JP2000082329A - Single ionic and proton conductive highpolymer substance - Google Patents

Single ionic and proton conductive highpolymer substance

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JP2000082329A
JP2000082329A JP10249463A JP24946398A JP2000082329A JP 2000082329 A JP2000082329 A JP 2000082329A JP 10249463 A JP10249463 A JP 10249463A JP 24946398 A JP24946398 A JP 24946398A JP 2000082329 A JP2000082329 A JP 2000082329A
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慎司 武岡
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健治 宮武
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Toshihiko Nishiyama
利彦 西山
Manabu Harada
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Masaki Fujiwara
正樹 藤原
Junko Nishiyama
淳子 西山
Shinako Okada
志奈子 岡田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conductive highpolymer substance having a high single ionic and/or proton conductivity which is stable over a wide temp. range and through a long period of service. SOLUTION: This conductive highpolymer substance is formed from a polymer having sulfate radical or sulfuric acid radical in each molecule and a polymer given by the expression-(R1-X)-, where R1 is organic residual radical with C ranging from 1 to 20 or an organic residual radical with C ranging from 1 to 20 and including hetero atoms such as N, O, S, F, Cl, Br, I, etc., X is N, O, S, or organic residual radical including these atoms, and (n) is an integer no less than 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池、あるい
は燃料電池等のデバイスの電解質として使用されるシン
グルイオンおよびプロトン伝導性高分子体に関し、特
に、低温から高温にわたる広い温度範囲において、イオ
ンおよびプロトンの高い伝導性を長時間にわたり維持す
ることのできるシングルイオンおよびプロトン伝導性高
分子体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single ion and a proton conductive polymer used as an electrolyte of a device such as a secondary battery or a fuel cell, and more particularly, to an ion conducting polymer in a wide temperature range from a low temperature to a high temperature. And a single ion and proton conductive polymer capable of maintaining high proton conductivity for a long time.

【0002】[0002]

【従来の技術】二次電池、あるいは燃料電池等の固体電
解質として使用されるイオン伝導性高分子体には、第一
に、高いシングルイオン伝導度が要求される。従来のイ
オン伝導性高分子体として、たとえば、ポリオキシエチ
レン、ポリオキシプロピレン等の誘導体あるいはこれら
の共重合体に、トリフルオロメタンスルホン酸塩、過塩
素酸塩等を電解質塩として溶解させた系統のもの、ある
いはこれらにプロピレンカーボネート等の溶媒を含有さ
せたゲル状体などが知られている。
2. Description of the Related Art An ion conductive polymer used as a solid electrolyte for a secondary battery or a fuel cell is required to have high single ion conductivity. As a conventional ion conductive polymer, for example, a derivative of polyoxyethylene, polyoxypropylene, or a derivative thereof or a copolymer thereof, in which trifluoromethanesulfonate, perchlorate, or the like is dissolved as an electrolyte salt is used. And gel-like materials in which a solvent such as propylene carbonate is added thereto are known.

【0003】これらの系におけるポリオキシエチレンあ
るいはポリオキシプロピレン等の中においては、擬溶媒
和効果によって電解質塩がイオン解離し、この解離した
イオンがポリオキシエチレン等のセグメント運動によっ
て電極に向かって移動する。
[0003] In polyoxyethylene or polyoxypropylene in these systems, the electrolyte salt is dissociated by ions due to a pseudo-solvation effect, and the dissociated ions move toward the electrode due to the segmental motion of the polyoxyethylene or the like. I do.

【0004】この場合、イオンは、カチオンとアニオン
の両方が電極に向かって移動することになるが、これら
両者を比較すると、ポリオキシエチレン等のエーテル酸
素と強く相互作用をしながら動くカチオンよりも、この
種相互作用がなく、従って、比較的自由度が高いアニオ
ンのほうがイオン輸率は高い。
In this case, both the cation and the anion move toward the electrode in the ion. However, comparing these two, the cation moves more strongly than the cation which interacts with ether oxygen such as polyoxyethylene. However, there is no this kind of interaction, and therefore the anion having a relatively high degree of freedom has a higher ion transport number.

【0005】一般に、このような正負両イオン(バイイ
オン)の伝導体においては、これを活性電極(たとえ
ば、Li塩に対してLiイオン挿入型の負極/陽極)に
挟んで電圧を印加すると、アニオンの移動が陽極により
遮断され、この結果、分極を生ずるようになる。この種
の分極は、電池、あるいは電子素子の出力変動、あるい
は駆動電位の低下を招くことになるため、対アニオンの
移動が起こらないカチオン伝導性高分子体が必要とな
る。そして、この場合、電解質塩を含まない高分子電解
質は、片方のイオン性基が高分子に固定されているの
で、有効なシングルイオン伝導体となり得る。
In general, in such a positive / negative ion (biion) conductor, when a voltage is applied across an active electrode (eg, a negative electrode / anode of a Li ion insertion type with respect to Li salt), an anion is formed. Migration is blocked by the anode, resulting in polarization. Since this kind of polarization causes a change in output of a battery or an electronic element or a decrease in driving potential, a cation-conductive polymer which does not cause migration of a counter anion is required. In this case, the polymer electrolyte containing no electrolyte salt can be an effective single ion conductor because one of the ionic groups is fixed to the polymer.

【0006】従来のシングルイオン伝導性高分子体とし
て、たとえば、ポリアクリル酸のエステル型側鎖末端を
スルホン酸、あるいはカルボン酸のアルカリ金属塩と
し、これをポリオキシエチレンと混合させた系、あるい
は上記の側鎖をオリゴオキシエチレンとした系が知られ
ており、また、より高いイオン解離度が期待されるもの
として、パーフルオロスルホン酸ポリマー(Nafio
n)、あるいはパーフルオロカルボン酸ポリマー(Fl
emion)等が知られている。
As a conventional single ion conductive polymer, for example, an ester type side chain terminal of polyacrylic acid is a sulfonic acid or an alkali metal salt of carboxylic acid, and a system in which this is mixed with polyoxyethylene, or A system in which the above side chain is oligooxyethylene is known, and a polymer expected to have a higher degree of ionic dissociation is a perfluorosulfonic acid polymer (Nafio).
n) or a perfluorocarboxylic acid polymer (Fl
emion) and the like are known.

【0007】また、一方、従来のプロトン伝導性高分子
体として、たとえば、ポリビニルスルホン酸、ポリアリ
ルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、パーフルオロ
スルホン酸等の高分子スルホン酸、あるいはポリアクリ
ル酸、ポリメタクリル酸、パーフルオロカルボン酸等の
高分子カルボン酸、およびこれらの架橋体、さらには、
ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリビニル
アルコール等の極性高分子体と硫酸、リン酸、塩酸等の
無機酸との混合体、あるいは含水系のものなどが知られ
ている。
On the other hand, conventional proton conductive polymers include, for example, polymer sulfonic acids such as polyvinyl sulfonic acid, polyallyl sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid, and perfluorosulfonic acid, or polyacrylic acid and polymethacrylic acid. Acids, polymeric carboxylic acids such as perfluorocarboxylic acids, and cross-linked products thereof, and further,
A mixture of a polar polymer such as polyacrylamide, polyethyleneimine, and polyvinyl alcohol with an inorganic acid such as sulfuric acid, phosphoric acid, and hydrochloric acid, or a hydrated compound is known.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの伝導
性高分子体によると、たとえば、従来のシングルイオン
伝導性高分子体の場合、エステル側鎖末端をスルホン
酸、カルボン酸のアルカリ金属塩とした前者におけるイ
オン伝導度は、僅かに10−7Scm−1でしかない。
これは、スルホン酸、あるいはカルボン酸では解離度が
低いためであり、バイイオン伝導体に比べると2桁も小
さな値しか得られない。
However, according to these conductive polymers, for example, in the case of a conventional single ion conductive polymer, the terminal of the ester side chain is changed to an alkali metal salt of sulfonic acid or carboxylic acid. In the former case, the ionic conductivity is only 10 −7 Scm −1 .
This is because the dissociation degree of sulfonic acid or carboxylic acid is low, and only two orders of magnitude smaller than that of the biionic conductor can be obtained.

