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WO2020045227A1 - 全固体二次電池用バインダー組成物、全固体二次電池電極合材層用スラリー組成物、全固体二次電池固体電解質層用スラリー組成物、全固体二次電池用電極、全固体二次電池用固体電解質層、および全固体二次電池 - Google Patents

全固体二次電池用バインダー組成物、全固体二次電池電極合材層用スラリー組成物、全固体二次電池固体電解質層用スラリー組成物、全固体二次電池用電極、全固体二次電池用固体電解質層、および全固体二次電池 Download PDF

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WO2020045227A1
WO2020045227A1 PCT/JP2019/032835 JP2019032835W WO2020045227A1 WO 2020045227 A1 WO2020045227 A1 WO 2020045227A1 JP 2019032835 W JP2019032835 W JP 2019032835W WO 2020045227 A1 WO2020045227 A1 WO 2020045227A1
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WO
WIPO (PCT)
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solid
secondary battery
polymer
solid electrolyte
slurry composition
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2019/032835
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English (en)
French (fr)
Inventor
祐作 松尾
卓 松村
耕一郎 前田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zeon Corp
Original Assignee
Zeon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zeon Corp filed Critical Zeon Corp
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Priority to US17/271,595 priority patent/US20210344043A1/en
Priority to KR1020217004569A priority patent/KR102921514B1/ko
Priority to JP2020539391A priority patent/JP7409311B2/ja
Priority to CN201980053509.3A priority patent/CN112602214A/zh
Publication of WO2020045227A1 publication Critical patent/WO2020045227A1/ja
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention provides a binder composition for an all-solid secondary battery, a slurry composition for an all-solid secondary battery electrode mixture layer, a slurry composition for an all-solid secondary battery solid electrolyte layer, an electrode for an all-solid secondary battery,
  • the present invention relates to a solid electrolyte layer for a solid secondary battery and an all-solid secondary battery.
  • rechargeable batteries such as lithium-ion rechargeable batteries have been used in a variety of applications, such as small home power storage devices, motorcycles, electric vehicles, and hybrid electric vehicles, in addition to portable terminals such as portable information terminals and portable electronic devices.
  • Demand is increasing.
  • further improvement in safety of secondary batteries is required.
  • an all-solid secondary battery using a solid electrolyte instead of an organic solvent electrolyte having a high flammability and a high risk of ignition upon leakage has been attracting attention.
  • the solid electrolyte is contained in an all-solid secondary battery, for example, as a solid electrolyte containing layer (electrode mixture layer, solid electrolyte layer) formed by binding components such as a solid electrolyte to each other with a binder.
  • a slurry composition for an all-solid secondary battery electrode mixture layer containing a binder composition, a solid electrolyte, and an electrode active material (hereinafter, may be abbreviated as “slurry composition for electrode mixture layer” in some cases). Is dried to form an electrode mixture layer. Further, for example, by drying a binder composition and a slurry composition for an all-solid secondary battery solid electrolyte layer containing a solid electrolyte (hereinafter sometimes abbreviated as “slurry composition for a solid electrolyte layer”). , A solid electrolyte layer can be formed.
  • Patent Document 1 when forming a solid electrolyte layer having a thickness within a predetermined range, a binder composition containing a polymer having a gel structure is used as a binder, and the particle diameter is different.
  • a binder composition containing a polymer having a gel structure is used as a binder, and the particle diameter is different.
  • the solid electrolyte-containing layer slurry composition In some cases, the smoothness of the coating film was impaired, and it was difficult to form a solid electrolyte-containing layer having a uniform thickness (that is, the leveling property of the solid electrolyte-containing layer slurry composition was sometimes reduced). there were). Further, the conventional binder composition has room for improvement in improving the output characteristics of the all-solid secondary battery.
  • the present invention provides a solid electrolyte-containing layer slurry composition having a good leveling property and a solid electrolyte-containing layer capable of exhibiting excellent output characteristics in an all-solid secondary battery.
  • An object of the present invention is to provide a binder composition for a solid secondary battery.
  • the present invention provides a slurry composition for an all-solid secondary battery electrode mixture layer capable of forming an electrode mixture layer having good leveling properties and capable of exhibiting excellent output characteristics in an all-solid secondary battery.
  • the purpose is to provide things.
  • the present invention provides a slurry composition for an all-solid secondary battery solid electrolyte layer capable of forming a solid electrolyte layer having good leveling properties and capable of exhibiting excellent output characteristics in an all-solid secondary battery.
  • Still another object of the present invention is to provide an electrode for an all-solid secondary battery and a solid electrolyte layer for an all-solid secondary battery that can exhibit excellent output characteristics to the all-solid secondary battery.
  • an object of the present invention is to provide an all solid state secondary battery having excellent output characteristics.
  • the present inventors have conducted intensive studies with the aim of solving the above problems.
  • the present inventor improves the leveling property of the solid electrolyte-containing layer slurry composition prepared using the binder composition by using the binder composition containing the predetermined two types of polymers and the solvent.
  • the present invention has been found to be able to exert excellent output characteristics on the all-solid-state secondary battery as well as the present invention.
  • an object of the present invention is to solve the above problems advantageously, and the binder composition for an all-solid secondary battery of the present invention comprises a first polymer, a second polymer, and a solvent.
  • the first polymer is poorly soluble in the solvent
  • the second polymer includes a nitrile group-containing monomer unit. And is easily soluble in the solvent.
  • the binder composition When the binder composition is used, preparation of a slurry composition for a solid electrolyte-containing layer having a good leveling property (a slurry composition for an electrode mixture layer and a slurry composition for a solid electrolyte layer) and an all-solid secondary It is possible to form a solid electrolyte-containing layer (electrode mixture layer and solid electrolyte layer) that can exhibit excellent output characteristics for a battery.
  • the term “poorly soluble” in a solvent means that the “insoluble amount in the solvent” measured by the method described in Examples in the present specification is 50% by mass. That is, the term “easy soluble” means that the “amount insoluble in a solvent” is less than 50% by mass.
  • “including a monomer unit” means "a polymer obtained by using the monomer contains a repeating unit derived from the monomer”.
  • the ratio of the first polymer in the total of the first polymer and the second polymer is 10% by mass or more and 90% by mass or more. It is preferable that the content is not more than mass%. If the proportion of the first polymer in the total of the first polymer and the second polymer is within the above range, while further improving the leveling properties of the solid electrolyte-containing layer slurry composition, the total The output characteristics of the solid state secondary battery can be further enhanced.
  • the content ratio of the nitrile group-containing monomer unit in the second polymer is preferably 5% by mass or more and 30% by mass or less.
  • the output characteristics of the all-solid secondary battery are further improved while further improving the leveling property of the slurry composition for the solid electrolyte-containing layer.
  • the proportion of each repeating unit (monomer unit) constituting the polymer is measured by a nuclear magnetic resonance (NMR) method such as 1 H-NMR and 13 C-NMR. Can be.
  • the solvent contains at least one of xylene and butyl butyrate.
  • the leveling characteristics of the slurry composition for the solid electrolyte-containing layer are further improved, and the ionic conductivity of the solid electrolyte-containing layer is increased while the all-solid secondary battery is improved. Output characteristics can be further improved.
  • a slurry composition for an all-solid secondary battery electrode mixture layer of the present invention includes a solid electrolyte, an electrode active material, And a binder composition for an all-solid secondary battery described above.
  • the slurry composition for an electrode mixture layer containing the solid electrolyte, the electrode active material, and any one of the binder compositions described above has a good leveling property, and the slurry composition for the electrode mixture layer. According to the product, it is possible to form an electrode mixture layer capable of exhibiting excellent output characteristics in an all-solid secondary battery.
  • a slurry composition for an all-solid secondary battery solid electrolyte layer of the present invention comprises a solid electrolyte, And a binder composition for a secondary battery.
  • the solid electrolyte and the solid electrolyte layer slurry composition containing any of the binder compositions described above have good leveling properties, and according to the solid electrolyte layer slurry composition, It is possible to form a solid electrolyte layer that can exhibit excellent output characteristics for a secondary battery.
  • an object of the present invention is to advantageously solve the above-described problems, and the electrode for an all-solid secondary battery of the present invention includes the slurry composition for an all-solid secondary battery electrode mixture layer described above. It is characterized by having an electrode mixture layer formed using the same. As described above, according to the electrode having the electrode mixture layer formed from the slurry composition for an electrode mixture layer, excellent output characteristics can be exhibited in the all-solid secondary battery.
  • the solid electrolyte layer for an all-solid secondary battery of the present invention includes the above-described slurry composition for an all-solid secondary battery solid electrolyte layer described above. It is characterized by being formed by using. As described above, according to the solid electrolyte layer formed from the above-described slurry composition for a solid electrolyte layer, an all-solid secondary battery can exhibit excellent output characteristics.
  • the all-solid-state secondary battery of the present invention includes the all-solid-state secondary battery electrode described above and the all-solid-state secondary battery described above. And at least one of the solid electrolyte layers. As described above, when at least any one of the solid electrolyte-containing layers is formed using the slurry composition for a solid electrolyte-containing layer containing the binder composition described above, it is possible to exhibit excellent output characteristics to the all-solid secondary battery. Can be.
  • a slurry composition for a solid electrolyte-containing layer having good leveling properties it is possible to prepare a slurry composition for a solid electrolyte-containing layer having good leveling properties, and to form a solid electrolyte-containing layer capable of exhibiting excellent output characteristics in an all-solid secondary battery.
  • a binder composition for a solid secondary battery can be provided.
  • for an all-solid secondary battery electrode mixture layer capable of forming an electrode mixture layer having good leveling properties and exhibiting excellent output characteristics to an all-solid secondary battery A slurry composition can be provided.
  • a slurry composition for an all-solid secondary battery solid electrolyte layer capable of forming a solid electrolyte layer having good leveling properties and capable of exhibiting excellent output characteristics in an all-solid secondary battery is provided.
  • the binder composition for an all-solid secondary battery of the present invention can be used for the production of an all-solid secondary battery.
  • a solid electrolyte-containing layer electrolyte mixture layer And / or solid electrolyte layer layer
  • the slurry composition for an all-solid secondary battery electrode mixture layer of the present invention contains the binder composition for an all-solid secondary battery of the present invention, and can be used for forming an electrode mixture layer.
  • the slurry composition for an all-solid secondary battery solid electrolyte layer of the present invention contains the binder composition for an all-solid secondary battery of the present invention, and can be used for forming a solid electrolyte layer.
  • the electrode for an all-solid secondary battery of the present invention can be produced using the slurry composition for an all-solid secondary battery electrode mixture layer of the present invention.
  • the solid electrolyte layer for an all-solid secondary battery of the present invention can be produced using the slurry composition for an all-solid secondary battery solid electrolyte layer of the present invention.
  • the all-solid secondary battery of the present invention includes the electrode for an all-solid secondary battery of the present invention and / or the solid electrolyte layer for an all-solid secondary battery of the present invention.
  • the binder composition of the present invention contains at least a first polymer, a second polymer, and a solvent, and may optionally further contain other components.
  • the first polymer is hardly soluble in the solvent, and the second polymer is easily soluble in the solvent.
  • the second polymer contains a nitrile group-containing monomer unit.
  • the binder composition containing the first polymer and the second polymer described above it is possible to prepare a slurry composition for a solid electrolyte-containing layer having good leveling properties, and In addition, it is possible to form a solid electrolyte-containing layer capable of exhibiting excellent output characteristics in an all-solid secondary battery.
  • the reason why the output characteristics of the all-solid secondary battery can be improved is not clear, It is inferred that: That is, since the first polymer contained in the binder composition of the present invention is hardly soluble in the solvent of the binder composition, the first polymer usually has a particle shape and is dispersed as fine particles in the solvent. Therefore, in the slurry composition for the solid electrolyte containing layer prepared using the binder composition, by dispersing the first polymer between the dispersed components such as the solid electrolyte and the electrode active material, these dispersions Aggregation due to physical contact of the components can be suppressed.
  • the second polymer contained in the binder composition of the present invention is easily soluble in the solvent of the binder composition, the second polymer contained in the slurry composition for a solid electrolyte-containing layer prepared using the binder composition is used.
  • the molecular chain is sufficiently widened, and appropriate viscosity can be imparted to the slurry composition for a solid electrolyte-containing layer.
  • the second polymer contains a nitrile group-containing monomer unit, in the slurry composition for a solid electrolyte-containing layer, the second polymer is well adsorbed to the solid electrolyte via the nitrile group, and the dispersibility of the solid electrolyte is improved. Can be enhanced.
  • the first polymer capable of suppressing aggregation of the dispersing component and the solid electrolyte-containing layer while imparting appropriate viscosity to the slurry composition are dispersed in the solid electrolyte.
  • the leveling property of the slurry composition for a solid electrolyte-containing layer can be enhanced by the contribution of the second polymer that can improve the property.
  • the solid electrolyte containing the solid electrolyte is excellently ubiquitous and has excellent ionic conductivity. Since a layer can be obtained, the output characteristics of an all-solid secondary battery including the solid electrolyte-containing layer can be improved.
  • the first polymer is hardly soluble in the solvent contained in the binder composition of the present invention.
  • the binder composition of the present invention may include one type of polymer as the first polymer, or may include two or more types of polymers.
  • the insoluble content of the first polymer in the solvent needs to be 50% by mass or more and 100% by mass or less (that is, the first polymer is hardly soluble in the solvent). , 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, preferably 99% by mass or less, and more preferably 98% by mass or less. Is more preferred.
  • the amount of the insoluble matter in the solvent of the first polymer is less than 50% by mass, the solid electrolyte or the electrode active material cannot be suppressed from agglomerating, and the leveling property of the solid electrolyte-containing layer slurry composition is sufficiently reduced. Can't increase.
  • the output characteristics of the all-solid secondary battery including the solid electrolyte-containing layer formed using the slurry composition for a solid electrolyte-containing layer are reduced.
  • the insoluble content of the first polymer in the solvent is 99% by mass or less, the first polymer can function well as a binder having a sufficient binding ability, and the solid electrolyte-containing layer Can be improved. Therefore, the output characteristics of the all-solid-state secondary battery including the solid electrolyte-containing layer can be further improved.
  • the “insoluble amount in solvent” of the polymer such as the first polymer and the second polymer is the type and amount of the monomer used for preparing the polymer, and the type and amount of the molecular weight modifier used. And by changing polymerization conditions such as reaction temperature and reaction time.
  • the volume average particle diameter of the first polymer in the solvent is preferably 100 nm or more and 1 ⁇ m or less. If the volume average particle diameter of the first polymer in the solvent is 100 nm or more, the size of the first polymer can be sufficiently secured and can suitably function as steric hindrance. Physical contact and agglomeration of dispersing components such as can be satisfactorily suppressed. On the other hand, if the volume average particle diameter of the first polymer in the solvent is 1 ⁇ m or less, the number of particles per unit mass of the first polymer is sufficiently ensured, so that the solid electrolyte or the electrode active material is obtained.
  • volume average particle diameter in the solvent of the first polymer is within the above range, while further improving the leveling property of the slurry composition for the solid electrolyte containing layer, the output characteristics of the all-solid secondary battery. It can be further improved.
  • the “volume average particle size in a solvent” can be measured by using the method described in Examples of the present specification.
  • the composition of the first polymer is not particularly limited as long as the first polymer is hardly soluble in a solvent, and while sufficiently suppressing aggregation of the solid electrolyte and the electrode active material, contains the solid electrolyte.
  • a polymer containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit hereinafter, it may be referred to as “ester-based polymer”.
  • Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer capable of forming an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit include, for example, a monomer composed of an ester of an ethylenically unsaturated monocarboxylic acid and an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester. Monomers composed of diesters of dicarboxylic acids can be used.
  • examples of the monomer composed of an ester of an ethylenically unsaturated monocarboxylic acid include a (meth) acrylate monomer.
  • (meth) acryl means acryl and / or methacryl.
  • the (meth) acrylate monomer methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, isobutyl acrylate, n-pentyl acrylate, isopentyl acrylate, Alkyl acrylates such as hexyl acrylate, heptyl acrylate, octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, nonyl acrylate, decyl acrylate, lauryl acrylate, n-tetradecyl acrylate, stearyl acrylate; methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl Methacrylate, n-but
  • a monomer comprising a diester of an ethylenically unsaturated dicarboxylic acid diethyl maleate, dialkyl maleate such as dibutyl maleate; diethyl fumarate, dialkyl fumarate such as dibutyl fumarate; diethyl itaconate; Dialkyl itaconate such as dibutyl itaconate; and the like.
  • 2-ethylhexyl acrylate, n-butyl acrylate, ethyl acrylate, dibutyl itaconate, dibutyl maleate, and dibutyl fumarate are preferable from the viewpoint of further improving the output characteristics of the all-solid secondary battery.
  • one kind of the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer may be used alone, or two or more kinds may be used in combination at an arbitrary ratio.
  • the content ratio of the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit in the first polymer is 50% by mass or more when the amount of all the repeating units contained in the first polymer is 100% by mass. Is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, particularly preferably 80% by mass or more, preferably 99% by mass or less, and more preferably 95% by mass or less. It is more preferably at most 90% by mass, more preferably at most 90% by mass.
  • the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit in the first polymer is 50% by mass or more, the adhesion and flexibility of the solid electrolyte containing layer are sufficiently ensured, and the solid electrolyte containing layer is obtained.
  • the output characteristics of the all-solid-state secondary battery including the above can be further improved.
  • the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit in the first polymer is 99% by mass or less, the affinity of the binder composition for the solvent does not excessively increase, and The leveling property of the slurry composition for a solid electrolyte-containing layer can be sufficiently improved by securing the insoluble content.
  • the first polymer preferably contains a crosslinkable monomer unit in addition to the above-mentioned ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit.
  • examples of the crosslinkable monomer capable of forming a crosslinkable monomer unit include monomers having two or more ethylenically unsaturated bonds in one molecule.
  • examples of the crosslinkable monomer unit include polyfunctional (meth) acrylate compounds such as polyethylene glycol diacrylate, polypropylene glycol diacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, and ethylene glycol dimethacrylate; Polyfunctional aromatic compounds such as divinylbenzene; Among these, a polyfunctional (meth) acrylate compound is preferable, and ethylene glycol dimethacrylate is more preferable, from the viewpoint of further improving the leveling property of the slurry composition for a solid electrolyte-containing layer and the output characteristics of an all-solid secondary battery.
  • the crosslinkable monomer one type may be used alone, or two or more types may be used in combination at an arbitrary ratio.
  • “(meth) acrylate” means acrylate and / or methacrylate.
  • the content ratio of the crosslinkable monomer unit in the first polymer is 0.01% by mass or more when the amount of all the repeating units contained in the first polymer is 100% by mass. Is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 0.5% by mass or more, and particularly preferably 5% by mass or less. The content is preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less.
  • the output characteristics of the all solid state secondary battery including the solid electrolyte containing layer can be further improved.
  • the content ratio of the crosslinkable monomer unit in the first polymer is 5% by mass or less, the adhesion and flexibility of the obtained solid electrolyte-containing layer are sufficiently ensured, and the solid electrolyte-containing layer is formed.
  • the output characteristics of the provided all solid state secondary battery can be further improved.
  • the first polymer may include a repeating unit other than the above-mentioned ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit and crosslinkable monomer unit.
  • a repeating unit derived from a monomer copolymerizable with the above-mentioned ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer and crosslinkable monomer can be used.
  • the first polymer may include one type of other repeating unit, or may include two or more types of other repeating units.
  • aromatic monovinyl monomer capable of forming an aromatic monovinyl monomer unit examples include styrene, styrene sulfonic acid and salts thereof (such as sodium styrene sulfonate), ⁇ -methylstyrene, vinyl toluene, and 4- (tert) -Butoxy) styrene.
  • styrene is preferred from the viewpoint of further improving the output characteristics of the all-solid secondary battery.
  • one kind of the aromatic monovinyl monomer may be used alone, or two or more kinds may be used in combination at an arbitrary ratio.
  • the content ratio of the aromatic monovinyl monomer mono in the first polymer is the total repeating unit contained in the first polymer.
  • the amount is 100% by mass, it is preferably at least 1% by mass, more preferably at least 3% by mass, further preferably at least 6% by mass, particularly preferably at least 9% by mass.
  • it is at most 30% by mass, more preferably at most 27% by mass, further preferably at most 23% by mass, particularly preferably at most 20% by mass.
  • the level of the slurry composition for a solid electrolyte-containing layer is sufficiently improved by securing an insoluble content in a solvent. be able to.
  • the output characteristics of the all solid state secondary battery including the solid electrolyte containing layer can be further improved.
  • the content ratio of the aromatic monovinyl monomer unit in the first polymer is 30% by mass or less, the obtained solid electrolyte-containing layer can sufficiently secure the adhesiveness and flexibility, and The output characteristics of the all-solid-state secondary battery including the above can be further improved.
  • nitrile group-containing monomer capable of forming the nitrile group-containing monomer unit examples include ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated nitrile monomers.
  • the ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated nitrile monomer is not particularly limited as long as it is an ⁇ , ⁇ -ethylenically unsaturated compound having a nitrile group.
  • acrylonitrile; ⁇ -chloroacrylonitrile, ⁇ -halogenoacrylonitrile such as ⁇ -bromoacrylonitrile; ⁇ -alkylacrylonitrile such as methacrylonitrile and ⁇ -ethylacrylonitrile; and the like are preferred, and acrylonitrile is more preferred, from the viewpoint of further improving the output characteristics of the all-solid secondary battery.
