invention includes the following (1):

(1)
(a)下記式Iの構造を有するエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物

Figure 2018181486
(式中、−X−は、炭素数3〜12の直鎖もしくは分岐のアルキレン基、または炭素数4〜12のシクロアルキレン基であり、R1及びR2はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基である)
に由来する単量体単位と、
(b)エチレン性不飽和スルホン酸化合物
に由来する単量体単位とを、
含有するポリマーを含み、
上記ポリマーの架橋密度が、1×10-4mol/cc以上1×10-3mol/cc未満である、電極用バインダー樹脂組成物。 (1)
(A) Ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound having a structure of the following formula I
Figure 2018181486
(Wherein, -X- is a linear or branched alkylene group having 3 to 12 carbon atoms or a cycloalkylene group having 4 to 12 carbon atoms, and R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a methyl group Is)
Monomer units derived from
(B) a monomer unit derived from an ethylenically unsaturated sulfonic acid compound,
Containing polymers,
A binder resin composition for an electrode, wherein a crosslinking density of the polymer is 1 × 10 −4 mol / cc or more and 1 × 10 −3 mol / cc or less.

(2)
上記ポリマーがさらに(c)成分として、
(c1)エステル構造におけるアルコール由来の部位に水酸基を有するエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物に由来する単量体単位、
(c2)エステル構造におけるアルコール由来の部位に炭素数8以上のアルキル基を有するエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物に由来する単量体単位
のいずれか一種以上を含有する、(1)に記載の電極用バインダー樹脂組成物。
(2)
The above-mentioned polymer is further contained as component (c),
(C1) a monomer unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound having a hydroxyl group at an alcohol-derived site in an ester structure,
(C2) The compound according to (1), which contains any one or more of monomer units derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound having an alkyl group having 8 or more carbon atoms in an alcohol-derived site in an ester structure Binder resin composition for electrodes.

(3)
上記ポリマーにおいて、(c1)成分の単量体単位の含有量が、1〜10質量%である、(2)に記載の電極用バインダー樹脂組成物。
(3)
The binder resin composition for electrodes as described in (2) whose content of the monomer unit of (c1) component is 1-10 mass% in the said polymer.

(4)
上記ポリマーにおいて、(a)成分と(c)成分の合計のうち、(c2)成分の単量体単位の割合が、10〜98.9質量%である、(2)または(3)に記載の電極用バインダー樹脂組成物。
(4)
The polymer described in (2) or (3), wherein the proportion of the monomer units of the (c2) component is 10 to 98.9% by mass in the total of the (a) component and the (c) component. Binder resin composition for electrodes.

(5)
上記ポリマーの総質量に対して、(a)成分の単量体単位の含有量が、0.1〜10質量%である、(1)〜(4)のいずれか一項に記載の電極用バインダー樹脂組成物。
(5)
For the electrode according to any one of (1) to (4), the content of monomer units of the component (a) is 0.1 to 10% by mass with respect to the total mass of the polymer Binder resin composition.

(6)
上記ポリマーにおいて、(b)成分の単量体単位の含有量に対する(a)成分ならびに存在する場合(c)成分の単量体単位の含有量の質量比{(a)+(c)}:(b)が、98〜91:2〜9の範囲にあり、
上記ポリマーにおいて、(a)成分の単量体単位と(b)成分の単量体単位と存在する場合(c)成分の単量体単位の合計量の割合が、70質量%以上である、(1)〜(5)のいずれか一項に記載の電極用バインダー樹脂組成物。
(6)
In the above polymer, the mass ratio of the content of the monomer unit of the component (a) and the component (c) when present to the content of the monomer unit of the component (b) {(a) + (c)}: (B) is in the range of 98-91: 2-9,
In the above polymer, the ratio of the total amount of the monomer units of the component (a) and the monomer units of the component (b) and the monomer units of the component (c) is 70% by mass or more. The binder resin composition for electrodes as described in any one of (1)-(5).

(7)
上記ポリマーが(c)成分としてさらに、
(c3)エステル構造におけるアルコール由来の部位に炭素数1〜7のアルキル基を有するエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物に由来する単量体単位
を1〜30質量%含有する、(1)〜(6)のいずれか一項に記載の電極用バインダー樹脂組成物。
(7)
Further, the above-mentioned polymer is used as the component (c)
(1) to (1) containing 1 to 30% by mass of a monomer unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound having an alkyl group of 1 to 7 carbon atoms at a site derived from alcohol in the ester structure (c3) 6) The binder resin composition for electrodes as described in any one of 6).

(8)
上記ポリマーがさらに、
(d)エチレン性不飽和カルボン酸化合物に由来する単量体単位
を0.1〜10質量%含有する、(1)〜(7)のいずれか一項に記載の電極用バインダー樹脂組成物。
(8)
Further, the above-mentioned polymer is
(D) The binder resin composition for electrodes as described in any one of (1)-(7) which contains 0.1-10 mass% of monomer units derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid compound.

(9)
電極用バインダー樹脂が、ポリマーの粒子が水性溶媒中に分散されてなるポリマーエマルジョンの形態である、(1)〜(8)のいずれか一項に記載の電極用バインダー樹脂組成物。
(9)
The binder resin composition for electrodes as described in any one of (1)-(8) whose binder resin for electrodes is a form of the polymer emulsion which the particle | grains of a polymer disperse | distribute in an aqueous solvent.

(10)
(1)〜(9)のいずれか一項に記載の電極用バインダー樹脂組成物と活物質を含有する電極材スラリー。
(10)
The electrode material slurry containing the binder resin composition for electrodes as described in any one of (1)-(9), and an active material.

(11)
(10)に記載の電極材スラリーの塗布乾燥層を含む、電極。
(11)
(10) An electrode containing the application dry layer of the electrode material slurry as described in (10).

(12)
(11)に記載の電極を含む、二次電池。
(12)
The secondary battery containing the electrode as described in (11).

(13)
(11)に記載の電極を含む、電気二重層キャパシタ。
(13)
An electric double layer capacitor comprising the electrode according to (11).

本発明によれば、電解液に対する耐性が良好で、結着性、スラリー安定性が高く、電池の放電レート特性とサイクル特性を飛躍的に向上できる電極用バインダー樹脂組成物を提供することが可能である。   According to the present invention, it is possible to provide a binder resin composition for an electrode having good resistance to an electrolytic solution, high binding property and high slurry stability, and capable of dramatically improving the discharge rate characteristics and cycle characteristics of the battery. It is.

以下、本発明を実施するための形態について、以下に詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The present invention is not limited to the embodiments described below.

本明細書では「(メタ)アクリル」とは、「アクリル及びメタクリル」の両方が含まれることを意味し、また「(メタ)アリル」とは、「アリル及びメタリル」の両方が含まれることを意味する。   In the present specification, "(meth) acrylic" means that both "acrylic and methacrylic" are included, and "(meth) allyl" includes both "allyl and methallyl". means.

本明細書において数値範囲を示す「〜」(チルダ)記号は、別段の断わりがないかぎりは下限値と上限値を含むことを意味する。   In the present specification, the symbol “to” (tilde) indicating a numerical range is meant to include the lower limit value and the upper limit value unless otherwise specified.

本明細書ではわかりやすさのため、ポリマーに含まれる単量体単位(成分)を指す記号を、原料化合物にも流用することがある。   In the present specification, for the sake of easy understanding, a symbol indicating a monomer unit (component) contained in a polymer may also be diverted to a raw material compound.

[電極用バインダー樹脂組成物]
本発明の実施形態に係る電極用バインダー樹脂組成物(以下、単に「バインダー樹脂」とも称することがある。)は、(a)成分として下記式Iの構造式で表されるエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物に由来する単量体単位を含む。

Figure 2018181486
ここで式中、−X−は、炭素数3〜12、より好ましくは炭素数6〜10の直鎖もしくは分岐のアルキレン基、または炭素数4〜12のシクロアルキレン基であり、またR1及びR2はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基である。 [Binder resin composition for electrode]
The binder resin composition for electrodes according to the embodiment of the present invention (hereinafter sometimes referred to simply as “binder resin”) is an ethylenically unsaturated carboxylic acid represented by the structural formula of the following formula I as component (a) It contains a monomer unit derived from an acid ester compound.
Figure 2018181486
Here, in the formula, -X- is a linear or branched alkylene group having 3 to 12 carbon atoms, more preferably 6 to 10 carbon atoms, or a cycloalkylene group having 4 to 12 carbon atoms, and R 1 and Each R 2 is independently a hydrogen atom or a methyl group.

またさらに当該バインダー樹脂は、(b)成分としてエチレン性不飽和スルホン酸化合物に由来する単量体単位も含む。   Furthermore, the said binder resin also contains the monomer unit derived from an ethylenically unsaturated sulfonic acid compound as (b) component.

また或る実施形態では当該バインダー樹脂がさらに、(c)成分として
(c1)エステル構造におけるアルコール由来の部位に水酸基を有するエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物に由来する単量体単位、
(c2)エステル構造におけるアルコール由来の部位に炭素数8以上のアルキル基を有するエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物に由来する単量体単位
(c3)エステル構造におけるアルコール由来の部位に炭素数1〜7のアルキル基を有するエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物に由来する単量体単位
のいずれか一種以上を含有してもよい。
In one embodiment, the binder resin is a monomer unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound having a hydroxyl group at a site derived from alcohol in (c1) ester structure as component (c).
(C2) a monomer unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound having an alkyl group having 8 or more carbon atoms in an alcohol-derived site in an ester structure (c3) an alcohol-derived site in an ester structure It may contain any one or more of monomer units derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound having an alkyl group of 7.

また或る実施形態では、当該バインダー樹脂がさらに、(d)成分としてエチレン性不飽和カルボン酸化合物に由来する単量体単位を含有してもよい。   In one embodiment, the binder resin may further contain, as the component (d), a monomer unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid compound.

上記ポリマーは、次の式で表される架橋密度:
架橋密度(mol/cc)=G’/RT
(式中、G’は貯蔵弾性率(dyn/cm2)を表し、Rは気体定数(8.31×107[(dyn・cm)/(mol・K)])を表し、Tは絶対温度(K)を表す)
が、1×10-4mol/cc以上1×10-3mol/cc未満の範囲である。架橋密度について詳しくは後述する。
The above polymer has a crosslink density represented by the following formula:
Crosslink density (mol / cc) = G '/ RT
(Wherein, G ′ represents a storage elastic modulus (dyn / cm 2 ), R represents a gas constant (8.31 × 10 7 [(dyn · cm) / (mol · K)]), and T is an absolute Represents temperature (K))
Is in the range of 1 × 10 −4 mol / cc to 1 × 10 −3 mol / cc. Details of the crosslinking density will be described later.

[架橋密度]
好適な実施の態様において、前記(a)成分こと式Iで表されるエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物は、架橋剤として機能し、この架橋密度を所定の範囲に調整することにより、少量であってもバインダー樹脂に高い結着力を発揮させることができる。
Crosslink density
In a preferred embodiment, the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound represented by the component (a) and the formula I functions as a crosslinking agent, and by adjusting the crosslink density in a predetermined range, in a small amount Even if it is present, the binder resin can exhibit high binding power.

バインダー樹脂であるポリマー中の単位体積当たりに存在する架橋分子の数は、架橋密度(単位:mol/cc)とも称される。この架橋密度は、バインダー樹脂の動的せん断貯蔵弾性率(周波数1Hz)の温度依存性測定で観測されるゴム状領域で平衡域となる動的せん断貯蔵弾性率G’(単位:dyn/cm2)とその平衡域となった際の温度T(単位:K)とから、下記式により算出される: The number of cross-linking molecules present per unit volume in the polymer which is the binder resin is also referred to as cross-linking density (unit: mol / cc). The crosslink density is a dynamic shear storage modulus G ′ (unit: dyn / cm 2 ) which is an equilibrium region in a rubbery region observed by temperature dependence measurement of a dynamic shear storage modulus (frequency 1 Hz) of the binder resin. ) And the temperature T (unit: K) at which the equilibrium region is reached, according to the following equation:

架橋密度(mol/cc)=G’/RT
式中のRは気体定数(8.31×107[(dyn・cm)/(mol・K)])である。
Crosslink density (mol / cc) = G '/ RT
R in the formula is a gas constant (8.31 × 10 7 [(dyn · cm) / (mol · K)]).