【0009】また、後者のパーフルオロ系のスルホン
酸、カルボン酸ポリマーの場合にしても、そのイオン伝
導度は5×10−7Scm−1程度であり、前者よりも
改善されてはいるけれども、実用上のイオン伝導度とし
ては充分でない。この原因は、成膜性をつかさどるパー
フルオロカーボン部の占める割合が大きいために、キャ
リア密度が低くなり、伝導経路が限定されることにある
ものと推察される。
Further, in the case of the latter perfluoro-based sulfonic acid or carboxylic acid polymer, its ionic conductivity is about 5 × 10 −7 Scm −1 , although it is improved over the former. It is not enough for practical ionic conductivity. This is presumed to be due to the fact that the perfluorocarbon portion which controls the film-forming properties occupies a large proportion, so that the carrier density decreases and the conduction path is limited.

【0010】一方、従来のプロトン伝導性高分子体によ
ると、たとえば、高分子スルホン酸、あるいは高分子カ
ルボン酸の場合、スルホン酸とカルボン酸によるプロト
ン解離度は低く、解離度の比較的高いパーフルオロスル
ホン酸の場合であっても、1つのスルホン酸基を導入す
るための分子量(当重量)は1,100となり、従っ
て、スルホン酸の導入率が低水準に留まることから、高
いプロトン伝導度を確保することは困難である。
On the other hand, according to the conventional proton conductive polymer, for example, in the case of a polymer sulfonic acid or a polymer carboxylic acid, the degree of proton dissociation by the sulfonic acid and the carboxylic acid is low and the degree of dissociation is relatively high. Even in the case of fluorosulfonic acid, the molecular weight (equivalent weight) for introducing one sulfonic acid group is 1,100, and the introduction rate of sulfonic acid remains at a low level, so that high proton conductivity is obtained. It is difficult to secure.

【0011】含水系については、相分離構造のために高
温での蒸発、および低温での凍結が避けられず、従っ
て、水の状態が常に不安定であり、このため、プロトン
伝導度、あるいは高分子膜の物性が低下するようにな
り、特に、高温になると伝導度は次第に低下するように
なる。硫酸等の酸を混合させた系の場合にも同様に不安
定である。
For a water-containing system, evaporation at a high temperature and freezing at a low temperature are unavoidable due to the phase separation structure, and therefore, the state of water is always unstable. The physical properties of the molecular film are reduced, and particularly, the conductivity is gradually reduced at a high temperature. Similarly, the system is unstable when mixed with an acid such as sulfuric acid.

【0012】たとえば、特開平9−87369号、特開
平9−87510号に開示されたように、ポリ−P−フ
ェニレン、ポリエーテルエーテルケトン等の耐熱性芳香
族高分子物に、スルホン酸基あるいはリン酸基を導入す
る試みも行われているが、スルホン酸基とリン酸基のプ
ロトン解離度は高くなく、やはりこれらの場合も同様
に、高プロトン伝導度を確保することは困難である。
For example, as disclosed in JP-A-9-87369 and JP-A-9-87510, a sulfonic acid group or a sulfonic acid group is added to a heat-resistant aromatic polymer such as poly-P-phenylene and polyetheretherketone. Attempts have been made to introduce a phosphate group, but the degree of proton dissociation between the sulfonic acid group and the phosphate group is not high, and it is also difficult to ensure high proton conductivity in these cases.

【0013】従って、本発明の目的は、高いシングルイ
オン伝導度、あるいは高いプロトン伝導度を備えた伝導
性高分子体を提供することにあり、さらに他の目的は、
広い温度範囲と長時間の使用において、安定したシング
ルイオンあるいはプロトン伝導度を有する伝導性高分子
体を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a conductive polymer having a high single ion conductivity or a high proton conductivity.
An object of the present invention is to provide a conductive polymer having stable single ion or proton conductivity in a wide temperature range and for a long time.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、分子中に硫酸塩基を含有する重合体と、
一般式 −(R−X)n−(式中、RはCが1〜2
0の有機残基、あるいはN、O、P、S、F、Cl、B
r、I等のヘテロ原子を含んだCが1〜20の有機残基
を示し、XはN、O、S、あるいはこれらの原子を含む
有機残基を示し、nは2以上の整数を示す)により表さ
れる重合体とから成ることを特徴とするシングルイオン
伝導性高分子体を提供するものである。
According to the present invention, there is provided a polymer having a sulfate group in a molecule thereof.
General formula-(R 1 -X) n- (wherein, R 1 represents 1 to 2
0 organic residues, or N, O, P, S, F, Cl, B
C containing a hetero atom such as r or I represents an organic residue of 1 to 20, X represents N, O, S or an organic residue containing these atoms, and n represents an integer of 2 or more. And a polymer represented by (1).

【0015】また、本発明は、上記の目的を達成するた
め、分子中に硫酸基を含有する重合体と、一般式 −
(R−X)n−(式中、RはCが1〜20の有機残
基、あるいはN、O、P、S、F、Cl、Br、I等の
ヘテロ原子を含んだCが1〜20の有機残基を示し、X
はN、O、S、あるいはこれらの原子を含んだ有機残基
を示し、nは2以上の整数を示す)により表される重合
体とから成ることを特徴とするプロトン伝導性高分子体
を提供するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a polymer having a sulfuric acid group in the molecule, and a compound represented by the general formula:
(R 1 -X) n- (wherein, R 1 is an organic residue having 1 to 20 carbon atoms or a carbon atom containing a heteroatom such as N, O, P, S, F, Cl, Br, or I) 1 to 20 organic residues;
Represents an organic residue containing N, O, S or an atom thereof, and n represents an integer of 2 or more). To provide.

【0016】本発明は、硫酸塩基、あるいは硫酸基を多
数導入した重合体を使用したこと、N、O、Sなどの電
子供与性基を主鎖骨格に有し、イオンとの親和度が高
く、しかも、ガラス転移温度の低い上記一般式による重
合体を使用したこと、そして、これらを組み合わせたこ
とに特異性をおくもので、少なくともこれまで、シング
ルイオンあるいはプロトン伝導性高分子体の用途におい
て、この組み合わせが適用された例はない。
The present invention uses a sulfate group or a polymer into which a large number of sulfate groups are introduced, has an electron-donating group such as N, O, or S in a main chain skeleton and has a high affinity for ions. In addition, the use of a polymer having the above-mentioned general formula having a low glass transition temperature and the combination of these polymers have specificity. At least up to now, in the use of single ion or proton conductive polymer, There is no example in which this combination is applied.

【0017】硫酸塩基あるいは硫酸基は高いイオン解離
性によって特徴づけられる。これら硫酸塩基あるいは硫
酸基を分子中に導入することのできる重合体としては、
たとえば、水酸基を含有する重合体であれば、すべて適
用可能である。これらの重合体の水酸基を硫酸塩基ある
いは硫酸基に置換することは容易であり、特別な困難を
伴うことはない。
Sulfate groups or sulfate groups are characterized by high ionic dissociation properties. As a polymer capable of introducing these sulfate groups or sulfate groups into the molecule,
For example, any polymer containing a hydroxyl group is applicable. It is easy to substitute the hydroxyl group of these polymers with a sulfate group or a sulfate group, and there is no particular difficulty.