  • the nitrile group-containing monomer may be used alone, or two or more kinds may be used in combination at an arbitrary ratio.
  • the content ratio of the nitrile group-containing monomer unit in the first polymer is the total repeating unit content of the first polymer.
  • the amount is 100% by mass, it is preferably at least 1% by mass, more preferably at least 3% by mass, further preferably at least 6% by mass, particularly preferably at least 9% by mass.
  • it is at most 30% by mass, more preferably at most 27% by mass, further preferably at most 23% by mass, particularly preferably at most 20% by mass.
  • the content ratio of the nitrile group-containing monomer unit in the first polymer is 1% by mass or more, the adhesion of the solid electrolyte-containing layer formed using the slurry composition for a solid electrolyte-containing layer is sufficiently enhanced.
  • the output characteristics of the all-solid-state secondary battery including the solid electrolyte-containing layer can be further improved.
  • the content of the nitrile group-containing monomer unit in the first polymer is 30% by mass or less, the level of the slurry composition for the solid electrolyte-containing layer can be sufficiently increased by securing the insoluble content in the solvent. Can be improved.
  • the solid electrolyte-containing layer formed using the solid electrolyte-containing layer slurry composition does not become excessively rigid, and the output characteristics of the all-solid secondary battery including the solid electrolyte-containing layer are sufficiently improved. Can be done.
  • the method for preparing the first polymer is not particularly limited.
  • the first polymer is produced, for example, by polymerizing a monomer composition containing the above-described monomer in an aqueous solvent.
  • the content ratio of each monomer in the monomer composition can be determined according to the content ratio of a desired monomer unit (repeating unit) in the first polymer.
  • the polymerization method is not particularly limited, and any method such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a bulk polymerization method, and an emulsion polymerization method can be used.
  • any reaction such as ionic polymerization, radical polymerization, living radical polymerization, various kinds of condensation polymerization, and addition polymerization can be used.
  • known emulsifiers and polymerization initiators can be used as necessary.
  • the second polymer is easily soluble in the solvent contained in the binder composition of the present invention.
  • the binder composition of the present invention may include one type of polymer as the second polymer, or may include two or more types of polymers.
  • the insoluble content of the second polymer in the solvent needs to be less than 50% by mass (that is, the second polymer is easily soluble in the solvent), and 30% by mass. Is preferably not more than 10% by mass, more preferably not more than 5% by mass, particularly preferably not more than 1% by mass, and 0% by mass (below the measurement limit). Is most preferred. If the insoluble content of the second polymer in the solvent is 50% by mass or more, the slurry composition for the solid electrolyte-containing layer cannot be given an appropriate viscosity, and the leveling of the slurry composition for the solid electrolyte-containing layer cannot be performed. Sex cannot be enhanced sufficiently. Then, the output characteristics of the all-solid secondary battery including the solid electrolyte-containing layer formed using the slurry composition for a solid electrolyte-containing layer are reduced.
  • the second polymer is a polymer containing at least a nitrile group-containing monomer unit, and may contain a repeating unit other than the nitrile group-containing monomer unit (another repeating unit).
  • nitrile group-containing monomer unit As the nitrile group-containing monomer capable of forming the nitrile group-containing monomer unit, the same ones as exemplified in the section of the "first polymer" can be used. Among them, acrylonitrile and methacrylonitrile are preferable, and acrylonitrile is more preferable, from the viewpoint of further improving the leveling property of the slurry composition for the solid electrolyte-containing layer and exhibiting more excellent output characteristics to the all-solid secondary battery. preferable. In addition, the nitrile group-containing monomer may be used alone, or two or more kinds may be used in combination at an arbitrary ratio.
  • the content ratio of the nitrile group-containing monomer unit in the second polymer may be more than 0% by mass when the amount of all the repeating units contained in the second polymer is 100% by mass. Necessary, it is preferably at least 5% by mass, more preferably at least 8% by mass, further preferably at least 12% by mass, particularly preferably at least 20% by mass, and preferably at least 30% by mass. Or less, more preferably 28% by mass or less, even more preferably 26% by mass or less, and particularly preferably 25% by mass or less.
  • the content ratio of the nitrile group-containing monomer unit in the second polymer is 0% by mass (that is, when the second polymer does not contain the nitrile group-containing monomer unit)
  • the second polymer Of the solid electrolyte-containing layer in which the solid electrolyte is well dispersed cannot be prepared, and the leveling property of the solid electrolyte-containing layer slurry composition decreases. Then, the output characteristics of the all-solid secondary battery including the solid electrolyte-containing layer formed using the slurry composition for a solid electrolyte-containing layer are reduced.
  • a slurry composition for a solid electrolyte-containing layer can be prepared. Therefore, the leveling property of the solid electrolyte-containing layer slurry composition is sufficiently ensured, and the output characteristics of the all-solid secondary battery including the solid electrolyte-containing layer formed using the solid electrolyte-containing layer slurry composition are further improved. Can be improved.
  • the other repeating unit that the second polymer may include in addition to the above-described nitrile group-containing monomer unit may be a repeating unit derived from a monomer copolymerizable with the above-described nitrile group-containing monomer.
  • a repeating unit derived from a monomer copolymerizable with the above-described nitrile group-containing monomer may be a repeating unit derived from a monomer copolymerizable with the above-described nitrile group-containing monomer.
  • an aliphatic conjugated diene monomer unit a repeating unit composed of a hydride of an aliphatic conjugated diene monomer unit (aliphatic conjugated diene hydride unit), an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester unit Monomer units.
  • the second polymer may include one type of other repeating unit, or may include two or more types of other repeating units.
  • the second polymer include, for example, the following (A) to (C): (A) A polymer containing a nitrile group-containing monomer unit and an aliphatic conjugated diene monomer unit and not containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit, and a hydride thereof (hereinafter collectively referred to as Abbreviated as the second polymer (A)).
  • (B) A polymer containing a nitrile group-containing monomer unit, an aliphatic conjugated diene monomer unit, and an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit, and a hydride thereof (hereinafter, these are collectively referred to as Abbreviated as the second polymer (B)), and (C) A polymer containing a nitrile group-containing monomer unit and an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit and not containing an aliphatic conjugated diene monomer (hydride) unit (hereinafter referred to as a second polymer) It may be abbreviated as polymer (C).) Is mentioned.
  • the second polymer is any of the second polymer (A), the second polymer (B), and the second polymer (C)
  • the composition of the polymer is described, but the present invention is not limited to this.
  • the second polymer one of the second polymers (A) to (C) may be used alone, and the second polymer (A) to (C) may be used alone. Two or more types may be used in combination. It is presumed that among the polymers (A) to (C), the affinity for all of the electrode active material, the conductive material, and the solid electrolyte is particularly excellent.
  • the second polymer (B) is preferred from the viewpoint of further improving the leveling property of the layer slurry composition (particularly, the electrode mixture layer slurry composition).
  • the second polymer (A) contains at least one of an aliphatic conjugated diene monomer unit and an aliphatic conjugated diene hydride unit in addition to the nitrile group-containing monomer unit.
  • the second polymer (A) is not particularly limited as long as it is other than an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit.
  • An arbitrary repeating unit which does not correspond to a unit may be included.
  • Examples of the aliphatic conjugated diene monomer capable of forming an aliphatic conjugated diene monomer (hydride) unit include, but are not limited to, 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene (isoprene). ), 2,3-dimethyl-1,3-butadiene and the like.
  • 1,3-butadiene is preferable from the viewpoint of further improving the output characteristics of the all-solid secondary battery while sufficiently securing the flexibility of the solid electrolyte-containing layer.
  • one kind of the aliphatic conjugated diene monomer may be used alone, or two or more kinds thereof may be used in combination at an arbitrary ratio.
  • the polymer (A) has, as an aliphatic conjugated diene monomer (hydride) unit, for example, a 1,3-butadiene unit, a 1,3-butadiene hydride unit, a 2-methyl-1,3- Butadiene (isoprene) unit, 2-methyl-1,3-butadiene (isoprene) hydride unit, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene unit, and 2,3-dimethyl-1,3-butadiene hydride unit And preferably contains at least one of a 1,3-butadiene unit and a 1,3-butadiene hydride unit.
  • a 1,3-butadiene unit for example, a 1,3-butadiene unit, a 1,3-butadiene hydride unit, a 2-methyl-1,3- Butadiene (isoprene) unit, 2-methyl-1,3-butadiene (isoprene) hydride unit, 2,3-di
  • the content ratio of the aliphatic conjugated diene monomer (hydride) unit in the second polymer (A) is preferably 70% by mass or more, more preferably 72% by mass or more, and 74% by mass, when the amount of all the repeating units contained in the polymer is 100% by mass. More preferably, it is 95% by mass or less, more preferably 92% by mass or less, even more preferably 88% by mass or less, and particularly preferably 80% by mass or less. .
  • the content of the aliphatic conjugated diene monomer (hydride) unit in the second polymer (A) is 70% by mass or more, the flexibility of the solid electrolyte-containing layer is secured, and the solid electrolyte-containing layer is provided.
  • the output characteristics of the all solid state secondary battery can be further improved.
  • the content of the aliphatic conjugated diene monomer (hydride) unit in the second polymer (A) is 95% by mass or less, the strength of the second polymer (A) is secured, Good adhesiveness can be exerted on the solid electrolyte containing layer. Therefore, the output characteristics of the all-solid-state secondary battery including the solid electrolyte-containing layer can be sufficiently improved.
  • the second polymer (B) includes, in addition to the nitrile group-containing monomer unit, at least one of an aliphatic conjugated diene monomer unit and an aliphatic conjugated diene hydride unit, and an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer Including body units.
  • the second polymer (B) is an arbitrary unit other than a nitrile group-containing monomer unit, an aliphatic conjugated diene monomer (hydride) unit, and an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit. It may contain a repeating unit.
  • the aliphatic conjugated diene monomer capable of forming an aliphatic conjugated diene monomer (hydride) unit the same as those exemplified in the section of the “second polymer (A)” may be used.
  • the same as those exemplified in the section of the “second polymer (A)” may be used.
  • 1,3-butadiene is preferable from the viewpoint of further improving the output characteristics of the all-solid secondary battery while sufficiently securing the flexibility of the solid electrolyte-containing layer.
  • one kind of the aliphatic conjugated diene monomer may be used alone, or two or more kinds thereof may be used in combination at an arbitrary ratio.
  • the polymer (B) includes, as aliphatic conjugated diene monomer (hydride) units, for example, 1,3-butadiene units, 1,3-butadiene hydride units, and 2-methyl-1,3- Butadiene (isoprene) unit, 2-methyl-1,3-butadiene (isoprene) hydride unit, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene unit, and 2,3-dimethyl-1,3-butadiene hydride unit And preferably contains at least one of a 1,3-butadiene unit and a 1,3-butadiene hydride unit.
  • aliphatic conjugated diene monomer (hydride) units for example, 1,3-butadiene units, 1,3-butadiene hydride units, and 2-methyl-1,3-Butadiene (isoprene) unit, 2-methyl-1,3-butadiene (isoprene) hydride unit, 2,3-dimethyl-1,3-
  • the content ratio of the aliphatic conjugated diene monomer (hydride) unit in the second polymer (B) is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and 50% by mass, when the amount of all the repeating units contained in the polymer is 100% by mass.
  • the content is more preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, even more preferably 70% by mass or less, and particularly preferably 60% by mass or less. .
  • the content of the aliphatic conjugated diene monomer (hydride) unit in the second polymer (B) is 30% by mass or more, the flexibility of the solid electrolyte containing layer is ensured, and the solid electrolyte containing layer is provided.
  • the output characteristics of the all solid state secondary battery can be further improved.
  • the content of the aliphatic conjugated diene monomer (hydride) unit in the second polymer (B) is 90% by mass or less, the strength of the second polymer (B) is secured, Good adhesiveness can be exerted on the solid electrolyte containing layer. Therefore, the output characteristics of the all-solid-state secondary battery including the solid electrolyte-containing layer can be sufficiently improved.
  • the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer capable of forming the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit the same as those exemplified in the section of the "first polymer" may be used. It can. Among them, ethyl acrylate and n-butyl acrylate are preferable, and n-butyl acrylate and dibutyl itaco are preferable from the viewpoint of further improving the output characteristics of the all-solid secondary battery while sufficiently securing the flexibility of the solid electrolyte-containing layer. Nates are more preferred. In addition, one kind of the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer may be used alone, or two or more kinds may be used in combination at an arbitrary ratio.
  • the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit in the second polymer (B) is 5% by mass or more when the amount of all the repeating units contained in the polymer is 100% by mass. Is preferably 8% by mass or more, more preferably 12% by mass or more, particularly preferably 20% by mass or more, preferably 50% by mass or less, and more preferably 45% by mass. It is more preferably at most 40% by mass, more preferably at most 40% by mass.
  • the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit in the second polymer (B) is 5% by mass or more, the flexibility of the solid electrolyte containing layer is ensured, and The output characteristics of the solid secondary battery can be further improved.
  • the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit in the second polymer (B) is 50% by mass or less, the strength of the second polymer (B) is ensured, and Good adhesiveness can be exerted on the electrolyte-containing layer. Therefore, the output characteristics of the all-solid-state secondary battery including the solid electrolyte-containing layer can be sufficiently improved.
  • the second polymer (C) contains an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit in addition to the nitrile group-containing monomer unit.
  • the second polymer (C) is not particularly limited as long as it is other than an aliphatic conjugated diene monomer (hydride) unit, and the nitrile group-containing monomer unit and the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer An arbitrary repeating unit that does not correspond to a body unit may be included.
  • the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer capable of forming the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit the same as those exemplified in the section of the "first polymer" may be used. It can.
  • one kind of the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer may be used alone, or two or more kinds may be used in combination at an arbitrary ratio.
  • the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer from the viewpoint of further improving the output characteristics of the all solid state secondary battery while sufficiently securing the flexibility of the solid electrolyte containing layer, ethyl acrylate and n-butyl are used. Acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, methyl methacrylate, dibutyl itaconate are preferred.
  • the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit in the second polymer (C) is 70% by mass or more when the amount of all the repeating units contained in the polymer is 100% by mass. Is preferably 72% by mass or more, more preferably 74% by mass or more, preferably 95% by mass or less, more preferably 92% by mass or less, and 88% by mass. It is more preferred that: When the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit in the second polymer (C) is 70% by mass or more, the flexibility of the solid electrolyte containing layer is ensured, and the entirety including the solid electrolyte containing layer is provided. The output characteristics of the solid secondary battery can be further improved.
  • the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer unit in the second polymer (C) is 95% by mass or less, the strength of the second polymer (C) is ensured, and Good adhesiveness can be exerted on the electrolyte-containing layer. Therefore, the output characteristics of the all-solid-state secondary battery including the solid electrolyte-containing layer can be sufficiently improved.
  • the method for preparing the second polymer is not particularly limited.
  • the second polymer is produced, for example, by polymerizing a monomer composition containing the above-described monomer in an aqueous solvent and optionally subjecting it to a hydrogenation reaction.
  • the content ratio of each monomer in the monomer composition can be determined according to the content ratio of a desired monomer unit (repeating unit) in the second polymer.
  • the polymerization method is not particularly limited, and any method such as a solution polymerization method, a suspension polymerization method, a bulk polymerization method, and an emulsion polymerization method can be used.
  • any reaction such as ionic polymerization, radical polymerization, living radical polymerization, various kinds of condensation polymerization, and addition polymerization can be used.
  • known emulsifiers and polymerization initiators can be used as necessary.
  • the hydrogenation reaction is not particularly limited, and a known hydrogenation reaction can be employed.
  • the proportion of the first polymer in the total of the first polymer described above and the second polymer described above is preferably 10% by mass or more, and more preferably 20% by mass or more. Is more preferably 30% by mass or more, further preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and even more preferably 70% by mass or less. If the ratio of the amount of the first polymer to the total amount of the first polymer and the second polymer is 10% by mass or more, the solid electrolyte or the electrode in the solid electrolyte-containing layer slurry composition is used. Aggregation of a dispersion component such as an active material can be suppressed.
  • the ionic conductivity of the obtained solid electrolyte containing layer can be increased, and the output characteristics of the all-solid secondary battery can be further improved.
  • the slurry composition for a solid electrolyte-containing layer is sufficiently good.
  • the viscosity By expressing the viscosity, the leveling characteristics of the slurry composition for a solid electrolyte-containing layer are further improved.
  • the output characteristics of the all-solid secondary battery including the solid electrolyte-containing layer formed using the slurry composition for a solid electrolyte-containing layer can be further improved.
  • the solvent contained in the binder composition of the present invention is not particularly limited and includes, for example, cycloaliphatic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; butyl butyrate; diisobutyl ketone And n-butyl ether. These solvents can be used alone or in combination of two or more. And among these, from the viewpoint of further improving the leveling characteristics of the slurry composition for the solid electrolyte-containing layer and further improving the output characteristics of the all-solid secondary battery while increasing the ionic conductivity of the solid electrolyte-containing layer, xylene, Butyl butyrate is preferred.
  • Other components that can optionally be included in the binder composition of the present invention include dispersants, leveling agents, defoamers, conductive materials, reinforcing materials, and the like.
  • other components include a lithium salt. These other components are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction.
  • the method for preparing the binder composition of the present invention is not particularly limited.
  • a dispersion in which the first polymer is dispersed in a solvent and a solution in which the second polymer is dissolved in the solvent are mixed by a known method, and optionally other components are added.
  • a binder composition containing the first polymer, the second polymer, and the solvent can be prepared.
  • the slurry composition for an electrode mixture layer of the present invention includes a solid electrolyte, an electrode active material, and the above-described binder composition of the present invention. More specifically, the slurry composition for an electrode mixture layer of the present invention includes a solid electrolyte, an electrode active material, the first polymer described above, the second polymer described above, and any other components. Is a composition that is dispersed and / or dissolved in a solvent.
  • the slurry composition for an electrode mixture layer of the present invention contains the binder composition of the present invention, if an electrode mixture layer is produced using the slurry composition for an electrode mixture layer of the present invention, With the electrode including the electrode mixture layer, the all-solid-state secondary battery can exhibit excellent output characteristics.
  • the solid electrolyte is not particularly limited as long as it has conductivity of a charge carrier such as lithium ion, and any of an inorganic solid electrolyte and a polymer solid electrolyte can be used. Note that the solid electrolyte may be a mixture of an inorganic solid electrolyte and a polymer solid electrolyte.
  • the slurry composition for an all-solid secondary battery electrode mixture layer is a slurry composition for an all-solid lithium ion secondary battery electrode mixture layer
  • the present invention is not limited to this.
  • the crystalline inorganic lithium ion conductor include Li 3 N, LIICON (Li 14 Zn (GeO 4 ) 4 ), perovskite type Li 0.5 La 0.5 TiO 3 , garnet type Li 7 La 3 Zr 2 O 10 , and LIPON. (Li 3 + y PO 4-x N x ), Thio-LISICON (Li 3.75 Ge 0.25 P 0.75 S 4 ) and the like.
  • the amorphous inorganic lithium ion conductor include glass Li-Si-SO and Li-PS.
  • an amorphous inorganic lithium ion conductor is preferable from the viewpoint of conductivity, and an amorphous sulfide containing Li and P is more preferable. preferable.
  • Amorphous sulfides containing Li and P have high lithium ion conductivity. Therefore, when used as an inorganic solid electrolyte, the internal resistance of the battery can be reduced, and the output characteristics can be improved.
  • the amorphous sulfide containing Li and P is more preferably a sulfide glass composed of Li 2 S and P 2 S 5 from the viewpoint of lowering the internal resistance of the battery and improving the output characteristics. It is particularly preferable that the sulfide glass is produced from a mixed raw material of Li 2 S and P 2 S 5 having a molar ratio of 2 S: P 2 S 5 of 65:35 to 85:15.
  • the amorphous sulfide containing Li and P is prepared by mixing a raw material of Li 2 S and P 2 S 5 having a molar ratio of Li 2 S: P 2 S 5 of 65:35 to 85:15 with a mechanochemical method.
  • the mixed raw material preferably has a Li 2 S: P 2 S 5 molar ratio of 68:32 to 80:20.
  • the lithium ion conductivity of the inorganic solid electrolyte for an all-solid lithium ion secondary battery is not particularly limited and is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 4 S / cm or more, and preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 S / cm. cm or more is more preferable.
  • the inorganic solid electrolyte is at least selected from the group consisting of Al 2 S 3 , B 2 S 3 and SiS 2 as starting materials in addition to the above Li 2 S and P 2 S 5 as long as the ion conductivity is not reduced. It may contain one kind of sulfide. By adding such a sulfide, the glass component in the inorganic solid electrolyte can be stabilized.
  • the inorganic solid electrolyte is at least one selected from the group consisting of Li 3 PO 4 , Li 4 SiO 4 , Li 4 GeO 4 , Li 3 BO 3 and Li 3 AlO 3 in addition to Li 2 S and P 2 S 5. It may contain one kind of lithium ortho oxoate. When such a lithium ortho-oxo acid is contained, the glass component in the inorganic solid electrolyte can be stabilized.
  • the “number average particle diameter” of the inorganic solid electrolyte and the electrode active material is determined by observing 100 inorganic solid electrolytes and the electrode active material with an electron microscope, and observing the particles according to JIS Z8827-1: 2008. It can be determined by measuring the diameter and calculating the average value.
  • lithium hexafluorophosphate LiPF 6
  • lithium tetrafluoroborate LiBF 4
  • fluorinated lithium salts such as lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI).
