(57)【要約】  本発明は、結着性に優れ、且つ、二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることが可能な二次電池電極用バインダー組成物を提供することを目的とする。本発明の二次電池電極用バインダー組成物は、電解液膨潤度が４００質量％以上９００質量％以下であり、且つ、ガラス転移温度が−６０℃以上−１５℃以下である第１粒子状重合体と、電解液膨潤度が１００質量％超２００質量％以下であり、且つ、ガラス転移温度が−１０℃以上３０℃以下である第２粒子状重合体と、水と、を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液膨潤度が４００質量％以上９００質量％以下であり、且つ、ガラス転移温度が−６０℃以上−１５℃以下である第１粒子状重合体と、
電解液膨潤度が１００質量％超２００質量％以下であり、且つ、ガラス転移温度が−１０℃以上３０℃以下である第２粒子状重合体と、
水と、
を含む、二次電池電極用バインダー組成物。
【請求項２】
固形分換算で、前記第１粒子状重合体と前記第２粒子状重合体との合計１００質量部当たり、前記第１粒子状重合体を３０質量部以上９５質量部以下含む、請求項１に記載の二次電池電極用バインダー組成物。
【請求項３】
前記第１粒子状重合体が（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を５０質量％以上９９．５質量％以下含む、請求項１または２に記載の二次電池電極用バインダー組成物。
【請求項４】
前記第２粒子状重合体が、共役ジエン系単量体単位を５質量％以上７０質量％以下含み、且つ、芳香族ビニル単量体単位を１０質量％以上９０質量％以下含む、請求項１〜３の何れかに記載の二次電池電極用バインダー組成物。
【請求項５】
前記第１粒子状重合体の個数平均粒子径が、前記第２粒子状重合体の個数平均粒子径の１倍以上５倍以下である、請求項１〜４の何れかに記載の二次電池電極用バインダー組成物。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の二次電池電極用バインダー組成物と、電極活物質とを含む、二次電池電極用スラリー組成物。
【請求項７】
請求項６に記載の二次電池電極用スラリー組成物を用いて得られる電極合材層を有する、二次電池用電極。
【請求項８】
前記電極合材層の気孔率が１０．７％以上２４．１％以下である、請求項７に記載の二次電池用電極。
【請求項９】
正極、負極、セパレータおよび電解液を備え、
前記正極および前記負極の少なくとも一方が請求項７または８に記載の二次電池用電極である、二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池電極用バインダー組成物、二次電池電極用スラリー組成物、二次電池用電極および二次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池などの二次電池は、小型で軽量、且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、二次電池の更なる高性能化を目的として、電極などの電池部材の改良が検討されている。【０００３】
ここで、リチウムイオン二次電池などの二次電池用の電極は、通常、集電体と、集電体上に形成された電極合材層とを備えている。そして、電極合材層は、例えば、電極活物質と、結着材を含むバインダー組成物などとを分散媒に分散させてなるスラリー組成物を集電体上に塗布し、塗布したスラリー組成物を乾燥させることにより形成される。【０００４】
そこで、近年では、二次電池の更なる性能向上を達成すべく、電極合材層の形成に用いられるバインダー組成物の改良が試みられている。具体的には、例えば、２種類の粒子状重合体を結着材として含むバインダー組成物を使用することで、電極活物質同士または電極活物質と集電体との結着性を高め、二次電池の性能を向上させることが提案されている。【０００５】
より具体的には、例えば特許文献１では、平均粒子径が１３０ｎｍ以上のスチレンブタジエンゴム粒子よりなる第１のゴム状樹脂粒子と、平均粒子径が１３０ｎｍ未満のニトリルゴム粒子よりなる第２のゴム状樹脂粒子とを結着材として使用することで、電極活物質同士または電極活物質と集電体との結着性を高めつつ、二次電池のサイクル特性を向上させる技術が提案されている。
また、例えば特許文献２では、個数平均粒子径が８０〜１２０ｎｍ、ガラス転移温度が５〜５０℃、かつトルエンゲル含有量が７０％以上の重合体ラテックス（ａ）と、個数平均粒子径が１５０〜２８０ｎｍ、ガラス転移温度が−５０℃〜０℃、かつトルエンゲル含有量が７０％以上の重合体ラテックス（ｂ）とを結着材として使用することで、電極活物質と集電体との結着性を高めつつ、二次電池用電極のプレス加工性を向上させる技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１８２０１２号公報
【特許文献２】特開２０１０−４０２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記従来の結着材を用いたバインダー組成物には、結着性を更に高めると共に、当該バインダー組成物を用いて形成した二次電池のレート特性およびサイクル特性等の電気的特性を更に向上させるという点において改善の余地があった。【０００８】
そこで、本発明は、結着性に優れ、且つ、二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることが可能な二次電池電極用バインダー組成物を提供することを目的とする。
また、本発明は、集電体との結着性に優れ、且つ、二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることができる電極合材層を形成可能な二次電池電極用スラリー組成物を提供することを目的とする。
更に、本発明は、高いピール強度を有し、且つ、二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることが可能な二次電池用電極を提供することを目的とする。
そして、本発明は、レート特性およびサイクル特性に優れる二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決することを目的として鋭意検討を行った。そして、本発明者は、所定範囲内の電解液膨潤度およびガラス転移温度を有する第１粒子状重合体と、第１粒子状重合体とは異なる所定範囲内の電解液膨潤度およびガラス転移温度を有する第２粒子状重合体とを結着材として含むバインダー組成物が、結着性に優れており、且つ、二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることが可能であることを見出し、本発明を完成させた。【００１０】
即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の二次電池電極用バインダー組成物は、電解液膨潤度が４００質量％以上９００質量％以下であり、且つ、ガラス転移温度が−６０℃以上−１５℃以下である第１粒子状重合体と、電解液膨潤度が１００質量％超２００質量％以下であり、且つ、ガラス転移温度が−１０℃以上３０℃以下である第２粒子状重合体と、水とを含むことを特徴とする。このように、電解液膨潤度およびガラス転移温度が所定範囲内にある第１粒子状重合体並びに第２粒子状重合体を併用すれば、結着性に優れるバインダー組成物が得られると共に、当該バインダー組成物を用いて形成した二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることができる。
なお、本発明において、粒子状重合体の「電解液膨潤度」および「ガラス転移温度」は、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。【００１１】
ここで、本発明の二次電池電極用バインダー組成物は、固形分換算で、前記第１粒子状重合体と前記第２粒子状重合体との合計１００質量部当たり、前記第１粒子状重合体を３０質量部以上９５質量部以下含むことが好ましい。第１粒子状重合体の含有割合を上記範囲内とすれば、二次電池のレート特性とサイクル特性とを高い次元で両立させることができるからである。【００１２】
また、本発明の二次電池電極用バインダー組成物は、前記第１粒子状重合体が（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を５０質量％以上９９．５質量％以下含むことが好ましい。第１粒子状重合体が（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を上記割合で含有すれば、二次電池のレート特性を更に向上させることができるからである。
なお、本発明において「（メタ）アクリル」とは、アクリルおよび／またはメタクリルを意味する。【００１３】
更に、本発明の二次電池電極用バインダー組成物は、前記第２粒子状重合体が、共役ジエン系単量体単位を５質量％以上７０質量％以下含み、且つ、芳香族ビニル単量体単位を１０質量％以上９０質量％以下含むことが好ましい。第２粒子状重合体が共役ジエン系単量体単位および芳香族ビニル単量体単位を上記割合で含有すれば、二次電池のサイクル特性を更に向上させることができるからである。【００１４】
そして、本発明の二次電池電極用バインダー組成物は、前記第１粒子状重合体の個数平均粒子径が、前記第２粒子状重合体の個数平均粒子径の１倍以上５倍以下であることが好ましい。第１粒子状重合体および第２粒子状重合体の個数平均粒子径の比率を上記範囲内とすれば、二次電池のレート特性とサイクル特性とを高い次元で両立させることができるからである。
なお、本発明において、粒子状重合体の「個数平均粒子径」は、本明細書の実施例に記載の測定方法を用いて測定することができる。【００１５】
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の二次電池電極用スラリー組成物は、上述した二次電池電極用バインダー組成物の何れかと、電極活物質とを含むことを特徴とする。このように、第１粒子状重合体および第２粒子状重合体を含むバインダー組成物を使用すれば、集電体との結着性に優れ、且つ、二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることができる電極合材層を形成可能な二次電池電極用スラリー組成物が得られる。【００１６】
更に、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の二次電池用電極は、上記二次電池電極用スラリー組成物を用いて得られる電極合材層を有することを特徴とする。このように、上述したスラリー組成物を用いて電極合材層を形成すれば、ピール強度に優れる電極が得られると共に、当該電極を用いた二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることができる。【００１７】
