(57)【要約】【課題】リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液、リチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリー、リチウムイオン電池用負極、リチウムイオン電池負極用材料、並びにリチウムイオン電池及びその製造方法を提供すること。【解決手段】本開示は、単量体群１００モル％に対して、（メタ）アクリルアミド基含有化合物（ａ）を２〜６０モル％、不飽和カルボン酸、及び不飽和スルホン酸からなる群から選択される１つ以上の不飽和酸又はその無機塩（ｂ）を１０〜５０モル％、並びに炭素数２〜４のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート（ｃ）を１５〜７８モル％含む単量体群の重合物である水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）を含み、ｐＨが５〜７である、リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液を提供する。【選択図】図１
2020205257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単量体群１００モル％に対して、
（メタ）アクリルアミド基含有化合物（ａ）を２〜６０モル％、
不飽和カルボン酸、及び不飽和スルホン酸からなる群から選択される１つ以上の不飽和酸又はその無機塩（ｂ）を１０〜５０モル％、並びに
炭素数２〜４のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート（ｃ）を１５〜７８モル％含む単量体群の重合物である水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）を含み、ｐＨが５〜７である、リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液。
【請求項２】
請求項１に記載のリチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液及び負極活物質を含み、ｐＨが５〜７である、リチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリー。
【請求項３】
粒子状重合体を含まない、請求項２に記載のリチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリー。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のリチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーを集電体に塗布し乾燥、硬化させることにより得られる、リチウムイオン電池用負極。
【請求項５】
請求項４に記載のリチウムイオン電池用負極を含む、リチウムイオン電池。
【請求項６】
単量体群１００モル％に対して、
（メタ）アクリルアミド基含有化合物（ａ）を２〜６０モル％、
不飽和カルボン酸、及び不飽和スルホン酸からなる群から選択される１つ以上の不飽和酸又はその無機塩（ｂ）を１０〜５０モル％、並びに
炭素数２〜４のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート（ｃ）を１５〜７８モル％含む単量体群の重合物である水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）、水、並びに負極活物質を含むリチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーを集電体に塗布し乾燥させたものであって、前記リチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーの乾燥物からなる負極活物質層の水分濃度が０．３〜１．０％であり、かつ、乾燥後の前記水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）が架橋していない、リチウムイオン電池負極用材料。
【請求項７】
前記乾燥後の水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）のゲル分率が０〜２０質量％である、請求項６に記載のリチウムイオン電池負極用材料。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のリチウムイオン電池負極用材料、セパレータ、リチウムイオン電池用正極、セパレータがこの順で積層している積層構造を有する積層体を６０〜１４０℃で加熱することにより、負極活物質層の水分濃度を０．１％以下とし、かつ、前記水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）をゲル分率７０〜１００質量％まで架橋させる乾燥工程を含む、リチウムイオン電池の製造方法。
【請求項９】
前記乾燥工程後、電解液を注入する電解液注入工程を含む、請求項８に記載のリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１０】
前記乾燥工程を０．１〜１００Ｐａで行う、請求項８又は９に記載のリチウムイオン電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液、リチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリー、リチウムイオン電池用負極、リチウムイオン電池負極用材料、並びにリチウムイオン電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池は、小型で軽量、かつエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能という特性があり、幅広い用途に使用されている。そのため、近年では、リチウムイオン電池の更なる高性能化を目的として、電極等の電池部材の改良が検討されている。
【０００３】
リチウムイオン電池の正極及び負極はいずれも、電極活物質とバインダー樹脂とを溶媒に分散させてスラリーとしたものを集電体（例えば金属箔）上に両面塗布し、溶媒を乾燥除去して電極層を形成した後、これをロールプレス機等で圧縮成形して製造される。
【０００４】
リチウムイオン電池用スラリーは、主に活物質、バインダー及び溶媒を含む。バインダーは、これまで一般的には、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の有機溶剤に溶解させるバインダー樹脂としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）や、水分散体の粒子状樹脂のバインダー樹脂としてスチレンブタジエン系エマルション（ＳＢＲラテックス）が使用されている。
【０００５】
近年、リチウムイオン電池用電極において、電池容量を高める観点から、様々な電極活物質が提案されている。しかしながら、電極活物質によっては、充放電に伴って膨張及び収縮し易い。そのため、充放電に伴って膨張及び収縮し易いリチウムイオン電池用電極は、充放電の繰り返し初期より体積変化を生じ（スプリングバック性）、これを用いたリチウムイオン電池のサイクル特性等の電気的特性を低下させ易い。
【０００６】
そこで斯界では、上記課題をバインダー樹脂で解決を図る検討がなされており、例えば水溶性樹脂のバインダーとしてポリアクリルアミド（特許文献１及び２）を用いることで良好な充放電特性が得られることが提案されている。また、活物質の充放電に伴う膨張及び収縮に対して、バインダー樹脂である粒子状樹脂に架橋剤を添加することで膨張を抑制することが提案されている（特許文献３）。架橋剤は、通常、スラリー組成物を集電体に塗布した後の乾燥の工程において架橋反応を起こし、粒子状樹脂の粒子間等において架橋を形成する。
【０００７】
また、リチウムイオン電池の製造方法として様々なものが提案されている（特許文献４〜５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−１１８９０８号公報
【特許文献２】特開２０１５−１０６４８８号公報
【特許文献３】国際公開第２０１５／０９８５０７号
【特許文献４】特開２０１２−１９０５５２号公報
【特許文献５】特開２００７−２２７３１０号公報
【発明の概要】
【０００９】
特許文献１及び２のポリアクリルアミドは、水に対する溶解性を担保する観点から、バインダー樹脂が水に不溶化するほどに高分子量化できない。その結果、活物質の膨張に起因するスプリングバック性への耐性が十分ではなくなる。
【００１０】
特許文献３に記載の架橋剤の併用は、場合によっては、多く添加しても効果が発現しないことがある。そのような場合、架橋剤の効果、例えばスプリングバックへの耐性を発現させるべく大量に架橋剤を添加すると、電極活物質層の集電体への密着性が却って低下し、高温サイクル特性といった所望の効果が得られないことがある。
【００１１】
さらに、架橋剤と粒子状結着剤とを含むバインダー組成物は、調製後使用までの貯蔵期間中に劣化し、所望の性能を発揮しない場合がある。
【００１２】
また、リチウムイオン電池の負極において、スプリングバック性だけでなく、タック抑制能、クラック抑制能、剥離抑制能が付与されており、電極製造の際のエッジの欠けが抑制されていることが望ましい。
【００１３】
特許文献４、５ではタック抑制能、クラック抑制能、剥離抑制能、電極製造の際のエッジの欠けについて述べられていない。
【００１４】
そこで、本発明は、良好な初回クーロン効率及び耐スプリングバック性をリチウムイオン電池に付与し、かつ、良好な電極柔軟性を電極に付与する、貯蔵安定性が良好なリチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液及び分散性が良好なリチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーを提供することを１つの目的とする。
【００１５】
また、本発明は、良好なタック抑制能、クラック抑制能、剥離抑制能をリチウムイオン電池負極に付与でき、電極製造の際のエッジの欠けを抑制できるとともに、良好な耐スプリングバック性、容量維持率、体積膨張率をリチウムイオン電池に付与できるリチウムイオン電池負極用材料、かかるリチウムイオン電池負極用材料を用いたリチウムイオン電池の製造方法を提供することも１つの目的とする。
【００１６】
本発明者は鋭意検討した結果、所定の不飽和モノマーを構成成分とするポリ（メタ）アクリルアミドを含み、所定のｐＨであるバインダー水溶液を用いることで、本発明を完成するに至った。
【００１７】
さらに本発明者は鋭意検討した結果、所定のリチウムイオン電池負極用材料を用い、電極製造時の乾燥工程で架橋させず、電池製造時の乾燥工程で架橋させることで、本発明を完成するに至った。
【００１８】
本開示により以下の項目が提供される。
単量体群１００モル％に対して、
（メタ）アクリルアミド基含有化合物（ａ）を２〜６０モル％、
不飽和カルボン酸、及び不飽和スルホン酸からなる群から選択される１つ以上の不飽和酸又はその無機塩（ｂ）を１０〜５０モル％、並びに
炭素数２〜４のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート（ｃ）を１５〜７８モル％含む単量体群の重合物である水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）を含み、ｐＨが５〜７である、リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液。
単量体群１００モル％に対して、
（メタ）アクリルアミド基含有化合物（ａ）を２〜６０モル％、
不飽和カルボン酸、及び不飽和スルホン酸からなる群から選択される１つ以上の不飽和酸又はその無機塩（ｂ）を１０〜５０モル％、並びに
炭素数２〜４のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート（ｃ）を１５〜７８モル％含む単量体群の重合物である水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）、水、並びに負極活物質を含むリチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーを集電体に塗布し乾燥させたものであって、前記リチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーの乾燥物からなる負極活物質層の水分濃度が０．３〜１．０％であり、かつ、乾燥後の前記水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）が架橋していない、リチウムイオン電池負極用材料。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のリチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液は、優れた貯蔵安定性を有する。また、本発明のリチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーは、優れた分散性を有する。さらに、本発明の電極は優れた柔軟性を有する。そして、本発明の電池は、優れた初回クーロン効率及び耐スプリングバック性を有する。
【００２０】
本発明のリチウムイオン電池負極用材料は、良好なタック抑制能、クラック抑制能、剥離抑制能をリチウムイオン電池負極に付与でき、電極製造の際のエッジの欠けを抑制できるとともに、良好な耐スプリングバック性、容量維持率、体積膨張率をリチウムイオン電池に付与できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明に係るリチウムイオン電池負極用材料を例示した図である。すなわち、水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）、負極活物質（Ｂ）及び水を含むリチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーの乾燥物からなる負極活物質層（Ｃ）が集電体（Ｄ）の表面に存在することを示した図である。但し、本発明がこの図に限定することを意図するものではない。
【図２】図２は、本発明に係るリチウムイオン電池負極用材料（１）、セパレータ（２）、リチウムイオン電池用正極（３）、セパレータ（２）がこの順で積層している積層構造を有する積層体を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本開示の全体にわたり、各物性値、含有量等の数値の範囲は、適宜（例えば下記の各項目に記載の上限及び下限の値から選択して）設定され得る。具体的には、数値αについて、数値αの上限及び下限としてＡ４、Ａ３、Ａ２、Ａ１（Ａ４＞Ａ３＞Ａ２＞Ａ１とする）等が例示される場合、数値αの範囲は、Ａ４以下、Ａ３以下、Ａ２以下、Ａ１以上、Ａ２以上、Ａ３以上、Ａ１〜Ａ２、Ａ１〜Ａ３、Ａ１〜Ａ４、Ａ２〜Ａ３、Ａ２〜Ａ４、Ａ３〜Ａ４等が例示される。
【００２３】
［リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液：水溶液ともいう］
