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WO2022130989A1 - リチウム硫黄二次電池電極用バインダー及びその利用 - Google Patents

リチウム硫黄二次電池電極用バインダー及びその利用 Download PDF

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WO2022130989A1
WO2022130989A1 PCT/JP2021/044179 JP2021044179W WO2022130989A1 WO 2022130989 A1 WO2022130989 A1 WO 2022130989A1 JP 2021044179 W JP2021044179 W JP 2021044179W WO 2022130989 A1 WO2022130989 A1 WO 2022130989A1
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WO
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lithium
secondary battery
mass
binder
monomer
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PCT/JP2021/044179
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直彦 斎藤
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Toagosei Co Ltd
Original Assignee
Toagosei Co Ltd
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a binder for a lithium-sulfur secondary battery electrode, a composition for a lithium-sulfur secondary battery electrode mixture layer, and a lithium-sulfur secondary battery electrode.
  • the lithium ion secondary battery As a secondary battery, various power storage devices such as a nickel hydrogen secondary battery, a lithium ion secondary battery, and an electric double layer capacitor have been put into practical use. Among them, the lithium ion secondary battery is used in a wide range of applications in that it has a high energy density and a battery capacity. Further, in recent years, as a positive electrode active material, a lithium sulfur secondary battery using a sulfur-based active material instead of a transition metal oxide such as lithium cobalt oxide used in a lithium ion secondary battery has been attracting attention.
  • a lithium-sulfur secondary battery basically has a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, like a lithium-ion battery, and charges and discharges by moving lithium ions between both electrodes via the electrolyte.
  • Sulfur used as a positive electrode active material for a lithium-sulfur secondary battery has an extremely high theoretical capacity density of 1672 mAh / g, and the lithium-sulfur secondary battery is expected as a high-capacity battery.
  • the lithium-sulfur secondary battery sulfur is converted by a stepwise reduction reaction at the time of discharge, and the lithium polysulfide (LiSx) produced by this is easily eluted into the electrolytic solution. Therefore, the lithium-sulfur secondary battery has a problem that the cycle characteristic is low and the life is short. Another factor that causes the lithium-sulfur secondary battery to have a short life is that sulfur has a large volume change during charging and discharging, and the battery capacity decreases due to peeling and falling off of the electrode mixture layer as it is used repeatedly. Can be mentioned.
  • Patent Document 1 describes the polymerization of a polymerizable monomer having a polar functional group (one or more selected from a nitrogen-containing functional group, an alkylene oxide group, a hydroxy group and an alkoxysilyl group) that interacts with a positive electrode active material.
  • Acrylic binders for positive lithium sulfur secondary batteries, including units, are disclosed.
  • Patent Document 2 describes a polymerization unit of a first polymerizable monomer having a polar functional group (one or more selected from the group consisting of an amide group, a nitrile group and an alkylene oxide group) that interacts with a positive electrode active material.
  • Patent Document 3 contains lithium sulfur containing an acrylic monomer polymerization unit in an amount of 30% by weight or more, and an acrylic polymer containing a non-acrylic monomer polymerization unit and a redox monomer polymerization unit.
  • a binder for producing a positive electrode of a secondary battery is disclosed.
  • the positive electrode of a lithium-sulfur secondary battery is generally coated with a composition (hereinafter, also referred to as “electrode slurry”) for forming an electrode mixture layer containing a sulfur active material, a binder, a medium, and the like on the surface of a current collector. It is made by working and removing the medium.
  • a composition hereinafter, also referred to as “electrode slurry”
  • water can be preferably used from the viewpoint of reducing the environmental load. According to the studies by the inventors, when water is used as a medium, sulfur is difficult to disperse in the electrode slurry due to the hydrophobicity of sulfur, and sulfur is present as agglomerates in the electrode slurry. In that case, roughness and pinholes of the coating film were generated, and there was a problem in terms of coatability.
  • CMC carboxymethyl cellulose
  • the sulfur active material can be dispersed well, and a coating film without roughness or pinholes can be produced.
  • the binders disclosed in Patent Documents 1 to 3 can also impart good cycle characteristics, but the above-mentioned problems of coatability and productivity have hardly been examined, and improvement is required. Was there. Further, in the binders disclosed in Patent Documents 1 to 3, the sulfur active material tends to settle when the electrode slurry is stored for a long period of time, and it is necessary to improve the settling stability.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is the coatability of the electrode slurry even when the solid content concentration of the composition for the electrode mixture layer (electrode slurry) is high.
  • Binder for lithium sulfur secondary battery electrode which can improve the productivity of the secondary battery electrode by increasing its drying efficiency and can greatly improve the settling stability of the electrode slurry. Is to provide.
  • a composition for a lithium-sulfur secondary battery electrode mixture layer obtained by using the above binder and a lithium-sulfur secondary battery electrode are also provided.
  • the carboxyl group-containing polymer contains a structural unit derived from an ethylenically unsaturated monomer having a water solubility of a specific value or less. Even when the solid content concentration of the composition for the electrode mixture layer (electrode slurry) is high, the coatability is good and the drying efficiency is improved to improve the productivity of the secondary battery electrode.
  • the present invention has been completed by finding that it is possible to significantly improve the sedimentation stability of the electrode slurry.
  • the carboxyl group-containing polymer is a structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer (A) and a single amount classified into the ethylenically unsaturated monomer (B) (however, (A)). Includes structural units derived from) (excluding the body)
  • the ethylenically unsaturated monomer (B) is a binder for a lithium-sulfur secondary battery electrode having a solubility of 10 g or less in 100 g of water at 20 ° C.
  • the carboxyl group-containing polymer contains 1.0% by mass or more and 50% by mass or less of the structural units derived from the ethylenically unsaturated monomer (B) with respect to all the structural units [1].
  • Binder for lithium sulfur secondary battery electrode according to. [3] The carboxyl group-containing polymer contains 50% by mass or more and 99.9% by mass or less of the structural units derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer (A) with respect to all the structural units.
  • the crosslinked polymer or a salt thereof is neutralized to a degree of neutralization of 80 to 100 mol%, and then the particle size measured in an aqueous medium is 0.1 ⁇ m or more and 7.0 ⁇ m or less in terms of volume-based median diameter.
  • a composition for a lithium-sulfur secondary battery electrode mixture layer which comprises the binder for a lithium-sulfur secondary battery electrode according to any one of [1] to [9], an active material, and water.
  • a lithium-sulfur secondary battery electrode comprising a mixture layer formed from the composition for the secondary battery electrode mixture layer according to [10] or [11] on the surface of the current collector.
  • the binder for an electrode of a lithium sulfur secondary battery of the present invention even when the solid content concentration of the composition for an electrode mixture layer (electrode slurry) is high, the electrode slurry is dried while ensuring coatability. Since the efficiency can be improved, the productivity can be improved, and the settling stability of the electrode slurry can be significantly improved, a lithium sulfur secondary battery exhibiting excellent cycle characteristics can be obtained.
  • the binder for a lithium-sulfur secondary battery electrode of the present invention contains a carboxyl group-containing polymer or a salt thereof, and can be mixed with an active material and water to form a composition for a lithium-sulfur secondary battery electrode mixture layer. can do. It is preferable that the above composition is an electrode slurry in a slurry state that can be applied to the surface of the current collector from the viewpoint of achieving the effect of the present invention, but it is prepared as a wet powder state and applied to the surface of the current collector. It may be possible to cope with the press processing of.
  • the lithium-sulfur secondary battery electrode of the present invention can be obtained by forming an electrode mixture layer formed from the above composition on the surface of a current collector such as a copper foil or an aluminum foil.
  • (meth) acrylic means acrylic and / or methacrylic
  • (meth) acrylate means acrylate and / or methacrylate
  • (meth) acryloyl group means an acryloyl group and / or a methacryloyl group.
  • the binder of the present invention contains a carboxyl group-containing polymer (hereinafter, also referred to as “the present polymer”) or a salt thereof, and the carboxyl group-containing polymer is an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer (A). Derived from the structural unit derived from the above and the ethylenically unsaturated monomer (B) having a solubility in 100 g of water at 20 ° C. (excluding the monomer classified in (A)). Includes structural units.
  • Structural unit of carboxyl group-containing polymer ⁇ Structural unit derived from ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer (A)> This polymer has a structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer (A) (hereinafter, also referred to as “component (a)”) and contains an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer.
  • the monomer component can be introduced into the polymer by precipitation polymerization or dispersion polymerization.
  • the present polymer has a carboxyl group due to having such a structural unit, the adhesiveness to the current collector is improved, and the lithium ion desolvation effect and the ionic conductivity are excellent, so that the resistance is small. An electrode having excellent high rate characteristics can be obtained. Further, when the present polymer is a crosslinked polymer, water swelling property is imparted, so that the sedimentation stability of the active material or the like in the present composition can be enhanced.
  • the component (a) can be introduced into the present polymer, for example, by polymerizing a monomer containing an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer (A).
  • Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer include (meth) acrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid; and (meth) acrylamide hexane acid and (meth) acrylamide dodecanoic acid.
  • (Partial) Examples thereof include alkali neutralized products, and one of these may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
  • a compound having an acryloyl group as a polymerizable functional group is preferable, and acrylic acid is particularly preferable in that a polymer having a long primary chain length can be obtained due to a high polymerization rate and the binder has a good binding force. be.
  • acrylic acid is used as the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, a polymer having a high carboxyl group content can be obtained.
  • the content of the component (a) in the present polymer is not particularly limited, but can be, for example, 50% by mass or more and 99.0% by mass or less with respect to all the structural units of the present polymer.
  • the lower limit is, for example, 55% by mass or more, for example, 60% by mass or more, and for example, 65% by mass or more.
  • the lower limit is 50% by mass or more, the sedimentation stability of the present composition is good and a higher binding force can be obtained, which is preferable, and it may be 60% by mass or more, or 70% by mass or more. It may be 75% by mass or more.
  • the upper limit is, for example, 99.0% by mass or less, for example 98% by mass or less, for example 96% by mass or less, for example 94% by mass or less, and for example 92% by mass or less. Yes, for example 90% by mass or less, and for example 85% by mass or less.
  • the range of the content of the component (a) may be a range in which such a lower limit and an upper limit are appropriately combined.
  • the sedimentation stability of the electrode slurry can be improved, and a firm and well-integrated electrode mixture layer can be obtained.
  • the water solubility is preferably 8 g or less, more preferably 6 g or less, further preferably 4 g or less, further preferably 2 g or less, still more preferably 1 g or less, and 0. 5.5 g or less is even more preferable.
  • Examples of the ethylenically unsaturated monomer (B) include alkyl (meth) acrylates, aromatic (meth) acrylates, styrenes, and aliphatic conjugated diene-based monomers.
  • alkyl (meth) acrylates and aromatic (meth) acrylates are preferable, and alkyl (meth) acrylates are particularly preferable, and among alkyl (meth) acrylates, the number of carbon atoms is 4 or more, because the electrode slurry is excellent in sedimentation stability.
  • Alkyl (meth) acrylates having an alkyl group of are preferred.
  • alkyl (meth) acrylate examples include an aliphatic alkyl (meth) acrylate and an alicyclic alkyl (meth) acrylate.
  • alkyl (meth) acrylate examples include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate and the like.
  • Examples of the alicyclic alkyl (meth) acrylate include cyclopentyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, methylcyclohexyl (meth) acrylate, t-butylcyclohexyl (meth) acrylate, cyclodecyl (meth) acrylate, and cyclododecyl (.
  • Examples thereof include meta) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, adamantyl (meth) acrylate, dicyclopentenyl (meth) acrylate, dicyclopentenyloxyethyl (meth) acrylate, dicyclopentanyl (meth) acrylate, and the like.
  • One of the above may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
  • aromatic (meth) acrylate examples include phenyl (meth) acrylate, phenylmethyl (meth) acrylate, phenylethyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate, and the like, and one of them is used alone. It may be used in combination, or two or more kinds may be used in combination.
  • styrenes examples include styrene, ⁇ -methylstyrene, ⁇ -methylstyrene, vinylxylene, vinylnaphthalene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, o-ethylstyrene, m-ethylstyrene, and the like.
  • p-Ethylstyrene pn-butylstyrene, p-isobutylstyrene, pt-butylstyrene, o-methoxystyrene, m-methoxystyrene, p-methoxystyrene, o-chloromethylstyrene, p-chloromethylstyrene , O-chlorostyrene, p-chlorostyrene, o-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, p-hydroxystyrene, divinylbenzene and the like, and one of them may be used alone or 2 You may use a combination of seeds or more.
  • Examples of the aliphatic conjugated diene-based monomer include 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, and 2-chloro-1,3 in addition to 1,3-butadiene.
  • -Butadiene and the like can be mentioned, and one of these may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
  • the content of the component (b) in the present polymer is not particularly limited, but may be, for example, 1% by mass or more and 50% by mass or less with respect to all the structural units of the present polymer.
  • the lower limit is, for example, 1% by mass or more, for example, 3% by mass or more, for example, 5% by mass or more, and for example, 10% by mass or more.
  • the sedimentation stability of the electrode slurry is good, which is preferable.
  • the upper limit is, for example, 50% by mass or less, for example, 40% by mass or less, for example, 30% by mass or less, and for example, 25% by mass or less.
  • the range of the content of the component (b) may be a range in which such a lower limit and an upper limit are appropriately combined.
  • this polymer contains other ethylenically unsaturated monomers copolymerizable with these (however, monomers classified into (A) and (B)). It can include structural units derived from (excluding) (hereinafter, also referred to as “component (c)”).
  • component (c) is a structural unit derived from a monomer having an ethylenically unsaturated group other than the component (a) and the component (b), and is, for example, other than a carboxyl group such as a sulfonic acid group and a phosphoric acid group.
  • Examples thereof include a structural unit derived from an ethylenically unsaturated monomer having an anionic group of the above, a nonionic ethylenically unsaturated monomer, or the like.
  • These structural units are an ethylenically unsaturated monomer having an anionic group other than a carboxyl group such as a sulfonic acid group and a phosphoric acid group, or a monomer containing a nonionic ethylenically unsaturated monomer. Can be introduced by copolymerizing.
  • the ratio of the component (c) can be 0% by mass or more and 50% by mass or less with respect to all the structural units of the present polymer.
  • the ratio of the component (c) may be 1% by mass or more and 40% by mass or less, 3% by mass or more and 30% by mass or less, and 5% by mass or more and 20% by mass or less. It may be 10% by mass or more and 15% by mass or less.
  • the range of the content of the component (c) may be a range in which such a lower limit and an upper limit are appropriately combined.
  • the affinity for the electrolytic solution is improved, so that the effect of improving the lithium ion conductivity can be expected.
  • component (c) among the above-mentioned components, structural units derived from nonionic ethylenically unsaturated monomers are preferable from the viewpoint of obtaining an electrode having good bending resistance, and nonionic ethylenically unsaturated monomers are preferable.
  • the monomer include (meth) acrylamide and its derivatives, hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated monomers, and the like.
  • Examples of the (meth) acrylamide derivative include N-alkyl (meth) acrylamide compounds such as isopropyl (meth) acrylamide and t-butyl (meth) acrylamide; Nn-butoxymethyl (meth) acrylamide and N-isobutoxymethyl.
  • N-alkoxyalkyl (meth) acrylamide compounds such as (meth) acrylamide; N, N-dialkyl (meth) acrylamide compounds such as dimethyl (meth) acrylamide and diethyl (meth) acrylamide, and one of them is used. It may be used alone or in combination of two or more.
  • hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer examples include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate and 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, and one of them is used.
  • the seeds may be used alone or in combination of two or more.
  • nonionic ethylenically unsaturated monomers examples include alkoxyalkyl (meth) acrylates such as 2-methoxyethyl acrylate and 2-ethoxyethyl acrylate, and one of them is used alone. It may be used in combination, or two or more kinds may be used in combination.
  • the present polymer or a salt thereof preferably contains a structural unit derived from a hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated monomer from the viewpoint of improving the cycle characteristics of the obtained lithium sulfur secondary battery, and the structural unit is preferably 1 mass by mass. % Or more and 30% by mass or less are preferable, 3% by mass or more and 20% by mass or less are more preferable, and 5% by mass or more and 15% by mass or less are further preferable. Such a range may be a range in which such a lower limit and an upper limit are appropriately combined.
  • a compound having an acryloyl group is preferable in that a polymer having a long primary chain length can be obtained due to its high polymerization rate and the binder has a good binding force.
  • the present polymer may be a salt.
  • the type of salt is not particularly limited, but alkali metal salts such as lithium salt, sodium salt and potassium salt; alkaline earth metal salts such as magnesium salt, calcium salt and barium salt; other metal salts such as aluminum salt; ammonium. Examples thereof include salts and organic amine salts. Among these, alkali metal salts and alkaline earth metal salts are preferable, and alkali metal salts are more preferable, from the viewpoint that adverse effects on battery characteristics are unlikely to occur. Further, from the viewpoint of obtaining a battery having low resistance, a lithium salt is particularly preferable.