ここで、本発明の二次電池用電極は、前記電極合材層の気孔率が１０．７％以上２４．１％以下であることが好ましい。電極合材層の気孔率を上記範囲内とすれば、電極合材層の高密度化を達成しつつ、二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることができるからである。
なお、本発明において、「気孔率」とは、電極合材層の真密度に対する、電極合材層の真密度とかさ密度との差の割合を百分率で表した値であり、例えば下記の式を用いて算出することができる。
気孔率（％）＝〔１−｛（電極合材層の目付量／電極合材層の厚み）／電極合材層の真密度｝〕×１００【００１８】
そして、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の二次電池は、正極、負極、セパレータおよび電解液を備え、前記正極および前記負極の少なくとも一方が上述した二次電池用電極の何れかであることを特徴とする。このように、上述した電極を正極および／または負極として使用すれば、レート特性およびサイクル特性に優れる二次電池が得られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、結着性に優れ、且つ、二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることが可能な二次電池電極用バインダー組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、集電体との結着性に優れ、且つ、二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることができる電極合材層を形成可能な二次電池電極用スラリー組成物を提供することができる。
更に、本発明によれば、高いピール強度を有し、且つ、二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることが可能な二次電池用電極を提供することができる。
また、本発明によれば、レート特性およびサイクル特性に優れる二次電池を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
ここで、本発明の二次電池電極用バインダー組成物は、二次電池電極用スラリー組成物を調製する際に用いることができる。そして、本発明の二次電池電極用バインダー組成物を用いて調製した二次電池電極用スラリー組成物は、二次電池の電極を形成する際に用いることができる。更に、本発明の二次電池は、本発明の二次電池用電極を用いたことを特徴とする。
【００２１】
（二次電池電極用バインダー組成物）
本発明の二次電池電極用バインダー組成物は、水系媒体を分散媒とした水系バインダー組成物であり、粒子状の結着材と、水とを含み、任意に、二次電池の分野において一般に使用されるその他の成分を更に含有する。そして、本発明の二次電池電極用バインダー組成物は、粒子状の結着材として下記（Ｉ）および（ＩＩ）の粒子状重合体を併用することを特徴とする。
（Ｉ）電解液膨潤度が４００質量％以上９００質量％以下であり、且つ、ガラス転移温度が−６０℃以上−１５℃以下である第１粒子状重合体
（ＩＩ）電解液膨潤度が１００質量％超２００質量％以下であり、且つ、ガラス転移温度が−１０℃以上３０℃以下である第２粒子状重合体
【００２２】
＜結着材＞
結着材は、本発明のバインダー組成物と電極活物質とを含む二次電池電極用スラリー組成物を用いて集電体上に電極合材層を形成することにより製造した二次電池用電極において、電極合材層に含まれる成分が電極合材層から脱離しないように保持しうる成分である。一般的に、電極合材層中の粒子状の結着材は、電解液に浸漬された際に、電解液を吸収して膨潤しながらも粒子状の形状を維持し、電極活物質同士または電極活物質と集電体とを結着させ、電極活物質が集電体から脱落するのを防ぐ。また、結着材は、電極合材層に含まれる電極活物質以外の粒子をも結着し、電極合材層の強度を維持する役割も果たしている。
【００２３】
そして、本発明のバインダー組成物では、当該バインダー組成物を用いて形成した電極合材層において電極活物質同士または電極活物質と集電体とを良好に結着させると共に、二次電池に優れた電気的特性を発揮させるために、粒子状の結着材として上述した第１粒子状重合体と第２粒子状重合体とを併用することを特徴とする。なお、本発明のバインダー組成物は、粒子状の結着材として、第１粒子状重合体および第２粒子状重合体以外の粒子状重合体を含んでいてもよい。
【００２４】
ここで、上記所定の電解液膨潤度およびガラス転移温度を有する第１粒子状重合体と第２粒子状重合体とを併用することで結着性を向上させると共に二次電池の電気的特性を向上させることができる理由は、明らかではないが、以下の通りであると推察されている。
即ち、ガラス転移温度が所定値以上の第１粒子状重合体とガラス転移温度が所定の範囲内の第２粒子状重合体とは、優れた靭性を有し、電極合材層中において良好な結着性を発揮する。従って、第１粒子状重合体と第２粒子状重合体とを併用することで、結着性を向上させることができる。
また、粒子状重合体を含むバインダー組成物を使用して電極合材層を形成した場合、マイグレーション等によって電極合材層の表面に偏在した粒子状重合体によりイオン伝導が阻害されて二次電池のレート特性が低下する虞がある。しかし、電解液膨潤度が所定値以上の第１粒子状重合体を使用すると共に、第２粒子状重合体の電解液膨潤度も所定値以上とすることで、イオン伝導性を確保し、二次電池に良好なレート特性を発揮させることができる。
更に、二次電池用電極の製造においては集電体上に形成した電極合材層をプレス加工することがあり、特に電極合材層の密度を高めた電極においては、プレス加工時に電極活物質が変形してレート特性が低下し易い。しかし、ガラス転移温度が所定値以下の第１粒子状重合体を使用すると共に、第２粒子状重合体のガラス転移温度も所定値以下とすることで、プレス加工時に電極活物質が変形するのを抑制して、電極合材層を高密度化した場合であってもレート特性が低下するのを抑制することができる。
また、レート特性を向上させる観点から第１粒子状重合体のような膨潤度が高くてガラス転移温度が低い重合体を使用した場合、充放電の繰り返しに伴う電極活物質の膨張および収縮を十分に抑制することができず、二次電池のサイクル特性が低下する虞がある。しかし、電解液膨潤度が所定値以下であり、且つ、ガラス転移温度が比較的高い第２粒子状重合体を併用すると共に、第１粒子状重合体の電解液膨潤度も所定値以下とすれば、膨張および収縮する電極活物質を十分に拘束し、二次電池に良好なサイクル特性を発揮させることができる。
【００２５】
［第１粒子状重合体］
上述した通り、第１粒子状重合体は、電解液膨潤度が４００質量％以上９００質量％以下であり、且つ、ガラス転移温度が−６０℃以上−１５℃以下である必要がある。そして、第１粒子状重合体は、本発明のバインダー組成物を用いて電極合材層を形成した際に、主に、電極合材層内でのイオン伝導性を確保して電極合材層の抵抗を低減すると共に、プレス加工時に電極活物質が変形するのを抑制する機能を発揮する。
【００２６】
−電解液膨潤度−
ここで、第１粒子状重合体の電解液膨潤度は、４００質量％以上９００質量％以下であることが必要であり、５００質量％以上であることが好ましく、６００質量％以上であることがより好ましく、８００質量％以下であることが好ましく、７００質量％以下であることがより好ましい。第１粒子状重合体の電解液膨潤度が４００質量％未満の場合、電極合材層の抵抗を十分に低減することができず、その結果、バインダー組成物を用いた二次電池のレート特性が低下する。また、第１粒子状重合体の電解液膨潤度が９００質量％超の場合、後に詳細に説明する第２粒子状重合体と併用した場合であっても電極活物質の膨張および収縮を抑制することができず、その結果、二次電池のサイクル特性が低下する。
【００２７】
−ガラス転移温度−
また、第１粒子状重合体のガラス転移温度は、−６０℃以上−１５℃以下であることが必要であり、−５５℃以上であることが好ましく、−５０℃以上であることがより好ましく、−２５℃以下であることが好ましく、−３０℃以下であることがより好ましい。第１粒子状重合体のガラス転移温度が−６０℃未満の場合、結着性を十分に向上させることができず、その結果、バインダー組成物を用いて形成した電極合材層を有する電極のピール強度が低下する。また、第１粒子状重合体のガラス転移温度が−１５℃超の場合、プレス加工時の電極活物質の変形を抑制することができず、その結果、二次電池のレート特性が低下する。
【００２８】
なお、第１粒子状重合体の電解液膨潤度およびガラス転移温度は、特に限定されることなく、第１粒子状重合体の形成に使用する単量体の種類および量、並びに、第１粒子状重合体の分子量および架橋密度などを変更することにより調整することができる。
【００２９】
−個数平均粒子径−
また、第１粒子状重合体は、個数平均粒子径が、１００ｎｍ以上であることが好ましく、１５０ｎｍ以上であることがより好ましく、２００ｎｍ以上であることが更に好ましく、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、８００ｎｍ以下であることがより好ましく、６００ｎｍ以下であることが更に好ましい。個数平均粒子径が上記範囲内にあることで、電極活物質の膨張および収縮の抑制と電極合材層の抵抗の低減とを良好に達成することができるからである。
【００３０】
−重合体組成−
なお、第１粒子状重合体を構成する重合体としては、上述した性状を有し、且つ、分散媒としての水系媒体中において粒子状態で存在する重合体であれば、任意の重合体を使用することができる。具体的には、第１粒子状重合体を構成する重合体としては、特に限定されることなく、例えば、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を含む共重合体（Ａ）を使用することができる。そこで、以下では、第１粒子状重合体を構成し得る重合体の一例として、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を含む共重合体（Ａ）について説明する。
なお、本明細書において「単量体単位を含む」とは、「その単量体を用いて得た重合体中に単量体由来の構造単位が含まれている」ことを意味する。
【００３１】