本開示は、単量体群１００モル％に対して、
（メタ）アクリルアミド基含有化合物（ａ）を２〜６０モル％、
不飽和カルボン酸、及び不飽和スルホン酸からなる群から選択される１つ以上の不飽和酸又はその無機塩（ｂ）を１０〜５０モル％、並びに
炭素数２〜４のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート（ｃ）を１５〜７８モル％含む単量体群の重合物である水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）（（Ａ）成分ともいう）を含み、ｐＨが５〜７である、リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液を提供する。
【００２４】
リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液のｐＨの上限及び下限は、７、６．９、６．５、６、５．９、５．６、５．５、５．４、５．２、５．１、５等が例示される。１つの実施形態において、リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液のｐＨは、溶液安定性の観点からｐＨ５〜７が好ましく、ｐＨ５以上７未満がより好ましい。スラリー分散性及びクーロン効率の低下を防止する観点から、ｐＨは５以上が好ましく、柔軟性の低下を防止する観点から、ｐＨは７以下が好ましい。
【００２５】
ｐＨは、ガラス電極ｐＨメータ（例えば株式会社堀場製作所製  製品名「ｐＨメータ  Ｄ−５２」）を用い、２５℃で測定され得る。
【００２６】
本開示において、「水溶性」は、２５℃において、その化合物０．５ｇを１００ｇの水に溶解した際に、不溶分が０．５質量％未満（２．５ｍｇ未満）であることを意味する。
【００２７】
本開示において「（メタ）アクリル」は「アクリル及びメタクリルからなる群より選択される少なくとも１つ」を意味する。同様に「（メタ）アクリレート」は「アクリレート及びメタクリレートからなる群より選択される少なくとも１つ」を意味する。また「（メタ）アクリロイル」は「アクリロイル及びメタクリロイルからなる群より選択される少なくとも１つ」を意味する。
【００２８】
＜（メタ）アクリルアミド基含有化合物（ａ）：（ａ）成分ともいう＞
本開示において「（メタ）アクリルアミド基含有化合物」とは、（メタ）アクリルアミド基を有する化合物を意味する。（メタ）アクリルアミド基含有化合物は、単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００２９】
１つの実施形態において、（メタ）アクリルアミド基含有化合物は下記構造式
【化１】
2020205257.tif 000003
（式中、Ｒ１は水素原子又はメチル基であり、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立して、水素原子、置換若しくは非置換のアルキル基、又はアセチル基であるか、或いはＲ２及びＲ３が一緒になって環構造を形成する基であり、Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立して、水素原子、置換若しくは非置換のアルキル基、ヒドロキシ基、アミノ基（−ＮＲａＲｂ（Ｒａ及びＲｂはそれぞれ独立して水素原子又は置換若しくは非置換のアルキル基である）、アセチル基である。置換アルキル基の置換基はヒドロキシ基、アミノ基、アセチル基等が例示される。また、Ｒ２及びＲ３が一緒になって環構造を形成する基は、モルホリル基等が例示される。）
により表される。
【００３０】
アルキル基は、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、シクロアルキル基等が例示される。
【００３１】
直鎖アルキル基は、−ＣｎＨ２ｎ＋１（ｎは１以上の整数）の一般式で表される。直鎖アルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デカメチル基等が例示される。
【００３２】
分岐アルキル基は、直鎖アルキル基の少なくとも１つの水素がアルキル基によって置換された基である。分岐アルキル基は、ｉ−プロピル基、ｉ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ジエチルペンチル基、トリメチルブチル基、トリメチルペンチル基、トリメチルヘキシル基等が例示される。
【００３３】
シクロアルキル基は、単環シクロアルキル基、架橋環シクロアルキル基、縮合環シクロアルキル基等が例示される。
【００３４】
本開示において、単環は、炭素の共有結合により形成された内部に橋かけ構造を有しない環状構造を意味する。また、縮合環は、２つ以上の単環が２個の原子を共有している（すなわち、それぞれの環の辺を互いに１つだけ共有（縮合）している）環状構造を意味する。架橋環は、２つ以上の単環が３個以上の原子を共有している環状構造を意味する。
【００３５】
単環シクロアルキル基は、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロデシル基、３，５，５−トリメチルシクロヘキシル基等が例示される。
【００３６】
架橋環シクロアルキル基は、トリシクロデシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基等が例示される。
【００３７】
縮合環シクロアルキル基は、ビシクロデシル基等が例示される。
【００３８】
上記（メタ）アクリルアミド基含有化合物（ａ）は、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、ジアセトン（メタ）アクリルアミド、マレイン酸アミド、（メタ）アクリロイルモルフォリン、ヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミド、及びその塩等が例示され、上記塩は、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド塩化メチル４級塩、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートベンジルクロライド４級塩等が例示される。これらの中でも（メタ）アクリルアミド、特にアクリルアミドを用いると、水溶性を維持したまま吸水性を低減させるだけでなく、不可逆容量も低減させ、電極活物質との相互作用が高く、スラリーの分散性や、電極内部における電極活物質同士の結着性が高いバインダーを製造できる。
【００３９】
単量体群１００モル％に対する（メタ）アクリルアミド基含有化合物の含有量の上限及び下限は、６０、５９、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、９、５、３、２モル％等が例示される。１つの実施形態において、上記含有量の範囲は、２〜６０モル％が好ましい。
【００４０】
単量体群１００質量％に対する（メタ）アクリルアミド基含有化合物の含有量の上限及び下限は、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、９、５、４、２、１質量％等が例示される。１つの実施形態において、上記含有量は、１〜５０質量％が好ましい。
【００４１】
＜不飽和カルボン酸、及び不飽和スルホン酸からなる群から選択される１つ以上の不飽和酸又はその無機塩（ｂ）：（ｂ）成分ともいう＞
（ｂ）成分は、各種公知のものを特に制限なく使用でき、単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００４２】
不飽和カルボン酸は、（メタ）アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等が例示される。
【００４３】
不飽和スルホン酸は、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、（メタ）アリルスルホン酸等のα，β−エチレン性不飽和スルホン酸；（メタ）アクリルアミドｔ−ブチルスルホン酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸、３−スルホプロパン（メタ）アクリル酸エステル、ビス−（３−スルホプロピル）イタコン酸エステル等が例示される。
【００４４】
本開示において、（ａ）成分にも（ｂ）成分にも該当する化合物は、（ｂ）成分とする。
【００４５】
無機塩は、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等が例示される。本開示において、有機物の無機塩（例えば、不飽和カルボン酸及び不飽和スルホン酸からなる群から選択される１つ以上の不飽和酸の無機塩、又は（Ａ）成分の無機塩等）は、カチオン部が金属カチオンである塩をいう。
【００４６】
アルカリ金属は、リチウム、ナトリウム、カリウム等が例示される。
【００４７】
アルカリ土類金属は、マグネシウム、カルシウム等が例示される。
【００４８】
単量体群１００モル％に対する不飽和カルボン酸、及び不飽和スルホン酸からなる群から選択される１つ以上の不飽和酸又はその無機塩（ｂ）の含有量の上限及び下限は、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０モル％等が例示される。１つの実施形態において、上記含有量は１０〜５０モル％が好ましく、２０〜５０モル％がより好ましい。
【００４９】
単量体群１００質量％に対する不飽和カルボン酸、及び不飽和スルホン酸からなる群から選択される１つ以上の不飽和酸又はその無機塩（ｂ）の含有量の上限及び下限は、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０質量％等が例示される。１つの実施形態において、上記含有量は１０〜７０質量％が好ましく、２０〜７０質量％がより好ましい。
【００５０】
＜炭素数２〜４のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート（ｃ）：（ｃ）成分ともいう＞
（ｃ）成分は、各種公知のものを特に制限なく使用でき、単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００５１】
本開示において、「炭素数２〜４のヒドロキシアルキル基」は、炭素数２〜４のアルキル基を構成している水素原子の１個がヒドロキシ基に置換された基をいう。
【００５２】
炭素数２〜４のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートは、（メタ）アクリル酸１−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸１−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシ−１−メチルエチル、（メタ）アクリル酸１−ヒドロキシ−２−メチルエチル、（メタ）アクリル酸１−ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸４−ヒドロキシブチル、（メタ）アクリル酸１−ヒドロキシ−１−メチル−プロピル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシ−１−メチル−プロピル、（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシ−１−メチル−プロピル、（メタ）アクリル酸１−エチル−２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸１−ヒドロキシ−２−メチル−プロピル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシ−２−メチル−プロピル、（メタ）アクリル酸３−ヒドロキシ−２−メチル−プロピル、（メタ）アクリル酸１，１−ジメチル−２−ヒドロキシエチル等が例示される。
【００５３】
単量体群１００モル％に対する炭素数２〜４のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート（ｃ）の含有量の上限及び下限は、７８、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１７、１５モル％等が例示される。１つの実施形態において、上記含有量は１５〜７８モル％が好ましい。
【００５４】
単量体群１００質量％に対する炭素数２〜４のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート（ｃ）の含有量の上限及び下限は、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０質量％等が例示される。１つの実施形態において、上記含有量は２０〜８０質量％が好ましい。
【００５５】
単量体群に含まれる（ａ）成分と（ｂ）成分との物質量比〔（ａ）成分の物質量／（ｂ）成分の物質量〕の上限及び下限は、６、５．５、５、４．５、４、３．５、３、２．５、２、１．５、１、０．９、０．５、０．２、０．１、０．０９、０．０５、０．０４等が例示される。１つの実施形態において、上記物質量比は０．０４〜６が好ましく、０．０４〜３がより好ましい。
【００５６】
単量体群に含まれる（ａ）成分と（ｃ）成分との物質量比〔（ａ）成分の物質量／（ｃ）成分の物質量〕の上限及び下限は４、３、２．５、２、１．５、１、０．９、０．５、０．２、０．１、０．０９、０．０５、０．０４、０．０２等が例示される。１つの実施形態において、上記物質量比は０．０２〜４が好ましい。
【００５７】
単量体群に含まれる（ｂ）成分と（ｃ）成分との物質量比〔（ｂ）成分の物質量／（ｃ）成分の物質量〕の上限及び下限は、３．５、３、２．５、２、１．５、１、０．９、０．５、０．２５、０．１２等が例示される。１つの実施形態において、上記物質量比は０．１２〜３．５が好ましく、０．２５〜３．５がより好ましい。
【００５８】
単量体群に含まれる（ａ）成分と（ｂ）成分との質量比〔（ａ）成分の質量／（ｂ）成分の質量〕の上限及び下限は、５、４．５、４、３．５、３、２．５、２、１．５、１、０．９、０．５、０．２５、０．１、０．０９、０．０５、０．０１等が例示される。１つの実施形態において、上記質量比は０．０１〜５が好ましく、０．０１〜２．５がより好ましい。
【００５９】
単量体群に含まれる（ａ）成分と（ｃ）成分との質量比〔（ａ）成分の質量／（ｃ）成分の質量〕の上限及び下限は、２．５、２、１．５、１、０．９、０．５、０．２５、０．１、０．０９、０．０５、０．０１等が例示される。１つの実施形態において、上記質量比は０．０１〜２．５が好ましい。
【００６０】
単量体群に含まれる（ｂ）成分と（ｃ）成分との質量比〔（ｂ）成分の質量／（ｃ）成分の質量〕の上限及び下限は、３．５、３、２．５、２、１．５、１、０．９、０．５、０．２５、０．１２５等が例示される。１つの実施形態において、上記質量比は０．１２５〜３．５が好ましく、０．２５〜３．５がより好ましい。
【００６１】
＜（ａ）成分、（ｂ）成分、（ｃ）成分以外の単量体：（ｄ）成分ともいう＞
単量体群には、（ａ）成分、（ｂ）成分、（ｃ）成分のいずれにも該当しない単量体（（ｄ）成分）を本発明の所望の効果を損ねない限り使用することができる。（ｄ）成分は、単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。（ｄ）成分は、不飽和リン酸又はその塩、水酸基非含有不飽和カルボン酸エステル、α，β−不飽和ニトリル、共役ジエン、芳香族ビニル化合物等が例示される。