  • This crosslinked polymer ⁇ Preferable embodiment of this polymer>
  • the composition for the electrode mixture layer containing the binder containing the polymer ensures good coatability of the electrode slurry even at a high solid content concentration, and at the same time, the electrode slurry.
  • a polymer having a crosslinked structure (hereinafter, also simply referred to as “this crosslinked polymer”) is preferable because it has excellent sedimentation stability and can further exhibit good binding performance.
  • the cross-linking method in the cross-linked polymer is not particularly limited, and examples thereof include the following methods.
  • crosslinkable monomer examples include a polyfunctional polymerizable monomer having two or more polymerizable unsaturated groups, a monomer having a self-crosslinkable crosslinkable functional group such as a hydrolyzable silyl group, and the like. Can be mentioned.
  • the polyfunctional polymerizable monomer is a compound having two or more polymerizable functional groups such as a (meth) acryloyl group and an alkenyl group in the molecule, and is a polyfunctional (meth) acryloyl compound, a polyfunctional alkenyl compound, ( Meta) Examples thereof include compounds having both an acryloyl group and an alkenyl group. These compounds may be used alone or in combination of two or more. Among these, a polyfunctional alkenyl compound is preferable because a uniform crosslinked structure can be easily obtained, and a polyfunctional allyl ether compound having two or more allyl ether groups in the molecule is particularly preferable.
  • Examples of the polyfunctional (meth) acryloyl compound include ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, and polypropylene glycol.
  • Di (meth) acrylates of dihydric alcohols such as di (meth) acrylates; trimethylol propantri (meth) acrylates, tri (meth) acrylates of trimethylol propaneethylene oxide modified products, glycerin tri (meth) acrylates, pentaerythritols.
  • Tri (meth) acrylates of trivalent or higher polyhydric alcohols such as tri (meth) acrylates and pentaerythritol tetra (meth) acrylates, poly (meth) acrylates such as tetra (meth) acrylates; methylenebisacrylamide, hydroxyethylenebisacrylamide. And the like, bisamides and the like can be mentioned.
  • polyfunctional alkenyl compound examples include polyfunctional allyl ether compounds such as trimethylolpropanediallyl ether, trimethylolpropanetriallyl ether, pentaerythritol diallyl ether, pentaerythritol triallyl ether, tetraallyloxyetane, and polyallyl saccharose; Polyfunctional allyl compounds such as phthalate; polyfunctional vinyl compounds such as divinylbenzene and the like can be mentioned.
  • polyfunctional allyl ether compounds such as trimethylolpropanediallyl ether, trimethylolpropanetriallyl ether, pentaerythritol diallyl ether, pentaerythritol triallyl ether, tetraallyloxyetane, and polyallyl saccharose
  • Polyfunctional allyl compounds such as phthalate
  • polyfunctional vinyl compounds such as divinylbenzene and the like can be mentioned.
  • Examples of compounds having both (meth) acryloyl group and alkenyl group include (meth) allyl acrylate, (meth) isopropenyl acrylate, (meth) butenyl acrylate, (meth) pentenyl acrylate, (meth). 2- (2-Vinyloxyethoxy) ethyl acrylate and the like can be mentioned.
  • the above-mentioned monomer having a crosslinkable functional group include a hydrolyzable silyl group-containing vinyl monomer, N-methylol (meth) acrylamide, N-methoxyalkyl (meth) acrylamide and the like. Can be mentioned. These compounds can be used alone or in combination of two or more.
  • the hydrolyzable silyl group-containing vinyl monomer is not particularly limited as long as it is a vinyl monomer having at least one hydrolyzable silyl group.
  • vinyl silanes such as vinyl trimethoxysilane, vinyl triethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, vinyldimethylmethoxysilanen; silyls such as trimethoxysilylpropyl acrylate, triethoxysilylpropyl acrylate, methyldimethoxysilylpropyl acrylate and the like.
  • Group-containing acrylic acid esters silyl group-containing methacrylic acid esters such as trimethoxysilylpropyl methacrylate, triethoxysilylpropyl methacrylate, methyldimethoxysilylpropyl methacrylate, dimethylmethoxysilylpropyl methacrylate; trimethoxysilylpropyl vinyl ether and the like.
  • Cyril group-containing vinyl ethers examples thereof include silyl group-containing vinyl esters such as trimethoxysilyl undecanoate vinyl.
  • the amount of the crosslinkable monomer used is the total amount of the monomers other than the crosslinkable monomer (non-crosslinkable monomer). On the other hand, it is preferably 0.01 to 5 mol%, more preferably 0.05 to 2.0 mol%, further preferably 0.1 to 2.0 mol%, and 0.1. It is more preferably to 1.0 mol%, and even more preferably 0.2 to 0.6 mol%. Such a range may be a range in which such a lower limit and an upper limit are appropriately combined.
  • the amount of the crosslinkable monomer used is 0.1 mol% or more, it is preferable in that the binding property and the sedimentation stability of the electrode slurry are better. When it is 2.0 mol% or less, it is preferable in that the binding property is good.
  • the crosslinked polymer when the crosslinked polymer does not exist as a mass (secondary aggregate) having a large particle size and is well dispersed as water-swelling particles having an appropriate particle size, the crosslinked polymer is concerned.
  • a binder containing a polymer is preferable because it can exhibit good binding performance.
  • the crosslinked polymer of the present invention or a salt thereof has a particle size (water-swelling particle size) when a crosslinked polymer having a degree of neutralization based on a carboxyl group of 80 to 100 mol% is dispersed in water.
  • the volume-based median diameter is preferably in the range of 0.1 ⁇ m or more and 7.0 ⁇ m or less.
  • the particle size is in the range of 0.1 ⁇ m or more and 7.0 ⁇ m or less, the composition for the electrode mixture layer is uniformly present in a suitable size in the composition for the electrode mixture layer, so that the composition for the electrode mixture layer is highly stable. It is possible to exhibit excellent binding properties. If the particle size exceeds 7.0 ⁇ m, the binding property may be insufficient as described above.
  • the lower limit of the particle size may be 0.2 ⁇ m or more, 0.3 ⁇ m or more, 0.4 ⁇ m or more, 0.5 ⁇ m or more, and 0.6 ⁇ m. It may be more than or equal to 0.7 ⁇ m or more, and may be 0.8 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the particle size may be 6.0 ⁇ m or less, 5.0 ⁇ m or less, 4.0 ⁇ m or less, 3.0 ⁇ m or less, 2.5 ⁇ m or less. It may be present, and may be 2.0 ⁇ m or less.
  • the range of the particle size can be set by appropriately combining the above lower limit value and upper limit value.
  • the water-swelling particle size can be measured by the method described in the examples of the present specification.
  • the crosslinked polymer is unneutralized or has a neutralization degree of less than 80 mol%, it is neutralized to a neutralization degree of 80 to 100 mol% with an alkali metal hydroxide or the like, and the particle size when dispersed in water is measured. do it.
  • the crosslinked polymer or a salt thereof often exists as agglomerated particles in which primary particles are associated and aggregated in the state of powder or solution (dispersion liquid).
  • the particle size when dispersed in water is in the above range, the crosslinked polymer or a salt thereof has extremely excellent dispersibility, and is neutralized to a neutralization degree of 80 to 100 mol% to be water.
  • the agglomerated particles are disintegrated, and even if it is a dispersion of almost primary particles or a secondary agglomerate, a stable dispersed state is formed in which the particle size is in the range of 0.1 to 7.0 ⁇ m. It is a thing.
  • the particle size distribution which is the value obtained by dividing the volume average particle size of the water-swelling particle size by the number average particle size, is preferably 2.0 or less, more preferably 1.5, from the viewpoint of bondability and coatability. It is less than or equal to, more preferably 1.4 or less, and even more preferably 1.3 or less.
  • the lower limit of the particle size distribution is usually 1.0.
  • the particle size (dry particle size) of the crosslinked polymer of the present invention or a salt thereof at the time of drying is preferably in the range of 0.1 ⁇ m or more and 2.0 ⁇ m or less in terms of volume-based median diameter.
  • the more preferable range of the particle size is 0.2 ⁇ m or more and 1.0 ⁇ m or less, and the more preferable range is 0.3 ⁇ m or more and 0.7 ⁇ m or less.
  • the crosslinked polymer or a salt thereof contains an acid group such as a carboxyl group derived from an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer so that the neutralization degree is 20 to 100 mol% in the composition for the electrode mixture layer. It is preferably neutralized and used as a salt embodiment.
  • the degree of neutralization is more preferably 50 to 100 mol%, further preferably 60 to 95 mol%. When the degree of neutralization is 20 mol% or more, the water swelling property is good and the dispersion stabilizing effect is easily obtained, which is preferable.
  • the degree of neutralization can be calculated by calculation from the charged values of a monomer having an acid group such as a carboxyl group and a neutralizing agent used for neutralization.
  • the crosslinked polymer has a three-dimensional crosslinked structure and exists as a microgel in a medium such as water.
  • a three-dimensional crosslinked polymer is insoluble in a solvent, so its molecular weight cannot be measured. Similarly, it is usually difficult to measure and quantify the primary chain length of crosslinked polymers.
  • Method for producing the present polymer or a salt thereof It is possible to use a known polymerization method such as solution polymerization, precipitation polymerization, suspension polymerization and emulsification polymerization for the present polymer, but in terms of productivity. Precipitation polymerization and suspension polymerization (reverse phase suspension polymerization) are preferable. Heterogeneous polymerization methods such as precipitation polymerization, suspension polymerization, and emulsion polymerization are preferable, and the precipitation polymerization method is more preferable, because better performance can be obtained in terms of binding property and the like.
  • Precipitation polymerization is a method for producing a polymer by carrying out a polymerization reaction in a solvent that dissolves an unsaturated monomer as a raw material but does not substantially dissolve the polymer to be produced.
  • the polymer particles become larger due to aggregation and growth, and a dispersion liquid of the polymer particles in which the primary particles of several tens of nm to several hundred nm are secondarily aggregated to several ⁇ m to several tens of ⁇ m can be obtained.
  • Dispersion stabilizers can also be used to control the particle size of the polymer. Specific examples of the dispersion stabilizer include a macromonomer type dispersion stabilizer and a nonionic surfactant.
  • the secondary aggregation can also be suppressed by selecting a dispersion stabilizer, a polymerization solvent, or the like. In general, precipitation polymerization that suppresses secondary aggregation is also called dispersion polymerization.
  • a solvent selected from water, various organic solvents, etc. can be used as the polymerization solvent in consideration of the type of the monomer used. In order to obtain a polymer having a longer primary chain length, it is preferable to use a solvent having a small chain transfer constant.
  • the polymerization solvent examples include water-soluble solvents such as methanol, t-butyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, acetonitrile and tetrahydrofuran, as well as benzene, ethyl acetate, dichloroethane, n-hexane, cyclohexane and n-heptane.
  • water-soluble solvent refers to a solvent having a solubility in water at 20 ° C. of more than 10 g / 100 ml.
  • the formation of coarse particles and adhesion to the reactor are small and the polymerization stability is good, and the precipitated polymer fine particles are difficult to secondary agglomerate (or even if secondary agglomeration occurs, they dissolve in the aqueous medium.
  • Methylethylketone and acetonitrile are preferable because they are easy to operate), a polymer having a small chain transfer constant and a large degree of polymerization (primary chain length) can be obtained, and the operation is easy during the step neutralization described later. ..
  • a highly polar solvent preferably include water and methanol.
  • the amount of the highly polar solvent used is preferably 0.05 to 20.0% by mass, more preferably 0.1 to 10.0% by mass, still more preferably 0.1 to 5% by mass based on the total mass of the medium. It is 0.0% by mass, more preferably 0.1 to 1.0% by mass.
  • the polymerization rate is improved when a highly polar solvent is added, and it becomes easy to obtain a polymer having a long primary chain length.
  • a highly polar solvent water is particularly preferable because it has a large effect of improving the polymerization rate.
  • a structural unit derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer (A) and a monomer component containing the ethylenically unsaturated monomer (B) are polymerized. It is preferable to include a polymerization step.
  • the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer (A) from which the component (a) is derived is 50% by mass or more and 99.0% by mass or less, and the ethylenically unsaturated monomer from which the component (b) is derived.
  • a polymerization step 50% by mass or more and 99.0% by mass or less of the structural unit (component (a)) derived from the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer (A) is introduced into the present polymer, and the polymer is ethylenically.
  • the structural unit (component (b)) derived from the unsaturated monomer (B) is introduced in an amount of 1.0% by mass or more and 50% by mass or less.
  • the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer (A) used is, for example, 50% by mass or more and 99.0% by mass or less, and for example, 60% by mass or more and 96% by mass or less, and for example. It is 65% by mass or more and 93% by mass or less, and for example, 70% by mass or more and 90% by mass or less.
  • the amount of the ethylenically unsaturated monomer (B) used is, for example, 1.0% by mass or more and 50% by mass or less, and for example, 3% by mass or more and 40% by mass or less, and for example, 5% by mass. % Or more and 35% by mass or less, and for example, 8% by mass or more and 30% by mass or less, and for example, 10% by mass or more and 30% by mass or less.
  • This polymer can contain a structural unit ((c) component) derived from another ethylenically unsaturated monomer copolymerizable with the component (a) and the component (b).
  • the other ethylenically unsaturated monomer from which the component (c) is derived include an ethylenically unsaturated monomer compound having an anionic group other than a carboxyl group such as a sulfonic acid group and a phosphoric acid group, and an ethylenically unsaturated monomer compound.
  • Non-ionic ethylenically unsaturated monomers and the like Specific examples of the compound include a monomer compound into which the above-mentioned component (c) can be introduced.
  • the other ethylenically unsaturated monomer may contain 0% by mass or more and 50% by mass or less, or 1% by mass or more and 40% by mass or less, or 3% by mass, based on the total amount of the monomer components. It may be 30% by mass or less, 5% by mass or more and 20% by mass or less, or 10% by mass or more and 15% by mass or less.
  • the monomer component polymerized in the polymerization step may contain a crosslinkable monomer.
  • a crosslinkable monomer as described above, it has a polyfunctional polymerizable monomer having two or more polymerizable unsaturated groups and a self-crosslinkable crosslinkable functional group such as a hydrolyzable silyl group. Examples thereof include monomers, and the amount of the crosslinkable monomer used is as described above.
  • the monomer concentration at the time of polymerization is preferably high from the viewpoint of obtaining a polymer having a longer primary chain length.
  • the monomer concentration at the start of polymerization is generally in the range of about 2 to 40% by mass, preferably in the range of 5 to 40% by mass.
  • the "monomer concentration" indicates the monomer concentration in the reaction solution at the time when the polymerization is started.
  • the present polymer may be produced by carrying out a polymerization reaction in the presence of a basic compound.
  • the monomer concentration may be 13.0% by mass or more, preferably 15.0% by mass or more, more preferably 17.0% by mass or more, still more preferably 19.0% by mass or more. It is more preferably 20.0% by mass or more.
  • the monomer concentration is still preferably 22.0% by mass or more, and even more preferably 25.0% by mass or more.
  • the higher the monomer concentration during polymerization the higher the molecular weight, and the longer the primary chain length can be produced. Further, the polymer having a long primary chain length tends to be incorporated into the three-dimensional crosslinked structure, so that the sol fraction tends to be reduced.
  • the upper limit of the monomer concentration varies depending on the type of monomer and solvent used, the polymerization method, various polymerization conditions, etc., but if the heat of the polymerization reaction can be removed, the precipitation polymerization is as described above. It is about 40%, about 50% for suspension polymerization, and about 70% for emulsion polymerization.
  • the above-mentioned base compound is a so-called alkaline compound, and either an inorganic base compound or an organic base compound may be used.
  • an inorganic base compound By carrying out the polymerization reaction in the presence of a basic compound, the polymerization reaction can be stably carried out even under high monomer concentration conditions such as exceeding 13.0% by mass. Further, the polymer obtained by polymerizing at such a high monomer concentration has a high molecular weight (because the primary chain length is long), and therefore has excellent binding properties.
  • the inorganic base compound include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide, alkaline earth metal hydroxides such as calcium hydroxide and magnesium hydroxide, and alkalis such as sodium carbonate and potassium carbonate.
  • Examples thereof include metal carbonates, and one or more of these can be used.
  • Examples of the organic base compound include ammonia and an organic amine compound, and one or more of these can be used. Among them, an organic amine compound is preferable from the viewpoint of polymerization stability and binding property of a binder containing the obtained crosslinked polymer or a salt thereof.