架橋密度の値は、架橋成分の種類と量や重合条件を適宜設定することで調整できる。特に架橋成分の種類と量は架橋密度の値に大きな影響を与える。架橋密度の値が1×10-4mol/cc以上1×10-3mol/cc未満であることにより、電解液に対して溶け難く、膨潤し難いバインダー樹脂とすることが可能となる。好ましくは当該架橋密度を、2×10-4mol/cc以上1×10-3mol/cc未満の範囲、さらに好ましくは4×10-4mol/cc以上1×10-3mol/cc未満の範囲、なおも好ましくは5×10-4mol/cc以上1×10-3mol/cc未満の範囲とすることができる。架橋密度が低い場合、サイクル特性や放電レート特性が劣るおそれがある。 The value of the crosslink density can be adjusted by appropriately setting the type and amount of the crosslinking component and the polymerization conditions. In particular, the type and amount of the crosslinking component have a great influence on the value of the crosslinking density. When the value of the crosslink density is 1 × 10 −4 mol / cc or more and less than 1 × 10 −3 mol / cc, it becomes possible to obtain a binder resin which is hardly soluble in an electrolytic solution and hardly swells. Preferably, the crosslink density is in the range of 2 × 10 -4 mol / cc to 1 × 10 -3 mol / cc, more preferably 4 × 10 -4 mol / cc to 1 × 10 -3 mol / cc. It can be in the range of 5 × 10 −4 mol / cc or more and 1 × 10 −3 mol / cc or more. When the crosslinking density is low, the cycle characteristics and the discharge rate characteristics may be inferior.

バインダー樹脂の架橋密度を上述した範囲にすることにより、少量を用いたとしても高い結着力を発揮させることができる。また、バインダー樹脂は基本的に絶縁体であるため、バインダー樹脂の使用量を少量とすることにより、例えばリチウムイオン二次電池に適用した際に、内部抵抗を下げることができ、充放電特性の向上を図ることができる。   By setting the crosslink density of the binder resin in the above-mentioned range, high binding strength can be exhibited even if a small amount is used. In addition, since the binder resin is basically an insulator, the internal resistance can be reduced, for example, when applied to a lithium ion secondary battery, by setting the amount of the binder resin used to a small amount. It can improve.

[動的せん断貯蔵弾性率]
前記動的せん断貯蔵弾性率の温度依存性は、具体的には、バインダー樹脂の動的せん断貯蔵弾性率G’を、当該樹脂のガラス状領域の温度からゴム状領域の温度の範囲(すなわち、当該樹脂のガラス転移点未満の温度からガラス転移点を超える温度の範囲)に亘り、温度を変化させながら測定できる。この際、上記温度範囲において、ガラス状領域では高い動的せん断貯蔵弾性率の平衡域(プラトー)がガラス転移点まで続き、ガラス転移点付近から動的せん断貯蔵弾性率は減少し、ゴム状領域では、低い動的せん断貯蔵弾性率の平衡域となる。このゴム状領域における平坦領域の動的せん断貯蔵弾性率が、前記G’(dyn/cm2)である。本明細書においては、用いるポリマーの種類に依らず100℃付近が平衡域に含まれることから、100℃でG’を測定する。
[Dynamic shear storage modulus]
Specifically, the temperature dependence of the dynamic shear storage elastic modulus is a dynamic shear storage elastic modulus G ′ of the binder resin from the temperature of the glassy region of the resin to the temperature of the rubbery region (ie, It can be measured while changing the temperature from the temperature below the glass transition temperature of the resin to the temperature above the glass transition temperature. At this time, in the above temperature range, the equilibrium region (plateau) of high dynamic shear storage modulus continues to the glass transition point in the glassy region, and the dynamic shear storage modulus decreases from the vicinity of the glass transition point, and the rubbery region In the low dynamic shear storage modulus equilibrium region. The dynamic shear storage elastic modulus of the flat area in this rubbery area is the G '(dyn / cm 2 ). In the present specification, G ′ is measured at 100 ° C. because around 100 ° C. is included in the equilibrium region regardless of the type of polymer used.

[動的せん断貯蔵弾性率の測定]
バインダー樹脂の動的せん断貯蔵弾性率は、例えば、バインダー樹脂を含む液状のバインダー組成物を乾燥させて、固形分であるバインダー樹脂のフィルムを作製し、そのバインダー樹脂フィルムを用いて動的粘弾性測定装置により測定することが可能である。
[Measurement of dynamic shear storage modulus]
The dynamic shear storage elastic modulus of the binder resin is, for example, drying a liquid binder composition containing the binder resin to prepare a film of the binder resin which is solid content, and using the binder resin film, the dynamic viscoelasticity is obtained. It is possible to measure by a measuring device.

より具体的には、バインダー樹脂の動的せん断貯蔵弾性率は次の手順により測定することが可能である。   More specifically, the dynamic shear storage modulus of the binder resin can be measured by the following procedure.

バインダー樹脂として、例えば重合体粒子を含むポリマーエマルジョンを用意し、このポリマーエマルジョンを室温(5〜35℃)環境下で乾燥させる。   As a binder resin, for example, a polymer emulsion containing polymer particles is prepared, and this polymer emulsion is dried in a room temperature (5 to 35 ° C.) environment.

その後、高温(例えば60〜140℃の範囲の温度(一例としては105℃))の恒温槽中で数十分〜数時間(例えば30分から2時間(一例としては1時間))乾燥させ、厚み0.4〜4mmの樹脂フィルムを作製する。   Then, it is dried in a constant temperature bath at a high temperature (for example, a temperature in the range of 60 to 140 ° C. (for example, 105 ° C.)) for several dozen minutes to several hours (for example, 30 minutes to 2 hours (for example, 1 hour)) A resin film of 0.4 to 4 mm is produced.

次いで、作製したバインダー樹脂のフィルムを裁断し、フィルム片を得て、このフィルム片で動的粘弾性測定装置にて測定を行う。   Subsequently, the film of the produced binder resin is cut | judged, a film piece is obtained, and it measures with a dynamic-viscoelasticity measuring apparatus with this film piece.

[ガラス転移点]
バインダー樹脂のガラス転移点は電極製造プロセス等で求められる粒子の剛性が保てる範囲内で低い方が好ましく、本発明の実施形態における架橋密度の場合、例えば−40〜−60℃の範囲にできる。ガラス転移点がこの範囲にあるバインダー樹脂は、実用的な使用温度範囲で大きな樹脂特性の変化が少なく、リチウムイオン二次電池に適用したときに低温特性や耐久性の向上につながる。なお、ガラス転移点は、バインダー樹脂を構成する単量体原料の種類とその使用量とにより、所望の範囲に調整することができる。
[Glass transition point]
The glass transition point of the binder resin is preferably as low as possible within the range in which the rigidity of the particles obtained in the electrode production process or the like can be maintained. A binder resin having a glass transition temperature in this range causes little change in large resin characteristics in a practical use temperature range, and leads to improvement of low temperature characteristics and durability when applied to a lithium ion secondary battery. In addition, a glass transition point can be adjusted to a desired range with the kind of monomer raw material which comprises binder resin, and its usage amount.

[ガラス転移点の測定]
本明細書ではガラス転移点(Tg)は以下のように測定する。
[Measurement of glass transition point]
In the present specification, the glass transition point (Tg) is measured as follows.

バインダー樹脂を型枠に流し込み、23℃で5日間乾燥させ、厚さ0.3〜0.5mmのフィルムを作製する。作製したフィルムを試料とし、JIS K 7121:1987に従って示差走査熱量(DSC)測定を行う。そして、DSC曲線におけるベースラインの接線とガラス転移による吸熱領域の急峻な下降位置の接線との交点をTgとする。   The binder resin is poured into a mold and dried at 23 ° C. for 5 days to prepare a film having a thickness of 0.3 to 0.5 mm. Using the produced film as a sample, differential scanning calorimetry (DSC) measurement is performed according to JIS K 7121: 1987. And let the intersection of the tangent of the baseline in a DSC curve, and the tangent of the steep descent | fall position of the heat absorption area | region by glass transition be Tg.

[(a)式Iの構造を有するエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物]
式Iの構造を有するエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物は、エチレン性不飽和カルボン酸化合物由来の部位とアルコール由来の部位とから構成されており、エチレン性不飽和カルボン酸と(モノ又はジ)アルコールとから公知の製法で得ることができる。
[(A) Ethylenically Unsaturated Carboxylic Acid Ester Compound Having the Structure of Formula I]
An ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound having a structure of Formula I is composed of a moiety derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid compound and a moiety derived from an alcohol, and an ethylenically unsaturated carboxylic acid and (mono or di) It can be obtained from alcohol and a known method.

「アルコール由来の部位」とは、カルボン酸エステル(R−COO−R’)が典型的にはカルボン酸(R−COOH)とアルコール(R’−OH)の反応により生成されることに基づく、このアルコールに由来する側の部位をいう。   The "alcohol-derived moiety" is based on that a carboxylic acid ester (R-COO-R ') is typically generated by the reaction of a carboxylic acid (R-COOH) with an alcohol (R'-OH). This refers to the site derived from this alcohol.

(a)成分の式IのXで表される構造(部分)の例としては、ブチレングリコール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、トリシクロデカンジメタノールといったものから誘導される部分を挙げることができるが、エチレングリコールやトリエチレングリコールなどは含まれない。   Examples of the structure (portion) represented by X of the formula I of the component (a) include butylene glycol, pentanediol, hexanediol, heptanediol, octanediol, nonanediol, decanediol and tricyclodecanedimethanol May be mentioned, but ethylene glycol and triethylene glycol etc. are not included.

(a)成分としては例えば、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、トリシクロデカングリコールジアクリレート、3−メチル−1,5−ペンタンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、2−メチル−1,8オクタンジオールジアクリレート、1,10−デカンジオールジアクリレートが挙げられる。これらのうち、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、およびトリシクロデカングリコールジアクリレートが好ましく、1,6−ヘキサンジオールジアクリレートがより好ましい。(a)成分を二種類以上組み合わせて用いてもよい。   As the component (a), for example, 1,3-butylene glycol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, tricyclodecane glycol diacrylate, 3-methyl-1,5-pentanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate Acrylate, 1,9-nonanediol diacrylate, 2-methyl-1,8-octanediol diacrylate, 1,10-decanediol diacrylate. Among these, 1,3-butylene glycol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, and tricyclodecane glycol diacrylate are preferable, and 1,6-hexanediol diacrylate is more preferable. The components (a) may be used in combination of two or more.

(a)成分は、使用される単量体原料の全体の質量に対する含有量として、例えば0.1〜10質量%、好ましくは3〜10質量%、より好ましくは3〜8質量%を使用することができる。この結果として、ポリマーの質量に対する、単量体由来の構造単位の含有量も、同様の範囲とすることができる。このように含有させることによって、電極材スラリーの塗工性が非常に良好となり、また、耐電解液膨潤性が良好で、さらに耐熱性に優れた二次電池電極を得ることが可能となる。これによって、電池出力特性が良好な二次電池を得ることに寄与する。   The component (a) is used, for example, in an amount of 0.1 to 10% by mass, preferably 3 to 10% by mass, more preferably 3 to 8% by mass, based on the total mass of the monomer raw material used. be able to. As a result, the content of structural units derived from monomers relative to the mass of the polymer can be in the same range. By incorporating in this manner, the coatability of the electrode material slurry becomes very good, and it is possible to obtain a secondary battery electrode having good resistance to electrolyte solution swelling and further excellent in heat resistance. This contributes to obtaining a secondary battery with good battery output characteristics.

[(b)エチレン性不飽和スルホン酸化合物]
(b)エチレン性不飽和スルホン酸化合物としては、例えば、ビニルスルホン酸、p−スチレンスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、ポリオキシエチレン−1−アリルオキシメチルアルキルスルホン酸エステル、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテルスルホン酸エステル、ポリオキシエチレンアリルオキシメチルアルコキシエチルスルホン酸エステル、アルキルアリルスルホコハク酸、及びポリオキシアルキレン(メタ)アクリレートスルホン酸エステル等から選ばれる1種又は2種以上のもの並びにそれらの塩等が挙げられる。この塩とは、アルカリ金属塩(Na、K等)、アルカリ土類金属塩及びアンモニウム塩等が挙げられる。
[(B) Ethylenically unsaturated sulfonic acid compound]
(B) As the ethylenically unsaturated sulfonic acid compound, for example, vinyl sulfonic acid, p-styrene sulfonic acid, (meth) allyl sulfonic acid, polyoxyethylene-1-allyloxymethyl alkyl sulfonic acid ester, polyoxyalkylene alkenyl Ether sulfonic acid ester, polyoxyethylene allyloxy methyl alkoxyethyl sulfonic acid ester, alkyl allyl sulfosuccinic acid, polyoxyalkylene (meth) acrylate sulfonic acid ester, etc. 1 type, or 2 or more types of thing, salts thereof, etc. Can be mentioned. Examples of this salt include alkali metal salts (Na, K etc.), alkaline earth metal salts and ammonium salts.