ここで、共重合体（Ａ）の（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を形成し得る（メタ）アクリル酸エステル単量体としては、特に限定されることなく、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、ペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘプチルアクリレート、オクチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、デシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ｎ−テトラデシルアクリレート、ステアリルアクリレート等のアクリル酸アルキルエステル；メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、ｔ−ブチルメタクリレート、ペンチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、ヘプチルメタクリレート、オクチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、デシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、ｎ−テトラデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート等のメタクリル酸アルキルエステルなどが挙げられる。中でも、アクリル酸アルキルエステルが好ましく、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレートがより好ましく、ｎ−ブチルアクリレートが更に好ましい。
なお、これらは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００３２】
そして、共重合体（Ａ）における（メタ）アクリル酸エステル単量体単位の割合は、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、更に好ましくは９０質量％以上であり、また、好ましくは９９．５質量％以下、より好ましくは９９質量％以下、更に好ましくは９８質量％以下である。第１粒子状重合体中の（メタ）アクリル酸エステル単量体単位の割合が上記範囲内であれば、二次電池に優れたレート特性を発揮させることができる。
【００３３】
また、共重合体（Ａ）は、上述した（メタ）アクリル酸エステル単量体単位に加え、任意に、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位、シアン化ビニル系単量体単位、架橋性単量体単位およびその他任意の単量体単位を含み得る。
【００３４】
ここで、共重合体（Ａ）のエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を形成し得るエチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、特に限定されることなく、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのモノカルボン酸およびジカルボン酸、並びに、その無水物等が挙げられる。中でも、エチレン性不飽和モノカルボン酸単量体が好ましく、アクリル酸およびメタクリル酸がより好ましい。
なお、エチレン性不飽和カルボン酸単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００３５】
なお、共重合体（Ａ）におけるエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の割合は、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．２質量％以上、更に好ましくは０．３質量％以上であり、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは８質量％以下、更に好ましくは５質量％以下である。
【００３６】
また、共重合体（Ａ）のシアン化ビニル系単量体単位を形成し得るシアン化ビニル系単量体としては、特に限定されることなく、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、α−エチルアクリロニトリルなどが挙げられる。中でも、アクリロニトリルが好ましい。
なお、シアン化ビニル系単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００３７】
そして、共重合体（Ａ）におけるシアン化ビニル系単量体単位の割合は、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．２質量％以上、更に好ましくは１質量％以上であり、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは５質量％以下、更に好ましくは３質量％以下である。
【００３８】
また、共重合体（Ａ）の架橋性単量体単位を形成し得る架橋性単量体としては、通常、熱架橋性を有する単量体が挙げられる。より具体的には、架橋性単量体としては、熱架橋性の架橋性基および１分子あたり１つのオレフィン性二重結合を有する単官能性単量体、並びに、１分子あたり２つ以上のオレフィン性二重結合を有する多官能性単量体が挙げられる。
【００３９】
熱架橋性の架橋性基の例としては、エポキシ基、Ｎ−メチロールアミド基、オキセタニル基、オキサゾリン基、および、これらの組み合わせが挙げられる。これらの中でも、エポキシ基が、架橋および架橋密度の調節が容易な点でより好ましい。
【００４０】
熱架橋性の架橋性基としてエポキシ基を有し、かつ、オレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ブテニルグリシジルエーテル、ｏ−アリルフェニルグリシジルエーテル等の不飽和グリシジルエーテル；ブタジエンモノエポキシド、クロロプレンモノエポキシド、４，５−エポキシ−２−ペンテン、３，４−エポキシ−１−ビニルシクロヘキセン、１，２−エポキシ−５，９−シクロドデカジエン等のジエンまたはポリエンのモノエポキシド；３，４−エポキシ−１−ブテン、１，２−エポキシ−５−ヘキセン、１，２−エポキシ−９−デセン等のアルケニルエポキシド；並びにグリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルクロトネート、グリシジル−４−ヘプテノエート、グリシジルソルベート、グリシジルリノレート、グリシジル−４−メチル−３−ペンテノエート、３−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル、４−メチル−３−シクロヘキセンカルボン酸のグリシジルエステル等の不飽和カルボン酸のグリシジルエステル類；などが挙げられる。
【００４１】
熱架橋性の架橋性基としてＮ−メチロールアミド基を有し、かつオレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド等のメチロール基を有する（メタ）アクリルアミド類などが挙げられる。
ここで、本明細書において、「（メタ）アクリルアミド」とは、アクリルアミドおよび／またはメタクリルアミドを意味する。
【００４２】
熱架橋性の架橋性基としてオキセタニル基を有し、かつオレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、３−（（メタ）アクリロイルオキシメチル）オキセタン、３−（（メタ）アクリロイルオキシメチル）−２−トリフロロメチルオキセタン、３−（（メタ）アクリロイルオキシメチル）−２−フェニルオキセタン、２−（（メタ）アクリロイルオキシメチル）オキセタン、および、２−（（メタ）アクリロイルオキシメチル）−４−トリフロロメチルオキセタンなどが挙げられる。
ここで、本明細書において、「（メタ）アクリロイル」とは、アクリロイルおよび／またはメタクリロイルを意味する。
【００４３】
熱架橋性の架橋性基としてオキサゾリン基を有し、かつオレフィン性二重結合を有する架橋性単量体の例としては、２−ビニル−２−オキサゾリン、２−ビニル−４−メチル−２−オキサゾリン、２−ビニル−５−メチル−２−オキサゾリン、２−イソプロペニル−２−オキサゾリン、２−イソプロペニル−４−メチル−２−オキサゾリン、２−イソプロペニル−５−メチル−２−オキサゾリン、および、２−イソプロペニル−５−エチル−２−オキサゾリンなどが挙げられる。
【００４４】
２つ以上のオレフィン性二重結合を有する多官能性単量体の例としては、アリル（メタ）アクリレート、エチレンジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパン−トリ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジアリルエーテル、ポリグリコールジアリルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、ヒドロキノンジアリルエーテル、テトラアリルオキシエタン、トリメチロールプロパン−ジアリルエーテル、前記以外の多官能性アルコールのアリルまたはビニルエーテル、トリアリルアミン、メチレンビスアクリルアミド、および、ジビニルベンゼンなどが挙げられる。
ここで、本明細書において、「（メタ）アクリレート」とは、アクリレートおよび／またはメタクリレートを意味する。
【００４５】
中でも特に、架橋性単量体としては、アリルメタクリレート、Ｎ−メチロールアクリルアミドがより好ましい。
また、架橋性単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００４６】
なお、共重合体（Ａ）における架橋性単量体単位の割合は、好ましくは３質量％以下、より好ましくは２質量％以下、更に好ましくは０．５質量％以下であり、共重合体（Ａ）は架橋性単量体単位を含まないことが特に好ましい。
【００４７】
任意の単量体単位の例としては、下記の任意の単量体を重合して得られる単量体単位が挙げられる。なお、任意の単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
任意の単量体としては、例えば、スチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン、ｔ−ブチルスチレン、ビニル安息香酸メチル、ビニルナフタレン、クロロメチルスチレン、ヒドロキシメチルスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系単量体；アクリルアミド、メタクリルアミドなどの不飽和カルボン酸アミド単量体；ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、スルホエチルメタクリレート、スルホプロピルメタクリレート、スルホブチルメタクリレートなどのスルホン酸基含有単量体およびそのアルカリ金属塩；フッ素含有（メタ）アクリル酸エステル単量体が挙げられる。
【００４８】
そして、共重合体（Ａ）における任意の単量体単位の割合は、好ましくは０質量％以上３０質量％以下、より好ましくは０質量％以上２５質量％以下である。
【００４９】
なお、上述した共重合体（Ａ）よりなる第１粒子状重合体は、例えば、上述した単量体を含む単量体組成物を水系溶媒中で重合することにより製造することができる。そして、単量体組成物中の各単量体の含有割合は、通常、所望の重合体における繰り返し単位の含有割合と同様にする。
【００５０】
