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公開番号2025108980
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-24
出願番号2024002572
出願日2024-01-11
発明の名称二次電池用バインダー、電極合剤、電極及び非水電解質二次電池
出願人株式会社クレハ
代理人弁理士法人鷲田国際特許事務所
主分類H01M 4/62 20060101AFI20250716BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】集電体との接着性を維持しつつ、スラリーの増粘を抑制できる二次電池用バインダーを提供する。
【解決手段】フッ化ビニリデンに由来する構成単位と、RXで表される原子団を有する化合物に由来する構成単位とを含むフッ化ビニリデン系重合体を含有し、RXは、-SO₂-Ra基を含有する原子団であり、Raは、少なくとも一つの炭素原子を含む原子団である、二次電池用バインダー。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
フッ化ビニリデンに由来する構成単位と、ＲＸで表される原子団を有する化合物に由来する構成単位とを含むフッ化ビニリデン系重合体を含有し、
ＲＸは、－ＳＯ
２
－Ｒａを含有する原子団であり、
Ｒａは、少なくとも一つの炭素原子を含む原子団である、
二次電池用バインダー。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記ＲＸで表される原子団を有する化合物は、下記式（１）で表される化合物である、
請求項１に記載の二次電池用バインダー。
TIFF
2025108980000012.tif
36
124
（式（１）中、
Ｒ
１
、Ｒ
２
、Ｒ
３
は、それぞれ独立に水素原子、塩素原子、フッ素原子、炭素数１～６のアルキル基又は炭素原子１～６のフッ素置換アルキル基であり、
ＲＸは、－ＳＯ
２
－Ｒａを含有する原子団であり、
Ｒａは、少なくとも一つの炭素原子を含む原子団である。）
【請求項３】
前記ＲＸで表される原子団を有する化合物が、下記式（２）で表される化合物である、
請求項１に記載の二次電池用バインダー。
TIFF
2025108980000013.tif
36
125
（式（２）中、
Ｒ
１
、Ｒ
２
、Ｒ
３
は、それぞれ独立に水素原子、塩素原子、フッ素原子、炭素数１～６のアルキル基又は炭素原子１～６のフッ素置換アルキル基であり、
Ｒ
４
は、－ＳＯ
２
－Ｒａを含有する基であり、
Ｒａは、少なくとも一つの炭素原子を含む原子団である。）
【請求項４】
Ｒ
４
は、－（ＣＨ
２
）ｎ－ＳＯ
２
－Ｒａを含有する基であり、
Ｒａは、アルキル基であり、
前記アルキル基と－（ＣＨ
２
）ｎ－の炭素原子とが結合して環を形成していてもよく、
ｎは、１以上の整数である、
請求項３に記載の二次電池用バインダー。
【請求項５】
前記ＲＸで表される原子団を有する化合物に由来する構成単位の含有量は、前記フッ化ビニリデンに由来する構成単位と前記ＲＸで表される原子団を有する化合物に由来する構成単位の総量１００質量部に対して０．５質量部以上２質量部以下である、
請求項１に記載の二次電池用バインダー。
【請求項６】
活物質と、導電助剤と、請求項１～５のいずれか一項に記載の二次電池用バインダーとを含む、
電極合剤。
【請求項７】
前記活物質は、正極活物質である、
請求項６に記載の電極合剤。
【請求項８】
前記正極活物質は、下記式（３）で表される化合物を含む、
請求項７に記載の電極合剤。
ＬｉＭｘＯ
２
・・・（３）
（式（３）中、
Ｍは、Ｎｉを含む少なくとも１種の金属元素を表し、且つＭで表される金属元素の合計を１００モル％としたとき、Ｎｉの含有割合は５５モル％以上であり、
０．５≦ｘ≦１．５である）
【請求項９】
集電体と、
前記集電体上に保持された、請求項６に記載の電極合剤を含む電極合剤層と、
を含む、
電極。
【請求項１０】
請求項９に記載の電極を備える、
非水電解質二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池用バインダー、電極合剤、電極及び非水電解質二次電池に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
高いエネルギー密度を有する電池として、リチウムイオン二次電池等に代表される非水電解質二次電池が広く使用されている。
【０００３】
リチウムイオン二次電池の電極は、通常、活物質、導電助剤及びバインダー（結着剤）を溶剤に分散させたスラリー状の電極合剤を、集電体上に塗布した後、乾燥させて製造される。そして、正極のバインダーとしては、フッ化ビニリデン系重合体を含むバインダーが使用されている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、リチウム電池等に使用されるイオン伝導性材料として、フッ化ビニリデン単量体に由来する構成単位と、ＣＦ