【0018】硫酸塩基あるいは硫酸基を有する重合体を
得るための前駆体として使用される重合体(以下、前駆
重合体という)としては、たとえば、ポリビニルアルコ
ール、ポリアリルアルコール、ポリプロピルアルコール
等の高分子脂肪族アルコール、ポリフェノール、ポリス
チリルアルコール、ポリヒドロキシメチルフェニレンオ
キシド等の高分子芳香族アルコール、あるいはデキスト
ラン、プルラン、セルロース、ヒヤルロン酸等の多糖類
などが挙げられる。
Examples of the polymer used as a precursor for obtaining a polymer having a sulfate group or a sulfate group (hereinafter referred to as a precursor polymer) include, for example, polyvinyl alcohol, polyallyl alcohol, and polypropyl alcohol. Examples include high molecular weight aromatic alcohols such as molecular aliphatic alcohols, polyphenols, polystyryl alcohols, and polyhydroxymethylphenylene oxide, and polysaccharides such as dextran, pullulan, cellulose, and hyaluronic acid.

【0019】前駆重合体の重合度には特に制限はない
が、多くの場合、5〜100,000の範囲が重合度範
囲として設定され、さらに、より好ましい重合度範囲と
して、10〜10,000が設定される。後者の範囲の
場合、下限値を下回ると機械的強度および成膜性が低下
するようになり、上限を超過すると溶解性が低下するよ
うになる。
Although the degree of polymerization of the precursor polymer is not particularly limited, in many cases, the range of 5 to 100,000 is set as the degree of polymerization, and more preferably, the range of 10 to 10,000 is more preferable. Is set. In the case of the latter range, if the value is below the lower limit, the mechanical strength and the film-forming property will decrease, and if the value exceeds the upper limit, the solubility will decrease.

【0020】前駆重合体には、たとえば、以下のように
して硫酸塩基あるいは硫酸基が導入される。即ち、エー
テル、アミン、スルフィド等のルイス塩基の三酸化硫黄
錯体、たとえば、ピリジン・三酸化硫黄錯体、ジオキサ
ン・三酸化硫黄錯体、N、N′−ジメチルホルムアミド
・三酸化硫黄錯体、トリエチルアミン・三酸化硫黄錯
体、トリメチルアミン・三酸化硫黄錯体、N−エチルモ
ルホリン錯体等の硫酸化剤を、無溶剤下あるいは溶剤の
存在下に、たとえば、反応温度0〜150℃、反応時間
1〜20時間の条件のもと、前駆重合体と反応させる。
For example, a sulfate group or a sulfate group is introduced into the precursor polymer as follows. That is, sulfur trioxide complexes of Lewis bases such as ethers, amines and sulfides, for example, pyridine / sulfur trioxide complex, dioxane / sulfur trioxide complex, N, N'-dimethylformamide / sulfur trioxide complex, triethylamine / trioxide A sulfurating agent such as a sulfur complex, a trimethylamine / sulfur trioxide complex, or an N-ethylmorpholine complex may be added in the absence or presence of a solvent, for example, at a reaction temperature of 0 to 150 ° C. and a reaction time of 1 to 20 hours. First, it reacts with the precursor polymer.

【0021】この硫酸化反応をより詳しく述べると、上
記前駆重合体を、n−ヘキサン等の炭化水素系溶剤、テ
トラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤、ジ
メチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド等のアミド
系溶剤、その他、ジメチルスルホキシド、ピリジン等の
各種の溶剤の存在下、あるいは不存在下において、上記
した硫酸化剤と反応させる。反応温度は、−200〜2
00℃、より好ましくは−10〜100℃に設定され、
反応時間は0.1〜1000時間に設定される。より好
ましい反応時間は1〜20時間である。硫酸化反応の具
体的な形態として、反応前に前駆重合体をフィルム状に
成型し、これを硫酸化することは可能である。
More specifically, the sulfation reaction is carried out using a hydrocarbon solvent such as n-hexane, an ether solvent such as tetrahydrofuran and dioxane, an amide solvent such as dimethylacetamide and dimethylformamide, and the like. In the presence or absence of various solvents such as dimethylsulfoxide, pyridine and the like. The reaction temperature is -200 to 2
00 ° C, more preferably -10 to 100 ° C,
The reaction time is set to 0.1 to 1000 hours. A more preferred reaction time is 1 to 20 hours. As a specific form of the sulfation reaction, it is possible to form a precursor polymer into a film before the reaction and to sulfate the film.

【0022】このようにして得られる硫酸化重合体が含
有する硫酸塩基あるいは硫酸基の量は、重合体を構成す
る1ユニットに対して、多くの場合0.05〜5個、好
ましくは0.3〜2個である。0.05未満ではイオン
あるいはプロトン伝導度が低くなり、一方、5個を超え
ると基板、電極等への密着性が悪くなるので好ましくな
い。
The amount of the sulfate group or sulfate group contained in the sulfated polymer thus obtained is often 0.05 to 5, preferably 0.1 to 5, per unit constituting the polymer. 3 or 2. If it is less than 0.05, the ionic or proton conductivity will be low. On the other hand, if it exceeds 5, the adhesion to substrates, electrodes, etc. will be poor, which is not preferable.

