KR20120112397A - Positive electrode for secondary battery, and secondary battery - Google Patents
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Abstract
집전체 상에, 정극 활물질 및 바인더를 함유하는 정극 활물질층을 갖고, 상기 정극 활물질이, 특정 조성을 갖고, 또한 층상 암염형 구조를 갖는 리튬 페라이트계 복합 산화물이고, 상기 바인더가 (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위 및 α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위를 함유하는 중합체이고, 상기 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율이 중합체의 전체 중합 단위 중 1.0 ? 3.0 중량% 인 이차 전지용 정극.On a collector, it has a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a binder, the said positive electrode active material is a lithium ferrite type complex oxide which has a specific composition, and has a layered rock salt structure, The said binder is a (meth) acrylic acid ester monomer A polymer containing a polymer unit, a polymer unit of a vinyl monomer having an acid component, and a polymer unit of an α, β unsaturated nitrile monomer, and the content ratio of the polymer unit of a vinyl monomer having the acid component is 1.0 in all polymer units of the polymer. ? 3.0 wt% positive electrode for secondary batteries.
Description
본 발명은, 이차 전지용 정극(正極)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리튬 이온 이차 전지 등에 사용되는, 높은 레이트 특성과 사이클 특성을 갖는 이차 전지용 정극 및 그것에 사용하는 이차 전지 정극용 슬러리에 관한 것이다. 또 본 발명은 이러한 전극을 갖는 이차 전지에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a positive electrode for a secondary battery, and more particularly, to a positive electrode for a secondary battery having high rate characteristics and cycle characteristics used for a lithium ion secondary battery and the like, and a slurry for a secondary battery positive electrode used therein. Moreover, this invention relates to the secondary battery which has such an electrode.
실용화되고 있는 전지 중에서도, 리튬 이온 이차 전지는 가장 높은 에너지 밀도를 나타내어, 특히 소형 일렉트로닉스용으로 많이 사용되고 있다. 또, 소형 용도에 추가하여 자동차 용도로의 전개도 기대되고 있다. 그 중에서, 리튬 이온 이차 전지의 고출력화나, 사이클 특성 등의 신뢰성의 추가적인 향상이 요망되고 있다.Among the batteries that have been put to practical use, lithium ion secondary batteries exhibit the highest energy density and are particularly used for small electronics. In addition, it is also expected to be used in automobiles in addition to small applications. Among them, further improvement of reliability, such as high output of a lithium ion secondary battery and cycling characteristics, is desired.
리튬 이온 이차 전지의 구성 재료인 정극 활물질은, 주류로서 사용되고 있는 코발트계 활물질의 가격 고등(高騰) 및 매장량에 한계가 있다는 점에서, 저렴한 니켈, 망간, 철을 함유하는 리튬계 활물질로의 이행이 진행되고 있다.The positive electrode active material, which is a constituent material of a lithium ion secondary battery, has a limitation in the high price and the reserve of the cobalt-based active material used as a mainstream, and thus the transition to a cheaper lithium-based active material containing nickel, manganese, and iron is difficult. It's going on.
그러나, 고용량을 달성하는 리튬니켈 산화물에는, 충전시에 전지의 안전성을 저하시킨다는 문제가 있고, 안전성이 높고 저렴한 리튬 망간 산화물은 고온 (약 60 ℃) 충방전시에 3 가의 망간이 전해액 중에 용출되어, 그것이 장시간의 충방전 사이클 등의 전지 성능을 현저하게 열화시킨다는 문제가 있어, 이들의 재료로의 대체는 그다지 진행되고 있지 않다.However, lithium nickel oxide that achieves a high capacity has a problem of lowering battery safety during charging, and high safety and inexpensive lithium manganese oxide elutes trivalent manganese in the electrolyte at high temperatures (about 60 ° C.). There is a problem that it significantly deteriorates battery performance such as a long time charge / discharge cycle, and the replacement of these materials has not proceeded much.
이들 과제에 대해, 특허문헌 1 에는, 장시간의 충방전 사이클에 있어서, 3 V 이상의 평균 방전 전압을 유지할 수 있고, 또한 리튬 코발트 산화물계 정극 재료와 동등 또는 그 이상의 방전 용량을 갖는 층상 암염형 구조의 결정상을 함유하는 리튬 페라이트계 복합 산화물이 개시되어 있다.In terms of these problems, Patent Document 1 discloses a layered rock salt type structure having an average discharge voltage of 3 V or more in a long charge / discharge cycle, and having a discharge capacity equivalent to or higher than that of a lithium cobalt oxide-based positive electrode material. A lithium ferrite composite oxide containing a crystalline phase is disclosed.
그러나, 상기 특허문헌 1 에 개시되어 있는 리튬 페라이트계 복합 산화물은, 충방전 특성이 나빠, 초회의 충방전 효율이 현저하게 낮으며, 40 % 정도의 불가역 용량이 발생하는 것이 큰 과제가 되고 있다.However, the lithium ferrite-based composite oxide disclosed in Patent Document 1 has poor charge and discharge characteristics, significantly lower initial charge and discharge efficiency, and has a major problem of generating an irreversible capacity of about 40%.
한편, 리튬 이온 이차 전지에 사용되는 전극은, 통상적으로 전극 활물질층이 집전체에 적층된 구조를 갖고 있어, 상기 전극 활물질층에는 전극 활물질 외에 전극 활물질끼리 및 전극 활물질과 집전체를 결착시키기 위하여 결착제가 사용되고 있다. 리튬 이온 이차 전지용 전극, 특히 정극용 결착제로서 불소계 수지 (PVDF) 나 합성 고무계 중합체 입자형 결착제가 제안되어 있다.On the other hand, an electrode used in a lithium ion secondary battery has a structure in which an electrode active material layer is laminated | stacked on the electrical power collector normally, and it binds to the said electrode active material layer in order to bind electrode active materials, an electrode active material, and an electrical power collector in addition to an electrode active material. I am used. Fluorine resin (PVDF) and a synthetic rubber polymer particle binder are proposed as a binder for lithium ion secondary batteries, especially a positive electrode.
합성 고무계 중합체 입자형 결착제로는, (메트)아크릴레이트계 연질 중합체 등이 개시되어 있다 (특허문헌 2 나 3 을 참조).As a synthetic rubber polymer particle binder, a (meth) acrylate type soft polymer etc. are disclosed (refer patent document 2 or 3).
본 발명자들의 검토에 의하면, 바인더로서 상기의 불소계 수지 (PVDF) 나 통상적으로 사용되는 합성 고무계 바인더를 사용하고, 전극 활물질로서 리튬 페라이트계 복합 산화물을 사용하여 전지를 제작하더라도, 상기의 충방전 효율의 저하는 해결되지 않는 것을 알 수 있었다. 그런데, 합성 고무계 중합체 입자 중에 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위를 함유시킴으로써, 중합체 입자가 정극 활물질 표면에 흡착되어, 활물질 표면에서 발생하는 전해액의 분해를 억제하여, 얻어지는 전지의 충방전 효율을 현저하게 개선할 수 있는 것을 알아낼 수 있었다.According to the studies of the present inventors, even when a battery is manufactured using the above-mentioned fluorine resin (PVDF) or a synthetic rubber binder commonly used as a binder and a lithium ferrite composite oxide as an electrode active material, The degradation was found to be unresolved. However, by including the polymerized unit of the vinyl monomer having an acid component in the synthetic rubber polymer particles, the polymer particles are adsorbed on the surface of the positive electrode active material, thereby suppressing decomposition of the electrolyte solution generated on the surface of the active material, thereby remarkably increasing the charge and discharge efficiency of the battery obtained. I could figure out what could be improved.
그러나, 그러한 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위를 함유하는, 특허문헌 2 및 3 에 개시되어 있는 합성 고무계 바인더를 사용하더라도, 바인더를 구성하는 산 성분을 갖는 비닐 모노머 단위의 함유량에 따라서는, 바인더의 보존 안정성이 저하되거나, 전극 활물질층을 형성하기 위해서 사용하는 슬러리의 안정성이나, 얻어지는 극판의 결착성이 저하된다는 문제가 발생하는 것을 확인하였다.However, depending on the content of the vinyl monomer unit having an acid component constituting the binder, even when the synthetic rubber binders disclosed in Patent Literatures 2 and 3 containing the polymer unit of the vinyl monomer having such an acid component are used, the binder It was confirmed that the problem that the storage stability of the resin was lowered or that the stability of the slurry used to form the electrode active material layer and the binding property of the resulting electrode plate were lowered.
따라서, 본 발명의 목적은, 바인더의 보존 안정성, 슬러리의 안정성이 우수한 이차 전지 정극용 슬러리, 그리고 전극의 결착성이 우수하고, 얻어지는 전지가 높은 초기의 충방전 효율을 달성할 수 있고, 나아가서는 충방전의 반복에 의한 용량 저하를 감소시키는 것을 달성할 수 있는 이차 전지용 정극을 제공하는 것에 있다.Therefore, the objective of this invention is the slurry for secondary battery positive electrodes which is excellent in the storage stability of a binder, the stability of a slurry, and the binding property of an electrode, and the obtained battery can achieve the initial stage charging and discharging efficiency, It is providing the positive electrode for secondary batteries which can achieve reducing the capacity | capacitance fall by repetition of charging / discharging.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, 바인더의 보존 안정성, 슬러리의 안정성의 저하뿐만 아니라, 전지 용량 및 출력 특성의 저하도, 바인더를 구성하는 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율에서 기인하고 있는 것을 알 수 있었다. 그래서, 더욱 검토를 진행시킨 결과, 바인더로서, (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위 및 α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위를 함유하는 중합체이고, 상기 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위를 중합체의 전체 중합 단위 중 특정 비율 함유하는 것을 사용함으로써, 보존 안정성이 우수한 리튬 이온 이차 전지 정극용 슬러리, 그리고 결착성이 우수하고, 또한 얻어지는 전지가 높은 초기의 충방전 효율을 가지며, 나아가서는 충방전의 반복에 의한 용량 저하가 적은 리튬 이온 이차 전지용 정극을 제작할 수 있는 것을 알아내어, 그것에 기초하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of earnestly examining in order to solve the said subject, the polymer unit of the vinyl monomer which has the acid component which comprises not only the fall of the storage stability of a binder, the fall of the stability of a slurry, but also the fall of a battery capacity and an output characteristic, and a binder. It turns out that it originates in the content rate of. Therefore, as a result of further examination, it is a polymer containing the polymer unit of the (meth) acrylic acid ester monomer, the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component, and the polymer unit of the (alpha), (beta) unsaturated nitrile monomer as said binder, By using the polymer unit of the vinyl monomer which has a specific ratio among all the polymer units of a polymer, the slurry for lithium ion secondary battery positive electrodes which was excellent in storage stability, and the battery which is excellent in binding property and the obtained battery has high initial stage charge and discharge It was found out that it was possible to produce a positive electrode for a lithium ion secondary battery that had efficiency and had a small capacity drop due to repeated charge and discharge, and completed the present invention based thereon.
상기 과제를 해결하는 본 발명은, 하기 사항을 요지로서 포함한다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM This invention which solves the said subject includes the following matter as a summary.
(1) 집전체, 및 상기 집전체 상에 형성된, 정극 활물질 및 바인더를 함유하는 정극 활물질층을 갖고, 상기 정극 활물질이, 조성식 Li2 -x(Mn1 -m- nFenNim)O3-y (단, 0 ≤ x < 2, 0 ≤ y ≤ 1, 0.01 ≤ m ≤ 0.30, 0.05 ≤ n ≤ 0.75, 0.06 ≤ m+n < 1) 로 나타내어지고, 또한 층상 암염형 구조를 갖는 리튬 페라이트계 복합 산화물이고,(1) A current collector and a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a binder formed on the current collector, wherein the positive electrode active material is a composition formula Li 2 -x (Mn 1 -m- n Fe n Ni m ) O 3-y (where 0 ≦ x <2, 0 ≦ y ≦ 1, 0.01 ≦ m ≦ 0.30, 0.05 ≦ n ≦ 0.75, 0.06 ≦ m + n <1), and a lithium ferrite system having a layered rock salt structure Complex oxide,
상기 바인더가 (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위 및 α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위를 함유하는 중합체이고, 상기 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율이 중합체의 전체 중합 단위 중 1.0 ? 3.0 중량% 인 이차 전지용 정극. The binder is a polymer containing a polymerized unit of a (meth) acrylic acid ester monomer, a polymerized unit of a vinyl monomer having an acid component and a polymerized unit of an α, β unsaturated nitrile monomer, and containing a polymerized unit of a vinyl monomer having the acid component. The proportion is 1.0? 3.0 wt% positive electrode for secondary batteries.
(2) 상기 바인더가, 추가로 가교성을 갖는 구조 단위를 함유하는 상기 (1) 에 기재된 이차 전지용 정극. (2) The positive electrode for secondary batteries as described in said (1) in which the said binder contains the structural unit which has crosslinkability further.
(3) 상기 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율이 0.05 ? 2.0 중량% 인 상기 (2) 에 기재된 이차 전지용 정극. (3) The content ratio of the structural unit having the crosslinkability is 0.05? The positive electrode for secondary batteries as described in said (2) which is 2.0 weight%.
(4) 상기 (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위가, (메트)아크릴산알킬에스테르 모노머의 중합 단위이고, (4) The polymerization unit of the said (meth) acrylic acid ester monomer is a polymerization unit of the (meth) acrylic-acid alkylester monomer,
상기 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위가, 카르복실산기를 갖는 모노머의 중합 단위, 술폰산기를 갖는 모노머의 중합 단위, 또는 이들의 조합이고, The polymer unit of the vinyl monomer which has the said acid component is the polymer unit of the monomer which has a carboxylic acid group, the polymer unit of the monomer which has a sulfonic acid group, or a combination thereof,
상기 α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위가, 아크릴로니트릴의 중합 단위, 메타크릴로니트릴의 중합 단위, 또는 이들의 조합인, 상기 (1) ? (3) 중 어느 한 항에 기재된 이차 전지용 정극. (1)? The polymerized unit of the α and β unsaturated nitrile monomers is a polymerized unit of acrylonitrile, a polymerized unit of methacrylonitrile, or a combination thereof. The positive electrode for secondary batteries in any one of (3).
(5) 상기 바인더가, 추가로 가교성을 갖는 구조 단위를 함유하고, (5) the binder further contains a structural unit having crosslinkability,
상기 가교성을 갖는 구조 단위가, 알릴기를 갖는 구조 단위, 에폭시기를 갖는 구조 단위, 또는 이들의 조합인, 상기 (4) 에 기재된 이차 전지용 정극. The positive electrode for secondary batteries as described in said (4) whose structural unit which has the said crosslinkability is a structural unit which has an allyl group, a structural unit which has an epoxy group, or a combination thereof.
(6) 정극 활물질, 바인더 및 용매를 함유하여 이루어지고, 상기 정극 활물질이, 조성식 Li2 -x(Mn1 -m- nFenNim)O3-y (단, 0 ≤ x < 2, 0 ≤ y ≤ 1, 0.01 ≤ m ≤ 0.30, 0.05 ≤ n ≤ 0.75, 0.06 ≤ m+n < 1) 로 나타내어지고, 또한 층상 암염형 구조를 갖는 리튬 페라이트계 복합 산화물이고, 상기 바인더가 (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위 및 α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위를 함유하는 중합체이고, 상기 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율이 중합체의 전체 중합 단위 중 1.0 ? 3.0 중량% 인 이차 전지 정극용 슬러리. (6) A positive electrode active material, a binder and a solvent are contained, and the positive electrode active material is composed of the composition formula Li 2 -x (Mn 1 -m- n Fe n Ni m ) O 3-y (where 0 ≦ x <2, 0 ≤ y ≤ 1, 0.01 ≤ m ≤ 0.30, 0.05 ≤ n ≤ 0.75, 0.06 ≤ m + n <1), and is a lithium ferrite composite oxide having a layered rock salt structure, wherein the binder is a (meth) acrylic acid ester It is a polymer containing the polymer unit of a monomer, the polymer unit of a vinyl monomer which has an acid component, and the polymer unit of the (alpha), (beta) unsaturated nitrile monomer, and the content rate of the polymer unit of the vinyl monomer which has the said acid component is in all the polymer units of a polymer. 1.0? Slurry for secondary battery positive electrode, 3.0 wt%.
(7) 상기 (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위가, (메트)아크릴산알킬에스테르 모노머의 중합 단위이고, (7) The polymerization unit of the said (meth) acrylic acid ester monomer is a polymerization unit of the (meth) acrylic-acid alkylester monomer,
상기 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위가, 카르복실산기를 갖는 모노머의 중합 단위, 술폰산기를 갖는 모노머의 중합 단위, 또는 이들의 조합이고, The polymer unit of the vinyl monomer which has the said acid component is the polymer unit of the monomer which has a carboxylic acid group, the polymer unit of the monomer which has a sulfonic acid group, or a combination thereof,
상기 α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위가, 아크릴로니트릴의 중합 단위, 메타크릴로니트릴의 중합 단위, 또는 이들의 조합인, (6) 에 기재된 이차 전지 정극용 슬러리. The slurry for secondary battery positive electrodes as described in (6) whose polymer unit of the said (alpha), (beta) unsaturated nitrile monomer is a polymer unit of acrylonitrile, the polymer unit of methacrylonitrile, or a combination thereof.
(8) 상기 바인더가, 추가로 가교성을 갖는 구조 단위를 함유하고, (8) the binder further contains a structural unit having crosslinkability,
상기 가교성을 갖는 구조 단위가, 알릴기를 갖는 구조 단위, 에폭시기를 갖는 구조 단위, 또는 이들의 조합인, (7) 에 기재된 이차 전지 정극용 슬러리. The slurry for secondary battery positive electrodes as described in (7) whose structural unit which has the said crosslinkability is a structural unit which has an allyl group, a structural unit which has an epoxy group, or a combination thereof.
(9) 정극, 전해액, 세퍼레이터 및 부극(負極)을 구비하는 이차 전지로서, 상기 정극이, 상기 (1) ? (5) 중 어느 하나에 기재된 이차 전지용 정극인 이차 전지.(9) A secondary battery comprising a positive electrode, an electrolyte solution, a separator, and a negative electrode, wherein the positive electrode is (1)? The secondary battery which is the positive electrode for secondary batteries in any one of (5).
본 발명에 의하면, 안정성이 우수한 이차 전지 정극용 슬러리, 그리고 결착성이 우수하고, 얻어지는 이차 전지가 높은 충방전 효율을 가지며, 나아가서는 충방전의 반복에 의한 용량 저하가 적은 이차 전지용 전극을 제작할 수 있게 된다.ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the slurry for secondary battery positive electrodes which is excellent in stability, and the secondary battery obtained which is excellent in binding property has a high charge / discharge efficiency, Furthermore, the electrode for secondary batteries which can reduce the capacity | capacitance decrease by repeated charge / discharge can be manufactured. Will be.
이하에 본 발명을 상세히 서술한다.The present invention is described in detail below.
본 발명의 이차 전지용 정극은, 집전체, 및 집전체 상에 형성된, 정극 활물질 및 바인더를 함유하는 정극 활물질층을 갖고, 상기 정극 활물질이, 조성식 Li2 -x(Mn1-m-nFenNim)O3-y (단, 0 ≤ x < 2, 0 ≤ y ≤ 1, 0.01 ≤ m ≤ 0.30, 0.05 ≤ n ≤ 0.75, 0.06 ≤ m+n < 1) 로 나타내어지고, 또한 층상 암염형 구조를 갖는 리튬 페라이트계 복합 산화물이고, 상기 바인더가 (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위 및 α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위를 함유하는 중합체이고, 상기 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율이 중합체의 전체 중합 단위 중 1.0 ? 3.0 중량% 이다.A secondary battery of the present invention is a positive electrode, current collector, and the collector formed, has a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a binder, wherein the positive electrode active material, the composition formula Li 2 -x (1-mn Mn Fe Ni n m ) O 3-y (where 0≤x <2, 0≤y≤1, 0.01≤m≤0.30, 0.05≤n≤0.75, 0.06≤m + n <1) and also have a layered rock salt structure Vinyl having ferric composite oxide, wherein the binder is a polymer containing a polymerized unit of a (meth) acrylic acid ester monomer, a polymerized unit of a vinyl monomer having an acid component, and a polymerized unit of an α, β unsaturated nitrile monomer. The content rate of the polymerized unit of a monomer is 1.0? 3.0 wt%.
(정극 활물질)(Positive electrode active material)
본 발명에 있어서, 정극 활물질로서 사용하는 리튬 페라이트계 복합 산화물은, 조성식 Li2 -x(Mn1 -m- nFenNim)O3-y (단, 0 ≤ x < 2, 0 ≤ y ≤ 1, 0.01 ≤ m ≤ 0.30, 0.05 ≤ n ≤ 0.75, 0.06 ≤ m+n < 1) 로 나타내어지고, 또한 층상 암염형 구조를 갖는다. In the present invention, the lithium ferrite composite oxide used as the positive electrode active material is composed of the composition formula Li 2 -x (Mn 1 -m- n Fe n Ni m ) O 3-y (where 0 ≦ x <2, 0 ≦ y ≤ 1, 0.01 ≤ m ≤ 0.30, 0.05 ≤ n ≤ 0.75, 0.06 ≤ m + n <1), and also has a layered rock salt structure.
상기 리튬 페라이트계 복합 산화물은, Fe 이온 및 Ni 이온이, LiCoO2 의 Co 층에 대응하는 Mn 층을 부분적으로 치환하고 있는 것이 특징이다. 즉, Fe 이온 및 Ni 이온은, 함유층 내에서 Li 이온 및 Mn 이온의 공존에 의해 희석되고 있다. LiCoO2 의 Co 층 내가 모두 Fe 이온에 의해 치환된 것이 층상 암염형 LiFeO2 이지만, 이 재료는 거의 충방전 용량을 갖지 않는다. 충분한 충방전 용량을 갖는 복합 산화물을 얻기 위해서는, Fe 이온 및 Ni 이온이, LiCoO2 의 Co 층에 대응하는 Mn 층을 부분적으로 치환하고 있는 것이 필요하기 때문에, 본 발명에 사용하는 리튬 페라이트계 복합 산화물에 고용시키는 Fe 이온량은, Li 이온 이외의 금속 이온량의 5 ? 75 몰% (0.05 ≤ n ≤ 0.75) 이고, 20 ? 60 몰% (0.20 ≤ n ≤ 0.60) 인 것이 바람직하다. Fe 이온의 고용량이 과잉이 되는 경우에는, 충방전에 관여하지 않는 Fe 이온이 많아지므로, 전지 특성상 바람직하지 않다. 이에 반하여, Fe 이온의 고용량이 지나치게 적은 경우에는, 충방전 용량이 작아지기 때문에 역시 바람직하지 않다.The lithium ferrite composite oxide is characterized in that Fe ions and Ni ions partially replace the Mn layer corresponding to the Co layer of LiCoO 2 . That is, Fe ions and Ni ions are diluted by the coexistence of Li ions and Mn ions in the containing layer. Although all of the Co layers of LiCoO 2 are substituted by Fe ions, the layered rock salt type LiFeO 2 has little charge / discharge capacity. In order to obtain a composite oxide having a sufficient charge and discharge capacity, since the Fe ions and Ni ions need to partially replace the Mn layer corresponding to the Co layer of LiCoO 2 , the lithium ferrite composite oxide used in the present invention. The amount of Fe ions to be dissolved in the solution is 5? 75 mol% (0.05 ≦ n ≦ 0.75), and 20? It is preferable that it is 60 mol% (0.20 ≦ n ≦ 0.60). When the solid solution amount of Fe ions becomes excessive, Fe ions which are not involved in charging and discharging increase, which is not preferable in view of battery characteristics. On the other hand, when the solid solution amount of Fe ion is too small, since the charge / discharge capacity becomes small, it is also not preferable.