ここで、重合様式は、特に限定されず、例えば溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などのいずれの方法も用いることができる。重合反応としては、例えばイオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合などいずれの方法も用いることができる。なお、高分子量体が得やすいこと、並びに、重合物がそのまま水に分散した状態で得られるので再分散化の処理が不要であり、そのままバインダー組成物の製造に供することができることなど、製造効率の観点からは、乳化重合法が特に好ましい。なお、乳化重合は、常法に従い行うことができる。
【００５１】
そして、重合に使用される乳化剤、分散剤、重合開始剤、重合助剤、連鎖移動剤などは、一般に用いられるものを使用することができ、その使用量も、一般に使用される量とする。また重合に際しては、シード粒子を採用してシード重合を行ってもよい。また、重合条件も、重合方法および重合開始剤の種類などにより任意に選択することができる。
【００５２】
なお、上述した重合方法によって得られる重合体粒子の水系分散液は、例えばアルカリ金属（例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）の水酸化物、アンモニア、無機アンモニウム化合物（例えばＮＨ4Ｃｌなど）、有機アミン化合物（例えばエタノールアミン、ジエチルアミンなど）などを含む塩基性水溶液を用いて、ｐＨが通常５〜１０、好ましくは５〜９の範囲になるように調整してもよい。
【００５３】
［第２粒子状重合体］
第２粒子状重合体は、電解液膨潤度が１００質量％超２００質量％以下であり、且つ、ガラス転移温度が−１０℃以上３０℃以下である必要がある。そして、第２粒子状重合体は、本発明のバインダー組成物を用いて電極合材層を形成した際に、主に、良好な結着性を発揮すると共に、膨張および収縮する電極活物質を十分に拘束して電極の膨れを抑制する機能を発揮する。
【００５４】
−電解液膨潤度−
ここで、第２粒子状重合体の電解液膨潤度は、１００質量％超２００質量％以下であることが必要であり、１２０質量％以上であることが好ましく、１４０質量％以上であることがより好ましく、１８０質量％以下であることが好ましく、１６０質量％以下であることがより好ましい。第２粒子状重合体の電解液膨潤度を１００質量％超とすれば、イオン伝導性の低下を抑制して二次電池のレート特性が低下するのを抑制することができる。また、第２粒子状重合体の電解液膨潤度が２００質量％超の場合、電極活物質を十分に拘束することができず、その結果、二次電池のサイクル特性が低下する。
【００５５】
−ガラス転移温度−
また、第２粒子状重合体のガラス転移温度は、−１０℃以上３０℃以下であることが必要であり、−５℃以上であることが好ましく、０℃以上であることがより好ましく、２０℃以下であることが好ましく、１５℃以下であることがより好ましい。第２粒子状重合体のガラス転移温度が−１０℃未満または３０℃超の場合、結着性を十分に向上させることができず、その結果、バインダー組成物を用いて形成した電極合材層を有する電極のピール強度が低下する。また、第２粒子状重合体のガラス転移温度が３０℃超の場合、第１粒子状重合体と併用した場合であってもプレス加工時の電極活物質の変形を抑制することができず、その結果、二次電池のレート特性が低下する。
【００５６】
なお、第２粒子状重合体の電解液膨潤度およびガラス転移温度は、特に限定されることなく、第２粒子状重合体の形成に使用する単量体の種類および量、並びに、第２粒子状重合体の分子量および架橋密度などを変更することにより調整することができる。
【００５７】
−個数平均粒子径−
また、第２粒子状重合体は、個数平均粒子径が、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。個数平均粒子径が上記範囲内にあることで、電極活物質の膨張および収縮の抑制と電極合材層の抵抗の低減とを良好に達成することができるからである。
【００５８】
ここで、上述した第１粒子状重合体および第２粒子状重合体の個数平均粒子径は、第１粒子状重合体の個数平均粒子径が、第２粒子状重合体の個数平均粒子径の１倍以上であることが好ましく、１．５倍以上であることがより好ましく、２倍以上であることが更に好ましく、５倍以下であることが好ましく、４倍以下であることがより好ましく、３倍以下であることが更に好ましい。第１粒子状重合体および第２粒子状重合体の個数平均粒子径の粒子径比（第１粒子状重合体／第２粒子状重合体）を上記範囲内とすれば、第１粒子状重合体および第２粒子状重合体の夫々に所期の機能を良好に発揮させ、二次電池のレート特性とサイクル特性とを高い次元で両立させることができる。
【００５９】
−重合体組成−
なお、第２粒子状重合体を構成する重合体としては、上述した性状を有し、且つ、分散媒としての水系媒体中において粒子状態で存在する重合体であれば、任意の重合体を使用することができる。具体的には、第２粒子状重合体を構成する重合体としては、特に限定されることなく、例えば、共役ジエン系単量体単位および芳香族ビニル単量体単位を有する共重合体（Ｂ）を使用することができる。そこで、以下では、第２粒子状重合体を構成し得る重合体の一例として、共役ジエン系単量体単位および芳香族ビニル単量体単位を有する共重合体（Ｂ）について説明する。
【００６０】
ここで、共重合体（Ｂ）の共役ジエン系単量体単位を形成し得る共役ジエン系単量体としては、特に限定されることなく、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類、置換および側鎖共役ヘキサジエン類等の脂肪族共役ジエン単量体などが挙げられる。中でも、１，３−ブタジエンが好ましい。
なお、共役ジエン系単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００６１】
そして、共重合体（Ｂ）における共役ジエン系単量体単位の割合は、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１５質量％以上、更に好ましくは２０質量％以上、特に好ましくは３０質量％以上であり、また、好ましくは７０質量％以下、より好ましくは５５質量％以下、更に好ましくは４０質量％以下である。第２粒子状重合体中の共役ジエン系単量体単位の割合が上記範囲内であれば、二次電池に優れたサイクル特性を発揮させることができる。
【００６２】
また、共重合体（Ｂ）の芳香族ビニル単量体単位を形成し得る芳香族ビニル単量体としては、特に限定されることなく、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等が挙げられる。中でも、スチレンが好ましい。
なお、芳香族ビニル単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００６３】
そして、共重合体（Ｂ）における芳香族ビニル単量体単位の割合は、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは３０質量％以上、更に好ましくは５０質量％以上、特に好ましくは５５質量％以上であり、また、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは８０質量％以下、更に好ましくは７０質量％以下、特に好ましくは６５質量％以下である。第２粒子状重合体中の芳香族ビニル単量体単位の割合が上記範囲内であれば、二次電池に優れたサイクル特性を発揮させることができる。
【００６４】
なお、共重合体（Ｂ）は、上述した共役ジエン系単量体単位および芳香族ビニル単量体単位以外の単量体単位を有していてもよい。
具体的には、共重合体（Ｂ）は、共役ジエン系単量体単位および芳香族ビニル単量体単位に加え、エチレン性不飽和カルボン酸単量体単位、シアン化ビニル系単量体単位、（メタ）アクリル酸エステル単量体単位、ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体単位、不飽和カルボン酸アミド単量体単位等を含むことができる。
【００６５】
ここで、共重合体（Ｂ）のエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位を形成し得るエチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、特に限定されることなく、共重合体（Ａ）と同様のエチレン性不飽和カルボン酸単量体を使用することができる。中でも、アクリル酸、メタクリル酸およびイタコン酸が好ましい。
なお、エチレン性不飽和カルボン酸単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００６６】
そして、共重合体（Ｂ）におけるエチレン性不飽和カルボン酸単量体単位の割合は、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．２質量％以上、更に好ましくは０．３質量％以上であり、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは８質量％以下、更に好ましくは５質量％以下である。
【００６７】
また、共重合体（Ｂ）のシアン化ビニル系単量体単位を形成し得るシアン化ビニル系単量体としては、特に限定されることなく、共重合体（Ａ）と同様のシアン化ビニル系単量体を使用することができる。中でも、アクリロニトリル、メタクリロニトリルが好ましい。
なお、シアン化ビニル系単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００６８】
そして、共重合体（Ｂ）におけるシアン化ビニル系単量体単位の割合は、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは１質量％以上であり、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは８質量％以下、更に好ましくは３質量％以下である。
【００６９】
更に、共重合体（Ｂ）の（メタ）アクリル酸エステル単量体単位を形成し得る（メタ）アクリル酸エステル単量体としては、特に限定されることなく、共重合体（Ａ）と同様の（メタ）アクリル酸エステル単量体を使用することができる。
なお、（メタ）アクリル酸エステル単量体は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００７０】
そして、共重合体（Ｂ）における（メタ）アクリル酸エステル単量体単位の割合は、好ましくは０質量％以上１０質量％以下、より好ましくは８質量％以下、更に好ましくは５質量％以下である。
【００７１】
また、共重合体（Ｂ）のヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体単位を形成し得るヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体としては、例えば、β−ヒドロキシエチルアクリレート、β−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジ−（エチレングリコール）マレエート、ジ−（エチレングリコール）イタコネート、２−ヒドロキシエチルマレエート、ビス（２−ヒドロキシエチル）マレエート、２−ヒドロキシエチルメチルフマレートなどが挙げられる。中でも、β−ヒドロキシエチルアクリレートが好ましい。