上記例示のうち、p−スチレンスルホン酸、ポリオキシエチレン−1−(アリルオキシメチル)アルキルスルホン酸エステル、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテルスルホン酸エステル、ポリオキシエチレンアリルオキシメチルアルコキシエチルスルホン酸エステル、及びそれらの塩が好ましく、ポリオキシエチレン−1−(アリルオキシメチル)アルキルスルホン酸エステル及びその塩が好ましい。(b)成分を二種類以上組み合わせて用いてもよい。   Among the above-mentioned examples, p-styrenesulfonic acid, polyoxyethylene-1- (allyloxymethyl) alkylsulfonic acid ester, polyoxyalkylene alkenyl ether sulfonic acid ester, polyoxyethylene allyloxymethyl alkoxyethyl sulfonic acid ester, and those Salts thereof are preferred, and polyoxyethylene-1- (allyloxymethyl) alkylsulfonic acid esters and salts thereof are preferred. The components (b) may be used in combination of two or more.

(b)成分は、使用される単量体原料の全体の質量に対する含有量として、例えば1〜10質量%、好ましくは1〜9質量%、さらに好ましくは1〜7質量%を使用することができる。この結果として、ポリマーの質量に対する、単量体由来の構造単位の含有量も、同様の範囲とすることができる。また好ましい実施形態では、(a)成分と(b)成分と後述する任意含有物である(c)成分((c1)、(c2)、(c3)成分を含む)との単量体単位の含有量の質量比{(a)+(c)}:(b)は、98〜91:2〜9の範囲とすることができる。このとき、(a)成分の単量体単位と(b)成分の単量体単位と存在する場合(c)成分の単量体単位の合計量の割合が、ポリマー全体の質量のうち70質量%以上であるのが好ましく、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上とすることができる。このような含有量とすることによって、バインダー樹脂は、二次電池電極用スラリーとして好適に使用することができる。   The content of the component (b) is, for example, 1 to 10% by mass, preferably 1 to 9% by mass, and more preferably 1 to 7% by mass, based on the total mass of the monomer raw material used it can. As a result, the content of structural units derived from monomers relative to the mass of the polymer can be in the same range. In a preferred embodiment, monomer units of components (a) and (b) and components (c) (including components (c1), (c2) and (c3)) which are optional inclusions described later The mass ratio of the content {(a) + (c)}: (b) can be in the range of 98-91: 2-9. At this time, the ratio of the total amount of the monomer units of the component (a) and the monomer units of the component (b) and the monomer units of the component (c) is 70% of the total mass of the polymer % Or more is preferable, more preferably 80% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, and still more preferably 95% by mass or more. By setting it as such content, binder resin can be used conveniently as a slurry for secondary battery electrodes.

[(c1)エステル構造におけるアルコール由来の部位に水酸基を有するエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物]
(c1)成分では、アルキル基が直鎖及び分岐鎖であるのが好ましく、直鎖であることがより好ましい。アルキル基の炭素数は、1〜8であるのが好ましく、1〜3であるのがより好ましい。また、水酸基の数は、特に限定されないが、1〜2が好ましい。エチレン性不飽和カルボン酸部分はアクリル酸であるのが好ましい。
[(C1) Ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound having a hydroxyl group at an alcohol-derived site in the ester structure]
In the component (c1), the alkyl group is preferably linear or branched, and more preferably linear. It is preferable that it is 1-8, and, as for carbon number of an alkyl group, it is more preferable that it is 1-3. Further, the number of hydroxyl groups is not particularly limited, but is preferably 1 to 2. Preferably, the ethylenically unsaturated carboxylic acid moiety is acrylic acid.

(c1)成分としては、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシシクロヘキシル等が挙げられる。これらのうち、メタクリル酸2−ヒドロキシエチルがより好ましい。(c1)成分を二種類以上組み合わせて用いてもよい。   As the component (c1), 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, (meth) Examples thereof include hydroxycyclohexyl acrylate and the like. Among these, 2-hydroxyethyl methacrylate is more preferable. The component (c1) may be used in combination of two or more.

(c1)成分は、使用される単量体原料の全体の質量に対する含有量として、例えば1〜10質量%、好ましくは2〜8質量%、より好ましくは3〜7質量%を使用することができる。この結果として、ポリマーの質量に対する、単量体由来の構造単位の含有量も、同様の範囲とすることができる。   The component (c1) may be used, for example, in an amount of 1 to 10% by mass, preferably 2 to 8% by mass, and more preferably 3 to 7% by mass, based on the total mass of the monomer raw material used. it can. As a result, the content of structural units derived from monomers relative to the mass of the polymer can be in the same range.

[(c2)エステル構造におけるアルコール由来の部位に炭素数8以上のアルキル基を有するエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物]
(c2)成分は、上記(c1)成分に該当するものを除くものとする。
[(C2) Ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound having an alkyl group having 8 or more carbon atoms at an alcohol-derived site in an ester structure]
As the component (c2), components corresponding to the component (c1) are excluded.

(c2)成分のエステル構造におけるアルコール由来の部位のアルキル基の炭素数は、8個以上であり、好ましくは8〜18個、8〜12個、8〜10個などとすることができる。このアルキル基は直鎖又は分岐鎖とすることができ、好ましくは分岐鎖である。   The carbon number of the alkyl group of the alcohol-derived portion in the ester structure of the component (c2) is 8 or more, preferably 8 to 18, 8 to 12, 8 to 10, and the like. The alkyl group may be linear or branched, preferably branched.

(c2)成分としては例えば、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸t−オクチル、(メタ)アクリル酸n−ドデシル、アクリル酸n−オクタデシル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル等が挙げられる。これらのうち、メタアクリル酸2−エチルヘキシルが好ましく、アクリル酸2−エチルヘキシルがより好ましい。(c2)成分を二種類以上組み合わせて用いてもよい。   Examples of the component (c2) include 2-ethylhexyl (meth) acrylate, n-octyl (meth) acrylate, t-octyl (meth) acrylate, n-dodecyl (meth) acrylate, n-octadecyl acrylate Nonyl (meth) acrylate, isononyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate and the like. Among these, 2-ethylhexyl methacrylate is preferable, and 2-ethylhexyl acrylate is more preferable. The component (c2) may be used in combination of two or more.

(c2)成分は、使用される(a)成分と(c)成分の合計のうち、10〜98.9質量%、好ましくは60〜90.9質量%、より好ましくは70〜85.9質量%を使用することができる。(c2)成分から得られるポリマー中の単量体単位の割合も、同様の範囲とすることができる。   The component (c2) is 10 to 98.9% by mass, preferably 60 to 90.9% by mass, more preferably 70 to 85.9% by mass based on the total of the components (a) and (c) used. % Can be used. The proportion of monomer units in the polymer obtained from the component (c2) can also be in the same range.

[(c3)エステル構造におけるアルコール由来の部位に炭素数1〜7のアルキル基を有するエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物]
(c3)成分は、上記(c1)成分に該当するものを除くものとする。
[(C3) Ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound having an alkyl group of 1 to 7 carbon atoms at an alcohol-derived site in an ester structure]
As the component (c3), components corresponding to the component (c1) are excluded.

アルキル基は、直鎖又は分岐鎖とすることができ、好ましくは直鎖とすることができる。エステル構造におけるアルコール由来の部位のアルキル基の炭素数は、1〜7個であり、好ましくは1〜3個とすることができる。エチレン性不飽和カルボン酸部分は、(メタ)アクリル酸とすることができ、好ましくはメタクリル酸とすることができる。   The alkyl group can be linear or branched, preferably linear. Carbon number of the alkyl group of the site | part derived from the alcohol in ester structure is 1-7, Preferably it can be set to 1-3. The ethylenically unsaturated carboxylic acid moiety may be (meth) acrylic acid, preferably methacrylic acid.

(c3)成分としては、例えばエステル構造におけるアルコール由来の部位に炭素数1〜7のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルが挙げられ、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、及び(メタ)アクリル酸ヘプチルを挙げることができる。好ましくはメタクリル酸メチルを挙げることができる。(c3)成分を二種類以上組み合わせて用いてもよい。   Examples of the component (c3) include (meth) acrylic esters having an alkyl group of 1 to 7 carbon atoms at the alcohol-derived site in the ester structure, and examples include methyl (meth) acrylate and (meth) acrylic acid Mention may be made of ethyl, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate and heptyl (meth) acrylate. Preferably, methyl methacrylate can be mentioned. The component (c3) may be used in combination of two or more.

(c3)成分は、使用される単量体原料の全体の質量に対する含有量として、例えば1〜30質量%、好ましくは1〜10質量%を使用することができる。この結果として、ポリマーの質量に対する、単量体由来構造単位の含有量も、同様の範囲とすることができる。   The component (c3) can be used, for example, in an amount of 1 to 30% by mass, preferably 1 to 10% by mass, based on the total mass of the monomer raw material used. As a result, the content of the monomer-derived structural unit relative to the mass of the polymer can be in the same range.

[(d)エチレン性不飽和カルボン酸]
(d)成分としては例えば(メタ)アクリル酸等が挙げられる。(d)成分は、使用されるモノマー原料の全体の質量に対する含有量として、例えば0.1〜10質量%、好ましくは0.1〜1.5質量%、より好ましくは0.2〜1.0質量%を使用することができる。この結果として、ポリマーの質量に対する、単量体由来の構造単位の含有量も、同様の範囲とすることができる。このように低い含有量で(d)成分を含有させることで、バインダー樹脂による電極材スラリーを、貯蔵安定性に優れ、該スラリーを塗工した際には塗膜の平滑性に優れたものとすることができる。
[(D) Ethylenically unsaturated carboxylic acid]
Examples of the component (d) include (meth) acrylic acid. The component (d) is, for example, 0.1 to 10% by mass, preferably 0.1 to 1.5% by mass, and more preferably 0.2 to 1.% by mass based on the total mass of the monomer raw material used. 0% by weight can be used. As a result, the content of structural units derived from monomers relative to the mass of the polymer can be in the same range. By incorporating the component (d) at such a low content, the electrode material slurry of the binder resin is excellent in storage stability, and when the slurry is applied, the smoothness of the coating film is excellent. can do.

[好適な原料単量体の組み合わせ]
好適な実施の態様において、バインダー樹脂であるポリマーの原料である単量体として、
(a)式Iで表されるエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物、
(b)エチレン性不飽和スルホン酸化合物、
(c1)エステル構造におけるアルコール由来の部位に水酸基を有するエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物、
(c2)エステル構造におけるアルコール由来の部位に炭素数8以上のアルキル基を有するエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物、
(c3)エステル構造におけるアルコール由来の部位に炭素数1〜7のアルキル基を有するエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物、および
(d)エチレン性不飽和カルボン酸、
を組み合わせて使用することができる。この場合には、(a)成分とそれ以外の単量体とが架橋すると考えられる。
[Combination of Preferred Raw Material Monomers]
In a preferred embodiment, as a monomer that is a raw material of a polymer that is a binder resin,
(A) an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound represented by the formula I
(B) Ethylenically unsaturated sulfonic acid compounds,
(C1) an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound having a hydroxyl group at an alcohol-derived site in an ester structure,
(C2) an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound having an alkyl group having a carbon number of 8 or more at an alcohol-derived site in an ester structure,
(C3) an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound having an alkyl group of 1 to 7 carbon atoms at an alcohol-derived site in an ester structure, and (d) an ethylenically unsaturated carboxylic acid,
Can be used in combination. In this case, it is considered that the component (a) and the other monomer crosslink.

[バインダー樹脂の形態]
バインダー樹脂は、このバインダー樹脂と活物質とを含む電極材スラリーにより形成される電極において、活物質を結着させる機能を有する。好適な実施の態様において、バインダー樹脂は、分散媒体中に分散するポリマー粒子の形態とすることができる。好適な実施の態様において、バインダー樹脂は、バインダー樹脂であるポリマー粒子が水性溶媒中に分散されてなるポリマーエマルジョンの形態とすることができる。即ち、このポリマーエマルジョンは、バインダー樹脂を含有する組成物でもある。
[Form of binder resin]
The binder resin has a function of binding an active material in an electrode formed of an electrode material slurry containing the binder resin and an active material. In a preferred embodiment, the binder resin can be in the form of polymer particles dispersed in a dispersing medium. In a preferred embodiment, the binder resin can be in the form of a polymer emulsion in which polymer particles which are binder resin are dispersed in an aqueous solvent. That is, this polymer emulsion is also a composition containing a binder resin.