【0023】次に、一般式 −(R−X)n−(以
下、単に一般式という)について述べる。Rは、1〜
20のCを有する有機残基であれば、全ての有機残基が
これに適用可能であり、また、これらはN、O、P、
S、F、Cl、Br、Iなどのヘテロ原子を含んでもよ
い。具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン
基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチ
レン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ウン
デシレン基、ドデシレン基、フルオロメチレン基、フル
オロエチレン基、フルオロプロピレン基、フルオロブチ
レン基、フルオロペンチレン基、フルオロヘキシレン
基、フルオロヘプチレン基、フルオロオクチレン基、フ
ルオロノニレン基、フルオロデシレン基、フルオロウン
デシレン基、フルオロドデシレン基、クロロメチレン
基、クロロエチレン基、クロロプロピレン基、クロロブ
チレン基、クロロペンチレン基、クロロヘキシレン基、
クロロヘプチレン基、クロロオクチレン基、クロロノニ
レン基、クロロデシレン基、クロロウンデシレン基、ク
ロロドデシレン基、ブロモメチレン基、ブロモエチレン
基、ブロモプロピレン基、ブロモブチレン基、ブロモペ
ンチレン基、ブロモヘキシレン基、ブロモヘプチレン
基、ブロモオクチレン基、ブロモノニレン基、ブロモデ
シレン基、ブロモウンデシレン基、ブロモドデシレン
基、ヨードメチレン基、ヨードエチレン基、ヨードプロ
ピレン基、ヨードブチレン基、ヨードペンチレン基、ヨ
ードヘキシレン基、ヨードヘプチレン基、ヨードオクチ
レン基、ヨードノニレン基、ヨードデシレン基、ヨード
ウンデシレン基、ヨードドデシレン基、パーフルオロメ
チレン基、パーフルオロエチレン基、パーフルオロプロ
ピレン基、パーフルオロブチレン基、パーフルオロペン
チレン基、パーフルオロヘキシレン基、パーフルオロヘ
プチレン基、パーフルオロオクチレン基、パーフルオロ
ノニレン基、パーフルオロデシレン基、パーフルオロウ
ンデシレン基、パーフルオロドデシレン基、パークロロ
メチレン基、パークロロエチレン基、パークロロプロピ
レン基、パークロロブチレン基、パークロロペンチレン
基、パークロロヘキシレン基、パークロロヘプチレン
基、パークロロオクチレン基、パークロロノニレン基、
パークロロデシレン基、パークロロウンデシレン基、パ
ークロロドデシレン基、パーブロモメチレン基、パーブ
ロモエチレン基、パーブロモプロピレン基、パーブロモ
ブチレン基、パーブロモペンチレン基、パーブロモヘキ
シレン基、パーブロモヘプチレン基、パーブロモオクチ
レン基、パーブロモノニレン基、パーブロモデシレン
基、パーブロモウンデシレン基、パーブロモドデシレン
基、パーヨードメチレン基、パーヨードエチレン基、パ
ーヨードプロピレン基、パーヨードブチレン基、パーヨ
ードペンチレン基、パーヨードヘキシレン基、パーヨー
ドヘプチレン基、パーヨードオクチレン基、パーヨード
ノニレン基、パーヨードデシレン基、パーヨードウンデ
シレン基、パーヨードドデシレン基、フェニレン基、ト
ルイレン基、キシリレン基、ビフェニレン基、ナフチル
基、フルオロフェニレン基、フルオロトルイレン基、フ
ルオロキシリレン基、フルオロビフェニレン基、フルオ
ロナフチル基、クロロフェニレン基、クロロトルイレン
基、クロロキシリレン基、クロロビフェニレン基、クロ
ロナフチル基、ブロモフェニレン基、ブロモトルイレン
基、ブロモキシリレン基、ブロモビフェニレン基、ブロ
モナフチル基、ヨードフェニレン基、ヨードトルイレン
基、ヨードキシリレン基、ヨードビフェニレン基、ヨー
ドナフチル基、パーフルオロフェニレン基、パーフルオ
ロトルイレン基、パーフルオロキシリレン基、パーフル
オロビフェニレン基、パーフルオロナフチル基、パーク
ロロフェニレン基、パークロロトルイレン基、パークロ
ロキシリレン基、パークロロビフェニレン基、パークロ
ロナフチル基、パーブロモフェニレン基、パーブロモト
ルイレン基、パーブロモキシリレン基、パーブロモビフ
ェニレン基、パーブロモナフチル基、パーヨードフェニ
レン基、パーヨードトルイレン基、パーヨードキシリレ
ン基、パーヨードビフェニレン基、パーヨードナフチル
基等をRとして挙げることができる。メチレン基、エ
チレン基、プロピレン基が特に好適である。
Next, the general formula-(R 1 -X) n- (hereinafter, simply referred to as a general formula) will be described. R 1 is 1 to
All organic residues having a C of 20 are applicable thereto, and these are N, O, P,
It may contain a hetero atom such as S, F, Cl, Br, I and the like. Specifically, methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, pentylene group, hexylene group, heptylene group, octylene group, nonylene group, decylene group, undecylene group, dodecylene group, fluoromethylene group, fluoroethylene group, fluoroethylene Propylene group, fluorobutylene group, fluoropentylene group, fluorohexylene group, fluoroheptylene group, fluorooctylene group, fluorononylene group, fluorodecylene group, fluoroundecylene group, fluorododecylene group, chloromethylene Group, chloroethylene group, chloropropylene group, chlorobutylene group, chloropentylene group, chlorohexylene group,
Chloroheptylene group, chlorooctylene group, chlorononylene group, chlorodecylene group, chloroundecylene group, chlorododecylene group, bromomethylene group, bromoethylene group, bromopropylene group, bromobutylene group, bromopentylene group, bromohexylene group, bromoheptylene group, Bromooctylene group, bromononylene group, bromodecylene group, bromoundecylene group, bromododecylene group, iodomethylene group, iodoethylene group, iodopropylene group, iodobutylene group, iodopentylene group, iodohexylene group, iodoheptylene group, iodooctylene Group, iodononylene, iododecylene, iodoundecylene, iodododecylene, perfluoromethylene, perfluoroethylene, perfluoropropylene, perfluoro Butylene group, perfluoropentylene group, perfluorohexylene group, perfluoroheptylene group, perfluorooctylene group, perfluorononylene group, perfluorodecylene group, perfluoroundecylene group, perfluorododecylene Group, perchloromethylene group, perchloroethylene group, perchloropropylene group, perchlorobutylene group, perchloropentylene group, perchlorohexylene group, perchloroheptylene group, perchlorooctylene group, perchlorononi Len group,
Perchlorodecylene group, perchloroundecylene group, perchlorododecylene group, perbromomethylene group, perbromoethylene group, perbromopropylene group, perbromobutylene group, perbromopentylene group, perbromohexylene group, Perbromoheptylene group, perbromooctylene group, perbromononylene group, perbromodecylene group, perbromoundecylene group, perbromododecylene group, periodmethylene group, periodethylene group, periodopropylene Group, periodobutylene group, periodopentylene group, periodohexylene group, periodoheptylene group, periodooctylene group, periodononylene group, periododecylene group, periodoundecylene group, par Iodododecylene group, phenylene group, toluylene group, xylyl Group, biphenylene group, naphthyl group, fluorophenylene group, fluorotoluylene group, fluoroxylylene group, fluorobiphenylene group, fluoronaphthyl group, chlorophenylene group, chlorotoluylene group, chloroxylylene group, chlorobiphenylene group, chloronaphthyl group , Bromophenylene group, bromotoluylene group, bromoxylylene group, bromobiphenylene group, bromonaphthyl group, iodophenylene group, iodotoluylene group, iodoxylylene group, iodobiphenylene group, iodonaphthyl group, perfluorophenylene group, perfluorotoluylene Group, perfluoroxylylene group, perfluorobiphenylene group, perfluoronaphthyl group, perchlorophenylene group, perchlorotoluylene group, perchloroxylylene group, perchlorobiphenyl group Group, perchloronaphthyl group, perbromophenylene group, perbromotoluylene group, perbromoxylylene group, perbromobiphenylene group, perbromonaphthyl group, periodophenylene group, periodo tolylene group, periodoxylylene R 1 may be a group such as a periodic biphenylene group or a periodic naphthyl group. Methylene, ethylene and propylene groups are particularly preferred.

【0024】一般式で示される重合体は、それぞれ単独
か、あるいは2種以上が混合されて使用され、その硫酸
塩基あるいは硫酸基を含有した重合体(以下、硫酸基含
有重合体という)との混合比率は、重量比で95/5〜
5/95の範囲に設定されるべきであり、硫酸基含有重
合体が5未満になると、充分なイオン伝導性あるいはプ
ロトン伝導性を得ることが難しくなる。多くの場合、こ
れらの混合割合は、「硫酸基含有重合体/一般式の重合
体」の関係において、90/10〜20/80の重量比
に設定され、より好ましくは80/20〜30/70の
重量比に設定される。
The polymer represented by the general formula may be used alone or as a mixture of two or more kinds, and may be used in combination with a polymer containing a sulfate group or a sulfate group (hereinafter, referred to as a sulfate group-containing polymer). The mixing ratio is 95/5 to 5% by weight.
It should be set to the range of 5/95, and when the number of the sulfate group-containing polymers is less than 5, it becomes difficult to obtain sufficient ion conductivity or proton conductivity. In many cases, these mixing ratios are set to a weight ratio of 90/10 to 20/80, more preferably 80/20 to 30/80, in the relation of “sulfuric acid group-containing polymer / polymer of the general formula”. The weight ratio is set to 70.