なお、これらは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００７２】
そして、共重合体（Ｂ）におけるヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体単位の割合は、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．２質量％以上、更に好ましくは０．３質量％以上であり、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは５質量％以下、更に好ましくは３質量％以下である。
【００７３】
更に、共重合体（Ｂ）の不飽和カルボン酸アミド単量体単位を形成し得る不飽和カルボン酸アミド単量体としては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド等が挙げられる。中でも、アクリルアミド、メタクリルアミドが好ましい。
なお、これらは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００７４】
そして、共重合体（Ｂ）における不飽和カルボン酸アミド単量体単位の割合は、好ましくは０質量％以上１０質量％以下、より好ましくは８質量％以下、更に好ましくは５質量％以下である。
【００７５】
なお、上述した共重合体（Ｂ）よりなる第２粒子状重合体は、第１粒子状重合体と同様に、例えば、上述した単量体を含む単量体組成物を水系溶媒中で重合することにより製造することができる。ここで、単量体組成物中の各単量体の含有割合は、通常、所望の共重合体（Ｂ）における繰り返し単位の含有割合と同様にする。
【００７６】
［粒子状重合体の含有量］
ここで、本発明のバインダー組成物は、第１粒子状重合体の含有量が、固形分換算で、第１粒子状重合体と第２粒子状重合体との合計１００質量部当たり、３０質量部以上であることが好ましく、５０質量部以上であることがより好ましく７０質量部以上であることが更に好ましく、９５質量部以下であることが好ましく、９０質量部以下であることがより好ましく、８５質量部以下であることが更に好ましい。第１粒子状重合体の含有量を上記範囲内とすれば、二次電池のレート特性とサイクル特性とを高い次元で両立させることができる。なお、第１粒子状重合体の含有割合が過度に少ない場合、電極合材層の抵抗を十分に低減することができない虞がある。また、第２粒子状重合体の含有割合が過度に少なく、第１粒子状重合体の含有割合が過度に多い場合、電極の膨れを十分に抑制することができない虞がある。
【００７７】
＜その他の成分＞
本発明のバインダー組成物は、上記粒子状の結着材（第１粒子状重合体および第２粒子状重合体）の他に、水溶性重合体、導電助剤、補強材、レベリング剤、粘度調整剤、電解液添加剤等の成分を含有していてもよい。これらは、電池反応に影響を及ぼさないものであれば特に限られず、公知のもの、例えば国際公開第２０１２／１１５０９６号に記載のものを使用することができる。また、これらの成分は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００７８】
＜バインダー組成物の調製＞
本発明のバインダー組成物は、上記各成分を分散媒としての水系媒体中に分散させることにより調製することができる。具体的には、ボールミル、サンドミル、ビーズミル、顔料分散機、らい潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、フィルミックスなどの混合機を用いて上記各成分と水などの水系媒体とを混合することにより、バインダー組成物を調製することができる。
なお、各粒子状重合体は、水系溶媒中で単量体組成物を重合して調製した場合には、水分散液の状態でそのまま混合することができる。また、粒子状重合体を水分散液の状態で混合する場合には、水分散液中の水を上記水系媒体として使用してもよい。
【００７９】
（二次電池電極用スラリー組成物）
本発明の二次電池電極用スラリー組成物は、水系媒体を分散媒とした水系スラリー組成物であり、電極活物質と、上述したバインダー組成物とを含む。即ち、本発明の二次電池電極用スラリー組成物は、電極活物質と、上述した粒子状の結着材（第１粒子状重合体および第２粒子状重合体）と、水などの分散媒とを少なくとも含み、任意に、その他の成分を更に含有する。そして、本発明の二次電池電極用スラリー組成物は、上述したバインダー組成物を含んでいるので、当該スラリー組成物を用いて形成された電極合材層を有する電極は、ピール強度に優れており、且つ、当該電極を用いた二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることができる。
なお、以下では、一例として二次電池電極用スラリー組成物がリチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物である場合について説明するが、本発明は下記の一例に限定されるものではない。
【００８０】
＜電極活物質＞
電極活物質は、リチウムイオン二次電池の電極（正極、負極）において電子の受け渡しをする物質である。そして、リチウムイオン二次電池の電極活物質（正極活物質、負極活物質）としては、通常は、リチウムを吸蔵および放出し得る物質を用いる。
【００８１】
［正極活物質］
具体的には、正極活物質としては、遷移金属を含有する化合物、例えば、遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、リチウムと遷移金属との複合金属酸化物などを用いることができる。なお、遷移金属としては、例えば、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ等が挙げられる。
【００８２】
ここで、遷移金属酸化物としては、例えばＭｎＯ、ＭｎＯ2、Ｖ2Ｏ5、Ｖ6Ｏ13、ＴｉＯ2、Ｃｕ2Ｖ2Ｏ3、非晶質Ｖ2Ｏ−Ｐ2Ｏ5、非晶質ＭｏＯ3、非晶質Ｖ2Ｏ5、非晶質Ｖ6Ｏ13等が挙げられる。
遷移金属硫化物としては、ＴｉＳ2、ＴｉＳ3、非晶質ＭｏＳ2、ＦｅＳなどが挙げられる。
リチウムと遷移金属との複合金属酸化物としては、層状構造を有するリチウム含有複合金属酸化物、スピネル型構造を有するリチウム含有複合金属酸化物、オリビン型構造を有するリチウム含有複合金属酸化物などが挙げられる。
【００８３】
層状構造を有するリチウム含有複合金属酸化物としては、例えば、リチウム含有コバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ2）、リチウム含有ニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ2）、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｍｎのリチウム含有複合酸化物（Ｌｉ（Ｃｏ Ｍｎ Ｎｉ）Ｏ2）、Ｎｉ−Ｍｎ−Ａｌのリチウム含有複合酸化物、Ｎｉ−Ｃｏ−Ａｌのリチウム含有複合酸化物、ＬｉＭａＯ2とＬｉ2ＭｂＯ3との固溶体などが挙げられる。なお、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｍｎのリチウム含有複合酸化物としては、Ｌｉ［Ｎｉ0.5Ｃｏ0.2Ｍｎ0.3］Ｏ2、Ｌｉ［Ｎｉ1/3Ｃｏ1/3Ｍｎ1/3］Ｏ2などが挙げられる。また、ＬｉＭａＯ2とＬｉ2ＭｂＯ3との固溶体としては、例えば、ｘＬｉＭａＯ2・（１−ｘ）Ｌｉ2ＭｂＯ3などが挙げられる。ここで、ｘは０＜ｘ＜１を満たす数を表し、Ｍａは平均酸化状態が３＋である１種類以上の遷移金属を表し、Ｍｂは平均酸化状態が４＋である１種類以上の遷移金属を表す。このような固溶体としては、Ｌｉ［Ｎｉ0.17Ｌｉ0.2Ｃｏ0.07Ｍｎ0.56］Ｏ2などが挙げられる。
なお、本明細書において、「平均酸化状態」とは、前記「１種類以上の遷移金属」の平均の酸化状態を示し、遷移金属のモル量と原子価とから算出される。例えば、「１種類以上の遷移金属」が、５０ｍｏｌ％のＮｉ2+と５０ｍｏｌ％のＭｎ4+から構成される場合には、「１種類以上の遷移金属」の平均酸化状態は、（０．５）×（２＋）＋（０．５）×（４＋）＝３＋となる。
【００８４】
スピネル型構造を有するリチウム含有複合金属酸化物としては、例えば、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）や、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）のＭｎの一部を他の遷移金属で置換した化合物が挙げられる。具体例としては、ＬｉＮｉ0.5Ｍｎ1.5Ｏ4などのＬｉs［Ｍｎ2-tＭｃt］Ｏ4が挙げられる。ここで、Ｍｃは平均酸化状態が４＋である１種類以上の遷移金属を表す。Ｍｃの具体例としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒ等が挙げられる。また、ｔは０＜ｔ＜１を満たす数を表し、ｓは０≦ｓ≦１を満たす数を表す。なお、正極活物質としては、Ｌｉ1+xＭｎ2-xＯ4（０＜Ｘ＜２）で表されるリチウム過剰のスピネル化合物なども用いることができる。
【００８５】
オリビン型構造を有するリチウム含有複合金属酸化物としては、例えば、オリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ4）、オリビン型リン酸マンガンリチウム（ＬｉＭｎＰＯ4）などのＬｉyＭｄＰＯ4で表されるオリビン型リン酸リチウム化合物が挙げられる。ここで、Ｍｄは平均酸化状態が３＋である１種類以上の遷移金属を表し、例えばＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ等が挙げられる。また、ｙは０≦ｙ≦２を満たす数を表す。さらに、ＬｉyＭｄＰＯ4で表されるオリビン型リン酸リチウム化合物は、Ｍｄが他の金属で一部置換されていてもよい。置換しうる金属としては、例えば、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｖ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、ＢおよびＭｏなどが挙げられる。
【００８６】
［負極活物質］
また、負極活物質としては、例えば、炭素系負極活物質、金属系負極活物質、およびこれらを組み合わせた負極活物質などが挙げられる。
【００８７】
ここで、炭素系負極活物質とは、リチウムを挿入（「ドープ」ともいう。）可能な、炭素を主骨格とする活物質をいい、炭素系負極活物質としては、例えば炭素質材料と黒鉛質材料とが挙げられる。
【００８８】
炭素質材料は、炭素前駆体を２０００℃以下で熱処理して炭素化させることによって得られる、黒鉛化度の低い（即ち、結晶性の低い）材料である。なお、炭素化させる際の熱処理温度の下限は特に限定されないが、例えば５００℃以上とすることができる。