  • the electrode active material is a material that transfers electrons at the electrodes of the all-solid secondary battery.
  • the electrode active material is a material that transfers electrons at the electrodes of the all-solid secondary battery.
  • the all-solid secondary battery is an all-solid lithium-ion secondary battery
  • a material capable of occluding and releasing lithium is usually used as the electrode active material.
  • the slurry composition for an all-solid secondary battery electrode mixture layer is a slurry composition for an all-solid lithium ion secondary battery electrode mixture layer will be described as an example.
  • the present invention is not limited to this.
  • the positive electrode active material for an all solid lithium ion secondary battery is not particularly limited, and includes a positive electrode active material made of an inorganic compound and a positive electrode active material made of an organic compound. Note that the positive electrode active material may be a mixture of an inorganic compound and an organic compound.
  • the positive electrode active material composed of an inorganic compound examples include a transition metal oxide, a composite oxide of lithium and a transition metal (lithium-containing composite metal oxide), and a transition metal sulfide.
  • a transition metal oxide a composite oxide of lithium and a transition metal (lithium-containing composite metal oxide), and a transition metal sulfide.
  • the above transition metal Fe, Co, Ni, Mn, or the like is used.
  • Specific examples of the inorganic compound used for the positive electrode active material include Co-Ni-Mn lithium-containing composite metal oxides (Li (CoMnNi) O 2 ) and Ni-Co-Al lithium-containing metal composite oxides.
  • Lithium-containing cobalt oxide LiCoO 2
  • LiNiO 2 lithium-containing nickel oxide
  • LiMnO 2 lithium manganate
  • LiMnO 2 LiMn 2 O 4
  • olivine-type lithium iron phosphate LiFePO 4
  • lithium such as LiFeVO 4
  • Transition metal sulfides such as TiS 2 , TiS 3 , and amorphous MoS 2 ; Cu 2 V 2 O 3 , amorphous V 2 O—P 2 O 5 , MoO 3 , V 2 O 5 , A transition metal oxide such as V 6 O 13 ; These compounds may be partially substituted with elements.
  • Examples of the positive electrode active material composed of an organic compound include polyaniline, polypyrrole, polyacene, disulfide compounds, polysulfide compounds, and N-fluoropyridinium salts.
  • the number average particle diameter of the electrode active material is preferably 0.1 ⁇ m or more, more preferably 1 ⁇ m or more, preferably 40 ⁇ m or less, and more preferably 30 ⁇ m or less.
  • the number average particle diameter of the electrode active material is 0.1 ⁇ m or more, handling is easy and the adhesiveness of the obtained electrode mixture layer can be sufficiently increased.
  • the number average particle diameter of the electrode active material is 40 ⁇ m or less, the surface area of the electrode active material can be sufficiently ensured, and the output characteristics of the all solid state secondary battery can be sufficiently improved.
  • the amount of the solid electrolyte contained in the electrode mixture layer slurry composition is such that the ratio of the solid electrolyte to the total amount (100% by mass) of the electrode active material and the solid electrolyte is 10% by mass or more.
  • the amount is preferably 20% by mass or more, more preferably 70% by mass or less, and even more preferably 60% by mass or less.
  • the ratio of the solid electrolyte is equal to or more than the lower limit, the ion conductivity can be sufficiently ensured, the electrode active material can be effectively used, and the capacity of the all-solid secondary battery can be sufficiently increased.
  • the ratio of the solid electrolyte is equal to or less than the above upper limit, the amount of the electrode active material can be sufficiently secured, and the capacity of the all-solid secondary battery can be sufficiently increased.
  • the slurry composition for an electrode mixture layer contains the first polymer described above in the section “Binder composition for all-solid-state secondary batteries”.
  • the amount of the first polymer contained in the slurry composition for an electrode mixture layer is determined by the total solid content (electrode active material, solid electrolyte, first polymer,
  • the total amount is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 0.7 parts by mass or more per 100 parts by mass of the second polymer and the conductive material. More preferably, it is preferably 5 parts by mass or less, more preferably 3 parts by mass or less, further preferably 1.5 parts by mass or less, and more preferably 1.3 parts by mass or less. Particularly preferred.
  • the content of the first polymer in the slurry composition for the electrode mixture layer is 0.1 parts by mass or more per 100 parts by mass of the total solid content, the solid electrolyte and the like in the slurry composition for the electrode mixture layer Can be sufficiently suppressed, and the output characteristics of the all-solid-state secondary battery including the electrode mixture layer formed using the slurry composition can be further improved.
  • the content of the first polymer in the slurry composition for an electrode mixture layer is 5 parts by mass or less per 100 parts by mass of the total solid content, the ion conduction of the electrode mixture layer is caused by the first polymer. It is possible to make the all-solid-state secondary battery exhibit good output characteristics by suppressing the degree of decrease.
  • the slurry composition for an electrode mixture layer includes the second polymer described above in the section “Binder composition for all-solid-state secondary batteries”. And the amount of the second polymer contained in the slurry composition for an electrode mixture layer is determined by the total solid content (electrode active material, solid electrolyte, first polymer, The total amount is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 0.7 parts by mass or more per 100 parts by mass of the second polymer and the conductive material. More preferably, it is preferably 5 parts by mass or less, more preferably 3 parts by mass or less, further preferably 1.5 parts by mass or less, and more preferably 1.3 parts by mass or less. Particularly preferred.
  • optional components and solvents are not particularly limited.
  • the optional components for example, the components exemplified as “other components” in the section of “Binder Composition for All Solid Secondary Battery” can be used.
  • the solvent for example, the solvents exemplified in the section of “Binder composition for all solid state secondary battery” can be used.
  • the slurry composition for an electrode mixture layer is obtained by mixing the above-described components.
  • the method of mixing each component of the above slurry composition is not particularly limited, and examples thereof include a method using a mixing device such as a stirring type, a shaking type, and a rotary type.
  • a method using a dispersion kneading apparatus such as a homogenizer, a ball mill, a bead mill, a sand mill, a roll mill, and a planetary kneader may be used.
  • a method using a rotating machine such as a rotation and revolution mixer), a ball mill or a bead mill is preferable.
  • the slurry composition for a solid electrolyte layer of the present invention includes a solid electrolyte and the above-described binder composition of the present invention. More specifically, the slurry composition for a solid electrolyte layer of the present invention comprises a solid electrolyte, the first polymer described above, the second polymer described above, and optionally contained components (optional Component) is a composition that is dispersed and / or dissolved in a solvent.
  • the solid electrolyte layer slurry composition of the present invention contains the binder composition of the present invention, if a solid electrolyte layer is produced using the solid electrolyte layer slurry composition of the present invention, all solid secondary The battery can exhibit excellent output characteristics.
  • Solid electrolyte those similar to those exemplified in the section “Slurry composition for all-solid secondary battery electrode mixture layer” can be used.
  • the preferred examples and preferred properties of the solid electrolyte contained in the slurry composition for a solid electrolyte layer are the same as the preferred examples and preferred properties of the solid electrolyte contained in the slurry composition for an electrode mixture layer.
  • the slurry composition for a solid electrolyte layer includes the first polymer described above in the section “Binder composition for all solid state secondary battery”.
  • the amount of the first polymer contained in the solid electrolyte layer slurry composition is preferably at least 0.1 part by mass, more preferably at least 0.5 part by mass per 100 parts by mass of the solid electrolyte. Is more preferably 0.7 part by mass or more, further preferably 5 parts by mass or less, more preferably 3 parts by mass or less, and still more preferably 1.5 parts by mass or less. And particularly preferably 1.3 parts by mass or less.
  • the content of the first polymer in the solid electrolyte layer slurry composition is 0.1 parts by mass or more per 100 parts by mass of the solid electrolyte, sufficient aggregation of the solid electrolyte in the solid electrolyte layer slurry composition And the output characteristics of the all-solid secondary battery including the solid electrolyte layer formed using the slurry composition can be further improved.
  • the content of the first polymer in the slurry composition for a solid electrolyte layer is 5 parts by mass or less per 100 parts by mass of the solid electrolyte, the ionic conductivity of the solid electrolyte layer is reduced by the first polymer. And it is possible to exhibit good output characteristics to the all-solid secondary battery.
  • the slurry composition for a solid electrolyte layer includes the second polymer described above in the section “Binder composition for an all-solid secondary battery”. And the amount of the second polymer contained in the solid electrolyte layer slurry composition is preferably at least 0.1 part by mass, more preferably at least 0.5 part by mass per 100 parts by mass of the solid electrolyte. Is more preferably 0.7 part by mass or more, further preferably 5 parts by mass or less, more preferably 3 parts by mass or less, and still more preferably 1.5 parts by mass or less. And particularly preferably 1.3 parts by mass or less.
  • the content of the second polymer in the solid electrolyte layer slurry composition is 0.1 parts by mass or more per 100 parts by mass of the solid electrolyte, a sufficiently good viscosity is imparted to the solid electrolyte layer slurry composition.
  • the leveling property of the solid electrolyte layer slurry composition can be further improved.
  • the all-solid-state secondary battery can exhibit more excellent output characteristics.
  • the content of the second polymer in the slurry composition for an electrode mixture layer is 5 parts by mass or less per 100 parts by mass of the solid electrolyte, the ionic conductivity of the solid electrolyte layer is increased by the second polymer. It is possible to suppress the decrease and to make the all-solid-state secondary battery exhibit good output characteristics.
  • the electrode for an all-solid-state secondary battery of the present invention can be produced using the above-described slurry composition for an electrode mixture layer of the present invention. For example, by forming an electrode mixture layer on a current collector using the slurry composition for an electrode mixture layer of the present invention, a current collector and an electrode having an electrode mixture layer on the current collector. Obtainable. According to the electrode of the present invention including the electrode mixture layer formed from the slurry composition for an electrode mixture layer of the present invention, excellent output characteristics can be exhibited in an all-solid secondary battery.
  • Examples of the surface roughening method include a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, and a chemical polishing method.
  • a mechanical polishing method a polishing cloth paper having abrasive particles fixed thereon, a grindstone, an emery buff, a wire brush provided with a steel wire or the like is used.
  • an intermediate layer may be formed on the surface of the current collector in order to increase the adhesive strength and the conductivity between the current collector and the electrode mixture layer.
  • the electrode mixture layer is formed by using the slurry composition for an electrode mixture layer of the present invention.
  • the electrode mixture layer is made of a dried product of the slurry composition for an electrode mixture layer of the present invention, and the electrode mixture layer has at least a solid electrolyte, an electrode active material, A polymer and a second polymer are included.
  • the components contained in the electrode mixture layer were those contained in the slurry composition for the electrode mixture layer, and the preferable abundance ratio of each component was determined by the slurry for the electrode mixture layer. It is the same as the preferred abundance ratio of each component in the composition.
  • the electrode is formed, for example, by applying a slurry composition for an electrode mixture layer of the present invention onto a current collector (application step), and drying the slurry composition for an electrode mixture layer applied on the current collector. To form an electrode mixture layer (drying step).
  • the method for applying the slurry composition for an electrode mixture layer on the current collector is not particularly limited, and a known method can be used.
  • examples of the coating method include a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, and brush painting.
  • the amount of application is not particularly limited, and can be appropriately set according to the desired thickness of the solid electrolyte layer.
  • the drying time is not particularly limited, but is usually in the range of 10 minutes to 60 minutes.
  • the electrode may be stabilized by pressing the electrode after drying. Examples of the pressing method include a die pressing method and a calendar pressing method, but are not limited thereto.
  • the basis weight of the electrode mixture layer in the electrode obtained as described above is not particularly limited, but is preferably 1.0 mg / cm 2 or more and 20.0 mg / cm 2 or less, and is 5.0 mg / cm 2 or more. More preferably, it is 15.0 mg / cm 2 or less.
  • Solid electrolyte layer for all solid state secondary battery The solid electrolyte layer of the present invention can be prepared using the above-described slurry composition for a solid electrolyte layer of the present invention. According to the solid electrolyte layer of the present invention, which is produced using the slurry composition for a solid electrolyte layer of the present invention, an all-solid secondary battery can exhibit excellent output characteristics.
  • the solid electrolyte layer of the present invention is formed using the slurry composition for a solid electrolyte layer of the present invention.
  • the solid electrolyte layer is made of a dried product of the slurry composition for a solid electrolyte layer of the present invention, and the solid electrolyte layer has at least a solid electrolyte, a first polymer, and a second polymer. Coalescence and is included.
  • the components contained in the solid electrolyte layer are those contained in the solid electrolyte layer slurry composition, and the preferred abundance ratio of each component is in the solid electrolyte layer slurry composition. The preferred abundance ratio of each component is the same.
  • Examples of a method for forming the solid electrolyte layer include the following methods. 1) a method of forming a solid electrolyte layer on an electrode by applying the slurry composition for a solid electrolyte layer of the present invention on an electrode (usually, the surface of an electrode mixture layer; the same applies hereinafter); and then drying; 2) A method for forming a solid electrolyte layer on an electrode by applying the slurry composition for a solid electrolyte layer of the present invention on a substrate, drying the resultant, and then transferring the obtained solid electrolyte layer on the electrode; and, 3) The slurry composition for a solid electrolyte layer of the present invention is applied on a substrate, and the dried product of the slurry composition for a solid electrolyte layer obtained by drying is pulverized into powder, and then the obtained powder A method of forming a self-supporting solid electrolyte layer by molding a body into
  • Any known method can be adopted as a method such as coating, drying, transfer, pulverization, and molding used in the above-mentioned methods 1) to 3).
  • the thickness of the solid electrolyte layer obtained as described above is not particularly limited, but is preferably from 10 ⁇ m to 500 ⁇ m, more preferably from 20 ⁇ m to 300 ⁇ m, and more preferably from 30 ⁇ m to 200 ⁇ m. More preferred.
  • the thickness of the solid electrolyte layer is within the above range, the internal resistance of the all-solid secondary battery can be reduced, and the all-solid secondary battery can exhibit more excellent output characteristics.
  • the thickness of the solid electrolyte layer is 10 ⁇ m or more, a short circuit between the positive electrode and the negative electrode inside the all-solid secondary battery can be sufficiently suppressed.
  • the all-solid-state secondary battery of the present invention includes at least one of the above-described electrode of the present invention and the above-described solid electrolyte layer of the present invention. That is, the all-solid secondary battery of the present invention includes a positive electrode including a positive electrode mixture layer, a negative electrode including a negative electrode mixture layer, and a solid electrolyte layer, and includes a positive electrode mixture layer, a negative electrode mixture layer, and a solid electrolyte layer.
  • the all-solid secondary battery of the present invention is characterized in that at least one of the positive electrode mixture layer, the negative electrode mixture layer, and / or the solid electrolyte layer includes the first polymer and the second polymer derived from the binder composition of the present invention. Since it contains the second polymer, it has excellent battery characteristics such as output characteristics.
  • Electrodes other than the electrode of the present invention (positive electrode and negative electrode) having an electrode mixture layer formed using the slurry composition for an electrode mixture layer of the present invention, which can be used for the all solid state secondary battery of the present invention.
  • the electrode is not particularly limited as long as it does not have an electrode mixture layer using the slurry composition for an electrode mixture layer of the present invention, and any electrode can be used.
  • the solid electrolyte layer other than the solid electrolyte layer of the present invention formed using the slurry composition for a solid electrolyte layer of the present invention which can be used for the all solid secondary battery of the present invention, includes the solid electrolyte of the present invention.
  • Any solid electrolyte layer can be used without particular limitation as long as it is not formed using the layer slurry composition.
  • the all-solid secondary battery of the present invention the positive electrode and the negative electrode are laminated such that the positive electrode mixture layer of the positive electrode and the negative electrode mixture layer of the negative electrode face each other with the solid electrolyte layer interposed therebetween, and optionally pressurized.
  • the laminated body After obtaining the laminated body, it can be obtained as it is, according to the shape of the battery, as it is, or by winding, folding, or the like, putting it in a battery container, and sealing the battery.
  • an overcurrent prevention element such as an expanded metal, a fuse, a PTC element, a lead plate, and the like can be put in a battery container to prevent a pressure rise 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 type, a square type, a flat type, and the like.
  • ⁇ Composition> After 100 g of an aqueous dispersion of the polymer was coagulated with 1 L of methanol, the polymer was vacuum-dried at a temperature of 60 ° C. for 12 hours to obtain a dried polymer. The obtained dried polymer was analyzed by 1 H-NMR, and the ratio (mass ratio) of the content of the repeating units contained in the polymer was calculated based on the peak area of the obtained spectrum.
  • ⁇ Amount insoluble in solvent> The aqueous dispersion of the polymer was dried in an environment of 50% humidity and 23 ° C. to 25 ° C. to prepare a film having a thickness of 3 ⁇ 0.3 mm. Next, the produced film was cut into a 5 mm square to prepare a film piece.
  • the precisely weighed film piece was immersed in 100 g of a solvent (temperature: 25 ° C.) of the binder composition for 24 hours. After immersion for 24 hours, the film piece was pulled up from the solvent, and the pulled up film piece was vacuum-dried at 105 ° C. for 3 hours, and its weight (weight of insoluble matter) W1 was precisely weighed. Then, the insoluble content (%) in the solvent was calculated according to the following equation.
  • Insoluble content in solvent (%) W1 / W0 ⁇ 100 ⁇ Volume average particle size in solvent>
  • a solvent (xylene or butyl butyrate) dispersion of the polymer whose solid content concentration was adjusted to 1.0% by mass was used as a measurement sample.
  • the cumulative volume calculated from the smaller diameter side is 50% in the particle size distribution (volume basis) measured by a laser diffraction type particle size distribution analyzer (manufactured by Shimadzu Corporation, product name “SALD-3100”).
  • SALD-3100 laser diffraction type particle size distribution analyzer
  • the slurry composition (solid electrolyte) was placed in a glass flat-bottomed cylindrical transparent container having an inner diameter of 30 mm, a height of 120 mm, and marked lines (A line and B line) at heights of 55 mm and 85 mm from the bottom surface, respectively.
  • Layer composition or the negative electrode mixture material layer slurry composition up to the line A, and the container was sealed with a rubber stopper. After sealing, it was left standing in an upright state in a 25 ° C. environment for 10 minutes. After the standing, the container was turned down to a horizontal state, and a time T from when the horizontal state was reached to when the leading end of the liquid surface of the slurry composition passed the B line was measured, and evaluated according to the following criteria.
  • AA Time T is less than 1 second
  • B Time T is 3 seconds or more and less than 5 seconds
  • C Time T is 5 seconds or more and less than 10 seconds
  • D Time T is 10 seconds or more ⁇ Lithium ion conductivity>
  • the slurry composition for a solid electrolyte layer was dried on a hot plate at 130 ° C., and the obtained powder was formed into a cylindrical shape of ⁇ 11.28 mm ⁇ 0.5 mm to obtain a measurement sample. For this measurement sample, the lithium ion conductivity (normal temperature) was measured by the AC impedance method.
  • a frequency response analyzer manufactured by Solartron Analytical, product name "Solartron (registered trademark) 1260
  • the measurement conditions were an applied voltage of 10 mV and a measurement frequency range of 0.01 MHz to 1 MHz.
  • the retention rate (conductivity retention rate) of lithium ion conductivity when mixed with a polymer such as the first polymer or the second polymer is as follows. The evaluation was based on the following criteria. The larger the value of the conductivity retention ratio, the more the solid electrolyte layer obtained by using the slurry composition for a solid electrolyte layer has more excellent lithium ion conductivity.
  • a 10-cell all solid state secondary battery was charged to 4.3 V by a constant current method of 0.1 C, and then discharged to 3.0 V at 0.1 C to obtain a 0.1 C discharge capacity. Next, the battery was charged at 0.1 C to 4.3 V, and then discharged at 10 C to 3.0 V, and a 10 C discharge capacity was obtained.
  • the average value of the 0.1 C discharge capacity of 10 cells is the discharge capacity a
  • the average value of the 10 C discharge capacities of the 10 cells is the discharge capacity b
  • the ratio of the discharge capacity b to the discharge capacity a (capacity ratio) discharge capacity b / discharge
  • the capacity a ⁇ 100 (%) was determined and evaluated according to the following criteria. The larger the value of the capacitance ratio, the better the output characteristics.
  • Example 1 ⁇ Preparation of xylene dispersion of first polymer> 100 parts of ion-exchanged water was added to a 1 L flask equipped with a septum equipped with a stirrer, the gas phase was replaced with nitrogen gas, and the temperature was raised to 70 ° C. Then, 0.5 parts of ammonium persulfate (APS) as a polymerization initiator was added. A solution dissolved in 20.0 parts of ion-exchanged water was added.
  • APS ammonium persulfate
  • a monomer composition was obtained by mixing 85 parts of 2-ethylhexyl acrylate and 1 part of ethylene glycol dimethacrylate as a crosslinkable monomer.
  • the obtained monomer composition was continuously added to the above-described 1-liter flask with a septum over 2 hours to carry out polymerization. During the addition of the monomer composition, the reaction temperature was 70 ° C.
  • the mixture was stirred at 80 ° C. for 3 hours, and then the polymerization was terminated.
  • the composition of the first polymer was measured using the obtained aqueous dispersion of the first polymer. Table 1 shows the results.
  • an appropriate amount of xylene was added to the obtained aqueous dispersion of the first polymer to obtain a mixture.
  • water and excess xylene were removed from the mixture by vacuum distillation at 90 ° C. to obtain a xylene dispersion of the first polymer (solid content: 8%).
