DE60027214T2 - Ionenleitendes Polymer, Polymerelektrolyt und elektrisches Gerät - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue ionenleitende polymere Verbindung, einen polymeren Elektrolyten und eine elektrische Vorrichtung unter Verwendung desselben.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Angesichts der Entwicklung von Zellen mit hoher Spannung und hoher Kapazität sind eine große Anzahl von verschiedenen polymeren Elektrolyten vorgeschlagen worden. Polymere Elektrolyte haben jedoch eine Ionenleitfähigkeit, die um eine Größenordnung niedriger ist als diejenige von wässrigen Elektrolyten. Beispielsweise hat ein polymerer Elektrolyt unter Verwendung von Polyethylenglycol den Nachteil, daß die Übertragungs- und Transportgeschwindigkeiten der Ladungsträgerionen gering sind. Deshalb sind Versuche zur Verbesserung unter Einsatz verschiedener Verfahren durchgeführt worden.
  • JP 10-231366 A offenbart organische Polymere, die anionenbildende Atome im Polymergerüst enthalten, wobei die anionenbildenden Atome Aluminium oder Bor sind. Vorzugsweise sind diese anionenbildenden Atome an vier Sauerstoffatome gebunden.
  • EP 898 319 A1 offenbart Substrate für einen Ionenleiter, der ein Polymer und einen Boroxinring umfasst, der an das Polymer gebunden ist.
  • WO 97/16862 offenbart Borelektrolytlösungen, die ein Borelektrolytlösungsmittel enthält, das ein oder mehrere dreiwertige Boratome aufweist.
  • US 3,259,591 offenbart polymere Epoxyharze, hergestellt durch Polymerisation von Epoxyestern bestimmter Borsäuren.
  • Vor diesem Hintergrund wurde die vorliegende Erfindung gemacht, und sie zielt ab auf die Bereitstellung eines polymeren Elektrolyten, der eine verbesserte Transportgeschwindigkeit der Ladungsträgerionen hat. Überdies stellt die vorliegende Erfindung eine neue ionenleitende polymere Verbindung unter Verwendung des polymeren Elektrolyten und außerdem eine elektrische Vorrichtung, wie eine Zelle oder dergleichen, bereit, die unter Verwendung des polymeren Elektrolyten verbesserte Eigenschaften aufweist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben eingehende Untersuchungen zur Lösung dieser Aufgabe durchgeführt und haben gefunden, daß die Dissoziation eines elektrolytischen Salzes durch Verwendung einer polymeren Verbindung, die ein vierwertiges Boratom aufweist (im folgenden als vierwertiges Bor enthaltende polymere Verbindung bezeichnet) in einem polymeren Elektrolyten beschleunigt werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf diesen Ergebnissen.
  • Der erfindungsgemäße polymere Elektrolyt enthält ein vierwertiges Bor enthaltendes Polymer und außerdem bei Bedarf ein aprotisches Lösungsmittel und/oder ein Elektrolytsalz.
  • Überdies verwendet die erfindungsgemäße elektrische Vorrichtung einen beliebigen dieser polymeren Elektrolyten. Wenn beispielsweise die elektrische Vorrichtung eine Zelle ist, werden eine positive Elektrode und eine negative Elektrode über einen beliebigen dieser polymeren Elektrolyten verbunden.
  • Beste Ausführungsform der Erfindung
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die folgenden Ausführungsformen, die als „Referenz" bezeichnet sind, gehören nicht zur vorliegenden Erfindung.
  • 1. Bor enthaltende polymere Verbindung
  • (1) Erste ionenleitende polymere Verbindung (Referenz)
  • Die erste ionenleitende polymere Verbindung ist durch die folgende allgemeine Formel (1) dargestellt.
  • Figure 00030001
  • In der Formel (1) stellt X ein Heteroatom dar, R stellt eine zweiwertige bis sechswertige Gruppe mit einem Molekulargewicht von mindestens 150 dar, m stellt eine ganze Zahl von 1 bis 5 dar, und n stellt die Zahl 1 oder höher dar.
  • Das durch X in Formel (1) dargestellte Heteroatom ist vorzugsweise ein Sauerstoffatom. Das Molekulargewicht von R ist mindestens 150, vorzugsweise mindestens 150 und höchstens 1.700.000. n ist vorzugsweise mindestens 1 und höchstens 100.
  • R in Formel (1) ist vorzugsweise ein Polymer oder ein Copolymer der Verbindung (A) der folgenden Formel (2) und/oder Verbindung (B) der Formel (3).
  • Verbindung (A)
    Figure 00030002
  • Verbindung (B)
    Figure 00030003
  • In Formel (3) stellt R1 eine Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe, Butylgruppe oder eine Gruppe der folgenden Formel (4) dar. -CH2O-[-CH2CH2O-]r-Ra Formel (4)
  • In Formel (4) ist r 0 oder eine ganze Zahl von 1 oder höher und Ra ist eine Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe oder eine Butylgruppe.
  • Die ionenleitende polymere Verbindung ist besonders bevorzugt eine Verbindung der allgemeinen Formel (5).
  • Figure 00040001
  • In Formel (5) stellt R eine zweiwertige Gruppe der folgenden Formel (6) mit einem Molekulargewicht von mindestens 150 dar, und n stellt die Zahl 1 oder höher dar.
  • Figure 00040002
  • In Formel (6) stellt R1 eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe, eine Butylgruppe oder eine Gruppe der Formel (4) dar, p stellt eine ganze Zahl von 0 bis 38.000 dar, und q stellt eine ganze Zahl von 0 bis 28.000 dar, mit der Maßgabe, daß p und q nicht gleichzeitig 0 sind.
  • Das Molekulargewicht von R in Formel (5) ist vorzugsweise mindestens 150 und höchstens 1.700.000. Die Wiederholungszahl n ist vorzugsweise mindestens 5 und höchstens 100.
  • (2) Zweite ionenleitende polymere Verbindung (Referenz)
  • Die zweite ionenleitende polymere Verbindung wird durch Vernetzen einer Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (7) erhalten. B[X-R-Y]3 (7)
  • In der Formel (7) stellt X ein Heteroatom dar, R stellt eine zweiwertige Gruppe mit einem Molekulargewicht von mindestens 150 dar, und Y stellt eine polymerisierbare funktionelle Gruppe dar.
  • R in der allgemeinen Formel (7) ist nicht besonders eingeschränkt und ist vorzugsweise ein Polymer oder ein Copolymer der Verbindung (A) der Formel (2) und/oder der Verbindung (B) der Formel (3).
  • Das Molekulargewicht von R in der Formel (7) ist mindestens 150, vorzugsweise mindestens 150 und höchstens 1 700 000.
  • Die Verbindung der allgemeinen Formel (7) ist insbesondere bevorzugt eine Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (8). B[O-R-Y]3 (8)
  • In der Formel (8) stellt R eine zweiwertige Gruppe mit einem Molekulargewicht von mindestens 150 der Formel (6) dar, und Y stellt eine polymerisierbare funktionelle Gruppe dar. Das Molekulargewicht von ist mindestens 150 und höchstens 1 700 000.
  • Die polymerisierbare funktionelle Gruppe Y in den Formeln (7) und (8) ist nicht besonders eingeschränkt. Bevorzugte Beispiele umfassen einen Acrylrest, Methacrylrest, einer Allylgruppe und einer Vinylgruppe.
  • (3) Dritte ionenleitende polymere Verbindung (Referenz)
  • Die dritte ionenleitende polymere Verbindung ist, wie vorstehend erwähnt, beispielsweise eine Verbindung, worin ein oder mehrere Boratome in einer Polymerseitenkette vorhanden sind, vorzugsweise eine Verbindung, worin ein oder mehrere Boratome an ein Ende einer Polymerhauptkette und/oder Polymerseitenkette als Teil einer Borverbindung, stärker bevorzugt an ein Ende einer Polymerseitenkette als Teil einer Organoborverbindung gebunden ist.
  • Die dritte ionenleitende polymere Verbindung wird durch Polymerisieren eines Gemisches der Verbindungen der folgenden allgemeinen Formeln (9) und (10) erhalten.
    Figure 00060001
    Z[R2-Y]k (10)
  • In Formel (9) stellt R1 eine zweiwertige Gruppe mit einem Molekulargewicht von mindestens 100 dar, und R2 in der Formel (10) stellt eine zweiwertige Gruppe mit einem Molekulargewicht von mindestens 150 dar. Im Hinblick auf das Molekulargewicht der zwei Gruppen hat R1 ein Molekulargewicht von mindestens 100 und höchstens 1 700 000, und R2 mindestens 150 und höchstens 1 700 000.
  • Das Mischungsverhältnis der Verbindungen der Formeln (9) und (10) ist 1/99 bis 99/1, vorzugsweise 10/90 bis 90/10, ausgedrückt als Gewichtsverhältnis.
  • R1 in der Formel (9) und/oder R2 in der Formel (10) sind ein Polymer oder ein Copolymer der Verbindung (A) der Formel (2) und/oder der Verbindung (B) der Formel (3), wie vorstehend definiert, am stärksten bevorzugt eine Verbindung der vorstehend definierten Formel (6).