【００６２】
不飽和リン酸は、ビニルホスホン酸、ビニルホスフェート、ビス（（メタ）アクリロキシエチル）ホスフェート、ジフェニル−２−（メタ）アクリロイロキシエチルホスフェート、ジブチル−２−（メタ）アクリロイロキシエチルホスフェート、ジオクチル−２−（メタ）アクリロイロキシエチルホスフェート、モノメチル−２−（メタ）アクリロイロキシエチルホスフェート、３−（メタ）アクリロキシ−２−ヒドロキシプロパンリン酸等が例示される。
【００６３】
不飽和リン酸又はその塩の含有量は特に限定されないが、上記（ｂ）成分との反応を考慮すると、単量体群１００モル％に対し４０モル％未満（例えば３０、２０、１９、１５、１０、５、１モル％未満、０モル％）が好ましい。
【００６４】
単量体群１００質量％に対する不飽和リン酸又はその塩の含有量は、４０質量％未満（例えば３０、２０、１９、１５、１０、５、１質量％未満、０質量％）が好ましい。
【００６５】
水酸基非含有不飽和カルボン酸エステルは、水酸基非含有（メタ）アクリル酸エステルが好ましい。水酸基非含有（メタ）アクリル酸エステルは、水酸基非含有直鎖（メタ）アクリル酸エステル、水酸基非含有分岐（メタ）アクリル酸エステル、水酸基非含有脂環（メタ）アクリル酸エステル、水酸基非含有置換（メタ）アクリル酸エステル等が例示される。
【００６６】
水酸基非含有直鎖（メタ）アクリル酸エステルは、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ｎ−プロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｎ−アミル、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸ｎ−オクチル、（メタ）アクリル酸ノニル、（メタ）アクリル酸デシル等が例示される。
【００６７】
水酸基非含有分岐（メタ）アクリル酸エステルは、（メタ）アクリル酸ｉ−プロピル、（メタ）アクリル酸ｉ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｉ−アミル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル等が例示される。
【００６８】
水酸基非含有脂環（メタ）アクリル酸エステルは、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル等が例示される。
【００６９】
水酸基非含有不飽和カルボン酸エステルの含有量は特に限定されないが、水酸基非含有不飽和カルボン酸エステルを使用することで本発明の水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）のガラス転移温度低下による電極のカールを抑制することができる。一方、本発明のリチウムイオン電池の耐スプリングバック性を考慮すると、水酸基非含有不飽和カルボン酸エステルの含有量は単量体群１００モル％に対し４０モル％未満（例えば３０、２０、１９、１５、１０、５、１モル％未満、０モル％）が好ましい。
【００７０】
１つの実施形態において、単量体群１００質量％に対する水酸基非含有不飽和カルボン酸エステルの含有量は４０質量％未満（例えば３０、２０、１９、１５、１０、５、１質量％未満、０質量％）が好ましい。
【００７１】
α，β−不飽和ニトリルは、本発明の電極に柔軟性を与える目的で好適に使用できる。
【００７２】
α，β−不飽和ニトリルは、（メタ）アクリロニトリル、α−クロル（メタ）アクリロニトリル、α−エチル（メタ）アクリロニトリル、シアン化ビニリデン等が例示される。これらのうち、（メタ）アクリロニトリルが好ましく、特にアクリロニトリルが好ましい。
【００７３】
α，β−不飽和ニトリルの含有量は特に限定されないが、単量体群１００モル％に対し４０モル％未満（例えば３０、２０、１９、１５、１０、５、１モル％未満、０モル％）が好ましい。単量体群１００モル％に対し４０モル％未満であることで、水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）の水への溶解性を保ちつつ、上記スラリーの電極層が均一となり、前記柔軟性を発揮させやすくなる。
【００７４】
１つの実施形態において、単量体群１００質量％に対するα，β−不飽和ニトリルの含有量は、４０質量％未満（例えば３０、２０、１９、１５、１０、５、１質量％未満、０質量％）が好ましい。
【００７５】
共役ジエンは、１，３−ブタジエン、２−メチル−１，３−ブタジエン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、２−クロル−１，３−ブタジエン、置換直鎖共役ペンタジエン、置換及び側鎖共役ヘキサジエン等が例示される。
【００７６】
共役ジエンの含有量は特に限定されないが、本発明に係るリチウムイオン電池の耐スプリングバック性の観点より、上記単量体群１００モル％のうち１０モル％未満が好ましく、０モル％がより好ましい。
【００７７】
１つの実施形態において、単量体群１００質量％に対する共役ジエンの含有量は、１０質量％未満が好ましく、０質量％がより好ましい。
【００７８】
また、芳香族ビニル化合物は、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロルスチレン、ジビニルベンゼン等が例示される。
【００７９】
芳香族ビニル化合物の含有量は特に限定されないが、本発明に係るリチウムイオン電池の耐スプリングバック性の観点より、前記単量体群１００モル％のうち１０モル％未満が好ましく、０モル％がより好ましい。
【００８０】
１つの実施形態において、単量体群１００質量％に対する芳香族ビニル化合物の含有量は、１０質量％未満が好ましく、０質量％がより好ましい。
【００８１】
上記不飽和リン酸又はその塩、水酸基非含有不飽和カルボン酸エステル、α，β−不飽和ニトリル、共役ジエン、芳香族ビニル化合物以外の（ｄ）成分の単量体群に占める割合は、単量体群１００モル％に対して、１０モル％未満、５モル％未満、１モル％未満、０．１モル％未満、０．０１モル％未満、０モル％であり、単量体群１００質量％に対して、１０質量％未満、５質量％未満、１質量％未満、０．５質量％未満、０．１質量％未満、０．０１質量％未満、０質量％である。
【００８２】
＜リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液の製造方法＞
１つの実施形態において、上記リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液は、単量体群１００モル％に対して、（メタ）アクリルアミド基含有化合物（ａ）を２〜６０モル％、
不飽和カルボン酸、及び不飽和スルホン酸からなる群から選択される１つ以上の不飽和酸又はその無機塩（ｂ）を１０〜５０モル％、並びに炭素数２〜４のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート（ｃ）を１５〜７８モル％含む単量体群を重合させて水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）を得る工程、水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）を含む水溶液のｐＨを５〜７に調整する工程を含む製造方法により製造され得る。
【００８３】
＜（Ａ）成分の製造方法＞
（Ａ）成分は、各種公知の重合法、好ましくはラジカル重合法で合成され得る。具体的には、前記成分を含む単量体混合液にラジカル重合開始剤及び必要に応じて連鎖移動剤を加え、撹拌しながら、反応温度５０〜１００℃で重合反応を行うことが好ましい。反応時間は特に限定されず、１〜１０時間が好ましい。
【００８４】
ラジカル重合開始剤は、各種公知のものが特に制限なく使用される。ラジカル重合開始剤は、過硫酸カリウム及び過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩；上記過硫酸塩と亜硫酸水素ナトリウム等の還元剤とを組み合わせたレドックス系重合開始剤；２，２’−アゾビス−２−アミジノプロパン  二塩酸塩等のアゾ系開始剤等が例示される。ラジカル重合開始剤の使用量は特に制限されないが、（Ａ）成分を与える単量体群１００質量％に対し０．０５〜５．０質量％が好ましく、０．１〜３．０質量％がより好ましい。
【００８５】
ラジカル重合反応前及び／又は得られた（Ａ）成分を水溶化する際等に、製造安定性を向上させる目的で、アンモニアや有機アミン、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等の一般的な中和剤で反応溶液のｐＨ調整を行ってもよい。その場合、ｐＨは２〜１１が好ましい。また、同様の目的で、金属イオン封止剤であるエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）又はその塩等を使用することも可能である。
【００８６】
水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）が酸基を有する場合には、用途に応じて適宜中和率（中和率１００％は水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）に含まれる酸成分と同モル数のアルカリにより中和することを示している。中和率５０％は水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）に含まれる酸成分に対して半分のモル数のアルカリにより中和されたことを示す）を調整して使用できる。電極活物質を分散させるときの中和率は特に限定されない。１つの実施形態において、コーティング層等の形成後には７０〜９５％であることが好ましい。初期容量の低下を防止する観点から７０％以上が好ましく、加水分解を防止する観点から９５％以下が好ましい。中和塩は、Ｌｉ塩、Ｎａ塩、Ｋ塩、アンモニウム塩、Ｍｇ塩、Ｃａ塩、Ｚｎ塩、Ａｌ塩等が例示される。
【００８７】
１つの実施形態において、水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）は無機塩であることが好ましい。無機塩は上述のもの等が例示される。
【００８８】
＜（Ａ）成分の物性＞
（Ａ）成分のガラス転移温度の上限及び下限は、１６０、１５５、１５０、１４５、１４０、１３５、１３０、１２５、１２０、１１５、１１０、１０５、１００、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５、０℃等が例示される。１つの実施形態において、０℃以上が好ましく、機械的強度、耐熱性の観点から３０℃以上がより好ましい。
【００８９】
（Ａ）成分のガラス転移温度は、モノマーの組み合わせによって調整可能である。（Ａ）成分において、そのガラス転移温度は、モノマーのホモポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）（絶対温度：Ｋ）とそれらの質量分率から、以下に示すＦｏｘの式に基づいて求めることができる。
１／Ｔｇ＝（Ｗ１／Ｔｇ１）＋（Ｗ２／Ｔｇ２）＋（Ｗ３／Ｔｇ３）＋・・・＋（Ｗｎ／Ｔｇｎ）
［式中、Ｔｇは、求めようとしているポリマーのガラス転移温度（Ｋ）、Ｗ１〜Ｗｎは、各単量体の質量分率、Ｔｇ１〜Ｔｇｎは、各単量体のホモポリマーのガラス転移温度（Ｋ）を示す］
【００９０】
例えば、ガラス転移温度は、アクリルアミドのホモポリマーでは１６５℃、アクリル酸のホモポリマーでは１０６℃、アクリル酸ヒドロキシエチルのホモポリマーでは−１５℃、アクリロニトリルのホモポリマーでは１０５℃である。所望のガラス転移温度を有する（Ａ）成分が得られるように、それを構成するモノマー組成を決定できる。なお、単量体のホモポリマーのガラス転移温度は、ＤＳＣ（示差走査熱量測定装置）、ＤＴＡ（示差熱分析装置）、ＴＭＡ（熱機械測定装置）等によって例えば−１００℃から３００℃へ昇温させる条件（昇温速度１０℃／ｍｉｎ．）で測定することができる。また、文献に記載されている値を用いることもできる。文献は、「化学便覧  基礎編ＩＩ  日本化学会編  （改訂５版）」、ｐ３２５等が例示される。
【００９１】
水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）の硬化物のゲル分率は特に限定されないが、（Ａ）成分の硬化物のゲル分率の上限及び下限は、９９．９％、９５％、９０％、８５％、８０％、７５％、７０％、６５％、６０％、５５％、５０％、４５％、４０％、３５％、３０％、２５％、２０％等が例示される。１つの実施形態において、充放電サイクルに伴う耐スプリングバック性の発現効果の観点から２０％以上が好ましく、２５％以上がより好ましい。
【００９２】
なお、水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）の硬化物のゲル分率は下記式
ゲル分率（％）＝｛水への不溶物残渣（ｇ）／固形樹脂の質量（ｇ）｝×１００
により算出される値である。
【００９３】
１つの実施形態において、上記硬化物の硬化条件は、１２０℃で４時間等が例示される。
【００９４】
上記ゲル分率は、例えば以下のようにして測定される。水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）を含む、リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液を適切な量（例えば１０ｇ）、適切な容器（例えば軟膏缶（株式会社相互理化学硝子製作所製、商品名「軟膏缶  ブリキ製」））に入れ適切な乾燥条件（例えば循風乾燥機（アドバンテック東洋株式会社製、商品名「送風定温乾燥器  ＤＳＲ４２０ＤＡ」）にて１２０℃４時間）にて乾燥後、熱架橋後の固形樹脂を得る。その固形樹脂の質量を２５℃で正確に適切な質量計（例えば、ザルトリウス・ジャパン株式会社製、商品名「スタンダード天秤  ＣＰＡ３２４Ｓ」）で測定する。測定した固形樹脂を純水が適切な量（例えば１５０ｍＬ）入っている適切な容器（例えば３００ｍＬビーカー）に移し、水中に適切な条件（例えば２５℃で３時間）適切なマグネチックスターラー（例えば東京理化器械株式会社製、商品名「強力マグネチックスターラー  ＲＣＸ−１０００Ｄ」）を用いて攪拌させた条件で浸漬後、適切な器具（例えば桐山ロート（有限会社桐山製作所製、商品名「桐山ロート  ＳＢ−６０」）と吸引鐘（有限会社桐山製作所製、商品名「吸引鐘  ＶＫＢ−２００」）を用い、ろ紙（有限会社桐山製作所製、「Ｎｏ．５０Ｂ」））で減圧濾過した。その後、ろ紙上に残った不溶物残渣を適切な乾燥機（例えば上記循風乾燥機）にて適切な条件（例えば１２０℃３時間）乾燥した後、不溶物残渣の質量を適切な温度（例えば２５℃）で正確に適切な質量計（例えば上記質量計）で測定して、上記式から水溶性電池用バインダーの熱架橋後の樹脂のゲル分率を算出する。
【００９５】