そして、炭素質材料としては、例えば、熱処理温度によって炭素の構造を容易に変える易黒鉛性炭素や、ガラス状炭素に代表される非晶質構造に近い構造を持つ難黒鉛性炭素などが挙げられる。
ここで、易黒鉛性炭素としては、例えば、石油または石炭から得られるタールピッチを原料とした炭素材料が挙げられる。具体例を挙げると、コークス、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、メソフェーズピッチ系炭素繊維、熱分解気相成長炭素繊維などが挙げられる。
また、難黒鉛性炭素としては、例えば、フェノール樹脂焼成体、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、擬等方性炭素、フルフリルアルコール樹脂焼成体（ＰＦＡ）、ハードカーボンなどが挙げられる。
【００８９】
黒鉛質材料は、易黒鉛性炭素を２０００℃以上で熱処理することによって得られる、黒鉛に近い高い結晶性を有する材料である。なお、熱処理温度の上限は、特に限定されないが、例えば５０００℃以下とすることができる。
そして、黒鉛質材料としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛などが挙げられる。
ここで、人造黒鉛としては、例えば、易黒鉛性炭素を含んだ炭素を主に２８００℃以上で熱処理した人造黒鉛、ＭＣＭＢを２０００℃以上で熱処理した黒鉛化ＭＣＭＢ、メソフェーズピッチ系炭素繊維を２０００℃以上で熱処理した黒鉛化メソフェーズピッチ系炭素繊維などが挙げられる。
【００９０】
また、金属系負極活物質とは、金属を含む活物質であり、通常は、リチウムの挿入が可能な元素を構造に含み、リチウムが挿入された場合の単位質量当たりの理論電気容量が５００ｍＡｈ／ｇ以上である活物質をいう。金属系活物質としては、例えば、リチウム金属、リチウム合金を形成し得る単体金属（例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ｂａ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｚｎ、Ｔｉなど）およびその合金、並びに、それらの酸化物、硫化物、窒化物、ケイ化物、炭化物、燐化物などが用いられる。これらの中でも、金属系負極活物質としては、ケイ素を含む活物質（シリコン系負極活物質）が好ましい。シリコン系負極活物質を用いることにより、リチウムイオン二次電池を高容量化することができるからである。
【００９１】
シリコン系負極活物質としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、ケイ素を含む合金、ＳｉＯ、ＳｉＯx、Ｓｉ含有材料を導電性カーボンで被覆または複合化してなるＳｉ含有材料と導電性カーボンとの複合化物などが挙げられる。なお、これらのシリコン系負極活物質は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類上を組み合わせて用いてもよい。
【００９２】
ケイ素を含む合金としては、例えば、ケイ素と、アルミニウムと、鉄などの遷移金属とを含み、さらにスズおよびイットリウム等の希土類元素を含む合金組成物が挙げられる。
【００９３】
ＳｉＯxは、ＳｉＯおよびＳｉＯ2の少なくとも一方と、Ｓｉとを含有する化合物であり、ｘは、通常、０．０１以上２未満である。そして、ＳｉＯxは、例えば、一酸化ケイ素（ＳｉＯ）の不均化反応を利用して形成することができる。具体的には、ＳｉＯxは、ＳｉＯを、任意にポリビニルアルコールなどのポリマーの存在下で熱処理し、ケイ素と二酸化ケイ素とを生成させることにより、調製することができる。なお、熱処理は、ＳｉＯと、任意にポリマーとを粉砕混合した後、有機物ガスおよび／または蒸気を含む雰囲気下、９００℃以上、好ましくは１０００℃以上の温度で行うことができる。
【００９４】
Ｓｉ含有材料と導電性カーボンとの複合化物としては、例えば、ＳｉＯと、ポリビニルアルコールなどのポリマーと、任意に炭素材料との粉砕混合物を、例えば有機物ガスおよび／または蒸気を含む雰囲気下で熱処理してなる化合物を挙げることができる。また、複合化物は、ＳｉＯの粒子に対して、有機物ガスなどを用いた化学的蒸着法によって表面をコーティングする方法、ＳｉＯの粒子と黒鉛または人造黒鉛をメカノケミカル法によって複合粒子化（造粒化）する方法などの公知の方法でも得ることができる。
【００９５】
＜バインダー組成物＞
リチウムイオン二次電池電極用スラリー組成物に配合し得るバインダー組成物としては、上述した第１粒子状重合体および第２粒子状重合体と、水とを含む本発明の二次電池電極用バインダー組成物を用いることができる。
なお、バインダー組成物の配合量は、特に限定されることなく、例えば電極活物質１００質量部当たり、固形分換算で、第１粒子状重合体および第２粒子状重合体が合計で０．５質量部以上３．０質量部以下となる量とすることができる。
【００９６】
＜その他の成分＞
スラリー組成物に配合し得るその他の成分としては、特に限定することなく、本発明のバインダー組成物に配合し得るその他の成分と同様のものが挙げられる。また、その他の成分は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【００９７】
＜スラリー組成物の調製＞
上述したスラリー組成物は、上記各成分を分散媒としての水系媒体中に分散させることにより調製することができる。具体的には、ボールミル、サンドミル、ビーズミル、顔料分散機、らい潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、フィルミックスなどの混合機を用いて上記各成分と水系媒体とを混合することにより、スラリー組成物を調製することができる。なお、上記各成分と水系媒体との混合は、通常、室温〜８０℃の範囲で、１０分〜数時間行うことができる。
ここで、水系媒体としては、通常は水を用いるが、任意の化合物の水溶液や、少量の有機媒体と水との混合溶液などを用いてもよい。なお、水系媒体として使用される水には、バインダー組成物が含有していた水も含まれ得る。
【００９８】
（二次電池用電極）
本発明の二次電池電極用バインダー組成物を用いて調製した上記二次電池電極用スラリー組成物（負極用スラリー組成物および正極用スラリー組成物）は、二次電池用電極（負極および正極）の製造に用いることができる。
ここで、二次電池用電極は、集電体と、集電体上に形成された電極合材層とを備える。そして、電極合材層には、少なくとも、電極活物質と、上述した粒子状の結着材（第１粒子状重合体および第２粒子状重合体）とが含まれている。なお、電極合材層中に含まれている各成分は、上記二次電池電極用スラリー組成物中に含まれていたものであり、それら各成分の好適な存在比は、スラリー組成物中の各成分の好適な存在比と同じである。
そして、上記二次電池用電極は、本発明の二次電池電極用バインダー組成物を使用しているので、高いピール強度を有し、且つ、二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることができる。
【００９９】
＜二次電池用電極の製造方法＞
本発明の二次電池用電極は、例えば、上述した二次電池電極用スラリー組成物を集電体上に塗布する工程（塗布工程）と、集電体上に塗布された二次電池電極用スラリー組成物を乾燥して集電体上に電極合材層を形成する工程（乾燥工程）とを経て製造される。
なお、二次電池用電極は、上述した二次電池電極用スラリー組成物を乾燥造粒して複合粒子を調製し、当該複合粒子を用いて集電体上に電極合材層を形成する方法によっても製造することができる。
【０１００】
［塗布工程］
上記二次電池電極用スラリー組成物を集電体上に塗布する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができる。具体的には、塗布方法としては、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗り法などを用いることができる。この際、スラリー組成物を集電体の片面だけに塗布してもよいし、両面に塗布してもよい。塗布後乾燥前の集電体上のスラリー膜の厚みは、乾燥して得られる電極合材層の厚みに応じて適宜に設定しうる。
【０１０１】
ここで、スラリー組成物を塗布する集電体としては、電気導電性を有し、かつ、電気化学的に耐久性のある材料が用いられる。具体的には、集電体としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、タンタル、金、白金などからなる集電体を用い得る。中でも、負極に用いる集電体としては、銅箔が特に好ましい。また、正極に用いる集電体としては、アルミニウム箔が特に好ましい。なお、前記の材料は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
【０１０２】
［乾燥工程］
集電体上のスラリー組成物を乾燥する方法としては、特に限定されず公知の方法を用いることができ、例えば温風、熱風、低湿風による乾燥法、真空乾燥、赤外線や電子線などの照射による乾燥法が挙げられる。このように集電体上の電極用スラリー組成物を乾燥することで、集電体上に電極合材層を形成し、集電体と電極合材層とを備える二次電池用電極を得ることができる。
【０１０３】
なお、乾燥工程の後、金型プレスまたはロールプレスなどを用い、電極合材層に加圧処理（プレス加工）を施してもよい。プレス加工により、電極合材層と集電体との密着性を向上させることができる。また、電極合材層を高密度化し、二次電池を小型化することができる。
さらに、電極合材層が硬化性の重合体を含む場合は、電極合材層の形成後に前記重合体を硬化させることが好ましい。
【０１０４】
ここで、電極合材層にプレス加工を施して電極合材層を高密度化する場合、電極合材層の気孔率が、好ましくは１０．７％以上、より好ましくは１５．２％以上、更に好ましくは１７．４％以上となるようにプレス加工を施すとよい。また、電極合材層の気孔率が、好ましくは２４．１％以下、より好ましくは２２．８％以下、更に好ましくは２１．９％以下となるようにプレス加工を施すとよい。本発明の二次電池電極用バインダー組成物を使用すれば、特に気孔率を２４．１％以下として電極合材層を高密度化した場合に、他のバインダー組成物を用いた場合と比較して二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることができる。なお、気孔率を１０．７％未満とした場合には、本発明の二次電池電極用バインダー組成物を使用した場合であっても、レート特性およびサイクル特性が低下する虞がある。
【０１０５】