  • organic amine compound examples include monomethylamine, dimethylamine, trimethylamine, monoethylamine, diethylamine, triethylamine, monobutylamine, dibutylamine, tributylamine, monohexylamine, dihexylamine, trihexylamine, trioctylamine and tridodecylamine.
  • N-alkyl substituted amines such as: monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, propanolamine, dimethylethanolamine and (alkyl) alkanolamines such as N, N-dimethylethanolamine; pyridine, piperidine, piperazine, 1,8- Cyclic amines such as bis (dimethylamino) naphthalene, morpholin and diazabicycloundecene (DBU); diethylenetriamine, N, N-dimethylbenzylamine and the like, one or more of these can be used. ..
  • the C / N value is preferably 3 or more, more preferably 5 or more, still more preferably 10 or more, and even more preferably 20 or more.
  • the amount of the basic compound used is preferably in the range of 0.001 mol% or more and 4.0 mol% or less with respect to the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer. When the amount of the basic compound used is in this range, the polymerization reaction can be smoothly carried out.
  • the amount used may be 0.05 mol% or more and 4.0 mol% or less, 0.1 mol% or more and 4.0 mol% or less, and 0.1 mol% or more and 3.0 mol. % Or less, and may be 0.1 mol% or more and 2.0 mol% or less.
  • the amount of the base compound used represents the molar concentration of the base compound used for the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, and does not mean the degree of neutralization. That is, the valence of the base compound used is not considered.
  • polymerization initiator known polymerization initiators such as azo compounds, organic peroxides, and inorganic peroxides can be used, but the polymerization initiator is not particularly limited.
  • the conditions of use can be adjusted by known methods such as heat initiation, redox initiation with a reducing agent, and UV initiation so that the amount of radicals generated is appropriate.
  • heat initiation heat initiation
  • redox initiation with a reducing agent
  • UV initiation UV initiation
  • Examples of the azo compound include 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis (N-butyl-2-methylpropionamide), and 2- (tert-butylazo). -2-cyanopropane, 2,2'-azobis (2,4,4-trimethylpentane), 2,2'-azobis (2-methylpropane), etc., one or more of these. Can be used.
  • organic peroxide examples include 2,2-bis (4,4-di-t-butylperoxycyclohexyl) propane (manufactured by Nichiyu Co., Ltd., trade name "Pertetra A”) and 1,1-di (2,1-di (4,4-di-t-butylperoxycyclohexyl)).
  • NHP t-hexyl peroxypivalate
  • perhexyl PV t-hexyl peroxypivalate
  • perbutyl PV t-butyl peroxypivalate
  • inorganic peroxide examples include potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate and the like.
  • potassium persulfate sodium persulfate
  • sodium persulfate sodium persulfate
  • ammonium persulfate and the like.
  • sodium sulfite, sodium thiosulfate, sodium formaldehyde sulfoxylate, ascorbic acid, sulfurous acid gas (SO 2 ), ferrous sulfate and the like can be used as the reducing agent.
  • the preferable amount of the polymerization initiator to be used is, for example, 0.001 to 2 parts by mass and, for example, 0.005 to 1 part by mass, when the total amount of the monomer components to be used is 100 parts by mass. Further, for example, it is 0.01 to 0.1 parts by mass.
  • the amount of the polymerization initiator used is 0.001 part by mass or more, the polymerization reaction can be stably carried out, and when it is 2 parts by mass or less, a polymer having a long primary chain length can be easily obtained.
  • the polymerization temperature is preferably 0 to 100 ° C., more preferably 20 to 80 ° C., the polymerization temperature may be constant, or the polymerization reaction, although it depends on the type and concentration of the monomer used. It may change over a period of time.
  • the present polymer dispersion obtained through the polymerization step can be obtained in a powder state by performing decompression and / or heat treatment in the drying step and distilling off the solvent.
  • the polymerization step is followed by a solid-liquid separation step such as centrifugation and filtration, and water.
  • a cleaning step using the same solvent as methanol or a polymerization solvent.
  • step neutralization the solvent may be removed in the drying step.
  • an alkaline compound is added when preparing the electrode slurry to neutralize the polymer (hereinafter, also referred to as “post-neutralization”). You may say).
  • post-neutralization an alkaline compound is added when preparing the electrode slurry to neutralize the polymer.
  • composition for lithium-sulfur secondary battery electrode mixture layer of the present invention contains the binder, active material and water containing the present polymer or a salt thereof.
  • active material a sulfur element or a sulfur-based compound can be used as the positive electrode active material, and a lithium metal or a lithium alloy can be used as the negative electrode active material.
  • the binder according to the present invention exhibits the effect of the present invention particularly for the production of a positive electrode, but may be used for the production of a negative electrode.
  • the above-mentioned sulfur element or sulfur-based compound may be used alone or in combination of two or more.
  • the lithium metal or lithium alloy used as the negative electrode active material is a substance capable of reversibly storing or releasing lithium ions, and a substance capable of reversibly forming a lithium-containing compound by reacting with lithium ions.
  • Examples of the substance capable of reversibly occluding or releasing lithium ions include crystalline carbon, amorphous carbon, and a mixture thereof.
  • Examples of the substance capable of reversibly forming a lithium-containing compound by reacting with the lithium ion include tin oxide and silicone.
  • the lithium alloy may be, for example, an alloy of lithium and an alloy of "a metal selected from the group consisting of sodium, potassium, cesium, francium, beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, radium, aluminum and tin". good.
  • the amount of the present polymer or a salt thereof used in the composition for the electrode mixture layer of the present invention is, for example, 0.1% by mass or more and 20% by mass or less with respect to the total amount of the active material.
  • the amount used is, for example, 0.2% by mass or more and 10% by mass or less, for example, 0.3% by mass or more and 8% by mass or less, and for example, 0.4% by mass or more and 5% by mass or less. .. If the amount of the present polymer and its salt used is less than 0.1% by mass, sufficient binding properties may not be obtained. In addition, the dispersion stability of the active material or the like may be insufficient, and the uniformity of the formed mixture layer may decrease.
  • the composition for the electrode mixture layer becomes highly viscous and the coatability to the current collector may be deteriorated.
  • the obtained mixture layer may have bumps or irregularities, which may adversely affect the electrode characteristics.
  • the amount of the present polymer and its salt used is within the above range, a composition having excellent sedimentation stability can be obtained, and a mixture layer having extremely high adhesion to the current collector can be obtained. As a result, the durability of the battery is improved. Further, the present polymer and its salt show sufficiently high binding property to the active material even in a small amount (for example, 5% by mass or less) and have a carboxy anion, so that the interfacial resistance is small and the high rate characteristics are obtained. Excellent electrodes are obtained.
  • sulfur elements or sulfur compounds have low electrical conductivity, they are generally used with the addition of a conductive auxiliary agent.
  • the conductive auxiliary agent include carbon-based materials such as carbon black, carbon nanotubes, carbon fibers, graphite fine powder, and carbon fibers, and among these, carbon black, carbon nanotubes, and carbon can be easily obtained from the viewpoint of obtaining excellent conductivity. Fiber is preferred. Further, as the carbon black, Ketjen black and acetylene black are preferable.
  • the conductive auxiliary agent one of the above may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
  • the amount of the conductive auxiliary agent used can be, for example, 0.2 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the active material from the viewpoint of achieving both conductivity and energy density, and for example, 0. It can be 2 to 10 parts by mass.
  • the positive electrode active material a material having a surface coating with a carbon-based material having conductivity may be used.
  • the amount of the active material used is, for example, in the range of 10 to 75% by mass with respect to the total amount of the composition. If the amount of the active material used is 10% by mass or more, migration of the binder or the like can be suppressed. Further, since it is advantageous in terms of the drying cost of the medium, the amount of the active material used is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and further preferably 50% by mass or more. .. On the other hand, if it is 75% by mass or less, the fluidity and coatability of the composition can be ensured, and a uniform mixture layer can be formed.
  • the composition for the lithium-sulfur secondary battery electrode mixture layer uses water as a medium. Further, for the purpose of adjusting the properties and dryness of the composition, lower alcohols such as methanol and ethanol, carbonates such as ethylene carbonate, ketones such as acetone, and water-soluble substances such as tetrahydrofuran and N-methyl-2-pyrrolidone. It may be a mixed solvent with a sex organic solvent.
  • the proportion of water in the mixing medium is, for example, 50% by mass or more, and for example, 70% by mass or more.
  • the solid content concentration is not limited to about 50% by mass, and the medium containing water in the entire composition is not limited.
  • the content can be, for example, in the range of 25 to 90% by mass, and for example, 35 to 70% by mass, from the viewpoints of coatability of the electrode slurry, energy cost required for drying, and productivity. It can also be, for example, 45-70% by mass.
  • the binder of the present invention may consist only of the present polymer or a salt thereof, but other binders such as styrene / butadiene-based latex (SBR), acrylic-based latex and polyvinylidene fluoride-based latex may be used.
  • a binder component may be used in combination.
  • the amount used may be, for example, 0.1 to 5 parts by mass or less, and for example, 0.1 to 2 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total amount of the active material. It can be less than or equal to parts, and can be, for example, 0.1 to 1 part by mass or less.
  • styrene / butadiene latex is preferable because it has an excellent balance between binding property and bending resistance.
  • the styrene / butadiene latex is a copolymer having a structural unit derived from an aromatic vinyl monomer such as styrene and a structural unit derived from an aliphatic conjugated diene monomer such as 1,3-butadiene. Shows an aqueous dispersion.
  • aromatic vinyl monomer include ⁇ -methylstyrene, vinyltoluene, divinylbenzene and the like in addition to styrene, and one or more of these can be used.
  • the structural unit derived from the aromatic vinyl monomer in the copolymer can be, for example, in the range of 20 to 60% by mass, and for example, 30 to 50, mainly from the viewpoint of binding property. It can be in the range of% by mass.
  • Examples of the aliphatic conjugated diene-based monomer include 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, and 2-chloro-1,3-in addition to 1,3-butadiene. Butadiene and the like can be mentioned, and one or more of these can be used.
  • the structural unit derived from the aliphatic conjugated diene-based monomer in the copolymer is, for example, 30 to 70% by mass in that the binding property of the binder and the flexibility of the obtained electrode are good. It can be in the range of 40 to 60% by mass, for example.
  • the styrene / butadiene-based latex includes nitrile group-containing monomers such as (meth) acrylonitrile and (meth) as other monomers in order to further improve the performance such as binding property.
  • nitrile group-containing monomers such as (meth) acrylonitrile and (meth) as other monomers in order to further improve the performance such as binding property.
  • a carboxyl group-containing monomer such as acrylic acid, itanconic acid, and maleic acid
  • an ester group-containing monomer such as methyl (meth) acrylate
  • the structural unit derived from the other monomer in the copolymer can be, for example, in the range of 0 to 30% by mass, or can be, for example, in the range of 0 to 20% by mass.
  • the composition for a lithium-sulfur secondary battery electrode mixture layer of the present invention contains the above-mentioned active material, water and a binder as essential constituents, and can be obtained by mixing the respective components using known means. Be done.
  • the mixing method of each component is not particularly limited, and a known method can be adopted. However, after dry blending the powder components such as the active material, the conductive auxiliary agent and the present polymer particles which are binders, water is used.
  • a method of mixing with a dispersion medium such as the above and dispersing and kneading is preferable.
  • a known mixer such as a planetary mixer, a thin film swirl mixer, or a self-revolving mixer can be used, but a thin film swirl mixer is used because a good dispersion state can be obtained in a short time. It is preferable to do this.
  • a thin film swirl mixer it is preferable to pre-disperse in advance with a stirrer such as a disper.
  • the viscosity of the slurry can be, for example, in the range of 500 to 10,000 mPa ⁇ s.
  • the upper limit of the viscosity is preferably 7,000 mPa ⁇ s or less, more preferably 6,000 mPa ⁇ s or less, and further preferably 5,000 mPa ⁇ s or less. It is more preferably 4,000 mPa ⁇ s or less, and even more preferably 3,000 mPa ⁇ s or less.
  • the slurry viscosity can be measured by the method described in Examples under the condition of a liquid temperature of 25 ° C.
  • the composition for the lithium-sulfur secondary battery electrode mixture layer is obtained in a wet powder state, it is kneaded to a uniform state without uneven concentration by using a Henschel mixer, a blender, a planetary mixer, a twin-screw kneader or the like. It is preferable to do so.
  • the electrode for lithium sulfur secondary battery of the present invention is a mixture layer formed from the composition for the electrode mixture layer on the surface of a current collector such as copper or aluminum. It is prepared for.
  • the mixture layer is formed by applying the composition for an electrode combination layer of the present invention to the surface of a current collector and then drying and removing a medium such as water.
  • the method for applying the composition for the electrode mixture layer is not particularly limited, and known methods such as a doctor blade method, a dip method, a roll coating method, a comma coating method, a curtain coating method, a gravure coating method and an extrusion method can be used. Can be adopted.
  • the drying can be performed by a known method such as blowing warm air, reducing the pressure, (far) infrared rays, and irradiating microwaves.
  • the mixture layer obtained after drying is subjected to a compression treatment by a die press, a roll press or the like. By compressing, the active material and the binder are brought into close contact with each other, and the strength of the mixture layer and the adhesion to the current collector can be improved.
  • the thickness of the mixture layer can be adjusted to, for example, about 30 to 80% before compression, and the thickness of the mixture layer after compression is generally about 4 to 200 ⁇ m.
  • a lithium-sulfur secondary battery By providing the electrode for the lithium-sulfur secondary battery of the present invention with a separator and an electrolytic solution, a lithium-sulfur secondary battery can be manufactured.
  • the electrolytic solution may be in the form of a liquid, may be in the form of a gel, or may be a solid electrolyte such as a polymer electrolyte.
  • the separator is arranged between the positive electrode and the negative electrode of the battery, and plays a role of preventing a short circuit due to contact between the two electrodes and holding an electrolytic solution to ensure ionic conductivity.
  • the separator is preferably a film-like insulating microporous film having good ion permeability and mechanical strength.
  • polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polytetrafluoroethylene and the like can be used.
  • the electrolytic solution a known one that is generally used depending on the type of the active material can be used.
  • the electrolytic solutions it is more preferable to use a non-aqueous electrolytic solution.
  • a non-aqueous electrolytic solution an organic electrolytic solution used in a conventional electrochemical device may be used, or an ionic liquid electrolytic solution may be used.
  • known polymer electrolytes such as polyethylene oxide, polyacrylic nitrile, and polymethyl methacrylate may be used.
  • the organic electrolyte solution contains an electrolyte salt that serves as an ion carrier, and is composed of the electrolyte salt and an organic solvent that dissolves the electrolyte salt.
  • Examples of the electrolyte salt include group 1 elemental metal salts and group 2 elemental metal salts.
  • Typical Group 1 elemental metal salts include, for example, lithium salts, sodium salts, potassium salts, and Group 2 elemental metal salts include, for example, magnesium salts, calcium salts and the like.
  • anion of the electrolyte salt examples include BF 4- , NO 3- , PF 6- , SbF 6- , CH 3 CH 2 OSO 3- , CH 3 CO 2- , or; CF 3 CO 2- , CF 3 SO 3- , (CF 3 SO 2 ) 2 N- [ bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (TFSI)], (FSO 2 ) 2 N- [ bis (fluorosulfonyl) imide (FSI)], (CF 3 SO) 2 ) Examples thereof include fluoroalkyl group - containing anions such as 3C- .
  • electrolyte salts include LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiPF 4 , LiBF 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCl, LiBr, CH 3 SO 3 Li, LiFSI, LiTFSI, CF 3 SO.
  • lithium salts such as 3 Li.
  • LiFSI is more preferable.
  • organic solvent examples include ethers, ketones, lactones, nitriles, amines, amides, sulfur compounds, chlorinated hydrocarbons, esters, carbonates, phosphoric acid ester compounds, and sulforane compounds. , Nitro compounds and the like.
  • organic solvent include ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrachloride, 1,4-dioxane, anisole, 1,2-dimethoxyethane (DME), and ketones such as 4-methyl-2-pentanone.
  • lactones such as ⁇ -butyrolactone, nitriles such as acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, benzonitrile, chlorinated hydrocarbons such as 1,2-dichloroethane, esters such as methyl formate, ethylene carbonate (EC). ), Carbonates such as propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate, diethyl carbonate (DEM), amides such as dimethylformamide and dimethylthioformamide, phosphate ester compounds such as trimethylphosphate and triethyl phosphate, dimethylsulfoxide sulfolane. , 3-Methyl-sulfolane and other sulforane compounds can be mentioned. These may be used alone or as a mixed solvent.
  • nitriles such as acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, benzonitrile
  • chlorinated hydrocarbons such as 1,2-
  • the following electrolytic solutions can also be used as the organic electrolytic solution.