[ポリマーエマルジョン]
本発明のバインダー樹脂であるポリマーは、好適な実施の態様において、ポリマー粒子が水性溶媒中に分散されたポリマーエマルジョンの形態とすることができる。ポリマーエマルジョンの形態において、ポリマーエマルジョン中のポリマー粒子(バインダー樹脂)の含有量(樹脂分)は、溶媒中に分散可能な範囲であれば、特に限定されないが、例えば0.2〜80質量%、0.5〜70質量%、10〜60質量%とすることができる。
[Polymer emulsion]
The polymer which is the binder resin of the present invention can, in a preferred embodiment, be in the form of a polymer emulsion in which the polymer particles are dispersed in an aqueous solvent. In the form of a polymer emulsion, the content (resin content) of polymer particles (binder resin) in the polymer emulsion is not particularly limited as long as it can be dispersed in a solvent, for example, 0.2 to 80% by mass It can be 0.5 to 70% by mass and 10 to 60% by mass.

ポリマーエマルジョンは集電体金属の腐食性や活物質の分散安定性等からpH5〜10、好ましくはpH5〜9の範囲となることが好ましい。アンモニア、アルカリ金属水酸化物等が溶解している塩基性水溶液を加えて調整しても良い。アルカリ金属水酸化物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。   The polymer emulsion preferably has a pH of 5 to 10, preferably 5 to 9 in view of the corrosiveness of the collector metal and the dispersion stability of the active material. It may be prepared by adding a basic aqueous solution in which ammonia, alkali metal hydroxide and the like are dissolved. Examples of the alkali metal hydroxide include sodium hydroxide and potassium hydroxide.

ポリマーエマルジョンにはまた、分散される上記ポリマー粒子以外のポリマー、粘度調整剤、流動化剤等の添加剤を含有させてもよい。   The polymer emulsion may also contain an additive such as a polymer other than the above-described polymer particles to be dispersed, a viscosity modifier, and a fluidizing agent.

[水性溶媒]
ポリマーエマルジョンの分散媒としては、水性溶媒を好適に使用できる。水性溶媒として、例えば水をあげることができる。しかし、分散可能な範囲で、分散媒体には、例えば、エチルアルコール、イソプロピルアルコール及びn−プロピルアルコール等のアルコール類、ダイアセトンアルコール及びγ−ブチロラクトン等のケトン類、エーテル類、並びにグリコールエーテル類等を用いてもよく、これらを主分散媒体としての水に混合して用いることもできる。
[Aqueous solvent]
An aqueous solvent can be suitably used as a dispersion medium for the polymer emulsion. As an aqueous solvent, for example, water can be mentioned. However, within the dispersible range, examples of the dispersion medium include alcohols such as ethyl alcohol, isopropyl alcohol and n-propyl alcohol, ketones such as diacetone alcohol and γ-butyrolactone, ethers, and glycol ethers These can also be used as a mixture with water as a main dispersion medium.

[単量体の重合]
上記単量体を重合して、本発明に係るポリマーを得ることができる。好適な実施の態様において、重合した単量体は、ポリマーエマルジョンとして得ることができる。このポリマーエマルジョンは、乳化重合法や懸濁重合法、乳化分散法等の公知方法によって製造することができる。上記各単量体を重合し、本発明に係るポリマーエマルジョンを得るために重合開始剤、分子量調整剤、乳化剤等の添加剤を使用することができる。
[Polymerization of Monomer]
The above monomers can be polymerized to obtain the polymer according to the present invention. In a preferred embodiment, the polymerized monomers can be obtained as a polymer emulsion. The polymer emulsion can be produced by a known method such as an emulsion polymerization method, a suspension polymerization method, or an emulsion dispersion method. In order to polymerize each said monomer and to obtain the polymer emulsion which concerns on this invention, additives, such as a polymerization initiator, a molecular weight modifier, and an emulsifier, can be used.

[乳化重合]
重合方法のうち、乳化重合は、本発明に係るポリマーエマルジョンの製造に、好適に使用することができる。また特に、単量体原料、水、乳化剤の一部を事前に混合分散し重合中に添加するエマルジョン滴下法による乳化重合にて性状良好なポリマーエマルジョンを得ることができる。
Emulsion polymerization
Among polymerization methods, emulsion polymerization can be suitably used for producing the polymer emulsion according to the present invention. In particular, a polymer emulsion having good properties can be obtained by emulsion polymerization by an emulsion dropping method in which a monomer raw material, water, and part of an emulsifier are mixed and dispersed in advance and added during polymerization.

[重合開始剤]
重合開始剤の例としては、過酸化ラウロイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシピバレート及び3,3,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド等の有機過酸化物、α,α’−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、過硫酸アンモニウム、並びに過硫酸カリウム等が挙げられる。重合開始剤は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
[Polymerization initiator]
Examples of polymerization initiators include organics such as lauroyl peroxide, diisopropyl peroxydicarbonate, di-2-ethylhexylperoxydicarbonate, t-butylperoxypivalate and 3,3,5-trimethylhexanoyl peroxide. Peroxides, azo compounds such as α, α'-azobisisobutyronitrile, ammonium persulfate, potassium persulfate and the like can be mentioned. A polymerization initiator may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types.

[電極材スラリー]
本発明の電極用バインダー樹脂、及び電極用バインダー組成物を使用すれば、貯蔵安定性に優れ、集電体への塗膜の平滑性に優れた電極材スラリーが得られる。さらに、この電極材スラリーを用いることで、集電体と活物質間の付着性(結着性)、膜の鉛筆硬度に特に優れた電極を得ることができる。この電極を二次電池やキャパシタに使用することで、サイクル特性及び放電レート特性に優れた二次電池やキャパシタを得ることが可能となる。
[Electrode material slurry]
If the binder resin for electrodes of this invention and the binder composition for electrodes are used, the electrode material slurry excellent in storage stability and excellent in the smoothness of the coating film to a collector can be obtained. Furthermore, by using this electrode material slurry, it is possible to obtain an electrode which is particularly excellent in the adhesion (binding ability) between the current collector and the active material and the pencil hardness of the film. By using this electrode for a secondary battery or a capacitor, it is possible to obtain a secondary battery or a capacitor excellent in cycle characteristics and discharge rate characteristics.

電極材スラリーには、さらに添加剤等を含有させてもよい。電極材スラリーは、リチウムイオン二次電池及びニッケル水素二次電池等の二次電池、並びに電気二重層キャパシタ等における電極の形成に好適に使用できる。電極材スラリーは塗布乾燥層として電極に使用できる。   The electrode material slurry may further contain additives and the like. The electrode material slurry can be suitably used for formation of electrodes in secondary batteries such as lithium ion secondary batteries and nickel hydrogen secondary batteries, and electric double layer capacitors. An electrode material slurry can be used for an electrode as a coating dry layer.

[電極材スラリー中の活物質]
電極材スラリーに含められる活物質は、通常の二次電池やキャパシタで使用されるものを使用できる。この活物質としては、正極活物質及び負極活物質が用いられる。
[Active material in electrode material slurry]
As the active material contained in the electrode material slurry, those used in ordinary secondary batteries and capacitors can be used. As the active material, a positive electrode active material and a negative electrode active material are used.

正極活物質としては、一般式として、Aamzonf(Aはアルカリ金属元素;Mは遷移金属元素(Fe、Mn、V、Ti、Mo、W、Zn)又はその複合物;Zは非金属元素(P、S、Se、As、Si、Ge、B);Oは酸素元素;Nは窒素元素;Fはフッ素元素;a、m、z、n、f≧0;o>0)で表される化合物が挙げられる。 As the positive electrode active material, as a general formula, A a M m Z z O o N n F f (A is an alkali metal element; M is a transition metal element (Fe, Mn, V, Ti , Mo, W, Zn) or The complex; Z is a nonmetallic element (P, S, Se, As, Si, Ge, B); O is an oxygen element; N is a nitrogen element; F is a fluorine element; a, m, z, n, f ≧ The compound represented by 0; o> 0) is mentioned.

また、リチウムイオン二次電池の正極活物質としては、例えば、LixMetO2を主体とするリチウム金属複合酸化物が挙げられる。この場合のMetは1種又は2種以上の遷移金属であり、例えば、コバルト、ニッケル、マンガン及び鉄から選ばれる1種又は2種以上であり、xは通常、0.05≦x≦1.0の範囲である。このようなリチウム金属複合酸化物の具体例としては、LiCoO2、LiNiO2、LiMn24、LiFeO2等が挙げられる。 As the positive electrode active material of a lithium ion secondary battery, for example, lithium metal composite oxide composed mainly of Li x MetO 2 and the like. In this case, Met is one or more transition metals, and is, for example, one or more selected from cobalt, nickel, manganese and iron, and x is usually 0.05 ≦ x ≦ 1. It is in the range of 0. Specific examples of such lithium metal composite oxides include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFeO 2 and the like.

また、例えば、オリビン形リン酸鉄リチウム(LiFePO4)、LiMetPO4(Met=V、Fe、Ni、Mn)で表されるオリビン形リン酸リチウム化合物等のオリビン形リチウム化合物、TiS2、MoS2、NbS2、V25等のリチウムを含有しない金属硫化物及び金属酸化物、NbSe2等の複合金属等、公知の正極活物質が挙げられる。これらの正極活物質のうち、LiFePO4が好ましい。 Also, for example, olivine lithium compounds such as olivine lithium phosphate compounds represented by olivine lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) and LiMetPO 4 (Met = V, Fe, Ni, Mn), TiS 2 , MoS 2 Well-known positive electrode active materials such as metal sulfides and metal oxides not containing lithium such as NbS 2 and V 2 O 5 , composite metals such as NbSe 2, and the like. Among these positive electrode active materials, LiFePO 4 is preferable.

リチウムイオン二次電池の負極活物質としては、リチウム金属や、Liと、Pb、Bi及びSn等の低融点金属との合金、Li−Al合金等のリチウム合金、炭素質材料等から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。炭素質負極活物質としては、電池動作の主体となるリチウムイオンを吸蔵、放出できる物質ならば使用可能であり、易黒鉛化炭素、難黒鉛化炭素、ポリアセン、ポリアセチレン等の炭素系化合物、ピレン、ペリレン等のアセン構造を含む芳香族炭化水素化合物が好ましく用いられる。各種の炭素質材料が使用できる。また、LixTiyz等で表されるチタン酸リチウム、SiOxやSnOx等の金属酸化物系化合物も用いることができる。 The negative electrode active material of the lithium ion secondary battery is selected from lithium metal, an alloy of Li and a low melting point metal such as Pb, Bi and Sn, a lithium alloy such as a Li-Al alloy, a carbonaceous material, etc. 1 There may be mentioned species or two or more species. As the carbonaceous negative electrode active material, any material that can occlude and release lithium ions that are main components of battery operation can be used, and carbon-based compounds such as graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, polyacene and polyacetylene, pyrene, Aromatic hydrocarbon compounds containing an acene structure such as perylene are preferably used. Various carbonaceous materials can be used. Further, lithium titanate represented by Li x Ti y O z or the like, and metal oxide compounds such as SiO x and SnO x can also be used.

ニッケル水素二次電池の正極活物質としては、例えば、水酸化ニッケル等が挙げられる。ニッケル水素二次電池の負極活物質としては、例えば、水素吸蔵合金が挙げられる。電気二重層キャパシタの正極活物質や負極活物質としては、活性炭等が挙げられる。   As a positive electrode active material of a nickel hydrogen secondary battery, nickel hydroxide etc. are mentioned, for example. As a negative electrode active material of a nickel hydrogen secondary battery, a hydrogen storage alloy is mentioned, for example. Examples of the positive electrode active material and the negative electrode active material of the electric double layer capacitor include activated carbon and the like.