본 발명에 사용하는 리튬 페라이트계 복합 산화물에 있어서, 이것에 고용시키는 Ni 이온도, 기본적으로 Fe 이온과 마찬가지로 Mn 이온을 치환하는 형태로 층상 암염형 구조 중에 존재하고 있다. Ni 이온은, 2 가-3 가의 혼합 원자가 상태에서 존재하고 있는 것으로 추측되고, 복합 산화물의 전자 전도성의 향상 등에 기여하고 있다. 리튬 페라이트계 복합 산화물에 고용시키는 Ni 이온량은, Li 이온 이외의 금속 이온량의 1 ? 30 몰% (0.01 ≤ m ≤ 0.30) 이고, 5 ? 25 몰% (0.05 ≤ m ≤ 0.25) 인 것이 바람직하다. Mn 및 Fe 에 비하여 고가인 Ni 를 다량으로 사용하는 경우에는 경제적으로 불리해진다. 이에 반하여, Ni 이온의 고용량이 지나치게 적은 경우에는, Ni 첨가에 의해 달성되는 전자 전도성의 향상 등의 효과가 충분히 발현되지 않는 경우가 있다.In the lithium ferrite composite oxide used in the present invention, Ni ions to be dissolved in the solution are also present in the layered rock salt structure in the form of substituting Mn ions, similarly to Fe ions. It is estimated that Ni ion exists in the bivalent trivalent mixed valence state, and contributes to the improvement of the electronic conductivity of a composite oxide, etc. The amount of Ni ions to be dissolved in the lithium ferrite composite oxide is 1? Of the amount of metal ions other than Li ions. 30 mol% (0.01 ≦ m ≦ 0.30), and 5? It is preferred that it is 25 mol% (0.05 ≦ m ≦ 0.25). It is economically disadvantageous when using Ni which is expensive compared with Mn and Fe in large quantities. On the other hand, when the solid solution amount of Ni ion is too small, effects, such as the improvement of the electronic conductivity achieved by Ni addition, may not fully be expressed.
또한, 본 발명에 사용하는 리튬 페라이트계 복합 산화물에 고용시키는 Fe 이온과 Ni 이온의 합계량은, 조성식 Li2 -x(Mn1 -m- nFenNim)O3-y 에 있어서, 0.06 ≤ m+n <1 이고, 바람직하게는 0.3 ≤ m+n ≤ 0.8 의 범위 내에 있다. 또, 본 발명에 사용하는 리튬 페라이트계 복합 산화물에 있어서, 층상 암염형의 결정 구조를 유지할 수 있는 한, Li2 - xMnO3 - y 의 x 와 y 는 각각 최대 1 정도까지의 정(正)의 값을 취할 수 있다. 그러나, 충전 용량의 관점에서는 가능한 한 0 에 가까운 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 사용하는 복합 산화물은, 충방전 특성에 중대한 영향을 미치지 않는 범위 (최대 10 몰% 정도) 의 Li2CO3 등의 불순물상을 함유하고 있어도 된다.The total amount of Fe ions and Ni ions to be dissolved in the lithium ferrite composite oxide used in the present invention is 0.06 ≦ in the composition formula Li 2 -x (Mn 1 -m- n Fe n Ni m ) O 3-y . m + n <1, Preferably it exists in the range of 0.3 <= m + n <= 0.8. In addition, the lithium ferrite composite oxide used in the present invention, one can maintain the crystal structure of the layered rock-salt type, Li 2 - x MnO 3 - y of x and y is positive (正) of up to one degree, respectively Can take the value of. However, it is preferable to be as close to zero as possible in view of the charging capacity. Further, it is even, and the complex oxide used in the invention, containing the impurity phase, such as Li 2 CO 3 charging and discharging range that does not significantly affect the properties (up to 10 mol%).
본 발명에 사용하는 리튬 페라이트계 복합 산화물은, 통상적인 복합 산화물 합성법인 수열 반응법, 고상 반응법 등에 의해 제조할 수 있다. 그러나, 일반적으로, 건식 혼합 프로세스를 사용하는 고상 반응법에 있어서는, 금속 이온 간의 균질 혼합 (특히 Fe 이온과 Mn 이온과 Ni 이온의 혼합) 이 곤란하다. 따라서, 본 발명에 사용하는 리튬 페라이트계 복합 산화물은, 각 이온의 생성원이 되는 금속염을 물, 물/알코올 혼합물 등에 용해시킨 혼합 용액을 사용하여, 수열 반응법으로 제조하는 것이 보다 바람직하다.The lithium ferrite composite oxide used in the present invention can be produced by a hydrothermal reaction method, a solid phase reaction method or the like which is a conventional composite oxide synthesis method. In general, however, in the solid phase reaction method using a dry mixing process, homogeneous mixing between metal ions (particularly, mixing of Fe ions, Mn ions, and Ni ions) is difficult. Therefore, it is more preferable that the lithium ferrite composite oxide used in the present invention is produced by a hydrothermal reaction method using a mixed solution in which a metal salt serving as a generation source of each ion is dissolved in water, a water / alcohol mixture, or the like.
본 발명의 이차 전지용 정극의 전극 활물질층 중에 함유되는 정극 활물질의 양은 50 ? 99 중량% 이고, 더욱 바람직하게는 70 ? 99 중량% 이고, 가장 바람직한 범위는 80 ? 99 중량% 이다. 상기 범위로 함으로써, 고용량인 리튬 이차 전지를 제작할 수 있다.The amount of the positive electrode active material contained in the electrode active material layer of the positive electrode for secondary batteries of the present invention is 50? 99 wt%, more preferably 70? 99 wt%, and the most preferable range is 80? 99 wt%. By setting it as the said range, the lithium secondary battery of high capacity can be manufactured.
(바인더) (bookbinder)
본 발명에 사용하는 바인더는, (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위 및 α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위를 함유하는 중합체이다.The binder used for this invention is a polymer containing the polymer unit of the (meth) acrylic acid ester monomer, the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component, and the polymer unit of the (alpha), (beta) unsaturated nitrile monomer.
본 발명에 있어서 (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위를 구성하는 (메트)아크릴산에스테르 모노머로는, (메트)아크릴산알킬에스테르, 즉 아크릴산알킬에스테르 및/또는 메타크릴산알킬에스테르를 들 수 있다. 예를 들어, 일반식 CH2=CR1-COO-R2 (R1 은 수소 또는 메틸기를 나타내고, R2 는 알킬기를 나타낸다) 로 나타내어지는 화합물을 들 수 있다.In this invention, (meth) acrylic-acid alkylester, ie, alkyl acrylate and / or alkyl methacrylate, is mentioned as a (meth) acrylic acid ester monomer which comprises the polymer unit of a (meth) acrylic acid ester monomer. For example, the general formula CH 2 = CR 1 -COO-R 2 can be given a compound represented by (R 1 is a hydrogen or a methyl group, R 2 represents an alkyl group).
아크릴산알킬에스테르의 예로는, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 펜틸아크릴레이트, 헥실아크릴레이트, 헵틸아크릴레이트, 옥틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 노닐아크릴레이트, 데실아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, n-테트라데실아크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트 등을 들 수 있다. 메타크릴산알킬에스테르의 예로는, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-프로필메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, 펜틸메타크릴레이트, 헥실메타크릴레이트, 헵틸메타크릴레이트, 옥틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 노닐메타크릴레이트, 데실메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, n-테트라데실메타크릴레이트, 스테아릴메타크릴레이트 등을 들 수 있다.Examples of the alkyl acrylate esters include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, pentyl acrylate, hexyl acrylate, heptyl acrylate, Octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, nonyl acrylate, decyl acrylate, lauryl acrylate, n-tetradecyl acrylate, stearyl acrylate and the like. Examples of the alkyl methacrylate esters include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate and pentyl methacrylate. , Hexyl methacrylate, heptyl methacrylate, octyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, nonyl methacrylate, decyl methacrylate, lauryl methacrylate, n- tetradecyl methacrylate, stearyl Methacrylate, and the like.
이들 중에서도, 전해액에 용출되지 않고 전해액으로의 적당한 팽윤에 의한 리튬 이온의 전도성을 나타내는 것, 추가로 활물질의 분산에 있어서 폴리머에 의한 가교 응집을 일으키기 어려운 점에서, 아크릴산알킬에스테르가 바람직하고, 비카르보닐성 산소 원자에 결합하는 알킬기의 탄소수가 7 ? 13 인 아크릴산알킬에스테르인, 헵틸아크릴레이트, 옥틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 노닐아크릴레이트, 데실아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트가 바람직하고, 비카르보닐성 산소 원자에 결합하는 알킬기의 탄소수가 8 ? 10 인 옥틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 노닐아크릴레이트는 전해액에 팽윤되지 않기 때문에, 보다 바람직하다.Among these, alkyl acrylate esters are preferred because they exhibit the conductivity of lithium ions due to proper swelling into the electrolyte without being eluted into the electrolyte, and are unlikely to cause crosslinking aggregation with the polymer in the dispersion of the active material. 7 to 6 carbon atoms of the alkyl group bonded to the carbonyl oxygen atom. Heptyl acrylate, octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, nonyl acrylate, decyl acrylate, and lauryl acrylate which are alkyl phosphate of 13 are preferable, and carbon number of the alkyl group couple | bonded with a noncarbonyl oxygen atom 8? Since octal acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, and nonyl acrylate do not swell in electrolyte solution, they are more preferable.
본 발명에 있어서, 바인더에 있어서의 (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위의 함유 비율은, 중합체의 전체 중합 단위 중 50 ? 95 중량% 인 것이 바람직하고, 60 ? 90 중량% 인 것이 보다 바람직하다. 바인더에 있어서의 (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위의 함유 비율이 상기 범위임으로써, 극판의 유연성이 우수하며, 또한 전지 내에서 내산화성이 우수한 바인더를 얻을 수 있다.In this invention, the content rate of the polymer unit of the (meth) acrylic acid ester monomer in a binder is 50? In all the polymer units of a polymer. It is preferable that it is 95 weight%, and is 60? It is more preferable that it is 90 weight%. When the content rate of the polymerization unit of the (meth) acrylic acid ester monomer in a binder is the said range, the binder excellent in the flexibility of an electrode plate, and excellent in oxidation resistance in a battery can be obtained.
본 발명에 있어서 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위를 구성하는 단량체로는, -COOH 기 (카르복실산기) 를 갖는 단량체, -OH 기 (수산기) 를 갖는 단량체, -SO3H 기 (술폰산기) 를 갖는 단량체, -PO3H2 기를 갖는 단량체, -PO(OH)(OR) 기 (R 은 탄화수소기를 나타낸다) 를 갖는 단량체, 및 저급 폴리옥시알킬렌기를 갖는 단량체를 들 수 있고, 그 중에서도 -COOH 기 (카르복실산기) 를 갖는 단량체, -OH 기 (수산기) 를 갖는 단량체, -SO3H 기 (술폰산기) 를 갖는 단량체가 바인더의 결착성을 높게 할 수 있기 때문에 보다 바람직하다. 특히, 카르복실산기를 갖는 단량체, 술폰산기를 갖는 단량체, 또는 이들의 조합인 것이 특히 바람직하다.Monomers that comprise polymerized units of a vinyl monomer having an acid component according to the present invention, -COOH group (carboxylic acid group) with a monomer, -OH monomer group, -SO 3 H group having (hydroxy) (sulfonic acid group And a monomer having a -PO 3 H 2 group, a monomer having a -PO (OH) (OR) group (R represents a hydrocarbon group), and a monomer having a lower polyoxyalkylene group. is more preferable because the -COOH group (carboxylic acid group) with a monomer, monomer having a -OH group monomer, -SO 3 H group (sulfonic acid group) with an (hydroxyl group) to increase the binding of the binder. It is especially preferable that it is a monomer which has a carboxylic acid group, the monomer which has a sulfonic acid group, or a combination thereof.
카르복실산기를 갖는 단량체로는, 모노카르복실산 및 그 유도체나 디카르복실산, 그 산무수물, 및 이들의 유도체 등을 들 수 있다. 모노카르복실산으로는 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등을 들 수 있다. 모노카르복실산 유도체로는 2-에틸아크릴산, 이소크로톤산, α-아세톡시아크릴산, β-trans-아릴옥시아크릴산, α-클로로-β-E-메톡시아크릴산, β-디아미노아크릴산 등을 들 수 있다. 디카르복실산으로는 말레산, 푸마르산, 이타콘산 등을 들 수 있다. 디카르복실산의 산무수물로는, 무수 말레산, 아크릴산 무수물, 메틸 무수 말레산, 디메틸 무수 말레산 등을 들 수 있다. 디카르복실산 유도체로는, 메틸말레산, 디메틸말레산, 페닐말레산, 클로로말레산, 디클로로말레산, 플루오로말레산, 말레산노닐, 말레산데실, 말레산도데실, 말레산옥타데실, 말레산플루오로알킬 등의 말레산에스테르 ; 를 들 수 있다.As a monomer which has a carboxylic acid group, monocarboxylic acid, its derivative (s), dicarboxylic acid, its acid anhydride, these derivatives, etc. are mentioned. Acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, etc. are mentioned as monocarboxylic acid. Examples of the monocarboxylic acid derivatives include 2-ethylacrylic acid, isocrotonic acid, α-acetoxyacrylic acid, β-trans-aryloxyacrylic acid, α-chloro-β-E-methoxyacrylic acid, β-diaminoacrylic acid, and the like. Can be. Maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, etc. are mentioned as dicarboxylic acid. As an acid anhydride of dicarboxylic acid, maleic anhydride, acrylic anhydride, methyl maleic anhydride, dimethyl maleic anhydride, etc. are mentioned. Examples of the dicarboxylic acid derivatives include methyl maleic acid, dimethyl maleic acid, phenylmaleic acid, chloromaleic acid, dichloromaleic acid, fluoromaleic acid, nonyl maleic acid, maleic acid decyl, maleic acid dodecyl, maleic acid octadecyl, Maleic acid esters such as fluoroalkyl maleate; .
수산기를 갖는 단량체로는, (메트)알릴알코올, 3-부텐-1-올, 5-헥센-1-올 등의 에틸렌성 불포화 알코올 ; 아크릴산-2-하이드록시에틸, 아크릴산-2-하이드록시프로필, 메타크릴산-2-하이드록시에틸, 메타크릴산-2-하이드록시프로필, 말레산-디-2-하이드록시에틸, 말레산디-4-하이드록시부틸, 이타콘산디-2-하이드록시프로필 등의 에틸렌성 불포화 카르복실산의 알칸올에스테르류 ; 일반식 CH2=CR1-COO-(CnH2nO)m-H (m 은 2 내지 9 의 정수, n 은 2 내지 4 의 정수, R1 은 수소 또는 메틸기를 나타낸다) 로 나타내지어는 폴리알킬렌글리콜과 (메트)아크릴산의 에스테르류 ; 2-하이드록시에틸-2'-(메트)아크릴로일옥시프탈레이트, 2-하이드록시에틸-2'-(메트)아크릴로일옥시숙시네이트 등의 디카르복실산의 디히드록시에스테르의 모노(메트)아크릴산에스테르류 ; 2-하이드록시에틸비닐에테르, 2-하이드록시프로필비닐에테르 등의 비닐에테르류 ; (메트)알릴-2-하이드록시에틸에테르, (메트)알릴-2-하이드록시프로필에테르, (메트)알릴-3-하이드록시프로필에테르, (메트)알릴-2-하이드록시부틸에테르, (메트)알릴-3-하이드록시부틸에테르, (메트)알릴-4-하이드록시부틸에테르, (메트)알릴-6-하이드록시헥실에테르 등의 알킬렌글리콜의 모노(메트)알릴에테르류 ; 디에틸렌글리콜모노(메트)알릴에테르, 디프로필렌글리콜모노(메트)알릴에테르 등의 폴리옥시알킬렌글리콜(메트)모노알릴에테르류 ; 글리세린모노(메트)알릴에테르, (메트)알릴-2-클로로-3-하이드록시프로필에테르, (메트)알릴-2-하이드록시-3-클로로프로필에테르 등의 (폴리)알킬렌글리콜의 할로겐 및 하이드록시 치환체의 모노(메트)알릴에테르 ; 유게놀, 이소유게놀 등의 다가 페놀의 모노(메트)알릴에테르 및 그 할로겐 치환체 ; (메트)알릴-2-하이드록시에틸티오에테르, (메트)알릴-2-하이드록시프로필티오에테르 등의 알킬렌글리콜의 (메트)알릴티오에테르류 ; 등을 들 수 있다.As a monomer which has a hydroxyl group, Ethylenic unsaturated alcohols, such as (meth) allyl alcohol, 3-butene-1-ol, and 5-hexene-1-ol; 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, maleic acid-di-2-hydroxyethyl, maleic acid- Alkanol esters of ethylenically unsaturated carboxylic acids such as 4-hydroxybutyl and di-2-hydroxypropyl itaconic acid; Polyalkylene glycol represented by the general formula CH 2 = CR 1 -COO- (CnH 2 nO) mH (m is an integer from 2 to 9, n is an integer from 2 to 4, R 1 represents hydrogen or a methyl group) Esters of (meth) acrylic acid; Mono of dihydroxy esters of dicarboxylic acids such as 2-hydroxyethyl-2 '-(meth) acryloyloxyphthalate and 2-hydroxyethyl-2'-(meth) acryloyloxysuccinate Meth) acrylic acid esters; Vinyl ethers such as 2-hydroxyethyl vinyl ether and 2-hydroxypropyl vinyl ether; (Meth) allyl-2-hydroxyethyl ether, (meth) allyl-2-hydroxypropyl ether, (meth) allyl-3-hydroxypropyl ether, (meth) allyl-2-hydroxybutyl ether, (meth Mono (meth) allyl ethers of alkylene glycols such as allyl-3-hydroxybutyl ether, (meth) allyl-4-hydroxybutyl ether, and (meth) allyl-6-hydroxyhexyl ether; Polyoxyalkylene glycol (meth) monoallyl ethers such as diethylene glycol mono (meth) allyl ether and dipropylene glycol mono (meth) allyl ether; Halogen of (poly) alkylene glycols such as glycerin mono (meth) allyl ether, (meth) allyl-2-chloro-3-hydroxypropyl ether and (meth) allyl-2-hydroxy-3-chloropropyl ether; Mono (meth) allyl ether of a hydroxy substituent; Mono (meth) allyl ethers of polyhydric phenols such as eugenol and isoeugenol and halogen substituents thereof; (Meth) allylthio ethers of alkylene glycols such as (meth) allyl-2-hydroxyethylthioether and (meth) allyl-2-hydroxypropylthioether; And the like.
술폰산기를 갖는 단량체로는, 비닐술폰산, 메틸비닐술폰산, (메트)알릴술폰산, 스티렌술폰산, (메트)아크릴산-2-술폰산에틸, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, 3-알릴옥시-2-하이드록시프로판술폰산 등을 들 수 있다.Examples of the monomer having a sulfonic acid group include vinylsulfonic acid, methylvinylsulfonic acid, (meth) allylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, ethyl (meth) acrylic acid-2-sulfonic acid, 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, and 3-allyloxy-2. -Hydroxypropanesulfonic acid, etc. are mentioned.
-PO3H2 기 및/또는 -PO(OH)(OR) 기 (R 은 탄화수소기를 나타낸다) 를 갖는 단량체로는, 인산-2-(메트)아크릴로일옥시에틸, 인산메틸-2-(메트)아크릴로일옥시에틸, 인산에틸-(메트)아크릴로일옥시에틸 등을 들 수 있다.-PO 3 H 2 group and / or -PO (OH) (OR) group of the monomer having the (R represents a hydrocarbon group) is phosphate-2- (meth) acryloyloxyethyl phosphate, methyl-2- ( (Meth) acryloyloxyethyl, ethyl phosphate ((meth) acryloyloxyethyl, etc. are mentioned.
저급 폴리옥시알킬렌기 함기를 함유하는 단량체로는, 폴리(에틸렌옥사이드) 등의 폴리(알킬렌옥사이드) 등을 들 수 있다.As a monomer containing a lower polyoxyalkylene group containing group, poly (alkylene oxide), such as poly (ethylene oxide), etc. are mentioned.
이들 중에서도, 집전체에 대한 밀착성이 우수한 것 및, 정극 활물질로부터 용출된 망간 이온을 효율적으로 포착하다는 이유로부터 카르복실산기를 갖는 단량체가 바람직하고, 그 중에서도, 아크릴산, 메타크릴산 등의 탄소수 5 이하의 카르복실산기를 갖는 모노카르복실산이나, 말레산, 이타콘산 등의 탄소수 5 이하의 카르복실산기를 2 개 갖는 디카르복실산이 바람직하다. 나아가서는, 제작한 바인더의 보존 안정성이 높다는 관점에서, 아크릴산이나 메타크릴산이 특히 바람직하다.Among these, the monomer which has a carboxylic acid group is preferable from the thing which is excellent in adhesiveness with respect to an electrical power collector, and the manganese ion eluted from the positive electrode active material efficiently, Especially, C5 or less, such as acrylic acid and methacrylic acid, is preferable. The monocarboxylic acid which has a carboxylic acid group of this, and the dicarboxylic acid which has two C5 or less carboxylic acid groups, such as maleic acid and itaconic acid, are preferable. Furthermore, acrylic acid and methacrylic acid are especially preferable from the viewpoint of the high storage stability of the produced binder.
본 발명에 있어서, 바인더에 있어서의 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율은, 중합체의 전체 중합 단위 중 1.0 ? 3.0 중량% 인 것이 필요하다. 바인더에 있어서의 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율이 중합체의 전체 중합 단위 중 1.0 ? 3.0 중량% 임으로써, 초기의 충방전 효율이 높고, 나아가서는 충방전의 반복에 의한 용량 저하가 작은 전지를 얻을 수 있다. 본 발명에 있어서, 바인더에 있어서의 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율이 1.0 중량% 미만이면, 초기 충방전 효율이 작으며, 또한 충방전의 반복에 의한 용량 저하가 커지고, 반대로 3.0 중량% 를 초과하면 바인더의 보존 안정성이나 후술하는 정극용 슬러리의 안정성이 저하된다.In this invention, the content rate of the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component in a binder is 1.0-? In all the polymer units of a polymer. It is necessary to be 3.0% by weight. The content rate of the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component in a binder is 1.0? In all the polymer units of a polymer. By 3.0 wt%, a battery having a high initial charge / discharge efficiency and further a small capacity drop due to repeated charge / discharge can be obtained. In this invention, when the content rate of the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component in a binder is less than 1.0 weight%, initial stage charging / discharging efficiency is small, and capacity | capacitance fall by repetition of charging / discharging becomes large, On the contrary, 3.0 When it exceeds weight%, the storage stability of a binder and the stability of the slurry for positive electrodes mentioned later will fall.
본 발명에 있어서, 바인더에 있어서의 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율은, 중합체의 전체 중합 단위 중 1.5 ? 2.5 중량% 인 것이 바람직하다. 바인더에 있어서의 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율이 상기 범위임으로써, 보존 안정성이 우수한 바인더, 안정성이 우수한 정극용 슬러리를 얻을 수 있고, 나아가서는 초기 충방전 효율이 보다 높고, 충방전의 반복에 의한 용량 저하가 보다 작은 전지를 제작할 수 있다.In this invention, the content rate of the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component in a binder is 1.5? In all the polymer units of a polymer. It is preferred that it is 2.5% by weight. When the content rate of the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component in a binder is the said range, the binder for excellent storage stability and the slurry for positive electrodes which are excellent in stability can be obtained, Furthermore, initial stage charging and discharging efficiency is higher, A battery having a smaller capacity drop due to repetition of discharge can be produced.
본 발명에 있어서 α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위를 구성하는 단량체로는, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴을 들 수 있다.In this invention, an acrylonitrile and methacrylonitrile are mentioned as a monomer which comprises the polymer unit of the (alpha), (beta) unsaturated nitrile monomer.
본 발명에 있어서, 바인더에 있어서의 α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위의 함유 비율은, 중합체의 전체 중합 단위 중 3 ? 40 중량% 인 것이 바람직하고, 5 ? 30 중량% 인 것이 보다 바람직하다. 바인더에 있어서의 α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위의 함유 비율이 상기 범위임으로써, 집전체로의 밀착성, 즉 결착성이 우수한 전극을 얻을 수 있다.In this invention, the content rate of the polymer unit of the (alpha), (beta) unsaturated nitrile monomer in a binder is 3 to 3 in all the polymer units of a polymer. It is preferable that it is 40 weight%, and 5? More preferably, it is 30 weight%. When the content rate of the polymer unit of the (alpha), (beta) unsaturated nitrile monomer in a binder is the said range, the electrode excellent in adhesiveness to an electrical power collector, ie, binding property, can be obtained.
본 발명에 있어서 사용하는 바인더는, 상기의 중합 단위 이외에, 추가로 가교성을 갖는 구조 단위를 함유하는 것이 바람직하다. 바인더에 가교성을 갖는 구조 단위를 함유시킴으로써, 전극 강도를 보다 향상시킬 수 있으며, 전지의 제작 공정에 있어서의 수율의 향상에 기여한다.It is preferable that the binder used in this invention contains the structural unit which has crosslinkability further in addition to said polymer unit. By containing the structural unit which has crosslinkability in a binder, electrode strength can be improved more and it contributes to the improvement of the yield in the manufacturing process of a battery.