  • In den Formeln (9) und (10) stellt Y eine polymerisierbare funktionelle Gruppe dar, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem (Meth)acrylrest, einer Allylgruppe und einer Vinylgruppe besteht.
  • In der Formel (9) stellen R11 und R12, die gleich oder unterschiedlich sein können, jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom oder eine einwertige Gruppe dar. Beispiele der einwertigen Gruppe umfassen eine Alkylgruppe, Alkoxygruppe, Arylgruppe, Alkenylgruppe, Alkinylgruppe, Aralkylgruppe, Cycloalkylgruppe, Cyangruppe, Hydroxygruppe, Formylgruppe, Aryloxygruppe, Alkylthiogruppe, Arylthiogruppe, Acyloxygruppe, Sulfonyloxygruppe, Aminogruppe, Alkylaminogruppe, Arylaminogruppe, Carboxyaminogruppe, Oxysulfonylaminogruppe, Sulfonamidogruppe, Oxycarbonylaminogruppe, Ureidogruppe, Acylgruppe, Oxycarbonylgruppe, Carbamoylgruppe, Sulfonylgruppe, Sulfinylgruppe, Oxysulfonylgruppe, Sulfamoylgruppe, Carboxygruppe, Sulfongruppe, Phosphongruppe, heterocyclische Gruppe, -B(Ra)(Rb), -OB(Ra)(Rb) und -OSi(Ra)(Rb)(Rc). Ra, Rb und Rc stellen jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom oder eine einwertige Gruppe dar. Beispiele der einwertigen Gruppe umfassen eine Alkylgruppe, Alkoxygruppe, Arylgruppe, Alkenylgruppe, Alkinylgruppe, Aralkylgruppe, Cycloalkylgruppe, Cyangruppe, Hydroxygruppe, Formylgruppe, Aryloxygruppe, Alkylthiogruppe, Arylthiogruppe, Acyloxygruppe, Sulfonyloxygruppe, Aminogruppe, Alkylaminogruppe, Arylaminogruppe, Carboxyaminogruppe, Oxysulfonylaminogruppe, Sulfonamidgruppe, Oxycarbonylaminogruppe, Ureidogruppe, Acylgruppe, Oxycarbonylgruppe, Carbamoylgruppe, Sulfonylgruppe, Sulfinylgruppe, Oxysulfonylgruppe, Sulfamoylgruppe, Carboxylgruppe, Sulfongruppe, Phosphongruppe, eine heterocyclische Gruppe und Derivate davon. Außerdem können in der Formel (9) R11 und R12 unter Bildung eines Rings aneinander gebunden sein, und dieser Ring kann einen Substituenten haben. Außerdem kann jede Gruppe mit einer Gruppe, die substituiert sein kann, substituiert sein.
  • R11 und R12 sind vorzugsweise solche Gruppen, die aus der aus einer Alkylgruppe, Arylgruppe, Derivaten davon und fluorsubstituierten Derivaten davon bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
  • Spezifische Beispiele von -BR11R12 sind folgende.
  • Figure 00090001
  • Figure 00100001
  • Überdies stellt in der allgemeinen Formel (10) Z einen Rest einer aktiven Wasserstoffgruppe dar. Beispiele der aktiven Wasserstoffgruppe umfassen Ethylenglycol, Glycerin, Trimethylolethan, Diglycerin und Pentaerythritol. k stellt eine ganze Zahl von 2 bis 6, vorzugsweise 2 bis 4 dar.
  • (4) Vierwertiges Bor enthaltendes Polymer (erfindungsgemäß)
  • Das in der vorliegenden Erfindung eingesetzte vierwertige Bor enthaltende Polymer hat vorzugsweise eine Struktureinheit der folgenden allgemeinen Formel (11) im Molekül.
  • Figure 00110001
  • In Formel (11) stellt Y den Rest einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe dar, und R stellt eine Gruppe dar, die an die polymerisierbare funktionelle Gruppe und das Boratom gebunden werden kann und ein Molekulargewicht von mindestens 40 aufweist. Ra, Rb und Rc, die gleich oder unterschiedlich voneinander sein können, stellen jeweils eine Gruppe dar, die an das Boratom gebunden werden kann.
  • In Formel (11) ist der Rest der durch Y dargestellten polymerisierbaren funktionellen Gruppe ein Rest einer Acryloylgruppe, einer Methacryloylgruppe, einer Allylgruppe, einer Vinylgruppe oder einer Glycidylgruppe.
  • In Formel (11) ist R nicht besonders eingeschränkt. R ist vorzugsweise ein Alkyldiolrest oder ein Polymer oder Copolymer der Verbindung (A) der Formeln (2) und/oder der Verbindung (B) der Formel (3).
  • Außerdem stellen in Formel (11) Ra, Rb und Rc jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom oder eine einwertige Gruppe dar. Beispiele der einwertigen Gruppe sind diejenigen der Substituenten R11 und R12 in Formel (9). Ra, Rb und Rc in Formel (11) können unter Bildung eines Ringes aneinander gebunden sein, wobei dieser Ring einen Substituenten aufweisen kann. Außerdem kann jede Gruppe mit einer Gruppe substituiert sein, die ihrerseits substituiert sein kann. Es ist bevorzugt, dass die polymere Verbindung mit der Struktureinheit der Formel (11) in dem Molekül außerdem eine Struktureinheit der Formel (12 im Molekül aufweist.
  • Figure 00120001
  • In Formel (1) stellt Y den Rest einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe dar, Z stellt den Rest einer aktiven Wasserstoffverbindung dar, d.h. eine Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ethylenglycol, Glycerin, Trimethylolethan, Diglycerin oder Pentaerythritol besteht, R' stellt eine zweiwertige Gruppe mit einem Molekulargewicht von mindestens 150 dar und k stellt eine ganze Zahl von 2 bis 6 dar.
  • Beispiele des Restes der polymerisierbaren funktionellen Gruppe, die in Formel (12) durch Y dargestellt ist, sind die für Y in der allgemeinen Formel (11) aufgelisteten Gruppen.
  • Außerdem sind Beispiele des Restes der durch Z dargestellten aktiven Wasserstoffverbindung dieselben wie diejenigen, die für Z in Formel (12) aufgelistet sind. K stellt eine ganze Zahl von 2 bis 6 dar, vorzugsweise 2 bis 4.
  • Die durch R' dargestellte zweiwertige Gruppe ist vorzugsweise ein Polymer oder ein Copolymer der Verbindung (A) der Formel (2) und/oder der Verbindung (B) der Formel (3), und das Molekulargewicht ist vorzugsweise mindestens 150 und höchstens 1.700.000.
  • Außerdem ist R' besonders bevorzugt eine Gruppe der Formel (6).
  • 2. Polymerer Elektrolyt
  • (1) Polymerer Elektrolyt unter Verwendung einer dreiwertiges Bor enthaltenden polymeren Verbindung (Referenz)
  • Der erfindungsgemäße erste polymere Elektrolyt enthält eine oder mehr der vorstehend genannten ionenleitenden polymeren Verbindungen und ein Elektrolytsalz und, falls erforderlich, außerdem ein nicht wässeriges Lösungsmittels.
  • Das in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Elektrolytsalz ist nicht besonders eingeschränkt. Ein Lithiumsalz wird vorzugsweise eingesetzt. Beispiele davon umfassen LiBF4, LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiC(CF3SO2)3, LiCl, LiF, LiBr, LiI, Derivate davon und dergleichen. Diese Lithiumsalze können entweder einzeln oder in Kombination eingesetzt werden.
  • Die Konzentration des Elektrolytsalzes ist 0,01 Mol/kg bis 10 Mol/kg, vorzugsweise 0,2 Mol/kg bis 6,0 Mol/kg.
  • Das nicht wässerige Lösungsmittel ist vorzugsweise ein aprotisches Lösungsmittel, und Beispiele davon umfassen Carbonate, Lactone, Ether, Sulfolane und Dioxolane. Diese nicht wässerigen Lösungsmittel können entweder einzeln oder in Kombination eingesetzt werden.
  • Das Mischungsverhältnis der ersten ionenleitenden polymeren Verbindung zu dem nicht wässerigen Lösungsmittel ist 1/99 bis 99/1, vorzugsweise 30/70 bis 99/1, stärker bevorzugt 50/50 bis 99/1, ausgedrückt als Gewichtsverhältnis.
  • Das Mischungsverhältnis der zweiten ionenleitenden polymeren Verbindung zu dem nicht wässerigen Lösungsmittel ist 1:99 bis 99:1, vorzugsweise 5:95 bis 95:5, stärker bevorzugt 10:90 bis 90:10, ausgedrückt als Gewichtsverhältnis.
  • (2) Polymerer Elektrolyt unter Verwendung einer vierwertiges Bor enthaltenden Verbindung (erfindungsgemäß)
  • Der erfindungsgemäße zweite polymere Elektrolyt umfasst eine oder mehrere der vierwertiges Bor enthaltenden polymeren Verbindungen als wesentliche Komponente und bei Bedarf ein Elektrolytsalz und/oder ein Lösungsmittel.