水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）の熱架橋は、（メタ）アクリルアミド基含有化合物（ａ）に由来するアミド基及び炭素数２〜４のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート（ｃ）に由来する水酸基によるものと考えられる。水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）における、アミド基と水酸基とのモル比（アミド基／水酸基）は、特に限定されないが、アミド基が過剰であることが好ましい。アミド基と水酸基とのモル比（アミド基／水酸基）の上限及び下限は、１９、１８、１７．５、１５、１２．５、１０、９、７．５、５、２．５、１．２、１．０等が例示される。１つの実施形態において、アミド基／水酸基＝１．０〜１９．０が好ましく、１．２〜１８．０がより好ましい。上記を満たすことで、活物質層の集電体への密着性を損なうことなく、充放電サイクルに伴う耐スプリングバック性の発現効果が得られると考えられるが、本発明がこれに限定されることを意図するものではない。
【００９６】
（Ａ）成分の重量平均分子量（Ｍｗ）は特に限定されないが、その上限及び下限は、６００万、５５０万、５００万、４５０万、４００万、３５０万、３００万、２５０万、２００万、１５０万、１００万、９５万、９０万、８５万、８０万、７５万、７０万、６５万、６０万、５５万、５０万、４５万、４０万、３５万、３０万等が例示される。１つの実施形態において、上記スラリーの分散安定性の観点から好ましくは３０万〜６００万、より好ましくは３５万〜６００万である。
【００９７】
（Ａ）成分の数平均分子量（Ｍｎ）は特に限定されないが、その上限及び下限は、６００万、５５０万、５００万、４５０万、４００万、３５０万、３００万、２５０万、２００万、１５０万、１００万、９５万、９０万、８５万、８０万、７５万、７０万、６５万、６０万、５５万、５０万、４５万、４０万、３０万、２０万、１０万、５万、１万等が例示される。１つの実施形態において、（Ａ）成分の数平均分子量（Ｍｎ）は、１万以上が好ましい。
【００９８】
重量平均分子量及び数平均分子量は、例えばゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により適切な溶媒下で測定したポリアクリル酸換算値として求められ得る。
【００９９】
（Ａ）成分の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）の上限及び下限は、１５、１４、１３、１１、１０、９、７．５、５、４、３、２．９、２．５、２、１．５、１．１等が例示される。１つの実施形態において、（Ａ）成分の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、１．１〜１５が好ましい。
【０１００】
（Ａ）成分を１３質量％含む水溶液のＢ型粘度は特に限定されないが、その上限及び下限は、１０万、９万、８万、７万、６万、５万、４万、３万、２万、１万、９０００、８０００、７０００、６０００、５０００、４０００、３０００、２０００、１０００ｍＰａ・ｓ等が例示される。１つの実施形態において、Ｂ型粘度の範囲は１０００〜１０万ｍＰａ・ｓが好ましい。
【０１０１】
Ｂ型粘度は東機産業株式会社製  製品名「Ｂ型粘度計モデルＢＭ」等のＢ型粘度計により測定される。
【０１０２】
リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液１００質量％に対する水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）の含有量の上限及び下限は、２０、１９、１５、１４、１２、１０、９、７、６、５質量％等が例示される。１つの実施形態において、上記含有量は、５〜２０質量％が好ましい。
【０１０３】
リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液１００質量％に対する水の含有量の上限及び下限は、９５、９０、８５、８０質量％等が例示される。１つの実施形態において、上記含有量は、８０〜９５質量％が好ましい。
【０１０４】
リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液に含まれる（Ａ）成分と水との質量比〔（Ａ）成分の質量／水の質量〕の上限及び下限は、０．２５、０．２、０．１５、０．１、０．０５等が例示される。１つの実施形態において、上記質量比は、０．０５〜０．２５が好ましい。
【０１０５】
＜分散体（エマルジョン）＞
１つの実施形態において、上記リチウムイオン電池用バインダー水溶液は、分散体（エマルジョン）を含む。
【０１０６】
分散体（エマルジョン）は、スチレン−ブタジエン系共重合体ラテックス、ポリスチレン系重合体ラテックス、ポリブタジエン系重合体ラテックス、アクリロニトリル−ブタジエン系共重合体ラテックス、ポリウレタン系重合体ラテックス、ポリメチルメタクリレート系重合体ラテックス、メチルメタクリレート−ブタジエン系共重合体ラテックス、ポリアクリレート系重合体ラテックス、塩化ビニル系重合体ラテックス、酢酸ビニル系重合体エマルジョン、酢酸ビニル−エチレン系共重合体エマルジョン、ポリエチレンエマルジョン、カルボキシ変性スチレンブタジエン共重合樹脂エマルジョン、アクリル樹脂エマルジョン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、芳香族ポリアミド、アルギン酸とその塩、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等が例示される。
【０１０７】
（Ａ）成分１００質量％に対する分散体（エマルジョン）の含有量の上限及び下限は、１００、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１９、１７、１５、１３、１０、９、７、５、４、２、１、０質量％等が例示される。１つの実施形態において、耐スプリングバック性と放電容量維持率の観点から、上記含有量は０〜１００質量％が好ましい。
【０１０８】
＜増粘剤＞
１つの実施形態において、上記リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液は、増粘剤を含む。
【０１０９】
増粘剤は、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース系ポリマー及びこれらのアンモニウム塩並びにアルカリ金属塩；（変性）ポリ（メタ）アクリル酸及びこれらのアンモニウム塩並びにアルカリ金属塩；（変性）ポリビニルアルコール、アクリル酸又はアクリル酸塩とビニルアルコールの共重合体、無水マレイン酸又はマレイン酸若しくはフマル酸とビニルアルコールの共重合体等のポリビニルアルコール類；ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、変性ポリアクリル酸、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼイン、各種変性デンプン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体水素化物等が例示される。
【０１１０】
（Ａ）成分１００質量％に対する増粘剤の含有量の上限及び下限は、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１９、１７、１５、１３、１０、９、７、５、４、２、１、０質量％等が例示される。１つの実施形態において、上記含有量は０〜５０質量％が好ましい。
【０１１１】
＜添加剤＞
リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液には、（Ａ）成分、水、分散体（エマルジョン）、増粘剤のいずれにも該当しない剤を添加剤として含み得る。添加剤は、分散剤、レベリング剤、酸化防止剤、架橋剤、ヒドロキシシリル化合物等が例示される。添加剤の含有量は、（Ａ）成分１００質量％に対し、０〜５質量％、１質量％未満、０．１質量％未満、０．０１質量％未満等が例示され、また水溶液１００質量％に対し、０〜５質量％、１質量％未満、０．１質量％未満、０．０１質量％未満、０質量％等が例示される。
【０１１２】
分散剤は、アニオン性分散剤、カチオン性分散剤、非イオン性分散剤、高分子分散剤等が例示される。
【０１１３】
レベリング剤は、アルキル系界面活性剤、シリコン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、金属系界面活性剤等の界面活性剤等が例示される。界面活性剤を用いることにより、塗工時に発生するはじきを防止し、上記スラリーの層（コーティング層）の平滑性を向上させ得る。
【０１１４】
酸化防止剤は、フェノール化合物、ハイドロキノン化合物、有機リン化合物、硫黄化合物、フェニレンジアミン化合物、ポリマー型フェノール化合物等が例示される。ポリマー型フェノール化合物は、分子内にフェノール構造を有する重合体である。ポリマー型フェノール化合物の重量平均分子量は２００〜１０００が好ましく、６００〜７００がより好ましい。
【０１１５】
架橋剤は、ホルムアルデヒド、グリオキサール、ヘキサメチレンテトラミン、尿素ホルムアルデヒド樹脂、メチロールメラミン樹脂、カルボジイミド化合物、多官能エポキシ化合物、オキサゾリン化合物、多官能ヒドラジド化合物、イソシアネート化合物、メラミン化合物、尿素化合物、及びこれらの混合物が例示される。
【０１１６】
ヒドロキシシリル化合物とはケイ素原子にヒドロキシ基（−ＯＨ）が直接結合している構造を有する化合物を意味し、トリヒドロキシシリル化合物とは、トリヒドロキシシリル基（−Ｓｉ（ＯＨ）３）を有する化合物を意味し、テトラヒドロキシシリル化合物とは、Ｓｉ（ＯＨ）４で表わされる化合物を意味する。１つの実施形態において、トリヒドロキシシリル化合物は下記一般式
ＲＳｉ（ＯＨ）３
（式中、Ｒは置換又は無置換のアルキル基、ビニル基、又は（メタ）アクリロキシ基を表し、上記置換基は、アミノ基、メルカプト基、グリシドキシ基、（メタ）アクリロキシ基、エポキシ基等が例示される。）で表わされる化合物である。ヒドロキシシリル化合物はシランカップリング剤やテトラアルコキシシランを加水分解して調製することが好ましい。ヒドロキシシリル化合物は水溶性を失わない範囲内で、部分的に縮重合していても構わない。シランカップリング剤は、一般的に使用されているシランカップリング剤を使用することができる。シランカップリング剤は、特に制限されない。シランカップリング剤から製造されるヒドロキシシリル化合物は、単独で用いてもよいし、又は２種以上を併用してもよい。１つの実施形態において、ヒドロキシシリル化合物はトリヒドロキシシリルプロピルアミンを含む。トリアルコキシシランは、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−  イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、テトラヒドロキシシラン等が例示される。またテトラアルコキシシランは、テトラメトキシシラン、テトラメトキシシランオリゴマー、テトラエトキシシラン、テトラエトキシシランオリゴマー等が例示される。これらのうち、安定性及び耐電解液性の観点から、３−アミノプロピルトリメトキシシランを用いてヒドロキシシリル化合物を製造することが好ましい。
【０１１７】
上記以外の添加剤としては、不飽和カルボン酸、不飽和アミド、及びこれらの塩よりなる群から選択される少なくとも１種の化合物等が例示される。
【０１１８】
上記リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液は、リチウムイオン電池負極用熱架橋性バインダー水溶液として用いられ得る。
【０１１９】
［リチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリー：スラリーともいう］
本開示は、上記リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液及び負極活物質を含み、ｐＨが５〜７である、リチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーを提供する。
【０１２０】
本開示において「スラリー」は、液体と固体粒子の懸濁液を意味する。
【０１２１】
リチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーのｐＨの上限及び下限は、７、６．９、６．５、６、５．９、５．６、５．５、５．４、５．２、５．１、５等が例示される。１つの実施形態において、リチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーのｐＨは、溶液安定性の観点からｐＨ５〜７が好ましく、ｐＨ５以上７未満がより好ましい。スラリー分散性及びクーロン効率の低下を防止する観点から、ｐＨは５以上が好ましく、柔軟性の低下を防止する観点から、ｐＨは７以下が好ましい。
【０１２２】
＜負極活物質＞
負極活物質は、リチウムを可逆的に吸蔵及び放出できるものであれば特に制限されず、単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。負極活物質は、目的とする蓄電デバイスの種類により適宜適当な材料が選択され得る。負極活物質は、炭素材料、並びにシリコン材料、リチウム原子を含む酸化物、鉛化合物、錫化合物、砒素化合物、アンチモン化合物、及びアルミニウム化合物等のリチウムと合金化する材料等が例示される。炭素材料やリチウムと合金化する材料は、電池の充電時の体積膨張率が大きいため、本発明の効果を顕著に発揮し得る。
【０１２３】
上記炭素材料は、高結晶性カーボンであるグラファイト（黒鉛ともいい、天然グラファイト、人造グラファイト等が例示される）、低結晶性カーボン（ソフトカーボン、ハードカーボン）、カーボンブラック（ケッチェンブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック等）、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カーボンフィブリル、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、ピッチ系炭素繊維等が例示される。
【０１２４】
上記シリコン材料は、シリコン、シリコンオキサイド、シリコン合金に加え、ＳｉＣ、ＳｉＯｘＣｙ（０＜ｘ≦３、０＜ｙ≦５）、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ２Ｎ２Ｏ、ＳｉＯｘ（０＜ｘ≦２）で表記されるシリコンオキサイド複合体（例えば特開２００４−１８５８１０号公報や特開２００５−２５９６９７号公報に記載されている材料等）、特開２００４−１８５８１０号公報に記載されたシリコン材料等が例示される。また、特許第５３９０３３６号、特許第５９０３７６１号に記載されたシリコン材料を用いても良い。
【０１２５】
上記シリコンオキサイドは、組成式ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２、好ましくは０．１≦ｘ≦１）で表されるシリコンオキサイドが好ましい。
【０１２６】
上記シリコン合金は、ケイ素と、チタン、ジルコニウム、ニッケル、銅、鉄及びモリブデンよりなる群から選ばれる少なくとも一種の遷移金属との合金が好ましい。これらの遷移金属のシリコン合金は、高い電子伝導度を有し、かつ高い強度を有することから好ましい。シリコン合金は、ケイ素−ニッケル合金又はケイ素−チタン合金がより好ましく、ケイ素−チタン合金が特に好ましい。シリコン合金におけるケイ素の含有割合は、上記合金中の金属元素１００モル％に対して１０モル％以上が好ましく、２０〜７０モル％がより好ましい。なお、シリコン材料は、単結晶、多結晶及び非晶質のいずれであってもよい。