２
＝ＣＦ（ＣＦ
２
ＣＦ
２
）ｎＳＯ
２
に由来する構成単位とを含むフッ化ビニリデン系重合体が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２では、フッ化ビニリデンに由来する構成単位中の水素原子が、スルホン酸基（－ＳＯ
３
Ｈ基）で置換されたフッ化ビニリデン系重合体を含むバインダーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特表２００２－５２８４３３号公報
特開平１０－２９８３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、リチウム二次電池の正極活物質としては、主にコバルト系正極活物質が用いられているが、更なる高容量化等の観点から、ニッケルを多く含むハイニッケル系正極活物質等の高容量活物質が用いられることがある。しかしながら、このような高容量活物質と、従来のフッ化ビニリデン系重合体を含むバインダーとを含むスラリーは、電極の製造工程において粘度が経時的に増加（ゲル化）しやすく、塗工性が低下しやすいという問題があった。
【０００８】
これに対し、本発明者らは、バインダーであるフッ化ビニリデン系重合体の共重合モノマーの種類等を変えてスラリーの増粘を抑制することを試みた。その結果、スラリーの増粘を抑制できても、電極合剤層の集電体に対する接着性が低下する場合があることが新たに見出された。従って、集電体との接着性を維持しつつ、スラリーの増粘を抑制できるバインダーが求められている。
【０００９】
本発明の目的は、集電体との接着性を維持しつつ、スラリーの増粘を抑制できる二次電池用バインダー、電極合剤、電極及び非水電解質二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
［１］フッ化ビニリデンに由来する構成単位と、ＲＸで表される原子団を有する化合物に由来する構成単位とを含むフッ化ビニリデン系重合体を含有し、ＲＸは、－ＳＯ
２
－Ｒａを含有する原子団であり、Ｒａは、少なくとも一つの炭素原子を含む原子団である、二次電池用バインダー。
［２］前記ＲＸで表される原子団を有する化合物は、下記式（１）で表される化合物である、［１］に記載の二次電池用バインダー。
TIFF
2025108980000002.tif
34
140
（式（１）中、
Ｒ
１
、Ｒ
２
、Ｒ
３
は、それぞれ独立に水素原子、塩素原子、フッ素原子、炭素数１～６のアルキル基又は炭素原子１～６のフッ素置換アルキル基であり、
ＲＸは、－ＳＯ
２
－Ｒａを含有する原子団であり、
Ｒａは、少なくとも一つの炭素原子を含む原子団である。）
［３］前記ＲＸで表される原子団を有する化合物が、下記式（２）で表される化合物である、［１］又は［２］に記載の二次電池用バインダー。
TIFF
2025108980000003.tif
34
140
（式（２）中、
Ｒ
１
、Ｒ
２
、Ｒ
３
は、それぞれ独立に水素原子、塩素原子、フッ素原子、炭素数１～６のアルキル基又は炭素原子１～６のフッ素置換アルキル基であり、
Ｒ
４
は、－ＳＯ
２
－Ｒａを含有する基であり、
Ｒａは、少なくとも一つの炭素原子を含む原子団である。）
［４］Ｒ
４
は、－（ＣＨ
２
）ｎ－ＳＯ
２
－Ｒａを含有する基であり、Ｒａは、アルキル基であり、前記アルキル基と－（ＣＨ
２
）ｎ－の炭素原子とが結合して環を形成していてもよく、ｎは、１以上の整数である、［３］に記載の二次電池用バインダー。
［５］前記ＲＸで表される原子団を有する化合物に由来する構成単位の含有量は、前記フッ化ビニリデンに由来する構成単位と前記ＲＸで表される原子団を有する化合物に由来する構成単位の総量１００質量部に対して０．５質量部以上２質量部以下である、［１］～［４］のいずれかに記載の二次電池用バインダー。
［６］活物質と、導電助剤と、［１］～［５］のいずれかに記載の二次電池用バインダーとを含む、電極合剤。
［７］前記活物質は、正極活物質である、［６］に記載の電極合剤。
［８］前記正極活物質は、下記式（３）で表される化合物を含む、［７］に記載の電極合剤。
ＬｉＭｘＯ
２
・・・（３）
（式（３）中、
Ｍは、Ｎｉを含む少なくとも１種の金属元素を表し、且つＭで表される金属元素の合計を１００モル％としたとき、Ｎｉの含有割合は５５モル％以上であり、
０．５≦ｘ≦１．５である）
［９］集電体と、前記集電体上に保持された、［６］～［８］のいずれかに記載の電極合剤を含む電極合剤層と、を含む、電極。
［１０］［９］に記載の電極を備える、非水電解質二次電池。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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