상기 바인더 중에 가교성을 갖는 구조 단위를 도입하는 방법으로는, 바인더 중에 광가교성의 가교성기를 도입하는 방법이나 열가교성의 가교성기를 도입하는 방법을 들 수 있다. 이들 중에서도, 바인더 중에 열가교성의 가교성기를 도입하는 방법은, 극판 도포 후에 극판에 가열 처리를 실시함으로써, 바인더를 가교시킬 수 있고, 추가로 전해액에 대한 용해를 억제할 수 있어, 강인하고 유연한 극판이 얻어지기 때문에 바람직하다. 바인더 중에 열가교성의 가교성기를 도입하는 경우에 있어서, 열가교성의 가교성기를 갖는 1 개의 올레핀성 이중 결합을 갖는 단관능성 단량체를 사용하는 방법과, 적어도 2 개의 올레핀성 이중 결합을 갖는 다관능성 단량체를 사용하는 방법이 있다. 1 개의 올레핀성 이중 결합을 갖는 단관능성 단량체에 함유되는 열가교성의 가교성기로는, 에폭시기, 하이드록실기, N-메틸올아미드기, 옥세타닐기, 및 옥사졸린기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이 바람직하고, 에폭시기가 가교 및 가교 밀도의 조절이 용이한 점에서 보다 바람직하다.As a method of introducing a crosslinkable structural unit into the binder, a method of introducing a photocrosslinkable crosslinkable group or a method of introducing a thermal crosslinkable crosslinkable group into the binder may be mentioned. Among these, the method of introducing a heat crosslinkable crosslinkable group into a binder can crosslink a binder by heat-processing a pole plate after electrode plate application, and can further suppress dissolution to electrolyte solution, and is strong and flexible electrode plate It is preferable because it is obtained. In the case of introducing a crosslinkable crosslinkable group into the binder, a method of using a monofunctional monomer having one olefinic double bond having a crosslinkable crosslinkable group, and a polyfunctional monomer having at least two olefinic double bonds There is a way to use it. The thermally crosslinkable crosslinkable group contained in the monofunctional monomer having one olefinic double bond is at least 1 selected from the group consisting of an epoxy group, a hydroxyl group, an N-methylolamide group, an oxetanyl group, and an oxazoline group. A species is preferable and an epoxy group is more preferable at the point which adjusts crosslinking and a crosslinking density easily.
에폭시기를 함유하는 단량체로는, 탄소-탄소 이중 결합 및 에폭시기를 함유하는 단량체와 할로겐 원자 및 에폭시기를 함유하는 단량체를 들 수 있다. As a monomer containing an epoxy group, the monomer containing a carbon-carbon double bond and an epoxy group, and the monomer containing a halogen atom and an epoxy group are mentioned.
탄소-탄소 이중 결합 및 에폭시기를 함유하는 단량체로는, 예를 들어, 비닐글리시딜에테르, 알릴글리시딜에테르, 부테닐글리시딜에테르, o-알릴페닐글리시딜에테르 등의 불포화 글리시딜에테르 ; 부타디엔모노에폭사이드, 클로로프렌모노에폭사이드, 4,5-에폭시-2-펜텐, 3,4-에폭시-1-비닐시클로헥센, 1,2-에폭시-5,9-시클로도데카디엔 등의 디엔 또는 폴리엔의 모노에폭사이드 ; 3,4-에폭시-1-부텐, 1,2-에폭시-5-헥센, 1,2-에폭시-9-데센 등의 알케닐에폭사이드 ; 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 글리시딜크로토네이트, 글리시딜-4-헵테노에이트, 글리시딜소르베이트, 글리시딜리놀레이트, 글리시딜-4-메틸-3-펜테노에이트, 3-시클로헥센카르복실산의 글리시딜에스테르, 4-메틸-3-시클로헥센카르복실산의 글리시딜에스테르 등의 불포화 카르복실산의 글리시딜에스테르류 ; 를 들 수 있다.As a monomer containing a carbon-carbon double bond and an epoxy group, For example, unsaturated glycy, such as vinylglycidyl ether, allyl glycidyl ether, butenyl glycidyl ether, o-allylphenyl glycidyl ether, etc. Dyl ether; Butadiene monoepoxide, chloroprene monoepoxide, 4,5-epoxy-2-pentene, 3,4-epoxy-1-vinylcyclohexene, 1,2-epoxy-5,9-cyclododecadiene Monoepoxides of dienes or polyenes; Alkenylepoxides such as 3,4-epoxy-1-butene, 1,2-epoxy-5-hexene and 1,2-epoxy-9-decene; Glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl crotonate, glycidyl-4-heptenoate, glycidyl sorbate, glycidyl linoleate, glycidyl-4-methyl- Glycidyl esters of unsaturated carboxylic acids such as glycidyl ester of 3-pentenoate, 3-cyclohexene carboxylic acid and glycidyl ester of 4-methyl-3-cyclohexene carboxylic acid; .
할로겐 원자 및 에폭시기를 갖는 단량체로는, 예를 들어, 에피클로로하이드린, 에피브로모하이드린, 에피요오드하이드린, 에피플루오로하이드린, β-메틸에피클로르하이드린 등의 에피할로하이드린 ; p-클로로스티렌옥사이드 ; 디브로모페닐글리시딜에테르 ; 를 들 수 있다.As a monomer which has a halogen atom and an epoxy group, for example, epihalohydrin, such as epichlorohydrin, epibromohydrin, epiiodhydrin, epifluorohydrin, (beta) -methyl epichlorohydrin, etc. ; p-chloro styrene oxide; Dibromophenyl glycidyl ether; .
N-메틸올아미드기를 함유하는 단량체로는, N-메틸올(메트)아크릴아미드 등의 메틸올기를 갖는 (메트)아크릴아미드류를 들 수 있다.As a monomer containing an N-methylolamide group, (meth) acrylamide which has methylol groups, such as N-methylol (meth) acrylamide, is mentioned.
옥세타닐기를 함유하는 단량체로는 3-((메트)아크릴로일옥시메틸)옥세탄, 3-((메트)아크릴로일옥시메틸)-2-트리플로로메틸옥세탄, 3-((메트)아크릴로일옥시메틸)-2-페닐옥세탄, 2-((메트)아크릴로일옥시메틸)옥세탄, 2-((메트)아크릴로일옥시메틸)-4-트리플로로메틸옥세탄 등을 들 수 있다.Examples of the monomer containing an oxetanyl group include 3-((meth) acryloyloxymethyl) oxetane, 3-((meth) acryloyloxymethyl) -2-trifluoromethyloxetane, and 3-(( (Meth) acryloyloxymethyl) -2-phenyloxetane, 2-((meth) acryloyloxymethyl) oxetane, 2-((meth) acryloyloxymethyl) -4-trifluoromethyl jade Cetane and the like.
옥사졸린기를 함유하는 단량체로는, 2-비닐-2-옥사졸린, 2-비닐-4-메틸-2-옥사졸린, 2-비닐-5-메틸-2-옥사졸린, 2-이소프로페닐-2-옥사졸린, 2-이소프로페닐-4-메틸-2-옥사졸린, 2-이소프로페닐-5-메틸-2-옥사졸린, 2-이소프로페닐-5-에틸-2-옥사졸린 등을 들 수 있다.Examples of the monomer containing an oxazoline group include 2-vinyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-vinyl-5-methyl-2-oxazoline, and 2-isopropenyl- 2-oxazoline, 2-isopropenyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-5-ethyl-2-oxazoline, etc. Can be mentioned.
적어도 2 개의 올레핀성 이중 결합을 갖는 다관능성 단량체로는 알릴아크릴레이트 또는 알릴메타크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판-트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판-트리메타크릴레이트, 디프로필렌글리콜디알릴에테르, 폴리글리콜디알릴에테르, 트리에틸렌글리콜디비닐에테르, 하이드로퀴논디알릴에테르, 테트라알릴옥시에탄, 또는 이들 이외의 다관능성 알코올의 알릴 또는 비닐에테르, 테트라에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리알릴아민, 트리메틸올프로판-디알릴에테르, 메틸렌비스아크릴아미드 및/또는 디비닐벤젠이 바람직하다. 특히 알릴아크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 및/또는 트리메틸올프로판-메타크릴레이트 등을 들 수 있다.Polyfunctional monomers having at least two olefinic double bonds include allyl acrylate or allyl methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane-triacrylate, trimethylolpropane-trimethacrylate, dipropylene glycol Allyl or vinyl ether of diallyl ether, polyglycol diallyl ether, triethylene glycol divinyl ether, hydroquinone diallyl ether, tetraallyloxy ethane, or polyfunctional alcohols other than these, tetraethylene glycol diacrylate, triallyl Preference is given to amines, trimethylolpropane-diallylether, methylenebisacrylamide and / or divinylbenzene. In particular, allyl acrylate, allyl methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, trimethylol propane triacrylate, and / or trimethylol propane-methacrylate, etc. are mentioned.
이들 중에서도, 가교 밀도가 향상되기 쉬운 점에서, 적어도 2 개의 올레핀성 이중 결합을 갖는 다관능성 단량체가 바람직하고, 또한 가교 밀도의 향상 및 공중합성이 높다는 관점의 이유로 알릴아크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 또는 에틸렌글리콜디메타크릴레이트가 바람직하다.Among these, since the crosslinking density tends to improve, the polyfunctional monomer which has at least 2 olefinic double bond is preferable, and allyl acrylate, allyl methacrylate, from the viewpoint of improving the crosslinking density and high copolymerizability, Or ethylene glycol dimethacrylate is preferred.
이상 중에서도, 가교성을 갖는 구조 단위로는, 특히, 알릴메타아크릴레이트의 중합 단위, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트의 중합 단위, 또는 이들의 조합이 바람직하다. 특히, 알릴메타아크릴레이트의 중합 단위는, 소량으로 높은 가교 효과를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.Among the above-mentioned, as a structural unit which has crosslinkability, the polymer unit of allyl methacrylate, the polymer unit of ethylene glycol dimethacrylate, or a combination thereof is especially preferable. In particular, the polymerization unit of allyl methacrylate is preferable because a high crosslinking effect can be obtained in a small amount.
바인더에 있어서의 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율은, 열가교성의 가교성기를 함유하는 단량체에 기초하는 구조 단위의 양으로서 중합체 전체량 100 중량% 에 대하여, 바람직하게는 0.05 ? 2.0 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 ? 1.0 중량% 의 범위이다. 바인더에 있어서의 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율을 상기 범위로 함으로써, 극판의 결착성이 보다 향상되고, 나아가서는 전해액에 대한 과도한 팽윤을 억제하고, 충방전의 반복에 의한 용량 저하를 보다 작게 할 수 있다. 바인더 중의 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율은, 바인더를 제조할 때의 단량체 주입비에 의해 제어할 수 있다. 바인더 중의 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율이, 상기 범위 내에 있음으로써 적당한 전해액에 대한 팽윤성을 나타낼 수 있고, 초기 충방전 효율을 보다 높게, 충방전의 반복에 의한 용량 저하를 보다 작게 할 수 있다.As for the content rate of the structural unit which has a crosslinkability in a binder, as a quantity of the structural unit based on the monomer containing a crosslinkable crosslinkable group, it is 0.05? 2.0% by weight, more preferably 0.1? It is the range of 1.0 weight%. By making the content rate of the structural unit which has crosslinkability in a binder into the said range, the binding property of an electrode plate improves more, and also excessive swelling with respect to electrolyte solution is suppressed, and the capacity | capacitance fall by repetition of charge / discharge is made smaller. can do. The content rate of the structural unit which has crosslinkability in a binder can be controlled by the monomer injection ratio at the time of manufacturing a binder. By the content rate of the structural unit which has a crosslinking | crosslinked property in a binder being in the said range, swelling property with respect to a suitable electrolyte solution can be exhibited, the initial charge / discharge efficiency can be made higher, and the capacity | capacitance fall by repetition of charge / discharge can be made smaller. .
본 발명에 사용하는 바인더는, 상기의 성분 이외에 임의의 중합 단위를 함유하고 있어도 된다. 임의의 중합 단위는, (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위, α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위, 및 가교성을 갖는 구조 단위 이외의 중합 단위이다. 이와 같은 중합 단위를 구성하는 단량체로는, (메트)아크릴산에스테르 모노머, 산 성분을 갖는 비닐 모노머, α, β 불포화 니트릴 모노머, 및 가교성을 갖는 구조 단위를 구성하는 모노머 이외의 비닐 모노머를 들 수 있다. 구체적으로는, 염화비닐, 염화비닐리덴 등의 할로겐 원자 함유 단량체 ; 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 부티르산비닐 등의 비닐에스테르류 ; 메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르, 부틸비닐에테르 등의 비닐에테르류 ; 메틸비닐케톤, 에틸비닐케톤, 부틸비닐케톤, 헥실비닐케톤, 이소프로페닐비닐케톤 등의 비닐케톤류 ; N-비닐피롤리돈, 비닐피리딘, 비닐이미다졸 등의 복소 고리 함유 비닐 화합물 ; 아크릴아미드를 들 수 있다. 이들 중합 단위의 함유 비율은, 중합체의 전체 중합 단위 중 10 중량% 이하이다.The binder used for this invention may contain arbitrary polymerization units other than said component. Arbitrary polymer units are polymer units other than the polymer unit of a (meth) acrylic acid ester monomer, the polymer unit of a vinyl monomer which has an acid component, the polymer unit of (alpha), (beta) unsaturated nitrile monomer, and the structural unit which has crosslinkability. As a monomer which comprises such a polymerization unit, vinyl monomers other than the monomer which comprises the (meth) acrylic acid ester monomer, the vinyl monomer which has an acid component, the (alpha), (beta) unsaturated nitrile monomer, and the structural unit which has crosslinkability are mentioned. have. Specifically, Halogen atom containing monomers, such as vinyl chloride and vinylidene chloride; Vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate and vinyl butyrate; Vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether and butyl vinyl ether; Vinyl ketones such as methyl vinyl ketone, ethyl vinyl ketone, butyl vinyl ketone, hexyl vinyl ketone, and isopropenyl vinyl ketone; Heterocyclic ring-containing vinyl compounds such as N-vinylpyrrolidone, vinylpyridine and vinylimidazole; Acrylamide is mentioned. The content rate of these polymer units is 10 weight% or less in all the polymer units of a polymer.
본 발명에 사용하는 바인더는, 분산매에 분산된 분산액 또는 용해된 용액 상태에서 사용된다. 그 중에서도 분산매에 입자상으로 분산되어 있는 것이 전해액의 팽윤성을 억제한다는 이유로부터 바람직하다.The binder used for this invention is used in the state of the dispersion liquid melt | dissolved in the dispersion medium, or the dissolved solution state. Especially, it is preferable to disperse | distribute in particulate form to a dispersion medium from the reason of suppressing swelling property of electrolyte solution.
바인더가 분산매에 입자상으로 분산되어 있는 경우에 있어서, 입자상으로 분산되어 있는 바인더의 수평균 입경은, 50 ㎚ ? 500 ㎚ 가 바람직하고, 70 ㎚ ? 400 ㎚ 가 더욱 바람직하고, 가장 바람직하게는 100 ㎚ ? 250 ㎚ 이다. 바인더의 평균 입경이 이 범위이면 얻어지는 전극의 강도 및 유연성이 양호해진다. 또, 분산매로는 유기 용매나 물이 사용되는데, 그 중에서도 건조 속도가 빠르다는 이유로부터 분산매로서 물을 이용하는 것이 바람직하다.In the case where the binder is dispersed in the dispersion medium in the form of particles, the number average particle diameter of the binder dispersed in the form of particles is 50 nm? 500 nm is preferable and 70 nm? 400 nm is more preferable, Most preferably, it is 100 nm? 250 nm. If the average particle diameter of a binder is this range, the intensity | strength and flexibility of the electrode obtained will become favorable. Moreover, although an organic solvent and water are used as a dispersion medium, it is preferable to use water as a dispersion medium from the reason that a drying rate is quick especially.
바인더가 분산매에 입자상으로 분산되어 있는 경우에 있어서, 분산액의 고형분 농도는, 통상적으로 15 ? 70 중량% 이고, 20 ? 65 중량% 가 바람직하고, 30 ? 60 중량% 가 더욱 바람직하다. 고형분 농도가 이 범위이면 전극용 슬러리 제조에 있어서의 작업성이 양호하다.In the case where the binder is dispersed in the dispersion medium in the form of particles, the solid content concentration of the dispersion is usually 15? 70 wt%, 20? 65 weight% is preferable and 30? More preferred is 60% by weight. When solid content concentration is this range, workability in electrode slurry manufacture is favorable.
본 발명에 사용하는 바인더의 유리 전이 온도 (Tg) 는, 바람직하게는 -50 ? 25 ℃, 보다 바람직하게는 -45 ? 15 ℃, 특히 바람직하게는 -40 ? 5 ℃ 이다. 바인더의 Tg 가 상기 범위에 있음으로써, 우수한 강도와 유연성을 갖고, 높은 출력 특성의 이차 전지용 전극을 얻을 수 있다. 또한, 바인더의 유리 전이 온도는, 여러 가지 단량체를 조합함으로써 조제할 수 있다.The glass transition temperature (Tg) of the binder used for the present invention is preferably -50? 25 ° C., more preferably -45? 15 ° C., particularly preferably -40? 5 ° C. When Tg of a binder exists in the said range, the electrode for secondary batteries which has the outstanding strength and flexibility, and has high output characteristics can be obtained. In addition, the glass transition temperature of a binder can be prepared by combining various monomers.
본 발명에 사용하는 바인더의 제조 방법은 특별히 한정은 되지 않고, 용액 중합법, 현탁 중합법, 괴상 중합법, 유화 중합법 등의 어느 방법도 사용할 수 있다. 중합 방법으로는, 이온 중합, 라디칼 중합, 리빙 라디칼 중합 등 어느 방법도 사용할 수 있다. 중합에 사용하는 중합 개시제로는, 예를 들어 과산화라우로일, 디이소프로필퍼옥시디카보네이트, 디-2-에틸헥실퍼옥시디카보네이트, t-부틸퍼옥시피발레이트, 3,3,5-트리메틸헥사노일퍼옥사이드 등의 유기 과산화물, α,α'-아조비스이소부티로니트릴 등의 아조 화합물, 또는 과황산암모늄, 과황산칼륨 등을 들 수 있다.The manufacturing method of the binder used for this invention is not specifically limited, Any method, such as solution polymerization method, suspension polymerization method, block polymerization method, emulsion polymerization method, can also be used. As the polymerization method, any method such as ionic polymerization, radical polymerization or living radical polymerization can be used. As a polymerization initiator used for superposition | polymerization, a lauroyl peroxide, diisopropyl peroxy dicarbonate, di-2-ethylhexyl peroxy dicarbonate, t-butylperoxy pivalate, 3,3,5-trimethyl hexa, for example Organic peroxides, such as a noyl peroxide, Azo compounds, such as (alpha), (alpha) '-azobisisobutyronitrile, ammonium persulfate, potassium persulfate, etc. are mentioned.
바인더 중의 중합 단위의 비율은, 대응하는 모노머의 비율을 조절함으로써 조절할 수 있다.The ratio of the polymer unit in a binder can be adjusted by adjusting the ratio of the corresponding monomer.
본 발명에 사용하는 바인더를 유화 중합, 현탁 중합 등의 중합법에 의해 제조하는 경우에 있어서 사용되는 분산제는, 통상적인 합성으로 사용되는 것이어도 되고, 구체예로는, 도데실벤젠술폰산나트륨, 도데실페닐에테르술폰산나트륨 등의 벤젠술폰산염 ; 라우릴황산나트륨, 테트라도데실황산나트륨 등의 알킬황산염 ; 디옥틸술포숙신산나트륨, 디헥실술포숙신산나트륨 등의 술포숙신산염 ; 라우르산나트륨 등의 지방산염 ; 폴리옥시에틸렌라우릴에테르설페이트나트륨염, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르술페이트나트륨염 등의 에톡시설페이트염 ; 알칸술폰산염 ; 알킬에테르인산에스테르나트륨염 ; 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄라우릴에스테르, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 블록 공중합체 등의 비이온성 유화제 ; 젤라틴, 무수 말레산-스티렌 공중합체, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산나트륨, 중합도 700 이상 또한 비누화도 75 % 이상의 폴리비닐알코올 등의 수용성 고분자 등이 예시되고, 이들은 단독이어도 되고, 2 종류 이상을 병용하여 사용해도 된다. 이들 중에서도 바람직하게는, 도데실벤젠술폰산나트륨, 도데실페닐에테르술폰산나트륨 등의 벤젠술폰산염 ; 라우릴황산나트륨, 테트라도데실황산나트륨 등의 알킬황산염이고, 더욱 바람직하게는, 내산화성이 우수하다는 점에서, 도데실벤젠술폰산나트륨, 도데실페닐에테르술폰산나트륨 등의 벤젠술폰산염이다. 분산제의 첨가량은 임의로 설정할 수 있으며, 모노머 총량 100 중량부에 대해 통상적으로 0.01 ? 10 중량부 정도이다.The dispersing agent used when manufacturing the binder used by this invention by superposition | polymerization methods, such as emulsion polymerization and suspension polymerization, may be used by normal synthesis, As a specific example, sodium dodecylbenzenesulfonate, dode Benzene sulfonates such as sodium phenyl ether sulfonate; Alkyl sulfates such as sodium lauryl sulfate and sodium tetradodecyl sulfate; Sulfosuccinates such as sodium dioctyl sulfosuccinate and sodium dihexyl sulfosuccinate; Fatty acid salts such as sodium laurate; Ethoxy sulfate salts such as polyoxyethylene lauryl ether sulfate sodium salt and polyoxyethylene nonylphenyl ether sulfate sodium salt; Alkanesulfonates; Alkyl ether phosphate ester sodium salt; Nonionic emulsifiers such as polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene sorbitan lauryl ester, and polyoxyethylene-polyoxypropylene block copolymers; Water-soluble polymers, such as gelatin, maleic anhydride-styrene copolymer, polyvinylpyrrolidone, sodium polyacrylate, degree of polymerization 700 or more, and saponification degree 75% or more, are illustrated, and these may be individual, and these may be two or more types. You may use it together. Among these, Preferably, benzene sulfonate, such as sodium dodecyl benzene sulfonate and sodium dodecyl phenyl ether sulfonate; Alkyl sulfates, such as sodium lauryl sulfate and sodium tetradodecyl sulfate, More preferably, they are benzene sulfonates, such as sodium dodecyl benzene sulfonate and sodium dodecyl phenyl ether sulfonate from the point which is excellent in oxidation resistance. The addition amount of a dispersing agent can be set arbitrarily and it is 0.01-0 with respect to 100 weight part of monomer total amounts normally. It is about 10 parts by weight.
본 발명에 사용하는 바인더가 분산매에 분산되어 있을 때의 pH 는, 5 ? 13 이 바람직하고, 나아가서는 5 ? 12, 가장 바람직하게는 10 ? 12 이다. 바인더의 pH 가 상기 범위에 있음으로써, 바인더의 보존 안정성이 향상되고, 나아가서는 기계적 안정성이 향상된다.PH when the binder used for this invention is disperse | distributed to a dispersion medium is 5? 13 is preferred, and 5? 12, most preferably 10? 12 is. By the pH of a binder being in the said range, the storage stability of a binder improves and also mechanical stability improves.
바인더의 pH 를 조정하는 pH 조정제는, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 알칼리 금속 수산화물, 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 수산화바륨 등의 알칼리 토금속 산화물, 수산화알루미늄 등의 장주기율표로 IIIA 속에 속하는 금속의 수산화물 등의 수산화물 ; 탄산나트륨, 탄산칼륨 등의 알칼리 금속 탄산염, 탄산마그네슘 등의 알칼리 토금속 탄산염 등의 탄산염 ; 등이 예시되고, 유기 아민으로는 에틸아민, 디에틸아민, 프로필아민 등의 알킬아민류 ; 모노메탄올아민, 모노에탄올아민, 모노프로판올아민 등의 알코올아민류 ; 암모니아수 등의 암모니아류 ; 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 결착성이나 조작성의 관점에서 알칼리 금속 수산화물이 바람직하고, 특히 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬이 바람직하다.The pH adjusting agent for adjusting the pH of the binder includes alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide, alkaline earth metal oxides such as calcium hydroxide, magnesium hydroxide and barium hydroxide, and hydroxides of metals belonging to IIIA in long periods such as aluminum hydroxide. Hydroxides such as these; Carbonates such as alkali metal carbonates such as sodium carbonate and potassium carbonate, and alkaline earth metal carbonates such as magnesium carbonate; Examples thereof include alkylamines such as ethylamine, diethylamine and propylamine; Alcohol amines such as monomethanolamine, monoethanolamine and monopropanolamine; Ammonia such as ammonia water; And the like. Among these, an alkali metal hydroxide is preferable from a viewpoint of binding property and operability, and sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide are especially preferable.