【０１２７】
また、負極活物質としてシリコン材料を用いる場合には、シリコン材料以外の負極活物質を併用してもよい。このような負極活物質は、上記の炭素材料；ポリアセン等の導電性高分子；ＡＸＢＹＯＺ（Ａはアルカリ金属又は遷移金属、Ｂはコバルト、ニッケル、アルミニウム、スズ、マンガン等の遷移金属から選択される少なくとも一種、Ｏは酸素原子を表し、Ｘ、Ｙ及びＺはそれぞれ０．０５＜Ｘ＜１．１０、０．８５＜Ｙ＜４．００、１．５＜Ｚ＜５．００の範囲の数である。）で表される複合金属酸化物や、その他の金属酸化物等が例示される。負極活物質としてシリコン材料を用いる場合は、リチウムの吸蔵及び放出に伴う体積変化が小さいことから、炭素材料を併用することが好ましい。
【０１２８】
上記リチウム原子を含む酸化物は、三元系ニッケルコバルトマンガン酸リチウム、リチウム−マンガン複合酸化物（ＬｉＭｎ２Ｏ４等）、リチウム−ニッケル複合酸化物（ＬｉＮｉＯ２等）、リチウム−コバルト複合酸化物（ＬｉＣｏＯ２等）、リチウム−鉄複合酸化物（ＬｉＦｅＯ２等）、リチウム−ニッケル−マンガン複合酸化物（ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ０．５Ｏ２等）、リチウム−ニッケル−コバルト複合酸化物（ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２等）、リチウム−遷移金属リン酸化合物（ＬｉＦｅＰＯ４等）、及びリチウム−遷移金属硫酸化合物（ＬｉｘＦｅ２（ＳＯ４）３）、リチウム−チタン複合酸化物（チタン酸リチウム：Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）等のリチウム−遷移金属複合酸化物、及びその他の従来公知の負極活物質等が例示される。
【０１２９】
負極活物質の形状は特に制限されず、微粒子状、薄膜状等の任意の形状であってよいが、好ましくは微粒子状である。負極活物質の平均粒子径は特に制限されないが、その上限及び下限は、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５、４、３、２．９、２、１、０．５、０．１μｍ等が例示される。１つの実施形態において、負極活物質の平均粒子径は０．１〜５０μｍが好ましく、０．１〜４５μｍがより好ましく、１〜１０μｍがさらに好ましく、５μｍ程度が特に好ましい。０．１μｍ以上であればハンドリング性が良好であり、５０μｍ以下であれば電極の塗布が容易である。このような範囲にあると均一で薄い塗膜を形成することができるため好ましい。
【０１３０】
本開示において「粒子径」は、粒子の輪郭線上の任意の２点間の距離のうち、最大の距離を意味する（以下同様）。また本開示において「平均粒子径」は、特に言及のない限り、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等の観察手段を用い、数〜数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用するものとする（以下同様）。
【０１３１】
本発明の効果を顕著に発揮するためには、炭素材料及び／又はリチウムと合金化する材料を負極活物質中に好ましくは５０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上、さらに好ましくは９０質量％以上、特に好ましくは１００質量％含む。
【０１３２】
１つの実施形態において、負極活物質における炭素層で覆われたシリコン又はシリコンオキサイドの含有量はリチウムイオン電池の電池容量を高める観点から負極活物質１００質量％に対し、５質量％以上（例えば、１０質量％以上、２０質量％以上、３０質量％以上、４０質量％以上、５０質量％以上、６０質量％以上、７０質量％以上、８０質量％以上、９０質量％以上、１００質量％）が好ましい。
【０１３３】
上記スラリー１００質量％に対する、（Ａ）成分の含有量の上限及び下限は、１５、１４、１２、１０、９、７、５、４、３、２、１、０．９、０．６、０．５質量％等が例示される。１つの実施形態において、本発明のスラリー１００質量％に対する、（Ａ）成分の含有量は、０．５〜１５質量％が好ましい。
【０１３４】
上記スラリー中の負極活物質１００質量％に対する（Ａ）成分の含有量の上限及び下限は、１５、１４、１１、１０、９、５、４、２、１質量％程度が例示される。１つの実施形態において、負極活物質１００質量％に対して（Ａ）成分が１〜１５質量％程度が好ましい。
【０１３５】
上記スラリー１００質量％に対する、負極活物質の含有量の上限及び下限は、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０質量％等が例示される。１つの実施形態において、上記スラリー１００質量％に対する、負極活物質の含有量は、２０〜６５質量％が好ましい。
【０１３６】
上記スラリー１００質量％に対する、水の含有量の上限及び下限は、７９、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０質量％等が例示される。１つの実施形態において、上記スラリー１００質量％に対する、水の含有量は、２０〜７９質量％が好ましい。
【０１３７】
上記スラリーには、水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）以外のバインダーを使用してもよい。１つの実施形態において、全バインダー中の水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）９０質量％以上（例えば、９５、９９質量％以上、１００質量％等）が好ましい。
【０１３８】
＜スラリー粘度調整溶媒＞
スラリー粘度調整溶媒は、特に制限されることはないが、８０〜３５０℃の標準沸点を有する非水系媒体を含めてよい。スラリー粘度調整溶媒は単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。スラリー粘度調整溶媒は、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等のアミド溶媒；トルエン、キシレン、ｎ−ドデカン、テトラリン等の炭化水素溶媒；メタノール、エタノール、２−プロパノール、イソプロピルアルコール、２−エチル−１−ヘキサノール、１−ノナノール、ラウリルアルコール等のアルコール溶媒；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ホロン、アセトフェノン、イソホロン等のケトン溶媒；ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等のエーテル溶媒；酢酸ベンジル、酪酸イソペンチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル等のエステル溶媒；ｏ−トルイジン、ｍ−トルイジン、ｐ−トルイジン等のアミン溶媒；γ−ブチロラクトン、δ−ブチロラクトン等のラクトン；ジメチルスルホキシド、スルホラン等のスルホキシド・スルホン溶媒；水等が例示される。これらの中でも、塗布作業性の点より、Ｎ−メチルピロリドンが好ましい。上記非水系媒体の含有量は特に限定されないが、上記スラリー１００質量％に対し０〜１０質量％が好ましい。
【０１３９】
バインダー又はスラリーに架橋剤を添加し、スラリーを集電体に塗工し乾燥させることで電極中のバインダー樹脂を熱架橋させる試みはこれまでになされている（例えば国際公開第２０１５／０９８５０７号に記載の材料等）。これにより、電極中のバインダー樹脂を架橋させることで、充放電サイクルに伴う活物質層の膨張を抑制させる効果がある。本発明の熱架橋性バインダー溶液においても、電極中のバインダー樹脂が熱架橋することにより、充放電サイクルに伴う活物質層の膨張を抑制させる効果がある。本発明の熱架橋性バインダー溶液、或いは当該熱架橋性バインダー溶液を用いた熱架橋性スラリーは貯蔵安定性に優れる。貯蔵安定性の評価方法は、作製した熱架橋性バインダー水溶液、或いは熱架橋性スラリーの溶液粘度をＢ型粘度計で測定した後、４０℃に加温したオーブンに３日間貯蔵し、貯蔵後の溶液粘度を再びＢ型粘度計を測定し、粘度変化の有無を確認することで評価できる。
【０１４０】
＜添加剤＞
上記スラリーには、（Ａ）成分、負極活物質、水及びスラリー粘度調整溶媒のいずれにも該当しない剤を添加剤として含み得る。添加剤の含有量は、上記スラリー１００質量％に対し、０〜５質量％、１質量％未満、０．１質量％未満、０．０１質量％未満、０質量％等が例示される。なお添加剤は、上述したもの等が例示される。
【０１４１】
上記スラリーは、単量体群１００モル％に対して、
（メタ）アクリルアミド基含有化合物（ａ）を２〜６０モル％、
不飽和カルボン酸、及び不飽和スルホン酸からなる群から選択される１つ以上の不飽和酸又はその無機塩（ｂ）を１０〜５０モル％、並びに
炭素数２〜４のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート（ｃ）を１５〜７８モル％含む単量体群の重合物である水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）、及び負極活物質を混合する工程、
ｐHを５〜７に調整する工程を含む、製造方法により製造され得る。
【０１４２】
本発明のスラリーの製造方法は、（Ａ）成分の水溶液（上記リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液）と、負極活物質とを混合する方法や、（Ａ）成分、負極活物質、水を別々に混合する方法が例示される。なお、上記方法において混合の順番は特に限定されない。
【０１４３】
スラリーの混合手段は、ボールミル、サンドミル、顔料分散機、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、ホバートミキサー等が例示される。
【０１４４】
［リチウムイオン電池負極］
本開示は、上記リチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーを集電体に塗布し乾燥、硬化させることにより得られる、リチウムイオン電池用負極を提供する。上記電極は、集電体上に上記リチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーの乾燥硬化物を有するものである。
【０１４５】
集電体は、各種公知のものを特に制限なく使用され得る。集電体の材質は特に限定されず、銅、鉄、アルミ、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料や、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が例示される。集電体の形態も特に限定されず、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板等が、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が例示される。中でも、電極活物質を負極に用いる場合には集電体として銅箔が、現在工業化製品に使用されていることから好ましい。
【０１４６】
塗布手段は特に限定されず、コンマコーター、グラビアコーター、マイクログラビアコーター、ダイコーター、バーコーター等従来公知のコーティング装置が例示される。
【０１４７】
乾燥手段も特に限定されず、温度は好ましくは８０〜２００℃程度、より好ましくは９０〜１８０℃程度であり、雰囲気は乾燥空気又は不活性雰囲気であればよい。適切な温度で乾燥をすることで、リチウムイオン電池用熱架橋性バインダーである水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）の架橋が進行し、充放電サイクルに伴う耐スプリングバック性が発現する。
【０１４８】
負極（硬化物）の厚さは特に限定されないが、５〜３００μｍが好ましく、１０〜２５０μｍがより好ましい。上記範囲とすることにより、高密度の電流値に対する十分なＬｉの吸蔵・放出の機能が得られやすくなり得る。
【０１４９】
［リチウムイオン電池］
本開示は、上記リチウムイオン電池用負極を含む、リチウムイオン電池を提供する。１つの実施形態において、上記電池には、電解質溶液、セパレータ、及び正極等が含まれる。これらは特に限定されない。
【０１５０】
電解質溶液は、非水系溶媒に支持電解質を溶解した非水系電解液等が例示される。また、上記非水系電解液には、被膜形成剤を含めてもよい。
【０１５１】
非水系溶媒は、各種公知のものを特に制限なく使用でき、単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。非水系溶媒は、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート溶媒；エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート溶媒；１，２−ジメトキシエタン等の鎖状エーテル溶媒；テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、スルホラン、１，３−ジオキソラン等の環状エーテル溶媒；ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等の鎖状エステル溶媒；γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル溶媒；アセトニトリル等が例示される。これらのなかでも、環状カーボネートと鎖状カーボネートを含む混合溶媒の組み合わせが好ましい。
【０１５２】
支持電解質は、リチウム塩が用いられる。リチウム塩は、各種公知のものを特に制限なく使用でき、単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。支持電解質は、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＣｌＯ４、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ、Ｃ４Ｆ９ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＣＯＯＬｉ、（ＣＦ３ＣＯ）２ＮＬｉ、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ、（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）ＮＬｉ等が例示される。中でも、溶媒に溶けやすく高い解離度を示すＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉが好ましい。解離度の高い支持電解質を用いるほどリチウムイオン伝導度が高くなるので、支持電解質の種類によりリチウムイオン伝導度を調節できる。
【０１５３】