[電極材スラリー中のバインダー樹脂の含有量]
電極材スラリー中の電極用バインダー樹脂組成物の含有量は、活物質100質量部に対して例えば0.1〜10質量部とすることができる。バインダー樹脂の量が0.1質量部以上であると、塗工液中にLiFePO4等の活物質が均一に分散し易くなり、塗工後の乾燥皮膜の強度が出やすい。バインダー樹脂の量が10質量部以下であると正極中の活物質量が減るのを抑制できるので、充電容量が減ることを抑えることが可能である。
[Content of binder resin in electrode material slurry]
The content of the binder resin composition for electrodes in the electrode material slurry can be, for example, 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the active material. When the amount of the binder resin is 0.1 parts by mass or more, an active material such as LiFePO 4 can be easily dispersed uniformly in the coating liquid, and the strength of the dried film after coating can easily be obtained. When the amount of the binder resin is 10 parts by mass or less, the decrease in the amount of active material in the positive electrode can be suppressed, so that the decrease in the charge capacity can be suppressed.

[電極材スラリー中の導電助剤]
電極材スラリーは、所望により導電助剤等を含有してもよい。導電助剤としては例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック及びサーマルブラック等のカーボンブラック、カーボンナノチューブ、黒鉛粉末、並びに各種グラファイトが挙げられる。これらの導電助剤は1種又は2種以上が用いられてもよい。
[Conductive agent in electrode material slurry]
The electrode material slurry may optionally contain a conductive additive and the like. Examples of the conductive additive include carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black and thermal black, carbon nanotubes, graphite powder, and various types of graphite. One or two or more of these conductive assistants may be used.

[電極材スラリー中の複合材]
電極材スラリーは、導電助剤及び活物質の導電性付与能力、導電性の向上の為、複数種の導電助剤や活物質を連結した複合材を含有してもよい。この複合材は、例えば、リチウムイオン二次電池電極材スラリーの場合、繊維状炭素とカーボンブラックが連結されたカーボンブラック複合体、この複合体にさらにカーボンコートされたオリビン形リン酸鉄リチウムを複合一体化させた複合材等が挙げられる。繊維状炭素とカーボンブラックが連結されたカーボンブラック複合体は、例えば、繊維状炭素とカーボンブラックとの混合物を焼成することにより得られる。また、このカーボンブラック複合体と、オリビン形リン酸鉄リチウム等の正極活物質との混合物を焼成した複合材とすることもできる。
[Composite material in electrode material slurry]
The electrode material slurry may contain a composite material in which a plurality of conductive aids and active materials are connected in order to improve the conductivity and conductivity of the conductive aid and the active material. This composite material is, for example, in the case of a lithium ion secondary battery electrode material slurry, a carbon black composite in which fibrous carbon and carbon black are connected, and a composite of olivine-type lithium iron phosphate carbon coated on this composite. An integrated composite material etc. are mentioned. The carbon black composite in which fibrous carbon and carbon black are connected can be obtained, for example, by firing a mixture of fibrous carbon and carbon black. Alternatively, a mixture of the carbon black composite and a positive electrode active material such as olivine-type lithium iron phosphate can be fired to form a composite.

カーボンブラック複合体及びこのカーボンブラック複合体にさらにカーボンコートされたオリビン形リン酸鉄リチウムを複合一体化させた複合材は、従来、一般的に分散性の問題等で性状良好な水系の電極材スラリーを得ることが難しかった。しかし、前記バインダー組成物を用いることで良好な電極材スラリーを得ることができる。   A carbon black composite and a composite material in which a carbon-coated lithium olivine type iron phosphate is further integrated with the carbon black composite are generally used as a water-based electrode material having good properties generally due to problems of dispersibility and the like. It was difficult to obtain a slurry. However, a good electrode material slurry can be obtained by using the binder composition.

[電極材スラリー中の添加剤]
本実施形態の前記電極材スラリーは、必要に応じて、粘度調整剤及び流動化剤等を含有してもよい。このような添加剤として、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、及びポリメタクリル酸等の水溶性ポリマー等が挙げられる。
[Additives in electrode material slurry]
The electrode material slurry of the present embodiment may contain a viscosity modifier, a fluidizing agent, and the like, as necessary. Examples of such additives include water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose and polymethacrylic acid.

[電極]
本発明は、上記電極材スラリーを用いて製造された電極にもある。電極は、電極材スラリーを集電体上に塗布し、乾燥して電極合剤層として、これを積層して得ることができる。正極活物質を含む電極材スラリーにより正極が製造され、負極活物質を含む電極材スラリーにより負極が製造される。電極は、リチウムイオン二次電池及びニッケル水素二次電池等の二次電池、並びに電気二重層キャパシタの製造に好適に使用できる。
[electrode]
The present invention also resides in an electrode manufactured using the above electrode material slurry. The electrode can be obtained by applying an electrode material slurry on a current collector, drying it, and laminating it as an electrode mixture layer. The positive electrode is manufactured by the electrode material slurry containing the positive electrode active material, and the negative electrode is manufactured by the electrode material slurry containing the negative electrode active material. The electrode can be suitably used for the production of secondary batteries such as lithium ion secondary batteries and nickel hydrogen secondary batteries, and electric double layer capacitors.

[集電体]
正極集電体の材料として、公知の材料が使用でき、例えばアルミニウムが使用できる。負極集電体には、公知の材料が使用でき、例えば銅又はアルミニウムが使用できる。集電体の形状は、特に限定するものではないが、箔状、網状、エクスパンドメタル等が使用可能である。集電体の形状は、接着後の電解液保持を容易にする点から、網状やエクスパンドメタル等の空隙面積の大きいものが好ましく、厚さは0.001〜0.03mm程度のものが好ましい。
[Current collector]
A well-known material can be used as a material of a positive electrode collector, for example, aluminum can be used. For the negative electrode current collector, known materials can be used, and for example, copper or aluminum can be used. The shape of the current collector is not particularly limited, but foil-like, net-like, expanded metal, etc. can be used. The shape of the current collector is preferably a mesh-like or expanded metal having a large void area from the viewpoint of facilitating holding of the electrolytic solution after bonding, and a thickness of about 0.001 to 0.03 mm is preferable.

[電極の製造]
電極材スラリーの塗布方法は、一般的な方法を用いることができる。例えば、リバースロール法、ダイレクトロール法、ブレード法、ナイフ法、エクストルージョン法、カーテン法、グラビア法、バー法、ディップ法及びスクイーズ法を挙げることができる。そのなかでもブレード法(コンマロール又はダイカット)、ナイフ法及びエクストルージョン法が好ましい。この際、バインダーの溶液物性、乾燥性に合わせて、上記塗布方法を選定することにより、良好な塗布層の表面状態を得ることができる。塗布は片面に施しても、両面に施してもよく、両面の場合、片面ずつ逐次でも両面同時でもよい。また、塗布は連続でも間欠でもストライプでもよい。電極材スラリーの塗布厚みや長さ、巾は、電池の大きさに合わせて適宜決定すればよい。例えば、電極材スラリーの塗布厚み、すなわち、合剤層の厚さは、10μm〜500μmの範囲とすることができる。
[Production of electrode]
A general method can be used for the method of applying the electrode material slurry. For example, reverse roll method, direct roll method, blade method, knife method, extrusion method, curtain method, gravure method, bar method, dip method and squeeze method can be mentioned. Among them, the blade method (comma roll or die cut), the knife method and the extrusion method are preferable. Under the present circumstances, the surface state of a favorable application layer can be obtained by selecting the said application method according to the solution physical property of a binder, and dryness. The application may be performed on one side or both sides, and in the case of both sides, one side may be sequentially or both sides simultaneously. The application may be continuous, intermittent or stripe. The application thickness, length, and width of the electrode material slurry may be appropriately determined in accordance with the size of the battery. For example, the coating thickness of the electrode material slurry, that is, the thickness of the mixture layer can be in the range of 10 μm to 500 μm.

電極材スラリーの乾燥方法は、一般に採用されている方法を利用することができる。特に、熱風、真空、赤外線、遠赤外線、電子線及び低温風を単独又は組み合わせて用いることが好ましい。本実施形態においては、水を溶媒として調製した電極材スラリーを用いることで、50〜130℃程度の温度で乾燥を行うことができ、乾燥のためのエネルギーを少なくできる。   The electrode material slurry can be dried by a commonly employed method. In particular, it is preferable to use hot air, vacuum, infrared, far infrared, electron beam and low temperature air singly or in combination. In the present embodiment, by using the electrode material slurry prepared with water as the solvent, drying can be performed at a temperature of about 50 to 130 ° C., and energy for drying can be reduced.

電極は、必要に応じてプレスすることができる。プレス法は、一般に採用されている方法を用いることができるが、特に金型プレス法やカレンダープレス法(冷間又は熱間ロール)が好ましい。プレス圧は、特に限定されないが、0.2〜3t/cm2が好ましい。 The electrodes can be pressed as needed. As the pressing method, a commonly employed method can be used, but in particular, a die pressing method and a calendar pressing method (cold or hot roll) are preferable. The pressing pressure is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 3 t / cm 2 .

[二次電池及びキャパシタ]
本発明は、上記電極を用いて製造された二次電池及びキャパシタにもある。二次電池としては、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等が挙げられ、キャパシタとしては、電気二重層キャパシタ等が挙げられる。これらのうち、前記電極は、リチウムイオン二次電池への利用が好適である。
[Secondary battery and capacitor]
The present invention is also in a secondary battery and a capacitor manufactured using the above electrode. Examples of secondary batteries include lithium ion secondary batteries and nickel hydrogen secondary batteries. Examples of capacitors include electric double layer capacitors. Among these, the electrode is preferably used for a lithium ion secondary battery.

また、本実施形態の二次電池及びキャパシタは、前記電極(正極及び負極)と、セパレーターと、電解質溶液(以下、単に「電解液」ということがある)とを有して構成されるものが好適である。なお、前記実施形態に係る正極又は負極は、前記実施形態以外の電極と組み合わせてもよい。   In addition, the secondary battery and the capacitor of the present embodiment are configured to include the electrodes (a positive electrode and a negative electrode), a separator, and an electrolyte solution (hereinafter sometimes referred to simply as “electrolyte”). It is suitable. In addition, you may combine the positive electrode or negative electrode which concerns on the said embodiment with electrodes other than the said embodiment.

[セパレーター]
セパレーターには、電気絶縁性の多孔質膜、網、不織布等、充分な強度を有するものであればどのようなものでも使用可能である。特に、電解液のイオン移動に対して低抵抗であり、かつ、溶液保持に優れたものを使用するとよい。材質は特に限定しないが、ガラス繊維等の無機物繊維又は有機物繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリテトラフロオロエチレン、ポリフロン等の合成樹脂又はこれらの層状複合体等を挙げることができる。接着性及び安全性の観点からポリエチレン、ポリプロピレン又はこれらの層状複合膜が望ましい。
[separator]
As the separator, any electrically insulating porous film, mesh, non-woven fabric, etc. may be used as long as it has sufficient strength. In particular, it is preferable to use one which is low in resistance to ion migration of the electrolyte and excellent in solution retention. The material is not particularly limited, but examples thereof include inorganic fibers such as glass fibers or organic fibers, polyethylene, polypropylene, polyester, synthetic resins such as polytetrafluoroethylene and polyflon, or layered composites of these. Polyethylene, polypropylene or a layered composite film thereof is desirable from the viewpoint of adhesion and safety.

[電解液]
リチウムイオン二次電池の場合の電解液としては、リチウム塩の支持電解質(以下、単に「電解質」ということがある)を含む有機溶媒等の非水溶液系溶媒を有して構成されるものが好適である。この場合の電解液中の電解質は、公知のリチウム塩がいずれも使用でき、LiClO4、LiBF4、LiBF6、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiB10Cl10、LiAlCl4、LiCl、LiBr、LiI、LiB(C254、LiCF3SO3、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiC49SO3、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22、LiC(CF3SO23、低級脂肪酸カルボン酸リチウム等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
[Electrolyte solution]
As an electrolytic solution in the case of a lithium ion secondary battery, one configured to have a non-aqueous solvent such as an organic solvent containing a supporting electrolyte of lithium salt (hereinafter sometimes referred to simply as “electrolyte”) is preferable It is. The electrolyte in the electrolyte solution in this case, any known lithium salt can be used, LiClO 4, LiBF 4, LiBF 6, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiB 10 Cl 10, LiAlCl 4, LiCl, LiBr, LiI, LiB (C 2 H 5) 4, LiCF 3 SO 3, LiCH 3 SO 3, LiCF 3 SO 3, LiC 4 F 9 SO 3, LiN (CF 3 SO 2) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , lithium lower fatty acid carboxylate and the like, but not particularly limited.