정극 활물질층 중의 바인더의 함유량은, 정극 활물질 100 중량부에 대해 0.1 ? 10 중량부, 더욱 바람직하게는 0.5 ? 5 중량부이다. 이차 전지 정극 중의 바인더의 함유량이 상기 범위에 있음으로써, 정극 활물질끼리 및 집전체에 대한 결착성이 우수하고 또한 유연성을 유지하면서도, Li 의 이동을 저해하지 않고 저항이 증대되는 경우가 없다.The content of the binder in the positive electrode active material layer is 0.1? To 100 parts by weight of the positive electrode active material. 10 parts by weight, more preferably 0.5? 5 parts by weight. When content of the binder in a secondary battery positive electrode exists in the said range, while being excellent in binding property with respect to positive electrode active materials and an electrical power collector, and maintaining flexibility, resistance does not increase without inhibiting Li movement.
(집전체) (Current collector)
본 발명에 사용되는 집전체는, 전기 도전성을 갖고 또한 전기 화학적으로 내구성이 있는 재료이면 특별히 제한되지 않지만, 내열성을 갖는다는 관점에서, 예를 들어, 철, 구리, 알루미늄, 니켈, 스테인리스강, 티탄, 탄탈, 금, 백금 등의 금속 재료가 바람직하다. 그 중에서도, 리튬 이온 이차 전지의 정극용으로는 알루미늄이 특히 바람직하다. 집전체의 형상은 특별히 제한되지 않지만, 두께 0.001 ? 0.5 ㎜ 정도의 시트상인 것이 바람직하다. 집전체는, 정극 활물질층의 접착 강도를 높이기 위하여, 미리 조면화 처리하여 사용하는 것이 바람직하다. 조면화 방법으로는, 기계적 연마법, 전해 연마법, 화학 연마법 등을 들 수 있다. 기계적 연마법에 있어서는, 연마제 입자를 고착시킨 연마포지, 숫돌, 에머리 버프, 강선 등을 구비한 와이어 브러시 등이 사용된다. 또, 정극 활물질층의 접착 강도나 도전성을 높이기 위하여, 집전체 표면에 중간층을 형성해도 된다.The current collector used in the present invention is not particularly limited as long as it is an electrically conductive and electrochemically durable material. For example, iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, or titanium from the viewpoint of heat resistance. Metal materials such as tantalum, gold and platinum are preferred. Especially, aluminum is especially preferable for the positive electrode of a lithium ion secondary battery. The shape of the current collector is not particularly limited, but the thickness is 0.001? It is preferable that it is a sheet form of about 0.5 mm. In order that a collector may raise the adhesive strength of a positive electrode active material layer, it is preferable to use it, roughening previously. Examples of the roughening method include mechanical roughening, electrolytic roughening, and chemical roughening. In the mechanical polishing method, a wire brush provided with abrasive cloth, a grindstone, an emery buff, a steel wire or the like to which abrasive particles are fixed are used. Moreover, in order to improve the adhesive strength and electroconductivity of a positive electrode active material layer, you may form an intermediate | middle layer in the electrical power collector surface.
본 발명에 사용하는 정극 활물질층에는, 상기 성분 외에, 추가로 도전성 부여재, 보강재, 분산제, 레벨링제, 산화 방지제, 증점제, 전해액 분해 억제 등의 기능을 갖는 전해액 첨가제, 그 밖의 결착제 등의 임의 성분이 함유되어 있어도 된다. 후술하는 이차 전지 정극용 슬러리에도, 이들 성분이 함유되어 있어도 된다. 이들은 전지 반응에 영향을 미치지 않는 것이면 특별히 한정되지 않는다.In addition to the above components, the positive electrode active material layer used in the present invention may further include an electrolytic solution additive having a function such as a conductivity providing agent, a reinforcing material, a dispersant, a leveling agent, an antioxidant, a thickener, and electrolyte solution decomposition suppression, and other binders. A component may contain. These components may also contain in the slurry for secondary battery positive electrodes mentioned later. These are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction.
도전 부여재로는, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 카본 블랙, 그라파이트, 기상 성장 카본 섬유, 카본 나노 튜브 등의 도전성 카본을 사용할 수 있다. 흑연 등의 탄소 분말, 각종 금속의 파이버나 박 등을 들 수 있다. 도전성 부여재를 사용함으로써 전극 활물질끼리의 전기적 접촉을 향상시킬 수 있고, 특히 리튬 이온 이차 전지에 사용하는 경우에 방전 부하 특성을 개선하거나 할 수 있다. 보강재로는, 각종 무기 및 유기의 구상, 판상, 판상 또는 섬유상의 필러를 사용할 수 있다. 보강재를 사용함으로써 강인하고 유연한 전극을 얻을 수 있고, 우수한 장기 사이클 특성을 나타낼 수 있다. 도전성 부여재나 보강제의 사용량은, 전극 활물질 100 중량부에 대해 통상적으로 0.01 ? 20 중량부, 바람직하게는 1 ? 10 중량부이다. 상기 범위로 포함됨으로써, 높은 용량과 많은 부하 특성을 나타낼 수 있다.As the conductive imparting material, conductive carbon such as acetylene black, Ketjen black, carbon black, graphite, vapor grown carbon fiber, and carbon nanotube can be used. Carbon powder, such as graphite, a fiber, foil of various metals, etc. are mentioned. By using an electroconductivity imparting material, the electrical contact of electrode active materials can be improved, and discharge load characteristics can be improved especially when using for a lithium ion secondary battery. As the reinforcing material, various inorganic and organic spherical, plate-like, plate-like or fibrous fillers can be used. By using the reinforcing material, a strong and flexible electrode can be obtained, and excellent long-term cycle characteristics can be exhibited. The usage-amount of electroconductivity imparting material and a reinforcing agent is 0.01-100 normally with respect to 100 weight part of electrode active materials. 20 parts by weight, preferably 1? 10 parts by weight. By being included in the above range, it is possible to exhibit high capacity and many load characteristics.
분산제로는 아니온성 화합물, 카티온성 화합물, 비이온성 화합물, 고분자 화합물이 예시된다. 분산제는 사용하는 전극 활물질이나 도전제에 따라 선택된다. 정극 활물질층 중의 분산제의 함유 비율은, 바람직하게는 0.01 ? 10 중량% 이다. 분산제량이 상기 범위임으로써 후술하는 정극용 슬러리의 안정성이 우수하고, 평활한 전극을 얻을 수 있어 높은 전지 용량을 나타낼 수 있다.Examples of the dispersant include anionic compounds, cationic compounds, nonionic compounds, and high molecular compounds. The dispersant is selected according to the electrode active material and the conductive agent to be used. Preferably the content rate of the dispersing agent in a positive electrode active material layer is 0.01? 10 wt%. When the amount of the dispersant is within the above range, the stability of the slurry for the positive electrode described later is excellent, a smooth electrode can be obtained, and high battery capacity can be exhibited.
레벨링제로는 알킬계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제, 불소계 계면활성제, 금속계 계면활성제 등의 계면활성제를 들 수 있다. 상기 계면활성제를 혼합함으로써, 도공시에 발생하는 크레이터링을 방지하거나 전극의 평활성을 향상시킬 수 있다. 정극 활물질층 중의 레벨링제의 함유 비율은, 바람직하게는 0.01 ? 10 중량% 이다. 레벨링제가 상기 범위임으로써 전극 제작시의 생산성, 평활성 및 전지 특성이 우수하다.Examples of the leveling agent include surfactants such as alkyl surfactants, silicone surfactants, fluorine surfactants, and metal surfactants. By mixing the said surfactant, the cratering which arises at the time of coating can be prevented, or the smoothness of an electrode can be improved. The content ratio of the leveling agent in the positive electrode active material layer is preferably 0.01? 10 wt%. When the leveling agent is in the above range, the productivity, smoothness and battery characteristics at the time of electrode production are excellent.
산화 방지제로는 페놀 화합물, 하이드로퀴논 화합물, 유기인 화합물, 황 화합물, 페닐렌디아민 화합물, 폴리머형 페놀 화합물 등을 들 수 있다. 폴리머형 페놀 화합물은, 분자 내에 페놀 구조를 갖는 중합체로서, 중량 평균 분자량이 200 ? 1000, 바람직하게는 600 ? 700 인 폴리머형 페놀 화합물이 바람직하게 사용된다. 정극 활물질층 중의 산화 방지제의 함유 비율은, 바람직하게는 0.01 ? 10 중량%, 더욱 바람직하게는 0.05 ? 5 중량% 이다. 산화 방지제가 상기 범위임으로써 후술하는 정극용 슬러리의 안정성, 전지 용량 및 사이클 특성이 우수하다.Examples of the antioxidant include phenol compounds, hydroquinone compounds, organophosphorus compounds, sulfur compounds, phenylenediamine compounds, and polymer type phenol compounds. A polymer type phenol compound is a polymer which has a phenol structure in a molecule | numerator, and a weight average molecular weight is 200? 1000, preferably 600? Polymeric phenol compounds which are 700 are preferably used. The content ratio of the antioxidant in the positive electrode active material layer is preferably 0.01? 10% by weight, more preferably 0.05? 5 wt%. When antioxidant is the said range, it is excellent in stability, battery capacity, and cycling characteristics of the slurry for positive electrodes mentioned later.
증점제로는, 카르복시메틸 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 하이드록시프로필 셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 폴리머 및 이들의 암모늄염 그리고 알칼리 금속염 ; (변성) 폴리(메트)아크릴산 및 이들의 암모늄염 그리고 알칼리 금속염 ; (변성) 폴리비닐알코올, 아크릴산 또는 아크릴산염과 비닐알코올의 공중합체, 무수 말레산 또는 말레산 또는 푸마르산과 비닐알코올의 공중합체 등의 폴리비닐알코올류 ; 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐피롤리돈, 변성 폴리아크릴산, 산화스타치, 인산스타치, 카세인, 각종 변성 전분, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 수소화물 등을 들 수 있다. 증점제의 사용량이 이 범위이면, 도공성이나, 전극이나 유기 세퍼레이터와의 밀착성이 양호하다. 본 발명에 있어서, 「(변성) 폴리」는 「미변성 폴리」또는 「변성 폴리」를 의미하고, 「(메트)아크릴」은, 「아크릴」또는 「메타아크릴」을 의미한다. 정극 활물질층 중의 증점제의 함유 비율은, 바람직하게는 0.01 ? 10 중량% 이다. 증점제가 상기 범위임으로써 후술하는 정극용 슬러리 중의 활물질 등의 분산성이 우수하며, 평활한 전극을 얻을 수 있어, 우수한 부하 특성 및 사이클 특성을 나타낸다.As a thickener, Cellulose polymers, such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, these ammonium salts, and alkali metal salt; (Modified) poly (meth) acrylic acid and ammonium salts and alkali metal salts thereof; (Modified) polyvinyl alcohols such as a copolymer of polyvinyl alcohol, acrylic acid or acrylate and vinyl alcohol, a copolymer of maleic anhydride or maleic acid, or fumaric acid and vinyl alcohol; Polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, modified polyacrylic acid, starch oxide, starch phosphate, casein, various modified starches, acrylonitrile-butadiene copolymer hydride and the like. If the usage-amount of a thickener is this range, coatability and adhesiveness with an electrode or an organic separator are favorable. In the present invention, "(modified) poly" means "unmodified poly" or "modified poly", and "(meth) acryl" means "acryl" or "methacryl". The content ratio of the thickener in the positive electrode active material layer is preferably 0.01? 10 wt%. When the thickener is in the above range, excellent dispersibility of an active material and the like in the slurry for the positive electrode described later can be obtained, and a smooth electrode can be obtained, thereby exhibiting excellent load characteristics and cycle characteristics.
전해액 첨가제는, 후술하는 정극용 슬러리 중 및 전해액 중에 사용되는 비닐렌카보네이트 등을 사용할 수 있다. 정극 활물질층 중의 전해액 첨가제의 함유 비율은, 바람직하게는 0.01 ? 10 중량% 이다. 전해액 첨가제가 상기 범위임으로써 사이클 특성 및 고온 특성이 우수하다. 그 외에는, 퓸드실리카나 퓸드알루미나 등의 나노 미립자를 들 수 있다. 상기 나노 미립자를 혼합함으로써 전극 형성용 슬러리의 틱소성을 컨트롤할 수 있고, 또한 그것에 의해 얻어지는 전극의 레벨링성을 향상시킬 수 있다. 정극 활물질층 중의 나노 미립자의 함유 비율은, 바람직하게는 0.01 ? 10 중량% 이다. 나노 미립자가 상기 범위임으로써 슬러리 안정성, 생산성이 우수하여, 높은 전지 특성을 나타낸다.As an electrolyte solution additive, the vinylene carbonate etc. which are used in the slurry for positive electrodes mentioned later and in electrolyte solution can be used. The content ratio of the electrolyte solution additive in the positive electrode active material layer is preferably 0.01? 10 wt%. By the electrolyte additive being in the above range, the cycle characteristics and the high temperature characteristics are excellent. In addition, nano fine particles, such as fumed silica and fumed alumina, are mentioned. By mixing the said nanoparticles, the thixotropy of the slurry for electrode formation can be controlled, and the leveling property of the electrode obtained by it can be improved. The content ratio of the nano fine particles in the positive electrode active material layer is preferably 0.01? 10 wt%. When nanoparticles are in the said range, it is excellent in slurry stability and productivity, and shows high battery characteristics.
본 발명의 이차 전지용 정극을 제조하는 방법으로는, 상기 집전체의 적어도 편면, 바람직하게는 양면에 정극 활물질층을 층상으로 결착시키는 방법이면 된다. 예를 들어, 후술하는 리튬 이차 전지 정극용 슬러리를 집전체에 도포, 건조시키고, 이어서, 120 ℃ 이상에서 1 시간 이상 가열 처리하여 전극을 형성한다. 가열 처리 온도의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 300 ℃ 이하로 할 수 있다. 가열 시간의 상한도 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 200 ℃ 이하로 할 수 있다. 정극용 슬러리를 집전체에 도포하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 독터 블레이드법, 집법, 리버스 롤법, 다이렉트 롤법, 그라비아법, 익스트루젼법, 솔칠법 등의 방법을 들 수 있다. 건조 방법으로는 예를 들어 온풍, 열풍, 저습풍에 의한 건조, 진공 건조, (원)적외선이나 전자선 등의 조사에 의한 건조법을 들 수 있다.As a method of manufacturing the positive electrode for secondary batteries of this invention, what is necessary is just a method of binding a positive electrode active material layer in layer form on at least one side, preferably both surfaces of the said electrical power collector. For example, the slurry for lithium secondary battery positive electrodes mentioned later is apply | coated to an electrical power collector, and it dries, and then heat-processes at 120 degreeC or more for 1 hour or more, and forms an electrode. Although the upper limit of heat processing temperature is not specifically limited, Preferably it can be 300 degrees C or less. Although the upper limit of heating time is not specifically limited, either, Preferably it can be 200 degrees C or less. The method of apply | coating the slurry for positive electrodes to an electrical power collector is not specifically limited. For example, methods, such as a doctor blade method, a collection method, a reverse roll method, the direct roll method, the gravure method, an extrusion method, the brushing method, are mentioned. As a drying method, the drying method by irradiation with warm air, hot air, low humidity wind, vacuum drying, (far) infrared rays, an electron beam, etc. are mentioned, for example.
이어서, 금형 프레스나 롤 프레스 등을 사용하여 가압 처리에 의해 전극의 공극률을 낮추는 것이 바람직하다. 공극률의 바람직한 범위는 5 % ? 15 %, 보다 바람직하게는 7 % ? 13 % 이다. 공극률이 지나치게 높으면 충전 효율이나 방전 효율이 악화된다. 공극률이 지나치게 낮은 경우에는, 높은 체적 용량이 잘 얻어지지 않거나, 전극이 박리되기 쉬워 불량을 발생시키기 쉽다는 문제를 일으킨다. 또한, 경화성 중합체를 사용하는 경우에는, 경화시키는 것이 바람직하다.Subsequently, it is preferable to lower the porosity of the electrode by pressure treatment using a mold press or a roll press. The preferred range of porosity is 5%? 15%, more preferably 7%? 13%. If the porosity is too high, the charging efficiency and the discharge efficiency deteriorate. If the porosity is too low, a high volume capacity is hardly obtained, or the electrode is likely to peel off, causing a problem of easily causing defects. In addition, when using a curable polymer, it is preferable to harden.
본 발명의 이차 전지용 정극의 두께는, 통상적으로 5 ? 300 ㎛ 이고, 바람직하게는 10 ? 250 ㎛ 이다. 전극 두께가 상기 범위에 있음으로써, 부하 특성 및 에너지 밀도 모두 높은 특성을 나타낸다.The thickness of the positive electrode for secondary batteries of this invention is 5? 300 µm, preferably 10? 250 μm. By the electrode thickness being in the above range, both the load characteristics and the energy density exhibit high characteristics.
(이차 전지 정극용 슬러리) (Slurry for Secondary Battery Positive Electrode)
본 발명에 사용하는 이차 전지 정극용 슬러리는, 정극 활물질, 바인더 및 용매를 함유하여 이루어지고, 상기 정극 활물질이, 조성식 Li2 -x(Mn1 -m- nFenNim)O3-y (단, 0 ≤ x < 2, 0 ≤ y ≤ 1, 0.01 ≤ m ≤ 0.30, 0.05 ≤ n ≤ 0.75, 0.06 ≤ m+n < 1) 로 나타내어지고, 또한 층상 암염형 구조를 갖는 리튬 페라이트계 복합 산화물이고, 상기 바인더가 (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위 및 α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위를 함유하는 중합체이고, 상기 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율이 중합체의 전체 중합 단위 중 1.0 ? 3.0 중량% 이다. 바인더, 정극 활물질로는 이차 전지용 정극에서 설명한 것을 사용한다.Secondary battery positive electrode slurry to be used in the present invention is composed by containing a positive electrode active material, a binder and a solvent, wherein the positive electrode active material, the composition formula Li 2 -x (Mn 1 -m- n Fe n Ni m) O 3-y (Wherein 0? X <2, 0? Y? 1, 0.01? M? 0.30, 0.05? N? 0.75, 0.06? M + n <1), and a lithium ferrite composite oxide having a layered rock salt structure The binder is a polymer containing a polymerized unit of a (meth) acrylic acid ester monomer, a polymerized unit of a vinyl monomer having an acid component, and a polymerized unit of an α, β unsaturated nitrile monomer, and a polymerized unit of a vinyl monomer having the acid component. The content rate is 1.0? 3.0 wt%. As a binder and a positive electrode active material, the thing demonstrated by the positive electrode for secondary batteries is used.
(용매) (menstruum)
용매로는, 본 발명에 사용하는 바인더를 균일하게 용해 또는 분산시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다.The solvent is not particularly limited as long as it can uniformly dissolve or disperse the binder used in the present invention.
정극용 슬러리에 사용하는 용매로는, 물 및 유기 용매 모두 사용할 수 있다. 유기 용매로는 시클로펜탄, 시클로헥산 등의 고리형 지방족 탄화수소류 ; 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠 등의 방향족 탄화수소류 ; 아세톤, 에틸메틸케톤, 디이소프로필케톤, 시클로헥사논, 메틸시클로헥산, 에틸시클로헥산 등의 케톤류 ; 메틸렌클로라이드, 클로로포름, 사염화탄소 등 염소계 지방족 탄화수소 ; 아세트산에틸, 아세트산부틸, γ-부티로락톤, ε-카프로락톤 등의 에스테르류 ; 아세토니트릴, 프로피오니트릴 등의 아실로니트릴류 ; 테트라하이드로푸란, 에틸렌글리콜디에틸에테르 등의 에테르류 : 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올류 ; N-메틸피롤리돈, N,N-디메틸포름아미드 등의 아미드류를 들 수 있다.As a solvent used for the slurry for positive electrodes, both water and an organic solvent can be used. As an organic solvent, Cycloaliphatic hydrocarbons, such as cyclopentane and a cyclohexane; Aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and ethylbenzene; Ketones such as acetone, ethyl methyl ketone, diisopropyl ketone, cyclohexanone, methylcyclohexane and ethylcyclohexane; Chlorine aliphatic hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform and carbon tetrachloride; Esters such as ethyl acetate, butyl acetate, γ-butyrolactone and ε-caprolactone; Acyl nitriles such as acetonitrile and propionitrile; Ethers such as tetrahydrofuran and ethylene glycol diethyl ether; alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, ethylene glycol and ethylene glycol monomethyl ether; Amides, such as N-methylpyrrolidone and N, N- dimethylformamide, are mentioned.
이들 용매는, 단독으로 사용해도 되고, 이들을 2 종 이상 혼합하여 혼합 용매로서 사용해도 된다. 이들 중에서도 특히, 전극 활물질 및 도전제의 분산성이 우수하고, 비점이 낮고 휘발성이 높은 용매가, 단시간에 또한 저온에서 제거할 수 있으므로 바람직하다. 아세톤, 톨루엔, 시클로헥사논, 시클로펜탄, 테트라하이드로푸란, 시클로헥산, 자일렌, 물, 또는 N-메틸피롤리돈, 또는 이들의 혼합 용매가 바람직하다. 또, 본 발명의 효과가, 바인더로서 수분산형 입자상 고분자를 사용했을 때에 현저하게 보이는 점에서, 특히 용매로서 물이 바람직하다.These solvents may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used as a mixed solvent. Among these, especially the solvent which is excellent in the dispersibility of an electrode active material and a conductive agent, and has a low boiling point and high volatility can be removed in a short time and at low temperature, It is preferable. Acetone, toluene, cyclohexanone, cyclopentane, tetrahydrofuran, cyclohexane, xylene, water, or N-methylpyrrolidone, or a mixed solvent thereof is preferable. Moreover, since the effect of this invention is remarkable when a water dispersion type particulate polymer is used as a binder, water is especially preferable as a solvent.
본 발명에 사용하는 이차 전지 정극용 슬러리의 고형분 농도는, 도포, 침지를 할 수 있는 정도이며, 또한 유동성을 갖는 점도가 되는 한 특별히 한정되지는 않지만, 일반적으로는 10 ? 80 중량% 정도이다.Solid content concentration of the slurry for secondary battery positive electrodes used for this invention is a grade which can apply | coat and immerse, and it will not specifically limit, if it becomes a viscosity which has fluidity, but is generally 10? About 80% by weight.
또, 이차 전지 정극용 슬러리에는, 상기 바인더, 상기 리튬 페라이트계 복합 산화물 및 용매 외에, 추가로 상기 서술한 이차 전지용 정극 중에 사용되는 분산제나 전해액 분해 억제 등의 기능을 갖는 전해액 첨가제 등의 임의 성분이 함유되어 있어도 된다. 이들은 전지 반응에 영향을 미치지 않는 것이면 특별히 한정되지 않는다.In addition to the binder, the lithium ferrite-based composite oxide and the solvent, an optional component such as an electrolyte solution additive having a function such as a dispersant or an electrolyte solution decomposition suppression used in the above-described positive electrode for secondary batteries is further included in the slurry for the secondary battery positive electrode. You may contain it. These are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction.
(이차 전지용 정극용 슬러리 제법) (Slurry Production Method for Positive Electrode for Secondary Battery)
본 발명에 있어서는, 이차 전지 정극용 슬러리의 제법은, 특별히 한정되지는 않으며, 상기 바인더, 리튬 페라이트계 복합 산화물, 및 용매와 필요에 따라 첨가되는 임의 성분을 혼합하여 얻어진다. In this invention, the manufacturing method of the slurry for secondary battery positive electrodes is not specifically limited, It is obtained by mixing the said binder, a lithium ferrite type complex oxide, and a solvent and arbitrary components added as needed.