被膜形成剤は、各種公知のものを特に制限なく使用でき、単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。被膜形成剤は、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、ビニルエチルカーボネート、メチルフェニルカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ジフルオロエチレンカーボネート等のカーボネート化合物；エチレンサルファイド、プロピレンサルファイド等のアルケンサルファイド；１，３−プロパンスルトン、１，４−ブタンスルトン等のスルトン化合物；マレイン酸無水物、コハク酸無水物等の酸無水物等が例示される。電解質溶液における被膜形成剤の含有量は特に限定されないが、１０質量％以下、８質量％以下、５質量％以下、及び２質量％以下の順で好ましい。含有量を１０質量％以下とすることで、被膜形成剤の利点である、初期不可逆容量の抑制や、低温特性及びレート特性の向上等が得られやすくなる。
【０１５４】
セパレータは、正極と負極との間に介在する物品であって、電極間の短絡を防止するために使用される。具体的には、多孔膜や不織布等の多孔性のセパレータを好ましく使用でき、それらには前記非水系電解液を含浸させて用いられる。セパレータの材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエーテルスルホン等が用いられ、好ましくはポリオレフィンである。
【０１５５】
正極は、各種公知のものを特に制限なく使用できる。正極は、正極活物質、導電助剤、正極用バインダーを有機溶媒と混合することによってスラリーを調製し、調製したスラリーを正極集電体に塗布、乾燥、プレスすることによって得られたもの等が例示される。
【０１５６】
正極活物質は、無機正極活物質、有機正極活物質が例示される。無機正極活物質は、遷移金属酸化物、リチウムと遷移金属との複合酸化物、遷移金属硫化物等が例示される。上記遷移金属は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ等が例示される。正極活物質に使用される無機化合物は、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＮｉ１／２Ｍｎ３／２Ｏ４、ＬｉＣｏ１／３Ｎｉ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２、Ｌｉ［Ｌｉ０．１Ａｌ０．１Ｍｎ１．８］Ｏ４、ＬｉＦｅＶＯ４等のリチウム含有複合金属酸化物；ＴｉＳ２、ＴｉＳ３、非晶質ＭｏＳ２等の遷移金属硫化物；Ｃｕ２Ｖ２Ｏ３、非晶質Ｖ２Ｏ−Ｐ２Ｏ５、ＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５、Ｖ６Ｏ１３等の遷移金属酸化物等が例示される。これらの化合物は、部分的に元素置換したものであってもよい。有機正極活物質は、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレン等の導電性重合体が例示される。電気伝導性に乏しい、鉄系酸化物は、還元焼成時に炭素源物質を存在させることで、炭素材料で覆われた電極活物質として用いてもよい。また、これらの化合物は、部分的に元素置換したものであってもよい。これらの中でも実用性、電気特性、長寿命の点で、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＮｉ１／２Ｍｎ３／２Ｏ４、ＬｉＣｏ１／３Ｎｉ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２、Ｌｉ［Ｌｉ０．１Ａｌ０．１Ｍｎ１．８］Ｏ４が好ましい。
【０１５７】
導電助剤は、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンナノファイバー（ＣＮＦ）等の繊維状炭素、黒鉛粒子、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラック；平均粒径１０μｍ以下のＣｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｓｉ又はこれらの合金からなる微粉末等が例示される。
【０１５８】
正極用バインダーは、各種公知のものを特に制限なく使用でき、単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。正極用バインダーは、フッ素系樹脂（ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、不飽和結合を有する重合体（スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム等）、アクリル酸系重合体（アクリル酸共重合体、メタクリル酸共重合体等）等が例示される。
【０１５９】
正極集電体は、アルミニウム箔、ステンレス鋼箔等が例示される。
【０１６０】
上記リチウムイオン電池の形態は特に制限されない。リチウムイオン電池の形態は、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプ等が例示される。また、これらの形態の電池を任意の外装ケースに収めることにより、コイン型、円筒型、角型等の任意の形状にして用いることができる。
【０１６１】
上記リチウムイオン電池の製造方法は特に制限されず、電池の構造に応じて適切な手順で組み立てればよい。リチウムイオン電池の製造方法は、特開２０１３−０８９４３７号公報に記載する方法等が例示される。外装ケース上に負極を乗せ、その上に電解液とセパレータを設け、更に負極と対向するように正極を乗せて、ガスケット、封口板によって固定して電池を製造できる。
【０１６２】
［リチウムイオン電池負極用材料］
本開示は、単量体群１００モル％に対して、
（メタ）アクリルアミド基含有化合物（ａ）を２〜６０モル％、
不飽和カルボン酸、及び不飽和スルホン酸からなる群から選択される１つ以上の不飽和酸又はその無機塩（ｂ）を１０〜５０モル％、並びに
炭素数２〜４のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート（ｃ）を１５〜７８モル％含む単量体群の重合物である水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）、水、並びに負極活物質を含むリチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーを集電体に塗布し乾燥させたものであって、前記リチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーの乾燥物からなる負極活物質層の水分濃度が０．３〜１．０％であり、かつ、乾燥後の前記水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）が架橋していない、リチウムイオン電池負極用材料を提供する。
【０１６３】
リチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーを集電体に塗布する方法は、メタルマスク印刷法、静電塗布法、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、グラビアコート法、スクリーン印刷法等が例示される。
【０１６４】
リチウムイオン電池負極用材料を製造する際の乾燥温度の上限及び下限は、１４０、１３０、１２０、１１０、１００、９０、８０℃等が例示される。１つの実施形態において、リチウムイオン電池負極用材料を製造する際の乾燥温度は８０〜１４０℃が好ましい。
【０１６５】
リチウムイオン電池負極用材料を製造する際の乾燥時間の上限及び下限は、１０、９、７、５、３、１、０．５分等が例示される。１つの実施形態において、リチウムイオン電池負極用材料を製造する際の乾燥時間は、０．５〜１０分が好ましい。
【０１６６】
リチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーの乾燥物からなる負極活物質層の水分濃度の上限及び下限は、１、０．９、０．８、０．７、０．６、０．５、０．４、０．３％等が例示される。１つの実施形態において、リチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーの乾燥物からなる負極活物質層の水分濃度は０．３〜１．０％が好ましい。
【０１６７】
リチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーの乾燥物からなる負極活物質層の水分濃度は、適切な温度（例えば２５℃）、適切な露点温度（例えば−６０℃）の環境下で適切な時間（例えば２４時間）放置したその後、電量滴定式水分計を用い、カールフィッシャー法（ＪＩＳ  Ｋ−００６８水分気化法、気化温度１５０℃）より測定されうる。
【０１６８】
上記乾燥後の水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）のゲル分率は特に限定されないが、上記乾燥後の（Ａ）成分のゲル分率の上限及び下限は、２０、１９、１７、１５、１３、１１、１０、９、７、５、３、２、１、０質量％等が例示される。１つの実施形態において、前記乾燥後の水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）のゲル分率が０〜２０質量％が好ましい。
【０１６９】
なお、乾燥後の水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）のゲル分率は下記式
ゲル分率（％）＝｛水への不溶物残渣（ｇ）／固形樹脂の質量（ｇ）｝×１００
により算出される値である。
【０１７０】
上記固形樹脂の質量は下記手法により算出される。
水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）を含む、リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液を適切な量（例えば１０ｇ）を適切な容器（例えば軟膏缶（株式会社相互理化学硝子製作所製、商品名「軟膏缶  ブリキ製」））に入れ、上記手法により得られた負極活物質層の水分濃度の値に、水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）の濃度がなるよう、適切な乾燥機（例えば循風乾燥機（アドバンテック東洋株式会社製、商品名「送風定温乾燥器  ＤＳＲ４２０ＤＡ」））にて適切な温度（例えば８０℃）で乾燥後、熱架橋後の固形樹脂を得る。その固形樹脂の質量を適切な温度（例えば２５℃）で正確に適切な質量計（例えばザルトリウス・ジャパン株式会社製、商品名「スタンダード天秤  ＣＰＡ３２４Ｓ」）で測定する。
【０１７１】
また、上記水への不溶物残渣の質量は下記手法により算出される。
固形樹脂の質量を算出する際に得た上記熱架橋後の固形樹脂を純水が適切な量（例えば１５０ｍＬ）入っている容器（例えば３００ｍＬビーカー）に移し、水中に適切な温度（例えば２５℃）で適切な時間（例えば３時間）マグネチックスターラー（例えば東京理化器械株式会社製、商品名「強力マグネチックスターラー  ＲＣＸ−１０００Ｄ」）を用いて攪拌させた条件で浸漬後、適切なろ過器具（例えば桐山ロート（有限会社桐山製作所製、商品名「桐山ロート  ＳＢ−６０」）と吸引鐘（有限会社桐山製作所製、商品名「吸引鐘  ＶＫＢ−２００」））を用い、適切なろ紙（例えば有限会社桐山製作所製、「Ｎｏ．５０Ｂ」）で減圧濾過する。その後、ろ紙上に残った不溶物残渣を適切な乾燥器（例えば上記循風乾燥機）にて適切な温度（例えば１２０℃）で適切な時間（例えば３時間）乾燥した後、不溶物残渣の質量を適切な温度（例えば２５℃）で正確に適切な質量計（例えば上記質量計）で測定する。
【０１７２】
[リチウムイオン電池の製造方法]
本開示は、上記リチウムイオン電池負極用材料、セパレータ、リチウムイオン電池用正極、セパレータがこの順で積層している積層構造を有する積層体を６０〜１４０℃で加熱することにより、負極活物質層の水分濃度を０．１％以下とし、かつ、前記水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）をゲル分率７０〜１００質量％まで架橋させる乾燥工程を含む、リチウムイオン電池の製造方法を提供する。
【０１７３】
＜積層体＞
上記積層体は、図２に記載しているように、上記リチウムイオン電池負極用材料（１）、セパレータ（２）、リチウムイオン電池用正極（３）、セパレータ（２）がこの順で積層している積層構造を有している。
【０１７４】
上記積層体におけるリチウムイオン電池負極用材料の厚さの上限及び下限は、２００、１７５、１５０、１２５、１００、７５、５０、２５、１０μｍ等が例示される。１つの実施形態において、上記積層体におけるリチウムイオン電池負極用材料の厚さは１０〜２００μｍが好ましい。
【０１７５】
上記積層体におけるセパレータの厚さの上限及び下限は、２５、２３、２１、２０、１９、１７、１５、１３、１０、９、７、６μｍ等が例示される。１つの実施形態において、上記積層体におけるセパレータの厚さは６〜２５μｍが好ましい。
【０１７６】
上記積層体におけるリチウムイオン電池用正極の厚さの上限及び下限は、３００、２７５、２５０、２２５、２００、１７５、１５０、１２５、１００、７５、５０、２５、１０μｍ等が例示される。１つの実施形態において、上記積層体におけるリチウムイオン電池用正極の厚さは１０〜３００μｍが好ましい。
【０１７７】
＜乾燥工程＞
電池製造時の乾燥工程における乾燥温度の上限及び下限は、１４０、１３０、１２０、１１０、１００、９０、８０、７０、６０℃等が例示される。１つの実施形態において、電池製造時の乾燥工程における乾燥温度は、６０〜１４０℃が好ましい。
【０１７８】
上記乾燥工程後の負極活物質層の水分濃度の上限は、０．１％以下、０．０９％以下、０．０５％以下、０．０１％以下、０．００１％以下、０％等が例示される。１つの実施形態において、上記乾燥工程後の負極活物質層の水分濃度は、０．１％以下が好ましく、０％が最も好ましい。
【０１７９】
上記乾燥工程後の水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）のゲル分率の上限及び下限は、１００、９５、９０、８５、８０、７５、７０質量％等が例示される。１つの実施形態において、上記乾燥工程後の水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）のゲル分率は７０〜１００質量％が好ましい。
【０１８０】
上記乾燥工程における圧力の上限及び下限は、１００、９０、７５、５０、２５、１０、９、５、２、１、０．９、０．５、０．２、０．１Ｐａ等が例示される。１つの実施形態において、上記乾燥工程における圧力は０．１〜１００Ｐａが好ましい。
【０１８１】
＜電解液注入工程＞
１つの実施形態において、上記製造方法は、前記乾燥工程後、電解液を注入する電解液注入工程を含む。
【０１８２】
電解質溶液は、非水系溶媒に支持電解質を溶解した非水系電解液等が例示される。また、上記非水系電解液には、被膜形成剤を含めてもよい。
【０１８３】
＜その他の工程＞
また、上記リチウムイオン電池の製造方法には、上記乾燥工程、電解液注入工程のほかに、上記リチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーを製造するスラリー製造工程、上記スラリーを集電体に塗工・乾燥してリチウムイオン電池負極用材料を製造するリチウムイオン電池負極用材料製造工程、リチウムイオン電池負極用材料をプレスするプレス工程、プレスされたリチウムイオン電池負極用材料をスリット加工するスリット加工工程等が含まれる。