ニッケル水素電池の場合の電解液としては、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム等の電解質の水溶液が挙げられる。電気二重層キャパシタの場合の電解液としては、アンモニウム塩、スルホニウム塩等の電解質を含む有機溶媒等の非水溶液系溶媒を有して構成される。この場合の有機溶媒としては、カーボネート類、アルコール類、ニトリル類、アミド類、エーテル類等の1種又は2種以上の混合溶媒を用いることができる。   As an electrolyte solution in the case of a nickel hydrogen battery, the aqueous solution of electrolytes, such as sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium hydroxide, is mentioned. The electrolytic solution in the case of the electric double layer capacitor is configured to have a non-aqueous solvent such as an organic solvent containing an electrolyte such as ammonium salt and sulfonium salt. As the organic solvent in this case, one or more mixed solvents of carbonates, alcohols, nitriles, amides, ethers and the like can be used.

リチウムイオン二次電池の場合の電解質を溶解する前記有機溶媒としては、例えば、カーボネート類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類、エーテル類、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類、オキソラン類、含窒素化合物類、エステル類、無機酸エステル類、アミド類、グライム類、ケトン類、スルホラン等のスルホラン類、3−メチル−2−オキサゾリジノン等のオキサゾリジノン類、スルトン類等の1種又は2種以上の混合溶媒を用いることができる。   Examples of the organic solvent which dissolves the electrolyte in the case of a lithium ion secondary battery include carbonates, lactones such as γ-butyrolactone, ethers, sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, oxolanes, nitrogen-containing compounds, and esters , Inorganic acid esters, amides, glymes, ketones, sulfolanes such as sulfolane, oxazolidinones such as 3-methyl-2-oxazolidinone, mixed solvents of one or more kinds such as sultones Can.

具体的には、カーボネート類としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等が挙げられる。   Specifically, as carbonates, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate and the like can be mentioned.

エーテル類としては、トリメトキシメタン、1,2−ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、2−エトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等が挙げられる。   Examples of ethers include trimethoxymethane, 1,2-dimethoxyethane, diethyl ether, 2-ethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and the like.

オキソラン類としては、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン等が挙げられる。   As oxolanes, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane and the like can be mentioned.

含窒素化合物類としては、アセトニトリル、ニトロメタン、N−メチル−2−ピロリドン等が挙げられる。   As nitrogen-containing compounds, acetonitrile, nitromethane, N-methyl-2-pyrrolidone and the like can be mentioned.

エステル類としては、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、リン酸トリエステル等が挙げられる。   Examples of esters include methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, phosphoric acid triester and the like.

無機酸エステル類としては、硫酸エステル、硝酸エステル等が挙げられる。   Examples of inorganic acid esters include sulfuric acid esters and nitric acid esters.

アミド類としては、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。   Examples of the amides include dimethylformamide, dimethylacetamide and the like.

グライム類としては、ジグライム、トリグライム、テトラグライム等が挙げられる。   Examples of glymes include diglyme, triglyme, tetraglyme and the like.

ケトン類としては、アセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。   Examples of ketones include acetone, diethyl ketone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like.

スルトン類としては、1,3−プロパンスルトン、4−ブタンスルトン、ナフタスルトン等が挙げられる。   Examples of sultones include 1,3-propane sultone, 4-butane sultone, naphtha sultone and the like.

これらの非水電解液としては、リチウムイオン二次電池の場合、カーボネート類にLiPF6を溶解した非水電解液が好ましく、電解質濃度は使用する電極、電解液によって異なるが、0.5〜3mol/lが好ましい。 As these non-aqueous electrolytes, in the case of a lithium ion secondary battery, non-aqueous electrolytes in which LiPF 6 is dissolved in carbonates are preferable, and the electrolyte concentration varies depending on the electrode used and the electrolyte, but 0.5 to 3 mol / L is preferred.

以下、本発明の実施形態に関わる実施例及び比較例を挙げて、実施形態をさらに詳細に説明するが、前記実施形態はこれらによって限定されない。   Hereinafter, the embodiment will be described in more detail by way of examples and comparative examples related to the embodiment of the present invention, but the embodiment is not limited thereto.

[バインダー組成物の調製]
<実施例1>
攪拌機付きの温度調節の可能な容器に、
水100質量部(以下、単に「部」という)、
過硫酸アンモニウム0.2部
を仕込み、
(a)成分として1,3−ブチレングリコールジアクリレート5部、
(b)成分としてポリオキシエチレン−1−(アリルオキシメチル)アルキレンスルホン酸エステルアンモニウム塩(第一工業製薬株式会社製、商品名「アクアロンKH−10」)3部、
(c1)成分としてメタクリル酸2−ヒドロキシエチル5部、
(c2)成分としてアクリル酸2−エチルヘキシル81部、
(c3)成分としてメタクリル酸メチル5部、
(d)成分としてメタクリル酸0.8部のうち、5%量分
を添加して80℃、6時間重合させた。重合転化率は99%であった。10%水酸化カリウム水溶液でpH7に中和し、固形分50質量%のポリマーエマルジョンを得た。固形分の含有量はJIS K 6828−1:2003に準拠して測定した。
[Preparation of Binder Composition]
Example 1
In a temperature-controllable container with a stirrer,
100 parts by mass of water (hereinafter simply referred to as "part"),
Charge 0.2 parts of ammonium persulfate,
5 parts of 1,3-butylene glycol diacrylate as component (a),
(B) 3 parts of polyoxyethylene-1- (allyloxymethyl) alkylene sulfonic acid ester ammonium salt (manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., trade name “Aqualon KH-10”) as a component (b)
5 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate as component (c1),
81 parts of 2-ethylhexyl acrylate as component (c2),
5 parts of methyl methacrylate as component (c3),
5% of 0.8 parts of methacrylic acid as component (d) was added and polymerized at 80 ° C. for 6 hours. The polymerization conversion was 99%. The mixture was neutralized to pH 7 with a 10% aqueous potassium hydroxide solution to obtain a polymer emulsion having a solid content of 50% by mass. The solid content was measured in accordance with JIS K 6828-1: 2003.

<実施例2>
攪拌機付きの温度調節の可能な容器に、
水100部、
過硫酸アンモニウム0.2部
を仕込み、
(a)成分として1,6−ヘキサンジオールジアクリレート6部
(c2)成分としてアクリル酸2−エチルヘキシル80部、
を用い、その他の成分、重合条件と手順は実施例1と同様にして重合を行った。重合転化率は99%であった。10%水酸化カリウム水溶液でpH7に中和し、固形分50質量%のポリマーエマルジョンを得た。
Example 2
In a temperature-controllable container with a stirrer,
100 parts of water,
Charge 0.2 parts of ammonium persulfate,
6 parts of 1,6-hexanediol diacrylate as component (a) 80 parts of 2-ethylhexyl acrylate as component (c2),
The polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 using the other components, polymerization conditions and procedures. The polymerization conversion was 99%. The mixture was neutralized to pH 7 with a 10% aqueous potassium hydroxide solution to obtain a polymer emulsion having a solid content of 50% by mass.

<実施例3>
攪拌機付きの温度調節の可能な容器に、
水100部、
過硫酸アンモニウム0.2部
を仕込み、
(a)成分として1,6−ヘキサンジオールジアクリレート3部
(c2)成分としてアクリル酸2−エチルヘキシル83部、
を用い、その他の成分、重合条件と手順は実施例1と同様にして重合を行った。重合転化率は99%であった。10%水酸化カリウム水溶液でpH7に中和し、固形分50質量%のポリマーエマルジョンを得た。
Example 3
In a temperature-controllable container with a stirrer,
100 parts of water,
Charge 0.2 parts of ammonium persulfate,
3 parts of 1,6-hexanediol diacrylate as component (a) 83 parts of 2-ethylhexyl acrylate as component (c2),
The polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 using the other components, polymerization conditions and procedures. The polymerization conversion was 99%. The mixture was neutralized to pH 7 with a 10% aqueous potassium hydroxide solution to obtain a polymer emulsion having a solid content of 50% by mass.

<実施例4>
攪拌機付きの温度調節の可能な容器に、
水100部、
過硫酸アンモニウム0.2部
を仕込み、
(a)成分としてトリシクロデカンジメタノールジアクリレート8部
(c2)成分としてアクリル酸2−エチルヘキシル78部、
を用い、その他の成分、重合条件と手順は実施例1と同様にして重合を行った。重合転化率は99%であった。10%水酸化カリウム水溶液でpH7に中和し、固形分50質量%のポリマーエマルジョンを得た。
Example 4
In a temperature-controllable container with a stirrer,
100 parts of water,
Charge 0.2 parts of ammonium persulfate,
8 parts of tricyclodecanedimethanol diacrylate as component (a) 78 parts of 2-ethylhexyl acrylate as component (c2),
The polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 using the other components, polymerization conditions and procedures. The polymerization conversion was 99%. The mixture was neutralized to pH 7 with a 10% aqueous potassium hydroxide solution to obtain a polymer emulsion having a solid content of 50% by mass.

<比較例1>
攪拌機付きの温度調節の可能な容器に、
水100部、
過硫酸アンモニウム0.2部
を仕込み、
(a)成分に代えてエチレングリコールジメタクリレート2部
(c2)成分としてアクリル酸2−エチルヘキシル84部、
を用い、その他の成分、重合条件と手順は実施例1と同様にして重合を行った。重合転化率は99%であった。10%水酸化カリウム水溶液でpH7に中和し、固形分50質量%のポリマーエマルジョンを得た。
Comparative Example 1
In a temperature-controllable container with a stirrer,
100 parts of water,
Charge 0.2 parts of ammonium persulfate,
Ethylene glycol dimethacrylate 2 parts instead of component (a) 84 parts of 2-ethylhexyl acrylate as component (c2),
The polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 using the other components, polymerization conditions and procedures. The polymerization conversion was 99%. The mixture was neutralized to pH 7 with a 10% aqueous potassium hydroxide solution to obtain a polymer emulsion having a solid content of 50% by mass.

比較例1で使用したエチレングリコールジメタクリレートは、本発明の(a)成分に該当する化合物ではないが、下記表1では対比のために、(a)成分に代えて組成の対比や算出等を行った。なおこの比較例1は、上述の特許文献5の実施例1に相当する(ただし電解液は異なる)。   The ethylene glycol dimethacrylate used in Comparative Example 1 is not a compound corresponding to the component (a) of the present invention, but in Table 1 below, for the purpose of comparison, the composition comparison, calculation, etc. went. The comparative example 1 corresponds to the example 1 of the above-mentioned patent document 5 (however, the electrolytic solution is different).

<比較例2>
攪拌機付きの温度調節の可能な容器に、
水100部、
過硫酸アンモニウム0.2部
を仕込み、
(a)成分に代えてトリエチレングリコールジアクリレート7部
(c2)成分としてアクリル酸2−エチルヘキシル79部、
を用い、その他の成分、重合条件と手順は実施例1と同様にして重合を行った。重合転化率は99%であった。10%水酸化カリウム水溶液でpH7に中和し、固形分50質量%のポリマーエマルジョンを得た。
Comparative Example 2
In a temperature-controllable container with a stirrer,
100 parts of water,
Charge 0.2 parts of ammonium persulfate,
7 parts of triethylene glycol diacrylate instead of the component (a) 79 parts of 2-ethylhexyl acrylate as the component (c2),
The polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 using the other components, polymerization conditions and procedures. The polymerization conversion was 99%. The mixture was neutralized to pH 7 with a 10% aqueous potassium hydroxide solution to obtain a polymer emulsion having a solid content of 50% by mass.

比較例2で使用したトリエチレングリコールジアクリレートは、本発明の(a)成分に該当する化合物ではないが、下記表では対比のために、(a)成分に代えて組成の対比や算出等を行った。   The triethylene glycol diacrylate used in Comparative Example 2 is not a compound corresponding to the component (a) of the present invention, but in the following table, for comparison, the composition comparison, calculation, etc. went.