  • DOL 1,3-dioxolane
  • EC EC
  • PC ethylmethylsulphon
  • EMS ethylmethylsulphon
  • the "ionic liquid" in the above ionic liquid electrolyte means a salt that exists as a liquid at 100 ° C. or lower.
  • Examples of the cation of the ionic liquid include imidazolium, pyridinium, pyrrolidinium, piperidinium, tetraalkylammonium, pyrazolium, tetraalkylphosphonium and the like.
  • the lithium-sulfur secondary battery is obtained by forming a positive electrode plate and a negative electrode plate partitioned by a separator into a spiral or laminated structure and storing them in a case or the like.
  • the electrode slurry containing the binder for the lithium-sulfur secondary battery electrode disclosed in the present specification is excellent in coatability and sedimentation stability, and therefore has excellent bonding with the electrode material in the mixture layer. It is expected to show good adhesion and good adhesion to the current collector. Therefore, it is expected that the lithium-sulfur secondary battery provided with the electrodes obtained by using the above binder can secure good integrity and show good durability (cycle characteristics) even after repeated charging and discharging. , Suitable for in-vehicle secondary batteries and the like.
  • the particle size distribution of the hydrogel was measured with a laser diffraction / scattering particle size distribution meter (Microtrac MT-3300EXII, manufactured by Microtrac Bell) using ion-exchanged water as a dispersion medium.
  • a laser diffraction / scattering particle size distribution meter Microtrac MT-3300EXII, manufactured by Microtrac Bell
  • the measured particle size distribution shape became stable after a few minutes.
  • the particle size distribution is measured, and the volume-based median diameter (D50) as a representative value of the particle size and the particle size distribution represented by (volume-based average particle size) / (number-based average particle size).
  • the obtained polymerization reaction solution was centrifuged to settle the polymer particles, and then the supernatant was removed. Then, after redispersing the precipitate in acetonitrile having the same weight as the polymerization reaction solution, the washing operation of precipitating the polymer particles by centrifugation and removing the supernatant was repeated twice.
  • the precipitate was recovered and dried under reduced pressure at 80 ° C. for 3 hours to remove volatile components to obtain a powder of the crosslinked polymer salt R-1. Since the crosslinked polymer salt R-1 has hygroscopicity, it was sealed and stored in a container having a water vapor barrier property.
  • the particle size in the aqueous medium was 1.4 ⁇ m.
  • Example 1 An electrode using the carboxyl group-containing polymer salt R-1 was prepared and evaluated. The specific procedure and evaluation method are shown below.
  • this dispersion is performed for 15 seconds under the condition of a peripheral speed of 20 m / sec using a thin film swirl mixer (FM-56-30 manufactured by Primix).
  • An electrode slurry for the positive electrode was prepared.
  • the amount of water added as the diluting solvent was appropriately adjusted so that the viscosity of the electrode slurry was about 1,000 to 10,000 mPa ⁇ s at a shear rate of 60 s -1 .
  • the slurry viscosity of the electrode slurry using each carboxyl group-containing polymer salt as a binder was measured.
  • ⁇ Viscosity measurement of electrode slurry For the positive electrode mixture slurry obtained above, a shear rate of 60 s -1 at 25 ° C. using a Leometer (Physica MCR301) manufactured by Anton Pearl Co., Ltd. on a CP25-5 cone plate (diameter 25 mm, cone angle 5 °). When the slurry viscosity of was measured, it was 3,600 mPa ⁇ s.
  • Electrode slurry was applied onto an aluminum foil having a thickness of 20 ⁇ m using a variable applicator, and dried in a ventilation dryer at 70 ° C. ⁇ overnight to form a mixture layer. Then, the mixture layer was rolled so that the thickness was 80 ⁇ 5 ⁇ m and the packing density was 1.10 ⁇ 0.10 g / cm 3 , to obtain a positive electrode plate.
  • the rate of change in the supernatant solid content concentration was determined by the following formula, and the sedimentation stability was evaluated by the following criteria (pass level: B evaluation or higher).
  • the rate of change (%) in the supernatant solid content concentration was 14.3%, which was a B rating.
  • Rate of change in supernatant solid content concentration (%) 100- (supernatant solid content concentration after standing for 1 week) / (supernatant solid content concentration immediately after preparation) x 100
  • Example 2 An electrode slurry was prepared by performing the same operation as in Example 1 except that the carboxyl group-containing polymer salt used as the binder was used as shown in Table 2, and a positive electrode electrode plate was obtained. In addition, the slurry viscosity, coatability and sedimentation stability were evaluated. The results are shown in Table 2.
  • the composition for the lithium-sulfur secondary battery electrode mixture layer (electrode slurry) containing the binder for the lithium-sulfur secondary battery electrode of the present invention has coatability and sedimentation stability. It was excellent in sex. Among these, focusing on the solubility of the monomer (B) in 100 g of water at 20 ° C., when the solubility is 2 g or less (Examples 2 to 4), the sedimentation stability of the electrode slurry is further excellent. rice field.
  • the electrode slurry containing the binder for the lithium-sulfur secondary battery electrode of the present invention is excellent in coatability and sedimentation stability, it has excellent bondability with the electrode material and excellent current collector in the electrode mixture layer. It is expected to show adhesiveness. Therefore, it is expected that the lithium-sulfur secondary battery provided with the electrodes obtained by using the above binder can secure good integrity and show good durability (cycle characteristics) even after repeated charging and discharging. , It is expected to contribute to increasing the capacity of in-vehicle secondary batteries and the like.

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Abstract

本発明は、電極合剤層用組成物（電極スラリー）の固形分濃度が高い状態であっても、電極スラリーの塗工性が良好であるとともに、その乾燥効率を高めることで二次電池電極の生産性を向上することができ、且つ、電極スラリーの沈降安定性を大幅に高めることができるリチウム硫黄二次電池電極用バインダーを提供する。　カルボキシル基含有重合体又はその塩を含有するリチウム硫黄二次電池電極用バインダーであって、　前記カルボキシル基含有重合体は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体（Ａ）に由来する構造単位、及び、エチレン性不飽和単量体（Ｂ）（但し、（Ａ）に分類される単量体を除く。）に由来する構造単位を含み、　前記エチレン性不飽和単量体（Ｂ）は、２０℃における水１００ｇに対する溶解度が１０ｇ以下である、リチウム硫黄二次電池電極用バインダー。

Description

リチウム硫黄二次電池電極用バインダー及びその利用
　本発明は、リチウム硫黄二次電池電極用バインダー、リチウム硫黄二次電池電極合剤層用組成物及びリチウム硫黄二次電池電極に関する。
　二次電池として、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ等の様々な蓄電デバイスが実用化されている。中でも、リチウムイオン二次電池は、高いエネルギー密度や電池容量を有する点において広範な用途で利用されている。また近年では、正極活物質として、リチウムイオン二次電池で用いられていたコバルト酸リチウム等の遷移金属酸化物に代えて硫黄系活物質を用いたリチウム硫黄二次電池が注目されている。
　リチウム硫黄二次電池は、基本的にはリチウムイオン電池と同様に、正極、負極及び電解質を備え、電解質を介して両極間でリチウムイオンを移動させることによって充放電を行う。リチウム硫黄二次電池の正極活物質として用いられる硫黄は、１６７２ｍＡｈ／ｇという極めて高い理論容量密度を有しており、リチウム硫黄二次電池は高容量電池として期待されている。
　その一方で、リチウム硫黄二次電池においては、放電時の段階的な還元反応によって硫黄が変換され、これにより生成されたリチウムポリスルフィド（ＬｉＳｘ）が電解液に溶出しやすい。このため、リチウム硫黄二次電池はサイクル特性が低く、低寿命であるという問題点がある。また、リチウム硫黄二次電池が短寿命である他の要因として、硫黄は充放電時の体積変化が大きく、繰り返し使用するにつれて電極合剤層の剥離や脱落等が生じることにより電池容量が低下することが挙げられる。
　このような問題点に対し、近年、バインダーの利用による解決が試みられている。
　特許文献１には、正極活物質と相互作用する極性官能基（窒素含有官能基、アルキレンオキシド基、ヒドロキシ基及びアルコキシシリル基のうち選択される１種以上）を有する重合性単量体の重合単位を含む、リチウム硫黄二次電池正極用アクリルバインダーが開示されている。
　特許文献２には、正極活物質と相互作用する極性官能基（アミド基、ニトリル基及びアルキレンオキシド基からなる群から選択される１種以上）を有する第１重合性単量体の重合単位、並びに、架橋性官能基（アミド基、ニトリル基及びアルキレンオキシド基からなる群から選択される１種以上）を有する第２重合性単量体の重合単位を含む、リチウム硫黄二次電池の正極用アクリルバインダーが開示されている。
　特許文献３には、アクリル系単量体重合単位を３０重量％以上、並びに、非アクリル系単量体重合単位及び酸化還元性単量体重合単位を含むアクリル系高分子を含有する、リチウム硫黄二次電池の正極製造用バインダーが開示されている。
国際公開第２０１７／０７４００４号 国際公開第２０１８／０５６７８２号 国際公開第２０１９／０２２３５９号
　リチウム硫黄二次電池の正極は、一般に、硫黄活物質、バインダー及び媒体等を含む電極合剤層を形成するための組成物（以下、「電極スラリー」ともいう。）を集電体表面に塗工し、媒体を除去することにより作製される。上記電極スラリーの媒体としては、環境負荷低減の観点から水を好ましく使用することができる。
　発明者らの検討によれば、水を媒体として用いた場合、硫黄が疎水性であることに起因して、電極スラリー中に硫黄が分散しにくく、電極スラリー中に、硫黄が凝集体として存在した場合は、塗膜のざらつきやピンホールが発生し、塗工性の点で問題があった。
　また、バインダーとして、リチウムイオン二次電池の増粘剤としてよく用いられるカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を使用した場合、硫黄活物質を良好に分散させ、ざらつきやピンホールのない塗膜を作製できるものの、電極スラリーの塗工性を良好にするには、硫黄の分散性が不十分なため、電極スラリーの固形分濃度を低くする必要がある。このため、二次電池電極の製造において、乾燥時に蒸発させる水分量が多く、効率よく乾燥させることが困難となることから、生産性に問題があった。