【０１８４】
スラリー製造工程、リチウムイオン電池負極用材料製造工程は上述の条件にて行われうる。従来のリチウムイオン電池の製造方法では、リチウムイオン電池負極用材料製造工程において、水分を可能な限り除去することが多い。これは、水分がリチウムイオン電池の電極に残っていると、残った水分が充電時に分解されガスとなり、リチウムイオン電池の特性に悪影響を与えるからである。しかし、本発明の手法ではリチウムイオン電池負極用材料製造工程において、水分を一定量残した状態で乾燥を終えるものである。
【０１８５】
（プレス工程）
プレス工程は、一般的な方法を用いることができるが、金型プレス法やカレンダープレス法が好ましい。プレス圧は、特に限定されないが、０．２〜３ｔ／ｃｍ２が好ましい。
【０１８６】
（スリット加工工程）
スリット加工工程はシート状電極を所定の寸法に切断する切断工程を含む。切断工程は、一般に、電極を製造流れ方向に沿って所定の幅にするスリット工程と、所望の長さにする裁断工程からなる。
【０１８７】
本開示により以下の項目が提供される。
（項目１）
単量体群１００モル％に対して、
（メタ）アクリルアミド基含有化合物（ａ）を２〜６０モル％、
不飽和カルボン酸、及び不飽和スルホン酸からなる群から選択される１つ以上の不飽和酸又はその無機塩（ｂ）を１０〜５０モル％、並びに
炭素数２〜４のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート（ｃ）を１５〜７８モル％含む単量体群の重合物である水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）を含み、ｐＨが５〜７である、リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液。
（項目２）
上記項目に記載のリチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液及び負極活物質を含み、ｐＨが５〜７である、リチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリー。
（項目３）
粒子状重合体を含まない、上記項目に記載のリチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリー。
（項目４）
上記項目のいずれか１項に記載のリチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーを集電体に塗布し乾燥、硬化させることにより得られる、リチウムイオン電池用負極。
（項目５）
上記項目に記載のリチウムイオン電池用負極を含む、リチウムイオン電池。
（項目６）
単量体群１００モル％に対して、
（メタ）アクリルアミド基含有化合物（ａ）を２〜６０モル％、
不飽和カルボン酸、及び不飽和スルホン酸からなる群から選択される１つ以上の不飽和酸又はその無機塩（ｂ）を１０〜５０モル％、並びに
炭素数２〜４のヒドロキシアルキル基を有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート（ｃ）を１５〜７８モル％含む単量体群の重合物である水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）、水、並びに負極活物質を含むリチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーを集電体に塗布し乾燥させたものであって、前記リチウムイオン電池負極用熱架橋性スラリーの乾燥物からなる負極活物質層の水分濃度が０．３〜１．０％であり、かつ、乾燥後の前記水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）が架橋していない、リチウムイオン電池負極用材料。
（項目７）
前記乾燥後の水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）のゲル分率が０〜２０質量％である、上記項目に記載のリチウムイオン電池負極用材料。
（項目８）
上記項目のいずれか１項に記載のリチウムイオン電池負極用材料、セパレータ、リチウムイオン電池用正極、セパレータがこの順で積層している積層構造を有する積層体を６０〜１４０℃で加熱することにより、負極活物質層の水分濃度を０．１％以下とし、かつ、前記水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）をゲル分率７０〜１００質量％まで架橋させる乾燥工程を含む、リチウムイオン電池の製造方法。
（項目９）
前記乾燥工程後、電解液を注入する電解液注入工程を含む、上記項目に記載のリチウムイオン電池の製造方法。
（項目１０）
前記乾燥工程を０．１〜１００Ｐａで行う、上記項目のいずれか１項に記載のリチウムイオン電池の製造方法。
【０１８８】
本開示において、上述した１又は複数の特徴は、明示された組み合わせに加え、さらに組み合わせて提供され得る。
【実施例】
【０１８９】
以下、実施例及び比較例を通じて本発明を具体的に説明する。但し、上述の好ましい実施形態における説明及び以下の実施例は、例示の目的のみに提供され、本発明を限定する目的で提供するものではない。従って、本発明の範囲は、本明細書に具体的に記載された実施形態にも実施例にも限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。また、各実施例及び比較例において、特に説明がない限り、部、％等の数値は質量基準である。
【０１９０】
１．（Ａ）成分の製造
実施例１−１
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素ガス導入管を備えた反応装置に、イオン交換水１２００ｇ、５０％アクリルアミド水溶液１００ｇ（０．７０ｍｏｌ）、８０％アクリル酸６３．４ｇ（０．７０ｍｏｌ）、アクリル酸２−ヒドロキシエチル６９．８ｇ（０．６０ｍｏｌ）、メタリルスルホン酸ナトリウム０．３２ｇ（０．００２０ｍｏｌ）を入れ、窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、５５℃まで昇温した。そこに２，２’−アゾビス−２−アミジノプロパン  二塩酸塩（日宝化学株式会社製  製品名「ＮＣ−３２」）１．７ｇ、イオン交換水１５ｇを投入し、８０℃まで昇温し３時間反応を行った。その後、中和剤として４８％水酸化ナトリウム水溶液５２．７ｇ（０．６３ｍｏｌ）を入れ撹拌し、固形分濃度が１３％となるようにイオン交換水を入れ、水溶性ポリアクリルアミドを含有する水溶液を得た。この溶液の２５℃でのｐＨは６．０であった。
【０１９１】
実施例１−２〜１−６
上記実施例１−１において、モノマー組成と中和剤の量を下記表で示すものに変更した他は実施例１−１と同様にして、水溶性ポリ（メタ）アクリルアミドを含有する水溶液を調製した。
【０１９２】
比較例１−１
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素ガス導入管を備えた反応装置に、イオン交換水１２００ｇ、５０％アクリルアミド水溶液１００ｇ（０．７０ｍｏｌ）、８０％アクリル酸６３．４ｇ（０．７０ｍｏｌ）、アクリル酸２−ヒドロキシエチル６９．８ｇ（０．６０ｍｏｌ）、メタリルスルホン酸ナトリウム０．３２ｇ（０．００２０ｍｏｌ）を入れ、窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、５５℃まで昇温した。そこに２，２’−アゾビス−２−アミジノプロパン  二塩酸塩（日宝化学株式会社製  製品名「ＮＣ−３２」）１．７ｇ、イオン交換水１５ｇを投入し、８０℃まで昇温し３時間反応を行った。その後、固形分濃度が１３％となるようにイオン交換水を入れ、水溶性ポリアクリルアミドを含有する水溶液を得た。この溶液の２５℃でのｐＨは３．２であった。
【０１９３】
比較例１−２
撹拌機、温度計、還流冷却管、窒素ガス導入管を備えた反応装置に、イオン交換水１２００ｇ、５０％アクリルアミド水溶液１００ｇ（０．７０ｍｏｌ）、８０％アクリル酸６３．４ｇ（０．７０ｍｏｌ）、アクリル酸２−ヒドロキシエチル６９．８ｇ（０．６０ｍｏｌ）、メタリルスルホン酸ナトリウム０．３２ｇ（０．００２０ｍｏｌ）を入れ、窒素ガスを通じて反応系内の酸素を除去した後、５５℃まで昇温した。そこに２，２’−アゾビス−２−アミジノプロパン  二塩酸塩（日宝化学株式会社製  製品名「ＮＣ−３２」）１．７ｇ、イオン交換水１５ｇを投入し、８０℃まで昇温し３時間反応を行った。その後、中和剤として４８％水酸化ナトリウム水溶液２９．３ｇ（０．３５ｍｏｌ）を入れ撹拌し、固形分濃度が１３％となるようにイオン交換水を入れ、水溶性ポリアクリルアミドを含有する水溶液を得た。この溶液の２５℃でのｐＨは４．４であった。
【０１９４】
比較例１−３〜１−６
上記比較例１−２において、モノマー組成と中和剤の量を下記表で示すものに変更した他は比較例１−２と同様にして、水溶性ポリ（メタ）アクリルアミドを含有する水溶液を調製した。
【０１９５】
Ｂ型粘度
各バインダー水溶液の粘度は、Ｂ型粘度計（東機産業株式会社製  製品名「Ｂ型粘度計モデルＢＭ」）を用い、２５℃にて、以下の条件で測定した。
粘度１００，０００〜２０，０００ｍＰａ・ｓの場合：Ｎｏ．４ローター使用、回転数６ｒｐｍ、粘度２０，０００ｍＰａ・ｓ未満の場合：Ｎｏ．３ローター使用、回転数６ｒｐｍ。
【０１９６】
重量平均分子量
重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により０．２Ｍリン酸緩衝液／アセトニトリル溶液（９０／１０、ＰＨ８．０）下で測定したポリアクリル酸換算値として求めた。ＧＰＣ装置はＨＬＣ−８２２０（東ソー（株）製）を、カラムはＳＢ−８０６Ｍ−ＨＱ（ＳＨＯＤＥＸ製）を用いた。
【０１９７】
ｐＨ
各バインダー水溶液のｐＨは、ガラス電極ｐＨメータ（製品名「ハンディｐＨメータ  Ｄ−５２」、（株）堀場製作所製）を用い、２５℃にて測定した。
【０１９８】
【表１】
2020205257.tif 000004
・ＡＭ：アクリルアミド（三菱ケミカル株式会社製  「５０％アクリルアミド」）
・ＤＭＡＡ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（ＫＪケミカルズ株式会社製  「ＤＭＡＡ」）
・ＡＡ：アクリル酸（大阪有機化学工業株式会社製  「８０％アクリル酸」）
・ＡＴＢＳ：アクリルアミドｔ−ブチルスルホン酸（東亞合成株式会社製  「ＡＴＢＳ」）
・ＨＥＡ：アクリル酸２−ヒドロキシエチル（大阪有機化学工業株式会社製  「ＨＥＡ」）
・ＨＢＡ：アクリル酸４−ヒドロキシブチル（三菱ケミカル株式会社製  「４ＨＢＡ」）
・ＡＮ：アクリロニトリル（三菱ケミカル株式会社製  「アクリロニトリル」）
・ＳＭＡＳ：メタリルスルホン酸ナトリウム
・ＮａＯＨ：水酸化ナトリウム（関東化学株式会社製  「４８％水酸化ナトリウム溶液」）
・ＬｉＯＨ：水酸化リチウム（富士フイルム和光純薬株式会社製  「水酸化リチウム一水和物」）
【０１９９】
＜バインダー溶液の貯蔵安定性試験、粘度変化＞
バインダー溶液の２５℃における粘度（単位：ｍＰａ・s）をＢ型粘度計で測定した後、４０℃に加温したオーブンに３日間貯蔵した。貯蔵後に、Ｂ型粘度計で再び２５℃における粘度を測定し、粘度変化を次式で計算し、下記評価基準にて評価した。
粘度変化（％）＝[｛（貯蔵後のバインダー溶液の粘度）−（貯蔵前のバインダー溶液の粘度）｝／（貯蔵前のバインダー溶液の粘度）]×１００
Ａ：粘度変化が１０％未満
Ｂ：粘度変化が１０％以上３０％未満
Ｃ：粘度変化が３０％以上
【０２００】
＜バインダー溶液の貯蔵安定性試験、ｐＨ変化＞
バインダー溶液の２５℃におけるｐＨをガラス電極ｐＨメータで測定した後、４０℃に加温したオーブンに３日間貯蔵した。貯蔵後に、ガラス電極ｐＨメータで再び２５℃におけるｐＨを測定し、ｐＨ変化を次式で計算し、下記評価基準にて評価した。
ｐＨ変化＝（貯蔵前のバインダー溶液のｐＨ）−（貯蔵後のバインダー溶液のｐＨ）
Ａ：ｐＨ変化が０．５未満
Ｂ：ｐＨ変化が０．５以上１．０未満
Ｃ：ｐＨ変化が１．０以上
【０２０１】
【表２】
2020205257.tif 000005
【０２０２】
２．スラリーの製造及びセル作製と評価
実施例２−１
市販の自転公転ミキサー（製品名「あわとり練太郎」、シンキー（株）製）を用い、該ミキサー専用の容器に、実施例１−１で得られた水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）を含む、リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液を固形分換算で５質量部と、Ｄ５０（メジアン径）が５μｍの一酸化ケイ素粒子（「ＣＣ粉末」、（株）大阪チタニウムテクノロジーズ製）を２０質量部と、天然黒鉛（伊藤黒鉛工業株式会社製  製品名「Ｚ−５Ｆ」）を８０質量部とを混合した。そこにイオン交換水を固形分濃度４０％となるように加えて、当該容器を上記ミキサーにセットした。次いで、２０００ｒｐｍで１０分間混練後、１分間脱泡を行い、スラリーを得た。このスラリーの２５℃でのｐＨは６．４であった。
【０２０３】
実施例２−２〜２−７及び比較例２−１〜２−４
上記実施例２−１において、組成を下記表で示すものに変更した他は実施例２−１と同様にして、スラリーを調製した。
【０２０４】
比較例２−５
市販の自転公転ミキサー（製品名「あわとり練太郎」、シンキー（株）製）を用い、該ミキサー専用の容器に、実施例１−１で得られた水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）を含む、リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液を固形分換算で５質量部と、Ｄ５０が５μｍの一酸化ケイ素粒子（「ＣＣ粉末」、（株）大阪チタニウムテクノロジーズ製）を２０質量部と、天然黒鉛（伊藤黒鉛工業株式会社製  製品名「Ｚ−５Ｆ」）を８０質量部とを混合した。そこにイオン交換水を固形分濃度４０％となるように加えて、当該容器を上記ミキサーにセットした。次いで、２０００ｒｐｍで１０分間混練後、１分間脱泡を行った。得られたスラリーに４８％水酸化ナトリウム水溶液を加え、スラリーのｐＨを９．０に調整した。このスラリーの２５℃でのｐＨは９．０であった。
【０２０５】
比較例２−６
市販の自転公転ミキサー（製品名「あわとり練太郎」、シンキー（株）製）を用い、該ミキサー専用の容器に、実施例１−１で得られた水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）を含む、リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液を固形分換算で５質量部と、Ｄ５０が５μｍの一酸化ケイ素粒子（「ＣＣ粉末」、（株）大阪チタニウムテクノロジーズ製）を２０質量部と、天然黒鉛（伊藤黒鉛工業株式会社製  製品名「Ｚ−５Ｆ」）を８０質量部とを混合した。そこにイオン交換水を固形分濃度４０％となるように加えて、当該容器を上記ミキサーにセットした。次いで、２０００ｒｐｍで１０分間混練後、１分間脱泡を行った。得られたスラリーに硫酸を加え、スラリーのｐＨを３．５に調整した。このスラリーの２５℃でのｐＨは３．５であった。