[バインダー樹脂の評価]
[ジエチルカーボネートに対する不溶分率及び膨潤倍率]
実施例1〜4及び比較例1〜2で得られたポリマーエマルジョンを、それぞれ室温(約25℃)環境下で乾燥させた後、105℃の恒温槽中で1時間乾燥させ、厚さ0.4〜4mmの樹脂フィルムを作製した。作製したフィルムを裁断し、裁断したフィルム片の質量W0を計測した。この際、当初のフィルム片の質量W0は0.09〜0.12gの範囲とした。次にこのフィルム片を純度99%以上のジエチルカーボネート(以下、「DEC」と略すことがある。)に60℃中で1時間浸漬した。その後、200メッシュ金網で濾過する事でフィルム片をDECから取り出し、その取り出した直後のフィルム片の質量W1を計測した。その後、フィルム片を室温(約25℃)にて1週間乾燥した後、105℃の恒温槽中で1時間乾燥させ、フィルム片の質量W2を計測した。計測したW0、W1及びW2から、前述した下記式により、それぞれ、DECに対する不溶分率及び膨潤倍率を算出した。
不溶分率(%)=W2/W0×100
膨潤倍率(%)=W1/W2×100
[Evaluation of binder resin]
[Insoluble fraction and swelling ratio to diethyl carbonate]
The polymer emulsions obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 are dried in an environment at room temperature (about 25 ° C.), and then dried in a thermostat at 105 ° C. for 1 hour, to a thickness of 0. A resin film of 4 to 4 mm was produced. The produced film was cut, and the mass W 0 of the cut film piece was measured. At this time, the initial weight W 0 of the film piece was in the range of 0.09 to 0.12 g. Next, this film piece was immersed in diethyl carbonate having a purity of 99% or more (hereinafter sometimes abbreviated as “DEC”) at 60 ° C. for 1 hour. Thereafter, the film pieces were taken out of the DEC by filtering with a 200 mesh wire mesh, and the mass W 1 of the film pieces immediately after taking out was measured. Thereafter, the film pieces were dried at room temperature (about 25 ° C.) for one week, and then dried in a thermostat at 105 ° C. for one hour, and the mass W 2 of the film pieces was measured. From the measured W 0 , W 1 and W 2 , the insoluble fraction and the swelling ratio with respect to DEC were respectively calculated by the following formulas described above.
Insoluble fraction (%) = W 2 / W 0 × 100
Swelling capacity (%) = W 1 / W 2 × 100

[動的粘弾性測定(架橋密度)]
実施例1〜4及び比較例1〜2で得られたポリマーエマルジョンを、それぞれ室温(約25℃)環境下で乾燥させた後、105℃の恒温槽中で1時間乾燥させ、厚さ0.4〜4mmの樹脂フィルムを作製した。作製したフィルムを裁断し、動的粘弾性測定用のフィルム片を得た。このフィルム片で動的粘弾性測定装置にて測定を行った。
[Dynamic viscoelasticity measurement (crosslink density)]
The polymer emulsions obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 are dried in an environment at room temperature (about 25 ° C.), and then dried in a thermostat at 105 ° C. for 1 hour, to a thickness of 0. A resin film of 4 to 4 mm was produced. The produced film was cut to obtain a film piece for dynamic viscoelasticity measurement. The measurement was carried out with a dynamic viscoelasticity measuring device with this film piece.

動的粘弾性の測定は100℃から−100℃(ただし実施例2〜5では150℃から−50℃)の温度変化中で動的せん断貯蔵弾性率の温度依存性を測定した。50℃に昇温した冶具にフィルム片をセッティングし、測定を行った。測定時の温度変化は、セッティング時の50℃の後、100℃(ただし実施例2〜5では150℃)まで昇温し、その後、動的せん断貯蔵弾性率の測定を行いつつ、−100℃(ただし実施例2〜5では−50℃)まで温度を下げていった。フィルムセッティング時から100℃(ただし実施例2〜5では150℃)までの昇温時はフィルム片に0.5Nの力を加えた。100℃から−100℃(ただし実施例2〜5では150℃から−50℃)までの動的せん断貯蔵弾性率の測定時はフィルム片に1Nの力を加えた。また、測定時の周波数は1Hzにて一定とし、歪みは初期0.5%〜最終時5×10-3%で測定を行った。 The measurement of dynamic viscoelasticity measured the temperature dependence of dynamic shear storage elastic modulus in temperature change of 100 degreeC-100 degreeC (however, Examples 2-5 in 150 degreeC-50 degreeC). The film piece was set in a jig heated to 50 ° C., and measurement was performed. The temperature change at the time of measurement is 50 ° C at the time of setting, then the temperature is raised to 100 ° C (but 150 ° C in Examples 2-5), and then the dynamic shear storage elastic modulus is measured at -100 ° C (However, in Examples 2-5, the temperature was lowered to -50 ° C). At the time of temperature rising from the time of film setting to 100 ° C. (but 150 ° C. in Examples 2-5), a force of 0.5 N was applied to the film piece. When measuring the dynamic shear storage modulus from 100 ° C. to -100 ° C. (but for Examples 2-5 at 150 ° C. to -50 ° C.), a force of 1 N was applied to the piece of film. Moreover, the frequency at the time of measurement was fixed at 1 Hz, and distortion was measured at an initial 0.5% to a final 5 × 10 −3 %.

得られた周波数1Hzでの動的せん断貯蔵弾性率の温度依存性測定結果から、ゴム状領域である温度100℃における動的せん断貯蔵弾性率G’を読み取った。このG’と測定温度から前述した式で架橋密度を算出した。   The dynamic shear storage modulus G ′ at a temperature of 100 ° C., which is a rubbery region, was read from the obtained temperature dependency measurement result of the dynamic shear storage modulus at a frequency of 1 Hz. The crosslink density was calculated from this G 'and the measurement temperature according to the above-mentioned equation.

[ガラス転移温度(Tg)]
以下に示す方法でガラス転移温度(Tg)を測定した。
実施例1〜4及び比較例1〜2で得られたポリマーエマルジョンを、それぞれ型枠に流し込み、23℃で5日間乾燥させ、厚さ0.3〜0.5mmのフィルムを作製した。作製したフィルムを試料とし、JIS K 7121:1987に従ってDSC(セイコー電子工業EXSTAR6000 DSC−6200)を測定した。得られたDSC曲線におけるベースラインの接線とガラス転移による吸熱領域の急峻な下降位置の接線との交点を読み取ってTgとした。
[Glass transition temperature (Tg)]
The glass transition temperature (Tg) was measured by the method shown below.
The polymer emulsions obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2 were respectively poured into molds and dried at 23 ° C. for 5 days to produce films of 0.3 to 0.5 mm in thickness. The produced film was used as a sample, and in accordance with JIS K 7121: 1987, DSC (Seiko Electronic Industry EXSTAR 6000 DSC-6200) was measured. The intersection of the tangent of the baseline in the obtained DSC curve and the tangent of the steeply falling position of the endothermic region due to the glass transition was read as Tg.

[正極材スラリーの調製]
実施例1〜4及び比較例1〜2で得られたポリマーエマルジョンを、それぞれ固形分で5部、カルボキシメチルセルロース2部、LiFePO4を84部、アセチレンブラック7部、繊維状炭素2部を混合して、固形分42%の正極材スラリーを調製した。
[Preparation of positive electrode material slurry]
The polymer emulsions obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2 were mixed with 5 parts by solid content, 2 parts of carboxymethylcellulose, 84 parts of LiFePO 4 , 7 parts of acetylene black and 2 parts of fibrous carbon, respectively. Thus, a positive electrode material slurry having a solid content of 42% was prepared.

[正極材スラリーの評価]
[スラリーの貯蔵安定性]
調製した正極材スラリーを密封して静置し、1週間後にスラリー性状の確認を行った。ゲル化や粗粒の発生、極端な粘度変化が生じるものを「不可」、性状良好で粗粒の発生もなく粘度変化の小さいものを「良」、粘度変化はあるが粗粒の発生はないものを「可」として、目視評価を行った。
[Evaluation of positive electrode material slurry]
[Slurry storage stability]
The prepared positive electrode material slurry was sealed and allowed to stand, and after one week, the slurry properties were confirmed. Occurrence of gelation or coarse particles, or occurrence of extreme viscosity change is not acceptable, no occurrence of coarse particles, no occurrence of coarse particles, low viscosity change, good viscosity change, but no occurrence of coarse particles Visual evaluation was performed with the items as "OK".

[塗膜の平滑性]
調製した正極材スラリーを、厚さ200μmの正極集電体(アルミニウム箔)に塗工した。その際に、粗い粒子で塗工面に筋状の跡が付くものを「不可」、筋状の跡が付かないものを「良」、若干跡が付くものを「可」として、目視評価を行った。
[Smoothness of Coating]
The prepared positive electrode material slurry was applied to a 200 μm-thick positive electrode current collector (aluminum foil). At that time, visual evaluation was performed with coarse particles with streaks on the coated surface as "not good", those without streaks as "good" and those with slight traces as "good". The

[正極の作製]
次に、厚さ20μmの正極集電体(アルミニウム箔)の片面に、調製した正極材スラリーを、乾燥後の塗布量が140g/m2となるように塗布し、これを乾燥して正極合剤層を形成した。これをロールプレス機で正極合剤層の厚さが64μmになるようにプレスし、直径14mmの大きさの円形に切り抜き、合剤電極板を作製した。残留溶媒や不揮発分を完全に除去するため、120℃で14時間真空乾燥を行い、正極を得た。作製した正極について、以下の方法により、正極合剤層の付着性(結着性)を評価した。
[Production of positive electrode]
Next, the prepared positive electrode material slurry is applied on one side of a 20 μm-thick positive electrode current collector (aluminum foil) so that the applied amount after drying is 140 g / m 2, and this is dried to form a positive electrode. The agent layer was formed. The resultant was pressed with a roll press so that the thickness of the positive electrode mixture layer was 64 μm, and cut into a circle having a diameter of 14 mm to prepare a mixture electrode plate. In order to completely remove the residual solvent and non-volatiles, vacuum drying was performed at 120 ° C. for 14 hours to obtain a positive electrode. About the produced positive electrode, the adhesiveness (binding property) of the positive mix layer was evaluated by the following method.

[正極の評価]
[ピール試験]
作製した正極を用い、塗布方向に長さ200cm、幅15mmの長方形を切り出して試験片とした。試験片の正極合剤層側前面に粘着テープ(3M社製 895T)を貼りつけた。正極集電体箔端を固定し、試験片の一端のテープ端を上方へ引張り速度200mm/minで引張って剥がした時の応力を測定した。応力が大きいほど正極合剤層の正極集電体への結着力が大きいと判断した。単位N/m。
[Evaluation of positive electrode]
[Peel test]
Using the produced positive electrode, a rectangle having a length of 200 cm and a width of 15 mm was cut out as a test piece in the coating direction. An adhesive tape (3M 895T) was attached to the front surface of the test piece on the positive electrode mixture layer side. The positive electrode current collector foil end was fixed, and the stress was measured when the tape end at one end of the test piece was pulled upward at a tensile speed of 200 mm / min. It was determined that the larger the stress, the larger the binding strength of the positive electrode mixture layer to the positive electrode current collector. Unit N / m.

[リチウムイオン電池の作製]
前述の作製した正極を用い、さらに負極として直径15mmの円板状のリチウム金属を用いて、リチウムイオン電池を作製した。正極及び負極をコインセルに挿入し、そのコインセルに、電解質としてLiPF6、及び電解液としてエチレンカーボネート/ジエチレンカーボネート/ジメチレンカーボネート=1/1/1(体積比)の混合液を注入した。コインセルをかしめて密封し、コイン型ハーフセルリチウムイオン電池を作製した。
[Preparation of lithium ion battery]
A lithium ion battery was manufactured using the above-prepared positive electrode and further using a disk-shaped lithium metal with a diameter of 15 mm as the negative electrode. The positive electrode and the negative electrode were inserted into a coin cell, and a mixed solution of LiPF 6 as an electrolyte and ethylene carbonate / diethylene carbonate / dimethylene carbonate = 1/1/1/1 (volume ratio) was injected as an electrolyte into the coin cell. The coin cell was crimped and sealed to produce a coin-type half cell lithium ion battery.

[リチウムイオン電池の評価]
作製したリチウムイオン電池を、25℃において4.0V、0.2ltA(188mA)制限の定電流定電圧充電をした後、0.2ltAの定電流で2.0Vまで放電した。
[Evaluation of lithium ion battery]
The prepared lithium ion battery was subjected to constant current and constant voltage charging at 4.0C and 0.2ltA (188mA) at 25 ° C., and then discharged to 2.0V with a constant current of 0.2ltA.

[放電レート特性(容量維持率)の評価]
次いで、放電電流を0.2ltA、1ltAと変化させ、各放電電流に対する放電容量を測定した。各測定における回復充電は4.0V(1ltAカット)の定電流定電圧充電を行った。そして、0.2ltA放電時に対する1ltA放電時の高率放電容量維持率を計算した。
[Evaluation of discharge rate characteristics (capacity maintenance rate)]
Next, the discharge current was changed to 0.2 ltA and 1 ltA, and the discharge capacity for each discharge current was measured. Recovery charge in each measurement was constant current constant voltage charging at 4.0 V (1 ltA cut). Then, the high-rate discharge capacity retention rate during 1 ltA discharge relative to 0.2 ltA discharge was calculated.