　特許文献１～３に開示されるバインダーについても良好なサイクル特性を付与し得るものであるが、上述した塗工性及び生産性の問題についてはほとんど検討がされておらず、改善が必要な状況にあった。
　さらに、特許文献１～３に開示されるバインダーは、電極スラリーを長期保管した際に、硫黄活物質が沈降しやすく、沈降安定性の点でも改善が必要であった。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極合剤層用組成物（電極スラリー）の固形分濃度が高い状態であっても、電極スラリーの塗工性が良好であるとともに、その乾燥効率を高めることで二次電池電極の生産性を向上することができ、且つ、電極スラリーの沈降安定性を大幅に高めることができるリチウム硫黄二次電池電極用バインダーを提供することである。また、併せて、上記バインダーを用いて得られるリチウム硫黄二次電池電極合剤層用組成物及びリチウム硫黄二次電池電極も提供することである。
　本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、カルボキシル基含有重合体が、水溶解度が特定値以下であるエチレン性不飽和単量体に由来する構造単位を含むことによって、電極合剤層用組成物（電極スラリー）の固形分濃度が高い場合であっても、その塗工性が良好であるとともに、その乾燥効率を高めることで二次電池電極の生産性を向上することができ、且つ、電極スラリーの沈降安定性を大幅に高めることができる事を見出し、本発明を完成した。
　本発明は以下の通りである。
〔１〕カルボキシル基含有重合体又はその塩を含有するリチウム硫黄二次電池電極用バインダーであって、
　前記カルボキシル基含有重合体は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体（Ａ）に由来する構造単位、及び、エチレン性不飽和単量体（Ｂ）（但し、（Ａ）に分類される単量体を除く。）に由来する構造単位を含み、
　前記エチレン性不飽和単量体（Ｂ）は、２０℃における水１００ｇに対する溶解度が１０ｇ以下である、リチウム硫黄二次電池電極用バインダー。
〔２〕前記カルボキシル基含有重合体は、その全構造単位に対し、前記エチレン性不飽和単量体（Ｂ）に由来する構造単位を１．０質量％以上５０質量％以下含む、〔１〕に記載のリチウム硫黄二次電池電極用バインダー。
〔３〕前記カルボキシル基含有重合体は、その全構造単位に対し、前記エチレン性不飽和カルボン酸単量体（Ａ）に由来する構造単位を５０質量％以上９９．９質量％以下含む、〔１〕又は〔２〕に記載のリチウム硫黄二次電池電極用バインダー。
〔４〕前記カルボキシル基含有重合体は、架橋重合体である、〔１〕～〔３〕のいずれか一に記載のリチウム硫黄二次電池電極用バインダー。
〔５〕前記架橋重合体は、非架橋性単量体及び架橋性単量体を含む単量体組成物を重合して得られる架橋重合体である、〔４〕に記載のリチウム硫黄二次電池電極用バインダー。
〔６〕前記架橋性単量体の使用量は、前記非架橋性単量体の総量に対して０．１モル％以上２．０モル％以下である、〔５〕に記載のリチウム硫黄二次電池電極用バインダー。
〔７〕前記架橋性単量体は、分子内に２個以上のアリルエーテル基を有する化合物を含む、〔５〕又は〔６〕に記載のリチウム硫黄二次電池電極用バインダー。
〔８〕前記架橋重合体又はその塩は、中和度８０～１００モル％に中和された後、水媒体中で測定した粒子径が、体積基準メジアン径で０．１μｍ以上７．０μｍ以下である、〔４〕～〔７〕のいずれか一に記載の二次電池電極用バインダー。
〔９〕リチウム硫黄二次電池の正極製造用に用いられる、〔１〕～〔８〕のいずれか一に記載のリチウム硫黄二次電池電極用バインダー。
〔１０〕〔１〕～〔９〕のいずれか一に記載のリチウム硫黄二次電池電極用バインダー、活物質及び水を含む、リチウム硫黄二次電池電極合剤層用組成物。
〔１１〕前記活物質が硫黄元素又は硫黄系化合物を含む、〔１０〕に記載のリチウム硫黄二次電池電極合剤層用組成物。
〔１２〕集電体表面に、〔１０〕又は〔１１〕に記載の二次電池電極合剤層用組成物から形成される合剤層を備える、リチウム硫黄二次電池電極。
　本発明のリチウム硫黄二次電池電極用バインダーによれば、電極合剤層用組成物（電極スラリー）の固形分濃度が高い場合であっても、塗工性を確保しつつ、電極スラリーの乾燥効率を高め、生産性を向上することができ、且つ、電極スラリーの沈降安定性を大幅に高めることができるため、優れたサイクル特性を発揮するリチウム硫黄二次電池を得ることができる。
　本発明のリチウム硫黄二次電池電極用バインダーは、カルボキシル基含有重合体又はその塩を含有するものであり、活物質及び水と混合することによりリチウム硫黄二次電池電極合剤層用組成物とすることができる。上記の組成物は、集電体表面への塗工が可能なスラリー状態の電極スラリーであることが、本発明の効果を奏する点で好ましいが、湿粉状態として調製し、集電体表面へのプレス加工に対応できるようにしてもよい。銅箔又はアルミニウム箔等の集電体表面に上記組成物から形成される電極合剤層を形成することにより、本発明のリチウム硫黄二次電池電極が得られる。
　以下に、本発明のリチウム硫黄二次電池電極用バインダー、当該バインダーを用いて得られるリチウム硫黄二次電池電極合剤層用組成物、リチウム硫黄二次電池電極及びリチウム硫黄二次電池の各々について詳細に説明する。
　なお、本明細書において、「（メタ）アクリル」とは、アクリル及び／又はメタクリルを意味し、「（メタ）アクリレート」とは、アクリレート及び／又はメタクリレートを意味する。また、「（メタ）アクリロイル基」とは、アクリロイル基及び／又はメタクリロイル基を意味する。
１．バインダー
　本発明のバインダーは、カルボキシル基含有重合体（以下、「本重合体」ともいう。）又はその塩を含み、当該カルボキシル基含有重合体は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体（Ａ）に由来する構造単位、及び、２０℃における水１００ｇに対する溶解度が１０ｇ以下であるエチレン性不飽和単量体（Ｂ）（但し、（Ａ）に分類される単量体を除く。）に由来する構造単位を含む。
1-1.　カルボキシル基含有重合体の構造単位
＜エチレン性不飽和カルボン酸単量体（Ａ）に由来する構造単位＞
　本重合体は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体（Ａ）に由来する構造単位（以下、「（ａ）成分」ともいう。）を有し、エチレン性不飽和カルボン酸単量体を含む単量体成分を沈殿重合若しくは分散重合することにより重合体に導入することができる。本重合体が、係る構造単位を有することによりカルボキシル基を有することで、集電体への接着性が向上するとともに、リチウムイオンの脱溶媒和効果及びイオン伝導性に優れるため、抵抗が小さく、ハイレート特性に優れた電極が得られる。また、本重合体が架橋重合体である場合、水膨潤性が付与されるため、本組成物中における活物質等の沈降安定性を高めることができる。
　上記（ａ）成分は、例えば、エチレン性不飽和カルボン酸単量体（Ａ）を含む単量体を重合することにより、本重合体に導入することができる。その他にも、（メタ）アクリル酸エステル単量体を（共）重合した後、加水分解することによっても得られる。また、（メタ）アクリルアミド及び（メタ）アクリロニトリル等を重合した後、強アルカリで処理する方法であってもよいし、水酸基を有する重合体に酸無水物を反応させる方法であってもよい。
　エチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、例えば、（メタ）アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸；（メタ）アクリルアミドヘキサン酸及び（メタ）アクリルアミドドデカン酸等の（メタ）アクリルアミドアルキルカルボン酸；コハク酸モノヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ω－カルボキシ－カプロラクトンモノ（メタ）アクリレート、β－カルボキシエチル（メタ）アクリレート等のカルボキシル基を有するエチレン性不飽和単量体又はそれらの（部分）アルカリ中和物が挙げられ、これらの内の１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。上記の中でも、重合速度が大きいために一次鎖長の長い重合体が得られ、バインダーの結着力が良好となる点で重合性官能基としてアクリロイル基を有する化合物が好ましく、特に好ましくはアクリル酸である。エチレン性不飽和カルボン酸単量体としてアクリル酸を用いた場合、カルボキシル基含有量の高い重合体を得ることができる。
　本重合体における（ａ）成分の含有量は、特に限定するものではないが、例えば、本重合体の全構造単位に対して５０質量％以上９９．０質量％以下含むことができる。かかる範囲で（ａ）成分を含有することで、集電体に対する優れた接着性を容易に確保することができる。下限は、例えば５５質量％以上であり、また例えば６０質量％以上であり、また例えば６５質量％以上である。下限が５０質量％以上の場合、本組成物の沈降安定性が良好となり、より高い結着力が得られるため好ましく、６０質量％以上であってもよく、７０質量％以上であってもよく、７５質量％以上であってもよい。また、上限は、例えば、９９．０質量％以下であり、また例えば９８質量％以下であり、また例えば９６質量％以下であり、また例えば９４質量％以下であり、また例えば９２質量％以下であり、また例えば９０質量％以下であり、また例えば８５質量％以下である。上記（ａ）成分の含有量の範囲としては、こうした下限及び上限を適宜組み合わせた範囲とすることができる。
＜エチレン性不飽和単量体（Ｂ）に由来する構造単位＞
　本重合体は、２０℃における水１００ｇに対する溶解度（以下。単に「水溶解度」ともいう。）が１０ｇ以下であるエチレン性不飽和単量体（Ｂ）（但し、（Ａ）に分類される単量体を除く。）に由来する構造単位（以下、「（ｂ）成分」ともいう。）を有する。
　本重合体が（ｂ）成分を有することにより、電極材料と強い相互作用を奏することができ、活物質に対して良好な結着性を発揮することができる。これにより、電極スラリーの沈降安定性を良好にすることができるとともに、堅固で一体性の良好な電極合剤層を得ることができる。
　ここで、上記水溶解度は、電極スラリーの沈降安定性に優れる点で、８ｇ以下が好ましく、６ｇ以下がより好ましく、４ｇ以下がさらに好ましく、２ｇ以下が一層好ましく、１ｇ以下がより一層好ましく、０．５ｇ以下がさらに一層好ましい。
　エチレン性不飽和単量体（Ｂ）としては、アルキル（メタ）アクリレート、芳香族（メタ）アクリレート、スチレン類、脂肪族共役ジエン系単量体等が挙げられる。
　これらの中でも、電極スラリーの沈降安定性に優れる点で、アルキル（メタ）アクリレート、芳香族（メタ）アクリレートが好ましく、アルキル（メタ）アクリレートが特に好ましく、アルキル（メタ）アクリレートの中でも炭素数４以上のアルキル基を有するアルキル（メタ）アクリレートが好ましい。
　アルキル（メタ）アクリレートとしては、脂肪族アルキル（メタ）アクリレート及び脂環式アルキル（メタ）アクリレートが挙げられる。
　脂肪族アルキル（メタ）アクリレートとしては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ－ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、２－エチルヘキシル（メタ）アクリレート等が挙げられ、脂環式アルキル（メタ）アクリレートとしては、例えば、シクロペンチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、メチルシクロヘキシル（メタ）アクリレート、ｔ－ブチルシクロヘキシル（メタ）アクリレート、シクロデシル（メタ）アクリレート、シクロドデシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、アダマンチル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート等が挙げられ、これらの内の１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
　芳香族（メタ）アクリレートとしては、例えば、フェニル（メタ）アクリレート、フェニルメチル（メタ）アクリレート、フェニルエチル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート等が挙げられ、これらの内の１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
　スチレン類としては、例えば、スチレン、α－メチルスチレン、β－メチルスチレン、ビニルキシレン、ビニルナフタレン、ｏ－メチルスチレン、ｍ－メチルスチレン、ｐ－メチルスチレン、ｏ－エチルスチレン、ｍ－エチルスチレン、ｐ－エチルスチレン、ｐ－ｎ－ブチルスチレン、ｐ－イソブチルスチレン、ｐ－ｔ－ブチルスチレン、ｏ－メトキシスチレン、ｍ－メトキシスチレン、ｐ－メトキシスチレン、ｏ－クロロメチルスチレン、ｐ－クロロメチルスチレン、ｏ－クロロスチレン、ｐ－クロロスチレン、ｏ－ヒドロキシスチレン、ｍ－ヒドロキシスチレン、ｐ－ヒドロキシスチレン、ジビニルベンゼン等が挙げられ、これらの内の１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
　脂肪族共役ジエン系単量体としては、例えば、１，３－ブタジエンの他に２－メチル－１，３－ブタジエン、２，３－ジメチル－１，３－ブタジエン、２－クロロ－１，３－ブタジエン等が挙げられ、これらの内の１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
　本重合体における（ｂ）成分の含有量は、特に限定するものではないが、例えば、本重合体の全構造単位に対して１質量％以上５０質量％以下含むことができる。かかる範囲で（ｂ）成分を含有することで、電極スラリーの塗工性及び沈降安定性を良好にできる。下限は、例えば１質量％以上であり、また例えば３質量％以上であり、また例えば５質量％以上であり、また例えば１０質量％以上である。下限が１質量％以上の場合、電極スラリーの沈降安定性が良好となる点で好ましい。また、上限は、例えば、５０質量％以下であり、また例えば４０質量％以下であり、また例えば３０質量％以下であり、また例えば２５質量％以下である。上記（ｂ）成分の含有量の範囲としては、こうした下限及び上限を適宜組み合わせた範囲とすることができる。
＜その他の構造単位＞
　本重合体は、（ａ）成分及び（ｂ）成分以外に、これらと共重合可能な他のエチレン性不飽和単量体（但し、（Ａ）及び（Ｂ）に分類される単量体を除く。）に由来する構造単位（以下、「（ｃ）成分」ともいう。）を含むことができる。（ｃ）成分としては、（ａ）成分及び（ｂ）成分以外のエチレン性不飽和基を有する単量体に由来する構造単位であり、例えば、スルホン酸基及びリン酸基等のカルボキシル基以外のアニオン性基を有するエチレン性不飽和単量体、又は、非イオン性のエチレン性不飽和単量体等に由来する構造単位が挙げられる。
　これらの構造単位は、スルホン酸基及びリン酸基等のカルボキシル基以外のアニオン性基を有するエチレン性不飽和単量体、又は、非イオン性のエチレン性不飽和単量体を含む単量体を共重合することにより導入することができる。
　（ｃ）成分の割合は、本重合体の全構造単位に対し、０質量％以上、５０質量％以下とすることができる。（ｃ）成分の割合は、１質量％以上、４０質量％以下であってもよく、３質量％以上、３０質量％以下であってもよく、５質量％以上、２０質量％以下であってもよく、１０質量％以上、１５質量％以下であってもよい。上記（ｃ）成分の含有量の範囲としては、こうした下限及び上限を適宜組み合わせた範囲とすることができる。ここで、本重合体の全構造単位に対して（ｃ）成分を１質量％以上含む場合、電解液への親和性が向上するため、リチウムイオン電導性が向上する効果も期待できる。
　（ｃ）成分としては、前記した中でも、耐屈曲性が良好な電極が得られる観点から非イオン性のエチレン性不飽和単量体に由来する構造単位が好ましく、非イオン性のエチレン性不飽和単量体としては、（メタ）アクリルアミド及びその誘導体、水酸基含有エチレン性不飽和単量体等が挙げられる。
　（メタ）アクリルアミド誘導体としては、例えば、イソプロピル（メタ）アクリルアミド、ｔ－ブチル（メタ）アクリルアミド等のＮ－アルキル（メタ）アクリルアミド化合物；Ｎ－ｎ－ブトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ－イソブトキシメチル（メタ）アクリルアミド等のＮ－アルコキシアルキル（メタ）アクリルアミド化合物；ジメチル（メタ）アクリルアミド、ジエチル（メタ）アクリルアミド等のＮ，Ｎ－ジアルキル（メタ）アクリルアミド化合物が挙げられ、これらの内の１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
　水酸基含有エチレン性不飽和単量体としては、例えば、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、３－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート及び４－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート等が挙げられ、これらの内の１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
　その他の非イオン性のエチレン性不飽和単量体としては、例えば、２－メトキシエチルアクリレート、２－エトキシエチルアクリレート等のアルコキシアルキル（メタ）アクリレート等が挙げられ、これらの内の１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
　本重合体又はその塩は、得られるリチウム硫黄二次電池のサイクル特性が向上する点で、水酸基含有エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位を含むことが好ましく、当該構造単位を１質量％以上、３０質量％以下含むことが好ましく、３質量％以上、２０質量％以下含むことがより好ましく、５質量％以上、１５質量％以下含むことがさらに好ましい。かかる範囲としては、こうした下限及び上限を適宜組み合わせた範囲とすることができる。
　非イオン性のエチレン性不飽和単量体の中でも、重合速度が速いために一次鎖長の長い重合体が得られ、バインダーの結着力が良好となる点でアクリロイル基を有する化合物が好ましい。
　本重合体は塩であってもよい。塩の種類としては特に限定しないが、リチウム塩、ナトリウム塩及びカリウム塩等のアルカリ金属塩；マグネシウム塩、カルシウム塩及びバリウム塩等のアルカリ土類金属塩；アルミニウム塩等のその他の金属塩；アンモニウム塩及び有機アミン塩等が挙げられる。これらの中でも電池特性への悪影響が生じにくい点からアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩が好ましく、アルカリ金属塩がより好ましい。また、抵抗の低い電池が得られる観点から、リチウム塩が特に好ましい。