【0025】本発明の伝導性高分子体に、たとえば、プ
ロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、アセト
ニトリル、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミ
ド等の有機極性溶媒、あるいは硫酸、リン酸、水などを
混合することはさしつかえない。本発明の伝導性高分子
体から成膜を得るための手段としては、たとえば、硫酸
基含有重合体と一般式の重合体を共通溶剤に溶解させて
混合した後、これをキャスティングによってフィルム状
に成型する方法、あるいは両成分を混合した後、これに
圧力を加えて成型する方法などが考えられる。
The conductive polymer of the present invention may be mixed with an organic polar solvent such as propylene carbonate, ethylene carbonate, acetonitrile, dimethylacetamide, dimethylformamide, or sulfuric acid, phosphoric acid, water, or the like. As means for obtaining a film from the conductive polymer of the present invention, for example, after dissolving a sulfuric acid group-containing polymer and a polymer of the general formula in a common solvent and mixing them, this is cast into a film. A method of molding, or a method of mixing both components and then applying pressure to the mixture, and the like, can be considered.

【0026】また、他の方法として、硫酸基含有重合体
の代わりに前駆重合体を使用し、この前駆重合体と一般
式の重合体を共通溶剤中で混合した後、これをキャステ
ィングすることによってフィルム状に成型し、このフィ
ルム状物に硫酸化薬品を作用させて前駆重合体成分を硫
酸化し、これによって所定の伝導性高分子体を得る方法
もある。
As another method, a precursor polymer is used in place of the sulfate group-containing polymer, and the precursor polymer and the polymer of the general formula are mixed in a common solvent and then cast. There is also a method in which a film is formed into a film, and a sulfated chemical is allowed to act on the film to sulfate the precursor polymer component, thereby obtaining a predetermined conductive polymer.

【0027】これらの方法において使用される共通溶剤
としては、たとえば、メタノール、エタノール、プロパ
ノール等の脂肪族アルコール系溶剤、あるいはジメチル
アセトアミド、ジメチルホルムアミド等のアミド系溶
剤、さらには、ジメチルスルホキシドなどが使用され
る。
As the common solvent used in these methods, for example, aliphatic alcohol solvents such as methanol, ethanol, and propanol; amide solvents such as dimethylacetamide and dimethylformamide; and dimethyl sulfoxide and the like are used. Is done.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】次に、本発明によるシングルイオ
ンおよびプロトン伝導性高分子体の実施の形態について
説明する。
Next, an embodiment of a single ion and proton conductive polymer according to the present invention will be described.

【実施例1】分子量1,000のポリグリシドール0.
74gをジメチルホルムアミド100mlに溶解させて
冷却後、これに、0〜2℃の氷浴中および窒素雰囲気下
においてピリジン・三酸化硫黄錯体7.95gを溶解さ
せたジメチルホルムアミド溶液20mlを滴下した。反
応の進行は、溶液の白濁によって確認された。
Example 1 Polyglycidol having a molecular weight of 1,000 was used.
After 74 g was dissolved in 100 ml of dimethylformamide and cooled, 20 ml of a dimethylformamide solution in which 7.95 g of a pyridine / sulfur trioxide complex had been dissolved was added dropwise in an ice bath at 0 to 2 ° C. and under a nitrogen atmosphere. The progress of the reaction was confirmed by the cloudiness of the solution.

【0029】次に、滴下終了から5時間を経た後、水1
00mlと1M LiOH水溶液を加えて中和し、塩類
を除去した後、凍結乾燥を行い、これにより硫酸化度1
00%のポリグリシドール硫酸リチウム(1硫酸リチウ
ム基に対する重量:161)1.1gを得た。
Next, after 5 hours from the end of the dropping, water 1
After neutralizing by adding 00 ml and a 1M aqueous solution of LiOH to remove salts, lyophilization was carried out.
1.1 g of 00% lithium polyglycidol sulfate (weight based on lithium monosulfate group: 161) was obtained.

【0030】次いで、以上により得られたポリグリシド
ール硫酸リチウムを分子量1,000のポリオキシエチ
レンとともにジメチルホルムアミドに溶解し、引き続き
この溶液をリチウム電極上にキャスティングした後、7
0℃で24時間乾燥し、所定の膜体を得た。溶液中にお
けるポリグリシドール硫酸リチウムとポリオキシエチレ
ンの比率は、重量比で1:1となるように設定した。
Next, the thus obtained lithium polyglycidol sulfate was dissolved in dimethylformamide together with polyoxyethylene having a molecular weight of 1,000, and the solution was cast on a lithium electrode.
After drying at 0 ° C. for 24 hours, a predetermined film was obtained. The ratio of lithium polyglycidol sulfate to polyoxyethylene in the solution was set to be 1: 1 by weight.

【0031】[0031]

【実施例2】分子量2,000のデキストラン0.1g
をジメチルアセトアミド50mlに溶解させて冷却した
後、これに、氷浴(0〜2℃)および窒素雰囲気の中
で、ジオキサン・三酸化硫黄錯体1.47gを溶解させ
たジメチルアセトアミド溶液15mlを滴下した。滴下
終了後、10時間が経過した時点で、これに水100m
lと1M NaOH水溶液を加えて中和し、塩類を除去
した後、凍結乾燥し、硫酸化度98%のデキストラン硫
酸ナトリウム(1硫酸ナトリウム基に対する重量:14
1)1.6gを得た。
Example 2 0.1 g of dextran having a molecular weight of 2,000
Was dissolved in 50 ml of dimethylacetamide and cooled, and 15 ml of a dimethylacetamide solution in which 1.47 g of a dioxane / sulfur trioxide complex was dissolved was added dropwise thereto in an ice bath (0 to 2 ° C.) and a nitrogen atmosphere. . 10 hours after the end of the dropping, 100 m of water
and dextran sodium sulfate having a degree of sulfation of 98% (weight based on sodium sulfate group: 14%).
1) 1.6 g was obtained.

【0032】次に、このデキストラン硫酸ナトリウムと
分子量725のポリオキシプロピレンとを1:1の重量
比のもとにジメチルホルムアミドに溶解させ、得られた
溶液を白金電極の上にキャスティングし、その後、これ
を70℃で24時間乾燥することによって所定の膜体を
得た。
Next, this dextran sulfate and polyoxypropylene having a molecular weight of 725 were dissolved in dimethylformamide at a weight ratio of 1: 1 and the resulting solution was cast on a platinum electrode. This was dried at 70 ° C. for 24 hours to obtain a predetermined film.

【0033】[0033]

【実施例3】分子量88,000のポリビニルアルコー
ル0.44gを70℃で脱水したジメチルアセトアミド
60ml中に溶解させてこれを冷却した後、この溶液
に、氷浴(0〜2℃)および窒素雰囲気の中で、ピリジ
ン・三酸化硫黄錯体7.95gを溶解させたジメチルア
セトアミド40mlを滴下した。反応の進行とともに溶
液は白濁した。
Example 3 0.44 g of polyvinyl alcohol having a molecular weight of 88,000 was dissolved in 60 ml of dimethylacetamide dehydrated at 70 ° C. and cooled, and the solution was added to an ice bath (0 to 2 ° C.) and a nitrogen atmosphere. Then, 40 ml of dimethylacetamide in which 7.95 g of a pyridine / sulfur trioxide complex was dissolved was added dropwise. The solution became cloudy with the progress of the reaction.