【０２０６】
ｐＨ
各スラリーのｐＨは、ガラス電極ｐＨメータ（製品名「ハンディｐＨメータ  Ｄ−５２」、（株）堀場製作所製）を用い、２５℃にて測定した。
【０２０７】
＜負極の作製＞
得られたスラリーを銅箔からなる集電体の表面に、乾燥後の膜厚が８０μｍとなるようにドクターブレード法によって均一に塗布し、８０℃で１時間乾燥後、１５０℃／真空で２時間加熱処理して電極を得た。その後、膜（電極活物質層）の密度が１．５ｇ／ｃｍ３になるようにロールプレス機によりプレス加工することにより、電極を得た。得られた電極を用いてリチウムハーフセルを下記手順により作製し、充放電測定を実施し、スプリングバック率を算出した。
【０２０８】
＜スラリー分散性評価＞
スラリー調製直後の分散性を以下の基準で目視評価した。
Ａ：全体が均質なペースト状であり、液状分離がなく、かつ、凝集物も認められない。
Ｂ：全体は略均質なペースト状であり、僅かな液状分離が認められるが、凝集物は認められない。
Ｃ：容器底部に少量の凝集物と、多くの液状分離とが認められる。
【０２０９】
＜電極柔軟性＞
電極を幅１０ｍｍ×長さ７０ｍｍに切り、直径６ｍｍφのテフロン（登録商標）棒に活物質層を外側にして捲き付け、活物質層の表面の様子を観察し、以下の基準で評価した。
Ａ：集電体上に結着している活物質層にひび割れ及び剥がれが全く生じていない。
Ｂ：集電体上に結着している活物質層にひび割れが見られるが、剥がれは認められない。
Ｃ：集電体上に結着している活物質層にひび割れが見られ、剥がれが認められる。
【０２１０】
＜リチウムハーフセルの組み立て＞
アルゴン置換されたグローブボックス内で、上記電極を直径１６ｍｍに打ち抜き成形したものを、試験セル（有限会社日本トムセル社製）のＡｌ製の下蓋の上のパッキンの内側に載置した。次いで、直径２４ｍｍに打ち抜いたポリプロピレン製多孔膜からなるセパレータ（ＣＳ  ＴＥＣＨ  ＣＯ．，  ＬＴＤ製、商品名「Ｓｅｌｉｏｎ  Ｐ２０１０」）を載置し、さらに、空気が入らないように電解液を注入した後、金属リチウム箔を１６ｍｍに打ち抜き成形したものを載置した。その後、電極と金属リチウムを均一に圧迫するためにＳＵＳ製の円盤と板ばねをのせ、最後にＳＵＳ製の上蓋をのせたのちにナットをもちいて均等に締めた。ここで使用した電解液は、エチレンカーボネート／エチルメチルカーボネート＝１／１（質量比）の溶媒に、ＬｉＰＦ６を１モル／Ｌの濃度で溶解した溶液である。
【０２１１】
＜充放電測定＞
リチウムハーフセルを２５℃の恒温槽に入れ、定電流（０．１Ｃ）にて充電を開始し、電圧が０．０１Ｖになった時点で充電完了（カットオフ）とした。次いで、定電流（０．１Ｃ）にて放電を開始し、電圧が１．０Ｖになった時点を放電完了（カットオフ）とする充放電を３０回繰り返した。
なお、上記測定条件において「１Ｃ」とは、ある一定の電気容量を有するセルを定電流放電して１時間で放電終了となる電流値を示す。例えば「０．１Ｃ」とは、１０時間かけて放電終了となる電流値のことであり、「１０Ｃ」とは０．１時間かけて放電完了となる電流値のことをいう。
【０２１２】
＜初回クーロン効率の測定＞
充放電サイクル試験を室温（２５℃）で行った際の、初回充電容量（ｍＡｈ）および初回放電容量（ｍＡｈ）の値より、初回クーロン効率を下記式によって求めた。
初回クーロン効率＝｛（初回放電容量）／（初回充電容量）｝×１００      （％）
【０２１３】
＜スプリングバック率の測定＞
充放電サイクル試験を室温（２５℃）で３０サイクル行った後、リチウムハーフセルを解体し、電極の厚みを測定した。電極のスプリングバック率は下記式によって求めた。
スプリングバック率＝｛（３０サイクル後の電極厚み−集電体厚み）／（充放電前の電極厚み−集電体厚み）｝×１００−１００      （％）
【０２１４】
【表３】
2020205257.tif 000006
【０２１５】
上記表から明らかなように、実施例のバインダー水溶液を用いて作製したスラリー、このスラリーから作製したリチウムハーフセル評価ではいずれも、スラリーの分散性、電極柔軟性、初回クーロン効率、及びスプリングバック率の評価が良好であった。
【０２１６】
実施例３−１
＜スラリーの作製＞
市販の自転公転ミキサー（製品名「あわとり練太郎」、シンキー（株）製）を用い、該ミキサー専用の容器に、実施例１−１で得られた水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）を含む、リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液を固形分換算で５質量部と、Ｄ５０が５μｍの一酸化ケイ素粒子（「ＣＣ粉末」、（株）大阪チタニウムテクノロジーズ製）を２０質量部と、天然黒鉛（伊藤黒鉛工業株式会社製  製品名「Ｚ−５Ｆ」）を８０質量部とを混合した。そこにイオン交換水を固形分濃度４０％となるように加えて、当該容器を上記ミキサーにセットした。次いで、２０００ｒｐｍで１０分間混練後、１分間脱泡を行い、電極用スラリーを得た。
【０２１７】
＜負極材料の作製＞
得られたスラリーを銅箔からなる集電体の表面に、乾燥後の膜厚が８０μｍとなるように  コンマコーター（ヒラノテクシード社製、機種ＴＭ−ＭＣ）を用いて均一に塗布し乾燥温度８０℃、乾燥時間１分間のライン速度でコートし、負極用材料を得た。得られた負極用材料を所定の大きさに切り出し、水分濃度、ゲル分率、電極表面のタック性、クラック、剥離、エッジの欠けを下記の方法で評価した。
【０２１８】
＜負極材の水分濃度＞
電極を幅１０ｃｍ×長さ１０ｃｍの大きさに切り出して、試験片とした。この試験片を、温度２５℃、露点温度−６０℃の環境下で２４時間放置した後、電量滴定式水分計を用い、カールフィッシャー法（ＪＩＳ  Ｋ−００６８水分気化法、気化温度１５０℃）により、試験片の水分量を測定した。これを、負極活物質層の水分濃度とした。測定は水分の混入を防止するため、露点−６０℃のグローブボックス内で行われる。
【０２１９】
＜ゲル分率＞
水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）を含む、リチウムイオン電池用熱架橋性バインダー水溶液１０ｇを軟膏缶（株式会社相互理化学硝子製作所製、商品名「軟膏缶  ブリキ製」）に入れ、上記で得られた負極活物質層の水分濃度の値に、水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（Ａ）の濃度がなるよう、循風乾燥機（アドバンテック東洋株式会社製、商品名「送風定温乾燥器  ＤＳＲ４２０ＤＡ」）にて８０℃で乾燥後、熱架橋後の固形樹脂を得た。その固形樹脂の質量を２５℃で正確に質量計（ザルトリウス・ジャパン株式会社製、商品名「スタンダード天秤  ＣＰＡ３２４Ｓ」）で測定した。上記熱架橋後の固形樹脂を純水が１５０ｍＬ入っている容器（３００ｍＬビーカー）に移し、水中に２５℃で３時間マグネチックスターラー（東京理化器械株式会社製、商品名「強力マグネチックスターラー  ＲＣＸ−１０００Ｄ」）を用いて攪拌させた条件で浸漬後、桐山ロート（有限会社桐山製作所製、商品名「桐山ロート  ＳＢ−６０」）と吸引鐘（有限会社桐山製作所製、商品名「吸引鐘  ＶＫＢ−２００」）を用い、ろ紙（有限会社桐山製作所製、「Ｎｏ．５０Ｂ」）で減圧濾過した。その後、ろ紙上に残った不溶物残渣を上記循風乾燥機にて１２０℃３時間乾燥した後、不溶物残渣の質量を２５℃で正確に上記質量計で測定して、以下の式から水溶性電池用バインダーの熱架橋後の樹脂のゲル分率を算出した。
ゲル分率（％）＝｛不溶物残渣（ｇ）／固形樹脂の質量（ｇ）｝×１００
【０２２０】
＜電極表面のタック性＞
電極を幅１ｃｍ×長さ７ｃｍに切り、負極層側に幅１．５ｃｍ×長さ８ｃｍのセパレータを設置し、２ｋｇのローラーで２往復し圧着させる。そのあと、手でセパレータを剥がし、セパレータの状態を以下の基準で評価した。
Ａ：きれいにはがれる
Ｂ：セパレータは剥がれるが、セパレータ表面に負極材が付着している
Ｃ：セパレータが電極にくっついて全く剥がれない
【０２２１】
＜電極のクラック＞
電極を幅１ｃｍ×長さ７ｃｍに切り、直径６ｍｍφのテフロン（登録商標）棒に活物質層を外側にして捲き付け、活物質層の表面の様子を観察し、以下の基準で評価した。
Ａ：集電体上に結着している活物質層にひび割れ及び剥がれが全く生じていない。
Ｂ：集電体上に結着している活物質層にひび割れが見られるが、剥がれは認められない。
Ｃ：集電体上に結着している活物質層にひび割れが見られ、剥がれが認められる。
【０２２２】
＜電極の剥離＞
電極を幅５ｃｍ×長さ１０ｃｍに切り、ロールプレス機（タクミ技研  小型加熱ロールプレス）で所定の厚みにプレスした際の電極表面を観察し、以下の基準で評価した。
Ａ：集電体上に結着している活物質層が全く剥離していない
Ｂ：集電体上に結着している活物質層の一部が剥離している
Ｃ：集電体上に結着している活物質層の大部分が剥離している
【０２２３】
＜電極のエッジの欠け＞
電極を幅５ｃｍ×長さ１０ｃｍに切り、ロールプレス機（タクミ技研  小型加熱ロールプレス）で所定の厚みにプレスして得られた電極を電極打ち抜き機を用いてφ２５ｍｍの円形に打ち抜いた際の電極表面を観察し、以下の基準で評価した。
Ａ：打ち抜いた電極のエッジに活物質層の欠けが見られない
Ｂ：打ち抜いた電極のエッジに活物質層の欠けが見られる
【０２２４】
実施例３−２〜３−７
上記実施例３−１において、負極電極組成を下記表で示すものに変更した以外は実施例3−１と同様にして、負極活物質層を得た。
【０２２５】
比較例３−１
上記実施例３−１において、得られた電極を、さらに１５０℃真空条件下２時間減圧乾燥した以外は実施例３−１と同様にして、負極活物質層を得た。
【０２２６】
比較例３−２〜３−５
上記実施例３−１において、負極電極組成を下記表で示すものに変更した以外は実施例３−１と同様にして、負極活物質層を得た。
【０２２７】
＜負極の作製＞
得られた負極活物質層の密度が１．５ｇ／ｃｍ３になるようにロールプレス機によりプレス加工し、所定の形状（５０ｍｍ×１５０ｍｍの矩形状）に切り取り、負極用電極を得た。
【０２２８】
【表４】
2020205257.tif 000007
【０２２９】
＜正極の作製＞
正極活物質としてＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２と導電助剤としてアセチレンブラックと、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）とを、それぞれ８８質量部、６質量部、６質量部を混合し、この混合物を適量のＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させて、リチウムイオン電池正極用スラリーを製造した。次いで、正極の集電体としてアルミニウム箔を用意し、アルミニウム箔にラミネート型リチウムイオン電池正極用スラリーをのせ、ドクターブレードを用いて膜状になるように塗布した。ラミネート型リチウムイオン電池正極用スラリーを塗布した後のアルミニウム箔を８０℃で２０分間乾燥してＮＭＰを揮発させて除去した後、ロ−ルプレス機により、密着接合させた。この時、正極活物質層の密度は３．２ｇ／ｃｍ３となるようにした。接合物を１２０℃で６時間、真空乾燥機で加熱し、所定の形状（５０ｍｍ×１５０ｍｍの矩形状）に切り取り、正極活物質層の厚さが４５μｍ程度の正極とした。
【０２３０】
実施例４−１
上記の負極と正極の間にポリプロピレン製多孔膜からなるセパレータ（ＣＳ  ＴＥＣＨ  ＣＯ．，ＬＴＤ製、商品名「Ｓｅｌｉｏｎ  Ｐ２０１０」）を矩形状シート（５５ｍｍ×１５５ｍｍ、厚さ２５μｍ）により挟装して極板群とした。この極板群を１００℃、０．３Ｐａ、２４時間で乾燥させて得られた極板群を解体し、負極だけ取り出し、水分濃度を算出した。ゲル分率は上記ゲル分率の算出方法において、ろ紙上に残った不溶物残渣の乾燥条件を１２０℃３時間から１００℃、０．３Ｐａ、２４時間に変えた以外は同様の方法で算出した。
【０２３１】
実施例４−２〜４−７、比較例４−２
上記実施例４−１において、負極電極を下記表で示すものに変更した以外は実施例４−１と同様にして、負極活物質層を得た。
【０２３２】
比較例４−１
上記実施例４−１において、乾燥温度を１００℃、常圧、２４時間で乾燥させた以外は実施例４−１と同様にして、負極活物質層を得た。
【０２３３】
＜リチウムイオン電池の作製＞
上記の負極と正極の間にポリプロピレン製多孔膜からなるセパレータ（ＣＳ  ＴＥＣＨ  ＣＯ．，ＬＴＤ製、商品名「Ｓｅｌｉｏｎ  Ｐ２０１０」）を矩形状シート（５５ｍｍ×１５５ｍｍ、厚さ２５μｍ）により挟装して極板群とした。この極板群を１００℃、０．３Ｐａ、２４時間で乾燥させて得られた極板群を二枚一組のラミネートフィルムで覆い、三辺をシールした後、袋状となったラミネートフィルムに電解液を注入した。電解液としてエチレンカーボネート／エチルメチルカーボネート＝１／１（質量比）の溶媒に、ＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解した溶液を用いた。その後、残りの一辺をシールすることで、四辺が気密にシールされ、極板群及び電解液が密閉されたラミネート型リチウムイオン二次電池を得た。なお、正極及び負極は外部と電気的に接続可能なタブを備え、このタブの一部はラミネート型リチウムイオン二次電池の外側に延出している。
【０２３４】
＜容量維持率＞
上記作製したリチウムイオン二次電池を用いて、２５℃で０．１Ｃで２．５〜４．２Ｖ電圧で充電し、電圧が４．２Ｖになった時点で引き続き定電圧（４．２Ｖ）にて充電を続行し、電流値が０．０１Ｃとなった時点を充電完了（カットオフ）とした。次いで０．１Ｃで２．５Ｖまで放電する充放電を５回繰り返し、６サイクル目以降は放電のみ０．５Ｃに変更し充放電を５０サイクル繰り返した。６サイクル目の０．５Ｃ放電容量に対する５０サイクル目の０．５Ｃ放電容量の割合を百分率で算出した値を容量維持率とした。
【０２３５】
＜スプリングバック率の測定＞
充放電サイクル試験を室温（２５℃）で５０サイクル行った後、ラミネート型リチウムイオン電池セルを解体し、電極の厚みを測定した。電極のスプリングバック率は下記式によって求めた。
スプリングバック率＝｛（５０サイクル後の電極厚み−集電体厚み）／（充放電前の電極厚み−集電体厚み）｝×１００−１００（％）
【０２３６】
＜体積膨張率＞
上記ラミネート型リチウムイオン二次電池を用いて、２５℃で０．１Ｃで２．５〜４．２Ｖ電圧で充電し、電圧が４．２Ｖになった時点で引き続き定電圧（４．２Ｖ）にて充電を続行し、電流値が０．０１Ｃとなった時点を充電完了（カットオフ）とした。１０００ｍＬ容器に２５℃の水を満水にし、充電完了したラミネート型リチウムイオン電池を沈めて溢れでた水の体積をラミネート型リチウムイオン電池の体積とした。ラミネート型リチウムイオン電池を７０℃で１０日間置いた後、再度体積を測定した。
体積膨張率＝｛（充電完了後７０℃１０日置いた後の体積）／（充電完了直後の体積）｝×１００−１００  （％）
【０２３７】
【表５】
2020205257.tif 000008
【符号の説明】
【０２３８】
Ａ  水溶性ポリ（メタ）アクリルアミド（バインダー）
Ｂ  負極活物質
Ｃ  負極活物質層
Ｄ  集電体
１  リチウムイオン電池負極用材料
２  セパレータ
３  リチウムイオン電池用正極
【図１】
2020205257.tif 000009
【図２】
2020205257.tif 000010