1-2.　本架橋重合体
＜本重合体の好ましい態様＞
　本発明のカルボキシル基含有重合体は、当該重合体を含むバインダーを含有する電極合剤層用組成物が、高い固形分濃度においても良好な電極スラリーの塗工性を確保するとともに、電極スラリーの沈降安定性に優れ、良好な結着性能をより一層発揮できる点から、架橋構造を有する重合体（以下、単に「本架橋重合体」ともいう。）であることが好ましい。架橋重合体における架橋方法は特に制限されるものではなく、例えば以下の方法による態様が例示される。
１）架橋性単量体の共重合
２）ラジカル重合時のポリマー鎖への連鎖移動を利用
３）反応性官能基を有する重合体を合成後、必要に応じて架橋剤を添加して後架橋
　重合体が架橋構造を有することにより、当該重合体又はその塩を含むバインダーは、優れた結着力を有することができる。上記の内でも、操作が簡便であり、架橋の程度を制御し易い点から架橋性単量体の共重合による方法が好ましい。
＜架橋性単量体＞
　架橋性単量体としては、２個以上の重合性不飽和基を有する多官能重合性単量体、及び加水分解性シリル基等の自己架橋可能な架橋性官能基を有する単量体等が挙げられる。
　上記多官能重合性単量体は、（メタ）アクリロイル基、アルケニル基等の重合性官能基を分子内に２つ以上有する化合物であり、多官能（メタ）アクリロイル化合物、多官能アルケニル化合物、（メタ）アクリロイル基及びアルケニル基の両方を有する化合物等が挙げられる。これらの化合物は、１種のみを単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの内でも、均一な架橋構造を得やすい点で多官能アルケニル化合物が好ましく、分子内に２個以上のアリルエーテル基を有する多官能アリルエーテル化合物が特に好ましい。
　多官能（メタ）アクリロイル化合物としては、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６－ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート等の２価アルコールのジ（メタ）アクリレート類；トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性体のトリ（メタ）アクリレート、グリセリントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート等の３価以上の多価アルコールのトリ（メタ）アクリレート、テトラ（メタ）アクリレート等のポリ（メタ）アクリレート；メチレンビスアクリルアミド、ヒドロキシエチレンビスアクリルアミド等のビスアミド類等を挙げることができる。
　多官能アルケニル化合物としては、例えば、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、ペンタエリスリトールジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、テトラアリルオキシエタン、ポリアリルサッカロース等の多官能アリルエーテル化合物；ジアリルフタレート等の多官能アリル化合物；ジビニルベンゼン等の多官能ビニル化合物等を挙げることができる。
　（メタ）アクリロイル基及びアルケニル基の両方を有する化合物としては、例えば、（メタ）アクリル酸アリル、（メタ）アクリル酸イソプロペニル、（メタ）アクリル酸ブテニル、（メタ）アクリル酸ペンテニル、（メタ）アクリル酸２－（２－ビニロキシエトキシ）エチル等を挙げることができる。
　上記自己架橋可能な架橋性官能基を有する単量体の具体的な例としては、加水分解性シリル基含有ビニル単量体、Ｎ－メチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ－メトキシアルキル（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。これらの化合物は、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
　加水分解性シリル基含有ビニル単量体としては、加水分解性シリル基を少なくとも１個有するビニル単量体であれば、特に限定されない。例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシランン等のビニルシラン類；アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、アクリル酸トリエトキシシリルプロピル、アクリル酸メチルジメトキシシリルプロピル等のシリル基含有アクリル酸エステル類；メタクリル酸トリメトキシシリルプロピル、メタクリル酸トリエトキシシリルプロピル、メタクリル酸メチルジメトキシシリルプロピル、メタクリル酸ジメチルメトキシシリルプロピル等のシリル基含有メタクリル酸エステル類；トリメトキシシリルプロピルビニルエーテル等のシリル基含有ビニルエーテル類；トリメトキシシリルウンデカン酸ビニル等のシリル基含有ビニルエステル類等を挙げることができる。
　架橋重合体が架橋性単量体により架橋されたものである場合、上記架橋性単量体の使用量は、架橋性単量体以外の単量体（非架橋性単量体）の総量に対して０．０１～５モル％であることが好ましく、０．０５～２．０モル％であることがより好ましく、０．１～２．０モル％であることがさらに好ましく、０．１～１．０モル％であることが一層好ましく、０．２～０．６モル％であることがより一層好ましい。かかる範囲としては、こうした下限及び上限を適宜組み合わせた範囲とすることができる。架橋性単量体の使用量が０．１モル％以上であれば、結着性及び電極スラリーの沈降安定性がより良好となる点で好ましい。２．０モル％以下であれば、結着性が良好となる点で好ましい。
＜架橋重合体の粒子径＞
　電極合剤層用組成物において、架橋重合体が大粒径の塊（二次凝集体）として存在することなく、適度な粒径を有する水膨潤粒子として良好に分散している場合、当該架橋重合体を含むバインダーが良好な結着性能を発揮し得るため好ましい。
　本発明の架橋重合体又はその塩は、当該架橋重合体が有するカルボキシル基に基づく中和度が８０～１００モル％であるものを水中に分散させた際の粒子径（水膨潤粒子径）が、体積基準メジアン径で０．１μｍ以上７．０μｍ以下の範囲にあることが好ましい。粒子径が０．１μｍ以上７．０μｍ以下の範囲であれば、電極合剤層用組成物中において好適な大きさで均一に存在するため、電極合剤層用組成物の安定性が高く、優れた結着性を発揮することが可能となる。粒子径が７．０μｍを超えると、上記の通り結着性が不十分となる虞がある。また、平滑性な塗面が得られにくい点で、塗工性が不十分となる虞がある。一方、粒子径が０．１μｍ未満の場合には、安定製造性の観点において懸念される。上記粒子径の下限は、０．２μｍ以上であってもよく、０．３μｍ以上であってもよく、０．４μｍ以上であってもよく、０．５μｍ以上であってもよく、０．６μｍ以上であってもよく、０．７μｍ以上であってもよく、０．８μｍ以上であってもよい。粒子径の上限は６．０μｍ以下であってもよく、５．０μｍ以下であってもよく、４．０μｍ以下であってもよく、３．０μｍ以下であってもよく、２．５μｍ以下であってもよく、２．０μｍ以下であってもよい。粒子径の範囲は、上記下限値及び上限値を適宜組合わせて設定することができる。
　なお、上記水膨潤粒子径は、本明細書実施例に記載の方法により測定することができる。
　架橋重合体が未中和若しくは中和度８０モル％未満の場合は、アルカリ金属水酸化物等により中和度８０～１００モル％に中和し、水中に分散させた際の粒子径を測定すればよい。一般に、架橋重合体又はその塩は、粉末又は溶液（分散液）の状態では一次粒子が会合、凝集した塊状粒子として存在する場合が多い。上記の水分散させた際の粒子径が上記範囲である場合、当該架橋重合体又はその塩は極めて優れた分散性を有するものであり、中和度８０～１００モル％に中和して水分散することにより塊状粒子が解れ、ほぼ一次粒子の分散体、若しくは２次凝集体であっても、その粒子径が０．１～７．０μｍの範囲内にある、安定な分散状態を形成するものである。
　水膨潤粒子径の体積平均粒子径を個数平均粒子径で除した値である粒子径分布は、結着性及び塗工性の観点から好ましくは２．０以下であり、より好ましくは１．５以下であり、さらに好ましくは１．４以下であり、一層好ましくは１．３以下である。上記粒子径分布の下限値は、通常は１．０である。
　また、本発明の架橋重合体又はその塩の乾燥時における粒子径（乾燥粒子径）は、体積基準メジアン径で０．１μｍ以上、２．０μｍ以下の範囲にあることが好ましい。上記粒子径のより好ましい範囲は０．２μｍ以上、１．０μｍ以下であり、さらに好ましい範囲は０．３μｍ以上、０．７μｍ以下である。
　架橋重合体又はその塩は、電極合剤層用組成物中において、中和度が２０～１００モル％となるように、エチレン性不飽和カルボン酸単量体由来のカルボキシル基等の酸基が中和され、塩の態様として用いることが好ましい。上記中和度は５０～１００モル％であることがより好ましく、６０～９５モル％であることがさらに好ましい。中和度が２０モル％以上の場合、水膨潤性が良好となり分散安定化効果が得やすいという点で好ましい。本明細書では、上記中和度は、カルボキシル基等の酸基を有する単量体及び中和に用いる中和剤の仕込み値から計算により算出することができる。なお、中和度は架橋重合体又はその塩を、減圧条件下、８０℃で３時間乾燥処理後の粉末をＩＲ測定し、カルボン酸のＣ＝Ｏ基由来のピークとカルボン酸塩のＣ＝Ｏ基由来のピークの強度比より確認することができる。
＜架橋重合体の分子量（一次鎖長）＞
　架橋重合体は、三次元架橋構造を有し、水などの媒体中でミクロゲルとして存在するものである。一般的に、このような三次元架橋重合体は溶媒に不溶であるため、その分子量を測定することはできない。同様に、架橋重合体の一次鎖長を測定し、定量することも、通常は困難である。
1-3.　本重合体又はその塩の製造方法
　本重合体は、溶液重合、沈殿重合、懸濁重合、乳化重合等の公知の重合方法を使用することが可能であるが、生産性の点で沈殿重合及び懸濁重合（逆相懸濁重合）が好ましい。結着性等に関してより良好な性能が得られる点で、沈殿重合、懸濁重合、乳化重合等の不均一系の重合法が好ましく、中でも沈殿重合法がより好ましい。
　沈殿重合は、原料である不飽和単量体を溶解するが、生成する重合体を実質溶解しない溶媒中で重合反応を行うことにより重合体を製造する方法である。重合の進行とともにポリマー粒子は凝集及び成長により大きくなり、数十ｎｍ～数百ｎｍの一次粒子が数μｍ～数十μｍに二次凝集したポリマー粒子の分散液が得られる。ポリマーの粒子サイズを制御するために分散安定剤を使用することもできる。

　具体的な分散安定剤としては、マクロモノマー型分散安定剤、ノニオン性界面活性剤等が挙げられる。　なお、分散安定剤や重合溶剤等を選定することにより上記二次凝集を抑制することもできる。一般に、二次凝集を抑制した沈殿重合は、分散重合とも呼ばれる。
　沈殿重合の場合、重合溶媒は、使用する単量体の種類等を考慮して水及び各種有機溶剤等から選択される溶媒を使用することができる。より一次鎖長の長い重合体を得るためには、連鎖移動定数の小さい溶媒を使用することが好ましい。
　重合溶媒としては、例えば、メタノール、ｔ－ブチルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、アセトニトリル及びテトラヒドロフラン等の水溶性溶剤の他、ベンゼン、酢酸エチル、ジクロロエタン、ｎ－ヘキサン、シクロヘキサン及びｎ－ヘプタン等が挙げられ、これらの１種を単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。又は、これらと水との混合溶媒として用いてもよい。本発明において水溶性溶剤とは、２０℃における水への溶解度が１０ｇ／１００ｍｌより大きいものを指す。
　上記の内、粗大粒子の生成や反応器への付着が小さく重合安定性が良好であること、析出した重合体微粒子が二次凝集しにくい（若しくは二次凝集が生じても水媒体中で解れやすい）こと、連鎖移動定数が小さく重合度（一次鎖長）の大きい重合体が得られること、及び後述する工程中和の際に操作が容易であること等の点で、メチルエチルケトン及びアセトニトリルが好ましい。
　また、同じく工程中和において中和反応を安定かつ速やかに進行させるため、重合溶媒中に高極性溶媒を少量加えておくことが好ましい。係る高極性溶媒としては、好ましくは水及びメタノールが挙げられる。高極性溶媒の使用量は、媒体の全質量に基づいて好ましくは０．０５～２０．０質量％であり、より好ましくは０．１～１０．０質量％、さらに好ましくは０．１～５．０質量％であり、一層好ましくは０．１～１．０質量％である。高極性溶媒の割合が０．０５質量％以上であれば、上記中和反応への効果が認められ、２０．０質量％以下であれば重合反応への悪影響も見られない。また、アクリル酸等の親水性の高いエチレン性不飽和カルボン酸単量体の重合では、高極性溶媒を加えた場合には重合速度が向上し、一次鎖長の長い重合体を得やすくなる。高極性溶媒の中でも特に水は上記重合速度を向上させる効果が大きく好ましい。
　本重合体又はその塩の製造においては、エチレン性不飽和カルボン酸単量体（Ａ）に由来する構造単位、及び、エチレン性不飽和単量体（Ｂ）を含む単量体成分を重合する重合工程を備えることが好ましい。例えば、（ａ）成分の由来となるエチレン性不飽和カルボン酸単量体（Ａ）を５０質量％以上９９．０質量％以下、及び（ｂ）成分の由来となるエチレン性不飽和単量体（Ｂ）を１．０質量％以上５０質量％以下を含む単量体成分を重合する重合工程を備えることが好ましい。
　上記重合工程により、本重合体には、エチレン性不飽和カルボン酸単量体（Ａ）に由来する構造単位（（ａ）成分）が５０質量％以上９９．０質量％以下導入され、エチレン性不飽和単量体（Ｂ）に由来する構造単位（（ｂ）成分）が１．０質量％以上５０質量％以下導入される。
　エチレン性不飽和カルボン酸単量体（Ａ）の使用量は、また例えば、５０質量％以上９９．０質量％以下であり、また例えば、６０質量％以上９６質量％以下であり、また例えば、６５質量％以上９３質量％以下であり、また例えば、７０質量％以上９０質量％以下である。
　エチレン性不飽和単量体（Ｂ）の使用量は、また例えば、１．０質量％以上５０質量％以下であり、また例えば、３質量％以上４０質量％以下であり、また例えば、５質量％以上３５質量％以下であり、また例えば、８質量％以上３０質量％以下であり、また例えば、１０質量％以上３０質量％以下である。
　本重合体は、（ａ）成分及び（ｂ）成分以外に、これらと共重合可能な他のエチレン性不飽和単量体に由来する構造単位（（ｃ）成分）を含むことができる。（ｃ）成分の由来となる他のエチレン性不飽和単量体としては、例えば、スルホン酸基及びリン酸基等のカルボキシル基以外のアニオン性基を有するエチレン性不飽和単量体化合物、並びに、非イオン性のエチレン性不飽和単量体等が挙げられる。具体的な化合物としては、上述した（ｃ）成分を導入可能な単量体化合物が挙げられる。上記他のエチレン性不飽和単量体は、単量体成分の全量に対して０質量％以上５０質量％以下含んでもよく、１質量％以上４０質量％以下であってもよく、３質量％以上３０質量％以下であってもよく、５質量％以上２０質量％以下であってもよく、１０質量％以上１５質量％以下であってもよい。
　重合工程において重合される単量体成分は、架橋性単量体を含んでいてもよい。架橋性単量体としては、既述した通り、２個以上の重合性不飽和基を有する多官能重合性単量体、及び加水分解性シリル基等の自己架橋可能な架橋性官能基を有する単量体等が挙げられ、架橋性単量体の使用量は、既述した通りである。
　重合時の単量体濃度については、より一次鎖長の長い重合体を得る観点から高い方が好ましい。ただし、単量体濃度が高すぎると、重合体粒子の凝集が進行し易い他、重合熱の制御が困難となり重合反応が暴走する虞がある。このため、例えば沈殿重合法の場合、重合開始時の単量体濃度は、２～４０質量％程度の範囲が一般的であり、好ましくは５～４０質量％の範囲である。
　なお、本明細書において「単量体濃度」とは、重合を開始する時点における反応液中の単量体濃度を示す。
　本重合体は、塩基化合物の存在下に重合反応を行うことにより製造してもよい。塩基化合物存在下において重合反応を行うことにより、高い単量体濃度条件下であっても、重合反応を安定に実施することができる。単量体濃度は、１３．０質量％以上であってもよく、好ましくは１５．０質量％以上であり、より好ましくは１７．０質量％以上であり、更に好ましくは１９．０質量％以上であり、一層好ましくは２０．０質量％以上である。単量体濃度はなお好ましくは２２．０質量％以上であり、より一層好ましくは２５．０質量％以上である。一般に、重合時の単量体濃度を高くするほど高分子量化が可能であり、一次鎖長の長い重合体を製造することができる。また、一次鎖長の長い重合体は、三次元架橋構造に組み込まれる傾向があるため、ゾル分率が低減される傾向がある。
　単量体濃度の上限値は、使用する単量体及び溶媒の種類、並びに、重合方法及び各種重合条件等により異なるが、重合反応熱の除熱が可能であれば、沈殿重合では上記の通り概ね４０％程度、懸濁重合では概ね５０％程度、乳化重合では概ね７０％程度である。
　上記塩基化合物は、いわゆるアルカリ性化合物であり、無機塩基化合物及び有機塩基化合物の何れを用いてもよい。塩基化合物存在下において重合反応を行うことにより、例えば１３．０質量％を超えるような高い単量体濃度条件下であっても、重合反応を安定に実施することができる。また、このような高い単量体濃度で重合して得られた重合体は、分子量が高いため（一次鎖長が長いため）結着性にも優れる。
　無機塩基化合物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属水酸化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩などが挙げられ、これらの内の１種又は２種以上を用いることができる。
　有機塩基化合物としては、アンモニア及び有機アミン化合物が挙げられ、これらの内の１種又は２種以上を用いることができる。中でも、重合安定性及び得られる架橋重合体又はその塩を含むバインダーの結着性の観点から、有機アミン化合物が好ましい。
　有機アミン化合物としては、例えば、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、モノヘキシルアミン、ジヘキシルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン及びトリドデシルアミン等のＮ－アルキル置換アミン；モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、プロパノールアミン、ジメチルエタノールアミン及びＮ，Ｎ－ジメチルエタノールアミン等の（アルキル）アルカノールアミン；ピリジン、ピペリジン、ピペラジン、１，８－ビス（ジメチルアミノ）ナフタレン、モルホリン及びジアザビシクロウンデセン（ＤＢＵ）等の環状アミン；ジエチレントリアミン、Ｎ、Ｎ－ジメチルベンジルアミンが挙げられ、これらの内の１種又は２種以上を用いることができる。