  • Als Elektrolytsalz ist Lithiumsalz bevorzugt. Beispiele davon sind dieselben wie diejenigen für den ersten polymeren Elektrolyten. Die Lithiumsalze können entweder einzeln oder in Kombination eingesetzt werden.
  • Die Konzentration des elektrolytischen Salzes ist vorzugsweise 10 Mol/kg oder weniger, stärker bevorzugt 6,0 Mol/kg oder weniger.
  • Das Lösungsmittel ist vorzugsweise ein aprotisches Lösungsmittel, und Beispiele davon sind dieselben wie diejenigen für den ersten polymeren Elektrolyten. Die Lösungsmittel können entweder einzeln oder in Kombination eingesetzt werden.
  • Das Mischungsverhältnis der vierwertiges Bor enthaltenden polymeren Verbindung zu dem Lösungsmittel ist 1/99 bis 99/1, vorzugsweise 5/95 bis 95/5, stärker bevorzugt 10/90 bis 90/10, ausgedrückt als Gewichtsverhältnis.
  • 3. Elektrische Vorrichtungen
  • Der erfindungsgemäße polymere Elektrolyt kann für verschiedene elektrische Vorrichtungen eingesetzt werden und Beispiele davon umfassen Zellen, Kondensatoren und dergleichen. Typisch sind Zellen, die durch Verbinden einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode über einen beliebigen der vorstehend genannten polymeren Elektrolyten erhalten werden.
  • In der positiven Elektrode wird ein Doppelmetalloxid, das Lithiumionen einschließen und freisetzen kann, eingesetzt kann. Beispiele davon umfassen Kobaltlithiumoxid, Nickellithiumoxid, Manganlithiumoxide, Vanadiumpentoxid und dergleichen.
  • Außerdem wird in der negativen Elektrode ein Lithiummetall, eine Lithiumlegierung oder eine Substanz, die Lithiumionen reversibel einschließen und freisetzen kann, eingesetzt. Beispiele solcher Substanzen umfassen Kohlenstoff und dergleichen.
  • 4. Beispiele
  • Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Beispiele nachstehend genauer veranschaulicht. "Referenzbeispiele" sind nicht Teil der Erfindung.
  • (1) Herstellung der Monomere A bis E (Verbindungen (B) der Formel (3)) (Referenzbeispiel)
  • Monomer A
  • Kaliumhydroxid (0,01 Mol) wurde zu 1 Mol Ethylenglycolmonobutylether als Ausgangsmaterial gegeben, und ein Gefäß wurde mit Stickstoff gespült, während das Gemisch gerührt wurde. Danach wurde der Druck im Gefäß unter Einsatz einer Vakuumpumpe verringert. Die Temperatur wurde dann auf 120°C erhöht, und die Reaktion wurde unter Verwendung von 1 Mol Ethylenoxid als Monomer durchgeführt. Nach dem vollständigen Ablauf der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch gekühlt, bis die Temperatur im Gefäß Raumtemperatur erreichte. Eine Methanollösung von 1,1 Mol Natriummethylat wurde zugegeben, und die Temperatur wurde langsam auf 50°C erhöht, während der Druck verringert wurde. Nachdem Methanol vollständig entfernt worden war, wurde 1,2 Mol Epichlorhydrin zugegeben, und das Gemisch wurde 4 Stunden umgesetzt. Nach dem vollständigen Ablauf der Reaktion wurde eine Adsorptionsbehandlung durchgeführt. Die Entwässerung wurde unter vermindertem Druck durchgeführt, und der Rückstand wurde filtriert, wobei das gewünschte Produkt erhalten wurde.
  • Monomer B
  • Ein gewünschtes Produkt wurde auf dieselbe Weise wie Monomer A erhalten, außer daß Ethylenglycolmonomethylether als Ausgangsmaterial eingesetzt wurde und 9 Mol Ethylenoxid als Monomer eingesetzt wurden.
  • Monomer C
  • Ein gewünschtes Produkt wurde auf dieselbe Weise wie Monomer A erhalten, außer daß Ethylenglycolmonopropylether als Ausgangsmaterial eingesetzt wurde und 2 Mol Ethylenoxid als Monomer eingesetzt wurden.
  • Monomer D
  • Ein gewünschtes Produkt wurde auf dieselbe Weise wie Monomer A erhalten, außer daß Ethylenglycolmonoethylether als Ausgangsmaterial eingesetzt wurde und 49 Mol Ethylenoxid als Monomer eingesetzt wurden.
  • Monomer E
  • Ein gewünschtes Produkt wurde auf dieselbe Weise wie Monomer A erhalten, außer daß Ethylenglycolmonomethylether als Ausgangsmaterial eingesetzt wurde und 9 Mol Ethylenoxid als Monomer eingesetzt wurden.
  • (2) Beispiele und Vergleichsbeispiele der ersten ionenleitenden polymeren Verbindung (Referenz)
  • [Herstellung einer ionenleitenden polymeren Verbindung]
  • Verbindung A-1
  • Ein Mol Kaliumhydroxid wurde zu 500 g Toluol gegeben, und Stickstoff wurde unter Rühren des Gemisches in das Gefäß geblasen. Der Druck im Inneren des Gefäßes wurde unter Verwendung einer Vakuumpumpe verringert. Die Temperatur wurde dann auf 120°C erhöht, und die Reaktion wurde unter Verwendung von 38.000 Mol Ethylenoxid als Monomer durchge führt. Nach dem Ablauf der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch abgekühlt, bis die Temperatur im Inneren des Gefäßes 60°C erreicht hatte. Das erhaltene Gemisch wurde mit Schwefelsäure neutralisiert, bis das Gemisch schwach sauer wurde, und es wurde dann eine Säure- und Alkaliadsorptionsbehandlung durchgeführt. Die Temperatur wurde erneut auf 120°C erhöht, und die Entwässerung wurde unter vermindertem Druck durchgeführt. Das Produkt wurde dann filtriert, wobei ein Diol erhalten wurde. Das erhaltene Diol und Boran wurden nacheinander in Dichlormethan bei Raumtemperatur unter Bildung der gewünschten Verbindung umgesetzt.
  • Verbindung A-2
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-1 erhalten, außer daß 28.000 Mol Propylenoxid als Monomer eingesetzt wurde.
  • Verbindung A-3
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-1 erhalten, außer daß 1500 Mol Ethylenoxid und 600 Mol 1,2-Epoxyhexan als Monomere eingesetzt wurden.
  • Verbindung A-4
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-1 erhalten, außer daß 2 Mol Ethylenoxid und 1 Mol Butylenoxid als Monomere eingesetzt wurden.
  • Verbindung A-5
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-1 erhalten, außer daß 300 Mol Ethylenoxid und 20 Mol 1,2-Epoxypentan als Monomere eingesetzt wurden.
  • Verbindung B-1
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-1 erhalten, außer daß 600 Mol Monomer A als Monomer eingesetzt wurden.
  • Verbindung B-2
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-1 erhalten, außer daß 50 Mol Ethylenoxid und 15 Mol Monomer B als Monomere eingesetzt wurden.
  • Verbindung B-3
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-1 erhalten, außer daß 1 Mol Ethylenoxid und 1 Mol Monomer C als Monomere eingesetzt wurden.
  • Verbindung B-4
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-1 erhalten, außer daß 1600 Mol Ethylenoxid und 400 Mol Monomer D als Monomere eingesetzt wurden.
  • Verbindung B-5
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-1 erhalten, außer daß 10 Mol Ethylenoxid und 10 Mol Monomer A als Monomere eingesetzt wurden.
  • Die Strukturen der Verbindungen A-1 bis A-5 und B-1 bis B-5 der Formel (5), die in den vorstehenden Produktionsbeispielen erhalten wurden, sind in den folgenden chemischen Formeln und Tabellen gezeigt.
  • Figure 00190001
  • [Herstellung eines polymeren Elektrolyten]
  • Beispiel 1
  • 1 g der Verbindung A-1, 1 Mol/kg LiBF4 wurden in 2,3 g γ-Butyrolacton (GB) bei 80°C aufgelöst. Das Gemisch wurde zwischen Glasplatten gegossen und dann abgekühlt, wobei ein polymerer Elektrolyt mit einer Dicke von 500 μm erhalten wurde.
  • Beispiel 2
  • 1 g der Verbindung A-2 und 0,01 Mol/kg LiPF6 wurden in 0,2 g Acetonitril bei 80°C aufgelöst. Das Gemisch wurde zwischen Glasplatten gegossen und dann gekühlt. Acetonitril wurde unter vermindertem Druck abdestilliert, wobei ein polymerer Elektrolyt mit einer Dicke von 500 μm erhalten wurde.
  • Beispiele 3 bis 9
  • Polymere Elektrolyten wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 erhalten, außer daß Typen und Mengen der ionenleitenden polymeren Verbindungen und Elektrolytsalze wie in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt eingesetzt wurden.