본 발명에 있어서는 상기 성분을 사용함으로써 혼합 방법이나 혼합 순서에 관계없이, 상기 성분이 고도로 분산된 정극용 슬러리를 얻을 수 있다. 혼합 장치는, 상기 성분을 균일하게 혼합할 수 있는 장치이면 특별히 한정되지 않고, 비드 밀, 볼 밀, 롤 밀, 샌드 밀, 안료 분산기, 뇌궤기, 초음파 분산기, 호모지나이저, 플래너터리 믹서, 필 믹스 등을 사용할 수 있지만, 그 중에서도 고농도에서의 분산이 가능한 점에서, 볼 밀, 롤 밀, 안료 분산기, 뇌궤기, 플래너터리 믹서를 사용하는 것이 특히 바람직하다.In the present invention, by using the above components, a slurry for the positive electrode in which the above components are highly dispersed can be obtained regardless of the mixing method and the mixing order. The mixing device is not particularly limited as long as it is a device capable of uniformly mixing the above components, and is preferably a bead mill, ball mill, roll mill, sand mill, pigment disperser, brain trajectory, ultrasonic disperser, homogenizer, planetary mixer, peel Although a mix etc. can be used, it is especially preferable to use a ball mill, a roll mill, a pigment disperser, a brain trajectory, and a planetary mixer from the point which can disperse | distribute at high concentration among these.
정극용 슬러리의 점도는, 균일 도공성, 슬러리 시간 경과적 안정성의 관점에서, 바람직하게는 10 mPa?s ? 100,000 mPa?s, 더욱 바람직하게는 100 ? 50,000 mPa?s 이다. 상기 점도는, B 형 점도계를 사용하여 25 ℃, 회전수 60 rpm 으로 측정했을 때의 값이다.The viscosity of the slurry for the positive electrode is preferably 10 mPa? S? From the viewpoint of uniform coatability and slurry time course stability. 100,000 mPa? S, more preferably 100? 50,000 mPa? S. The said viscosity is a value when it measures by 25 degreeC and rotation amount 60rpm using a Brookfield viscometer.
(이차 전지) (Secondary battery)
본 발명의 이차 전지는, 정극, 부극, 세퍼레이터 및 전해액을 구비하여 이루어지고, 상기 정극이 상기 이차 전지용 정극이다.The secondary battery of the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte solution, and the positive electrode is the positive electrode for secondary batteries.
상기 이차 전지로는, 리튬 이온 이차 전지, 니켈 수소 이차 전지 등을 들 수 있는데, 장기 사이클 특성의 향상?출력 특성의 향상 등 성능 향상이 가장 요구되고 있는 점에서 용도로는 리튬 이온 이차 전지가 바람직하다. 이하, 리튬 이온 이차 전지에 사용하는 경우에 대하여 설명한다.Examples of the secondary battery include a lithium ion secondary battery, a nickel hydride secondary battery, and the like. A lithium ion secondary battery is preferable for the purpose of improving performance such as improvement in long-term cycle characteristics and improvement in output characteristics. Do. Hereinafter, the case where it uses for a lithium ion secondary battery is demonstrated.
(리튬 이온 이차 전지용 전해액)(Electrolyte for lithium ion secondary battery)
리튬 이온 이차 전지용 전해액으로는, 유기 용매에 지지 전해질을 용해시킨 유기 전해액이 사용된다. 지지 전해질로는, 리튬염이 사용된다. 리튬염으로는, 특별히 제한되지 않지만, LiPF6, LiAsF6, LiBF4, LiSbF6, LiAlCl4, LiClO4, CF3SO3Li, C4F9SO3Li, CF3COOLi, (CF3CO)2NLi, (CF3SO2)2NLi, (C2F5SO2)NLi 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 용매에 녹기 쉬워 높은 해리도를 나타내는 LiPF6, LiClO4, CF3SO3Li 가 바람직하다. 이들은, 2 종 이상을 병용해도 된다. 해리도가 높은 지지 전해질을 사용할수록 리튬 이온 전도도가 높아지기 때문에, 지지 전해질의 종류에 따라 리튬 이온 전도도를 조절할 수 있다.As an electrolyte solution for lithium ion secondary batteries, the organic electrolyte solution which melt | dissolved the supporting electrolyte in the organic solvent is used. Lithium salt is used as a supporting electrolyte. Lithium salts include, but are not particularly limited to, LiPF 6 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , LiClO 4 , CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, CF 3 COOLi, (CF 3 CO ) 2 NLi, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 SO 2 ) NLi, and the like. Among them, LiPF 6 , LiClO 4 , and CF 3 SO 3 Li that are easily dissolved in a solvent and exhibit high dissociation degree are preferable. These may use 2 or more types together. Since the higher the degree of dissociation of the supporting electrolyte, the higher the lithium ion conductivity is, the lithium ion conductivity can be adjusted according to the type of the supporting electrolyte.
리튬 이온 이차 전지용 전해액에 사용하는 유기 용매로는, 지지 전해질을 용해시킬 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는데, 디메틸카보네이트 (DMC), 에틸렌카보네이트 (EC), 디에틸카보네이트 (DEC), 프로필렌카보네이트 (PC), 부틸렌카보네이트 (BC), 메틸에틸카보네이트 (MEC) 등의 카보네이트류 ; γ-부티로락톤, 포름산메틸 등의 에스테르류 ; 1,2-디메톡시에탄, 테트라하이드로푸란 등의 에테르류 ; 술포란, 디메틸술폭사이드 등의 함황 화합물류 ; 가 바람직하게 사용된다. 또 이들 용매의 혼합액을 사용해도 된다. 그 중에서도, 유전율이 높고, 안정적인 전위 영역이 넓기 때문에 카보네이트류가 바람직하다. 사용하는 용매의 점도가 낮을수록 리튬 이온 전도도가 높아지기 때문에, 용매의 종류에 따라 리튬 이온 전도도를 조절할 수 있다.The organic solvent used in the electrolyte solution for the lithium ion secondary battery is not particularly limited as long as it can dissolve the supporting electrolyte. Dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), and propylene carbonate (PC) Carbonates such as butylene carbonate (BC) and methyl ethyl carbonate (MEC); esters such as γ-butyrolactone and methyl formate; Ethers such as 1,2-dimethoxyethane and tetrahydrofuran; Sulfur compounds such as sulfolane and dimethylsulfoxide; Is preferably used. Moreover, you may use the liquid mixture of these solvent. Among them, carbonates are preferable because the dielectric constant is high and the stable potential region is wide. Since the lower the viscosity of the solvent used, the higher the lithium ion conductivity is, so that the lithium ion conductivity can be adjusted according to the type of the solvent.
또 상기 전해액에는 첨가제를 함유시켜 사용할 수도 있다. 첨가제로는 상기 서술한 이차 전지 정극용 슬러리 중에 사용되는 비닐렌카보네이트 (VC) 등의 카보네이트계 화합물을 들 수 있다.Moreover, you may use it, containing an additive in the said electrolyte solution. As an additive, carbonate type compounds, such as vinylene carbonate (VC) used in the slurry for secondary battery positive electrodes mentioned above, are mentioned.
리튬 이온 이차 전지용 전해액 중에 있어서의 지지 전해질의 농도는, 통상적으로 1 ? 30 중량%, 바람직하게는 5 중량% ? 20 중량% 이다. 또, 지지 전해질의 종류에 따라 통상적으로 0.5 ? 2.5 몰/ℓ 의 농도로 사용된다. 지지 전해질의 농도가 지나치게 낮거나 지나치게 높아도 이온 도전도는 저하되는 경향이 있다.The concentration of the supporting electrolyte in the electrolyte solution for lithium ion secondary batteries is usually 1 ?. 30 wt%, preferably 5 wt%? 20 wt%. In addition, depending on the type of the supporting electrolyte, it is usually 0.5? Used at a concentration of 2.5 mol / l. Even if the concentration of the supporting electrolyte is too low or too high, the ion conductivity tends to be lowered.
상기 이외의 전해액으로는, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리아크릴로니트릴 등의 폴리머 전해질이나 상기 폴리머 전해질에 전해액을 함침시킨 겔상 폴리머 전해질이나, LiI, Li3N 등의 무기 고체 전해질을 들 수 있다.In other than the electrolytic solution, there may be mentioned an inorganic solid electrolyte of polyethylene oxide, a gel polymer electrolyte impregnated with an electrolytic solution in the polymer electrolyte or the polymer electrolyte, such as polyacrylonitrile, or, such as LiI, Li 3 N.
(리튬 이온 이차 전지용 세퍼레이터)(Separator for lithium ion secondary battery)
리튬 이온 이차 전지용 세퍼레이터로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지나 방향족 폴리아미드 수지를 함유하는 미공막(微孔膜) 또는 부직포 ; 무기 세라믹 분말을 함유하는 다공질의 수지 코트 ; 등 공지된 것을 사용할 수 있다. 예를 들어 폴리올레핀계 (폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리염화비닐), 및 이들의 혼합물 또는 공중합체 등의 수지로 이루어지는 미다공막, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리시클로올레핀, 폴리에테르술폰, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리이미드아미드, 폴리아라미드, 폴리시클로올레핀, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 수지로 이루어지는 미다공막 또는 폴리올레핀계 섬유를 짠 것, 또는 그 부직포, 절연성 물질 입자의 집합체 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 세퍼레이터 전체의 막두께를 얇게 하여 전지 내의 활물질 비율을 높여 체적당 용량을 높일 수 있기 때문에, 폴리올레핀계 수지로 이루어지는 미다공막이 바람직하다.As a separator for lithium ion secondary batteries, Microporous film or nonwoven fabric containing polyolefin resin, such as polyethylene and a polypropylene, and aromatic polyamide resin; Porous resin coat containing inorganic ceramic powder; And the like can be used. For example, a microporous membrane made of resin such as polyolefin-based (polyethylene, polypropylene, polybutene, polyvinyl chloride), and mixtures or copolymers thereof, polyethylene terephthalate, polycycloolefin, polyether sulfone, polyamide, poly Woven microporous membranes or polyolefin fibers made of resins such as meads, polyimideamides, polyaramids, polycycloolefins, nylons, and polytetrafluoroethylene, or aggregates of nonwoven fabrics and insulating material particles thereof. Among these, the microporous membrane which consists of polyolefin resin is preferable, since the film thickness of the whole separator can be made thin and the ratio of the active material in a battery can be raised and a capacity per volume can be raised.
세퍼레이터의 두께는, 통상적으로 0.5 ? 40 ㎛, 바람직하게는 1 ? 30 ㎛, 더욱 바람직하게는 1 ? 10 ㎛ 이다. 이 범위이면 전지 내에서의 세퍼레이터에 의한 저항이 작아지며, 또 전지 제작시의 작업성이 우수하다.The thickness of the separator is usually 0.5? 40 μm, preferably 1? 30 µm, more preferably 1? 10 μm. If it is this range, resistance by the separator in a battery will become small and it is excellent in workability at the time of battery manufacture.
(리튬 이온 이차 전지 부극)(Lithium ion secondary battery negative electrode)
리튬 이온 이차 전지용 부극은, 부극 활물질 및 바인더를 함유하는 부극 활물질층이, 집전체 상에 적층되어 이루어진다. 바인더 및 집전체로는, 이차 전지용 정극에서 설명한 것과 동일한 것을 들 수 있다.In the negative electrode for lithium ion secondary batteries, the negative electrode active material layer containing a negative electrode active material and a binder is laminated | stacked on an electrical power collector. As a binder and an electrical power collector, the thing similar to what was demonstrated by the positive electrode for secondary batteries is mentioned.
(리튬 이온 이차 전지용 부극 활물질) (Negative electrode active material for lithium ion secondary battery)
리튬 이온 이차 전지 부극용 전극 활물질 (부극 활물질) 로는, 예를 들어, 아모르퍼스 카본, 그라파이트, 천연 흑연, 메소카본 마이크로 비드, 피치계 탄소 섬유 등의 탄소질 재료, 폴리아센 등의 도전성 고분자 등을 들 수 있다. 또, 부극 활물질로는, 규소, 주석, 아연, 망간, 철, 니켈 등의 금속이나 이들의 합금, 상기 금속 또는 합금의 산화물이나 황산염이 사용된다. 또한, 금속 리튬, Li-Al, Li-Bi-Cd, Li-Sn-Cd 등의 리튬 합금, 리튬 천이 금속 질화물, 실리콘 등을 사용할 수 있다. 전극 활물질은, 기계적 개질법에 의해 표면에 도전 부여재를 부착시킨 것도 사용할 수 있다. 부극 활물질의 입경은, 전지의 다른 구성 요건과의 균형을 생각하여 적절히 선택되는데, 초기 효율, 부하 특성, 사이클 특성 등의 전지 특성의 향상의 관점에서, 50 % 체적 누적 직경이, 통상적으로 1 ? 50 ㎛, 바람직하게는 15 ? 30 ㎛ 이다.As an electrode active material (negative electrode active material) for lithium ion secondary battery negative electrodes, carbonaceous materials, such as amorphous carbon, graphite, natural graphite, mesocarbon microbeads, pitch-type carbon fiber, conductive polymers, such as polyacene, etc. are mentioned, for example. Can be mentioned. Moreover, as a negative electrode active material, metals, such as silicon, tin, zinc, manganese, iron, nickel, these alloys, the oxide or sulfate of the said metal or alloy are used. Moreover, lithium alloys, such as metallic lithium, Li-Al, Li-Bi-Cd, Li-Sn-Cd, lithium transition metal nitride, silicon, etc. can be used. The electrode active material can also use the thing which made the electrically conductive provision material adhere to the surface by a mechanical modification method. The particle size of the negative electrode active material is appropriately selected in consideration of balance with other constituent requirements of the battery. From the viewpoint of improvement of battery characteristics such as initial efficiency, load characteristics, and cycle characteristics, a 50% volume cumulative diameter is usually 1? 50 μm, preferably 15? 30 μm.
부극 활물질층 중의 부극 활물질의 함유 비율은, 바람직하게는 90 ? 99.9 중량%, 보다 바람직하게는 95 ? 99 중량% 이다. 부극 활물질층 중의 부극 활물질의 함유량을 상기 범위로 함으로써, 높은 용량을 나타내면서도 유연성, 결착성을 나타낼 수 있다.The content ratio of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer is preferably 90? 99.9% by weight, more preferably 95? 99 wt%. By making content of the negative electrode active material in a negative electrode active material layer into the said range, flexibility and binding property can be exhibited, showing a high capacity | capacitance.
리튬 이온 이차 전지용 부극에는, 상기 성분 외에, 추가로 상기 서술한 이차 전지용 정극 중에 사용되는 분산제나 전해액 분해 억제 등의 기능을 갖는 전해액 첨가제 등의 임의 성분이 함유되어 있어도 된다. 이들은 전지 반응에 영향을 미치지 않는 것이면 특별히 한정되지 않는다.In addition to the said component, the negative electrode for lithium ion secondary batteries may further contain arbitrary components, such as the electrolyte solution additive which has a function, such as a dispersing agent used in the positive electrode for secondary batteries mentioned above, and electrolyte solution decomposition suppression. These are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction.
(리튬 이온 이차 전지 부극용 바인더) (Binder for lithium ion secondary battery negative electrode)
리튬 이온 이차 전지 부극용 바인더로는 특별히 제한되지 않고 공지된 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 서술한 리튬 이온 이차 전지 정극용으로 사용되는, 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 폴리불화비닐리덴 (PVDF), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체 (FEP), 폴리아크릴산 유도체, 폴리아크릴로니트릴 유도체 등의 수지나, 아크릴계 연질 중합체, 디엔계 연질 중합체, 올레핀계 연질 중합체, 비닐계 연질 중합체 등의 연질 중합체를 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 이들을 2 종 이상 병용해도 된다.It does not specifically limit as a binder for lithium ion secondary battery negative electrodes, A well-known thing can be used. For example, polyethylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) used for the above-mentioned lithium ion secondary battery positive electrode Resins such as polyacrylic acid derivatives and polyacrylonitrile derivatives, and soft polymers such as acrylic soft polymers, diene soft polymers, olefin soft polymers and vinyl soft polymers. These may be used independently and may use 2 or more types together.
집전체로는, 상기 서술한 이차 전지 정극용으로 사용되는 집전체를 사용할 수 있고, 전기 도전성을 가지며 또한 전기 화학적으로 내구성이 있는 재료이면 특별히 제한되지 않는데, 리튬 이온 이차 전지의 부극용으로는 구리가 특히 바람직하다.As the current collector, any of the current collectors used for the secondary battery positive electrode described above can be used, and it is not particularly limited as long as it is an electrically conductive and electrochemically durable material, but the copper for the negative electrode of a lithium ion secondary battery Is particularly preferred.
리튬 이온 이차 전지 부극의 두께는, 통상적으로 5 ? 300 ㎛ 이고, 바람직하게는 10 ? 250 ㎛ 이다. 전극 두께가 상기 범위에 있음으로써, 부하 특성 및 에너지 밀도 모두 높은 특성을 나타낸다.The thickness of the lithium ion secondary battery negative electrode is usually 5? 300 µm, preferably 10? 250 μm. By the electrode thickness being in the above range, both the load characteristics and the energy density exhibit high characteristics.
리튬 이온 이차 전지 부극은, 상기 서술한 리튬 이온 이차 전지 정극용과 동일한 방법으로 제조할 수 있다.The lithium ion secondary battery negative electrode can be manufactured by the same method as for the lithium ion secondary battery positive electrode mentioned above.
리튬 이온 이차 전지의 구체적인 제조 방법으로는, 정극과 부극을 세퍼레이터를 개재하여 중첩시키고, 이것을 전지 형상에 따라 감거나, 구부리는 등 하여 전지 용기에 넣고, 전지 용기에 전해액을 주입하여 봉구(封口)하는 방법을 들 수 있다. 필요에 따라 엑스펀드 메탈이나, 휴즈, PTC 소자 등의 과전류 방지 소자, 리드판 등을 넣어, 전지 내부의 압력 상승, 과충방전을 방지할 수도 있다. 전지의 형상은, 코인형, 버튼형, 시트형, 원통형, 각형, 편평형 등 어느 것이어도 된다.As a specific manufacturing method of a lithium ion secondary battery, a positive electrode and a negative electrode are superposed | superposed through a separator, it is wound in a battery container by winding or bending according to a battery shape, an electrolyte solution is inject | poured into a battery container, and it is sealed. How to do this. If necessary, an overcurrent prevention device such as an expanded metal, a fuse, a PTC device, a lead plate, or the like may be placed to prevent an increase in pressure inside the battery and overcharge / discharge. The shape of the battery may be any of a coin type, a button type, a sheet type, a cylindrical shape, a square shape, and a flat type.
실시예Example
이하에, 실시예를 들어 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예에 있어서의 부 및 % 는, 특별히 기재하지 않는 한 중량 기준이다.Although an Example is given to the following and this invention is demonstrated, this invention is not limited to this. In addition, the part and% in a present Example are a basis of weight unless there is particular notice.
실시예 및 비교예에 있어서, 각종 물성은 이하와 같이 평가하였다.In Examples and Comparative Examples, various physical properties were evaluated as follows.
<바인더 특성 : 보존 안정성> <Binder characteristics: storage stability>
얻어진 바인더의 수분산액을 50 일 냉암소 하에서 보존한다 (보존 전의 수분산액의 중량을 a 로 한다). 50 일 경과 후의 폴리머의 수분산액을 200 메시로 여과하고, 메시 상에 남은 고형물의 건조 중량 (잔존물의 중량을 b 로 한다) 을 구하고, 보존 전의 수분산액의 중량 (a) 와, 메시 상에 남은 고형물의 건조 중량 (b) 의 비 (%) 를 구하고, 이것을 바인더의 보존 안정성의 평가 기준으로 하여, 이하의 기준으로 평가한다. 이 값이 작을수록 보존 안정성이 우수한 것을 나타낸다.The aqueous dispersion of the obtained binder is stored under cold dark place for 50 days (the weight of the aqueous dispersion before storage is a). The aqueous dispersion of the polymer after 50 days has been filtered through 200 mesh, the dry weight of the solid remaining on the mesh (the weight of the residue is b), and the weight (a) of the aqueous dispersion before storage and the residue on the mesh The ratio (%) of the dry weight (b) of the solid is determined, and this is evaluated based on the following criteria, based on the evaluation criteria for the storage stability of the binder. The smaller this value, the better the storage stability.
A : 0.001 % 미만 A: less than 0.001%
B : 0.001 % 이상 0.01 % 미만 B: 0.001% or more but less than 0.01%
C : 0.01 % 이상 0.1 % 미만 C: 0.01% or more and less than 0.1%
D : 0.1 % 이상D: 0.1% or more
<슬러리 안정성 : 점성 변화율><Slurry stability: Viscosity change rate>
정극용 슬러리 제작 1 시간 후의 슬러리 점도 (η1h) 와, 5 시간 후의 슬러리 점도 (η5h) 로부터, 하기 식에 의해 슬러리 점성 변화율을 구하고, 이하의 기준으로 판정한다.The slurry viscosity change rate is calculated | required by the following formula from the slurry viscosity ((eta) h ) 1 hour after the slurry preparation for positive electrodes, and the slurry viscosity ((eta) 5h ) after 5 hours, and it determines on the following references | standards.
슬러리 점도 변화율 (%) = 100 × (η5h - η1h)/η1h Slurry Viscosity Change (%) = 100 × (η 5h -η 1h ) / η 1h
이 값이 작을수록 슬러리의 안정성이 높은 것을 나타낸다.The smaller this value, the higher the stability of the slurry.
A : 10 % 미만 A: less than 10%
B : 10 % 이상 20 % 미만 B: 10% or more but less than 20%
C : 20 % 이상 30 % 미만 C: 20% or more but less than 30%
D : 30 % 이상 D: 30% or more
또한, 슬러리의 점도는, JIS Z 8803 : 1991 에 준하여 단일 원통형 회전 점도계 (25 ℃, 회전수 = 60 rpm, 스핀들 형상 : 4) 에 의해 측정한다.In addition, the viscosity of a slurry is measured with a single cylindrical rotational viscometer (25 degreeC, rotation speed = 60 rpm, spindle shape: 4) according to JISZ 8803: 1991.
<전극 특성 : 필 강도><Electrode characteristics: peel strength>
전극 활물질층을 형성한 정극을, 폭 2.5 ㎝ × 길이 10 ㎝ 의 직사각형으로 잘라 시험편으로 하고, 전극 활물질층면을 위로 하여 고정시킨다. 시험편의 전극 활물질층 표면에 셀로판 테이프를 첩부(貼付)한 후, 시험편의 일단(一端)으로부터 셀로판 테이프를 50 ㎜/분의 속도로 180°방향으로 떼어냈을 때의 응력을 측정한다. 측정을 10 회 실시하여, 그 평균치를 구하여 이것을 필 강도 (N/m) 로 하고, 이것을 필 강도의 평가 기준으로 하여, 이하의 기준으로 평가한다. 이 값이 클수록 전극의 결착성이 우수한 것을 나타낸다.The positive electrode on which the electrode active material layer was formed was cut into a rectangle of 2.5 cm in width x 10 cm in length to form a test piece, and the electrode active material layer surface was fixed upward. After affixing a cellophane tape on the electrode active material layer surface of a test piece, the stress at the time of peeling a cellophane tape in 180 degree direction at a speed of 50 mm / min from one end of a test piece is measured. The measurement is performed 10 times, the average value is obtained, and this is set as the peel strength (N / m), and this is evaluated based on the following criteria using the evaluation criteria of the peel strength. The larger this value, the better the binding property of the electrode.
A : 15 N/m 이상 A: 15 N / m or more
B : 10 N/m 이상 ? 15 N/m 미만 B: 10 N / m or more? Less than 15 N / m
C : 5.0 N/m 이상 ? 10 N/m 미만 C: 5.0 N / m or more? Less than 10 N / m
D : 5.0 N/m 미만D: less than 5.0 N / m
<전지 특성 : 초기 충방전 효율> <Battery characteristics: initial charge and discharge efficiency>
10 셀의 하프 셀 코인형 전지를 25 ℃ 분위기 하, 0.2 C 의 정전류법에 의해 4.3 V 로 충전하고, 3.0 V 까지 방전하는 충방전을 실시하여 전기 용량을 측정하였다. 충방전 효율은 1 사이클째의 충전 용량 a 에 대한 1 사이클째의 방전 용량 b 의 비 (b/a (%)) 를 10 셀의 평균치를 측정치로 하고, 50 사이클 종료시의 전기 용량과 5 사이클 종료시의 전기 용량의 비 (%) 로 나타내어지는 충방전 용량 유지율을 구하고, 이것을 사이클 특성의 평가 기준으로 하여, 이하의 기준으로 평가한다. 이 값이 클수록 초기 충방전 효율이 우수한 것을 나타낸다.A 10-cell half cell coin-type battery was charged to 4.3 V by a 0.2 C constant current method in a 25 ° C. atmosphere, and charged and discharged to discharge to 3.0 V, and then the electric capacity was measured. The charge / discharge efficiency is a measure of the average value of 10 cells using the ratio (b / a (%)) of the discharge capacity b at the first cycle to the charge capacity a at the first cycle, and at the end of 50 cycles and at the end of 5 cycles. The charge / discharge capacity retention rate expressed by the ratio (%) of the capacitance is obtained, and this is evaluated based on the following criteria, based on the evaluation criteria for the cycle characteristics. The larger this value, the better the initial charge / discharge efficiency.