【0034】滴下が終了してから3時間後、次に、水1
00mlと1M LiOH水溶液を加えることによって
液を中和し、塩類を除去後、凍結乾燥を行い、硫酸化度
87%のポリビニル硫酸リチウム(1硫酸リチウム基に
対する重量:131)1.23gを得た。
Three hours after the completion of the dropwise addition, water 1
The solution was neutralized by adding 00 ml and a 1M aqueous solution of LiOH to remove salts, followed by lyophilization to obtain 1.23 g of polyvinyl lithium sulfate having a sulfation degree of 87% (weight based on lithium monosulfate group: 131). .

【0035】次いで、以上により得られたポリビニル硫
酸リチウムと分子量600のポリオキシエチレンおよび
ポリプロピレンカーボネートの間に4:1:1の重量比
を設定し、この重量比のもとに、これら3成分をメタノ
ールに溶解し、得られた溶液をステンレス電極上にキャ
スティングし、さらに、これを70℃で24時間乾燥す
ることにより所定の膜体を得た。
Next, a weight ratio of 4: 1: 1 was set between the polyvinyl lithium sulfate obtained above and polyoxyethylene having a molecular weight of 600 and polypropylene carbonate. Based on this weight ratio, these three components were used. It was dissolved in methanol, the resulting solution was cast on a stainless steel electrode, and dried at 70 ° C. for 24 hours to obtain a predetermined film.

【0036】[0036]

【実施例4】分子量88,000のポリビニルアルコー
ル0.44gを70℃で脱水したジメチルアセトアミド
60mlに溶解させ、冷却後、これに、氷浴(0〜2
℃)および窒素雰囲気の中で、ジオキサン・三酸化硫黄
錯体7.95gを溶解させたジメチルアセトアミド40
mlを滴下した。反応の進行とともに液は白濁した。
Example 4 0.44 g of polyvinyl alcohol having a molecular weight of 88,000 was dissolved in 60 ml of dimethylacetamide dehydrated at 70 ° C., cooled, and added to an ice bath (0 to 2).
Dimethylacetamide 40 in which 7.95 g of dioxane / sulfur trioxide complex was dissolved in a nitrogen atmosphere.
ml was added dropwise. The liquid became cloudy with the progress of the reaction.

【0037】滴下終了から5時間を経過した後、水10
0mlと1M NaOH水溶液を加えて液を中和し、こ
れにカチオン交換樹脂を用いて酸型とした後、凍結乾燥
を行い、硫酸化84%のポリビニル硫酸(1硫酸基に対
する重量:124)1.20gを得た。次に、得られた
ポリビニル硫酸と分子量400のポリオキシエチレン
を、前者3:後者1の重量割合で溶解させた水溶液を使
用して白金電極上にキャスティングし、60℃で24時
間の乾燥を施すことにより所定の膜体を得た。
After 5 hours from the end of the dropping, water 10
0 ml and a 1M aqueous solution of NaOH were added to neutralize the solution, and the solution was acidified using a cation exchange resin, freeze-dried, and sulfated 84% polyvinyl sulfate (weight per sulfate group: 124) 1 .20 g were obtained. Next, the obtained polyvinyl sulfate and polyoxyethylene having a molecular weight of 400 are cast on a platinum electrode using an aqueous solution in which the weight ratio of the former 3: the latter 1 is dissolved, and dried at 60 ° C. for 24 hours. Thus, a predetermined film body was obtained.

【0038】[0038]

【実施例5】分子量1,000のポリエチレングリコー
ル1.0gをジメチルホルムアミド50mlに溶解さ
せ、これに、氷浴中および窒素雰囲気の条件のもと、ジ
メチルホルムアミド・三酸化硫黄錯体1.59gを溶解
させたジメチルホルムアミド溶液20mlを滴下した。
Example 5 1.0 g of polyethylene glycol having a molecular weight of 1,000 was dissolved in 50 ml of dimethylformamide, and 1.59 g of a dimethylformamide / sulfur trioxide complex was dissolved in an ice bath and under a nitrogen atmosphere. 20 ml of the dimethylformamide solution was added dropwise.

【0039】滴下完了後1時間を経過した時点で水50
mlを加えてクロロホルムによる抽出を行い、クロロホ
ルムを除去した後、0.1M NaOH水溶液に溶解さ
せてナトリウム塩型とし、次いで、これにカチオン交換
樹脂を使用して酸型とした後、凍結乾燥を行い、これに
より両末端を硫酸化したポリオキシエチレン(1硫酸基
に対する重量:581、硫酸化度100%)1.2gを
得た。
One hour after the completion of dropping, water 50
After adding chloroform and extracting with chloroform, removing chloroform and dissolving in 0.1 M NaOH aqueous solution to form a sodium salt form, and then using a cation exchange resin to form an acid form, followed by freeze-drying. As a result, 1.2 g of polyoxyethylene having both ends sulfated (weight per sulfate group: 581, degree of sulfation: 100%) was obtained.

【0040】次に、この硫酸化ポリオキシエチレンをジ
メチルホルムアミドに溶解し、得られた溶液を白金電極
上にキャスティングし、60℃で24時間の乾燥を施す
ことによって、所定の膜体を得た。
Next, this sulfated polyoxyethylene was dissolved in dimethylformamide, and the obtained solution was cast on a platinum electrode and dried at 60 ° C. for 24 hours to obtain a predetermined film. .

【0041】[0041]

【実施例6】分子量150,000のヒヤルロン酸トリ
ブチルアンモニウム塩0.10gを10mlのジメチル
ホルムアミドに溶解させ、氷浴中において、これに、三
酸化硫黄ピリジン錯体0.13gを含むジメチルホルム
アミド溶液50mlを滴下した。滴下が終了してから3
時間後に水10mlと1M NaOH水溶液を加えて中
和し、その後、反応溶液を無水酢酸ナトリウム飽和のエ
タノール中に再沈させた。
EXAMPLE 6 0.10 g of tributylammonium hyaluronate having a molecular weight of 150,000 was dissolved in 10 ml of dimethylformamide, and 50 ml of a dimethylformamide solution containing 0.13 g of sulfur trioxide pyridine complex was added thereto in an ice bath. It was dropped. 3 after dripping is completed
After a period of time, 10 ml of water and a 1 M aqueous NaOH solution were added for neutralization, and then the reaction solution was reprecipitated in ethanol saturated with anhydrous sodium acetate.

【0042】次いで、これを遠心分離機にかけ、これに
より回収された固体を水に溶解させ、透析を行った後、
カチオン交換樹脂を用いて酸型とし、凍結乾燥を施すこ
とにより硫酸化度100%の硫酸化ヒヤルロン酸(1硫
酸基に対する重量:189)0.15gを得た。
Next, this was centrifuged, and the solid recovered by this was dissolved in water and dialyzed.
The cation-exchange resin was converted into an acid form and freeze-dried to obtain 0.15 g of sulfated hyaluronic acid (weight per one sulfate group: 189) having a degree of sulfation of 100%.

【0043】次に、この硫酸化ヒヤルロン酸とポリチオ
エチレンを、前者が2に対して後者が1となる重量比の
もとにジメチルスルホキシドに溶解し、得られた溶液を
白金電極上にキャスティングし、その後、60℃で24
時間の乾燥を行うことにより所定の膜体を得た。
Next, this sulfated hyaluronic acid and polythioethylene were dissolved in dimethyl sulfoxide in a weight ratio of the former to 2 and the latter to 1, and the resulting solution was cast on a platinum electrode. And then 24 hours at 60 ° C.
A predetermined film was obtained by drying for a time.