　これらの内でも、長鎖アルキル基を有する疎水性アミンを用いた場合、より大きな静電反発及び立体反発が得られることから、単量体濃度の高い場合であっても重合安定性を確保しやすい点で好ましい。具体的には、有機アミン化合物に存在する窒素原子数に対する炭素原子数の比で表される値（Ｃ/Ｎ）が高い程、立体反発効果による重合安定化効果が高い。上記Ｃ／Ｎの値は、好ましくは３以上であり、より好ましくは５以上であり、さらに好ましくは１０以上であり、一層好ましくは２０以上である。
　塩基化合物の使用量は、上記エチレン性不飽和カルボン酸単量体に対し、０．００１モル％以上４．０モル％以下の範囲とすることが好ましい。塩基化合物の使用量がこの範囲であれば、重合反応を円滑に行うことができる。使用量は、０．０５モル％以上４．０モル％以下であってもよく、０．１モル％以上４．０モル％以下であってもよく、０．１モル％以上３．０モル％以下であってもよく、０．１モル％以上２．０モル％以下であってもよい。
　なお、本明細書では、塩基化合物の使用量は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体に対して用いた塩基化合物のモル濃度を表したものであり、中和度を意味するものではない。すなわち、用いる塩基化合物の価数は考慮しない。
　重合開始剤は、アゾ系化合物、有機過酸化物、無機過酸化物等の公知の重合開始剤を用いることができるが、特に限定されるものではない。熱開始、還元剤を併用したレドックス開始、ＵＶ開始等、公知の方法で適切なラジカル発生量となるように使用条件を調整することができる。一次鎖長の長い架橋重合体を得るためには、製造時間が許容される範囲内で、ラジカル発生量がより少なくなるように条件を設定することが好ましい。
　上記アゾ系化合物としては、例えば、２，２’－アゾビス（２，４－ジメチルバレロニトリル）、２，２’－アゾビス（Ｎ－ブチル－２－メチルプロピオンアミド）、２－（ｔｅｒｔ－ブチルアゾ）－２－シアノプロパン、２，２’－アゾビス（２，４，４－トリメチルペンタン）、２，２’－アゾビス（２－メチルプロパン）等が挙げられ、これらの内の１種又は２種以上を用いることができる。
　上記有機過酸化物としては、例えば、２，２－ビス（４，４－ジ－ｔ－ブチルパーオキシシクロヘキシル）プロパン（日油社製、商品名「パーテトラＡ」）、１，１－ジ（ｔ－ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン（同「パーヘキサＨＣ」）、１，１－ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）シクロヘキサン（同「パーヘキサＣ」）、ｎ－ブチル－４，４－ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）バレレート（同「パーヘキサＶ」）、２，２－ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）ブタン（同「パーヘキサ２２」）、ｔ－ブチルハイドロパーオキサイド（同「パーブチルＨ」）、クメンハイドロパーオキサイド（同「パークミルＨ」）、１，１，３，３－テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド（同「パーオクタＨ」）、ｔ－ブチルクミルパーオキサイド（同「パーブチルＣ」）、ジ－ｔ－ブチルパーオキサイド（同「パーブチルＤ」）、ジ－ｔ－ヘキシルパーオキサイド（同「パーヘキシルＤ」）、ジ（３，５，５－トリメチルヘキサノイル）パーオキサイド（同「パーロイル３５５」）、ジラウロイルパーオキサイド（同「パーロイルＬ」）、ビス（４－ｔ－ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート（同「パーロイルＴＣＰ」）、ジ－２－エチルヘキシルパーオキシジカーボネート（同「パーロイルＯＰＰ」）、ジ－ｓｅｃ－ブチルパーオキシジカーボネート（同「パーロイルＳＢＰ」）、クミルパーオキシネオデカノエート（同「パークミルＮＤ」）、１，１，３，３－テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート（同「パーオクタＮＤ」）、ｔ－ヘキシルパーオキシネオデカノエート（同「パーヘキシルＮＤ」）、ｔ－ブチルパーオキシネオデカノエート（同「パーブチルＮＤ」）、ｔ－ブチルパーオキシネオヘプタノエート（同「パーブチルＮＨＰ」）、ｔ－ヘキシルパーオキシピバレート（同「パーヘキシルＰＶ」）、ｔ－ブチルパーオキシピバレート（同「パーブチルＰＶ」）、２，５－ジメチル－２，５－ジ（２－エチルヘキサノイル）ヘキサン（同「パーヘキサ２５０」）、１，１，３，３－テトラメチルブチルパーオキシ－２－エチルヘキサノエート（同「パーオクタＯ」）、ｔ－ヘキシルパーオキシ－２－エチルヘキサノエート（同「パーヘキシルＯ」）、ｔ－ブチルパーオキシ－２－エチルヘキサノエート（同「パーブチルＯ」）、ｔ－ブチルパーオキシラウレート（同「パーブチルＬ」）、ｔ－ブチルパーオキシ－３，５，５－トリメチルヘキサノエート（同「パーブチル３５５」）、ｔ－ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート（同「パーヘキシルＩ」）、ｔ－ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート（同「パーブチルＩ」）、ｔ－ブチルパーオキシ－２－エチルヘキシルモノカーボネート（同「パーブチルＥ」）、ｔ－ブチルパーオキシアセテート（同「パーブチルＡ」）、ｔ－ヘキシルパーオキシベンゾエート（同「パーヘキシルＺ」）及びｔ－ブチルパーオキシベンゾエート（同「パーブチルＺ」）等が挙げられ、これらの内の１種又は２種以上を用いることができる。
　上記無機過酸化物としては、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等が挙げられる。
　また、レドックス開始の場合、亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート、アスコルビン酸、亜硫酸ガス（ＳＯ２）、硫酸第一鉄等を還元剤として用いることができる。
　重合開始剤の好ましい使用量は、用いる単量体成分の総量を１００質量部としたときに、例えば、０．００１～２質量部であり、また例えば、０．００５～１質量部であり、また例えば、０．０１～０．１質量部である。重合開始剤の使用量が０．００１質量部以上であれば重合反応を安定的に行うことができ、２質量部以下であれば一次鎖長の長い重合体を得やすい。
　重合温度は、使用する単量体の種類及び濃度等の条件にもよるが、０～１００℃が好ましく、２０～８０℃がより好ましく、重合温度は一定であってもよいし、重合反応の期間において変化するものであってもよい。
　重合工程を経て得られた本重合体分散液は、乾燥工程において減圧及び／又は加熱処理等を行い溶媒留去することにより、目的とする本重合体を粉末状態で得ることができる。この際、上記乾燥工程の前に、未反応単量体（及びその塩）、開始剤由来の不純物等を除去する目的で、重合工程に引き続き、遠心分離及び濾過等の固液分離工程、水、メタノール又は重合溶媒と同一の溶媒等を用いた洗浄工程を備えることが好ましい。上記洗浄工程を備えた場合、本重合体が二次凝集した場合であっても使用時に解れやすく、さらに残存する未反応単量体が除去されることにより結着性や電池特性の点でも良好な性能を示す。
　本製造方法では、塩基化合物存在下に、エチレン性不飽和カルボン酸単量体（Ａ）に由来する構造単位、及び、エチレン性不飽和単量体（Ｂ）（但し、（Ａ）に分類される単量体を除く。）を含む単量体成分の重合反応を行うが、重合工程により得られた重合体分散液にアルカリ化合物を添加して重合体を中和（以下、「工程中和」ともいう）した後、乾燥工程で溶媒を除去してもよい。また、上記工程中和の処理を行わずに本重合体の粉末を得た後、電極スラリーを調製する際にアルカリ化合物を添加して、重合体を中和（以下、「後中和」ともいう）してもよい。上記の内、工程中和の方が、二次凝集体が解れやすい傾向にあり好ましい。
２．リチウム硫黄二次電池電極合剤層用組成物
　本発明のリチウム硫黄二次電池電極合剤層用組成物は、上記本重合体又はその塩を含有するバインダー、活物質及び水を含む。
　上記活物質には、正極活物質としては、硫黄元素又は硫黄系化合物を用いることができ、負極活物質としては、リチウム金属又はリチウム合金を用いることができる。本発明に係るバインダーは、特に、正極製造用として本発明の効果を奏するが、負極製造用として使用してもよい。
　前記の硫黄元素又は硫黄系化合物は、１種のみを単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。前記硫黄系化合物は、Ｌｉ２Ｓｎ（ｎ≧１）、有機硫黄化合物、炭素－硫黄ポリマー（（Ｃ２Ｓｘ）ｎ、ｘ＝２．５～５０、ｎ≧２）等が挙げられる。
　前記負極活物質として用いるリチウム金属又はリチウム合金は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵又は放出できる物質、リチウムイオンと反応して可逆的にリチウム含有化合物を形成できる物質である。
　前記リチウムイオンを可逆的に吸蔵又は放出できる物質としては、結晶質炭素、非晶質炭素又はこれらの混合物等が挙げられる。
　前記リチウムイオンと反応して可逆的にリチウム含有化合物を形成できる物質は、酸化スズ、シリコーン等が挙げられる。
　前記リチウム合金は、例えば、リチウム、並びに、「ナトリウム、カリウム、セシウム、フランシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム、アルミニウム及びスズからなる群から選択される金属」の合金であってもよい。
　本発明の電極合剤層用組成物における本重合体又はその塩の使用量は、活物質の全量に対して、例えば、０．１質量％以上２０質量％以下である。上記使用量は、また例えば、０．２質量％以上１０質量％以下であり、また例えば０．３質量％以上８質量％以下であり、また例えば０．４質量％以上５質量％以下である。本重合体及びその塩の使用量が０．１質量％未満の場合、十分な結着性が得られないことがある。また、活物質等の分散安定性が不十分となり、形成される合剤層の均一性が低下する場合がある。一方、本重合体及びその塩の使用量が２０質量％を超える場合、電極合剤層用組成物が高粘度となり集電体への塗工性が低下することがある。その結果、得られた合剤層にブツや凹凸が生じて電極特性に悪影響を及ぼす虞がある。
　本重合体及びその塩の使用量が上記範囲内であれば、沈降安定性に優れた組成物が得られるとともに、集電体への密着性が極めて高い合剤層を得ることができ、結果として電池の耐久性が向上する。さらに、上記本重合体及びその塩は、活物質に対して少量（例えば５質量％以下）でも十分高い結着性を示し、かつ、カルボキシアニオンを有することから、界面抵抗が小さく、ハイレート特性に優れた電極が得られる。
　硫黄元素又は硫黄系化合物は電気伝導性が低いため、導電助剤を添加して使用されるのが一般的である。導電助剤としては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、黒鉛微粉、炭素繊維等の炭素系材料が挙げられ、これらの内、優れた導電性を得やすい点から、カーボンブラック、カーボンナノチューブ及びカーボンファイバーが好ましい。また、カーボンブラックとしては、ケッチェンブラック及びアセチレンブラックが好ましい。導電助剤は、上記の１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。導電助剤の使用量は、導電性とエネルギー密度を両立するという観点から活物質の全量１００質量部に対して、例えば、０．２～２０質量部とすることができ、また例えば、０．２～１０質量部とすることができる。また正極活物質は導電性を有する炭素系材料で表面コーティングしたものを使用してもよい。
　リチウム硫黄二次電池電極合剤層用組成物がスラリー状態の場合、活物質の使用量は、組成物全量に対して、例えば、１０～７５質量％の範囲である。活物質の使用量が１０質量％以上であればバインダー等のマイグレーションが抑えられる。また、媒体の乾燥コストの面でも有利となることから、活物質の使用量は、好ましくは３０質量％以上であり、より好ましくは４０質量％以上であり、さらに好ましくは５０質量％以上である。一方、７５質量％以下であれば組成物の流動性及び塗工性を確保することができ、均一な合剤層を形成することができる。
　リチウム硫黄二次電池電極合剤層用組成物は、媒体として水を使用する。また、組成物の性状及び乾燥性等を調整する目的で、メタノール及びエタノール等の低級アルコール類、エチレンカーボネート等のカーボネート類、アセトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン等の水溶性有機溶剤との混合溶媒としてもよい。混合媒体中の水の割合は、例えば、５０質量％以上であり、また例えば、７０質量％以上である。
　リチウム硫黄二次電池電極合剤層用組成物を塗工可能なスラリー状態とする場合、その固形分濃度が５０質量％程度に限定されるものではなく、組成物全体に占める水を含む媒体の含有量は、電極スラリーの塗工性、乾燥に必要なエネルギーコスト、及び生産性の観点から、例えば、２５～９０質量％の範囲とすることができ、また例えば、３５～７０質量％とすることができ、また例えば、４５～７０質量％とすることができる。
　本発明のバインダーは、上記本重合体又はその塩のみからなるものであってもよいが、これ以外にもスチレン／ブタジエン系ラテックス（ＳＢＲ）、アクリル系ラテックス及びポリフッ化ビニリデン系ラテックス等の他のバインダー成分を併用してもよい。他のバインダー成分を併用する場合、その使用量は、活物質の全量１００質量部に対して、例えば、０．１～５質量部以下とすることができ、また例えば、０．１～２質量部以下とすることができ、また例えば、０．１～１質量部以下とすることができる。他のバインダー成分の使用量が５質量部を超えると抵抗が増大し、ハイレート特性が不十分なものとなる場合がある。上記の中でも、結着性及び耐屈曲性のバランスに優れる点で、スチレン／ブタジエン系ラテックスが好ましい。
　上記スチレン／ブタジエン系ラテックスとは、スチレン等の芳香族ビニル単量体に由来する構造単位及び１，３－ブタジエン等の脂肪族共役ジエン系単量体に由来する構造単位を有する共重合体の水系分散体を示す。上記芳香族ビニル単量体としては、スチレンの他にα－メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等が挙げられ、これらの内の１種又は２種以上を用いることができる。上記共重合体中における上記芳香族ビニル単量体に由来する構造単位は、主に結着性の観点から、例えば、２０～６０質量％の範囲とすることができ、また例えば、３０～５０質量％の範囲とすることができる。
　上記脂肪族共役ジエン系単量体としては、１，３－ブタジエンの他に２－メチル－１，３－ブタジエン、２，３－ジメチル－１，３－ブタジエン、２－クロロ－１，３－ブタジエン等が挙げられ、これらの内の１種又は２種以上を用いることができる。上記共重合体中における上記脂肪族共役ジエン系単量体に由来する構造単位は、バインダーの結着性及び得られる電極の柔軟性が良好なものとなる点で、例えば、３０～７０質量％の範囲とすることができ、また例えば、４０～６０質量％の範囲とすることができる。
　スチレン／ブタジエン系ラテックスは、上記の単量体以外にも、結着性等の性能をさらに向上させるために、その他の単量体として（メタ）アクリロニトリル等のニトリル基含有単量体、（メタ）アクリル酸、イタンコン酸、マレイン酸等のカルボキシル基含有単量体、（メタ）アクリル酸メチル等のエステル基含有単量体を共重合単量体として用いてもよい。
　上記共重合体中における上記その他の単量体に由来する構造単位は、例えば、０～３０質量％の範囲とすることができ、また例えば、０～２０質量％の範囲とすることができる。
　本発明のリチウム硫黄二次電池電極合剤層用組成物は、上記の活物質、水及びバインダーを必須の構成成分とするものであり、公知の手段を用いて各成分を混合することにより得られる。各成分の混合方法は特段制限されるものではなく、公知の方法を採用することができるが、活物質、導電助剤及びバインダーである本重合体粒子等の粉末成分をドライブレンドした後、水等の分散媒と混合し、分散混練する方法が好ましい。電極合剤層用組成物をスラリー状態で得る場合、分散不良や凝集のない電極スラリーに仕上げることが好ましい。混合手段としては、プラネタリーミキサー、薄膜旋回式ミキサー及び自公転式ミキサー等の公知のミキサーを使用することができるが、短時間で良好な分散状態が得られる点で薄膜旋回式ミキサーを使用して行うことが好ましい。また、薄膜旋回式ミキサーを用いる場合は、予めディスパー等の攪拌機で予備分散を行うことが好ましい。また、上記スラリーの粘度は、例えば、５００～１０，０００ｍＰａ・ｓの範囲とすることができる。電極スラリーの塗工性の観点から、粘度の上限は、好ましくは７，０００ｍＰａ・ｓ以下であり、より好ましくは６，０００ｍＰａ・ｓ以下であり、さらに好ましくは５，０００ｍＰａ・ｓ以下であり、一層好ましくは４，０００ｍＰａ・ｓ以下であり、より一層好ましくは３，０００ｍＰａ・ｓ以下である。なお、スラリー粘度は、液温２５℃の条件下、実施例に記載の方法により測定することができる。
　一方、リチウム硫黄二次電池電極合剤層用組成物を湿粉状態で得る場合、ヘンシェルミキサー、ブレンダ―、プラネタリーミキサー及び２軸混練機等を用いて、濃度ムラのない均一な状態まで混練することが好ましい。
３．リチウム硫黄二次電池用電極及びリチウム硫黄二次電池
　本発明のリチウム硫黄二次電池用電極は、銅又はアルミニウム等の集電体表面に上記電極合剤層用組成物から形成される合剤層を備えてなるものである。合剤層は、集電体の表面に本発明の電極合剤層用組成物を塗工した後、水等の媒体を乾燥除去することにより形成される。電極合剤層用組成物を塗工する方法は特に限定されず、ドクターブレード法、ディップ法、ロールコート法、コンマコート法、カーテンコート法、グラビアコート法及びエクストルージョン法などの公知の方法を採用することができる。また、上記乾燥は、温風吹付け、減圧、（遠）赤外線、マイクロ波照射等の公知の方法により行うことができる。
　通常、乾燥後に得られた合剤層には、金型プレス及びロールプレス等による圧縮処理が施される。圧縮することにより活物質及びバインダーを密着させ、合剤層の強度及び集電体への密着性を向上させることができる。圧縮により合剤層の厚みを、例えば、圧縮前の３０～８０％程度に調整することができ、圧縮後の合剤層の厚みは４～２００μｍ程度が一般的である。
　本発明のリチウム硫黄二次電池用電極にセパレータ及び電解液を備えることにより、リチウム硫黄二次電池を作製することができる。電解液は液状であってもよく、ゲル状であってもよく、ポリマー電解質等の固体電解質であってもよい。