[サイクル特性(容量維持率)の評価]
環境温度25℃にて、充電電圧4.0V、1ltAの定電流定電圧充電と、放電終止電圧2.0Vの1ltAの定電流放電を行った。充電および放電のサイクルを繰り返し行い、1サイクル目の放電容量に対する500サイクル目の放電容量の比率を求めてサイクル容量維持率とした。
[Evaluation of cycle characteristics (capacity maintenance rate)]
At an environmental temperature of 25 ° C., constant current constant voltage charging at a charge voltage of 4.0 V and 1 ltA and constant current discharge at a final discharge voltage of 2.0 V at 1 ltA were performed. The cycle of charge and discharge was repeated, and the ratio of the discharge capacity at the 500th cycle to the discharge capacity at the first cycle was determined as the cycle capacity retention ratio.

各評価結果を、下記表1にまとめて示す。   Each evaluation result is put together in following Table 1, and is shown.

Figure 2018181486
Figure 2018181486

[結果]
表1に示されるように、実施例1〜4のバインダー組成物では、式Iで表されるジアクリレートモノマーを用いている。そのため、実施例1〜4のバインダー組成物では、そのバインダー樹脂のDECに対する不溶分率は80%以上(より具体的には80〜99%の範囲)となり、また、そのバインダー樹脂のDECに対する膨潤倍率は2000%以下(より具体的には350〜460%の範囲)となった。
[result]
As shown in Table 1, the binder compositions of Examples 1-4 use the diacrylate monomer represented by Formula I. Therefore, in the binder compositions of Examples 1 to 4, the insoluble matter ratio to DEC of the binder resin is 80% or more (more specifically, in the range of 80 to 99%), and the swelling of the binder resin to DEC is The magnification was 2000% or less (more specifically, in the range of 350 to 460%).

よって、実施例1〜4のバインダー組成物では、電解液に対して良好な耐性を有するバインダー樹脂を形成できることが示唆され、また、貯蔵安定性及び塗膜の平滑性が良好な正極材スラリーを得ることができた。この結果、実施例1〜4のリチウムイオン電池は、サイクル特性と放電レート特性に共に優れていた。これらの結果から、本技術に係るバインダー組成物は、二次電池やキャパシタにおける電極として好適に用いることができ、特にリチウムイオン二次電池のバインダー材料として好適に用いることができることが示唆された。   Therefore, it is suggested that the binder compositions of Examples 1 to 4 can form a binder resin having good resistance to the electrolytic solution, and a positive electrode material slurry having excellent storage stability and smoothness of the coating film. I was able to get it. As a result, the lithium ion batteries of Examples 1 to 4 were both excellent in cycle characteristics and discharge rate characteristics. From these results, it was suggested that the binder composition according to the present technology can be suitably used as an electrode in a secondary battery or a capacitor, in particular, as a binder material for a lithium ion secondary battery.

これに対して、比較例1のバインダー組成物は、エチレングリコールジメタクリレートモノマーを用いている。そのため、そのバインダー樹脂のDECに対する不溶分率及び膨潤倍率のいずれも良好な結果とならなかった。この結果、比較例1のリチウムイオン電池は、実施例に比べて、サイクル特性も放電レート特性も劣っていた。   On the other hand, the binder composition of Comparative Example 1 uses ethylene glycol dimethacrylate monomer. Therefore, neither the insoluble matter ratio to DEC of the binder resin nor the swelling ratio gave a favorable result. As a result, the lithium ion battery of Comparative Example 1 was inferior in cycle characteristics and discharge rate characteristics to those of Examples.

さらに、比較例2のバインダー組成物は、アクリル基を複数有するエチレン性不飽和カルボン酸化合物で、エチレングリコール鎖を繰り返し構造に含むトリエチレングリコールジアクリレートモノマーを添加した。スラリー配合時に粘度が上昇し、スラリー貯蔵安定性や極板塗工性がいずれも良好な結果とならなかった。なお、比較例2において、「不可」とした項目は、乾燥物が脆く不均一で、測定に適した均一な皮膜が得られずに測定できなかった項目である。   Furthermore, the binder composition of Comparative Example 2 is an ethylenic unsaturated carboxylic acid compound having a plurality of acrylic groups, and a triethylene glycol diacrylate monomer containing an ethylene glycol chain in a repeating structure is added. The viscosity increased when the slurry was blended, and neither the slurry storage stability nor the electrode plate coatability resulted in good results. In Comparative Example 2, the item “impossible” is an item that can not be measured because a dried product is brittle and uneven and a uniform film suitable for measurement can not be obtained.

実施例1のバインダー組成物では、バインダー樹脂のDECに対する不溶分率が95%及び膨潤倍率が460%であり、放電レート特性が良好であった。   In the binder composition of Example 1, the insoluble matter ratio to DEC of the binder resin was 95% and the swelling ratio was 460%, and the discharge rate characteristics were good.

実施例2、3のバインダー組成物では、バインダー樹脂のDECに対する不溶分率が95%以上であり、膨潤倍率が400%未満であり、放電レート特性、サイクル特性が良好であり、特に実施例3においては集電体と活物質間の付着性(結着性)が良好であった。   In the binder compositions of Examples 2 and 3, the insoluble fraction of DEC to the binder resin is 95% or more, the swelling ratio is less than 400%, the discharge rate characteristics and the cycle characteristics are good, and particularly Example 3 The adhesion (binding) between the current collector and the active material was good.

実施例4のバインダー組成物では、バインダー樹脂のDECに対する不溶分率が80%以上であり(より具体的に80〜99%)であり放電レート特性が良好であった。結果、実施例1〜4では、サイクル特性や放電レート特性などの容量維持率が良好なリチウムイオン電池を得られることが確認された。   In the binder composition of Example 4, the insoluble matter ratio to DEC of the binder resin was 80% or more (more specifically, 80 to 99%), and the discharge rate characteristics were good. As a result, in Examples 1 to 4, it was confirmed that lithium ion batteries having good capacity retention rates such as cycle characteristics and discharge rate characteristics could be obtained.

本発明の電極用バインダー樹脂により、電極材スラリーの貯蔵安定性及び塗膜の平滑性が非常に良好となり、特に水系バインダー用途に好適である。また電解液に対して良好な耐性を有し、電解液への溶出や膨潤が抑制される事から、サイクル特性及び放電レート特性に優れたリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池、電気二重層キャパシタ等を得ることが可能となる。本発明は産業上有用な発明である。   The binder resin for an electrode of the present invention makes the storage stability of the electrode material slurry and the smoothness of the coating film very good, and is particularly suitable for use as an aqueous binder. In addition, lithium ion secondary batteries, nickel-hydrogen secondary batteries, and electric batteries having excellent cycle characteristics and discharge rate characteristics have good resistance to the electrolyte and can suppress elution and swelling in the electrolyte. It is possible to obtain a multilayer capacitor or the like. The present invention is an industrially useful invention.

Claims (13)

(a)下記式Iの構造を有するエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物
Figure 2018181486
(式中、−X−は、炭素数3〜12の直鎖もしくは分岐のアルキレン基、または炭素数4〜12のシクロアルキレン基であり、R1及びR2はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基である)
に由来する単量体単位と、
(b)エチレン性不飽和スルホン酸化合物
に由来する単量体単位とを、
含有するポリマーを含み、
上記ポリマーの架橋密度が、1×10-4mol/cc以上1×10-3mol/cc未満である、電極用バインダー樹脂組成物。
(A) Ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound having a structure of the following formula I
Figure 2018181486
(Wherein, -X- is a linear or branched alkylene group having 3 to 12 carbon atoms or a cycloalkylene group having 4 to 12 carbon atoms, and R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a methyl group Is)
Monomer units derived from
(B) a monomer unit derived from an ethylenically unsaturated sulfonic acid compound,
Containing polymers,
A binder resin composition for an electrode, wherein a crosslinking density of the polymer is 1 × 10 −4 mol / cc or more and 1 × 10 −3 mol / cc or less.
上記ポリマーがさらに(c)成分として、
(c1)エステル構造におけるアルコール由来の部位に水酸基を有するエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物に由来する単量体単位、
(c2)エステル構造におけるアルコール由来の部位に炭素数8以上のアルキル基を有するエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物に由来する単量体単位
のいずれか一種以上を含有する、請求項1に記載の電極用バインダー樹脂組成物。
The above-mentioned polymer is further contained as component (c),
(C1) a monomer unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound having a hydroxyl group at an alcohol-derived site in an ester structure,
The composition according to claim 1, which contains any one or more of monomer units derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound having an alkyl group having 8 or more carbon atoms in an alcohol-derived site in the ester structure (c2). Binder resin composition for electrodes.
上記ポリマーにおいて、(c1)成分の単量体単位の含有量が、1〜10質量%である、請求項2に記載の電極用バインダー樹脂組成物。   The binder resin composition for electrodes of Claim 2 whose content of the monomer unit of (c1) component is 1-10 mass% in the said polymer. 上記ポリマーにおいて、(a)成分と(c)成分の合計のうち、(c2)成分の単量体単位の割合が、10〜98.9質量%である、請求項2または3に記載の電極用バインダー樹脂組成物。   The electrode according to claim 2 or 3, wherein in the polymer, the proportion of monomer units of component (c2) to the total of components (a) and (c) is 10 to 98.9 mass%. Binder resin composition. 上記ポリマーの総質量に対して、(a)成分の単量体単位の含有量が、0.1〜10質量%である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電極用バインダー樹脂組成物。   The binder resin for electrodes as described in any one of Claims 1-4 whose content of the monomer unit of (a) component is 0.1-10 mass% with respect to the gross mass of the said polymer. Composition. 上記ポリマーにおいて、(b)成分の単量体単位の含有量に対する(a)成分ならびに存在する場合(c)成分の単量体単位の含有量の質量比{(a)+(c)}:(b)が、98〜91:2〜9の範囲にあり、
上記ポリマーにおいて、(a)成分の単量体単位と(b)成分の単量体単位と存在する場合(c)成分の単量体単位の合計量の割合が、70質量%以上である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電極用バインダー樹脂組成物。
In the above polymer, the mass ratio of the content of the monomer unit of the component (a) and the component (c) when present to the content of the monomer unit of the component (b) {(a) + (c)}: (B) is in the range of 98-91: 2-9,
In the above polymer, the ratio of the total amount of the monomer units of the component (a) and the monomer units of the component (b) and the monomer units of the component (c) is 70% by mass or more. The binder resin composition for electrodes as described in any one of Claims 1-5.
上記ポリマーが(c)成分としてさらに、
(c3)エステル構造におけるアルコール由来の部位に炭素数1〜7のアルキル基を有するエチレン性不飽和カルボン酸エステル化合物に由来する単量体単位
を1〜30質量%含有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の電極用バインダー樹脂組成物。
Further, the above-mentioned polymer is used as the component (c)
The monomer unit derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester compound having an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms at an alcohol-derived site in the ester structure (c3) is contained in an amount of 1 to 30% by mass. The binder resin composition for electrodes as described in any one of these.
上記ポリマーがさらに、
(d)エチレン性不飽和カルボン酸化合物に由来する単量体単位
を0.1〜10質量%含有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電極用バインダー樹脂組成物。
Further, the above-mentioned polymer is
The binder resin composition for electrodes as described in any one of Claims 1-7 which contains 0.1-10 mass% of monomer units originating in (d) an ethylenically unsaturated carboxylic acid compound.
電極用バインダー樹脂が、ポリマーの粒子が水性溶媒中に分散されてなるポリマーエマルジョンの形態である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の電極用バインダー樹脂組成物。   The binder resin composition for electrodes according to any one of claims 1 to 8, wherein the binder resin for electrodes is in the form of a polymer emulsion in which particles of a polymer are dispersed in an aqueous solvent. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の電極用バインダー樹脂組成物と活物質を含有する電極材スラリー。   The electrode material slurry containing the binder resin composition for electrodes as described in any one of Claims 1-9, and an active material. 請求項10に記載の電極材スラリーの塗布乾燥層を含む、電極。   An electrode comprising the coated and dried layer of the electrode material slurry according to claim 10. 請求項11に記載の電極を含む、二次電池。   A secondary battery comprising the electrode according to claim 11. 請求項11に記載の電極を含む、電気二重層キャパシタ。   An electric double layer capacitor comprising the electrode according to claim 11.
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