  • the amount of insolubles in the solvent (xylene) of the obtained first polymer was measured, and it was confirmed that the first polymer was insoluble in the solvent (xylene).
  • the volume average particle diameter of the obtained first polymer in a solvent (xylene) was measured.
  • Table 1 shows the results.
  • potassium oleate as a stabilizer, 0.1 part of potassium phosphate as a stabilizer, and 2,2 ', 4,6,6'-pentamethylheptane-4-thiol (TIBM) 0 as a molecular weight regulator
  • emulsion polymerization was carried out at 30 ° C. in the presence of 0.35 part of potassium persulfate as a polymerization initiator, and acrylonitrile and 1,3-butadiene were copolymerized.
  • TIBM 4,6,6'-pentamethylheptane-4-thiol
  • the contents of the autoclave were heated to 50 ° C. while being pressurized with hydrogen gas to 3 MPa, and hydrogenated for 6 hours. Thereafter, the content is returned to room temperature, the system is set to a nitrogen atmosphere, and then concentrated by an evaporator until the solid content concentration becomes 40% to obtain an aqueous dispersion of a second polymer (hydrogenated nitrile rubber).
  • the composition of the second polymer was measured using the obtained aqueous dispersion of the second polymer. Table 1 shows the results. Then, an appropriate amount of xylene was added to the obtained aqueous dispersion of the second polymer to obtain a mixture.
  • This composition was mixed with a planetary kneader to obtain a slurry composition for a negative electrode mixture layer.
  • the leveling property was evaluated using the obtained slurry composition for a negative electrode mixture layer.
  • Table 1 shows the results.
  • ⁇ Preparation of slurry composition for positive electrode mixture layer> As monomers, acrylonitrile as a nitrile group-containing monomer, 20 parts, 1,3-butadiene as an aliphatic conjugated diene monomer, 60 parts, n-butyl acrylate as an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer A xylene solution of a polymer was prepared in the same manner as in "Preparation of a xylene solution of a second polymer" described above except that 20 parts were used.
  • the xylene solution of the obtained polymer was used as a binder composition (for a positive electrode mixture layer). Then, 65 parts of a Co—Ni—Mn lithium composite oxide-based active material NMC532 (LiNi 5/10 Co 2/10 Mn 3/10 O 2 , number average particle diameter: 10.0 ⁇ m) as a positive electrode active material were added.
  • a Co—Ni—Mn lithium composite oxide-based active material NMC532 LiNi 5/10 Co 2/10 Mn 3/10 O 2 , number average particle diameter: 10.0 ⁇ m
  • a conductive agent 3 parts of acetylene black as above and 2 parts (equivalent to solid content) of the binder composition (for the positive electrode mixture layer) prepared as described above were mixed, and xylene was added to the obtained mixed solution to obtain a solid.
  • a composition having a concentration of 75% was prepared.
  • This composition was mixed for 60 minutes with a planetary kneader, further adjusted to a solid content of 70% with xylene, and then mixed for 10 minutes with a planetary kneader to obtain a slurry composition for a positive electrode mixture layer.
  • This composition was mixed with a planetary kneader to obtain a slurry composition for a solid electrolyte layer. Using the obtained slurry composition for a solid electrolyte layer, the leveling property and the ionic conductivity were evaluated.
  • Table 1 shows the results.
  • ⁇ Preparation of solid electrolyte layer> The slurry composition for a solid electrolyte layer was dried on a release sheet as a base material, and the dried product separated from the release sheet was ground in a mortar to obtain powder. 0.05 mg of the obtained powder was placed in a 10 mm ⁇ mold and molded at a pressure of 200 MPa to obtain a pellet (solid electrolyte layer) having a thickness of 500 ⁇ m.
  • ⁇ Preparation of negative electrode> The slurry composition for a negative electrode mixture layer is applied to the surface of a copper foil as a current collector, and dried at 120 ° C. for 20 minutes to form a negative electrode mixture layer (basis weight) on one surface of the copper foil as a current collector.
  • a negative electrode having an amount of 10.0 mg / cm 2 was obtained.
  • Preparation of positive electrode> The slurry composition for a positive electrode mixture layer is applied to the surface of an aluminum foil as a current collector, and dried at 120 ° C. for 30 minutes to form a positive electrode mixture layer (basis weight) on one surface of the aluminum foil as a current collector.
  • a positive electrode having an amount of 18.0 mg / cm 2 ) was obtained.
  • ⁇ Manufacture of all-solid secondary batteries> Each of the negative electrode and the positive electrode obtained as described above was punched at 10 mm ⁇ .
  • the solid electrolyte layer obtained as described above is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode after punching (in this case, the electrode mixture layer of each electrode is in contact with the solid electrolyte layer) and pressed at a pressure of 200 MPa to obtain a solid electrolyte.
  • a laminate for a secondary battery was obtained.
  • the obtained laminate was placed in an evaluation cell (restraint pressure: 40 MPa) to obtain an all-solid secondary battery. Then, the output characteristics of the obtained all solid state secondary battery were evaluated. Table 1 shows the results.
  • Example 2 In preparing a xylene dispersion of the first polymer, 15 parts of acrylonitrile as a nitrile group-containing monomer, 40 parts of n-butyl acrylate as an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer and ethyl were used as monomers.
  • a xylene dispersion of the first polymer, a xylene solution of the second polymer, A binder composition, a slurry composition for a negative electrode mixture layer, a slurry composition for a positive electrode mixture layer, a slurry composition for a solid electrolyte layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode, and an all-solid secondary battery are manufactured and measured and evaluated. went. Table 1 shows the results.
  • Example 3 At the time of preparing the binder composition, the mixing ratio of the first polymer and the second polymer (first polymer: second polymer) was 75:25 (Example 3) and 25:75 (Example 3), respectively. Except having changed to Example 4), similarly to Example 1, the xylene dispersion liquid of the first polymer, the xylene solution of the second polymer, the binder composition, the slurry composition for the negative electrode mixture layer, A slurry composition for a positive electrode mixture layer, a slurry composition for a solid electrolyte layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode, and an all-solid secondary battery were manufactured, and measured and evaluated. Table 1 shows the results.
  • Example 5 Except that the solid content equivalent of the binder composition was changed to 4 parts (Example 5) and 1 part (Example 6) at the time of preparing the slurry composition for the negative electrode mixture layer and the slurry composition for the solid electrolyte layer, respectively.
  • Example 6 Except that the solid content equivalent of the binder composition was changed to 4 parts (Example 5) and 1 part (Example 6) at the time of preparing the slurry composition for the negative electrode mixture layer and the slurry composition for the solid electrolyte layer, respectively.
  • a xylene dispersion of the first polymer, a xylene solution of the second polymer, a binder composition, a slurry composition for the negative electrode mixture layer, and a slurry composition for the positive electrode mixture layer A slurry composition for a solid electrolyte layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode, and an all-solid secondary battery were manufactured, and measured and evaluated. Table 1 shows the results.
  • Example 7 When preparing the xylene dispersion of the first polymer, the amounts of acrylonitrile and 1,3-butadiene used in the preparation of the first polymer were 10 parts and 90 parts (Example 7), and 28 parts and 72 parts, respectively. Parts (Example 8), xylene dispersion of the first polymer in the same manner as in Example 1 except that 3 parts and 97 parts (Example 9) were changed to 35 parts and 65 parts (Example 10).
  • Liquid, xylene solution of the second polymer, binder composition, slurry composition for negative electrode mixture layer, slurry composition for positive electrode mixture layer, slurry composition for solid electrolyte layer, solid electrolyte layer, negative electrode, and all solids A secondary battery was manufactured, and measured and evaluated. The results are shown in Tables 1 and 2.
  • Example 11 In preparing the xylene solution of the second polymer, as a monomer, 20 parts of acrylonitrile as a nitrile group-containing monomer, 60 parts of 1,3-butadiene as an aliphatic conjugated diene monomer, ethylenically unsaturated A xylene dispersion of a first polymer, a xylene solution of a second polymer, and a binder composition in the same manner as in Example 1 except that 20 parts of n-butyl acrylate as a carboxylic acid ester monomer was used.
  • a slurry composition for a negative electrode mixture layer, a slurry composition for a positive electrode mixture layer, a slurry composition for a solid electrolyte layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode, and an all-solid secondary battery were manufactured and measured and evaluated. Table 2 shows the results.
  • Example 12 Except for using the xylene solution of the second polymer prepared as follows, in the same manner as in Example 1, the xylene dispersion of the first polymer, the binder composition, and the slurry composition for the negative electrode mixture layer , A slurry composition for a positive electrode mixture layer, a slurry composition for a solid electrolyte layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode, and an all-solid secondary battery were manufactured, and measured and evaluated. Table 2 shows the results.
  • potassium oleate as a stabilizer 0.1 part of potassium phosphate as a stabilizer, and 2,2 ', 4,6,6'-pentamethylheptane-4-thiol (TIBM) 0 as a molecular weight regulator Then, emulsion polymerization was carried out at 30 ° C.
  • Example 13 In preparing the xylene solution of the second polymer, as a monomer, 20 parts of acrylonitrile as a nitrile group-containing monomer, 60 parts of 1,3-butadiene as an aliphatic conjugated diene monomer, ethylenically unsaturated A xylene dispersion of a first polymer, a xylene solution of a second polymer, and a binder composition in the same manner as in Example 12 except that 20 parts of n-butyl acrylate as a carboxylic acid ester monomer was used.
  • a slurry composition for a negative electrode mixture layer, a slurry composition for a positive electrode mixture layer, a slurry composition for a solid electrolyte layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode, and an all-solid secondary battery were manufactured and measured and evaluated. Table 2 shows the results.
  • Example 14 Except for using the xylene solution of the second polymer prepared as follows, in the same manner as in Example 1, the xylene dispersion of the first polymer, the binder composition, and the slurry composition for the negative electrode mixture layer , A slurry composition for a positive electrode mixture layer, a slurry composition for a solid electrolyte layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode, and an all-solid secondary battery were manufactured, and measured and evaluated. Table 2 shows the results.
  • APS ammonium persulfate
  • Example 15 When preparing a xylene solution of the second polymer, as a monomer, 20 parts of acrylonitrile as a nitrile group-containing monomer, 40 parts of 2-ethylhexyl acrylate as an ethylenically unsaturated carboxylic acid ester monomer and methyl methacrylate Except that 40 parts were used, a xylene dispersion of the first polymer, a xylene solution of the second polymer, a binder composition, a slurry composition for the negative electrode mixture layer, A slurry composition for a material layer, a slurry composition for a solid electrolyte layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode, and an all-solid secondary battery were manufactured, and measured and evaluated. Table 2 shows the results.
  • Example 16 The same operation as in Example 1 was performed, except that butyl butyrate was used instead of xylene, as a solvent, and measurement and evaluation were performed. That is, a butyl butyrate dispersion of the first polymer, a butyl butyrate solution of the second polymer, a binder composition, and a negative electrode A slurry composition for a material layer, a slurry composition for a positive electrode mixture layer, a slurry composition for a solid electrolyte layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode, and an all-solid secondary battery were manufactured and measured and evaluated. Table 3 shows the results.
  • Example 17 The same operation as in Example 11 was performed, except that butyl butyrate was used instead of xylene as the solvent, and the measurement and the evaluation were performed. That is, a butyl butyrate dispersion of the first polymer, a butyl butyrate solution of the second polymer, a binder composition, and a negative electrode A slurry composition for a material layer, a slurry composition for a positive electrode mixture layer, a slurry composition for a solid electrolyte layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode, and an all-solid secondary battery were manufactured and measured and evaluated. Table 3 shows the results.
  • Example 18 The same operation as in Example 14 was performed, except that diisobutyl ketone was used instead of xylene as the solvent, and the measurement and the evaluation were performed. That is, except that diisobutyl ketone was used in place of xylene, the same operation as in Example 14 was performed, and a diisobutyl ketone dispersion of the first polymer, a diisobutyl ketone solution of the second polymer, a binder composition, a negative electrode
  • a slurry composition for a material layer, a slurry composition for a positive electrode mixture layer, a slurry composition for a solid electrolyte layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode, and an all-solid secondary battery were manufactured and measured and evaluated. Table 3 shows the results.
  • Example 19 The same operation as in Example 14 was performed, except that n-butyl ether was used instead of xylene as the solvent, and the measurement and the evaluation were performed. That is, the same operation as in Example 14 was carried out except that n-butyl ether was used instead of xylene, and a dispersion of n-butyl ether of the first polymer, a solution of n-butyl ether of the second polymer, and a binder composition , A slurry composition for a negative electrode mixture layer, a slurry composition for a positive electrode mixture layer, a slurry composition for a solid electrolyte layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode, and an all-solid secondary battery were manufactured and measured and evaluated. Table 3 shows the results.
  • a xylene solution of a second polymer was prepared in the same manner as in Example 1 except that a xylene solution of a second polymer was used as a binder composition without preparing the first polymer.
  • a slurry composition for a negative electrode mixture layer, a slurry composition for a positive electrode mixture layer, a slurry composition for a solid electrolyte layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode, and an all-solid secondary battery were manufactured and measured and evaluated. Table 3 shows the results.
  • Example 2 A xylene dispersion of the first polymer (binder composition) was prepared in the same manner as in Example 1 except that the xylene dispersion of the first polymer was used as the binder composition without preparing the second polymer. ), A slurry composition for a negative electrode mixture layer, a slurry composition for a positive electrode mixture layer, a slurry composition for a solid electrolyte layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode, and an all-solid secondary battery, and perform measurement and evaluation. was. Table 3 shows the results.
  • APS ammonium persulfate
  • a xylene dispersion of the first polymer was prepared in the same manner as in Example 1, except that a xylene dispersion of a hydrogenated nitrile rubber prepared as follows was prepared.
  • a binder composition a slurry composition for a negative electrode mixture layer, a slurry composition for a positive electrode mixture layer, a slurry composition for a solid electrolyte layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode, and an all-solid secondary battery. was done. Table 3 shows the results.
  • ⁇ Preparation of xylene dispersion of hydrogenated nitrile rubber As monomers, acrylonitrile 25 parts as a nitrile group-containing monomer and 75 parts 1,3-butadiene as an aliphatic conjugated diene monomer are added, and ethylene glycol dimethacrylate 0.5 as a crosslinkable monomer is added. Except for using the part, A polymerization reaction was performed in the same manner as described in “Preparation of xylene solution of second polymer” in Example 1 to obtain an aqueous dispersion of the polymer.
  • a hydrogenation reaction was performed in the same manner as in the procedure described in “Preparation of xylene solution of second polymer” in Example 1. Thereafter, the content was returned to normal temperature, the system was set to a nitrogen atmosphere, and then concentrated by an evaporator until the solid content concentration became 40% to obtain an aqueous dispersion of a hydrogenated nitrile rubber.
  • the composition of the hydrogenated nitrile rubber was measured using the obtained aqueous dispersion of the hydrogenated nitrile rubber. Table 2 shows the results. Then, an appropriate amount of xylene was added to the obtained aqueous dispersion of the hydrogenated nitrile rubber to obtain a mixture.
  • the first polymer, the second polymer, and the solvent are contained, the first polymer is hardly soluble in the solvent, and the second polymer contains the nitrile group.
  • a slurry composition for a solid electrolyte-containing layer having excellent leveling properties can be prepared, and lithium ion conductive layer can be prepared. It can be seen that a solid electrolyte layer having excellent power and an all-solid secondary battery having excellent output characteristics can be manufactured.
  • a slurry composition for a solid electrolyte-containing layer having good leveling properties it is possible to prepare a slurry composition for a solid electrolyte-containing layer having good leveling properties, and to form a solid electrolyte-containing layer capable of exhibiting excellent output characteristics in an all-solid secondary battery.
  • a binder composition for a solid secondary battery can be provided.
  • for an all-solid secondary battery electrode mixture layer capable of forming an electrode mixture layer having good leveling properties and exhibiting excellent output characteristics to an all-solid secondary battery A slurry composition can be provided.