　セパレータは電池の正極及び負極間に配され、両極の接触による短絡の防止や電解液を保持してイオン導電性を確保する役割を担う。セパレータにはフィルム状の絶縁性微多孔膜であって、良好なイオン透過性及び機械的強度を有するものが好ましい。具体的な素材としては、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン等を使用することができる。
　電解液は、活物質の種類に応じて一般的に使用される公知のものを用いることができる。
　電解液の中でも、非水系電解液を用いることがより好ましい。非水系電解液としては、従来の電気化学デバイスに用いられる有機系電解液を用いてもよいし、イオン液体電解液を用いてもよい。また、ポリエチレンオキシド、 ポリアクリルニトリル、ポリメチルメタクリレート等の公知のポリマー電解質を用いてもよい。
　上記有機系電解液は、イオンキャリアとなる電解質塩を含み、当該電解質塩と、これを溶解させる有機溶媒とから構成されている。
　上記電解質塩としては、１族元素金属塩、２族元素金属塩等が挙げられる。
　代表的な１族元素金属塩としては、例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、２族元素金属塩としては、例えば、マグネシウム塩、カルシウム塩等が挙げられる。
　上記電解質塩のアニオンとしては、例えば、ＢＦ４ -、ＮＯ３ -、ＰＦ６ -、ＳｂＦ６ -、ＣＨ３ＣＨ２ＯＳＯ３ -、ＣＨ３ＣＯ２ -、又は；ＣＦ３ＣＯ２ -、ＣＦ３ＳＯ３ -、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ-［ビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミド（ＴＦＳＩ）］、（ＦＳＯ２）２Ｎ-［ビス（フルオロスルフォニル）イミド（ＦＳＩ）］、（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ-等のフルオロアルキル基含有アニオン等が挙げられる。
　上記電解質塩の具体例としては、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰＦ６、ＬｉＰＦ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、ＬｉＦＳＩ、ＬｉＴＦＳＩ、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ等のリチウム塩等が挙げられる。これらの中でも、ＬｉＦＳＩがより好ましい。
　上記有機溶媒としては、例えば、エーテル類、ケトン類、ラクトン類、ニトリル類、アミン類、アミド類、硫黄化合物、塩素化炭化水素類、エステル類、カーボネート類、リン酸エステル系化合物、スルホラン系化合物、ニトロ化合物等が挙げられる。
　上記有機溶媒の具体例としては、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン、１，４－ジオキサン、アニソール、１，２－ジメトキシエタン（ＤＭＥ）等のエーテル類、４－メチル－２－ペンタノン等のケトン類、γ－ブチロラクトン等のラクトン類、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類、１，２－ジクロロエタン等の塩素化炭化水素類、ギ酸メチル等のエステル類、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート（ＤＥＭ）等のカーボネート類、ジメチルホルムアミド、ジメチルチオホルムアミド等のアミド類、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル等のリン酸エステル系化合物、ジメチルスルホキシドスルホラン、３－メチル－スルホラン等のスルホラン系化合物等が挙げられる。これらを単独で使用してもよいし、混合溶媒として使用することもできる。
　上記有機系電解液としては、以下の電解液を用いることもできる。具体的には、例えば、ＤＭＥやＤＥＭを主溶媒とし、副溶媒として極性溶媒である１，３－ジオキソラン（ＤＯＬ）やＥＣ、ＰＣ、エチルメチルスルフォン（ＥＭＳ）等を組み合わせてなる混合溶媒、テトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＴＥＧＤＭＥ）等に代表される化学式「Ｒ１（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎＲ２」（ｎ＝２～ １０であり、Ｒ１はアルキル基又はアルコキシ基、Ｒ２はアルキル基である。特に、Ｒ１がアルコキシ基の場合は「グライム」という。）を単独あるいは主溶媒とし、副溶媒としてＤＯＬ等を組み合わせてなる混合溶媒等が挙げられる。
　上記イオン液体電解液における「イオン液体」とは、１００℃以下において液体で存在する塩を意味する。
　上記イオン液体のカチオンとしては、例えば、イミダゾリウム、ピリジニウム、ピロリジニウム、ピペリジニウム、テトラアルキルアンモニウム、ピラゾリウム、又はテトラアルキルホスホニウム等が挙げられる。
リチウム硫黄二次電池は、セパレータで仕切られた正極板及び負極板を渦巻き状又は積層構造にしてケース等に収納することにより得られる。
　以上説明したように、本明細書に開示されるリチウム硫黄二次電池電極用バインダーを含む電極スラリーは、塗工性及び沈降安定性に優れる事から、合剤層において電極材料との優れた結着性と集電体との優れた接着性とを示すと予想される。このため、上記バインダーを使用して得られた電極を備えたリチウム硫黄二次電池は、良好な一体性を確保でき、充放電を繰り返しても良好な耐久性（サイクル特性）を示すと予想され、車載用二次電池等に好適である。
　以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例により限定されるものではない。以下において、「部」及び「％」は、特に断らない限り質量部及び質量％を意味する。
　以下の例において、カルボキシル基含有重合体（塩）についての評価は、以下の方法により実施した。
＜水媒体中での粒子径（水膨潤粒子径）の測定＞
　カルボキシル基含有重合体塩の粉末０．２５ｇ、及びイオン交換水４９．７５ｇを１００ｃｃの容器に量りとり、自転／公転式攪拌機（シンキー社製、あわとり練太郎ＡＲ－２５０）にセットした。次いで、撹拌（自転速度２０００ｒｐｍ／公転速度８００ｒｐｍ、７分）、さらに脱泡（自転速度２２００ｒｐｍ／公転速度６０ｒｐｍ、１分）処理を行い架橋重合体塩が水に膨潤した状態のハイドロゲルを作製した。
　次に、イオン交換水を分散媒とするレーザー回折/散乱式粒度分布計（マイクロトラックベル社製、マイクロトラックＭＴ－３３００ＥＸII）にて上記ハイドロゲルの粒度分布測定を行った。ハイドロゲルに対し、過剰量の分散媒を循環しているところに、適切な散乱光強度が得られる量のハイドロゲルを投入したところ、数分後に、測定される粒度分布形状が安定した。安定を確認次第、粒度分布測定を行い、粒子径の代表値としての体積基準メジアン径（Ｄ５０）、及び、（体積基準平均粒子径）／（個数基準平均粒子径）で表される粒子径分布を得た。
≪カルボキシル基含有重合体塩の製造≫
（製造例１：カルボキシル基含有重合体塩Ｒ－１の製造）
　重合には、攪拌翼、温度計、還流冷却器及び窒素導入管を備えた反応器を用いた。
　反応器内にアセトニトリル５６７部、アクリル酸（以下、「ＡＡ」ともいう。）８０．０部、メチルアクリレート（水溶解度：６ｇ／水１００ｇ、以下、「ＭＡ」ともいう。）２０．０部、トリメチロールプロパンジアリルエーテル（大阪ソーダ社製、商品名「ネオアリルＴ－２０」）０．９部及び上記ＡＡに対して１．０モル％に相当するトリエチルアミンを仕込んだ。反応器内を十分に窒素置換した後、加温して内温を５５℃まで昇温した。内温が５５℃で安定したことを確認した後、重合開始剤として２，２’－アゾビス（２，４－ジメチルバレロニトリル）（富士フイルム和光純薬社製、商品名「Ｖ－６５」）０．０４０部を添加したところ、反応液に白濁が認められたため、この点を重合開始点とした。なお、単量体濃度は１５．０％と算出された。重合開始点から１２時間経過した時点で反応液の冷却を開始し、内温が２５℃まで低下した後、水酸化リチウム・一水和物（以下、「ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ」ともいう）の粉末４１．９部を添加した。添加後室温下１２時間撹拌を継続して、架橋重合体塩Ｒ－１（Ｌｉ塩、中和度９０モル％）の粒子が媒体に分散したスラリー状の重合反応液を得た。重合開始から１２時間経過した時点のＡＡおよびＭＡの反応率はそれぞれ９７．６％、９６．９％と算出された。
　得られた重合反応液を遠心分離して重合体粒子を沈降させた後、上澄みを除去した。その後、重合反応液と同重量のアセトニトリルに沈降物を再分散させた後、遠心分離により重合体粒子を沈降させて上澄みを除去する洗浄操作を２回繰り返した。沈降物を回収し、減圧条件下、８０℃で３時間乾燥処理を行い、揮発分を除去することにより、架橋重合体塩Ｒ－１の粉末を得た。架橋重合体塩Ｒ－１は吸湿性を有するため、水蒸気バリア性を有する容器に密封保管した。なお、架橋重合体塩Ｒ－１の粉末をＩＲ測定し、カルボン酸のＣ＝Ｏ基由来のピークとカルボン酸ＬｉのＣ＝Ｏ由来のピークの強度比より中和度を求めたところ、仕込みからの計算値に等しく９０モル％であった。また、水媒体中での粒子径は１．４μｍであった。
（製造例２～１２及び比較製造例１～３：カルボキシル基含有重合体塩Ｒ－２～Ｒ－１５の製造）
　各原料の仕込み量を表１に記載の通りとした以外は製造例１と同様の操作を行い、カルボキシル基含有重合体塩Ｒ－２～Ｒ－１５を含む重合反応液を得た。いずれの重合反応液も、重合開始点から１２時間経過した時点でのＡＡ、エチレン性不飽和単量体（Ｂ）及び他の単量体の反応率は９０％以上であった。なお、エチレン性不飽和単量体（Ｂ）及びそ他の単量体の水溶解度を表１に示す。
　次いで、各重合反応液について製造例１と同様の操作を行い、粉末状のカルボキシル基含有重合体塩Ｒ－２～Ｒ－１５を得た。各カルボキシル基含有重合体塩は、水蒸気バリア性を有する容器に密封保管した。
　得られた各重合体塩について、製造例１と同様に物性値を測定した。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１において用いた化合物の詳細を以下に示す。
・ＡＡ：アクリル酸
・ＭＡ：メチルアクリレート
・ＥＡ：エチルアクリレート
・ＢＡ：ｎ－ブチルアクリレート
・ＰＥＡ：フェノキシエチルアクリレート（大阪有機化学工業社製、商品名「ビスコート＃１９２」）
・ＨＥＡ：２－ヒドロキシエチルアクリレート
・ＤＭＡＡｍ：Ｎ,Ｎ－ジメチルアクリルアミド
・Ｔ－２０：トリメチロールプロパンジアリルエーテル（大阪ソーダ社製、商品名「ネオアリルＴ－２０」）
・ＴＥＡ：トリエチルアミン
・ＡｃＮ：アセトニトリル
・Ｖ－６５：２，２’－アゾビス（２，４－ジメチルバレロニトリル）（富士フイルム和光純薬社製、商品名「Ｖ－６５」）
・ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ：水酸化リチウム・一水和物
・Ｎａ２ＣＯ３：炭酸ナトリウム
・Ｋ２ＣＯ３：炭酸カリウム
実施例１
　カルボキシル基含有重合体塩Ｒ－１を用いた電極を作製し、その評価を行った。具体的な手順及び評価方法等について以下に示す。
（電極合剤層用組成物（電極スラリー）の調製）
　正極活物質として硫黄（Ｓｉｇｍａ　Ａｌｄｒｉｃｈ社製、コロイド状硫黄粉末）を用いた。導電助剤としてアセチレンブラック（デンカ社製　ＤＥＮＫＡ　ＢＬＡＣＫ　Ｌｉ－４００）を用いた。
　電極スラリーを塗工できる固形分濃度となるように、水を希釈溶媒として、硫黄：アセチレンブラック：Ｒ－１＝１００：５：３．２（固形分）の質量比で予めよく混合した後、イオン交換水を加えてディスパーで予備分散を行った後、薄膜旋回式ミキサー（プライミクス社製、ＦＭ－５６－３０）を用いて周速度２０ｍ／秒の条件で本分散を１５秒間行うことにより、正極用の電極スラリーを調製した。
　ここで、希釈溶媒である水の添加量は、電極スラリーの粘度がせん断速度６０ｓ-1において、１，０００～１０，０００ｍＰａ・s程度になるよう適宜調整して添加した。各カルボキシル基含有重合体塩をバインダーとして用いた電極スラリーについて、そのスラリー粘度を測定した。
＜電極スラリーの粘度測定＞
　上記で得られた正極合剤スラリーについて、アントンパール社製レオメーター（Ｐｈｙｓｉｃａ ＭＣＲ３０１）を用い、ＣＰ２５－５のコーンプレート（直径２５ｍｍ、コーン角度５°）にて、２５℃におけるせん断速度６０ｓ-1のスラリー粘度を測定したところ、３，６００ｍＰａ・ｓであった。
＜電極スラリーの塗工性評価＞
　次いで、可変式アプリケーターを用いて、厚さ２０μｍのアルミ箔上に上記電極スラリーを塗布し、通風乾燥機内で７０℃×１晩の乾燥を行うことにより合剤層を形成した。その後、合剤層の厚みが８０±５μｍ、充填密度が１．１０±０．１０ｇ／ｃｍ３になるよう圧延し、正極極板を得た。
（塗工性の判定基準）
　上記で得られた電極スラリーについて、アルミ箔に塗布、乾燥後、合剤層の外観を目視により観察することにより、以下の判定基準（合格レベル：Ｂ評価以上）により塗工性を評価した結果、Ｂ評価であった。
　Ａ：表面に筋ムラ、ブツ等の外観異常が全く認められない。
　Ｂ：表面に筋ムラ、ブツ等の外観異常がわずかに認められる。
　Ｃ：表面に筋ムラ、ブツ等の外観異常が顕著に認められる。
＜電極スラリーの沈降安定性＞
　上記で得られた電極スラリーの作製直後の上澄み固形分濃度、及び、当該電極スラリーを２５℃で１週間静置した後の上澄み固形分濃度を測定した。
　ここで、固形分濃度の測定方法について以下に記載する。
　電極スラリーの作製直後の上澄み液、及び、当該電極スラリーを２５℃で１週間静置した後の上澄み液約０．５ｇを、それぞれ予め重さを測定しておいた秤量瓶[秤量瓶の重さ＝Ｂ(ｇ)]に採取して、秤量瓶ごと正確に秤量した後[Ｗ０(ｇ)]、その試料を秤量瓶ごと無風乾燥機内に収容して１５５℃で４５分間乾燥してその時の重さを秤量瓶ごと測定し[Ｗ１(ｇ)]、以下の式により固形分濃度を求めた。
　固形分濃度（質量％）＝（Ｗ１－Ｂ）／（Ｗ０－Ｂ）×１００
　以下の式により上澄み固形分濃度の変化率を求め、以下の判定基準（合格レベル：Ｂ評価以上）により沈降安定性を評価した。上澄み固形分濃度の変化率（％）は１４．３％であり、Ｂ評価であった。
　上澄み固形分濃度の変化率（％）＝１００－（１週間静置後の上澄み固形分濃度）／（作製直後の上澄み固形分濃度）×１００
（沈降安定性の判定基準）
　Ａ：上澄み固形分濃度の変化率が１０％未満
　Ｂ：上澄み固形分濃度の変化率が１０％以上２０％未満
　Ｃ：上澄み固形分濃度の変化率が２０％以上
　なお、電極スラリー中の活物質が沈降すると、上澄み固形分の活物質濃度の低下するため、上記の上澄み固形分濃度の変化率が大きくなる。
（実施例２～１２及び比較例１～３）
　バインダーとして使用するカルボキシル基含有重合体塩を表２の通り用いた以外は、実施例１と同様の操作を行うことにより電極スラリーを調製し、正極極板を得た。また、スラリー粘度、塗工性及び沈降安定性を評価した。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　実施例１～１２の結果から明らかなように、本発明のリチウム硫黄二次電池電極用バインダーを含むリチウム硫黄二次電池電極合剤層用組成物（電極スラリー）は、塗工性及び沈降安定性に優れるものであった。これらの中でも、単量体（Ｂ）の２０℃における水１００ｇに対する溶解度に着目すると、当該溶解度が２ｇ以下である場合（実施例２～４）、電極スラリーの沈降安定性が一層優れる結果であった。また、重合体の架橋の有無に着目すると、架橋重合体（実施例３）を含む電極スラリーの沈降安定性は、非架橋重合体（実施例１２）のそれよりも優れる結果であった。
　これらに対して、エチレン性不飽和単量体（Ｂ）に由来する構造単位を含まない重合体塩を用いた場合（比較例１～３）、実施例と比較すると、当該重合体塩を含む電極スラリーの塗工性及び沈降安定性が著しく劣る結果であった。
　本発明のリチウム硫黄二次電池電極用バインダーを含む電極スラリーは、塗工性及び沈降安定性に優れる事から、電極合剤層において電極材料との優れた結着性と集電体との優れた接着性とを示すと予想される。このため、上記バインダーを使用して得られた電極を備えたリチウム硫黄二次電池は、良好な一体性を確保でき、充放電を繰り返しても良好な耐久性（サイクル特性）を示すと予想され、車載用二次電池等の高容量化への寄与が期待される。

Claims (12)

  1. 　カルボキシル基含有重合体又はその塩を含有するリチウム硫黄二次電池電極用バインダーであって、
    　前記カルボキシル基含有重合体は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体（Ａ）に由来する構造単位、及び、エチレン性不飽和単量体（Ｂ）（但し、（Ａ）に分類される単量体を除く。）に由来する構造単位を含み、
    　前記エチレン性不飽和単量体（Ｂ）は、２０℃における水１００ｇに対する溶解度が１０ｇ以下である、リチウム硫黄二次電池電極用バインダー。
  2. 　前記カルボキシル基含有重合体は、その全構造単位に対し、前記エチレン性不飽和単量体（Ｂ）に由来する構造単位を１．０質量％以上５０質量％以下含む、請求項１に記載のリチウム硫黄二次電池電極用バインダー。
  3. 　前記カルボキシル基含有重合体は、その全構造単位に対し、前記エチレン性不飽和カルボン酸単量体（Ａ）に由来する構造単位を５０質量％以上９９．９質量％以下含む、請求項１又は２に記載のリチウム硫黄二次電池電極用バインダー。
  4. 　前記カルボキシル基含有重合体は、架橋重合体である、請求項１～３のいずれか１項に記載のリチウム硫黄二次電池電極用バインダー。
  5. 　前記架橋重合体は、非架橋性単量体及び架橋性単量体を含む単量体組成物を重合して得られる架橋重合体である、請求項４に記載のリチウム硫黄二次電池電極用バインダー。
  6. 　前記架橋性単量体の使用量は、前記非架橋性単量体の総量に対して０．１モル％以上２．０モル％以下である、請求項５に記載のリチウム硫黄二次電池電極用バインダー。
  7. 　前記架橋性単量体は、分子内に２個以上のアリルエーテル基を有する化合物を含む、請求項５又は６に記載のリチウム硫黄二次電池電極用バインダー。
  8. 　前記架橋重合体又はその塩は、中和度８０～１００モル％に中和された後、水媒体中で測定した粒子径が、体積基準メジアン径で０．１μｍ以上７．０μｍ以下である、請求項４～７のいずれか１項に記載の二次電池電極用バインダー。
  9. 　リチウム硫黄二次電池の正極製造用に用いられる、請求項１～８のいずれか１項に記載のリチウム硫黄二次電池電極用バインダー。
  10. 　請求項１～９のいずれか１項に記載のリチウム硫黄二次電池電極用バインダー、活物質及び水を含む、リチウム硫黄二次電池電極合剤層用組成物。
  11. 　前記活物質が硫黄元素又は硫黄系化合物を含む、請求項１０に記載のリチウム硫黄二次電池電極合剤層用組成物。
  12. 　集電体表面に、請求項１０又は１１に記載の二次電池電極合剤層用組成物から形成される合剤層を備える、リチウム硫黄二次電池電極。
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