JP2000119336A - 単一イオン伝導性高分子固体電解質 - Google Patents
単一イオン伝導性高分子固体電解質Info
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Abstract
(57)【要約】
【構成】本願発明の目的は、高いイオン伝導性を有する
単一イオン伝導性固体電解質を提供することにある。 【解決手段】ビニルイミダゾリン重合体及び金属イオン
からなることを特徴とする単一イオン伝導性高分子固体
電解質、及び、ビニルイミダゾリン重合体が以下の化学
式１を有する単位からなる重合体である単一イオン伝導
性高分子固体電解質、その中で、金属イオンがアルカリ
金属イオンであるか又は、アルカリ金属イオンがリチウ
ムイオンである単一イオン伝導性高分子固体電解質。 【化１】 （ｎは１以上の整数を、Ｒ1 〜Ｒ3 は水素又は炭素数１
〜４のアルキル基を示す。）
単一イオン伝導性固体電解質を提供することにある。 【解決手段】ビニルイミダゾリン重合体及び金属イオン
からなることを特徴とする単一イオン伝導性高分子固体
電解質、及び、ビニルイミダゾリン重合体が以下の化学
式１を有する単位からなる重合体である単一イオン伝導
性高分子固体電解質、その中で、金属イオンがアルカリ
金属イオンであるか又は、アルカリ金属イオンがリチウ
ムイオンである単一イオン伝導性高分子固体電解質。 【化１】 （ｎは１以上の整数を、Ｒ1 〜Ｒ3 は水素又は炭素数１
〜４のアルキル基を示す。）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、新規な単一イオ
ン伝導性高分子固体電解質に関する。
ン伝導性高分子固体電解質に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気化学デバイス材料、その中でも特に
電池に関して、固体電解質を使用すると、液漏れが無く
なり、電池の信頼性が向上するとともに、電池の薄型
化、積層化が可能となる。そこで、固体電解質として種
々の化合物が提案されている。無機材料からなる固体電
解質は、比較的イオン伝導性は高いが、結晶体であるた
め、機械強度が乏しく、可撓性に欠ける。
電池に関して、固体電解質を使用すると、液漏れが無く
なり、電池の信頼性が向上するとともに、電池の薄型
化、積層化が可能となる。そこで、固体電解質として種
々の化合物が提案されている。無機材料からなる固体電
解質は、比較的イオン伝導性は高いが、結晶体であるた
め、機械強度が乏しく、可撓性に欠ける。
【０００３】一方、有機電解質は可撓性のある膜に成形
する事が可能であるため、特に薄型電池の固体電解質材
料として有望視されている。ポリエチレンオキサイドと
Ｌｉ，Ｎａ塩の複合体が高いアルカリ金属イオン伝導性
を示すことが知られている。このポリマーに塩を添加す
るタイプの固体電解質は双イオン伝導体と呼ばれている
が、原理的に内部直流電界によるアニオンの遍在が起こ
ってしまい経時的な出力低下をもたらすという欠点があ
る。
する事が可能であるため、特に薄型電池の固体電解質材
料として有望視されている。ポリエチレンオキサイドと
Ｌｉ，Ｎａ塩の複合体が高いアルカリ金属イオン伝導性
を示すことが知られている。このポリマーに塩を添加す
るタイプの固体電解質は双イオン伝導体と呼ばれている
が、原理的に内部直流電界によるアニオンの遍在が起こ
ってしまい経時的な出力低下をもたらすという欠点があ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の様に、従来提案
されてきた高分子固体電解質、特に高分子に塩を添加す
る双イオン伝導性高分子固体電解質は、アニオンの遍在
による経時的出力低下という問題がある。このため、高
分子固体電解質に塩を添加するのでは無く、高分子固体
電解質にアニオン単位を導入することで、アニオンの遍
在を抑制し、対イオンの例えばリチウムイオンのみが移
動できる単一イオン伝導性高分子固体電解質の開発が望
まれていた。
されてきた高分子固体電解質、特に高分子に塩を添加す