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Abstract

本発明は、良好なレベリング性を有する固体電解質含有層用スラリー組成物を調製可能であると共に、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させ得る固体電解質含有層を形成可能な全固体二次電池用バインダー組成物の提供を目的とする。本発明のバインダー組成物は、第一の重合体、第二の重合体、および溶媒を含む全固体二次電池用バインダー組成物であって、前記第一の重合体は、前記溶媒に対して難溶性であり、前記第二の重合体は、ニトリル基含有単量体単位を含み、そして前記溶媒に対して易溶性である。

Description

全固体二次電池用バインダー組成物、全固体二次電池電極合材層用スラリー組成物、全固体二次電池固体電解質層用スラリー組成物、全固体二次電池用電極、全固体二次電池用固体電解質層、および全固体二次電池
 本発明は、全固体二次電池用バインダー組成物、全固体二次電池電極合材層用スラリー組成物、全固体二次電池固体電解質層用スラリー組成物、全固体二次電池用電極、全固体二次電池用固体電解質層、および全固体二次電池に関するものである。
 近年、リチウムイオン二次電池等の二次電池は、携帯情報端末や携帯電子機器などの携帯端末に加えて、家庭用小型電力貯蔵装置、自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車など、様々な用途での需要が増加している。そして、用途の広がりに伴い、二次電池には安全性の更なる向上が要求されている。
 そこで、安全性の高い二次電池として、引火性が高くて漏洩時の発火危険性が高い有機溶媒電解質に代えて、固体電解質を用いた全固体二次電池が注目されている。固体電解質は、例えば、結着材により、固体電解質などの成分が互いに結着されて形成される固体電解質含有層(電極合材層、固体電解質層)として、全固体二次電池内に含有される。
 ここで、一般に、全固体二次電池においては、集電体上に電極合材層を備える電極(正極および負極)の間に、固体電解質層が配置されている。そして、電極合材層や固体電解質層などの固体電解質含有層の作製には、結着材としての重合体を含む全固体二次電池用バインダー組成物が用いられる。具体的には、固体電解質含有層の形成には、バインダー組成物を用いて調製される固体電解質含有層用スラリー組成物が使用される。
 例えば、バインダー組成物と、固体電解質と、電極活物質を含む全固体二次電池電極合材層用スラリー組成物(以下、「電極合材層用スラリー組成物」と略記する場合がある。)を乾燥することで、電極合材層を形成することができる。また、例えば、バインダー組成物と、固体電解質を含む全固体二次電池固体電解質層用スラリー組成物(以下、「固体電解質層用スラリー組成物」と略記する場合がある。)を乾燥することで、固体電解質層を形成することができる。
 そして、バインダー組成物に含まれる結着材を改良することで、全固体二次電池の性能を向上させる試みが従来からなされている。
 具体的には、例えば特許文献1では、所定範囲内の厚みを有する固体電解質層の形成に際し、結着材として、ゲル構造を有する重合体を含むバインダー組成物を用いると共に、粒子径が異なる2種類の固体電解質粒子を用いることにより、当該固体電解質層を備える全固体二次電池の充放電特性を高めている。
特開2016-181471号公報
 しかし、上記従来のバインダー組成物には、当該バインダー組成物を用いて調製される固体電解質含有層用スラリー組成物を塗布して固体電解質含有層を形成するに際し、固体電解質含有層用スラリー組成物の塗膜の平滑性が損なわれ、均一な厚みを有する固体電解質含有層の形成が困難となる場合があった(すなわち、固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング性が低下してしまう場合があった)。また、上記従来のバインダー組成物には、全固体二次電池の出力特性を向上させるという点において改善の余地があった。
 そこで、本発明は、良好なレベリング性を有する固体電解質含有層用スラリー組成物を調製可能であると共に、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させ得る固体電解質含有層を形成可能な全固体二次電池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、良好なレベリング性を有し、且つ、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させ得る電極合材層を形成可能な全固体二次電池電極合材層用スラリー組成物を提供することを目的とする。
 そして、本発明は、良好なレベリング性を有し、且つ、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させ得る固体電解質層を形成可能な全固体二次電池固体電解質層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、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させ得る全固体二次電池用電極および全固体二次電池用固体電解質層を提供することを目的とする。
 加えて、本発明は、出力特性に優れる全固体二次電池を提供することを目的とする。
 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、所定の2種類の重合体と、溶媒とを含むバインダー組成物を用いれば、当該バインダー組成物を用いて調製される固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング性を向上させ得ると共に、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させ得ることを見出し、本発明を完成させた。
 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、本発明の全固体二次電池用バインダー組成物は、第一の重合体、第二の重合体、および溶媒を含む全固体二次電池用バインダー組成物であって、前記第一の重合体は、前記溶媒に対して難溶性であり、前記第二の重合体は、ニトリル基含有単量体単位を含み、そして前記溶媒に対して易溶性であることを特徴とする。このように、溶媒中に、当該溶媒に対して難溶性である第一の重合体と、当該溶媒に対して易溶性であり且つニトリル基含有単量体単位を含む第二の重合体とを含有するバインダー組成物を用いれば、良好なレベリング性を有する固体電解質含有層用スラリー組成物(電極合材層用スラリー組成物および固体電解質層用スラリー組成物)の調製、並びに、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させ得る固体電解質含有層(電極合材層および固体電解質層)の形成が可能になる。
 なお、本発明において、重合体が、溶媒に対して「難溶性」であるとは、本明細書の実施例に記載の方法を用いて測定される「溶媒への不溶分量」が50質量%以上であることを意味し、「易溶性」であるとは、同「溶媒への不溶分量」が50質量%未満であることを意味する。
 また、本発明において、「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繰り返し単位が含まれている」ことを意味する。
 ここで、本発明の全固体二次電池用バインダー組成物は、前記第一の重合体と前記第二の重合体の合計中に占める前記第一の重合体の割合が、10質量%以上90質量%以下であることが好ましい。第一の重合体と第二の重合体の合計中に占める第一の重合体の割合が上述した範囲内であれば、固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング性を更に向上させつつ、全固体二次電池の出力特性を一層高めることができる。
 そして、本発明の全固体二次電池用バインダー組成物は、前記第二の重合体における前記ニトリル基含有単量体単位の含有割合が、5質量%以上30質量%以下であることが好ましい。第二の重合体のニトリル基含有単量体単位の含有割合が上述した範囲内であれば、固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング性を更に向上させつつ、全固体二次電池の出力特性を一層高めることができる。
 なお、本発明において、重合体を構成する各繰り返し単位(単量体単位)を含有する割合は、1H-NMRおよび13C-NMRなどの核磁気共鳴(NMR)法を用いて測定することができる。
 ここで、本発明の全固体二次電池用バインダー組成物は、前記溶媒がキシレンと酪酸ブチルの少なくとも一方を含有することが好ましい。溶媒としてキシレンおよび/または酪酸ブチルを含むバインダー組成物を用いれば、固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング特性が更に向上させると共に、固体電解質含有層のイオン伝導度を高めつつ全固体二次電池の出力特性を一層向上させることができる。
 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、本発明の全固体二次電池電極合材層用スラリー組成物は、固体電解質と、電極活物質と、上述した何れかの全固体二次電池用バインダー組成物とを含むことを特徴とする。このように、固体電解質と、電極活物質と、上述したバインダー組成物の何れかを含む電極合材層用スラリー組成物は、良好なレベリング性を有し、そして当該電極合材層用スラリー組成物によれば、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させ得る電極合材層の形成が可能になる。
 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、本発明の全固体二次電池固体電解質層用スラリー組成物は、固体電解質と、上述した何れかの全固体二次電池用バインダー組成物とを含むことを特徴とする。このように、固体電解質と、上述したバインダー組成物の何れかを含む固体電解質層用スラリー組成物は、良好なレベリング性を有し、そして当該固体電解質層用スラリー組成物によれば、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させ得る固体電解質層の形成が可能になる。
 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、本発明の全固体二次電池用電極は、上述した全固体二次電池電極合材層用スラリー組成物を用いて形成される電極合材層を有することを特徴とする。このように、上述した電極合材層用スラリー組成物から形成される電極合材層を有する電極によれば、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させることができる。
 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、本発明の全固体二次電池用固体電解質層は、上述した全固体二次電池固体電解質層用スラリー組成物を用いて形成されることを特徴とする。このように、上述した固体電解質層用スラリー組成物から形成される固体電解質層によれば、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させることができる。
 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、本発明の全固体二次電池は、上述した全固体二次電池用電極と、上述した全固体二次電池用固体電解質層との少なくとも一方を備えることを特徴とする。このように、少なくとも何れかの固体電解質含有層を、上述したバインダー組成物を含む固体電解質含有層用スラリー組成物を用いて形成すれば、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させることができる。
 本発明によれば、良好なレベリング性を有する固体電解質含有層用スラリー組成物を調製可能であると共に、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させ得る固体電解質含有層を形成可能な全固体二次電池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、良好なレベリング性を有し、且つ、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させ得る電極合材層を形成可能な全固体二次電池電極合材層用スラリー組成物を提供することができる。
 そして、本発明によれば、良好なレベリング性を有し、且つ、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させ得る固体電解質層を形成可能な全固体二次電池固体電解質層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、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させ得る全固体二次電池用電極および全固体二次電池用固体電解質層を提供することができる。
 加えて、本発明によれば、出力特性に優れる全固体二次電池を提供することができる。
 以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
 ここで、本発明の全固体二次電池用バインダー組成物は、全固体二次電池の製造用途に用いることができ、例えば、全固体二次電池を構成する固体電解質含有層(電極合材層および/または固体電解質層層)の製造に用いる固体電解質含有層用スラリー組成物(全固体二次電池電極合材層用スラリー組成物および/または全固体二次電池固体電解質層用スラリー組成物)の調製に用いることができる。また、本発明の全固体二次電池電極合材層用スラリー組成物は、本発明の全固体二次電池用バインダー組成物を含み、電極合材層の形成に用いることができる。更に、本発明の全固体二次電池固体電解質層用スラリー組成物は、本発明の全固体二次電池用バインダー組成物を含み、固体電解質層の形成に用いることができる。そして、本発明の全固体二次電池用電極は、本発明の全固体二次電池電極合材層用スラリー組成物を用いて作製することができる。また、本発明の全固体二次電池用固体電解質層は、本発明の全固体二次電池固体電解質層用スラリー組成物を用いて作製することができる。更に、本発明の全固体二次電池は、本発明の全固体二次電池用電極および/または本発明の全固体二次電池用固体電解質層を備えるものである。
(全固体二次電池用バインダー組成物)
 本発明のバインダー組成物は、第一の重合体、第二の重合体、および溶媒を少なくとも含有し、任意に、その他の成分を更に含有し得る。ここで、本発明のバインダー組成物において、上記第一の重合体は、上記溶媒に対して難溶性であり、上記第二の重合体は、上記溶媒に対して易溶性である。また、上記第二の重合体は、ニトリル基含有単量体単位を含む。
 そして、溶媒中に、上述した第一の重合体および第二の重合体を含むバインダー組成物によれば、良好なレベリング性を有する固体電解質含有層用スラリー組成物を調製することができ、そして、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させ得る固体電解質含有層を形成することができる。
 なお、本発明のバインダー組成物を用いることで、固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング性を高めると共に、全固体二次電池の出力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る。
 即ち、本発明のバインダー組成物に含まれる第一の重合体は、バインダー組成物の溶媒に対して難溶性であるため、通常、粒子状を呈して溶媒中に微粒子として分散している。このため、バインダー組成物を用いて調製される固体電解質含有層用スラリー組成物中において、第一の重合体が固体電解質や電極活物質などの分散成分同士の間に介在することで、これら分散成分が物理的に接触して凝集することを抑制することができる。一方、本発明のバインダー組成物に含まれる第二の重合体は、バインダー組成物の溶媒に対して易溶性であるため、バインダー組成物を用いて調製される固体電解質含有層用スラリー組成物中においてその分子鎖が十分に広がり、固体電解質含有層用スラリー組成物に適切な粘性を付与することができる。更に、第二の重合体は、ニトリル基含有単量体単位を含むため、固体電解質含有層用スラリー組成物中において、ニトリル基を介して固体電解質に良好に吸着し、固体電解質の分散性を高めることができる。
 このように、本発明のバインダー組成物によれば、分散成分の凝集を抑制しうる第一の重合体と、固体電解質含有層用スラリー組成物に適切な粘性を付与しつつ、固体電解質の分散性を向上させうる第二の重合体の寄与が相まって、固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング性を高めることができる。そして、本発明のバインダー組成物を用いて調製された、良好なレベリング性を有する固体電解質含有層用スラリー組成物によれば、固体電解質が良好に遍在してイオン伝導度に優れる固体電解質含有層を得ることができるため、当該固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を向上させることができる。
<第一の重合体>
 第一の重合体は、本発明のバインダー組成物に含まれる溶媒に対して難溶性である。なお、本発明のバインダー組成物は、第一の重合体として、1種類の重合体を含んでいてもよく、2種類以上の重合体を含んでいてもよい。
<<溶媒への不溶分量>>
 ここで、第一の重合体の溶媒への不溶分量は、50質量%以上100質量%以下であることが必要であり(即ち、第一の重合体は、溶媒に対して難溶性であり)、60質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることが更に好ましく、99質量%以下であることが好ましく、98質量%以下であることがより好ましい。第一の重合体の溶媒への不溶分量が50質量%未満であると、固体電解質や電極活物質の凝集を抑制することができず、固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング性を十分に高めることができない。そして、固体電解質含有層用スラリー組成物を用いて形成される固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性が低下する。一方、第一の重合体の溶媒への不溶分量が99質量%以下であれば、第一の重合体が、十分な結着能を有する結着材として良好に機能しうり、固体電解質含有層の接着性向上に寄与することができる。そのため、固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を更に向上させることができる。
 なお、第一の重合体および第二の重合体などの重合体の「溶媒への不溶分量」は、重合体の調製に用いる単量体の種類および使用量、分子量調整剤の種類および使用量、並びに、反応温度および反応時間などの重合条件を変更することにより調整することができる。
<<溶媒中での体積平均粒子径>>
 また、第一の重合体の溶媒中での体積平均粒子径は、100nm以上1μm以下であることが好ましい。第一の重合体の溶媒中での体積平均粒子径が100nm以上であれば、第一の重合体の大きさが十分に確保され立体障害として好適に機能しうるため、固体電解質や電極活物質などの分散成分の物理的接触および凝集を良好に抑制することができる。一方、第一の重合体の溶媒中での体積平均粒子径が1μm以下であれば、第一の重合体の単位質量当たりの粒子数が十分に確保されることで、固体電解質や電極活物質などの分散成分の物理的接触および凝集を良好に抑制することができる。したがって、第一の重合体の溶媒中での体積平均粒子径が上述した範囲内であれば、固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング性を更に高めつつ、全固体二次電池の出力特性を一層向上させることができる。
 なお、本発明において、「溶媒中での体積平均粒子径」は、本明細書の実施例に記載の方法を用いて測定することができる。
<<組成>>
 ここで、第一の重合体の組成は、第一の重合体が溶媒に対して難溶性であれば特に限定されないが、固体電解質および電極活物質の凝集を十分に抑制すると共に、固体電解質含有層に柔軟性および接着性を付与して、固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を更に向上させる観点からは、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位を含む重合体(以下、「エステル系重合体」と称する場合がある。)であることが好ましい。以下、第一の重合体がエステル系重合体である場合を一例に挙げて、第一の重合体の組成を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
[エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位]
 エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位を形成しうるエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体としては、例えば、エチレン性不飽和モノカルボン酸のエステルからなる単量体や、エチレン性不飽和ジカルボン酸のジエステルからなる単量体を用いることができる。
 ここで、エチレン性不飽和モノカルボン酸のエステルからなる単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル単量体が挙げられる。なお、本発明において、「(メタ)アクリル」とは、アクリルおよび/又はメタクリルを意味する。
 そして、(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、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、イソブチルアクリレート、n-ペンチルアクリレート、イソ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など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、イソブチルメタクリレート、n-ペンチルメタクリレート、イソ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、グリシジルメタクリレートなどのメタクリル酸アルキルエステル;などが挙げられる。
 また、エチレン性不飽和ジカルボン酸のジエステルからなる単量体としては、ジエチルマレエート、ジブチルマレエート等のマレイン酸ジアルキルエステル;ジエチルフマレート、ジブチルフマレート等のフマル酸ジアルキルエステル;ジエチルイタコネート、ジブチルイタコネート等のイタコン酸ジアルキルエステル;などが挙げられる。
 これらの中でも、全固体二次電池の出力特性を更に向上させる観点から、2-エチルヘキシルアクリレート、n-ブチルアクリレート、エチルアクリレート、ジブチルイタコネート、ジブチルマレエート、ジブチルフマレートが好ましい。なお、エチレン性不飽和カルボン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。
 そして、第一の重合体におけるエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位の含有割合は、第一の重合体に含有される全繰り返し単位の量を100質量%とした場合、50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることが更に好ましく、80質量%以上であることが特に好ましく、99質量%以下であることが好ましく、95質量%以下であることがより好ましく、90質量%以下であることが更に好ましい。第一の重合体におけるエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位の含有割合が50質量%以上であれば、固体電解質含有層の接着性および柔軟性を十分に確保して、固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を更に向上させることができる。一方、第一の重合体におけるエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位の含有割合が99質量%以下であれば、バインダー組成物の溶媒に対する親和性が過度に高まることもなく、溶媒への不溶分量を確保して固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング性を十分に向上させることができる。
[架橋性単量体単位]
 第一の重合体は、上述したエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位に加えて、架橋性単量体単位を含むことが好ましい。ここで、架橋性単量体単位を形成しうる架橋性単量体としては、一分子内にエチレン性不飽和結合を二つ以上有する単量体が挙げられる。より具体的には、架橋性単量体単位としては、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エチレングリコールジメタクリレートなどの多官能(メタ)アクリレート化合物;ジビニルベンゼンなどの多官能芳香族化合物;が挙げられる。これらの中でも、固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング性および全固体二次電池の出力特性を更に向上させる観点から、多官能(メタ)アクリレート化合物が好ましく、エチレングリコールジメタクリレートがより好ましい。ここで、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。
 なお、本発明において、「(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。
 そして、第一の重合体における架橋性単量体単位の含有割合は、第一の重合体に含有される全繰り返し単位の量を100質量%とした場合、0.01質量%以上であることが好ましく、0.05質量%以上であることがより好ましく、0.1質量%以上であることが更に好ましく、0.5質量%以上であることが特に好ましく、5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましく、2質量%以下であることが更に好ましい。第一の重合体における架橋性単量体単位の含有割合が0.01質量%以上であれば、溶媒への不溶分量を確保して固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング性を十分に向上させることができる。加えて、固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を更に向上させることができる。一方、第一の重合体における架橋性単量体単位の含有割合が5質量%以下であれば、得られる固体電解質含有層の接着性および柔軟性を十分に確保して、固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を更に向上させることができる。
[その他の繰り返し単位]
 第一の重合体は、上述したエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位および架橋性単量体単位以外の繰り返し単位を含むことができる。その他の繰り返し単位としては、上述したエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体および架橋性単量体と共重合可能な単量体に由来する繰り返し単位を用いることができ、例えば、芳香族モノビニル単量体単位、ニトリル基含有単量体単位が挙げられる。なお、第一の重合体は、1種類のその他の繰り返し単位を含んでいてもよく、2種類以上のその他の繰り返し単位を含んでいてもよい。
―芳香族モノビニル単量体単位―
 芳香族モノビニル単量体単位を形成しうる芳香族モノビニル単量体としては、例えば、スチレン、スチレンスルホン酸およびその塩(スチレンスルホン酸ナトリウムなど)、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、4-(tert-ブトキシ)スチレンが挙げられる。これらの中でも、全固体二次電池の出力特性を更に向上させる観点から、スチレンが好ましい。なお、芳香族モノビニル単量体は、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。