  • Beispiele 10 bis 12
  • Polymere Elektrolyten wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer daß die Typen und Mengen der ionenleitenden polymeren Verbindungen, Elektrolytsalze und die aprotischen Lösungsmittel wie in Tabelle 1 gezeigt eingesetzt wurden.
  • Vergleichsbeispiele 1 und 2
  • Polymere Elektrolyten wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 erhalten, außer daß die Typen und Mengen der ionenleitenden polymeren Verbindungen Elektrolytsalze, wie in Tabelle 1 gezeigt eingesetzt wurden.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • Polymere Elektrolyten wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 erhalten, außer daß Polyethylenoxid (PEO) mit einem Molekulargewicht von 1 000 000 als eine ionenleitende polymere Verbindung eingesetzt wurde und die Typen und Mengen der in Tabelle 1 gezeigten Salze eingesetzt wurden.
  • [Messung eine Lithiumionen-Transportrate]
  • Jeder der in den vorstehenden Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen polymeren Elektrolyten wurde in eine Scheibe mit einem Durchmesser von 13 mm geschnitten, und diese wurde zwischen Lithiummetallelektroden mit demselben Durchmesser gehalten. Die Lithiumionentransportrate wurde durch ein DC-Polarisationsverfahren gemessen. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt.
  • Figure 00220001
  • (3) Beispiele und Vergleichsbeispiele für die zweite ionenleitende polymere Verbindung (Referenzbeispiel)
  • [Herstellung einer Verbindung der allgemeinen Formel (8)]
  • Verbindung A-1
  • 1 Mol Kaliumhydroxid wurde zu 500 g Toluol gegeben, und das Gefäß wurde mit Stickstoff gespült, während das Gemisch gerührt wurde. Der Druck im Gefäß wurde unter Einsatz einer Vakuumpumpe verringert. Die Temperatur wurde auf 120°C erhöht, und die Reaktion wurde unter Verwendung von 38 000 Mol Ethylenoxid als Monomer durchgeführt. Nach dem vollständigen Ablauf der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch gekühlt, bis die Temperatur im Gefäß Raumtemperatur erreichte. Eine Methanollösung von 1,1 Mol Natriummethylat wurde zugegeben, und die Temperatur wurde langsam unter Verringerung des Druckes erhöht. Nachdem Methanol vollständig entfernt worden war und das Reaktionsgemisch abgekühlt worden war, wurde 1 kg Toluol zugegeben, dann wurde 1 Mol Acrylsäurechlorid zugegeben, und die Reaktion wurde 4 Stunden durchgeführt. Nachdem eine Säure- und Alkaliadsorptionsbehandlung durchgeführt worden war, wurde das Produkt filtriert, und Toluol wurde unter vermindertem Druck entfernt, wobei ein Monool mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe erhalten wurde. 3 Mol des erhaltenen Monools und 1 Mol Boran wurden in Dichlormethan bei Raumtemperatur umgesetzt, wobei eine gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung A-2
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A1 erhalten, außer daß 28 000 Mol Propylenoxid als Monomer und Methacrylsäurechlorid anstelle von Acrylsäurechlorid eingesetzt wurden.
  • Verbindung A-3
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A1 erhalten, außer daß 1500 Mol Ethylenoxid und 600 Mol 1,2-Epoxyhexan als Monomere und Allylchlorid anstelle von Acrylsäurechlorid eingesetzt wurden.
  • Verbindung A-4
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A1 erhalten, außer daß 2 Mol Ethylenoxid und 1 Mol Butylenoxid als Monomere und Vinylchlorid anstelle von Acrylsäurechlorid eingesetzt wurden.
  • Verbindung A-5
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A1 erhalten, außer daß 300 Mol Ethylenoxid und 20 Mol 1,2-Epoxypentan als Monomere erhalten wurden.
  • Verbindung B-1
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A1 erhalten, außer daß 600 Mol Monomer A als Monomer eingesetzt wurden.
  • Verbindung B-2
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A1 erhalten, außer daß 50 Mol Ethylenoxid und 15 Mol Monomer B als Monomere eingesetzt wurden.
  • Verbindung B-3
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A3 erhalten, außer daß 1 Mol Ethylenoxid und 1 Mol Monomer C als Monomere eingesetzt wurden.
  • Verbindung B-4
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A4 erhalten, außer daß 1600 Mol Ethylenoxid und 400 Mol Monomer D als Monomere eingesetzt wurden.
  • Verbindung B-5
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A5 erhalten, außer daß 10 Mol Ethylenoxid und 10 Mol Monomer E als Monomere eingesetzt wurden.
  • Die Strukturen der Verbindungen A-1 bis A-5 und B-1 bis B-5 der Formel (8), die wie vorstehend erwähnt erhalten wurden, sind in den folgenden chemischen Formeln und Tabellen gezeigt.
  • Figure 00250001
  • Figure 00260001
  • [Herstellung eines polymeren Elektrolyten]
  • Beispiel 1
  • 1 g der Verbindung A-1, 1 Mol/kg LiBF4 und 0,01 g Azoisobutyronitril (AIBN) wurden in 2,3 g γ-Butyrolacton bei 40°C gelöst. Das Gemisch wurde zwischen Glasplatten gegossen und bei 80°C 2 Stunden stehengelassen, wobei ein polymerer Elektrolyt mit einer Dicke von 500 μm erhalten wurde.
  • Beispiel 2
  • 1 g der Verbindung A-2, 0,01 Mol/kg LiPF6 und 0,01 g AIBN wurden in 0,2 g Acetonitril bei 40°C gelöst. Das Gemisch wurde zwischen Glasplatten gegossen und bei 80°C 2 Stunden stehengelassen. Acetonitril wurde dann unter vermindertem Druck abdestilliert, wobei ein polymerer Elektrolyt mit einer Dicke von 500 μm erhalten wurde.
  • Beispiele 3 bis 9
  • Polymere Elektrolyten wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 erhalten, außer daß die Typen und die Mengen der Verbindungen der allgemeinen Formel (8) und die Elektrolytsalze, die in der nachstehenden Tabelle 2 gezeigt sind, eingesetzt wurden.
  • Beispiele 10 bis 12
  • Polymere Elektrolyten wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer daß die Typen und die Mengen der Verbindungen der allgemeinen Formel (8), die Elektrolytsalze und die aprotischen Lösungsmittel, die in der nachstehenden Tabelle 2 gezeigt sind, eingesetzt wurden.
  • Vergleichsbeispiele 1 und 2
  • Polymere Elektrolyten wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 erhalten, außer daß die Typen und die Mengen der Verbindungen der allgemeinen Formel (8) und die Elektrolytsalze, die in der nachstehenden Tabelle 2 gezeigt sind, eingesetzt wurden.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • 1 g Polyethylenoxid (PEO) mit einem Molekulargewicht von 1 000 000 und 1 Mol/kg LiBF4 wurden in 0,2 g Acetonitril bei 40°C gelöst, und das Gemisch wurde zwischen Glasplatten gegossen. Acetonitril wurde dann unter vermindertem Druck abdestilliert, wobei ein polymerer Elektrolyt mit einer Dicke von 500 μm erhalten wurde.