そして、電極合材層が例えば負極合材層の場合には、負極合材層のかさ密度は、１．７０ｇ／ｃｍ3以上とすることが好ましく、１．７３ｇ／ｃｍ3以上とすることがより好ましく、１．７５ｇ／ｃｍ3以上とすることが更に好ましく、２．００ｇ／ｃｍ3以下とすることが好ましく、１．９０ｇ／ｃｍ3以下とすることがより好ましく、１．８５ｇ／ｃｍ3以下とすることが更に好ましい。本発明の二次電池電極用バインダー組成物を使用すれば、かさ密度を１．７０ｇ／ｃｍ3以上として負極合材層を高密度化した場合であっても、他のバインダー組成物を用いた場合と比較して二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることができる。なお、かさ密度が２．００ｇ／ｃｍ3超となるまで高密度化した場合には、本発明の二次電池電極用バインダー組成物を使用した場合であっても、レート特性およびサイクル特性が低下する虞がある。
【０１０６】
（二次電池）
本発明の二次電池は、正極と、負極と、電解液と、セパレータとを備え、正極および負極の少なくとも一方として、本発明の二次電池用電極を用いたものである。そして、本発明の二次電池は、本発明の二次電池用電極を備えているので、レート特性およびサイクル特性に優れている。
なお、以下では、一例として二次電池がリチウムイオン二次電池である場合について説明するが、本発明は下記の一例に限定されるものではない。
【０１０７】
＜電極＞
上述のように、本発明の二次電池用電極が、正極および負極の少なくとも一方として用いられる。即ち、リチウムイオン二次電池の正極が本発明の電極であり負極が他の既知の負極であってもよく、リチウムイオン二次電池の負極が本発明の電極であり正極が他の既知の正極であってもよく、そして、リチウムイオン二次電池の正極および負極の両方が本発明の電極であってもよい。
【０１０８】
＜電解液＞
電解液としては、溶媒に電解質を溶解した電解液を用いることができる。
ここで、溶媒としては、電解質を溶解可能な有機溶媒を用いることができる。具体的には、溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等のアルキルカーボネート系溶媒に、２，５−ジメチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、酢酸メチル、ジメトキシエタン、ジオキソラン、プロピオン酸メチル、ギ酸メチル等の粘度調整溶媒を添加したものを用いることができる。
電解質としては、リチウム塩を用いることができる。リチウム塩としては、例えば、特開２０１２−２０４３０３号公報に記載のものを用いることができる。これらのリチウム塩の中でも、有機溶媒に溶解しやすく、高い解離度を示すという点より、電解質としてはＬｉＰＦ6、ＬｉＣｌＯ4、ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉが好ましい。
【０１０９】
＜セパレータ＞
セパレータとしては、例えば特開２０１２−２０４３０３号公報に記載のものを用いることができる。これらの中でも、セパレータ全体の膜厚を薄くすることができ、これにより、リチウムイオン二次電池内の電極活物質の比率を高くして体積あたりの容量を高くすることができるという点より、ポリオレフィン系の樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル）からなる微多孔膜が好ましい。
【０１１０】
＜リチウムイオン二次電池の製造方法＞
リチウムイオン二次電池は、例えば、正極と、負極とを、セパレータを介して重ね合わせ、これを必要に応じて電池形状に応じて巻く、折るなどして電池容器に入れ、電池容器に電解液を注入して封口することにより製造することができる。リチウムイオン二次電池の内部の圧力上昇、過充放電などの発生を防止するために、必要に応じて、ヒューズ、ＰＴＣ素子などの過電流防止素子、エキスパンドメタル、リード板などを設けてもよい。リチウムイオン二次電池の形状は、例えば、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など、何れであってもよい。
【実施例】
【０１１１】
以下、本発明について実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、量を表す「％」及び「部」は、特に断らない限り、質量基準である。
実施例および比較例において、粒子状重合体の電解液膨潤度、ガラス転移温度および個数平均粒子径、電極のピール強度、気孔率およびかさ密度、並びに、二次電池のレート特性およびサイクル特性は、それぞれ以下の方法を使用して評価した。【０１１２】
＜電解液膨潤度＞
粒子状重合体を含む水分散液を用意し、この水分散液を５０％湿度、２３〜２５℃の環境下で３日間乾燥させて、厚み３±０．３ｍｍに成膜した。成膜したフィルムを直径１２ｍｍに裁断し、精秤した。
裁断により得られたフィルム片の質量をＷ０とする。このフィルム片を、５０ｇの電解液（組成：濃度１．０ＭのＬｉＰＦ6溶液（溶媒はエチレンカーボネート／エチルメチルカーボネート＝３／７（重量比）の混合溶媒、添加剤としてビニレンカーボネート２体積％（溶媒比）を添加）に、６０℃の環境下で７２時間浸漬し、膨潤させた。その後、引き揚げたフィルム片（膨潤後）を軽く拭いた後、質量Ｗ１を計測した。
そして、下記式にしたがって膨潤度（質量％）を算出した。
膨潤度（質量％）＝（Ｗ１／Ｗ０）×１００
＜ガラス転移温度＞
粒子状重合体を含む水分散液を乾燥させて測定試料を準備した。そして、示差熱分析測定装置（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名「ＥＸＳＴＡＲ ＤＳＣ６２２０」）を用いてガラス転移温度を測定した。
具体的には、測定試料１０ｍｇをアルミパンに計量し、リファレンスとして空のアルミパンを用い、測定温度範囲−１００℃〜５００℃の間で、昇温速度１０℃／分、常温常湿下で、ＤＳＣ曲線を測定した。この昇温過程で、微分信号（ＤＤＳＣ）が０．０５ｍＷ／分／ｍｇ以上となるＤＳＣ曲線の吸熱ピークが出る直前のベースラインと、吸熱ピーク後に最初に現れる変曲点でのＤＳＣ曲線の接線との交点から、ガラス転移温度を求めた。
＜個数平均粒子径＞
粒子状重合体の個数平均粒子径は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置（ベックマン・コールター社製、ＬＳ２３０）を用いて測定した。
具体的には、粒子状重合体を含む水分散液について、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置を用いて粒子状重合体の粒子径−個数積算分布を測定し、積算分布の値が５０％となる粒子径を個数平均粒子径とした。
＜電極のピール強度＞
作製したリチウムイオン二次電池用負極を、幅１.０ｃｍ×長さ１０ｃｍの矩形に切って試験片とし、負極合材層側の表面を上にして固定した。そして、試験片の負極合材層側の表面にセロハンテープを貼り付けた。この際、セロハンテープはＪＩＳ Ｚ１５２２に規定されるものを用いた。その後、試験片の一端からセロハンテープを５０ｍｍ／分の速度で１８０°方向（試験片の他端側）に引き剥がしたときの応力を測定した。測定を１０回行い、応力の平均値を求めて、これをピール強度（Ｎ／ｍ）とし、以下の基準で評価した。ピール強度が大きいほど、集電体に対する負極合材層の結着性が優れていることを示す。
Ａ：ピール強度が８Ｎ／ｍ以上
Ｂ：ピール強度が５Ｎ／ｍ以上８Ｎ／ｍ未満
Ｃ：ピール強度が３Ｎ／ｍ以上５Ｎ／ｍ未満
Ｄ：ピール強度が３Ｎ／ｍ未満
＜気孔率およびかさ密度＞
作製したリチウムイオン二次電池用負極の負極合材層の気孔率およびかさ密度は、以下の式に基づいて算出した。なお、負極合材層の真密度は、負極用スラリー組成物中に含まれている固形分の密度（理論値）より算出した。
かさ密度（ｇ／ｃｍ3）＝負極合材層の目付量／負極合材層の厚み
気孔率（％）＝｛１−（負極合材層のかさ密度／負極合材層の真密度）｝×１００
＜二次電池のレート特性＞
作製したパウチ型のリチウムイオン二次電池を、２４時間静置した後に、０．２Ｃの充放電レートにて４．４Ｖまで充電し３．０Ｖまで放電する操作を行った。その後、２５℃で０．２Ｃの充電レートで４．４Ｖまで充電し、１．０Ｃの放電レートで３．０Ｖまで放電する充放電サイクルと、３．０Ｃの放電レートで３．０Ｖまで放電する充放電サイクルとを、それぞれ行った。１．０Ｃにおける電池容量に対する３．０Ｃにおける電池容量の割合を百分率で算出して充放電レート特性とし、下記の基準で評価した。充放電レート特性の値が高いほど、内部抵抗が小さく、高速充放電が可能であり、レート特性に優れていることを示す。
Ａ：充放電レート特性が７０％以上
Ｂ：充放電レート特性が６５％以上７０％未満
Ｃ：充放電レート特性が６０％以上６５％未満
Ｄ：充放電レート特性が６０％未満
＜二次電池のサイクル特性＞
作製したパウチ型のリチウムイオン二次電池を、２４時間静置した後に、０．２Ｃの充放電レートにて４．４Ｖまで充電し３．０Ｖまで放電する操作を行い、初期容量Ｃ０を測定した。さらに、４５℃環境下で、１．０Ｃの充放電レートで４．４Ｖまで充電し、３．０Ｖまで放電する充放電サイクルを繰り返し、３００サイクル後の容量Ｃ１を測定した。そして、高温サイクル特性を、ΔＣ＝（Ｃ１／Ｃ０）×１００（％）で示す容量維持率にて評価した。この容量維持率の値が高いほど、放電容量の低下が少なく、高温サイクル特性に優れていることを示す。
Ａ：容量維持率ΔＣが８０％以上
Ｂ：容量維持率ΔＣが７５％以上８０％未満
Ｃ：容量維持率ΔＣが７０％以上７５％未満
Ｄ：容量維持率ΔＣが７０％未満【０１１３】
（実施例１）
＜第１粒子状重合体の調製＞
攪拌機を備えた反応器に、（メタ）アクリル酸エステル単量体としてブチルアクリレート９６．０部、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてメタクリル酸２．０部、シアン化ビニル系単量体としてアクリロニトリル２．０部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．３部、重合開始剤として過硫酸アンモニウム０．３部、イオン交換水３００部を入れ、十分に攪拌した後、７０℃に加温して４時間反応を進行させ、さらに８０℃に昇温して３時間熟成することで反応を完結させた。こうして得られた重合体を含んだ水分散液を３０℃以下まで冷却した。これにより、粒子状であり、個数平均粒子径が３５０ｎｍの第１粒子状重合体の水分散液を得た。そして、第１粒子状重合体の電解液膨潤度およびガラス転移温度を測定した。結果を表１に示す。
＜第２粒子状重合体の製造＞
攪拌機を備えた５ＭＰａ耐圧容器に、共役ジエン系単量体として１，３−ブタジエン３３．２部、エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてイタコン酸３．８部、芳香族ビニル単量体としてスチレン６２．０部、ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体として２−ヒドロキシエチルアクリレート１部、分子量調整剤としてｔ−ドデシルメルカプタン０．３部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．３部、イオン交換水１５０部、および、重合開始剤として過硫酸カリウム１．０部を入れ、十分に攪拌した後、５０℃に加温して重合を開始した。重合転化率が９６％になった時点で冷却して反応を停止した。得られた共重合体を含んだ水分散液に、５％水酸化ナトリウム水溶液を添加して、ｐＨ８に調整した。その後、加熱減圧蒸留によって未反応単量体の除去を行った。さらにその後、３０℃以下まで冷却した。これにより、粒子状であり、個数平均粒子径が１４５ｎｍの第２粒子状重合体の水分散液を得た。そして、第２粒子状重合体の電解液膨潤度およびガラス転移温度を測定した。結果を表１に示す。