 そして、第一の重合体が芳香族モノビニル単量体単位を含む場合、第一の重合体における芳香族モノビニル単量体単の含有割合は、第一の重合体に含有される全繰り返し単位の量を100質量%とした場合、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましく、6質量%以上であることが更に好ましく、9質量%以上であることが特に好ましく、30質量%以下であることが好ましく、27質量%以下であることがより好ましく、23質量%以下であることが更に好ましく、20質量%以下であることが特に好ましい。第一の重合体における芳香族モノビニル単量体単位の含有割合が1質量%以上であれば、溶媒への不溶分量を確保して固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング性を十分に向上させることができる。加えて、固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を更に向上させることができる。一方、第一の重合体における芳香族モノビニル単量体単位の含有割合が30質量%以下であれば、得られる固体電解質含有層の接着性および柔軟性を十分に確保して、固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を更に向上させることができる。
―ニトリル基含有単量体単位―
 ニトリル基含有単量体単位を形成しうるニトリル基含有単量体としては、α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体が挙げられる。具体的には、α,β-エチレン性不飽和ニトリル単量体としては、ニトリル基を有するα,β-エチレン性不飽和化合物であれば特に限定されないが、例えば、アクリロニトリル;α-クロロアクリロニトリル、α-ブロモアクリロニトリルなどのα-ハロゲノアクリロニトリル;メタクリロニトリル、α-エチルアクリロニトリルなどのα-アルキルアクリロニトリル;などが挙げられる。これらの中でも、全固体二次電池の出力特性を更に向上させる観点から、アクリロニトリルおよびメタクリロニトリルが好ましく、アクリロニトリルがより好ましい。なお、ニトリル基含有単量体は、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。
 そして、第一の重合体がニトリル基含有単量体単位を含む場合、第一の重合体におけるニトリル基含有単量体単位の含有割合は、第一の重合体に含有される全繰り返し単位の量を100質量%とした場合、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましく、6質量%以上であることが更に好ましく、9質量%以上であることが特に好ましく、30質量%以下であることが好ましく、27質量%以下であることがより好ましく、23質量%以下であることが更に好ましく、20質量%以下であることが特に好ましい。第一の重合体におけるニトリル基含有単量体単位の含有割合が1質量%以上であれば、固体電解質含有層用スラリー組成物を用いて形成される固体電解質含有層の接着性を十分に高めて、当該固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を更に向上させることができる。一方、第一の重合体におけるニトリル基含有単量体単位の含有割合が30質量%以下であれば、溶媒への不溶分量を確保して固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング性を十分に向上させることができる。加えて、固体電解質含有層用スラリー組成物を用いて形成される固体電解質含有層が過度に剛直となることもなく、当該固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を十分に向上させることができる。
<<第一の重合体の調製方法>>
 第一の重合体の調製方法は特に限定されない。第一の重合体は、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される。なお、単量体組成物中の各単量体の含有割合は、第一の重合体中の所望の単量体単位(繰り返し単位)の含有割合に準じて定めることができる。
 なお、重合様式は、特に制限なく、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。また、重合反応としては、イオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合、各種縮合重合、付加重合などいずれの反応も用いることができる。そして、重合に際しては、必要に応じて既知の乳化剤や重合開始剤を使用することができる。
<第二の重合体>
 第二の重合体は、本発明のバインダー組成物に含まれる溶媒に対して易溶性である。なお、本発明のバインダー組成物は、第二の重合体として、1種類の重合体を含んでいてもよく、2種類以上の重合体を含んでいてもよい。
<<溶媒への不溶分量>>
 ここで、第二の重合体の溶媒への不溶分量は、50質量%未満であることが必要であり(即ち、第二の重合体は、溶媒に対して易溶性であり)、30質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることが更に好ましく、1質量%以下であることが特に好ましく、0質量%(測定限界以下)であることが最も好ましい。第二の重合体の溶媒への不溶分量が50質量%以上であると、固体電解質含有層用スラリー組成物に適切な粘性を付与することができず、固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング性を十分に高めることができない。そして、固体電解質含有層用スラリー組成物を用いて形成される固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性が低下する。
<<組成>>
 ここで、第二の重合体は、少なくともニトリル基含有単量体単位を含む重合体であり、ニトリル基含有単量体単位以外の繰り返し単位(その他の繰り返し単位)を含むことができる
[ニトリル基含有単量体単位]
 ニトリル基含有単量体単位を形成しうるニトリル基含有単量体としては、「第一の重合体」の項で例示したものと同様のものを使用することができる。これらの中でも、固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング性を更に向上させつつ、全固体二次電池に一層優れた出力特性を発揮させる観点からは、アクリロニトリルおよびメタクリロニトリルが好ましく、アクリロニトリルがより好ましい。なお、ニトリル基含有単量体は、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。
 そして、第二の重合体におけるニトリル基含有単量体単位の含有割合は、第二の重合体に含有される全繰り返し単位の量を100質量%とした場合、0質量%超であることが必要であり、5質量%以上であることが好ましく、8質量%以上であることがより好ましく、12質量%以上であることが更に好ましく、20質量%以上であることが特に好ましく、30質量%以下であることが好ましく、28質量%以下であることがより好ましく、26質量%以下であることが更に好ましく、25質量%以下であることが特に好ましい。第二の重合体におけるニトリル基含有単量体単位の含有割合が0質量%であると(即ち、第二の重合体がニトリル基含有単量体単位を含まないと)、第二の重合体の結着能が低下するため、固体電解質が良好に分散した固体電解質含有層用スラリー組成物を調製することができず、固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング性が低下する。そして、固体電解質含有層用スラリー組成物を用いて形成される固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性が低下する。一方、第二の重合体におけるニトリル基含有単量体単位の含有割合が30質量%以下であれば、第二の重合体の溶媒への溶解性が確保され、固体電解質が十分良好に分散した固体電解質含有層用スラリー組成物を調製することができる。そのため、固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング性を十分に確保すると共に、固体電解質含有層用スラリー組成物を用いて形成される固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を更に向上させることができる。
[その他の繰り返し単位]
 第二の重合体が、上述したニトリル基含有単量体単位以外に含みうるその他の繰り返し単位としては、上述したニトリル基含有単量体と共重合可能な単量体に由来する繰り返し単位であれば特に限定されないが、例えば、脂肪族共役ジエン単量体単位、脂肪族共役ジエン単量体単位の水素化物からなる繰り返し単位(脂肪族共役ジエン水素化物単位)、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位が挙げられる。ここで、第二の重合体は、1種類のその他の繰り返し単位を含んでいてもよく、2種類以上のその他の繰り返し単位を含んでいてもよい。
 なお、以下、「脂肪族共役ジエン単量体単位」と「脂肪族共役ジエン水素化物単位」を纏めて、「脂肪族共役ジエン単量体(水素化物)単位」と称する場合がある。
 そして、第二の重合体の具体例としては、例えば、以下の(A)~(C):
(A)ニトリル基含有単量体単位と、脂肪族共役ジエン単量体単位を含み、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位を含まない重合体およびその水素化物(以下、これらを纏めて第二の重合体(A)と略記する場合がある。)、
(B)ニトリル基含有単量体単位と、脂肪族共役ジエン単量体単位と、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位とを含む重合体およびその水素化物(以下、これらを纏めて第二の重合体(B)と略記する場合がある。)、並びに、
(C)ニトリル基含有単量体単位と、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位とを含み、脂肪族共役ジエン単量体(水素化物)単位を含まない重合体(以下、第二の重合体(C)と略記する場合がある。)
 が挙げられる。
 以下、第二の重合体が、第二の重合体(A)、第二の重合体(B)、および第二の重合体(C)の何れかである場合を例に挙げて、第二の重合体の組成を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、第二の重合体としては、第二の重合体(A)~(C)の中から1種類単独で使用してもよく、第二の重合体(A)~(C)の中から2種類以上組み合わせて使用してもよい。そして、重合体(A)~(C)の中でも、電極活物質、導電材、および固体電解質の全てに対する親和性に特に優れるためと推察されるが、これらの分散性を高めることで固体電解質含有層用スラリー組成物(特には、電極合材層用スラリー組成物)のレベリング性をより一層向上させる観点から、第二の重合体(B)が好ましい。
―第二の重合体(A)―
 第二の重合体(A)は、ニトリル基含有単量体単位に加え、脂肪族共役ジエン単量体単位と脂肪族共役ジエン水素化物単位の少なくとも一方を少なくとも含む。なお、第二の重合体(A)は、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位以外であれば特に限定されず、ニトリル基含有単量体単位と脂肪族共役ジエン単量体(水素化物)単位に該当しない任意の繰り返し単位を含んでいてもよい。
 脂肪族共役ジエン単量体(水素化物)単位を形成しうる脂肪族共役ジエン単量体としては、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(イソプレン)、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエンなどが挙げられる。これらの中でも、固体電解質含有層の柔軟性を十分に確保しつつ、全固体二次電池の出力特性を更に向上させる観点から、1,3-ブタジエンが好ましい。なお、脂肪族共役ジエン単量体は、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。換言すると、重合体(A)は、脂肪族共役ジエン単量体(水素化物)単位として、例えば、1,3-ブタジエン単位、1,3-ブタジエン水素化物単位、2-メチル-1,3-ブタジエン(イソプレン)単位、2-メチル-1,3-ブタジエン(イソプレン)水素化物単位、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン単位、および2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン水素化物単位からなる群から選択される少なくとも1つを含むことができ、1,3-ブタジエン単位と1,3-ブタジエン水素化物単位の少なくとも一方を含むことが好ましい。
 そして、第二の重合体(A)における脂肪族共役ジエン単量体(水素化物)単位の含有割合(即ち、脂肪族共役ジエン単量体単位の含有割合と脂肪族共役ジエン水素化物単位の含有割合の合計)は、当該重合体に含有される全繰り返し単位の量を100質量%とした場合、70質量%以上であることが好ましく、72質量%以上であることがより好ましく、74質量%以上であることが更に好ましく、95質量%以下であることが好ましく、92質量%以下であることがより好ましく、88質量%以下であることが更に好ましく、80質量%以下であることが特に好ましい。第二の重合体(A)における脂肪族共役ジエン単量体(水素化物)単位の含有割合が70質量%以上であれば、固体電解質含有層の柔軟性が確保され、固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を更に向上させることができる。一方、第二の重合体(A)における脂肪族共役ジエン単量体(水素化物)単位の含有割合が95質量%以下であれば、第二の重合体(A)の強度が確保されて、固体電解質含有層に良好な接着性を発揮させることができる。そのため、固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を十分に向上させることができる。
―第二の重合体(B)―
 第二の重合体(B)は、ニトリル基含有単量体単位に加え、脂肪族共役ジエン単量体単位と脂肪族共役ジエン水素化物単位の少なくとも一方と、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位とを含む。なお、第二の重合体(B)は、ニトリル基含有単量体単位と、脂肪族共役ジエン単量体(水素化物)単位と、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位以外の任意の繰り返し単位を含んでいてもよい。
 脂肪族共役ジエン単量体(水素化物)単位を形成しうる脂肪族共役ジエン単量体としては、「第二の重合体(A)」の項で例示したものと同様のものを使用することができる。これらの中でも、固体電解質含有層の柔軟性を十分に確保しつつ、全固体二次電池の出力特性を更に向上させる観点から、1,3-ブタジエンが好ましい。なお、脂肪族共役ジエン単量体は、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。換言すると、重合体(B)は、脂肪族共役ジエン単量体(水素化物)単位として、例えば、1,3-ブタジエン単位、1,3-ブタジエン水素化物単位、2-メチル-1,3-ブタジエン(イソプレン)単位、2-メチル-1,3-ブタジエン(イソプレン)水素化物単位、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン単位、および2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン水素化物単位からなる群から選択される少なくとも1つを含むことができ、1,3-ブタジエン単位と1,3-ブタジエン水素化物単位の少なくとも一方を含むことが好ましい。
 そして、第二の重合体(B)における脂肪族共役ジエン単量体(水素化物)単位の含有割合(即ち、脂肪族共役ジエン単量体単位の含有割合と脂肪族共役ジエン水素化物単位の含有割合の合計)は、当該重合体に含有される全繰り返し単位の量を100質量%とした場合、30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることが更に好ましく、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることが更に好ましく、60質量%以下であることが特に好ましい。第二の重合体(B)における脂肪族共役ジエン単量体(水素化物)単位の含有割合が30質量%以上であれば、固体電解質含有層の柔軟性が確保され、固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を更に向上させることができる。一方、第二の重合体(B)における脂肪族共役ジエン単量体(水素化物)単位の含有割合が90質量%以下であれば、第二の重合体(B)の強度が確保されて、固体電解質含有層に良好な接着性を発揮させることができる。そのため、固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を十分に向上させることができる。
 エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位を形成しうるエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体としては、「第一の重合体」の項で例示したものと同様のものを使用することができる。これらの中でも、固体電解質含有層の柔軟性を十分に確保しつつ、全固体二次電池の出力特性を更に向上させる観点から、エチルアクリレート、n-ブチルアクリレートが好ましく、n-ブチルアクリレート、ジブチルイタコネートがより好ましい。なお、エチレン性不飽和カルボン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。
 そして、第二の重合体(B)におけるエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位は、当該重合体に含有される全繰り返し単位の量を100質量%とした場合、5質量%以上であることが好ましく、8質量%以上であることがより好ましく、12質量%以上であることが更に好ましく、20質量%以上であることが特に好ましく、50質量%以下であることが好ましく、45質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることが更に好ましい。第二の重合体(B)におけるエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位の含有割合が5質量%以上であれば、固体電解質含有層の柔軟性が確保され、固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を更に向上させることができる。一方、第二の重合体(B)におけるエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位の含有割合が50質量%以下であれば、第二の重合体(B)の強度が確保されて、固体電解質含有層に良好な接着性を発揮させることができる。そのため、固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を十分に向上させることができる。
―第二の重合体(C)―
 第二の重合体(C)は、ニトリル基含有単量体単位に加え、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位を含む。なお、第二の重合体(C)は、脂肪族共役ジエン単量体(水素化物)単位以外であれば特に限定されず、ニトリル基含有単量体単位とエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位に該当しない任意の繰り返し単位を含んでいてもよい。
 エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位を形成しうるエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体としては、「第一の重合体」の項で例示したものと同様のものを使用することができる。ここで、エチレン性不飽和カルボン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。そして、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体としては、固体電解質含有層の柔軟性を十分に確保しつつ、全固体二次電池の出力特性を更に向上させる観点から、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、メチルメタクリレート、ジブチルイタコネートが好ましい。
 そして、第二の重合体(C)におけるエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位は、当該重合体に含有される全繰り返し単位の量を100質量%とした場合、70質量%以上であることが好ましく、72質量%以上であることがより好ましく、74質量%以上であることが更に好ましく、95質量%以下であることが好ましく、92質量%以下であることがより好ましく、88質量%以下であることが更に好ましい。第二の重合体(C)におけるエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位の含有割合が70質量%以上であれば、固体電解質含有層の柔軟性が確保され、固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を更に向上させることができる。一方、第二の重合体(C)におけるエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体単位の含有割合が95質量%以下であれば、第二の重合体(C)の強度が確保されて、固体電解質含有層に良好な接着性を発揮させることができる。そのため、固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を十分に向上させることができる。
<<第二の重合体の調製方法>>
 第二の重合体の調製方法は特に限定されない。第二の重合体は、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し、任意に水素添加反応に供することにより製造される。なお、単量体組成物中の各単量体の含有割合は、第二の重合体中の所望の単量体単位(繰り返し単位)の含有割合に準じて定めることができる。
 なお、重合様式は、特に制限なく、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。また、重合反応としては、イオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合、各種縮合重合、付加重合などいずれの反応も用いることができる。そして、重合に際しては、必要に応じて既知の乳化剤や重合開始剤を使用することができる。加えて、水素添加反応は、特に限定されず、既知の水素添加反応を採用することができる。
<第一の重合体と第二の重合体の含有量比>
 ここで、上述した第一の重合体と、上述した第二の重合体の合計中に占める第一の重合体の割合は、10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることが更に好ましく、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であることが更に好ましい。第一の重合体と第二の重合体の合計量中に占める第一の重合体の量の割合が10質量%以上であれば、固体電解質含有層用スラリー組成物中において、固体電解質や電極活物質などの分散成分の凝集を抑制することができる。そのため、得られる固体電解質含有層のイオン伝導度を高めることができ、全固体二次電池の出力特性を一層向上させることができる。一方、第一の重合体と第二の重合体の合計量中に占める第一の重合体の量の割合が90質量%以下であれば、固体電解質含有層用スラリー組成物が十分に良好な粘性を発現することにより、固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング特性が更に向上する。そして、固体電解質含有層用スラリー組成物を用いて形成される固体電解質含有層を備える全固体二次電池の出力特性を一層向上させることができる。
<溶媒>
 本発明のバインダー組成物が含む溶媒としては、特に限定されることなく、例えば、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの環状脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;酪酸ブチル;ジイソブチルケトン;n-ブチルエーテルが挙げられる。これらの溶媒は、単独で、或いは、2種以上を混合して用いることができる。そしてこれらの中でも、固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング特性が更に向上させると共に、固体電解質含有層のイオン伝導度を高めつつ全固体二次電池の出力特性を一層向上させる観点から、キシレン、酪酸ブチルが好ましい。
<その他の成分>
 本発明のバインダー組成物が任意に含むことができるその他の成分としては、分散剤、レベリング剤、消泡剤、導電材および補強材などが挙げられる。更に、例えば全固体二次電池が全固体リチウムイオン二次電池の場合には、その他の成分としては、リチウム塩も挙げられる。これらのその他の成分は、電池反応に影響を及ぼさないものであれば、特に制限されない。
<バインダー組成物の調製方法>
 本発明のバインダー組成物の調製方法は、特に限定されない。例えば、第一の重合体が溶媒中に分散してなる分散液と、第二の重合体が溶媒中に溶解してなる溶液とを既知の方法で混合し、任意にその他の成分を添加することで、第一の重合体と、第二の重合体と、溶媒とを含むバインダー組成物を調製することができる。
(全固体二次電池電極合材層用スラリー組成物)
 本発明の電極合材層用スラリー組成物は、固体電解質と、電極活物質と、上述した本発明のバインダー組成物とを含む。より具体的には、本発明の電極合材層用スラリー組成物は、固体電解質と、電極活物質と、上述した第一の重合体と、上述した第二の重合体と、それら以外に任意に含まれる成分(任意成分)とが、溶媒中に分散および/または溶解してなる組成物である。
 そして、本発明の電極合材層用スラリー組成物は本発明のバインダー組成物を含んでいるため、本発明の電極合材層用スラリー組成物を用いて電極合材層を作製すれば、当該電極合材層を備える電極により、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させることができる。
<固体電解質>
 固体電解質としては、リチウムイオン等の電荷担体の伝導性を有していれば特に限定されず、無機固体電解質および高分子固体電解質の何れも用いることができる。なお、固体電解質は、無機固体電解質と高分子固体電解質との混合物であってもよい。
<<無機固体電解質>>
 無機固体電解質としては、特に限定されることなく、結晶性の無機イオン伝導体、非晶性の無機イオン伝導体またはそれらの混合物を用いることができる。そして、例えば全固体二次電池が全固体リチウムイオン二次電池の場合には、無機固体電解質としては、通常は、結晶性の無機リチウムイオン伝導体、非晶性の無機リチウムイオン伝導体またはそれらの混合物を用いることができる。
 なお、以下では、一例として全固体二次電池電極合材層用スラリー組成物が全固体リチウムイオン二次電池電極合材層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。
 そして、結晶性の無機リチウムイオン伝導体としては、Li3N、LISICON(Li14Zn(GeO44)、ペロブスカイト型Li0.5La0.5TiO3、ガーネット型Li7La3Zr210、LIPON(Li3+yPO4-xx)、Thio-LISICON(Li3.75Ge0.250.754)などが挙げられる。