  • [Messung der Lithiumionen-Transportgeschwindigkeit]
  • Jeder der polymeren Elektrolyten, die in den vorstehenden Beispielen und Vergleichsbeispielen erhalten wurden, wurde in die Form eines Kreises mit einem Durchmesser von 13 mm geschnitten und zwischen Lithiummetallelektroden mit demselben Durchmesser gehalten. Die Lithiumionentransportgeschwindigkeit wurde durch das DC-Polarisationsverfahren gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
  • Figure 00280001
  • (4) Beispiele und Vergleichsbeispiele für die dritte ionenleitende polymere Verbindung (Referenzbeispiele)
  • [Herstellung einer Verbindung der allgemeinen Formel (9)]
  • Verbindung A-1
  • 1 Mol Kaliumhydroxid wurde zu 500 g Toluol gegeben, und das Gefäß wurde mit Stickstoff gespült, während das Gemisch gerührt wurde. Der Druck im Gefäß wurde unter Verwendung einer Vakuumpumpe verringert. Die Temperatur wurde auf 120°C erhöht, und die Reaktion wurde unter Verwendung von 220 Mol Ethylenoxid als Monomer durchgeführt. Nach dem vollständigen Ablauf der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch gekühlt, bis die Temperatur im Gefäß Raumtemperatur erreichte. Eine Methanollösung von 1,1 Mol Natriummethylat wurde zugegeben, und die Temperatur wurde langsam auf 50°C erhöht, während er Druck verringert wurde. Nachdem Methanol vollständig entfernt worden war, wurde das Reaktionsgemisch abgekühlt. 1 kg Toluol wurde zugegeben, 1 Mol Acrylsäurechlorid wurde zugegeben, und die Reaktion wurde 4 Stunden durchgeführt. Nachdem eine Säure- und Alkaliadsorptionsbehandlung durchgeführt worden war, wurde das Produkt filtriert, und Toluol wurde unter vermindertem Druck entfernt, wobei ein Monool mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe erhalten wurde. 1 Mol des erhaltenen Monools, 2 Mol Methanol und 1 Mol Boran wurden in Dichlormethan bei Raumtemperatur umgesetzt, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung A-2
  • Ein Monool mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-1 hergestellt, außer daß 240 Mol Propylenoxid als Monomer und Methacrylsäurechlorid anstelle von Acrylsäurechlorid eingesetzt wurden. 1 Mol des erhaltenen Monools, 2 Mol Octanol und 1 Mol Boran wurden in Dichlormethan bei Raumtemperatur umgesetzt, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung A-3
  • Ein Monool mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-1 hergestellt, außer daß 30 Mol Ethylenoxid und 8 Mol 1,2-Epoxyhexan als Monomere und Allylchlorid anstelle von Acrylsäurechlorid eingesetzt wurden. 1 Mol des erhaltenen Monools, 1 Mol Biphenyl-2,2'-diol und 1 Mol Boran wurden in Dichlormethan bei Raumtemperatur umgesetzt, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung A-4
  • Ein Monool mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-1 hergestellt, außer daß 3 Mol Ethylenoxid als Monomer und Vinylchlorid anstelle von Acrylsäurechlorid eingesetzt wurden. 1 Mol des erhaltenen Monools, 1 Mol Catechol und 1 Mol Boran wurden in Dichlormethan bei Raumtemperatur umgesetzt, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung A-5
  • Ein Monool mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-1 hergestellt, außer daß 15 Mol Ethylenoxid und 4 Mol 1,2-Epoxypentan als Monomere eingesetzt wurden. 1 Mol des erhaltenen Monools, 2 Mol 3,4-Difluorbrombenzol und 1 Mol Boran wurden in Dichlormethan bei Raumtemperatur umgesetzt, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung A-6
  • Ein Monool mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-1 hergestellt, außer daß 240 Mol Monomer A als Monomer eingesetzt wurden. 1 Mol des erhaltenen Monools, 2 Mol Ethylenglycol monomethylether und 1 Mol Boran wurden in Dichlormethan bei Raumtemperatur umgesetzt, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung A-7
  • Ein Monool mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-2 hergestellt, außer daß 15 Mol Ethylenoxid und 5 Mol Monomer B als Monomere eingesetzt wurden. 1 Mol des erhaltenen Monools, 2 Mol Phenol und 1 Mol Boran wurden in Dichlormethan bei Raumtemperatur umgesetzt, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung A-8
  • Ein Monool mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-3 hergestellt, außer daß 1 Mol Ethylenoxid und 1 Mol Monomer C als Monomere eingesetzt wurden. 1 Mol des erhaltenen Monools, 2 Mol p-Nitrophenol und 1 Mol Boran wurden in Dichlormethan bei Raumtemperatur umgesetzt, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung A-9
  • Ein Monool mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-6 hergestellt, außer daß 10 Mol Ethylenoxid und 3 Mol Monomer D als Monomere eingesetzt wurden. 1 Mol des erhaltenen Monools, 1 Mol 1,8-Dinaphthol und 1 Mol Boran wurden in Dichlormethan bei Raumtemperatur umgesetzt, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung A-10
  • Ein Monool mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-5 hergestellt, außer daß 10 Mol Ethylenoxid und 2 Mol Monomer E als Monomere eingesetzt wurden. 1 Mol des erhaltenen Monools, 2 Mol Brombenzol und 1 Mol Boran wurden in Dichlormethan bei Raumtemperatur umgesetzt, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • [Herstellung einer Verbindung der allgemeinen Formel (10)]
  • Verbindung B-1
  • Kaliumhydroxid (0,01 Mol) wurde zu 0,5 Mol Ethylenglycol als Ausgangsmaterial gegeben, und das Gefäß wurde mit Stickstoff gespült, während das Gemisch gerührt wurde. Der Druck in dem Gefäß wurde mit einer Vakuumpumpe verringert. Die Temperatur wurde dann auf 120°C erhöht, und die Reaktion wurde unter Verwendung von 38 000 Mol Ethylenoxid als Monomer durchgeführt. Nach dem vollständigen Ablauf der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch gekühlt, bis die Temperatur im Gefäß Raumtemperatur erreichte. Eine Methanollösung von 1,1 Mol Natriummethylat wurde zugegeben, und die Temperatur wurde langsam auf 50°C erhöht, während der Druck verringert wurde. Nachdem Methanol vollständig entfernt worden war, wurde das Reaktionsgemisch abgekühlt. 1 kg Toluol wurde zugegeben, 1 Mol Acrylsäurechlorid wurde zugegeben, und die Reaktion wurde 4 Stunden durchgeführt. Nachdem eine Säure- und Alkaliadsorptionsbehandlung durchgeführt worden war, wurde das Produkt filtriert, und Toluol wurde unter vermindertem Druck entfernt, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung B-2
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung B-1 erhalten, außer daß 0,33 Mol Glycerin als Ausgangsmaterial eingesetzt wurde, 28 000 Mol Propylenoxid als Monomer und Methacrylsäurechlorid anstelle von Acrylsäurechlorid eingesetzt wurden.
  • Verbindung B-3
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung B-1 erhalten, außer daß 0,25 Mol Diglycerin als Ausgangsmaterial eingesetzt wurde, 150 Mol Ethylenoxid und 600 Mol 1,2-Epoxyhexan als Monomer und Allylchlorid anstelle von Acrylsäurechlorid eingesetzt wurden.
  • Verbindung B-4
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung B-1 erhalten, außer daß 0,5 Mol Ethylenglycol als Ausgangsmaterial, 2 Mol Ethylenoxid und 1 Mol Butylenoxid als Monomere und Vinylchlorid anstelle von Acrylsäurechlorid eingesetzt wurden.
  • Verbindung B-5
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung B-1 erhalten, außer daß 0,33 Mol Glycerin als Ausgangsmaterial und 300 Mol Ethylenoxid und 20 Mol 1,2-Epoxypentan als Monomere eingesetzt wurden.
  • Verbindung B-6
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung B-1 erhalten, außer daß 600 Mol Monomer A als Monomer eingesetzt wurden.
  • Verbindung B-7
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung B-2 erhalten, außer daß 50 Mol Ethylenoxid und 15 Mol Monomer B als Monomere eingesetzt wurden.
  • Verbindung B-8
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung B-3 erhalten, außer daß 1 Mol Ethylenoxid und 1 Mol Monomer C als Monomere eingesetzt wurden.
  • Verbindung B-9
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung B-4 erhalten, außer daß 1600 Mol Ethylenoxid und 400 Mol Monomer D als Monomere eingesetzt wurden.
  • Verbindung B-10
  • Eine gewünschte Verbindung wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung B-5 erhalten, außer daß 10 Mol Ethylenoxid und 10 Mol Monomer E als Monomere erhalten wurden.
  • Die Strukturen der Verbindungen A-1 bis A-10 der allgemeinen Formel (9) und der Verbindungen B-1 bis B-10 der Formel (10), die wie vorstehend erwähnt erhalten wurden, sind in den folgenden chemischen Formeln und Tabellen gezeigt.
  • Figure 00340001
  • Figure 00350001
  • Z stellt den Rest einer aktiven Wasserstoffverbindung dar.
  • Figure 00360001
  • Z stellt den Rest einer aktiven Wasserstoffverbindung dar.
  • Figure 00360002
  • Genauere Strukturen der Verbindungen B-1 bis B-10 der allgemeinen Formel (10) sind folgende.
  • Figure 00370001
  • Figure 00380001
  • Figure 00390001
  • [Herstellung eines polymeren Elektrolyten]
  • Beispiel 1
  • 1 g der Verbindung A-1, 9 g B-10, 1 Mol/kg LiBF4 und 0,01 g Azoisobutyronitril (AIBN) wurden in 1,2 g γ-Butyrolacton bei 40°C gelöst. Das Gemisch wurde zwischen Glasplatten gegossen und 2 Stunden bei 80°C stehengelassen, wobei ein polymerer Elektrolyt mit einer Dicke von 500 μm erhalten wurde.
  • Beispiel 2
  • 2 g der Verbindung A-2, 8 g B-8, 0,01 Mol/kg LiPF6 und 0,01 g AIBN wurden in 0,2 g Acetonitril bei 40°C gelöst. Das Gemisch wurde zwischen Glasplatten gegossen und 2 Stunden bei 80°C stehengelassen. Acetonitril wurde dann unter vermindertem Druck abdestilliert, wobei ein polymerer Elektrolyt mit einer Dicke von 500 μm erhalten wurde.
  • Beispiele 3 bis 9
  • Polymere Elektrolyte wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 erhalten, außer daß die Typen und Mengen der Verbindungen der allgemeinen Formel (9) oder (10) und die Elektrolytsalze, die in Tabelle 3 gezeigt sind, eingesetzt wurden.
  • Beispiele 10 bis 12
  • Polymere Elektrolyte wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer daß die Typen und Mengen der Verbindungen der allgemeinen Formel (9) oder (10), die Elektrolytsalze und die aprotischen Lösungsmittel, die in der nachstehenden Tabelle 3 gezeigt sind, eingesetzt wurden.