【0044】[0044]

【比較例】パーフルオロスルホン酸ポリマー(1スルホ
ン酸基に対する重量:1,100)と分子量1,000
のポリオキシエチレンを、重量比で前者2に対し後者が
1となるようにしてジメチルホルムアミド中に溶解し、
得られた溶液を白金電極上にキャスティングし、その
後、これを70℃で24時間乾燥することにより所定の
膜体を得た。
Comparative Example Perfluorosulfonic acid polymer (weight per sulfonic acid group: 1,100) and molecular weight of 1,000
Is dissolved in dimethylformamide such that the weight ratio of the latter to the former is 2 and the latter is 1;
The obtained solution was cast on a platinum electrode, and then dried at 70 ° C. for 24 hours to obtain a predetermined film.

【0045】表1は、以上の実施例および比較例によっ
て得られた電極上の膜体を対象として行った、特性試験
の実施結果を示したものである。
Table 1 shows the results of the characteristic tests performed on the films on the electrodes obtained in the above Examples and Comparative Examples.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】試験は、以下のようにして行われた。各例
において電極上に形成された膜体の上に、同種の電極を
重ねて膜体を挟持した後、これをドライボックス中のア
ルゴン雰囲気のもとで密閉セル内に封入し、膜体を対象
としてイオン伝導度およびプロトン伝導度が測定され
た。測定は、インピーダンスアナライザー(HP419
4A)を使用し、周波数100〜150MHzのもと
で、膜体のインピーダンス絶対値と位相角を所定の温度
下(24℃と100℃)で測定し、複素インピーダンス
プロットを作成して伝導度を算出した。
The test was performed as follows. In each case, after the same type of electrode is stacked on the film formed on the electrode and the film is sandwiched, the film is sealed in a closed cell under an argon atmosphere in a dry box, and the film is formed. Ionic conductivity and proton conductivity were measured as controls. The measurement was performed using an impedance analyzer (HP419).
4A), at a frequency of 100 to 150 MHz, the absolute value of the impedance and the phase angle of the membrane are measured at a predetermined temperature (24 ° C. and 100 ° C.), and a complex impedance plot is created to determine the conductivity. Calculated.

【0048】実施例1〜3の場合には、24℃と100
℃の温度下におけるイオン伝導度と、24℃で30時間
通電したときの通電前後における直流伝導度とが測定さ
れ、一方、実施例4〜6と比較例の場合には、24℃と
100℃の温度下におけるプロトン伝導度と、相対湿度
80%の雰囲気下で24℃と100℃の温度にそれぞれ
1時間放置したときのプロトン伝導度とが測定された。
In the case of Examples 1 to 3, 24 ° C. and 100 ° C.
The ionic conductivity at a temperature of 100 ° C. and the DC conductivity before and after energization at 24 ° C. for 30 hours were measured. On the other hand, in Examples 4 to 6 and Comparative Example, 24 ° C. and 100 ° C. And the proton conductivity when left for 1 hour at a temperature of 24 ° C. and 100 ° C. respectively in an atmosphere of a relative humidity of 80% were measured.

【0049】表1によれば、実施例1〜3の場合には、
24℃において10−6〜10−4 クラスのイオン伝導
度を示し、100℃においては10−4〜10−3クラ
スのイオン伝導度を示している。
According to Table 1, in Examples 1 to 3,
10 at 24 ° C-6-10-4 Class ionic conduction
Degrees at 100 ° C.-4-10-3Kula
3 shows the ionic conductivity of the metal.

【0008】およびAnd

【0009】において例示した従来のイオン伝導度10
-7クラスに比べると、格段の向上を示しており、また、
広い温度範囲において、安定したイオン伝導度を備えて
いることが認められる。
The conventional ionic conductivity 10 exemplified in
Compared to the -7 class, it shows a remarkable improvement,
It is recognized that the compound has stable ionic conductivity over a wide temperature range.

【0050】さらに、30時通電時の直流伝導度におい
ても、試験前後に差はなく、時間経過に対する安定性に
も優れている。実施例4〜6の場合には、比較例に比
べ、24℃におけるプロトン伝導度において優れた特性
を示しているとともに、100℃においても、総じて高
いプロトン伝導度を示していることが認められる。
Furthermore, there is no difference between the DC conductivity before and after the test at 30 o'clock conduction, and the DC conductivity is excellent with respect to the passage of time. In the case of Examples 4 to 6, it is recognized that the proton conductivity at 24 ° C. is superior to that of the comparative example, and the proton conductivity is generally high at 100 ° C.

【0051】実施例の特性が優れる理由は、まず、イオ
ン解離度の高い硫酸塩基あるいは硫酸基を多数導入した
重合体によって高いキャリア密度が確保されること、そ
して、一般式の重合体がN、O、Sなど電子供与性基を
主鎖骨格に有しており、従って、イオンとの親和性が高
くなることから、伝導経路が多数分子中に確保されるこ
とに起因するものである。
The reason why the characteristics of the examples are excellent is that, first, a high carrier density is secured by a sulfate group having a high degree of ion dissociation or a polymer into which a large number of sulfate groups have been introduced. It has an electron-donating group such as O and S in the main chain skeleton, and therefore has a high affinity for ions, so that a large number of conduction paths are secured in the molecule.

【0052】また、広い温度範囲と長時間の伝導性にお
いて安定した特性を示す理由は、本発明による伝導性高
分子体が、N、O、Sなどの電子供与性基を主鎖骨格に
有しており、しかも、ガラス転移温度が低いことが原因
しているものである。
The reason why the conductive polymer according to the present invention exhibits stable characteristics in a wide temperature range and a long-time conductivity has an electron-donating group such as N, O and S in the main chain skeleton. And the low glass transition temperature.

【0053】以上の理由から、イオン伝導度およびプロ
トン伝導度の双方において、優れた性能を有する伝導性
高分子体が構成されるものであり、特に、プロトン伝導
性に関して云えば、高いプロトン伝導度を有すること
は、水の含有が不要であることを意味するものであり、
当然、温度変化による蒸発、凍結はなくなり、性能は安
定化することになる。
For the above reasons, a conductive polymer having excellent performance in both ionic conductivity and proton conductivity is constituted. In particular, in terms of proton conductivity, high proton conductivity is obtained. Having a means that the water content is unnecessary,
Naturally, the evaporation and freezing due to the temperature change disappear, and the performance is stabilized.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上のように、本発明によるシングルイ
オンおよびプロトン伝導性高分子体によれば、分子中に
硫酸塩基あるいは硫酸基を含有する重合体と、一般式
−(R−X)n−(式中、RはCが1〜20の有機
残基、あるいはN、O、P、S、F、Cl、Br、I等
のヘテロ原子を含んだCが1〜20の有機残基を示し、
XはN、O、S、あるいはこれらの原子を含んだ有機残
基を示し、nは2以上の整数を示す)に基づく重合体と
から伝導性高分子体を構成したため、
As described above, according to the single ion and proton conductive polymer of the present invention, a polymer having a sulfate group or a sulfate group in the molecule is represented by the general formula:
-(R 1 -X) n- (wherein, R 1 represents an organic residue having 1 to 20 carbon atoms or a C atom containing a hetero atom such as N, O, P, S, F, Cl, Br, or I) Represents an organic residue of 1 to 20,
X represents N, O, S, or an organic residue containing these atoms, and n represents an integer of 2 or more).