A : 60 % 이상 A: 60% or more
B : 40 % 이상 50 % 미만 B: 40% or more but less than 50%
C : 30 % 이상 40 % 미만 C: 30% or more and less than 40%
D : 20 % 이상 30 % 미만 D: 20% or more and less than 30%
E : 20 % 미만 E: less than 20%
<전지 특성 : 사이클 특성> <Battery Characteristics: Cycle Characteristics>
10 셀의 하프 셀 코인형 전지를 60 ℃ 분위기 하, 0.2 C 의 정전류법에 의해 4.3 V 로 충전하고, 3.0 V 까지 방전하는 충방전을 반복하여 전기 용량을 측정하였다. 10 셀의 평균치를 측정치로 하고, 50 사이클 종료시의 전기 용량과 5 사이클 종료시의 전기 용량의 비 (%) 로 나타내어지는 충방전 용량 유지율을 구하고, 이것을 사이클 특성의 평가 기준으로 하여, 이하의 기준으로 평가한다. 이 값이 높을수록 사이클 특성이 우수한, 즉 충방전의 반복에 의한 용량 저하가 적은 것을 나타낸다.The 10-cell half cell coin-type battery was charged to 4.3 V by a 0.2 C constant current method under a 60 ° C. atmosphere, and the charge and discharge discharged to 3.0 V were repeated to measure the electric capacity. The average value of 10 cells is used as a measured value, and the charge / discharge capacity retention rate expressed by the ratio (%) of the capacitance at the end of 50 cycles and the cycle at the end of 5 cycles is obtained. Evaluate. The higher this value, the more excellent the cycle characteristics, that is, the smaller the capacity decrease due to repetition of charge and discharge.
A : 80 % 이상 A: 80% or more
B : 70 % 이상 80 % 미만 B: more than 70% less than 80%
C : 50 % 이상 70 % 미만 C: 50% or more but less than 70%
D : 30 % 이상 50 % 미만 D: 30% or more and less than 50%
E : 30 % 미만E: less than 30%
(실시예 1) (Example 1)
(A) 바인더의 제조(A) Preparation of Binder
중합 캔 A 에, 2-에틸헥실아크릴레이트 10.75 부, 아크릴로니트릴 1.25 부, 라우릴황산나트륨 0.12 부, 이온 교환수 79 부를 첨가하고, 중합 개시제로서 과황산암모늄 0.2 부, 이온 교환수 10 부를 첨가하여 60 ℃ 로 가온하고 90 분 교반한 후에, 다른 중합 캔 B 에 2-에틸헥실아크릴레이트 67 부, 아크릴로니트릴 19 부, 메타크릴산 2.0 부, 라우릴황산나트륨 0.7 부, 이온 교환수 46 부를 첨가하고 교반하여 제작한 에멀션을 약 180 분에 걸쳐 중합 캔 B 로부터 중합 캔 A 에 축차적으로 첨가한 후, 약 120 분 교반하여 모노머 소비량이 95 % 가 되었을 때에 냉각시켜 반응을 종료하여, 바인더 A 의 수분산액을 얻었다. 얻어진 바인더 A 의 유리 전이 온도는 -32 ℃, 수평균 입자경은 0.15 ㎛ 였다. 얻어진 수분산액을 사용하여 바인더 보존 안정성을 평가하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.To polymerization can A, 10.75 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 1.25 parts of acrylonitrile, 0.12 parts of sodium lauryl sulfate, and 79 parts of ion-exchanged water were added, 0.2 parts of ammonium persulfate and 10 parts of ion-exchanged water were added as a polymerization initiator. After heating to 60 DEG C and stirring for 90 minutes, 67 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 19 parts of acrylonitrile, 2.0 parts of methacrylic acid, 0.7 parts of sodium lauryl sulfate, and 46 parts of ion-exchanged water were added to another polymerization can B. The stirred emulsion was added sequentially from the polymerization can B to the polymerization can A over about 180 minutes, then stirred for about 120 minutes, cooled when the monomer consumption reached 95%, and the reaction was terminated. The aqueous dispersion of binder A was obtained. Got. The glass transition temperature of the obtained binder A was -32 degreeC, and the number average particle diameter was 0.15 micrometer. The binder storage stability was evaluated using the obtained aqueous dispersion. The results are shown in Tables 1 and 2.
바인더 A 중의, (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 79 %, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 2.0 %, α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 18 %, 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율은 0 % 였다.The content rate of the polymer unit of the (meth) acrylic acid ester monomer in binder A is 79% among all the polymer units of a polymer, and the content rate of the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component is 2.0% in all the polymer units of a polymer, (alpha), The content rate of the polymer unit of a (beta) unsaturated nitrile monomer was 18%, and the content rate of the structural unit which has crosslinkability was 0%.
얻어진 바인더 A 의 pH 는, 4 중량% 의 NaOH 수용액으로 조정 후, 10.5 였다.PH of the obtained binder A was 10.5 after adjustment in 4weight% of NaOH aqueous solution.
(B) 정극용 슬러리 및 정극의 제조 (B) Preparation of the slurry for the positive electrode and the positive electrode
일본 공개특허공보 2003-48718호의 실시예 1 에 기초하여, 층상 암염형 구조를 갖는 10 % Ni-40 % Fe 함유 Li2 - xMnO3 - y 로 나타내어지는 리튬 페라이트계 복합 산화물을 합성하였다. 얻어진 리튬 페라이트계 복합 산화물 100 부와, 아세틸렌 블랙 (HS-100 : 덴키 화학 공업) 2.0 부와, 상기 바인더 A 의 수분산액 2.5 부 (고형분 농도 40 %) 와, 증점제로서의 에테르화도가 0.8 인 카르복시메틸 셀룰로오스 수용액 40 부 (고형분 농도 2 %) 와, 적당량의 물을 플래너터리 믹서로 교반하여 정극용 슬러리를 조제하였다. 얻어진 정극용 슬러리를 사용하여 슬러리 안정성을 평가하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 상기 정극용 슬러리를 콤마 코터로 두께 20 ㎛ 의 알루미늄박 상에 건조 후의 막두께가 70 ㎛ 정도가 되도록 도포하고, 60 ℃ 에서 20 분간 건조 후, 150 ℃ 에서 2 시간 가열 처리하여 전극 원반(原反)을 얻었다. 이 전극 원반을 롤 프레스로 압연하여, 밀도가 2.1 g/㎤, 알루미늄박 및 전극 활물질층으로 이루어지는 두께가 65 ㎛ 로 제어된 정극 극판을 제작하였다. 제작한 극판을 사용하여 필 강도 측정을 실시하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.Based on Example 1 of Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2003-48718, 10% Ni-40% Fe -containing Li 2 having a layered rock-salt type structure was synthesized by lithium ferrite composite oxide represented by the y-x MnO 3. 100 parts of the obtained lithium ferrite composite oxide, 2.0 parts of acetylene black (HS-100: Denki Chemical Industry), 2.5 parts of aqueous dispersion of the binder A (solid content concentration 40%), and carboxymethyl having an etherification degree of 0.8 as a thickener. 40 parts of cellulose aqueous solution (solid content concentration 2%) and appropriate amount of water were stirred with the planetary mixer, and the slurry for positive electrodes was prepared. Slurry stability was evaluated using the obtained slurry for positive electrodes. The results are shown in Table 1 and Table 2. The slurry for the positive electrode was coated on a aluminum foil having a thickness of 20 μm with a comma coater so that the film thickness after drying was about 70 μm, dried at 60 ° C. for 20 minutes, and then heated at 150 ° C. for 2 hours to prepare an electrode disk. ) This electrode disk was rolled by the roll press, and the positive electrode plate whose density was controlled to 65 micrometers which consists of 2.1 g / cm <3>, aluminum foil, and an electrode active material layer was produced. Peel strength measurement was performed using the produced electrode plate. The results are shown in Table 1 and Table 2.
(C) 전지의 제작 (C) Fabrication of Batteries
상기 정극 극판을 직경 16 ㎜ 의 원반상으로 잘라냈다. 직경 18 ㎜, 두께 25 ㎛ 의 원반상의 폴리프로필렌제 다공막으로 이루어지는 세퍼레이터, 및 금속 리튬의 부극을 조제하였다. 원반상의 정극 극판, 세퍼레이터, 부극, 및 엑스펀드 메탈을 순서대로 적층하고, 이것을 폴리프로필렌제 패킹을 설치한 스테인리스강제의 코인형 외장 용기 (직경 20 ㎜, 높이 1.8 ㎜, 스테인리스강 두께 0.25 ㎜) 중에 수납하였다. 원반상의 정극 극판은, 활물질층측의 면이 세퍼레이터와 대면하는 방향으로 배치하였다. 이 용기 중에 전해액을 공기가 남지 않도록 주입하고, 폴리프로필렌제 패킹을 개재하여 외장 용기에 두께 0.2 ㎜ 의 스테인리스강의 캡을 씌워 고정시키고, 전지 캔을 봉지하여, 직경 20 ㎜, 두께 약 2 ㎜ 의 리튬 이온 코인 전지 (하프 셀) 를 제작하였다.The positive electrode plate was cut out into a disk shape having a diameter of 16 mm. The separator which consists of a disk-shaped porous polypropylene film of 18 mm in diameter and 25 micrometers in thickness, and the negative electrode of metal lithium were prepared. A disk-shaped positive electrode plate, a separator, a negative electrode, and an expansive metal were laminated in this order, and this was placed in a stainless steel coin-type outer container (20 mm in diameter, 1.8 mm in height, 0.25 mm in stainless steel thickness) provided with a polypropylene packing. Housed. The disk-shaped positive electrode plate was arranged in the direction in which the surface on the active material layer side faces the separator. The electrolyte is injected into the container so that no air is left, and the outer container is fixed with a 0.2 mm thick stainless steel cap through a polypropylene packing, and the battery can is sealed. A lithium battery having a diameter of 20 mm and a thickness of about 2 mm is sealed. An ion coin battery (half cell) was produced.
또한, 전해액으로는 에틸렌카보네이트 (EC) 와 디에틸카보네이트 (DEC) 를 EC : DEC=1 : 2 (20 ℃ 에서의 용적비) 로 혼합하여 이루어지는 혼합 용매에 LiPF6 을 1 몰/ℓ의 농도로 용해시킨 용액을 사용하였다. In addition, LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 mol / l in a mixed solvent obtained by mixing ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) in an EC: DEC = 1: 2 (volume ratio at 20 ° C) as an electrolyte. Solution was used.
이 전지를 사용하여 초기 충방전 효율 및 사이클 특성을 평가하였다. 그 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.This battery was used to evaluate initial charge and discharge efficiency and cycle characteristics. The results are shown in Table 1 and Table 2.
(실시예 2)(Example 2)
(A) 바인더의 제조 (A) Preparation of Binder
중합 캔 A 에 2-에틸헥실아크릴레이트 10.75 부, 아크릴로니트릴 1.25 부, 라우릴황산나트륨 0.12 부, 이온 교환수 79 부를 첨가하고, 중합 개시제로서 과황산암모늄 0.2 부, 이온 교환수 10 부를 첨가하여 60 ℃ 로 가온하고 90 분 교반한 후에, 다른 중합 캔 B 에 2-에틸헥실아크릴레이트 67 부, 아크릴로니트릴 19 부, 이타콘산 2.0 부, 라우릴황산나트륨 0.7 부, 이온 교환수 46 부를 첨가하고 교반하여 제작한 에멀션을 약 180 분에 걸쳐 중합 캔 B 로부터 중합 캔 A 에 축차적으로 첨가한 후, 약 120 분 교반하여 모노머 소비량이 95 % 가 되었을 때에 냉각시켜 반응을 종료하여, 바인더 B 의 수분산액을 얻었다. 얻어진 바인더 B 의 유리 전이 온도는 -29 ℃, 수평균 입자경은 0.18 ㎛ 였다. 얻어진 수분산액을 사용하여 바인더 보존 안정성을 평가하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.To polymerization can A, 10.75 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 1.25 parts of acrylonitrile, 0.12 parts of sodium lauryl sulfate, and 79 parts of ion-exchanged water were added, and 0.2 parts of ammonium persulfate and 10 parts of ion-exchanged water were added as a polymerization initiator. After heating to 90 DEG C and stirring for 90 minutes, 67 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 19 parts of acrylonitrile, 2.0 parts of itaconic acid, 0.7 parts of sodium lauryl sulfate, and 46 parts of ion-exchanged water were added and stirred to another polymerization can B. The prepared emulsion was sequentially added from polymerization can B to polymerization can A over about 180 minutes, stirred for about 120 minutes, cooled when the monomer consumption reached 95%, and the reaction was terminated to obtain an aqueous dispersion of binder B. . The glass transition temperature of the obtained binder B was -29 degreeC, and the number average particle diameter was 0.18 micrometer. The binder storage stability was evaluated using the obtained aqueous dispersion. The results are shown in Tables 1 and 2.
또한, 바인더 B 중의, (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 79 %, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위는 중합체의 전체 중합 단위 중 2.0 %, α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 18 %, 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율은 0 % 였다.In addition, the content rate of the polymer unit of the (meth) acrylic acid ester monomer in binder B is 79% in all the polymer units of a polymer, and the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component is 2.0% in all the polymer units of a polymer, (alpha), (beta) The content rate of the polymer unit of an unsaturated nitrile monomer was 18% in all the polymer units of a polymer, and the content rate of the structural unit which has crosslinkability was 0%.
얻어진 바인더 B 의 pH 는, 4 중량% 의 NaOH 수용액으로 조정 후, 10.6 이었다.PH of the obtained binder B was 10.6 after adjustment in 4weight% of NaOH aqueous solution.
바인더 A 의 수분산액 대신에, 바인더 B 의 수분산액을 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 하여, 정극용 슬러리, 정극 극판, 리튬 이온 코인 전지를 제작하였다. 그리고, 이 정극용 슬러리를 사용하여 슬러리 안정성을 평가하고, 이 극판을 사용하여 필 강도를 평가하고, 리튬 이온 코인 전지를 사용하여 초기 충방전 효율 및 사이클 특성을 평가하였다. 표 1 및 표 2 에 나타낸다.A slurry for the positive electrode, a positive electrode plate and a lithium ion coin battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the aqueous dispersion of the binder B was used instead of the aqueous dispersion of the binder A. And the slurry stability was evaluated using this slurry for positive electrodes, the peeling strength was evaluated using this electrode plate, and the initial stage charging and discharging efficiency and cycling characteristics were evaluated using the lithium ion coin battery. It shows in Table 1 and Table 2.
(실시예 3)(Example 3)
(A) 바인더의 제조 (A) Preparation of Binder
중합 캔 A 에 2-에틸헥실아크릴레이트 10.75 부, 아크릴로니트릴 1.25 부, 라우릴황산나트륨 0.12 부, 이온 교환수 79 부를 첨가하고, 중합 개시제로서 과황산암모늄 0.2 부, 이온 교환수 10 부를 첨가하여 60 ℃ 로 가온하고 90 분 교반한 후에, 다른 중합 캔 B 에 2-에틸헥실아크릴레이트 67 부, 아크릴로니트릴 19 부, 메타크릴산 1.0 부, 라우릴황산나트륨 0.7 부, 이온 교환수 46 부를 첨가하고 교반하여 제작한 에멀션을 약 180 분에 걸쳐 중합 캔 B 로부터 중합 캔 A 에 축차적으로 첨가한 후, 약 120 분 교반하여 모노머 소비량이 95 % 가 되었을 때에 냉각시켜 반응을 종료하여, 바인더 C 의 수분산액을 얻었다. 얻어진 바인더 C 의 유리 전이 온도는 -32 ℃, 수평균 입자경은 0.15 ㎛ 였다. 얻어진 수분산액을 사용하여 바인더 보존 안정성을 평가하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.To polymerization can A, 10.75 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 1.25 parts of acrylonitrile, 0.12 parts of sodium lauryl sulfate, and 79 parts of ion-exchanged water were added, and 0.2 parts of ammonium persulfate and 10 parts of ion-exchanged water were added as a polymerization initiator. After heating to 90 ° C. and stirring for 90 minutes, 67 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 19 parts of acrylonitrile, 1.0 part of methacrylic acid, 0.7 part of sodium lauryl sulfate, and 46 parts of ion-exchanged water were added to another polymerization can B and stirred. The resulting emulsion was added sequentially from polymerization can B to polymerization can A over about 180 minutes, then stirred for about 120 minutes, cooled when the monomer consumption reached 95%, and the reaction was terminated. Thus, the aqueous dispersion of binder C was prepared. Got it. The glass transition temperature of the obtained binder C was -32 degreeC, and the number average particle diameter was 0.15 micrometer. The binder storage stability was evaluated using the obtained aqueous dispersion. The results are shown in Tables 1 and 2.
바인더 C 중의, (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 78 %, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위는 중합체의 전체 중합 단위 중 1.0 %, α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 20 %, 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율은 0 % 였다.The content rate of the polymer unit of the (meth) acrylic acid ester monomer in binder C is 78% of all the polymer units of a polymer, and the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component is 1.0% of all the polymer units of a polymer, (alpha), (beta) unsaturated nitrile. The content rate of the polymer unit of a monomer was 20% of all the polymer units of a polymer, and the content rate of the structural unit which has crosslinkability was 0%.
얻어진 바인더 C 의 pH 는, 4 중량% 의 NaOH 수용액으로 조정 후, 10.1 이었다.PH of the obtained binder C was 10.1 after adjustment in 4weight% of NaOH aqueous solution.
바인더 A 의 수분산액 대신에, 바인더 C 의 수분산액을 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 하여, 정극용 슬러리, 정극 극판, 리튬 이온 코인 전지를 제작하였다. 그리고, 이 정극용 슬러리를 사용하여 슬러리 안정성을 평가하고, 이 극판을 사용하여 필 강도를 평가하고, 리튬 이온 코인 전지를 사용하여 초기 충방전 효율 및 사이클 특성을 평가하였다. 표 1 및 표 2 에 나타낸다.A slurry for the positive electrode, a positive electrode plate and a lithium ion coin battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the aqueous dispersion of the binder C was used instead of the aqueous dispersion of the binder A. And the slurry stability was evaluated using this slurry for positive electrodes, the peeling strength was evaluated using this electrode plate, and the initial stage charging and discharging efficiency and cycling characteristics were evaluated using the lithium ion coin battery. It shows in Table 1 and Table 2.
(실시예 4) (Example 4)
(A) 바인더의 제조 (A) Preparation of Binder
중합 캔 A 에 에틸아크릴레이트 10.75 부, 아크릴로니트릴 1.25 부, 라우릴황산나트륨 0.12 부, 이온 교환수 79 부를 첨가하고, 중합 개시제로서 과황산암모늄 0.2 부, 이온 교환수 10 부를 첨가하여 60 ℃ 로 가온하고 90 분 교반한 후에, 다른 중합 캔 B 에 에틸아크릴레이트 67 부, 아크릴로니트릴 19 부, 이타콘산 1.0 부, 라우릴황산나트륨 0.7 부, 이온 교환수 46 부를 첨가하고 교반하여 제작한 에멀션을 약 180 분에 걸쳐 중합 캔 B 로부터 중합 캔 A 에 축차적으로 첨가한 후, 약 120 분 교반하여 모노머 소비량이 95 % 가 되었을 때에 냉각시켜 반응을 종료하여, 바인더 D 의 수분산액을 얻었다. 얻어진 바인더 D 의, 유리 전이 온도는 5 ℃, 수평균 입자경은 0.18 ㎛ 였다. 얻어진 수분산액을 사용하여 바인더 보존 안정성을 평가하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.10.75 parts of ethyl acrylate, 1.25 parts of acrylonitrile, 0.12 parts of sodium lauryl sulfate, and 79 parts of ion-exchanged water were added to the polymerization can A, and 0.2 parts of ammonium persulfate and 10 parts of ion-exchanged water were added as a polymerization initiator, and the mixture was heated to 60 ° C. After stirring for 90 minutes, 67 parts of ethyl acrylate, 19 parts of acrylonitrile, 1.0 part of itaconic acid, 0.7 parts of sodium lauryl sulfate, and 46 parts of ion-exchanged water were added to the other polymerization can B, and the resulting emulsion was stirred for about 180 minutes. After sequentially adding to polymerization can A from polymerization can B over minutes, it stirred for about 120 minutes, cooled when monomer consumption reached 95%, and reaction was complete | finished, and the aqueous dispersion of binder D was obtained. The glass transition temperature of the obtained binder D was 5 degreeC, and the number average particle diameter was 0.18 micrometer. The binder storage stability was evaluated using the obtained aqueous dispersion. The results are shown in Tables 1 and 2.
바인더 D 중의, (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 79 %, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위는 중합체의 전체 중합 단위 중 1.0 %, α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 19 %, 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율은 0 % 였다.In the binder D, the content ratio of the polymerized unit of the (meth) acrylic acid ester monomer is 79% in the total polymerized units of the polymer, and the polymerized unit of the vinyl monomer having an acid component is 1.0% in the total polymerized units of the polymer, α, β unsaturated nitrile. The content rate of the polymer unit of a monomer was 19% in all the polymer units of a polymer, and the content rate of the structural unit which has crosslinkability was 0%.
얻어진 바인더 D 의 pH 는, 4 중량% 의 NaOH 수용액으로 조정 후, 10.3 이었다.PH of the obtained binder D was 10.3 after adjustment in 4weight% of NaOH aqueous solution.
바인더 A 의 수분산액 대신에, 바인더 D 의 수분산액을 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 하여, 정극용 슬러리, 정극 극판, 리튬 이온 코인 전지를 제작하였다. 그리고, 이 정극용 슬러리를 사용하여 슬러리 안정성을 평가하고, 이 극판을 사용하여 필 강도를 평가하고, 리튬 이온 코인 전지를 사용하여 초기 충방전 효율 및 사이클 특성을 평가하였다. 표 1 및 표 2 에 나타낸다.A slurry for the positive electrode, a positive electrode plate and a lithium ion coin battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the aqueous dispersion of the binder D was used instead of the aqueous dispersion of the binder A. And the slurry stability was evaluated using this slurry for positive electrodes, the peeling strength was evaluated using this electrode plate, and the initial stage charging and discharging efficiency and cycling characteristics were evaluated using the lithium ion coin battery. It shows in Table 1 and Table 2.
(실시예 5) (Example 5)
(A) 바인더의 제조(A) Preparation of Binder
중합 캔 A 에 에틸아크릴레이트 10.75 부, 아크릴로니트릴 1.25 부, 라우릴황산나트륨 0.12 부, 이온 교환수 79 부를 첨가하고, 중합 개시제로서 과황산암모늄 0.2 부, 이온 교환수 10 부를 첨가하여 60 ℃ 로 가온하고 90 분 교반한 후에, 다른 중합 캔 B 에 에틸아크릴레이트 67 부, 아크릴로니트릴 19 부, 메타크릴산 2.0 부, 알릴메타크릴레이트 0.2 부, 라우릴황산나트륨 0.7 부, 이온 교환수 46 부를 첨가하고 교반하여 제작한 에멀션을 약 180 분에 걸쳐 중합 캔 B 로부터 중합 캔 A 에 축차적으로 첨가한 후, 약 120 분 교반하여 모노머 소비량이 95 % 가 되었을 때에 냉각시켜 반응을 종료하여, 바인더 E 의 수분산액을 얻었다. 얻어진 바인더 E 의, 유리 전이 온도는 2 ℃, 수평균 입자경은 0.18 ㎛ 였다. 얻어진 수분산액을 사용하여 바인더 보존 안정성을 평가하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.10.75 parts of ethyl acrylate, 1.25 parts of acrylonitrile, 0.12 parts of sodium lauryl sulfate, and 79 parts of ion-exchanged water were added to the polymerization can A, and 0.2 parts of ammonium persulfate and 10 parts of ion-exchanged water were added as a polymerization initiator, and the mixture was heated to 60 ° C. After stirring for 90 minutes, 67 parts of ethyl acrylate, 19 parts of acrylonitrile, 2.0 parts of methacrylic acid, 0.2 parts of allyl methacrylate, 0.7 parts of sodium lauryl sulfate, and 46 parts of ion-exchanged water were added to another polymerization can B. The stirred emulsion was added sequentially from the polymerization can B to the polymerization can A over about 180 minutes, then stirred for about 120 minutes, cooled when the monomer consumption reached 95%, and the reaction was terminated, resulting in an aqueous dispersion of binder E. Got. The glass transition temperature of the obtained binder E was 2 degreeC, and the number average particle diameter was 0.18 micrometer. The binder storage stability was evaluated using the obtained aqueous dispersion. The results are shown in Tables 1 and 2.