＜リチウムイオン二次電池負極用スラリー組成物の調製＞
ディスパー付きのプラネタリーミキサーに、負極活物質として人造黒鉛（比表面積：３．６ｍ2／ｇ、体積平均粒子径：２０μｍ）９８．０部と、粘度調整剤としてのカルボキシメチルセルロースナトリウム塩（ＣＭＣ−Ｎａ）の１％水溶液を固形分相当で１部とを加えた。そして、これらの混合物をイオン交換水で固形分濃度６０％に調整した後、２５℃で６０分混合した。
次に、イオン交換水で固形分濃度５２％に調整した後、さらに２５℃で１５分混合し混合液を得た。
次いで、上記の混合液に、第１粒子状重合体の水分散液および第２粒子状重合体の水分散液を表１に示す比率（第１粒子状重合体：第２粒子状重合体（質量比）＝８０：２０）で混合してなるバインダー組成物を固形分相当で１部添加すると共にイオン交換水を添加し、最終固形分濃度が５０％となるように調整して、さらに１０分間混合した。これを減圧下で脱泡処理して、負極用スラリー組成物を得た。
＜リチウムイオン二次電池用負極の作製＞
調製した負極用スラリー組成物を厚さ１５μｍの銅箔（集電体）の上にコンマコーターで塗付量が１３．５〜１４．５ｍｇ／ｃｍ2となるように塗布し、乾燥させた。なお、乾燥は、７０℃のオーブン内で銅箔を０．５ｍ／分の速度で２分間かけて搬送することにより行った。その後、１２０℃にて２分間加熱処理して負極原反を得た。次に、得られた負極原反をロールプレス機にて負極合材層のかさ密度が１．８２ｇ／ｃｍ3となるようプレスし、負極とした。なお、プレス後の負極合材層の目付量は１４．０ｍｇ／ｃｍ2であり、気孔率は１８．８％であった。
そして、作製した負極について、ピール強度を評価した。結果を表１に示す。
＜リチウムイオン二次電池用正極の作製＞
プラネタリーミキサーに、正極活物質としてＬｉＣｏＯ2９６．０部、導電助剤としてアセチレンブラック２．０部（電気化学工業（株）製、ＨＳ−１００）、結着材としてＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン、（株）クレハ化学製ＫＦ−１１００）２．０部を投入し、さらに全固形分濃度が６７％となるようにＮ−メチルピロリドンを加えて混合して、正極用スラリー組成物を得た。
そして、得られた正極用スラリー組成物を厚さ２０μｍのアルミ箔（集電体）の上にコンマコーターで塗布し、乾燥させた。なお、乾燥は、６０℃のオーブン内でアルミ箔を０．５ｍ／分の速度で２分間かけて搬送することにより行った。その後、１２０℃にて２分間加熱処理して正極原反を得た。次に、得られた正極原反をロールプレス機にて正極合材層のかさ密度が３．５ｇ／ｃｍ3となるようにプレスし、正極を得た。
＜リチウムイオン二次電池の作製＞
単層のポリプロピレン製セパレータ（幅６５ｍｍ、長さ５００ｍｍ、厚さ２５μｍ；乾式法により製造；気孔率５５％）を用意し、５ｃｍ×５ｃｍの正方形に切り抜いた。また、電池の外装として、アルミ包材外装を用意した。
そして、作製した正極を、４ｃｍ×４ｃｍの正方形に切り出し、集電体側の表面がアルミ包材外装に接するように配置した。次に、正極の正極合材層側の表面上に、正方形のセパレータを配置した。更に、作製した負極を、４．２ｃｍ×４．２ｃｍの正方形に切り出し、セパレータ上に、負極合材層側の表面がセパレータに向かい合うよう配置した。その後、電解液として濃度１．０ＭのＬｉＰＦ6溶液（溶媒はエチレンカーボネート／エチルメチルカーボネート＝３／７（重量比）の混合溶媒、添加剤としてビニレンカーボネート２体積％（溶媒比）を添加）を充填した。更に、アルミ包材外装の開口を密封するために、１５０℃のヒートシールをしてアルミ包材外装を閉口し、リチウムイオン二次電池を製造した。
作製したリチウムイオン二次電池について、レート特性およびサイクル特性を評価した。結果を表１に示す。【０１１４】
（実施例２〜７）
表１に示す単量体を表１に示す割合で使用した以外は実施例１と同様にして、表１に示す電解液膨潤度およびガラス転移温度を有する第１粒子状重合体を調製した。そして、当該第１粒子状重合体を使用した以外は実施例１と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製し、実施例１と同様にして評価を行った。結果を表１に示す。【０１１５】
（実施例８〜１３）
表１に示す単量体を表１に示す割合で使用した以外は実施例１と同様にして、表１に示す電解液膨潤度およびガラス転移温度を有する第２粒子状重合体を調製した。そして、当該第２粒子状重合体を使用した以外は実施例１と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製し、実施例１と同様にして評価を行った。結果を表１に示す。【０１１６】
（実施例１４）
リチウムイオン二次電池用負極を作製する際に、負極原反をロールプレス機にて負極合材層のかさ密度が１．６５ｇ／ｃｍ3となるようプレスした以外は実施例１と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製した。なお、負極合材層の気孔率は２６．４％であった。
そして、実施例１と同様にして評価を行った。結果を表１に示す。【０１１７】
（実施例１５）
乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの配合量を０．１５部に変更した以外は実施例１と同様にして、表１に示す個数平均粒子径を有する第２粒子状重合体を調製した。そして、当該第２粒子状重合体を使用した以外は実施例１と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製し、実施例１と同様にして評価を行った。結果を表１に示す。【０１１８】
（比較例１〜２）
表１に示す単量体を表１に示す割合で使用した以外は実施例１と同様にして、表１に示す電解液膨潤度およびガラス転移温度を有する第１粒子状重合体を調製した。そして、当該第１粒子状重合体を使用した以外は実施例１と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製し、実施例１と同様にして評価を行った。結果を表１に示す。【０１１９】
（比較例３〜４）
表１に示す単量体を表１に示す割合で使用した以外は実施例１と同様にして、表１に示す電解液膨潤度およびガラス転移温度を有する第２粒子状重合体を調製した。そして、当該第２粒子状重合体を使用した以外は実施例１と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製し、実施例１と同様にして評価を行った。結果を表１に示す。【０１２０】
（比較例５）
リチウムイオン二次電池用負極を作製する際に、負極原反をロールプレス機にて負極合材層のかさ密度が１．６５ｇ／ｃｍ3となるようプレスした以外は比較例３と同様にして、バインダー組成物、負極用スラリー組成物、負極、正極および二次電池を作製した。なお、負極合材層の気孔率は２６．４％であった。
そして、実施例１と同様にして評価を行った。結果を表１に示す。【０１２１】
なお、下記の表１において使用した略称の意味は以下の通りである。
ＢＡ：ブチルアクリレート（アクリル酸エステル単量体）
ＭＡＡ：メタクリル酸（エチレン性不飽和カルボン酸単量体）
ＡＮ：アクリロニトリル（シアン化ビニル系単量体）
ＮＭＡ：Ｎ−メチロールアクリルアミド（架橋性単量体）
ＡＭＡ：アリルメタクリレート（架橋性単量体）
ＡＡｍｉｄ：アクリルアミド（不飽和カルボン酸アミド単量体）
ＢＤ：１，３−ブタジエン（共役ジエン系単量体）
ＳＴ：スチレン（芳香族ビニル単量体）
ＩＡ：イタコン酸（エチレン性不飽和カルボン酸単量体）
β−ＨＥＡ：２−ヒドロキシエチルアクリレート（ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体）
ＣＭＣ−Ｎａ：カルボキシメチルセルロースナトリウム塩【０１２２】
【表１】
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【０１２３】
表１の実施例１〜１５より、所定範囲内の電解液膨潤度およびガラス転移温度を有する第１粒子状重合体と第２粒子状重合体とを併用すれば、ピール強度に優れる電極、並びに、レート特性およびサイクル特性に優れる二次電池が得られることが分かる。
また、表１の比較例１〜５より、所定範囲外の電解液膨潤度およびガラス転移温度を有する第１粒子状重合体と第２粒子状重合体とを併用すると、電極合材層の密度を高めた場合には特に、電極のピール強度の向上と、二次電池のレート特性およびサイクル特性の向上とを並立させることができないことが分かる。【０１２４】
そして、表１の実施例１〜１３より、第１粒子状重合体および第２粒子状重合体の電解液膨潤度、ガラス転移温度および組成を調整することにより、電極のピール強度の向上と、二次電池のレート特性およびサイクル特性の向上とを高いレベルで並立させることができることが分かる。
また、表１の実施例１は実施例１４と同等の性能を発揮しているのに対し、比較例３は比較例５よりもレート特性に劣っていることから、所定範囲内の電解液膨潤度およびガラス転移温度を有する第１粒子状重合体と第２粒子状重合体とを併用すれば、電極合材層の密度を高めた場合には特に、プレス加工時の電極活物質の変形を抑制して二次電池のレート特性の低下を抑制し得ることが分かる。
更に、表１の実施例１および１５より、第１粒子状重合体および第２粒子状重合体の個数平均粒子径を調整することにより、二次電池のレート特性とサイクル特性とを高い次元で両立させ得ることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本発明によれば、結着性に優れ、且つ、二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることが可能な二次電池電極用バインダー組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、集電体との結着性に優れ、且つ、二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることができる電極合材層を形成可能な二次電池電極用スラリー組成物を提供することができる。
更に、本発明によれば、高いピール強度を有し、且つ、二次電池に優れたレート特性およびサイクル特性を発揮させることが可能な二次電池用電極を提供することができる。
また、本発明によれば、レート特性およびサイクル特性に優れる二次電池を提供することができる。
【国際調査報告】
2016024383.tif 000003
2016024383.tif 000004
2016024383.tif 000005
2016024383.tif 000006