  • Vergleichsbeispiele 1 und 2
  • Polymere Elektrolyte wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 erhalten, außer daß die Typen und Mengen der Ver bindungen der allgemeinen Formel (9) oder (10) und die Elektrolytsalze, die in der nachstehenden Tabelle 3 gezeigt sind, eingesetzt wurden.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • 1 g Polyethylenoxid (PEO) mit einem Molekulargewicht von 1 000 000 und 1 Mol/kg LiBF4 wurden in 0,2 g Acetonitril bei 40°C gelöst, und das Gemisch wurde zwischen Glasplatten gegossen. Acetonitril wurde dann unter vermindertem Druck abdestilliert, wobei ein polymerer Elektrolyt mit einer Dicke von 500 μm erhalten wurde.
  • [Messung der Lithiumionen-Transportgeschwindigkeit]
  • Jeder der in den vorstehenden Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen polymeren Elektrolyten wurde in einen Kreis mit einem Durchmesser von 13 mm geschnitten und zwischen Lithiummetallelektroden mit demselben Durchmesser gehalten. Die Lithiumionen-Transportgeschwindigkeit wurde durch das DC-Polymerisationsverfahren gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
  • Figure 00420001
  • (5) Beispiele und Vergleichsbeispiele einer vierwertiges Bor enthaltenden polymeren Verbindung (erfindungsgemäß)
  • [Herstellung eines Vorläufers einer polymeren Verbindung]
  • Verbindung A-1
  • 2 Mol 1,4-Butandiol, 2 Mol Acrylsäure, 0,1 ml Schwefelsäure und 0,001 Mol Hydrochinon wurden in 100 Mol Toluol gelöst, und die Lösung wurde 4 Stunden unter Entfernen von erzeugtem Wasser unter Rückfluß erhitzt. Nach dem vollständigen Ablauf der Reaktion wurde das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abdestilliert, und der Rückstand wurde durch Kieselgelsäulenchromatographie unter Verwendung von Aceton als Elutionsmittel gereinigt, wobei 4-Hydroxybutylacrylat erhalten wurde. 1 Mol des erhaltenen 4-Hydroxybutylacrylats, 1 Mol Catechol und 1 Mol Boran wurden in Dichlormethan bei Raumtemperatur umgesetzt, und 1 Mol LiBr wurde außerdem zugegeben und aufgelöst, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung A-2
  • 8-Hydroxyoctylacrylat wurde unter Verwendung von 1,8-Octandiol anstelle von 1,4-Butandiol erhalten. 1 Mol des erhaltenen 8-Hydroxyoctylacrylats, 1 Mol Salicylsäure und 12 Mol Boran wurden in Dichlormethan bei Raumtemperatur umgesetzt, und 1 Mol MeOLi wurde außerdem zugegeben und aufgelöst, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung A-3
  • 1 Mol Kaliumhydroxid wurde zu 500 g Toluol gegeben, und das Gefäß wurde unter Rühren des Gemisches mit Stickstoff gespült. Der Druck im Inneren des Gefäßes wurde unter Verwendung einer Vakuumpumpe vermindert. Die Temperatur wurde auf 120°C erhöht, und die Reaktion wurde unter Einsatz von 220 Mol Ethylenoxid als Monomer durchgeführt. Nach dem vollständigen Ablauf der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch gekühlt, bis die Temperatur im Inneren des Gefäßes Raumtemperatur erreichte. Eine Methanollösung von 1,1 Mol Natriummethylat wurde zugegeben, und die Temperatur wurde langsam auf 50°C unter Vermindern des Druckes erhöht. Nachdem Methanol vollständig entfernt worden war, wurde das Reaktionsgemisch abgekühlt, es wurde 1 kg Toluol und 1 Mol Acrylsäurechlorid zugegeben, und die Reaktion wurde 4 Stunden durchgeführt. Nachdem die Säurebehandlung und die Alkaliadsorptionsbehandlung durchgeführt worden war, wurde das Produkt filtriert, und Toluol wurde unter vermindertem Druck entfernt, wobei ein Monool mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe erhalten wurde. Ein Mol des erhaltenen Monools, 1 Mol 2,3-Naphthalindiol und 1 Mol Boran wurden in Dichlormethan bei Raumtemperatur umgesetzt, und 1 Mol LiCl wurde außerdem zugegeben und aufgelöst, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung A-4
  • Ein Monool mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-1 hergestellt, außer dass 240 Mol Propylenoxid als Monomer und Methacrylsäurechlorid anstelle von Acrylsäurechlorid eingesetzt wurden. 1 Mol des erhaltenen Monools, 1 Mol Diphenyl-2,2'-diol und 1 Mol Boran wurden in Dichlormethan bei Raumtemperatur umgesetzt, und 1 Mol LiBr wurde außerdem zugegeben und aufgelöst, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung A-5
  • Ein Monool mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-1 hergestellt, außer dass 30 Mol Ethylenoxid und 8 Mol 1,2-Epoxyhexan als Monomere und Allylchlorid anstelle von Acrylsäurechlorid eingesetzt wurden. 1 Mol des erhaltenen Monools, 1 Mol Malonsäure und 1 Mol Boran wurden in Dichlormethan bei Raumtemperatur umgesetzt, und 1 Mol LiI wurde außerdem zugegeben und aufgelöst, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung A-6
  • Ein Monool mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-1 hergestellt, außer dass 4 Mol Ethylenoxid als Monomer und Vinylchlorid anstelle von Acrylsäurechlorid eingesetzt wurden. 1 Mol des erhaltenen Monools und t-BuOLi wurden in Ethylenglycoldimethylether bei 40°C aufgelöst, und ein Produkt, erhalten durch Umsetzung von Mol Fluorphenol und 1 Mol Boran in Dichlormethan bei Raumtemperatur, wurde zugegeben, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung A-7
  • Ein Monool mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-3 hergestellt, außer dass 240 Mol des Monomers A als Monomer eingesetzt wurden. 1 Mol des erhaltenen Monools und t-BuOLi wurden in Ethylenglycoldimethylether bei 40°C aufgelöst und ein Produkt, erhalten durch Umsetzung von 3 Mol 1,1,1-Trifluorethanol und 1 Mol Boran in Dichlormethan bei Raumtemperatur, wurde zugegeben und aufgelöst, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung A-8
  • Ein Monool mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-4 hergestellt, außer dass 15 Mol Ethylenoxid und 5 Mol Monomer B als Monomere eingesetzt wurden. 1 Mol des erhaltenen Monools und t-BuOLi wurden in Ethylenglycoldimethylether bei 40°C aufgelöst, und ein Produkt, erhalten durch Umsetzen von 3 Mol Hexafluorphenol und 1 Mol Diochlorboran in Dichlormethan bei Raumtemperatur, wurde zugegeben, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung A-9
  • Ein Monool mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-5 hergestellt, außer dass 1 Mol Ethylenoxid und 1 Mol Monomer C als Monomere eingesetzt wurden. 1 Mol des erhaltenen Monools und t-BuOLi wurden in Ethylenglycoldimethylether bei 40°C aufgelöst, und ein Produkt, erhalten durch Umsetzen von 3 Mol 1,1,1,3,3,3-Hexafluor-2-propanol und 1 Mol Boran in Dichlormethan bei Raumtemperatur, wurde zugegeben, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Verbindung A-10
  • Ein Monool mit einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe wurde auf dieselbe Weise wie Verbindung A-4 hergestellt, außer dass 10 Mol Ethylenoxid und 2 Mol Monomer E als Monomere eingesetzt wurden. 1 Mol des erhaltenen Monools und t-BuOLi wurden in Ethylenglycoldimethylether bei 40°C aufgelöst, und ein Produkt, erhalten durch Umsetzen von 3 Mol 2-Trifluormethyl-1,1,1,3,3,3-Hexafluor-2-propan und 1 Mol Boran in Dichlormethan bei Raumtemperatur, wurde zugegeben, wobei die gewünschte Verbindung erhalten wurde.
  • Die Strukturen der wie vorstehend erhaltenen Verbindungen A-1 bis A-10 sind in den folgenden chemischen Formeln und Tabellen gezeigt.
  • Figure 00470001
  • Figure 00480001
  • Figure 00490001
  • [Herstellung eines polymeren Elektrolyten]
  • Ein polymerer Elektrolyt aus einer polymeren Verbindung mit einer Struktureinheit der Formel (11) oder Formel (12) wurde wie nachstehend gezeigt unter Einsatz der jeweiligen Verbindungen A-1 bis A-10 und der Verbindungen B-1 bis B-10, erhalten durch das vorstehend unter [Herstellung einer Verbindung der allgemeinen Formel (10)] beschriebene Verfahren, hergestellt.
  • Beispiel 1
  • 1 g der Verbindung A-1, 9 g B-10, 1 Mol/kg LiBF4 und 0,01 g Azoisobutyronitril (AIBN) wurden in 1,2 g γ-Butyrolacton bei 40°C aufgelöst. Das Gemisch wurde zwischen Glasplatten gegossen und dann 2 Stunden bei 80°C stehen gelassen, wobei ein polymerer Elektrolyt mit einer Dicke von 500 μm erhalten wurde.