 また、非晶性の無機リチウムイオン伝導体としては、ガラスLi-Si-S-O、Li-P-Sなどが挙げられる。
 上述した中でも、全固体リチウムイオン二次電池用の無機固体電解質としては、導電性の観点から、非晶性の無機リチウムイオン伝導体が好ましく、LiおよびPを含む非晶性の硫化物がより好ましい。LiおよびPを含む非晶性の硫化物は、リチウムイオン伝導性が高いため、無機固体電解質として用いることで電池の内部抵抗を低下させることができると共に、出力特性を向上させることができる。
 なお、LiおよびPを含む非晶性の硫化物は、電池の内部抵抗低下および出力特性向上という観点から、Li2SとP25とからなる硫化物ガラスであることがより好ましく、Li2S:P25のモル比が65:35~85:15であるLi2SとP25との混合原料から製造された硫化物ガラスであることが特に好ましい。また、LiおよびPを含む非晶性の硫化物は、Li2S:P25のモル比が65:35~85:15のLi2SとP25との混合原料をメカノケミカル法によって反応させて得られる硫化物ガラスセラミックスであることが好ましい。なお、リチウムイオン伝導度を高い状態で維持する観点からは、混合原料は、Li2S:P25のモル比が68:32~80:20であることが好ましい。
 そして、全固体リチウムイオン二次電池用の無機固体電解質のリチウムイオン伝導度は、特に限定されることなく、1×10-4S/cm以上であることが好ましく、1×10-3S/cm以上であることがさらに好ましい。
 なお、無機固体電解質は、イオン伝導性を低下させない程度において、上記Li2S、P25の他に出発原料としてAl23、B23およびSiS2からなる群より選ばれる少なくとも1種の硫化物を含んでいてもよい。かかる硫化物を加えると、無機固体電解質中のガラス成分を安定化させることができる。
 同様に、無機固体電解質は、Li2SおよびP25に加え、Li3PO4、Li4SiO4、Li4GeO4、Li3BO3およびLi3AlO3からなる群より選ばれる少なくとも1種のオルトオキソ酸リチウムを含んでいてもよい。かかるオルトオキソ酸リチウムを含ませると、無機固体電解質中のガラス成分を安定化させることができる。
 そして、無機固体電解質の個数平均粒子径は、0.1μm以上であることが好ましく、0.3μm以上であることがより好ましく、20μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましく、7μm以下であることが更に好ましく、5μm以下であることが特に好ましい。無機固体電解質の個数平均粒子径が0.1μm以上であれば、ハンドリングが容易であると共に、電極合材層用スラリー組成物を用いて形成される電極合材層の接着性を十分に高めることができる。一方、無機固体電解質の個数平均粒子径が20μm以下であれば、無機固体電解質の表面積を十分に確保し、全固体二次電池の出力特性を十分に向上させることができる。
 なお、本発明において、無機固体電解質および電極活物質の「個数平均粒子径」は、100個の無機固体電解質および電極活物質について、それぞれ電子顕微鏡にて観察し、JIS Z8827-1:2008に従って粒子径を測定し、平均値を算出することにより求めることができる。
<<高分子固体電解質>>
 高分子固体電解質としては、ポリエチレンオキサイド誘導体およびポリエチレンオキサイド誘導体を含む重合体、ポリプロピレンオキサイド誘導体およびポリプロピレンオキサイド誘導体を含む重合体、リン酸エステル重合体、並びに、ポリカーボネート誘導体およびポリカーボネート誘導体を含む重合体等に電解質塩を含有させたものが挙げられる。
 そして、例えば全固体二次電池が全固体リチウムイオン二次電池の場合、電解質塩としては、特に限定されることなく、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI)などの含フッ素リチウム塩が挙げられる。
<<電極活物質>>
 電極活物質は、全固体二次電池の電極において電子の受け渡しをする物質である。そして、例えば全固体二次電池が全固体リチウムイオン二次電池の場合には、電極活物質としては、通常は、リチウムを吸蔵および放出し得る物質を用いる。
 なお、以下では、一例として全固体二次電池電極合材層用スラリー組成物が全固体リチウムイオン二次電池電極合材層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。
 そして、全固体リチウムイオン二次電池用の正極活物質としては、特に限定されることなく、無機化合物からなる正極活物質と、有機化合物からなる正極活物質とが挙げられる。なお、正極活物質は、無機化合物と有機化合物との混合物であってもよい。
 無機化合物からなる正極活物質としては、例えば、遷移金属酸化物、リチウムと遷移金属との複合酸化物(リチウム含有複合金属酸化物)、遷移金属硫化物などが挙げられる。上記の遷移金属としては、Fe、Co、Ni、Mn等が使用される。正極活物質に使用される無機化合物の具体例としては、Co-Ni-Mnのリチウム含有複合金属酸化物(Li(Co Mn Ni)O2)、Ni-Co-Alのリチウム含有金属複合酸化物、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)、マンガン酸リチウム(LiMnO2、LiMn24)、オリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO4)、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;Cu223、非晶質V2O-P25、MoO3、V25、V613等の遷移金属酸化物;などが挙げられる。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。
 有機化合物からなる正極活物質としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセン、ジスルフィド系化合物、ポリスルフィド系化合物、N-フルオロピリジニウム塩などが挙げられる。
 また、全固体リチウムイオン二次電池用の負極活物質としては、グラファイトやコークス等の炭素の同素体が挙げられる。なお、炭素の同素体からなる負極活物質は、金属、金属塩、酸化物などとの混合体や被覆体の形態で利用することもできる。また、負極活物質としては、ケイ素、錫、亜鉛、マンガン、鉄、ニッケル等の酸化物または硫酸塩;金属リチウム;Li-Al、Li-Bi-Cd、Li-Sn-Cd等のリチウム合金;リチウム遷移金属窒化物;シリコーン;なども使用できる。
 電極活物質の個数平均粒子径は、0.1μm以上であることが好ましく、1μm以上であることがより好ましく、40μm以下であることが好ましく、30μm以下であることがより好ましい。電極活物質の個数平均粒子径が0.1μm以上であれば、ハンドリングが容易であると共に、得られる電極合材層の接着性を十分に高めることができる。一方、電極活物質の個数平均粒子径が40μm以下であれば、電極活物質の表面積を十分に確保し、全固体二次電池の出力特性を十分に向上させることができる。
 なお、電極合材層用スラリー組成物に含まれる固体電解質の量は、電極活物質と固体電解質との合計量(100質量%)中に占める固体電解質の比率が10質量%以上となる量であることが好ましく、20質量%以上となる量であることがより好ましく、70質量%以下となる量であることが好ましく、60質量%以下となる量であることがより好ましい。固体電解質の比率が上記下限値以上であれば、イオン伝導性を十分に確保し、電極活物質を有効に活用して、全固体二次電池の容量を十分に高めることができる。また、固体電解質の比率が上記上限値以下であれば、電極活物質の量を十分に確保し、全固体二次電池の容量を十分に高めることができる。
<<第一の重合体>>
 電極合材層用スラリー組成物には、「全固体二次電池用バインダー組成物」の項で上述した第一の重合体が含まれる。
 そして、電極合材層用スラリー組成物中に含まれる第一の重合体の量は、電極合材層用スラリー組成物中の全固形分(電極活物質、固体電解質、第一の重合体、第二の重合体、および導電材などの合計)100質量部当たり、0.1質量部以上であることが好ましく、0.5質量部以上であることがより好ましく、0.7質量部以上であることが更に好ましく、5質量部以下であることが好ましく、3質量部以下であることがより好ましく、1.5質量部以下であることが更に好ましく、1.3質量部以下であることが特に好ましい。電極合材層用スラリー組成物中の第一の重合体の含有量が、全固形分100質量部当たり0.1質量部以上であれば、電極合材層用スラリー組成物中で固体電解質などの分散成分の凝集を十分に抑制して、当該スラリー組成物を用いて形成される電極合材層を備える全固体二次電池の出力特性を更に向上させることができる。一方、電極合材層用スラリー組成物中の第一の重合体の含有量が、全固形分100質量部当たり5質量部以下であれば、第一の重合体によって電極合材層のイオン伝導度が低下するのを抑制して、全固体二次電池に良好な出力特性を発揮させることができる。
<<第二の重合体>>
 電極合材層用スラリー組成物には、「全固体二次電池用バインダー組成物」の項で上述した第二の重合体が含まれる。
 そして、電極合材層用スラリー組成物中に含まれる第二の重合体の量は、電極合材層用スラリー組成物中の全固形分(電極活物質、固体電解質、第一の重合体、第二の重合体、および導電材などの合計)100質量部当たり、0.1質量部以上であることが好ましく、0.5質量部以上であることがより好ましく、0.7質量部以上であることが更に好ましく、5質量部以下であることが好ましく、3質量部以下であることがより好ましく、1.5質量部以下であることが更に好ましく、1.3質量部以下であることが特に好ましい。電極合材層用スラリー組成物中の第二の重合体の含有量が、全固形分100質量部当たり0.1質量部以上であれば、電極合材層用スラリー組成物に十分良好な粘性を付与して、電極合材層用スラリー組成物のレベリング性を更に向上させることができる。更には、全固体二次電池に一層優れた出力特性を発揮させることができる。一方、電極合材層用スラリー組成物中の第二の重合体の含有量が、全固形分100質量部当たり5質量部以下であれば、第二の重合体によって電極合材層のイオン伝導度が低下するのを抑制して、全固体二次電池に良好な出力特性を発揮させることができる。
<<任意成分および溶媒>>
 任意成分および溶媒としては、特に限定されない。任意成分としては、例えば「全固体二次電池用バインダー組成物」の項で「その他の成分」として例示した成分を用いることができる。また、溶媒としては、例えば、「全固体二次電池用バインダー組成物」の項で例示した溶媒を用いることができる。
<<電極合材層用スラリー組成物の調製方法>>
 電極合材層用スラリー組成物は、上述した各成分を混合して得られる。上記のスラリー組成物の各成分の混合法は特に限定はされないが、例えば、攪拌式、振とう式、および回転式などの混合装置を使用した方法が挙げられる。また、ホモジナイザー、ボールミル、ビーズミル、サンドミル、ロールミル、および遊星式混練機などの分散混練装置を使用した方法が挙げられ、電極活物質および/または固体電解質の凝集を抑制できるという観点から、遊星式混練機(自転公転ミキサーなど)、ボールミル又はビーズミルを使用した方法が好ましい。
(全固体二次電池固体電解質層用スラリー組成物)
 本発明の固体電解質層用スラリー組成物は、固体電解質と、上述した本発明のバインダー組成物とを含む。より具体的には、本発明の固体電解質層用スラリー組成物は、固体電解質と、上述した第一の重合体と、上述した第二の重合体と、それら以外に任意に含まれる成分(任意成分)とが、溶媒中に分散および/または溶解してなる組成物である。
 そして、本発明の固体電解質層用スラリー組成物は本発明のバインダー組成物を含んでいるため、本発明の固体電解質層用スラリー組成物を用いて固体電解質層を作製すれば、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させることができる。
<固体電解質>
 固体電解質としては、「全固体二次電池電極合材層用スラリー組成物」の項で例示したものと同様のものを用いることができる。そして、固体電解質層用スラリー組成物に含まれる固体電解質の好適例および好適性状等は、電極合材層用スラリー組成物に含まれる固体電解質の好適例および好適性状等と同じである。
<<第一の重合体>>
 固体電解質層用スラリー組成物には、「全固体二次電池用バインダー組成物」の項で上述した第一の重合体が含まれる。
 そして、固体電解質層用スラリー組成物中に含まれる第一の重合体の量は、固体電解質100質量部当たり、0.1質量部以上であることが好ましく、0.5質量部以上であることがより好ましく、0.7質量部以上であることが更に好ましく、5質量部以下であることが好ましく、3質量部以下であることがより好ましく、1.5質量部以下であることが更に好ましく、1.3質量部以下であることが特に好ましい。固体電解質層用スラリー組成物中の第一の重合体の含有量が、固体電解質100質量部当たり0.1質量部以上であれば、固体電解質層用スラリー組成物中で固体電解質の凝集を十分に抑制して、当該スラリー組成物を用いて形成される固体電解質層を備える全固体二次電池の出力特性を更に向上させることができる。一方、固体電解質層用スラリー組成物中の第一の重合体の含有量が、固体電解質100質量部当たり5質量部以下であれば、第一の重合体によって固体電解質層のイオン伝導度が低下するのを抑制して、全固体二次電池に良好な出力特性を発揮させることができる。
<<第二の重合体>>
 固体電解質層用スラリー組成物には、「全固体二次電池用バインダー組成物」の項で上述した第二の重合体が含まれる。
 そして、固体電解質層用スラリー組成物中に含まれる第二の重合体の量は、固体電解質100質量部当たり、0.1質量部以上であることが好ましく、0.5質量部以上であることがより好ましく、0.7質量部以上であることが更に好ましく、5質量部以下であることが好ましく、3質量部以下であることがより好ましく、1.5質量部以下であることが更に好ましく、1.3質量部以下であることが特に好ましい。固体電解質層用スラリー組成物中の第二の重合体の含有量が、固体電解質100質量部当たり0.1質量部以上であれば、固体電解質層用スラリー組成物に十分良好な粘性を付与して、固体電解質層用スラリー組成物のレベリング性を更に向上させることができる。更には、全固体二次電池に一層優れた出力特性を発揮させることができる。一方、電極合材層用スラリー組成物中の第二の重合体の含有量が、固体電解質100質量部当たり5質量部以下であれば、第二の重合体によって固体電解質層のイオン伝導度が低下するのを抑制して、全固体二次電池に良好な出力特性を発揮させることができる。
<<任意成分および溶媒>>
 任意成分および溶媒としては、特に限定されない。任意成分としては、例えば「全固体二次電池用バインダー組成物」の項で「その他の成分」として例示した、分散剤、レベリング剤、消泡剤などを用いることができる。また、溶媒としては、例えば、「全固体二次電池用バインダー組成物」の項で例示した溶媒を用いることができる。
(全固体二次電池用電極)
 上述した本発明の電極合材層用スラリー組成物を用いて、本発明の全固体二次電池用電極を作製することができる。例えは、本発明の電極合材層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で、集電体と、集電体上に電極合材層を備える電極を得ることができる。そして、本発明の電極合材層用スラリー組成物から形成される電極合材層を備える、本発明の電極によれば、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させることができる。
<集電体>
 集電体は、電気導電性を有しかつ電気化学的に耐久性のある材料であれば特に制限されないが、耐熱性を有するとの観点から、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、白金などの金属材料が好ましい。中でも、正極用としてはアルミニウムが特に好ましく、負極用としては銅が特に好ましい。集電体の形状は特に制限されないが、厚さ0.001mm以上0.5mm以下程度のシート状のものが好ましい。集電体は、電極合材層との接着強度を高めるため、予め粗面化処理して使用するのが好ましい。粗面化方法としては、機械的研磨法、電解研磨法、化学研磨法などが挙げられる。機械的研磨法においては、研磨剤粒子を固着した研磨布紙、砥石、エメリバフ、鋼線などを備えたワイヤーブラシ等が使用される。また、集電体と電極合材層との接着強度や導電性を高めるために、集電体表面に中間層を形成してもよい。
<電極合材層>
 電極合材層は、上述した通り、本発明の電極合材層用スラリー組成物を用いて形成される。具体的には、電極合材層は、本発明の電極合材層用スラリー組成物の乾燥物よりなり、当該電極合材層には、少なくとも、固体電解質と、電極活物質と、第一の重合体と、第二の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、電極合材層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、電極合材層用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。
<全固体二次電池用電極の製造方法>
 電極は、例えば、本発明の電極合材層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電極合材層用スラリー組成物を乾燥して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。
<<塗布工程>>
 電極合材層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、ハケ塗りなどが挙げられる。
 また、塗布量は、特に限定されず、所望の固体電解質層の厚み等に応じて適宜設定することができる。
<<乾燥工程>>
 集電体上の電極合材層用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る。具体的には、乾燥方法としては、温風、熱風、又は低湿風による乾燥、真空乾燥、(遠)赤外線や電子線などの照射による乾燥が挙げられる。乾燥条件は、応力集中が起こって電極合材層に亀裂が入ったり、電極合材層が集電体から剥離したりしない程度の条件の中で、できるだけ短時間に溶媒が揮発するように調整することが好ましい。
 具体的な乾燥温度としては、50℃以上250℃以下であることが好ましく、80℃以上200℃以下が好ましい。上記範囲とすることにより、第一の重合体および/または第二の重合体の熱分解を抑制して良好な電極合材層を形成することが可能となる。乾燥時間については、特に限定されることはないが、通常10分以上60分以下の範囲で行われる。
 なお、乾燥後の電極をプレスすることにより電極を安定させてもよい。プレス方法は、金型プレスやカレンダープレスなどの方法が挙げられるが、限定されるものではない。
 上述のようにして得られる電極における電極合材層の目付量は、特に限定されないが、1.0mg/cm2以上20.0mg/cm2以下であることが好ましく、5.0mg/cm2以上15.0mg/cm2以下であることがより好ましい。
(全固体二次電池用固体電解質層)
 上述した本発明の固体電解質層用スラリー組成物を用いて、本発明の固体電解質層を作製することができる。そして、本発明の固体電解質層用スラリー組成物を用いて作製される、本発明の固体電解質層によれば、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させることができる。
 ここで、本発明の固体電解質層は、上述した通り、本発明の固体電解質層用スラリー組成物を用いて形成される。具体的には、固体電解質層は、本発明の固体電解質層用スラリー組成物の乾燥物よりなり、当該固体電解質層には、少なくとも、固体電解質と、第一の重合体と、第二の重合体とが含まれている。なお、固体電解質層中に含まれている各成分は固体電解質層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、固体電解質層用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。
<全固体二次電池用固体電解質層の製造方法>
 固体電解質層を形成する方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
1)本発明の固体電解質層用スラリー組成物を電極上(通常、電極合材層の表面。以下同じ。)に塗布し、次いで乾燥することで、電極上に固体電解質層を形成する方法;
2)本発明の固体電解質層用スラリー組成物を基材上に塗布し、乾燥した後、得られた固体電解質層を電極上に転写することで、電極上に固体電解質層を形成する方法;および、
3)本発明の固体電解質層用スラリー組成物を基材上に塗布し、乾燥して得られた固体電解質層用スラリー組成物の乾燥物を粉砕して粉体とし、次いで、得られた粉体を層状に成型することで、自立可能な固体電解質層を形成する方法。
 上述した1)~3)の方法で用いられる、塗布、乾燥、転写、粉砕、成型などの方法としては、何れも既知の方法を採用することができる。
 そして、上述のようにして得られる固体電解質層の厚みは、特に限定されないが、10μm以上500μm以下であることが好ましく、20μm以上300μm以下であることがより好ましく、30μm以上200μm以下であることが更に好ましい。固体電解質層の厚みが上述した範囲内であることで、全固体二次電池の内部抵抗を小さくすることができ、当該全固体二次電池に更に優れた出力特性を発揮させることができる。なお、固体電解質層の厚さが10μm以上であることで、全固体二次電池内部における正極と負極の短絡を十分抑制することができる。
(全固体二次電池)
 本発明の全固体二次電池は、上述した本発明の電極と、上述した本発明の固体電解質層の少なくとも一方を備える。即ち、本発明の全固体二次電池は、正極合材層を備える正極、負極合材層を備える負極、および固体電解質層を備え、正極合材層、負極合材層、および固体電解質層からなる群から選択される少なくとも1つが、上述した本発明のバインダー組成物を含む固体電解質含有層用スラリー組成物(電極合材層用スラリー組成物または固体電解質層用スラリー組成物)を用いて形成されている。
 そして、本発明の全固体二次電池は、正極合材層、負極合材層、および/または固体電解質層の少なくとも1つに、本発明のバインダー組成物に由来する第一の重合体および第二の重合体が含まれるため、出力特性などの電池特性に優れている。
 なお、本発明の全固体二次電池に使用しうる、本発明の電極合材層用スラリー組成物を用いて形成される電極合材層を有する本発明の電極以外の電極(正極および負極)としては、本発明の電極合材層用スラリー組成物を用いてなる電極合材層を有さないものであれば特に限定されることなく、任意の電極を用いることができる。
 また、本発明の全固体二次電池に使用しうる、本発明の固体電解質層用スラリー組成物を用いて形成される本発明の固体電解質層以外の固体電解質層としては、本発明の固体電解質層用スラリー組成物を用いて形成されていないものであれば特に限定されることなく、任意の固体電解質層を用いることができる。
 そして、本発明の全固体二次電池は、正極と負極とを、正極の正極合材層と負極の負極合材層とが固体電解質層を介して対向するように積層し、任意に加圧して積層体を得た後、電池形状に応じて、そのままの状態で、または、巻く、折るなどして電池容器に入れ、封口することにより得ることができる。なお、必要に応じて、エキスパンドメタルや、ヒューズ、PTC素子などの過電流防止素子、リード板などを電池容器に入れ、電池内部の圧力上昇、過充放電の防止をする事もできる。電池の形状は、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。
 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「%」および「部」は、特に断らない限り、質量基準である。
 そして、実施例および比較例において、重合体の組成、溶媒への不溶分量および溶媒中での体積平均粒子径、負極合材層用スラリー組成物および固体電解質層用スラリー組成物のレベリング性、固体電解質層のリチウムイオン伝導度、ならびに、全固体二次電池の出力特性は、以下の方法で測定、評価した。
<組成>
 重合体の水分散液100gをメタノール1Lで凝固させた後、温度60℃で12時間真空乾燥し、乾燥重合体を得た。得られた乾燥重合体を1H-NMRで分析し、得られたスペクトルのピーク面積に基づいて、重合体に含まれる繰り返し単位の含有量の比(質量比)を算出した。
<溶媒への不溶分量>
 重合体の水分散液を、50%湿度、23℃~25℃の環境下で乾燥させて、厚み3±0.3mmのフィルムを作製した。次いで、作製したフィルムを5mm角に裁断してフィルム片を用意した。これらのフィルム片約1gを精秤し、精秤されたフィルム片の重量をW0とした。そして、精秤したフィルム片を、バインダー組成物の溶媒(温度25℃)100gに24時間浸漬した。24時間浸漬後、溶媒からフィルム片を引き揚げ、引き揚げたフィルム片を105℃で3時間真空乾燥して、その重量(不溶分の重量)W1を精秤した。そして、下記式に従って、溶媒への不溶分量(%)を算出した。
 溶媒への不溶分量(%)=W1/W0×100
<溶媒中での体積平均粒子径>
 重合体の固形分濃度を1.0質量%に調整した当該重合体の溶媒(キシレンまたは酪酸ブチル)分散液を測定試料とした。この測定試料について、レーザー回折式粒子径分布測定装置(島津製作所社製、製品名「SALD-3100」)により測定された粒度分布(体積基準)において、小径側から計算した累積体積が50%となる粒子径を、重合体の溶媒中での体積平均粒子径とした。
<レベリング性>
 内径30mm、高さ120mmであり、底面から55mmおよび85mmの高さに標線(それぞれ、A線およびB線)が付された、ガラス製の平底円筒型透明容器に、スラリー組成物(固体電解質層用スラリー組成物または負極合材層用スラリー組成物)をA線まで充填し、ゴム栓により容器を封止した。封止後、25℃環境下で10分間、直立状態で放置した。放置後、容器を倒して水平状態として、水平状態としてからスラリー組成物の液面の先端がB線を通過するまでの時間Tを測定し、以下の基準で評価した。時間Tが短いほど、スラリー組成物がレベリング性に優れることを意味する。
 AA:時間Tが1秒未満
  A:時間Tが1秒以上3秒未満
  B:時間Tが3秒以上5秒未満
  C:時間Tが5秒以上10秒未満
  D:時間Tが10秒以上
<リチウムイオン伝導度>
 固体電解質層用スラリー組成物を130℃のホットプレートで乾燥し、得られた粉体を、φ11.28mm×0.5mmの円筒状に成形して測定試料とした。この測定試料について、交流インピーダンス法によるリチウムイオン伝導度(常温)の測定を行った。測定には、周波数応答アナライザー(Solartron Analytical社製、製品名「ソーラトロン(登録商標)1260」)を用い、測定条件は、印加電圧10mV、測定周波数域0.01MHz~1MHzとした。固体電解質単独の時のリチウムイオン伝導度を100%として、第一の重合体や第二の重合体などの重合体と混合した際のリチウムイオン伝導度の維持率(伝導度維持率)を以下の基準で評価した。伝導度維持率の値が大きいほど、固体電解質層用スラリー組成物を用いて得られる固体電解質層が、リチウムイオン伝導性に優れることを意味する。
 A:伝導度維持率が30%以上
 B:伝導度維持率が20%以上30%未満
 C:伝導度維持率が10%以上20%未満
 D:伝導度維持率が10%未満
<出力特性>
 10セルの全固体二次電池を0.1Cの定電流法によって4.3Vまで充電しその後0.1Cにて3.0Vまで放電し、0.1C放電容量を求めた。次いで、0.1Cにて4.3Vまで充電しその後10Cにて3.0Vまで放電し、10C放電容量を求めた。10セルの0.1C放電容量の平均値を放電容量a、10セルの10C放電容量の平均値を放電容量bとし、放電容量aに対する放電容量bの比(容量比)=放電容量b/放電容量a×100(%)を求め、以下の基準で評価した。容量比の値が大きいほど、出力特性に優れることを意味する。
 A:容量比が50%以上
 B:容量比が40%以上50%未満
 C:容量比が30%以上40%未満
 D:容量比が30%未満
(実施例1)
<第一の重合体のキシレン分散液の調製>
 攪拌機を備えたセプタム付き1Lフラスコにイオン交換水100部を加え、気相部を窒素ガスで置換し、70℃に昇温した後、重合開始剤としての過硫酸アンモニウム(APS)0.5部をイオン交換水20.0部に溶解させた溶液を加えた。