바인더 E 중의, (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 78 %, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위는 중합체의 전체 중합 단위 중 2.0 %, α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 19 %, 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율은 0.2 % 였다.In binder E, the content rate of the polymer unit of a (meth) acrylic acid ester monomer is 78% in all the polymer units of a polymer, and the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component is 2.0% in all the polymer units of a polymer, (alpha), (beta) unsaturated nitrile The content rate of the polymer unit of a monomer was 19% in all the polymer units of a polymer, and the content rate of the structural unit which has crosslinkability was 0.2%.
얻어진 바인더 E 의 pH 는, 4 중량% 의 NaOH 수용액으로 조정 후, 10.5 였다.PH of the obtained binder E was 10.5 after adjustment in 4weight% of NaOH aqueous solution.
바인더 A 의 수분산액 대신에, 바인더 E 의 수분산액을 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 하여, 정극용 슬러리, 정극 극판, 리튬 이온 코인 전지를 제작하였다. 그리고, 이 정극용 슬러리를 사용하여 슬러리 안정성을 평가하고, 이 극판을 사용하여 필 강도를 평가하고, 리튬 이온 코인 전지를 사용하여 초기 충방전 효율 및 사이클 특성을 평가하였다. 표 1 및 표 2 에 나타낸다.A slurry for the positive electrode, a positive electrode plate and a lithium ion coin battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the aqueous dispersion of the binder E was used instead of the aqueous dispersion of the binder A. And the slurry stability was evaluated using this slurry for positive electrodes, the peeling strength was evaluated using this electrode plate, and the initial stage charging and discharging efficiency and cycling characteristics were evaluated using the lithium ion coin battery. It shows in Table 1 and Table 2.
(실시예 6)(Example 6)
(A) 바인더의 제조(A) Preparation of Binder
중합 캔 A 에 에틸아크릴레이트 10.75 부, 아크릴로니트릴 1.25 부, 라우릴황산나트륨 0.12 부, 이온 교환수 79 부를 첨가하고, 중합 개시제로서 과황산암모늄 0.2 부, 이온 교환수 10 부를 첨가하여 60 ℃ 로 가온하고 90 분 교반한 후에, 다른 중합 캔 B 에 에틸아크릴레이트 67 부, 아크릴로니트릴 19 부, 메타크릴산 2.0 부, 알릴메타크릴레이트 0.1 부, 라우릴황산나트륨 0.7 부, 이온 교환수 46 부를 첨가하고 교반하여 제작한 에멀션을 약 180 분에 걸쳐 중합 캔 B 로부터 중합 캔 A 에 축차적으로 첨가한 후, 약 120 분 교반하여 모노머 소비량이 95 % 가 되었을 때에 냉각시켜 반응을 종료하여, 바인더 F 의 수분산액을 얻었다. 얻어진 바인더 F 의, 유리 전이 온도는 2 ℃, 수평균 입자경은 0.18 ㎛ 였다. 얻어진 수분산액을 사용하여 바인더 보존 안정성을 평가하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 10.75 parts of ethyl acrylate, 1.25 parts of acrylonitrile, 0.12 parts of sodium lauryl sulfate, and 79 parts of ion-exchanged water were added to the polymerization can A, and 0.2 parts of ammonium persulfate and 10 parts of ion-exchanged water were added as a polymerization initiator, and the mixture was heated to 60 ° C. After stirring for 90 minutes, 67 parts of ethyl acrylate, 19 parts of acrylonitrile, 2.0 parts of methacrylic acid, 0.1 part of allyl methacrylate, 0.7 parts of sodium lauryl sulfate, and 46 parts of ion-exchanged water were added to another polymerization can B. The stirred emulsion was added sequentially from the polymerization can B to the polymerization can A over about 180 minutes, then stirred for about 120 minutes, cooled when the monomer consumption reached 95%, and the reaction was terminated, resulting in an aqueous dispersion of the binder F. Got. The glass transition temperature of the obtained binder F was 2 degreeC, and the number average particle diameter was 0.18 micrometer. The binder storage stability was evaluated using the obtained aqueous dispersion. The results are shown in Tables 1 and 2.
바인더 F 중의, (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 78 %, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위는 중합체의 전체 중합 단위 중 2.0 %, α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 19 %, 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율은 0.1 % 였다. The content rate of the polymer unit of the (meth) acrylic acid ester monomer in binder F is 78% in all the polymer units of a polymer, and the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component is 2.0% in all the polymer units of a polymer, (alpha), (beta) unsaturated nitrile. The content rate of the polymer unit of a monomer was 19% in all the polymer units of a polymer, and the content rate of the structural unit which has crosslinkability was 0.1%.
얻어진 바인더 F 의 pH 는, 4 중량% 의 NaOH 수용액으로 조정 후, 10.5 였다. PH of the obtained binder F was 10.5 after adjustment in 4weight% of NaOH aqueous solution.
바인더 A 의 수분산액 대신에, 바인더 F 의 수분산액을 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 하여, 정극용 슬러리, 정극 극판, 리튬 이온 코인 전지를 제작하였다. 그리고, 이 정극용 슬러리를 사용하여 슬러리 안정성을 평가하고, 이 극판을 사용하여 필 강도를 평가하고, 리튬 이온 코인 전지를 사용하여 초기 충방전 효율 및 사이클 특성을 평가하였다. 표 1 및 표 2 에 나타낸다.A slurry for the positive electrode, a positive electrode plate and a lithium ion coin battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the aqueous dispersion of the binder F was used instead of the aqueous dispersion of the binder A. And the slurry stability was evaluated using this slurry for positive electrodes, the peeling strength was evaluated using this electrode plate, and the initial stage charging and discharging efficiency and cycling characteristics were evaluated using the lithium ion coin battery. It shows in Table 1 and Table 2.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
중합 캔 A 에 2-에틸헥실아크릴레이트 10.75 부, 아크릴로니트릴 1.25 부, 라우릴황산나트륨 0.12 부, 이온 교환수 79 부를 첨가하고, 중합 개시제로서 과황산암모늄 0.2 부, 이온 교환수 10 부를 첨가하여 60 ℃ 로 가온하고 90 분 교반한 후에, 다른 중합 캔 B 에 2-에틸헥실아크릴레이트 67 부, 아크릴로니트릴 19 부, 라우릴황산나트륨 0.7 부, 이온 교환수 46 부를 첨가하고 교반하여 제작한 에멀션을 약 180 분에 걸쳐 중합 캔 B 로부터 중합 캔 A 에 축차적으로 첨가한 후, 약 120 분 교반하여 모노머 소비량이 95 % 가 되었을 때에 냉각시켜 반응을 종료하여, 바인더 G 의 수분산액을 얻었다. 얻어진 바인더 G 의 유리 전이 온도는 -10 ℃, 수평균 입자경은 0.15 ㎛ 였다. 얻어진 수분산액을 사용하여 바인더 보존 안정성을 평가하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. To polymerization can A, 10.75 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 1.25 parts of acrylonitrile, 0.12 parts of sodium lauryl sulfate, and 79 parts of ion-exchanged water were added, and 0.2 parts of ammonium persulfate and 10 parts of ion-exchanged water were added as a polymerization initiator. After heating to 90 ° C. and stirring for 90 minutes, 67 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 19 parts of acrylonitrile, 0.7 parts of sodium lauryl sulfate, and 46 parts of ion-exchanged water were added to another polymerization can B, and the resulting emulsion was stirred. After sequentially adding to polymerization can A from polymerization can B over 180 minutes, it stirred for about 120 minutes, cooled when monomer consumption became 95%, reaction was complete | finished, and the aqueous dispersion of binder G was obtained. The glass transition temperature of the obtained binder G was -10 degreeC, and the number average particle diameter was 0.15 micrometer. The binder storage stability was evaluated using the obtained aqueous dispersion. The results are shown in Tables 1 and 2.
바인더 G 중의, (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 79 %, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위는 중합체의 전체 중합 단위 중 0 %, α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 20 %, 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율은 0 % 였다. The content ratio of the polymerized unit of the (meth) acrylic acid ester monomer in the binder G is 79% in the total polymerized units of the polymer, and the polymerized unit of the vinyl monomer having an acid component is 0% in the total polymerized units of the polymer, α, β unsaturated nitrile. The content rate of the polymer unit of a monomer was 20% of all the polymer units of a polymer, and the content rate of the structural unit which has crosslinkability was 0%.
얻어진 바인더 G 의 pH 는, 4 중량% 의 NaOH 수용액으로 조정 후, 10.1 이었다. PH of the obtained binder G was 10.1 after adjustment in 4weight% of NaOH aqueous solution.
바인더 A 의 수분산액 대신에, 바인더 G 의 수분산액을 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 하여, 정극용 슬러리, 정극 극판, 리튬 이온 코인 전지를 제작하였다. 그리고, 이 정극용 슬러리를 사용하여 슬러리 안정성을 평가하고, 이 극판을 사용하여 필 강도를 평가하고, 리튬 이온 코인 전지를 사용하여 초기 충방전 효율 및 사이클 특성을 평가하였다. 표 1 및 표 2 에 나타낸다.A slurry for a positive electrode, a positive electrode plate and a lithium ion coin battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the aqueous dispersion of binder G was used instead of the aqueous dispersion of binder A. And the slurry stability was evaluated using this slurry for positive electrodes, the peeling strength was evaluated using this electrode plate, and the initial stage charging and discharging efficiency and cycling characteristics were evaluated using the lithium ion coin battery. It shows in Table 1 and Table 2.
(비교예 2) (Comparative Example 2)
중합 캔 A 에 2-에틸헥실아크릴레이트 10.75 부, 아크릴로니트릴 1.25 부, 라우릴황산나트륨 0.12 부, 이온 교환수 79 부를 첨가하고, 중합 개시제로서 과황산암모늄 0.2 부, 이온 교환수 10 부를 첨가하여 60 ℃ 로 가온하고 90 분 교반한 후에, 다른 중합 캔 B 에 2-에틸헥실아크릴레이트 67 부, 아크릴로니트릴 19 부, 메타크릴산 5.0 부, 라우릴황산나트륨 0.7 부, 이온 교환수 46 부를 첨가하고 교반하여 제작한 에멀션을 약 180 분에 걸쳐 중합 캔 B 로부터 중합 캔 A 에 축차적으로 첨가한 후, 약 120 분 교반하여 모노머 소비량이 95 % 가 되었을 때에 냉각시켜 반응을 종료하여, 바인더 H 의 수분산액을 얻었다. 얻어진 바인더 H 의 유리 전이 온도는 -10 ℃, 수평균 입자경은 0.15 ㎛ 였다. 얻어진 수분산액을 사용하여 바인더 보존 안정성을 평가하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.To polymerization can A, 10.75 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 1.25 parts of acrylonitrile, 0.12 parts of sodium lauryl sulfate, and 79 parts of ion-exchanged water were added, and 0.2 parts of ammonium persulfate and 10 parts of ion-exchanged water were added as a polymerization initiator. After heating to 90 ° C. and stirring for 90 minutes, 67 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 19 parts of acrylonitrile, 5.0 parts of methacrylic acid, 0.7 parts of sodium lauryl sulfate, and 46 parts of ion-exchanged water were added to another polymerization can B and stirred. The resulting emulsion was added sequentially from polymerization can B to polymerization can A over about 180 minutes, stirred for about 120 minutes, cooled when the monomer consumption reached 95%, and the reaction was terminated. Got it. The glass transition temperature of the obtained binder H was -10 degreeC, and the number average particle diameter was 0.15 micrometer. The binder storage stability was evaluated using the obtained aqueous dispersion. The results are shown in Tables 1 and 2.
바인더 H 중의, (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 77 %, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위는 중합체의 전체 중합 단위 중 5.0 %, α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 17 %, 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율은 0 % 였다. In binder H, the content rate of the polymer unit of a (meth) acrylic acid ester monomer is 77% in all the polymer units of a polymer, and the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component is 5.0% in all the polymer units of a polymer, (alpha), (beta) unsaturated nitrile The content rate of the polymer unit of a monomer was 17% of all the polymer units of a polymer, and the content rate of the structural unit which has crosslinkability was 0%.
얻어진 바인더 H 의 pH 는, 4 중량% 의 NaOH 수용액으로 조정 후, 10.1 이었다. PH of the obtained binder H was 10.1 after adjustment in 4weight% of NaOH aqueous solution.
바인더 A 의 수분산액 대신에, 바인더 H 의 수분산액을 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 하여, 정극용 슬러리, 정극 극판, 리튬 이온 코인 전지를 제작하였다. 그리고, 이 정극용 슬러리를 사용하여 슬러리 안정성을 평가하고, 이 극판을 사용하여 필 강도를 평가하고, 리튬 이온 코인 전지를 사용하여 초기 충방전 효율 및 사이클 특성을 평가하였다. 표 1 및 표 2 에 나타낸다.A slurry for the positive electrode, a positive electrode plate and a lithium ion coin battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the aqueous dispersion of the binder H was used instead of the aqueous dispersion of the binder A. And the slurry stability was evaluated using this slurry for positive electrodes, the peeling strength was evaluated using this electrode plate, and the initial stage charging and discharging efficiency and cycling characteristics were evaluated using the lithium ion coin battery. It shows in Table 1 and Table 2.
(비교예 3) (Comparative Example 3)
중합 캔 A 에 2-에틸헥실아크릴레이트 10.75 부, 아크릴로니트릴 1.25 부, 라우릴황산나트륨 0.12 부, 이온 교환수 79 부를 첨가하고, 중합 개시제로서 과황산암모늄 0.2 부, 이온 교환수 10 부를 첨가하여 60 ℃ 로 가온하고 90 분 교반한 후에, 다른 중합 캔 B 에 2-에틸헥실아크릴레이트 67 부, 아크릴로니트릴 19 부, 메타크릴산 0.5 부, 라우릴황산나트륨 0.7 부, 이온 교환수 46 부를 첨가하고 교반하여 제작한 에멀션을 약 180 분에 걸쳐 중합 캔 B 로부터 중합 캔 A 에 축차적으로 첨가한 후, 약 120 분 교반하여 모노머 소비량이 95 % 가 되었을 때에 냉각시켜 반응을 종료하여, 바인더 I 의 수분산액을 얻었다. 얻어진 바인더 I 의 유리 전이 온도는 -10 ℃, 수평균 입자경은 0.15 ㎛ 였다. 얻어진 수분산액을 사용하여 바인더 보존 안정성을 평가하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.To polymerization can A, 10.75 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 1.25 parts of acrylonitrile, 0.12 parts of sodium lauryl sulfate, and 79 parts of ion-exchanged water were added, and 0.2 parts of ammonium persulfate and 10 parts of ion-exchanged water were added as a polymerization initiator. After heating to 90 ° C. and stirring for 90 minutes, 67 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 19 parts of acrylonitrile, 0.5 part of methacrylic acid, 0.7 part of sodium lauryl sulfate, and 46 parts of ion-exchanged water were added to another polymerization can B and stirred. The resulting emulsion was added sequentially from polymerization can B to polymerization can A over about 180 minutes, then stirred for about 120 minutes, cooled when the monomer consumption reached 95%, and the reaction was terminated, thereby obtaining the aqueous dispersion of binder I. Got it. The glass transition temperature of the obtained binder I was -10 degreeC, and the number average particle diameter was 0.15 micrometer. The binder storage stability was evaluated using the obtained aqueous dispersion. The results are shown in Tables 1 and 2.
바인더 I 중의, (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 79 %, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 0.5 %, α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 19.5 %, 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율은 0 % 였다. The content rate of the polymer unit of the (meth) acrylic acid ester monomer in binder I is 79% of all the polymer units of a polymer, and the content rate of the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component is 0.5% of all the polymer units of a polymer, (alpha), The content rate of the polymer unit of a (beta) unsaturated nitrile monomer was 19.5% of all the polymer units of a polymer, and the content rate of the structural unit which has crosslinkability was 0%.
얻어진 바인더 I 의 pH 는, 4 중량% 의 NaOH 수용액으로 조정 후, 10.1 이었다. PH of the obtained binder I was 10.1 after adjustment in 4weight% of NaOH aqueous solution.
바인더 A 의 수분산액 대신에, 바인더 I 의 수분산액을 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 하여, 정극용 슬러리, 정극 극판, 리튬 이온 코인 전지를 제작하였다. 그리고, 이 정극용 슬러리를 사용하여 슬러리 안정성을 평가하고, 이 극판의 필 강도 그리고 리튬 이온 코인 전지를 사용하여 초기 충방전 효율 및 사이클 특성을 평가하였다. 표 1 및 표 2 에 나타낸다.A slurry for the positive electrode, a positive electrode plate and a lithium ion coin battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the aqueous dispersion of the binder I was used instead of the aqueous dispersion of the binder A. And the slurry stability was evaluated using this slurry for positive electrodes, and the initial charge-discharge efficiency and cycling characteristics were evaluated using the peeling strength of this electrode plate and a lithium ion coin battery. It shows in Table 1 and Table 2.
(실시예 7) (Example 7)
중합 캔 A 에, 2-에틸헥실아크릴레이트 10.75 부, 아크릴로니트릴 1.25 부, 라우릴황산나트륨 0.12 부, 이온 교환수 79 부를 첨가하고, 중합 개시제로서 과황산암모늄 0.2 부, 이온 교환수 10 부를 첨가하여 60 ℃ 로 가온하고 90 분 교반한 후에, 다른 중합 캔 B 에 2-에틸헥실아크릴레이트 67 부, 아크릴로니트릴 19 부, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산 2.0 부, 알릴메타크릴레이트 0.2 부, 라우릴황산나트륨 0.7 부, 이온 교환수 46 부를 첨가하고 교반하여 제작한 에멀션을 약 180 분에 걸쳐 중합 캔 B 로부터 중합 캔 A 에 축차적으로 첨가한 후, 약 120 분 교반하여 모노머 소비량이 95 % 가 되었을 때에 냉각시켜 반응을 종료하여, 바인더 J 의 수분산액을 얻었다. 얻어진 바인더 J 의 유리 전이 온도는 -31℃, 수평균 입자경은 0.19 ㎛ 였다. 얻어진 수분산액을 사용하여 바인더 보존 안정성을 평가하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. To polymerization can A, 10.75 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 1.25 parts of acrylonitrile, 0.12 parts of sodium lauryl sulfate, and 79 parts of ion-exchanged water were added, 0.2 parts of ammonium persulfate and 10 parts of ion-exchanged water were added as a polymerization initiator. After heating to 60 ° C. and stirring for 90 minutes, 67 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 19 parts of acrylonitrile, 2.0 parts of 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, and 0.2 parts of allyl methacrylate to another polymerization can B , 0.7 parts of sodium lauryl sulfate and 46 parts of ion-exchanged water were added, and the emulsion prepared by stirring was sequentially added from polymerization can B to polymerization can A over about 180 minutes, followed by stirring for about 120 minutes, resulting in 95% monomer consumption. When it cooled, it cooled, the reaction ended, and the aqueous dispersion of binder J was obtained. The glass transition temperature of the obtained binder J was -31 degreeC, and the number average particle diameter was 0.19 micrometer. The binder storage stability was evaluated using the obtained aqueous dispersion. The results are shown in Tables 1 and 2.
바인더 J 중의, (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 78 %, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 2.0 %, α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 19 %, 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율은 0.2 % 였다. The content rate of the polymer unit of the (meth) acrylic acid ester monomer in binder J is 78% among all the polymer units of a polymer, and the content rate of the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component is 2.0% in all the polymer units of a polymer, (alpha), The content rate of the polymer unit of a (beta) unsaturated nitrile monomer was 19%, and the content rate of the structural unit which has crosslinkability was 0.2%.
얻어진 바인더 J 의 pH 는, 4 중량% 의 NaOH 수용액으로 조정 후, 10.1 이었다. PH of the obtained binder J was 10.1 after adjustment in 4weight% of NaOH aqueous solution.
바인더 A 의 수분산액 대신에, 바인더 J 의 수분산액을 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 하여, 정극용 슬러리, 정극 극판, 리튬 이온 코인 전지를 제작하였다. 그리고, 이 정극용 슬러리를 사용하여 슬러리 안정성을 평가하고, 이 극판을 사용하여 필 강도를 평가하고, 리튬 이온 코인 전지를 사용하여 초기 충방전 효율 및 사이클 특성을 평가하였다. 표 1 및 표 2 에 나타낸다.A slurry for the positive electrode, a positive electrode plate and a lithium ion coin battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the aqueous dispersion of binder J was used instead of the aqueous dispersion of binder A. And the slurry stability was evaluated using this slurry for positive electrodes, the peeling strength was evaluated using this electrode plate, and the initial stage charging and discharging efficiency and cycling characteristics were evaluated using the lithium ion coin battery. It shows in Table 1 and Table 2.
(실시예 8) (Example 8)
중합 캔 A 에, 2-에틸헥실아크릴레이트 10.75 부, 아크릴로니트릴 1.25 부, 라우릴황산나트륨 0.12 부, 이온 교환수 79 부를 첨가하고, 중합 개시제로서 과황산암모늄 0.2 부, 이온 교환수 10 부를 첨가하여 60 ℃ 로 가온하고 90 분 교반한 후에, 다른 중합 캔 B 에 2-에틸헥실아크릴레이트 67 부, 아크릴로니트릴 19 부, 아크릴산 2.0 부, 알릴메타크릴레이트 0.2 부, 라우릴황산나트륨 0.7 부, 이온 교환수 46 부를 첨가하고 교반하여 제작한 에멀션을 약 180 분에 걸쳐 중합 캔 B 로부터 중합 캔 A 에 축차적으로 첨가한 후, 약 120 분 교반하여 모노머 소비량이 95 % 가 되었을 때에 냉각시켜 반응을 종료하여, 바인더 K 의 수분산액을 얻었다. 얻어진 바인더 K 의 유리 전이 온도는 -32 ℃, 수평균 입자경은 0.18 ㎛ 였다. 얻어진 수분산액을 사용하여 바인더 보존 안정성을 평가하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. To polymerization can A, 10.75 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 1.25 parts of acrylonitrile, 0.12 parts of sodium lauryl sulfate, and 79 parts of ion-exchanged water were added, 0.2 parts of ammonium persulfate and 10 parts of ion-exchanged water were added as a polymerization initiator. After heating to 60 ° C. and stirring for 90 minutes, 67 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 19 parts of acrylonitrile, 2.0 parts of acrylic acid, 0.2 parts of allyl methacrylate, 0.7 parts of sodium lauryl sulfate, and ion exchange to another polymerization can B 46 parts of water were added and the resulting emulsion was added sequentially from polymerization can B to polymerization can A over about 180 minutes, and then stirred for about 120 minutes to cool down when the monomer consumption reached 95% to terminate the reaction. An aqueous dispersion of binder K was obtained. The glass transition temperature of the obtained binder K was -32 degreeC, and the number average particle diameter was 0.18 micrometer. The binder storage stability was evaluated using the obtained aqueous dispersion. The results are shown in Tables 1 and 2.
바인더 K 중의, (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 78 %, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 2.0 %, α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 19 %, 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율은 0.2 % 였다.The content rate of the polymer unit of the (meth) acrylic acid ester monomer in binder K is 78% in all the polymer units of a polymer, and the content rate of the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component is 2.0% in all the polymer units of a polymer, (alpha), The content rate of the polymer unit of a (beta) unsaturated nitrile monomer was 19%, and the content rate of the structural unit which has crosslinkability was 0.2%.
얻어진 바인더 K 의 pH 는, 4 중량% 의 NaOH 수용액으로 조정 후, 10.1 이었다. PH of the obtained binder K was 10.1 after adjustment in 4weight% of NaOH aqueous solution.
바인더 A 의 수분산액 대신에, 바인더 K 의 수분산액을 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 하여, 정극용 슬러리, 정극 극판, 리튬 이온 코인 전지를 제작하였다. 그리고, 이 정극용 슬러리를 사용하여 슬러리 안정성을 평가하고, 이 극판을 사용하여 필 강도를 평가하고, 리튬 이온 코인 전지를 사용하여 초기 충방전 효율 및 사이클 특성을 평가하였다. 표 1 및 표 2 에 나타낸다.A slurry for a positive electrode, a positive electrode plate and a lithium ion coin battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the aqueous dispersion of binder K was used instead of the aqueous dispersion of binder A. And the slurry stability was evaluated using this slurry for positive electrodes, the peeling strength was evaluated using this electrode plate, and the initial stage charging and discharging efficiency and cycling characteristics were evaluated using the lithium ion coin battery. It shows in Table 1 and Table 2.