  • Beispiel 2
  • 2 g der Verbindung A-2, 8 g B-8, 0,01 Mol/kg LiPF6 und 0,01 g AIBN wurden in 0,2 g Acetonitril bei 40°C aufgelöst. Das Gemisch wurde zwischen Glasplatten gegossen und dann 2 Stunden bei 80°C stehen gelassen. Acetonitril wurde unter vermindertem Druck abdestilliert, wobei ein polymerer Elektrolyt mit einer Dicke von 50 μm erhalten wurde.
  • Beispiele 3 bis 9
  • Polymere Elektrolyte wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 erhalten, außer dass die Arten und Mengen der Verbindungen und Elektrolytsalze, die in der nachstehenden Tabelle 4 gezeigt sind, eingesetzt wurden.
  • Beispiele 10 bis 12
  • Polymere Elektrolyte wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass die Arten und Mengen der Verbindungen, der Elektrolytsalze und der aprotischen Lösungsmittel, die in der nachstehenden Tabelle 4 gezeigt sind, eingesetzt wurden.
  • Vergleichsbeispiele 1 und 2
  • Polymere Elektrolyte wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 erhalten, außer dass die Arten und Mengen der Verbindungen und der Elektrolytsalze, die in der nachstehenden Tabelle 4 gezeigt sind, eingesetzt wurden.
  • Vergleichsbeispiel 3
  • 1 g Polyethylenoxid (PEO) mit einem Molekulargewicht von 1,000,000 und 1 Mol/kg LiBF4 wurden in 0,2 g Acetonitril bei 40°C aufgelöst und das Gemisch wurde zwischen Glasplatten gegossen. Acetonitril wurde dann unter vermindertem Druck abdestilliert, wobei ein polymerer Elektrolyt mit einer Dicke von 500 μm erhalten wurde.
  • [Messung der Lithiumionentransportrate]
  • Jeder der in den vorstehenden Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen polymeren Elektrolyte wurde in Scheiben mit einem Durchmesser von 13 mm geschnitten, und diese wurden zwischen Lithiummetallelektroden mit demselben Durchmesser gehalten. Die Lithiumionentransportrate wurde durch ein DC-Polarisationsverfahren gemessen. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 4 gezeigt.
  • Figure 00520001
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Der erfindungsgemäße polymere Elektrolyt wird hinsichtlich der Transportgeschwindigkeit der Ladungsträgerionen im Vergleich herkömmlichen Elektrolyten stark verbessert. Die Transportgeschwindigkeit bezieht sich auf die Geschwindigkeit des Transports der Anionen und Kationen. Wenn Anionen in einer Polymerkette fixiert sind und weniger beweglich sind, ist die Geschwindigkeit des Transports der Kationen dementsprechend relativ erhöht, was vermutlich zur Verbesserung der Transportgeschwindigkeit beiträgt.
  • Der erfindungsgemäße polymere Elektrolyt kann für verschiedene elektrische Vorrichtungen eingesetzt werden. Aufgrund der vorstehend beschriebenen Eigenschaften können beispielsweise Zellen mit höherer Spannung und höherer Kapazität als die üblichen erhalten werden. Obwohl die Verwendung der Zellen nicht besonders eingeschränkt ist, werden sie vorzugsweise in tragbaren elektrischen Geräten, wie Kameras, Fotoapparaten, Personalcomputern, Mobiltelefonen und dergleichen eingesetzt.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst die folgenden Ausführungsformen:
    • 1. Eine ionenleitende polymere Verbindung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens ein Boratom in einer polymeren Struktur vorhanden ist.
    • 2. Die ionenleitende polymere Verbindung nach Ausführungsform 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch die folgende allgemeine Formel (1) dargestellt ist.
      Figure 00530001
      worin X ein Heteroatom darstellt, R eine zweiwertige bis sechswertige Gruppe mit einem Molekulargewicht von mindestens 150 darstellt, m eine ganze Zahl von 1 bis 5 darstellt und n eine Wiederholungszahl von 1 oder höher darstellt.
    • 3. Die ionenleitende polymere Verbindung nach Ausführungsform 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Heteroatom X in der allgemeinen Formel (1) ein Sauerstoffatom ist.
    • 4. Die ionenleitende polymere Verbindung nach einer der Ausführungsformen 1 bis 3, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gruppe R in der allgemeinen Formel (1) ein Polymer oder ein Copolymer der Verbindung (A) der folgenden allgemeinen Formel (2) und/oder der Verbindung (B) der folgenden allgemeinen Formel (3) ist. Verbindung (A)
      Figure 00540001
      Verbindung (B)
      Figure 00540002
      worin R1 eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe, eine Butylgruppe oder eine Gruppe der folgenden Formel (4) ist -CH2-[-CH2CH2O-]r-Ra Formel (4)worin R 0 oder die ganze Zahl 1 oder höher darstellt und Ra eine Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe oder Butylgruppe darstellt.
    • 5. Die ionenleitende polymere Verbindung nach einer der Ausführungsformen 1 bis 4, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie durch die folgende allgemeine Formel (5) dargestellt ist.
      Figure 00550001
      worin R eine zweiwertige Gruppe der folgenden Formel (6) mit einem Molekulargewicht von mindestens 150 darstellt und n die Wiederholungszahl 1 oder höher darstellt.
      Figure 00550002
      worin R1 eine Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe, Butylgruppe oder eine Gruppe der folgenden Formel (4) ist, p eine ganze Zahl von 0 bis 38 000 ist und q eine ganze Zahl von 0 bis 28 000 ist, mit der Maßgabe, dass p und q nicht gleichzeitig 0 sind. -CH2-[-CH2CH2O-]r-Ra Formel (4)worin r 0 oder die ganze Zahl 1 oder höher ist und Ra eine Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe oder Butylgruppe darstellt.
    • 6. Die ionenleitende polymere Verbindung nach Ausführungsform 1, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie durch Vernetzen einer Verbindung der folgenden allgemeinen Formel (7) erhalten wird B-[-X-R-Y]3 (7)worin X ein Heteroatom darstellt, R eine zweiwertige Gruppe mit einem Molekulargewicht von mindestens 150 darstellt und Y eine polymerisierbare funktionelle Gruppe darstellt.
    • 7. Die ionenleitende polymere Verbindung nach Ausführungsform 6, die dadurch gekennzeichnet ist, dass R in der allgemeinen Formel (7) ein Polymer oder ein Copolymer der Verbindung (A) der folgenden Formel (2) und/oder der Verbindung (B) der folgenden Formel (3) ist. Verbindung (A)
      Figure 00560001
      Verbindung (B)
      Figure 00570001
      worin R1 eine Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe, Butylgruppe oder eine Gruppe der folgenden Formel (4) ist -CH2-[-CH2CH2O-]r-Ra Formel (4)worin r 0 oder die ganze Zahl 1 oder höher darstellt und Ra eine Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe oder eine Butylgruppe darstellt.
    • 8. Die ionenleitende polymere Verbindung nach Ausführungsform 6 oder 7, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verbindung der allgemeinen Formel (7) durch die folgende allgemeine Formel (8) dargestellt ist. B[O-R-Y]3 (8)worin R eine zweiwertige Gruppe der folgenden Formel (6) mit einem Molekulargewicht von mindestens 150 ist und Y eine polymerisierbare funktionelle Gruppe darstellt.
      Figure 00580001
      worin R1 eine Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe, Butylgruppe oder eine Gruppe der folgenden Formel (4) ist, p eine ganze Zahl von 0 bis 38 000 darstellt und q eine ganze Zahl von 0 bis 28 000 darstellt, mit der Maßgabe, dass p und q nicht gleichzeitig 0 sind. -CH2-[-CH2CH2O-]r-Ra Formel (4)worin r 0 oder die ganze Zahl 1 oder höher darstellt und Ra eine Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe oder eine Butylgruppe darstellt.
    • 9. Die ionenleitende polymere Verbindung nach einer der Ausführungsformen 6 bis 8, die dadurch gekennzeichnet, ist, dass die polymerisierbare funktionelle Gruppe, die durch Y dargestellt ist, eine Gruppe ist oder mehrere Gruppen sind, die aus der Gruppe ausgewählt ist oder sind, die aus einem Acrylrest, einem Methacrylrest, einer Allylgruppe und einer Vinylgruppe besteht.
    • 10. Die ionenleitende polymere Verbindung nach Ausführungsform 1, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Boratom in einer Polymerseitenkette vorhanden ist.
    • 11. Die ionenleitende polymere Verbindung nach Ausführungsform 1, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Boratom an ein Ende einer Polymerhauptkette und/oder einer Polymerseitenkette als Teil einer Borverbindung gebunden ist.
    • 12. Die ionenleitende polymere Verbindung nach Anspruch 10 oder 11, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Boratom an ein Ende einer Polymerseitenkette als Teil einer Organoborverbindung gebunden ist.