 一方、別の容器で、イオン交換水40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1.0部、そして芳香族モノビニル単量体としてのスチレン15部、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体としての2-エチルヘキシルアクリレート85部、および架橋性単量体としてのエチレングリコールジメタクリレート1部を混合して、単量体組成物を得た。
 得られた単量体組成物を、2時間かけて上述したセプタム付き1Lフラスコに連続的に添加して、重合を行った。なお、単量体組成物の添加中は、反応温度を70℃とした。単量体組成物の添加後は、80℃で3時間攪拌し、その後重合を終了した。得られた第一の重合体の水分散液を用いて、第一の重合体の組成を測定した。結果を表1に示す。
 そして、得られた第一の重合体の水分散液に、キシレンを適量添加して混合物を得た。その後、90℃にて減圧蒸留を実施して混合物から水および過剰なキシレンを除去し、第一の重合体のキシレン分散液(固形分濃度:8%)を得た。なお、得られた第一の重合体について、溶媒(キシレン)に対する不溶分量を測定し、第一の重合体は、溶媒(キシレン)に対して難溶性であることを確認した。また、得られた第一の重合体について、溶媒中(キシレン)での体積平均粒子径を測定した。これらの結果を表1に示す。
<第二の重合体のキシレン溶液の調製>
 内容積10リットルの反応器中に、イオン交換水100部、並びに、ニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル25部および脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン75部を仕込み、乳化剤としてのオレイン酸カリウム2部、安定剤としてのリン酸カリウム0.1部、さらに、分子量調整剤としての2,2′,4,6,6′-ペンタメチルヘプタン-4-チオール(TIBM)0.5部を加えて、重合開始剤として過硫酸カリウム0.35部の存在下に30℃で乳化重合を行い、アクリロニトリルと1,3-ブタジエンとを共重合した。
 重合転化率が90%に達した時点で、0.2部のヒドロキシルアミン硫酸塩を添加して重合を停止させた。続いて、加温し、減圧下で約70℃にて水蒸気蒸留して、残留単量体を回収した後、老化防止剤としてアルキル化フェノールを2部添加して、重合体の水分散液を得た。
 次に、得られた重合体の水分散液400mL(全固形分:48g)を、攪拌機付きの1リットルオートクレーブに投入し、窒素ガスを10分間流して水分散液中の溶存酸素を除去した。その後、水素化反応触媒として、酢酸パラジウム50mgを、Pdに対して4倍モルの硝酸を添加した水180mLに溶解して、添加した。系内を水素ガスで2回置換した後、3MPaまで水素ガスで加圧した状態でオートクレーブの内容物を50℃に加温し、6時間水素化反応させた。
 その後、内容物を常温に戻し、系内を窒素雰囲気とした後、エバポレーターにより固形分濃度が40%となるまで濃縮して、第二の重合体(水素化ニトリルゴム)の水分散液を得た。得られた第二の重合体の水分散液を用いて、第二の重合体の組成を測定した。結果を表1に示す。
 そして、得られた第二の重合体の水分散液に、キシレンを適量添加して混合物を得た。その後、90℃にて減圧蒸留を実施して混合物から水および過剰なキシレンを除去し、第二の重合体のキシレン溶液(固形分濃度:8%)を得た。なお、得られた第二の重合体について、溶媒(キシレン)に対する不溶分量を測定し、第二の重合体は、溶媒(キシレン)に対して易溶性であることを確認した。結果を表1に示す。
<第一の重合体および第二の重合体を含むバインダー組成物の調製>
 上述のようにして得られた第一の重合体のキシレン分散液および第二の重合体のキシレン溶液を、それらの量比(固形分相当量)が第一の重合体:第二の重合体=50:50となるように混合して、バインダー組成物(負極合材層用および固体電解質層用)を調製した。
<負極合材層用スラリー組成物の調製>
 負極活物質としてのグラファイト(個数平均粒子径:20μm)65部と、固体電解質としてのLi2SとP25とからなる硫化物ガラス(Li2S/P25=70mol%/30mol%、個数平均粒子径:0.4μm)30部と、導電剤としてのアセチレンブラック3部と、上記バインダー組成物2部(固形分相当量)とを混合して、得られた混合液にキシレンを加えて、固形分濃度60%の組成物を調製した。この組成物を遊星式混練機で混合して、負極合材層用スラリー組成物を得た。得られた負極合材層用スラリー組成物を用いて、レベリング性を評価した。結果を表1に示す。
<正極合材層用スラリー組成物の調製>
 単量体として、ニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル20部、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン60部、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体としてのn-ブチルアクリレート20部を使用した以外は、上述した「第二の重合体のキシレン溶液の調製」と同様にして、重合体のキシレン溶液を調製した。そして、得られた重合体のキシレン溶液を、バインダー組成物(正極合材層用)とした。
 次いで、正極活物質としてのCo-Ni-Mnのリチウム複合酸化物系の活物質NMC532(LiNi5/10Co2/10Mn3/102、個数平均粒子径:10.0μm)65部と、固体電解質としてのLi2SとP25とからなる硫化物ガラス(Li2S/P25=70mol%/30mol%、個数平均粒子径:0.4μm)30部と、導電剤としてのアセチレンブラック3部と、上述のようにして調製したバインダー組成物(正極合材層用)2部(固形分相当量)とを混合し、得られた混合液にキシレンを加えて、固形分濃度75%の組成物を調製した。この組成物を遊星式混練機で60分混合し、さらにキシレンで固形分濃度70%に調整した後に遊星式混練機で10分間混合して、正極合材層用スラリー組成物を得た。
<固体電解質層用スラリー組成物の調製>
 固体電解質としてのLi2SとP25とからなる硫化物ガラス(Li2S/P25=70mol%/30mol%、個数平均粒子径:0.4μm)98部と、上記バインダー組成物2部(固形分相当量)とを混合し、得られた混合液にキシレンを加えて、固形分濃度60%の組成物を調製した。この組成物を遊星式混練機で混合して、固体電解質層用スラリー組成物を得た。得られた固体電解質層用スラリー組成物を用いて、レベリング性およびイオン伝導度を評価した。結果を表1に示す。
<固体電解質層の作製>
 上記固体電解質層用スラリー組成物を、基材としての剥離シート上で乾燥させ、剥離シート上から剥離させた乾燥物を乳鉢ですりつぶし粉体を得た。得られた粉体0.05mgを10mmφの金型に入れて、200Mpaの圧力で成型することで、厚みが500μmのペレット(固体電解質層)を得た。
<負極の作製>
 集電体としての銅箔の表面に、上記負極合材層用スラリー組成物を塗布し、120℃で20分間乾燥することで、集電体としての銅箔の片面に負極合材層(目付け量:10.0mg/cm2)を有する負極を得た。
<正極の作製>
 集電体としてのアルミニウム箔の表面に、上記正極合材層用スラリー組成物を塗布し、120℃で30分間乾燥することで、集電体としてのアルミニウム箔の片面に正極合材層(目付け量:18.0mg/cm2)を有する正極を得た。
<全固体二次電池の製造>
 上記のようにして得られた負極、正極を、それぞれ10mmφで打ち抜いた。打ち抜いた後の正極と負極で、上記のようにして得られた固体電解質層を挟み(この際、各電極の電極合材層が固体電解質層に接する)、200MPaの圧力でプレスして全固体二次電池用の積層体を得た。得られた積層体を、評価用セル内に配置して(拘束圧:40Mpa)、全固体二次電池を得た。そして、得られた全固体二次電池の出力特性を評価した。結果を表1に示す。
(実施例2)
 第一の重合体のキシレン分散液の調製時に、単量体として、ニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル15部、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体としてのn-ブチルアクリレート40部およびエチルアクリレート45部、架橋性単量体としてのエチレングリコールジメタクリレート1部を使用した以外は、実施例1と同様にして、第一の重合体のキシレン分散液、第二の重合体のキシレン溶液、バインダー組成物、負極合材層用スラリー組成物、正極合材層用スラリー組成物、固体電解質層用スラリー組成物、固体電解質層、負極、および全固体二次電池を製造し、測定および評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例3~4)
 バインダー組成物調製時に、第一の重合体と第二の重合体の混合比(第一の重合体:第二の重合体)を、それぞれ、75:25(実施例3)、25:75(実施例4)に変更した以外は、実施例1と同様にして、第一の重合体のキシレン分散液、第二の重合体のキシレン溶液、バインダー組成物、負極合材層用スラリー組成物、正極合材層用スラリー組成物、固体電解質層用スラリー組成物、固体電解質層、負極、および全固体二次電池を製造し、測定および評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例5~6)
 負極合材層用スラリー組成物および固体電解質層用スラリー組成物調製時に、バインダー組成物の固形分相当量を、それぞれ、4部(実施例5)、1部(実施例6)に変更した以外は、実施例1と同様にして、第一の重合体のキシレン分散液、第二の重合体のキシレン溶液、バインダー組成物、負極合材層用スラリー組成物、正極合材層用スラリー組成物、固体電解質層用スラリー組成物、固体電解質層、負極、および全固体二次電池を製造し、測定および評価を行った。結果を表1に示す。
(実施例7~10)
 第一の重合体のキシレン分散液の調製時に、第一の重合体の調製に用いるアクリロニトリルと1,3-ブタジエンの量を、それぞれ、10部と90部(実施例7)、28部と72部(実施例8)、3部と97部(実施例9)、35部と65部(実施例10)に変更した以外は、実施例1と同様にして、第一の重合体のキシレン分散液、第二の重合体のキシレン溶液、バインダー組成物、負極合材層用スラリー組成物、正極合材層用スラリー組成物、固体電解質層用スラリー組成物、固体電解質層、負極、および全固体二次電池を製造し、測定および評価を行った。結果を表1および表2に示す。
(実施例11)
 第二の重合体のキシレン溶液の調製時に、単量体として、ニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル20部、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン60部、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体としてのn-ブチルアクリレート20部を使用した以外は、実施例1と同様にして、第一の重合体のキシレン分散液、第二の重合体のキシレン溶液、バインダー組成物、負極合材層用スラリー組成物、正極合材層用スラリー組成物、固体電解質層用スラリー組成物、固体電解質層、負極、および全固体二次電池を製造し、測定および評価を行った。結果を表2に示す。
(実施例12)
 以下のようにして調製した第二の重合体のキシレン溶液を使用した以外は、実施例1と同様にして、第一の重合体のキシレン分散液、バインダー組成物、負極合材層用スラリー組成物、正極合材層用スラリー組成物、固体電解質層用スラリー組成物、固体電解質層、負極、および全固体二次電池を製造し、測定および評価を行った。結果を表2に示す。
<第二の重合体のキシレン溶液の調製>
 内容積10リットルの反応器中に、イオン交換水100部、並びに、ニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル20部および脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン80部を仕込み、乳化剤としてのオレイン酸カリウム2部、安定剤としてのリン酸カリウム0.1部、さらに、分子量調整剤としての2,2′,4,6,6′-ペンタメチルヘプタン-4-チオール(TIBM)0.5部を加えて、重合開始剤として過硫酸カリウム0.35部の存在下に30℃で乳化重合を行い、アクリロニトリルと1,3-ブタジエンとを共重合した。
 重合転化率が90%に達した時点で、0.2部のヒドロキシルアミン硫酸塩を添加して重合を停止させた。続いて、加温し、減圧下で約70℃にて水蒸気蒸留して、残留単量体を回収した後、老化防止剤としてアルキル化フェノールを2部添加して、第二の重合体(ニトリルゴム)の水分散液を得た。
 得られた第二の重合体の水分散液に、キシレンを適量添加して混合物を得た。その後、90℃にて減圧蒸留を実施して混合物から水および過剰なキシレンを除去し、第二の重合体のキシレン溶液(固形分濃度:8%)を得た。なお、得られた第二の重合体について、溶媒(キシレン)に対する不溶分量を測定し、第二の重合体は、溶媒(キシレン)に対して易溶性であることを確認した。結果を表2に示す。
(実施例13)
 第二の重合体のキシレン溶液の調製時に、単量体として、ニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル20部、脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン60部、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体としてのn-ブチルアクリレート20部を使用した以外は、実施例12と同様にして、第一の重合体のキシレン分散液、第二の重合体のキシレン溶液、バインダー組成物、負極合材層用スラリー組成物、正極合材層用スラリー組成物、固体電解質層用スラリー組成物、固体電解質層、負極、および全固体二次電池を製造し、測定および評価を行った。結果を表2に示す。
(実施例14)
 以下のようにして調製した第二の重合体のキシレン溶液を使用した以外は、実施例1と同様にして、第一の重合体のキシレン分散液、バインダー組成物、負極合材層用スラリー組成物、正極合材層用スラリー組成物、固体電解質層用スラリー組成物、固体電解質層、負極、および全固体二次電池を製造し、測定および評価を行った。結果を表2に示す。
<第二の重合体のキシレン溶液の調製>
 攪拌機を備えたセプタム付き1Lフラスコにイオン交換水100部を加え、気相部を窒素ガスで置換し、70℃に昇温した後、重合開始剤として過硫酸アンモニウム(APS)0.5部をイオン交換水20.0部に溶解させた溶液を加えた。
 一方、別の容器でイオン交換水40部、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1.0部、そしてニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル20部、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体としてのn-ブチルアクリレート45部およびエチルアクリレート35部を混合して単量体組成物を得た。
 得られた単量体組成物を、2時間かけて上述したセプタム付き1Lフラスコに連続的に添加して、重合を行った。なお、単量体組成物の添加中は、反応温度を70℃とした。単量体組成物の添加後は、80℃で3時間攪拌し、その後重合を終了した。
 得られた第二の重合体の水分散液に、キシレンを適量添加して混合物を得た。その後、90℃にて減圧蒸留を実施して混合物から水および過剰なキシレンを除去し、第二の重合体のキシレン溶液(固形分濃度:8%)を得た。なお、得られた第二の重合体について、溶媒(キシレン)に対する不溶分量を測定し、第二の重合体は、溶媒(キシレン)に対して易溶性であることを確認した。結果を表2に示す。
(実施例15)
 第二の重合体のキシレン溶液の調製時に、単量体として、ニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル20部、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体としての2-エチルヘキシルアクリレート40部およびメチルメタクリレート40部を使用した以外は、実施例14と同様にして、第一の重合体のキシレン分散液、第二の重合体のキシレン溶液、バインダー組成物、負極合材層用スラリー組成物、正極合材層用スラリー組成物、固体電解質層用スラリー組成物、固体電解質層、負極、および全固体二次電池を製造し、測定および評価を行った。結果を表2に示す。
(実施例16)
 溶媒として、キシレンに代えて酪酸ブチルを使用した以外は、実施例1と同様の操作を行い、そして測定および評価を行った。すなわち、キシレンに代えて酪酸ブチルを用いた以外は、実施例1と同様の操作により、第一の重合体の酪酸ブチル分散液、第二の重合体の酪酸ブチル溶液、バインダー組成物、負極合材層用スラリー組成物、正極合材層用スラリー組成物、固体電解質層用スラリー組成物、固体電解質層、負極、および全固体二次電池を製造し、測定および評価を行った。結果を表3に示す。
(実施例17)
 溶媒として、キシレンに代えて酪酸ブチルを使用した以外は、実施例11と同様の操作を行い、そして測定および評価を行った。すなわち、キシレンに代えて酪酸ブチルを用いた以外は、実施例1と同様の操作により、第一の重合体の酪酸ブチル分散液、第二の重合体の酪酸ブチル溶液、バインダー組成物、負極合材層用スラリー組成物、正極合材層用スラリー組成物、固体電解質層用スラリー組成物、固体電解質層、負極、および全固体二次電池を製造し、測定および評価を行った。結果を表3に示す。
(実施例18)
 溶媒として、キシレンに代えてジイソブチルケトンを使用した以外は、実施例14と同様の操作を行い、そして測定および評価を行った。すなわち、キシレンに代えてジイソブチルケトンを用いた以外は、実施例14と同様の操作により、第一の重合体のジイソブチルケトン分散液、第二の重合体のジイソブチルケトン溶液、バインダー組成物、負極合材層用スラリー組成物、正極合材層用スラリー組成物、固体電解質層用スラリー組成物、固体電解質層、負極、および全固体二次電池を製造し、測定および評価を行った。結果を表3に示す。
(実施例19)
 溶媒として、キシレンに代えてn-ブチルエーテルを使用した以外は、実施例14と同様の操作を行い、そして測定および評価を行った。すなわち、キシレンに代えてn-ブチルエーテルを用いた以外は、実施例14と同様の操作により、第一の重合体のn-ブチルエーテル分散液、第二の重合体のn-ブチルエーテル溶液、バインダー組成物、負極合材層用スラリー組成物、正極合材層用スラリー組成物、固体電解質層用スラリー組成物、固体電解質層、負極、および全固体二次電池を製造し、測定および評価を行った。結果を表3に示す。
(比較例1)
 第一の重合体を調製せず、バインダー組成物として、第二の重合体のキシレン溶液を使用した以外は、実施例1と同様にして、第二の重合体のキシレン溶液(バインダー組成物)、負極合材層用スラリー組成物、正極合材層用スラリー組成物、固体電解質層用スラリー組成物、固体電解質層、負極、および全固体二次電池を製造し、測定および評価を行った。結果を表3に示す。
(比較例2)
 第二の重合体を調製せず、バインダー組成物として、第一の重合体のキシレン分散液を使用した以外は、実施例1と同様にして、第一の重合体のキシレン分散液(バインダー組成物)、負極合材層用スラリー組成物、正極合材層用スラリー組成物、固体電解質層用スラリー組成物、固体電解質層、負極、および全固体二次電池を製造し、測定および評価を行った。結果を表3に示す。
(比較例3)
 第二の重合体のキシレン溶液に代えて、以下のようにして調製したエステル系重合体のキシレン溶液を調製した以外は、実施例1と同様にして、第一の重合体のキシレン分散液、バインダー組成物、負極合材層用スラリー組成物、正極合材層用スラリー組成物、固体電解質層用スラリー組成物、固体電解質層、負極、および全固体二次電池を製造し、測定および評価を行った。結果を表3に示す。
<エステル系重合体のキシレン分散液の調製>
 攪拌機を備えたセプタム付き1Lフラスコにイオン交換水100部を加え、気相部を窒素ガスで置換し、70℃に昇温した後、重合開始剤として過硫酸アンモニウム(APS)0.5部をイオン交換水20.0部に溶解させた溶液を加えた。
 一方、別の容器でイオン交換水40部、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1.0部、そしてエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体としてのn-ブチルアクリレート55部およびエチルアクリレート45部を混合して単量体組成物を得た。
 得られた単量体組成物を、2時間かけて上述したセプタム付き1Lフラスコに連続的に添加して、重合を行った。なお、単量体組成物の添加中は、反応温度を70℃とした。単量体組成物の添加後は、80℃で3時間攪拌し、その後重合を終了した。
 得られたエステル系重合体の水分散液に、キシレンを適量添加して混合物を得た。その後、90℃にて減圧蒸留を実施して混合物から水および過剰なキシレンを除去し、エステル系重合体のキシレン溶液(固形分濃度:8%)を得た。なお、得られたエステル系重合体について、溶媒(キシレン)に対する不溶分量を測定し、エステル系重合体は、溶媒(キシレン)に対して易溶性であることを確認した。結果を表3に示す。
(比較例4)
 第二の重合体のキシレン溶液に代えて、以下のようにして調製した水素化ニトリルゴムのキシレン分散液を調製した以外は、実施例1と同様にして、第一の重合体のキシレン分散液、バインダー組成物、負極合材層用スラリー組成物、正極合材層用スラリー組成物、固体電解質層用スラリー組成物、固体電解質層、負極、および全固体二次電池を製造し、測定および評価を行った。結果を表3に示す。
<水素化ニトリルゴムのキシレン分散液の調製>
 単量体として、ニトリル基含有単量体としてのアクリロニトリル25部および脂肪族共役ジエン単量体としての1,3-ブタジエン75部に加え、架橋性単量体としてのエチレングリコールジメタクリレート0.5部を使用した以外は、
実施例1の「第二の重合体のキシレン溶液の調製」で記載した手順と同様にして、重合反応を行い、重合体の水分散液を得た。
 次に得られた、重合体の水分散液を用い、実施例1の「第二の重合体のキシレン溶液の調製」で記載した手順と同様にして、水素化反応を行った。
 その後、内容物を常温に戻し、系内を窒素雰囲気とした後、エバポレーターにより固形分濃度が40%となるまで濃縮して、水素化ニトリルゴムの水分散液を得た。得られた水素化ニトリルゴムの水分散液を用いて、水素化ニトリルゴムの組成を測定した。結果を表2に示す。
 そして、得られた水素化ニトリルゴムの水分散液に、キシレンを適量添加して混合物を得た。その後、90℃にて減圧蒸留を実施して混合物から水および過剰なキシレンを除去し、水素化ニトリルゴムのキシレン分散液(固形分濃度:8%)を得た。なお、得られた水素化ニトリルゴムについて、溶媒(キシレン)に対する不溶分量を測定し、水素化ニトリルゴムは、溶媒(キシレン)に対して難溶性であることを確認した。結果を表3に示す。
 なお、以下に示す表1~3中、
「ST」は、スチレン単位を示し、
「2EHA」は、2-エチルへキシルアクリレート単位を示し、
「EDMA」は、エチレングリコールジメタクリレート単位を示し、
「AN」は、アクリロニトリル単位を示し、
「BD」は、1,3-ブタジエン単位を示し、
「H-BD」は、1,3-ブタジエン水素化物単位を示し、
「BA」は、n-ブチルアクリレート単位を示し、
「EA」は、エチルアクリレート単位を示し、
「MMA」は、メチルメタクリレート単位を示し、
「スラリー中の配合量」は、負極合材層用スラリー組成物中の全固形分100質量部当たりの配合量(質量部)を示し、
「DIK」は、ジイソブチルケトンを示し、
「BE」は、n-ブチルエーテルを示し、
「レベリング性(負極)」は、負極合材層用スラリー組成物のレベリング性を示し、
「レベリング性(固体)」は、固体電解質層用スラリー組成物のレベリング性を示す。



Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表1~3より、第一の重合体と、第二の重合体と、溶媒とを含み、第一の重合体が溶媒に対して難溶性であり、第二の重合体が、ニトリル基含有単量体単位を含み且つ溶媒に対して易溶性であるバインダー組成物を用いた実施例1~19では、レベリング性に優れる固体電解質含有層用スラリー組成物を調製可能であると共に、リチウムイオン伝導度に優れる固体電解質層および出力特性に優れる全固体二次電池を作製可能であることが分かる。
 また、表3より、上記第一の重合体と上記第二の重合体の一方を含まないバインダー組成物を用いた比較例1~2では、固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング性、固体電解質層のリチウムイオン伝導度、および全固体二次電池の出力特性が低下することが分かる。そして、表3より、上記第二の重合体に代えて、ニトリル基含有単量体単位を含まないエステル系重合体を用いた比較例3では、全固体二次電池の出力特性が低下することが分かる。加えて、表3より、第二の重合体に代えて、溶媒に対して難溶性である水素化ニトリルゴムを用いた比較例4では、固体電解質含有層用スラリー組成物のレベリング性、固体電解質層のリチウムイオン伝導度、および全固体二次電池の出力特性が低下することが分かる。
 本発明によれば、良好なレベリング性を有する固体電解質含有層用スラリー組成物を調製可能であると共に、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させ得る固体電解質含有層を形成可能な全固体二次電池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、良好なレベリング性を有し、且つ、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させ得る電極合材層を形成可能な全固体二次電池電極合材層用スラリー組成物を提供することができる。
 そして、本発明によれば、良好なレベリング性を有し、且つ、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させ得る固体電解質層を形成可能な全固体二次電池固体電解質層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、全固体二次電池に優れた出力特性を発揮させ得る全固体二次電池用電極および全固体二次電池用固体電解質層を提供することができる。
 加えて、本発明によれば、出力特性に優れる全固体二次電池を提供することができる。

Claims (9)

  1.  第一の重合体、第二の重合体、および溶媒を含む全固体二次電池用バインダー組成物であって、
     前記第一の重合体は、前記溶媒に対して難溶性であり、
     前記第二の重合体は、ニトリル基含有単量体単位を含み、そして前記溶媒に対して易溶性である、全固体二次電池用バインダー組成物。
  2.  前記第一の重合体と前記第二の重合体の合計中に占める前記第一の重合体の割合が、10質量%以上90質量%以下である、請求項1に記載の全固体二次電池用バインダー組成物。
  3.  前記第二の重合体における前記ニトリル基含有単量体単位の含有割合が、5質量%以上30質量%以下である、請求項1または2に記載の全固体二次電池用バインダー組成物。
  4.  前記溶媒がキシレンと酪酸ブチルの少なくとも一方を含有する、請求項1~3の何れかに記載の全固体二次電池用バインダー組成物。
  5.  固体電解質と、電極活物質と、請求項1~4の何れかに記載の全固体二次電池用バインダー組成物とを含む、全固体二次電池電極合材層用スラリー組成物。
  6.  固体電解質と、請求項1~4の何れかに記載の全固体二次電池用バインダー組成物とを含む、全固体二次電池固体電解質層用スラリー組成物。
  7.  請求項5に記載の全固体二次電池電極合材層用スラリー組成物を用いて形成される電極合材層を有する、全固体二次電池用電極。
  8.  請求項6に記載の全固体二次電池固体電解質層用スラリー組成物を用いて形成される、全固体二次電池用固体電解質層。
  9.  請求項7に記載の全固体二次電池用電極と、請求項8に記載の全固体二次電池用固体電解質層との少なくとも一方を備える、全固体二次電池。
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