(실시예 9) (Example 9)
중합 캔 A 에, 2-에틸헥실아크릴레이트 10.75 부, 아크릴로니트릴 1.25 부, 라우릴황산나트륨 0.12 부, 이온 교환수 79 부를 첨가하고, 중합 개시제로서 과황산암모늄 0.2 부, 이온 교환수 10 부를 첨가하여 60 ℃ 로 가온하고 90 분 교반한 후에, 다른 중합 캔 B 에 2-에틸헥실아크릴레이트 67 부, 아크릴로니트릴 19 부, 메타크릴산 2.5 부, 라우릴황산나트륨 0.7 부, 이온 교환수 46 부를 첨가하고 교반하여 제작한 에멀션을 약 180 분에 걸쳐 중합 캔 B 로부터 중합 캔 A 에 축차적으로 첨가한 후, 약 120 분 교반하여 모노머 소비량이 95 % 가 되었을 때에 냉각시켜 반응을 종료하여, 바인더 L 의 수분산액을 얻었다. 얻어진 바인더 L 의 유리 전이 온도는 -30 ℃, 수평균 입자경은 0.18 ㎛ 였다. 얻어진 수분산액을 사용하여 바인더 보존 안정성을 평가하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. To polymerization can A, 10.75 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 1.25 parts of acrylonitrile, 0.12 parts of sodium lauryl sulfate, and 79 parts of ion-exchanged water were added, 0.2 parts of ammonium persulfate and 10 parts of ion-exchanged water were added as a polymerization initiator. After heating to 60 ° C. and stirring for 90 minutes, 67 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 19 parts of acrylonitrile, 2.5 parts of methacrylic acid, 0.7 parts of sodium lauryl sulfate, and 46 parts of ion-exchanged water were added to another polymerization can B The stirred emulsion was sequentially added from polymerization can B to polymerization can A over about 180 minutes, then stirred for about 120 minutes, cooled when the monomer consumption reached 95%, and the reaction was terminated, resulting in an aqueous dispersion of binder L. Got. The glass transition temperature of the obtained binder L was -30 degreeC, and the number average particle diameter was 0.18 micrometer. The binder storage stability was evaluated using the obtained aqueous dispersion. The results are shown in Tables 1 and 2.
바인더 L 중의, (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 78.5 %, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 2.5 %, α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 18.0 %, 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율은 0 % 였다. The content rate of the polymer unit of the (meth) acrylic acid ester monomer in binder L is 78.5% in all the polymer units of a polymer, and the content rate of the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component is 2.5% in all the polymer units of a polymer, (alpha), The content rate of the polymer unit of a (beta) unsaturated nitrile monomer was 18.0%, and the content rate of the structural unit which has crosslinkability was 0%.
얻어진 바인더 L 의 pH 는, 4 중량% 의 NaOH 수용액으로 조정 후, 10.0 이었다. PH of the obtained binder L was 10.0 after adjustment in 4weight% of NaOH aqueous solution.
바인더 A 의 수분산액 대신에, 바인더 L 의 수분산액을 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 하여, 정극용 슬러리, 정극 극판, 리튬 이온 코인 전지를 제작하였다. 그리고, 이 정극용 슬러리를 사용하여 슬러리 안정성을 평가하고, 이 극판을 사용하여 필 강도를 평가하고, 리튬 이온 코인 전지를 사용하여 초기 충방전 효율 및 사이클 특성을 평가하였다. 표 1 및 표 2 에 나타낸다.A slurry for a positive electrode, a positive electrode plate and a lithium ion coin battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the aqueous dispersion of the binder L was used instead of the aqueous dispersion of the binder A. And the slurry stability was evaluated using this slurry for positive electrodes, the peeling strength was evaluated using this electrode plate, and the initial stage charging and discharging efficiency and cycling characteristics were evaluated using the lithium ion coin battery. It shows in Table 1 and Table 2.
(실시예 10) (Example 10)
중합 캔 A 에, 2-에틸헥실아크릴레이트 10.75 부, 아크릴로니트릴 1.25 부, 라우릴황산나트륨 0.12 부, 이온 교환수 79 부를 첨가하고, 중합 개시제로서 과황산암모늄 0.2 부, 이온 교환수 10 부를 첨가하여 60 ℃ 로 가온하고 90 분 교반한 후에, 다른 중합 캔 B 에 2-에틸헥실아크릴레이트 67 부, 아크릴로니트릴 19 부, 이타콘산 2.5 부, 라우릴황산나트륨 0.7 부, 이온 교환수 46 부를 첨가하고 교반하여 제작한 에멀션을 약 180 분에 걸쳐 중합 캔 B 로부터 중합 캔 A 에 축차적으로 첨가한 후, 약 120 분 교반하여 모노머 소비량이 95 % 가 되었을 때에 냉각시켜 반응을 종료하여, 바인더 M 의 수분산액을 얻었다. 얻어진 바인더 M 의 유리 전이 온도는 -29 ℃, 수평균 입자경은 0.18 ㎛ 였다. 얻어진 수분산액을 사용하여 바인더 보존 안정성을 평가하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. To polymerization can A, 10.75 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 1.25 parts of acrylonitrile, 0.12 parts of sodium lauryl sulfate, and 79 parts of ion-exchanged water were added, 0.2 parts of ammonium persulfate and 10 parts of ion-exchanged water were added as a polymerization initiator. After heating to 60 ° C. and stirring for 90 minutes, 67 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 19 parts of acrylonitrile, 2.5 parts of itaconic acid, 0.7 parts of sodium lauryl sulfate, and 46 parts of ion-exchanged water were added to another polymerization can B and stirred. The prepared emulsion was sequentially added from polymerization can B to polymerization can A over about 180 minutes, then stirred for about 120 minutes, cooled when the monomer consumption reached 95%, and the reaction was terminated. Thus, the aqueous dispersion of binder M was prepared. Got it. The glass transition temperature of the obtained binder M was -29 degreeC, and the number average particle diameter was 0.18 micrometer. The binder storage stability was evaluated using the obtained aqueous dispersion. The results are shown in Tables 1 and 2.
바인더 M 중의, (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 78.5 %, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 2.5 %, α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 18.0 %, 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율은 0 % 였다. The content rate of the polymer unit of the (meth) acrylic acid ester monomer in binder M is 78.5% in all the polymer units of a polymer, and the content rate of the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component is 2.5% in all the polymer units of a polymer, (alpha), The content rate of the polymer unit of a (beta) unsaturated nitrile monomer was 18.0%, and the content rate of the structural unit which has crosslinkability was 0%.
얻어진 바인더 M 의 pH 는, 4 중량% 의 NaOH 수용액으로 조정 후, 10.1 이었다. PH of the obtained binder M was 10.1 after adjustment in 4weight% of NaOH aqueous solution.
바인더 A 의 수분산액 대신에, 바인더 M 의 수분산액을 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 하여, 정극용 슬러리, 정극 극판, 리튬 이온 코인 전지를 제작하였다. 그리고, 이 정극용 슬러리를 사용하여 슬러리 안정성을 평가하고, 이 극판을 사용하여 필 강도를 평가하고, 리튬 이온 코인 전지를 사용하여 초기 충방전 효율 및 사이클 특성을 평가하였다. 표 1 및 표 2 에 나타낸다.A slurry for the positive electrode, a positive electrode plate and a lithium ion coin battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the aqueous dispersion of the binder M was used instead of the aqueous dispersion of the binder A. And the slurry stability was evaluated using this slurry for positive electrodes, the peeling strength was evaluated using this electrode plate, and the initial stage charging and discharging efficiency and cycling characteristics were evaluated using the lithium ion coin battery. It shows in Table 1 and Table 2.
(실시예 11)(Example 11)
중합 캔 A 에, 2-에틸헥실아크릴레이트 10.75 부, 아크릴로니트릴 1.25 부, 라우릴황산나트륨 0.12 부, 이온 교환수 79 부를 첨가하고, 중합 개시제로서 과황산암모늄 0.2 부, 이온 교환수 10 부를 첨가하여 60 ℃ 로 가온하고 90 분 교반한 후에, 다른 중합 캔 B 에 2-에틸헥실아크릴레이트 67 부, 아크릴로니트릴 19 부, 메타크릴산 2.0 부, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트 0.8 부, 라우릴황산나트륨 0.7 부, 이온 교환수 46 부를 첨가하고 교반하여 제작한 에멀션을 약 180 분에 걸쳐 중합 캔 B 로부터 중합 캔 A 에 축차적으로 첨가한 후, 약 120 분 교반하여 모노머 소비량이 95 % 가 되었을 때에 냉각시켜 반응을 종료하여, 바인더 N 의 수분산액을 얻었다. 얻어진 바인더 N 의 유리 전이 온도는 -30 ℃, 수평균 입자경은 0.18 ㎛ 였다. 얻어진 수분산액을 사용하여 바인더 보존 안정성을 평가하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. To polymerization can A, 10.75 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 1.25 parts of acrylonitrile, 0.12 parts of sodium lauryl sulfate, and 79 parts of ion-exchanged water were added, 0.2 parts of ammonium persulfate and 10 parts of ion-exchanged water were added as a polymerization initiator. After heating to 60 ° C. and stirring for 90 minutes, 67 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 19 parts of acrylonitrile, 2.0 parts of methacrylic acid, 0.8 parts of ethylene glycol dimethacrylate, and sodium lauryl sulfate were added to another polymerization can B. Particularly, 46 parts of ion-exchanged water was added and stirred, and the resulting emulsion was added sequentially from polymerization can B to polymerization can A over about 180 minutes, and then stirred for about 120 minutes to cool when the monomer consumption reached 95%. Then, the aqueous dispersion of binder N was obtained. The glass transition temperature of the obtained binder N was -30 degreeC, and the number average particle diameter was 0.18 micrometer. The binder storage stability was evaluated using the obtained aqueous dispersion. The results are shown in Tables 1 and 2.
바인더 N 중의, (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 78.5 %, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 2.1 %, α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 17.5 %, 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율은 0.9 % 였다. The content rate of the polymer unit of the (meth) acrylic acid ester monomer in binder N is 78.5% in all the polymer units of a polymer, and the content rate of the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component is 2.1% in all the polymer units of a polymer, (alpha), The content rate of the polymer unit of the (beta) unsaturated nitrile monomer was 17.5%, and the content rate of the structural unit which has crosslinkability was 0.9%.
얻어진 바인더 N 의 pH 는, 4 중량% 의 NaOH 수용액으로 조정 후, 10.1 이었다. PH of the obtained binder N was 10.1 after adjustment in 4weight% of NaOH aqueous solution.
바인더 A 의 수분산액 대신에, 바인더 N 의 수분산액을 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 하여, 정극용 슬러리, 정극 극판, 리튬 이온 코인 전지를 제작하였다. 그리고, 이 정극용 슬러리를 사용하여 슬러리 안정성을 평가하고, 이 극판을 사용하여 필 강도를 평가하고, 리튬 이온 코인 전지를 사용하여 초기 충방전 효율 및 사이클 특성을 평가하였다. 표 1 및 표 2 에 나타낸다.A slurry for the positive electrode, a positive electrode plate and a lithium ion coin battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the aqueous dispersion of binder N was used instead of the aqueous dispersion of binder A. And the slurry stability was evaluated using this slurry for positive electrodes, the peeling strength was evaluated using this electrode plate, and the initial stage charging and discharging efficiency and cycling characteristics were evaluated using the lithium ion coin battery. It shows in Table 1 and Table 2.
(실시예 12) (Example 12)
중합 캔 A 에, 2-에틸헥실아크릴레이트 10.75 부, 아크릴로니트릴 1.25 부, 라우릴황산나트륨 0.12 부, 이온 교환수 79 부를 첨가하고, 중합 개시제로서 과황산암모늄 0.2 부, 이온 교환수 10 부를 첨가하여 60 ℃ 로 가온하고 90 분 교반한 후에, 다른 중합 캔 B 에 2-에틸헥실아크릴레이트 67 부, 아크릴로니트릴 19 부, 메타크릴산 2.0 부, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트 1.8 부, 라우릴황산나트륨 0.7 부, 이온 교환수 46 부를 첨가하고 교반하여 제작한 에멀션을 약 180 분에 걸쳐 중합 캔 B 로부터 중합 캔 A 에 축차적으로 첨가한 후, 약 120 분 교반하여 모노머 소비량이 95 % 가 되었을 때에 냉각시켜 반응을 종료하여, 바인더 O 의 수분산액을 얻었다. 얻어진 바인더 O 의 유리 전이 온도는 -29 ℃, 수평균 입자경은 0.17 ㎛ 였다. 얻어진 수분산액을 사용하여 바인더 보존 안정성을 평가하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. To polymerization can A, 10.75 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 1.25 parts of acrylonitrile, 0.12 parts of sodium lauryl sulfate, and 79 parts of ion-exchanged water were added, 0.2 parts of ammonium persulfate and 10 parts of ion-exchanged water were added as a polymerization initiator. After heating to 60 ° C. and stirring for 90 minutes, 67 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 19 parts of acrylonitrile, 2.0 parts of methacrylic acid, 1.8 parts of ethylene glycol dimethacrylate, sodium lauryl sulfate to another polymerization can B Particularly, 46 parts of ion-exchanged water was added and stirred, and the resulting emulsion was added sequentially from polymerization can B to polymerization can A over about 180 minutes, and then stirred for about 120 minutes to cool when the monomer consumption reached 95%. Then, the aqueous dispersion of binder O was obtained. The glass transition temperature of the obtained binder O was -29 degreeC, and the number average particle diameter was 0.17 micrometer. The binder storage stability was evaluated using the obtained aqueous dispersion. The results are shown in Tables 1 and 2.
바인더 O 중의, (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 78.0 %, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 중합체의 전체 중합 단위 중 2.2 %, α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위의 함유 비율은 17.0 %, 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율은 2.0 % 였다. The content rate of the polymer unit of the (meth) acrylic acid ester monomer in binder O is 78.0% in all the polymer units of a polymer, and the content rate of the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component is 2.2% in all the polymer units of a polymer, (alpha), The content rate of the polymer unit of a (beta) unsaturated nitrile monomer was 17.0%, and the content rate of the structural unit which has crosslinkability was 2.0%.
얻어진 바인더 O 의 pH 는, 4 중량% 의 NaOH 수용액으로 조정 후, 10.1 이었다. PH of the obtained binder O was 10.1 after adjustment in 4weight% of NaOH aqueous solution.
바인더 A 의 수분산액 대신에, 바인더 O 의 수분산액을 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 마찬가지로 하여, 정극용 슬러리, 정극 극판, 리튬 이온 코인 전지를 제작하였다. 그리고, 이 정극용 슬러리를 사용하여 슬러리 안정성을 평가하고, 이 극판을 사용하여 필 강도를 평가하고, 리튬 이온 코인 전지를 사용하여 초기 충방전 효율 및 사이클 특성을 평가하였다. 표 1 및 표 2 에 나타낸다.A slurry for the positive electrode, a positive electrode plate and a lithium ion coin battery were produced in the same manner as in Example 1 except that the aqueous dispersion of binder O was used instead of the aqueous dispersion of binder A. And the slurry stability was evaluated using this slurry for positive electrodes, the peeling strength was evaluated using this electrode plate, and the initial stage charging and discharging efficiency and cycling characteristics were evaluated using the lithium ion coin battery. It shows in Table 1 and Table 2.
표 1 및 표 2 의 결과로부터, 정극 활물질로서 층상 암염형 구조를 갖는 리튬 페라이트계 복합 산화물을 사용하고, 바인더로서 (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위 및 α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위를 함유하는 중합체이고, 또한 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율이, 중합체의 전체 중합 단위 중에 소정의 범위 내인 공중합체를 사용함으로써, 바인더의 보존 안정성이나 슬러리의 안정성이 우수하고, 필 강도 (즉, 전극의 결착성) 가 우수한 전극, 초기 충방전 효율 및 사이클 특성이 우수한 (즉, 충방전의 반복에 의한 용량 저하가 적은) 리튬 이차 전지를 얻을 수 있다. From the results of Tables 1 and 2, a lithium ferrite composite oxide having a layered rock salt structure was used as the positive electrode active material, and as a binder, a polymerization unit of a (meth) acrylic acid ester monomer, a polymerization unit of a vinyl monomer having an acid component, and α and the storage stability of the binder by using a copolymer containing a polymerized unit of a β unsaturated nitrile monomer and having a content ratio of the polymerized unit of a vinyl monomer having an acid component in a predetermined range in all polymerized units of the polymer. An electrode having excellent slurry stability and excellent peeling strength (ie, electrode binding property), excellent initial charging and discharging efficiency, and cycle characteristics (that is, a small capacity decrease due to repeated charging and discharging) can be obtained. have.
한편, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위를 함유하고 있지 않은 것을 바인더로서 사용한 경우 (비교예 1) 나, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율이 범위 밖인 것을 바인더로서 사용한 경우 (비교예 2, 비교예 3) 에는, 바인더의 보존 안정성, 슬러리의 안정성, 필 강도, 초기 충방전 효율, 사이클 특성 중 적어도 어느 것이 떨어진다.On the other hand, when the thing which does not contain the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component is used as a binder (comparative example 1), and when the content rate of the polymer unit of the vinyl monomer which has an acid component is outside the range as a binder (comparatively) At least any of the storage stability of the binder, the stability of the slurry, the peel strength, the initial charge and discharge efficiency, and the cycle characteristics are inferior to the example 2 and the comparative example 3).
Claims (9)
상기 정극 활물질이, 조성식 Li2 -x(Mn1 -m- nFenNim)O3-y (단, 0 ≤ x < 2, 0 ≤ y ≤ 1, 0.01 ≤ m ≤ 0.30, 0.05 ≤ n ≤ 0.75, 0.06 ≤ m+n < 1) 로 나타내어지고, 또한 층상 암염형 구조를 갖는 리튬 페라이트계 복합 산화물이고,
상기 바인더가 (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위 및 α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위를 함유하는 중합체이고, 상기 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율이 중합체의 전체 중합 단위 중 1.0 ? 3.0 중량% 인, 이차 전지용 정극.A current collector and a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material and a binder formed on the current collector,
The positive electrode active material is a composition formula Li 2 -x (Mn 1 -m- n Fe n Ni m ) O 3-y (where 0 ≦ x <2, 0 ≦ y ≦ 1, 0.01 ≦ m ≦ 0.30, 0.05 ≦ n ≤ 0.75, 0.06 ≤ m + n <1), and a lithium ferrite composite oxide having a layered rock salt structure,
The binder is a polymer containing a polymerized unit of a (meth) acrylic acid ester monomer, a polymerized unit of a vinyl monomer having an acid component and a polymerized unit of an α, β unsaturated nitrile monomer, and containing a polymerized unit of a vinyl monomer having the acid component. The proportion is 1.0? 3.0% by weight of a positive electrode for a secondary battery.
상기 바인더가, 추가로 가교성을 갖는 구조 단위를 함유하는, 이차 전지용 정극.The method of claim 1,
The positive electrode for secondary batteries in which the said binder further contains the structural unit which has crosslinkability.
상기 가교성을 갖는 구조 단위의 함유 비율이 0.05 ? 2 중량% 인, 이차 전지용 정극.The method of claim 2,
The content ratio of the structural unit having the crosslinkability is 0.05? 2% by weight of a positive electrode for a secondary battery.
상기 (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위가, (메트)아크릴산알킬에스테르 모노머의 중합 단위이고,
상기 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위가, 카르복실산기를 갖는 모노머의 중합 단위, 술폰산기를 갖는 모노머의 중합 단위, 또는 이들의 조합이고,
상기 α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위가, 아크릴로니트릴의 중합 단위, 메타크릴로니트릴의 중합 단위, 또는 이들의 조합인, 이차 전지용 정극.The method of claim 1,
The polymerization unit of the said (meth) acrylic acid ester monomer is a polymerization unit of the (meth) acrylic-acid alkylester monomer,
The polymer unit of the vinyl monomer which has the said acid component is the polymer unit of the monomer which has a carboxylic acid group, the polymer unit of the monomer which has a sulfonic acid group, or a combination thereof,
The positive electrode for secondary batteries whose polymer unit of the said (alpha), (beta) unsaturated nitrile monomer is a polymer unit of acrylonitrile, the polymer unit of methacrylonitrile, or a combination thereof.
상기 바인더가, 추가로 가교성을 갖는 구조 단위를 함유하고,
상기 가교성을 갖는 구조 단위가, 알릴아크릴레이트의 중합 단위, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트의 중합 단위, 또는 이들의 조합인, 이차 전지용 정극.The method of claim 4, wherein
The binder further contains a structural unit having crosslinkability,
The positive electrode for secondary batteries whose structural unit which has the said crosslinkability is a polymer unit of allyl acrylate, a polymer unit of ethylene glycol dimethacrylate, or a combination thereof.
상기 정극 활물질이, 조성식 Li2 -x(Mn1 -m- nFenNim)O3-y (단, 0 ≤ x < 2, 0 ≤ y ≤ 1, 0.01 ≤ m ≤ 0.30, 0.05 ≤ n ≤ 0.75, 0.06 ≤ m+n < 1) 로 나타내어지고, 또한 층상 암염형 구조를 갖는 리튬 페라이트계 복합 산화물이고,
상기 바인더가 (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위, 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위 및 α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위를 함유하는 중합체이고, 상기 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위의 함유 비율이 중합체의 전체 중합 단위 중 1.0 ? 3.0 중량% 인, 이차 전지 정극용 슬러리.It contains a positive electrode active material, a binder, and a solvent,
The positive electrode active material is a composition formula Li 2 -x (Mn 1 -m- n Fe n Ni m ) O 3-y (where 0 ≦ x <2, 0 ≦ y ≦ 1, 0.01 ≦ m ≦ 0.30, 0.05 ≦ n ≤ 0.75, 0.06 ≤ m + n <1), and a lithium ferrite composite oxide having a layered rock salt structure,
The binder is a polymer containing a polymerized unit of a (meth) acrylic acid ester monomer, a polymerized unit of a vinyl monomer having an acid component and a polymerized unit of an α, β unsaturated nitrile monomer, and containing a polymerized unit of a vinyl monomer having the acid component. The proportion is 1.0? Slurry for secondary battery positive electrode, which is 3.0 weight%.
상기 (메트)아크릴산에스테르 모노머의 중합 단위가, (메트)아크릴산알킬에스테르 모노머의 중합 단위이고,
상기 산 성분을 갖는 비닐 모노머의 중합 단위가, 카르복실산기를 갖는 모노머의 중합 단위, 술폰산기를 갖는 모노머의 중합 단위, 또는 이들의 조합이고,
상기 α, β 불포화 니트릴 모노머의 중합 단위가, 아크릴로니트릴의 중합 단위, 메타크릴로니트릴의 중합 단위, 또는 이들의 조합인, 이차 전지 정극용 슬러리.The method according to claim 6,
The polymerization unit of the said (meth) acrylic acid ester monomer is a polymerization unit of the (meth) acrylic-acid alkylester monomer,
The polymer unit of the vinyl monomer which has the said acid component is the polymer unit of the monomer which has a carboxylic acid group, the polymer unit of the monomer which has a sulfonic acid group, or a combination thereof,
The slurry for secondary battery positive electrodes whose said polymer unit of the (alpha), (beta) unsaturated nitrile monomer is a polymer unit of acrylonitrile, a polymer unit of methacrylonitrile, or a combination thereof.
상기 바인더가, 추가로 가교성을 갖는 구조 단위를 함유하고,
상기 가교성을 갖는 구조 단위가, 알릴아크릴레이트의 중합 단위, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트의 중합 단위, 또는 이들의 조합인, 이차 전지 정극용 슬러리.The method of claim 7, wherein
The binder further contains a structural unit having crosslinkability,
The slurry for secondary battery positive electrodes whose structural unit which has the said crosslinkability is a polymerization unit of allyl acrylate, a polymerization unit of ethylene glycol dimethacrylate, or a combination thereof.
상기 정극이, 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 이차 전지용 정극인, 이차 전지.A secondary battery comprising a positive electrode, an electrolyte, a separator, and a negative electrode,
The secondary battery is a positive electrode for secondary batteries according to any one of claims 1 to 5.
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