【0051】より[0051]

【0053】で述べた理由によって、高いイオン伝導度
と高いプロトン伝導度を有し、さらに、広い温度範囲と
長時間使用下において、安定した伝導度を維持すること
ができる。
For the reasons described above, it has high ionic conductivity and high proton conductivity, and can maintain stable conductivity over a wide temperature range and for a long time of use.

フロントページの続き (72)発明者 福島 和明 東京都豊島区高田1丁目2番15号 メゾン M103号 (72)発明者 西山 利彦 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 原田 学 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 藤原 正樹 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 西山 淳子 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 岡田 志奈子 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 Fターム(参考) 4J002 AB05W BC12W BE01W BE02W CC03W CH02X CH06X CH07W CN01X GQ00 GQ02 Continued on the front page (72) Inventor Kazuaki Fukushima Maison M103, 1-2-15 Takada, Toshima-ku, Tokyo (72) Inventor Toshihiko Nishiyama 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo Inside NEC Corporation (72) Inventor: Manabu Harada 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation (72) Inventor: Masaki Fujiwara 7-1-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo Inside NEC Corporation (72 Inventor Junko Nishiyama 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation (72) Inventor Shinako Okada 5-7-1 Shiba 5-chome, Minato-ku, Tokyo F-term (Reference) 4J002 AB05W BC12W BE01W BE02W CC03W CH02X CH06X CH07W CN01X GQ00 GQ02

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】分子中に硫酸塩基を有する重合体と、一般
式 −(R−X)n−(式中、RはCが1〜20の
有機残基、あるいはN、O、P、S、F、Cl、Br、
I等のヘテロ原子を含んだCが1〜20の有機残基を示
し、XはN、O、S、あるいはこれらの原子を含んだ有
機残基を示し、nは2以上の整数を示す)により表され
る重合体とから成ることを特徴とするシングルイオン伝
導性高分子体。
1. A polymer having a sulfate group in a molecule and a compound represented by the general formula-(R 1 -X) n- (wherein R 1 is an organic residue having 1 to 20 C, or N, O, P , S, F, Cl, Br,
C containing a hetero atom such as I represents an organic residue of 1 to 20, X represents N, O, S or an organic residue containing these atoms, and n represents an integer of 2 or more.) And a polymer represented by the following formula:
【請求項2】前記Xは、OあるいはSであることを特徴
とする請求項第1項記載のシングルイオン伝導性高分子
体。
2. The single ion conductive polymer according to claim 1, wherein said X is O or S.
【請求項3】前記Rは、メチレン基、エチレン基、あ
るいはプロピレン基であることを特徴とする請求項第1
項あるいは第2項記載のシングルイオン伝導性高分子
体。
3. The method according to claim 1, wherein said R 1 is a methylene group, an ethylene group, or a propylene group.
Item 3. The single ion conductive polymer according to Item 2 or 2.
【請求項4】前記分子中に硫酸塩基を有する重合体は、
重合度が10〜10,000の前駆重合体から得られた
ものであることを特徴とする請求項第1項ないし第3項
のいずれかに記載のシングルイオン伝導性高分子体。
4. The polymer having a sulfate group in the molecule,
The single ion conductive polymer according to any one of claims 1 to 3, wherein the single ion conductive polymer is obtained from a precursor polymer having a degree of polymerization of 10 to 10,000.
【請求項5】前記分子中に硫酸塩基を有する重合体は、
前記一般式の重合体との合計重量において、少なくとも
5%を占めることを特徴とする請求項第1項ないし第4
項のいずれかに記載のシングルイオン伝導性高分子体。
5. The polymer having a sulfate group in the molecule,
5. The composition according to claim 1, wherein said resin occupies at least 5% of the total weight of the polymer of the general formula.
Item 14. The single ion-conductive polymer according to any one of Items [1] to [10].
【請求項6】前記分子中に硫酸塩基を有する重合体は、
当該重合体を構成する1ユニットに対して0.05〜5
個の硫酸塩基を有することを特徴とする請求項第1項な
いし第5項のいずれかに記載のシングルイオン伝導性高
分子体。
6. The polymer having a sulfate group in the molecule,
0.05 to 5 for 1 unit constituting the polymer
The single ion conductive polymer according to any one of claims 1 to 5, wherein the single ion conductive polymer has a plurality of sulfate groups.
【請求項7】分子中に硫酸基を有する重合体と、一般式
−(R1−X)n−(式中、R はCが1〜20の有
機残基、あるいはN、O、P、S、F、Cl、Br、I
等のヘテロ原子を含んだCが1〜20の有機残基を示
し、XはN、O、S、あるいはこれらの原子を含んだ有
機残基を示し、nは2以上の整数を示す)により表され
る重合体とから成ることを特徴とするプロトン伝導性高
分子体。
7. A polymer having a sulfate group in the molecule, and a compound represented by the general formula:
 − (R1-X) n- (wherein R1 Is C with 1-20
Residues, or N, O, P, S, F, Cl, Br, I
Represents an organic residue having 1 to 20 including a hetero atom such as
And X is N, O, S, or an atom containing these atoms.
And n represents an integer of 2 or more).
Having high proton conductivity, comprising:
Molecular body.
【請求項8】前記Xは、OあるいはSであることを特徴
とする請求項第7項記載のプロトン伝導性高分子体。
8. The proton conductive polymer according to claim 7, wherein said X is O or S.
【請求項9】前記Rは、メチレン基、エチレン基、あ
るいはプロピレン基であることを特徴とする請求項第7
項あるいは第8項記載のプロトン伝導性高分子体。
9. The method according to claim 7, wherein said R 1 is a methylene group, an ethylene group or a propylene group.
Item 9. The proton conductive polymer according to item 8 or 8.
【請求項10】前記分子中に硫酸基を有する重合体は、
重合度が10〜10,000の前駆重合体から得られた
ものであることを特徴とする請求項第7項ないし第9項
のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子体。
10. The polymer having a sulfate group in the molecule,
The proton conductive polymer according to any one of claims 7 to 9, wherein the proton conductive polymer is obtained from a precursor polymer having a degree of polymerization of 10 to 10,000.
【請求項11】前記分子中に硫酸基を有する重合体は、
前記一般式の重合体との合計重量において、少なくとも
5%を占めることを特徴とする請求項第7項ないし第1
0項のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子体。
11. The polymer having a sulfate group in the molecule,
8. The method according to claim 7, wherein the polymer occupies at least 5% of the total weight of the polymer of the general formula.
Item 10. The proton-conductive polymer according to any one of items 0.
【請求項12】前記分子中に硫酸基を有する重合体は、
当該重合体を構成する1ユニットに対して0.05〜5
個の硫酸基を有することを特徴とする請求項第7項ない
し第11項のいずれかに記載のプロトン伝導性高分子
体。
12. The polymer having a sulfate group in the molecule,
0.05 to 5 for 1 unit constituting the polymer
The proton conductive polymer according to any one of claims 7 to 11, wherein the proton conductive polymer has two sulfate groups.
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WO2007024003A1 (en) * 2005-08-25 2007-03-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Ion-conductive material, solid polymer electrolyte membrane, and fuel battery
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2001095351A1 (en) * 2000-06-07 2001-12-13 Nisshinbo Industries, Inc. Electrolyte composition for electric double-layer capacitor, solid polymer electrolyte, composition for polarizable electrode, polarizable electrode, and electric double-layer capacitor
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WO2007024003A1 (en) * 2005-08-25 2007-03-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Ion-conductive material, solid polymer electrolyte membrane, and fuel battery
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