    • 13. Die ionenleitende polymere Verbindung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch Polymerisieren eines Gemisches der Verbindungen der folgenden Formeln (9) bzw. (10) erhalten wird.
      Figure 00590001
      worin R1 eine zweiwertige Gruppe mit einem Molekulargewicht von mindestens 100 ist, Y eine polymerisierbare funktionelle Gruppe ist und R11 und R12, die gleich oder unterschiedlich sein können, jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom oder eine einwertige Gruppe darstellen, oder R11 und R12 unter Bildung eines Ringes aneinander gebunden sind. Z[R2-Y]k (10)worin R2 eine zweiwertige Gruppe mit einem Molekulargewicht von mindestens 150 ist, Y eine polymerisierbare funktionelle Gruppe darstellt, Z ein aktiver Wasserstoffrest ist und k eine ganze Zahl von 2 bis 6 darstellt.
    • 14. Die ionenleitende polymere Verbindung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass R1 in der allgemeinen Formel (9) und/oder R2 in der allgemeinen Formel (10) ein Polymer der Verbindung (A) der folgenden Formel (2) und/oder der Verbindung (B) der folgenden Formel (3) ist. Verbindung (A)
      Figure 00600001
      Verbindung (B)
      Figure 00600002
      worin R1 eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Propylgruppe, eine Butylgruppe oder eine Gruppe der folgenden Formel (4) ist -CH2-[-CH2CH2O-]r-Ra Formel (4)worin r 0 oder die ganze Zahl 1 oder höher darstellt und Ra eine Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe oder eine Butylgruppe darstellt.
    • 15. Die ionenleitende polymere Verbindung nach Ausführungsform 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass R1 in der allgemeinen Formel (9) und/oder R2 in der allgemeinen Formel (10) eine zweiwertige Gruppe der folgenden Formel ist
      Figure 00610001
      worin R1 eine Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe, Butylgruppe oder eine Gruppe der folgenden Formel (4) ist, p eine ganze Zahl von 0 bis 38 000 ist und q eine ganze Zahl von 0 bis 28 000 ist, mit der Maßgabe, dass p und q nicht gleichzeitig 0 sind. -CH2-[-CH2CH2O-]r-Ra Formel (4)worin r 0 oder die ganze Zahl 1 oder höher darstellt und Ra eine Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe oder eine Butylgruppe darstellt.
    • 16. Die ionenleitende polymere Verbindung nach einer der Ausführungsformen 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass R11 und R12 in der allgemeinen Formel (9) eine oder mehr Gruppen sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einer Alkylgruppe, Arylgruppe, Derivaten davon und fluorsubstituierten Derivaten davon besteht.
    • 17. Die ionenleitende polymere Verbindung nach Ausführungsform 1, worin das Boratom ein vierwertiges Boratom ist.
    • 18. ionenleitende polymere Verbindung nach Ausführungsform 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine strukturelle Einheit der folgenden allgemeinen Formel (11) im Molekül aufweist.
      Figure 00620001
      worin Y einen Rest einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe darstellt, R eine Gruppe darstellt, die an die polymerisierbare funktionelle Gruppe und das Boratom binden kann und ein Molekulargewicht von mindestens 40 aufweist, und Ra, Rb und Rc, die gleich oder verschieden sein können, jeweils eine Gruppe darstellen, die an das Boratom binden können.
    • 19. Die ionenleitende polymere Verbindung nach Ausführungsform 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Polymer ist, das außerdem eine strukturelle Einheit der folgenden allgemeinen Formel (12) aufweist.
      Figure 00620002
      worin Y einen Rest einer polymerisierbaren funktionellen Gruppe darstellt, Z einen Rest einer aktiven Wasserstoffverbindung darstellt, R' eine zweiwertige Gruppe mit einem Molekulargewicht von mindestens 150 darstellt und k eine ganze Zahl von 2 bis 6 darstellt.
    • 20. Ein polymerer Elektrolyt, der einen oder mehrere Typen der ionenleitenden polymeren Verbindung nach einer der Ausführungsformen 1 bis 19 enthält.
    • 21. Der polymere Elektrolyt nach Ausführungsform 20, dadurch gekennzeichnet, dass er außerdem ein nicht wässeriges Lösungsmittel umfasst.
    • 22. Der polymere Elektrolyt nach Ausführungsform 20, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht wässerige Lösungsmittel ein aprotisches Lösungsmittel ist.
    • 23. Der polymere Elektrolyt nach einer der Ausführungsformen 20 bis 22, der außerdem ein Elektrolytsalz aufweist.
    • 24. Der polymere Elektrolyt nach Ausführungsform 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrolytsalz ein Lithiumsalz ist.
    • 25. Der polymere Elektrolyt nach Ausführungsform 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Lithiumsalz mindestens eines ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus LiBF4, LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2), LiC(CF3SO2)3, LiCl, LiF, LiBr, LiI und Derivaten davon besteht.
    • 26. Der polymere Elektrolyt nach Ausführungsform 22, dadurch gekennzeichnet, dass das aprotische Lösungsmittel mindestens eines ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Carbonaten, Lactonen, Ethern, Sulfolanen und Dioxolanen besteht.
    • 27. Eine elektrische Vorrichtung, die den polymeren Elektrolyten nach einer der Ausführungsformen 17 bis 28 verwendet.
    • 28. Eine Zelle, in der eine positive Elektrode und eine negative Elektrode über den polymeren Elektrolyten nach einer der Ausführungsformen 20 bis 27 verbunden sind.
    • 29. Die Zelle nach Ausführungsform 28, dadurch gekennzeichnet, dass die positive Elektrode aus einem Doppelmetalloxid besteht, das in der Lage ist, Lithiumionen einzuschließen und freizusetzen, und die negative Elektrode aus einem Lithiummetall, einer Lithiumlegierung oder einer Verbindung besteht, die Lithiumionen reversibel einschließen und freisetzen kann.

Claims (12)

  1. Ionenleitfähige polymere Verbindung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Boratom in einer polymeren Struktur vorliegt, wobei das Boratom ein vierwertiges Boratom ist, und wobei die ionenleitfähige polymere Verbindung eine durch die folgende allgemeine Formel (11) dargestellte Struktureinheit in einem Molekül aufweist
    Figure 00650001
    wobei Y einen Rest einer polymerisierbaren funktionalen Gruppe darstellt, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend eine Acryloylgruppe, eine Methacryloylgruppe, eine Allylgruppe, eine Vinylgruppe und eine Glycidylgruppe, R eine Gruppe darstellt, die an die polymerisierbare funktionale Gruppe und das Boratom bindbar ist und ein Molekulargewicht von mindestens 40 aufweist, und Ra, Rb und Rc, die gleich oder verschieden sein können, jeweils eine Gruppe darstellen, die an das Boratom bindbar ist.
  2. Ionenleitfähige polymere Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Polymer handelt, welches weiterhin eine durch die folgende allgemeine Formel (12) dargestellte Struktureinheit aufweist
    Figure 00650002
    wobei Y einen Rest einer polymerisierbaren funktionalen Gruppe darstellt, Z einen Rest einer Verbindung darstellt, ausge wählt aus der Gruppe, umfassend Ethylenglycol, Glycerin, Trimethylolethan, Diglycerin und Pentaerythritol, R' eine zweiwertige Gruppe mit einem Molekulargewicht von mindestens 150 darstellt, und k eine ganze Zahl von 2 bis 6 darstellt.
  3. Polymerer Elektrolyt, umfassend ein oder mehrere Typen der ionenleitfähigen polymeren Verbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2.
  4. Polymerer Elektrolyt nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass er weiter ein nicht-wässriges Lösungsmittel umfasst.
  5. Polymerer Elektrolyt nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht-wässrige Lösungsmittel ein aprotisches Lösungsmittel ist.
  6. Polymerer Elektrolyt nach einem der Ansprüche 3 bis 5, weiterhin umfassend ein Elektrolytsalz.
  7. Polymerer Elektrolyt nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrolytsalz ein Lithiumsalz ist.
  8. Polymerer Elektrolyt nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lithiumsalz eines oder mehrere ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus LiBF4, LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiC(CF3SO2)3, LiCl, LiF, LiBr, LiI und Derivaten davon.
  9. Polymerer Elektrolyt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das aprotische Lösungsmittel eines oder mehrere ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Carbonaten, Lactonen, Ethern, Sulfolanen und Dioxolanen.
  10. Elektrische Vorrichtung, bei welcher der polymere Elektrolyt nach einem der Ansprüche 3 bis 9 verwendet wird.
  11. Zelle, in welcher eine positive Elektrode und eine negative Elektrode durch den polymeren Elektrolyten nach einem der Ansprüche 3 bis 9 verbunden sind.
  12. Zelle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die positive Elektrode aus einem Doppelmetalloxid hergestellt ist, welches dazu in der Lage ist, Lithiumionen zu okkludieren und freizusetzen, und die negative Elektrode aus einem Lithiummetall, einer Lithiumlegierung oder einer Verbindung, die in der Lage ist, Lithiumionen reversibel zu okkludieren und freizusetzen, hergestellt ist.
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