る双イオン伝導性高分子固体電解質は、アニオンの遍在
による経時的出力低下という問題がある。このため、高
分子固体電解質に塩を添加するのでは無く、高分子固体
電解質にアニオン単位を導入することで、アニオンの遍
在を抑制し、対イオンの例えばリチウムイオンのみが移
動できる単一イオン伝導性高分子固体電解質の開発が望
まれていた。
【０００５】本願発明の目的は、高いイオン伝導性を有
する単一イオン伝導性固体電解質を提供することにあ
る。
する単一イオン伝導性固体電解質を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、単一イオ
ン伝導性高分子固体電解質について鋭意検討した結果、
ビニルイミダゾリン重合体と金属イオンからなる電解質
が高いイオン伝導性を示すという事実を新たに見いだ
し、本願発明を完成させるに至った。
ン伝導性高分子固体電解質について鋭意検討した結果、
ビニルイミダゾリン重合体と金属イオンからなる電解質
が高いイオン伝導性を示すという事実を新たに見いだ
し、本願発明を完成させるに至った。
【０００７】すなわち、本願発明は、ビニルイミダゾリ
ン重合体及び金属イオンからなることを特徴とする単一
イオン伝導性高分子固体電解質である。
ン重合体及び金属イオンからなることを特徴とする単一
イオン伝導性高分子固体電解質である。
【０００８】以下に本願発明をさらに詳細に説明する。
【０００９】本願発明の単一イオン伝導性高分子固体電
解質において使用されるビニルイミダゾリン重合体は、
以下の化学式２を有する単位からなる重合体である。
解質において使用されるビニルイミダゾリン重合体は、
以下の化学式２を有する単位からなる重合体である。
【００１０】
【化２】
【００１１】（ｎは１以上の整数を、Ｒ1 〜Ｒ3 は水素
又は炭素数１〜４のアルキル基を示す。） アルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソ
プロピル、ブチル、イソブチル、セカンダリーブチル、
ターシャリーブチル基が例示される。
又は炭素数１〜４のアルキル基を示す。） アルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソ
プロピル、ブチル、イソブチル、セカンダリーブチル、
ターシャリーブチル基が例示される。
【００１２】本願発明の単一イオン伝導性高分子固体電
解質に使用されるアニオン部分は、公知の方法で容易に
ビニルイミダゾリン重合体から誘導することができる
が、あえて例示すると、ブチルリチウムの様な強い塩基
をビニルイミダゾリン重合体に作用させることによりア
ニオンが得られる。
解質に使用されるアニオン部分は、公知の方法で容易に
ビニルイミダゾリン重合体から誘導することができる
が、あえて例示すると、ブチルリチウムの様な強い塩基
をビニルイミダゾリン重合体に作用させることによりア
ニオンが得られる。
【００１３】本願発明の単一イオン伝導性高分子固体電
解質に使用されるビニルイミダゾリン重合体は他モノマ
ーと共重合させたものを使用しても良い。共重合できる
モノマーとしては、アクリロニトリル、メタクリロニト
リルの様な不飽和ニトリル類、塩化ビニル、臭化ビニ
ル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル類、塩化ビニリ
デン等のハロゲン化ビニリデン類、アクリル酸、メタク
リル酸、イタコン酸、無水マレイン酸等の不飽和カルボ
ン酸、及びこれらの塩類、（メタ）アクリル酸メチル、
（メタ）アクリル酸エチル等の（メタ）アクリル酸エス
テル類、メチルビニルケトン、メチルイソプロペニルケ
トン等の不飽和ケトン類、酢酸ビニル、安息香酸ビニル
等のビニルエステル類、メチルビニルエーテル、エチル
ビニルエーテル等のビニルエーテル類、（メタ）アクリ
ルアミド及びそのアルキル置換体、ビニルスルホン酸、
（メタ）アリルスルホン酸、ｐ−スチレンスルホン酸、
２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、
（メタ）アクリロイルオキシエチルスルホン酸等の不飽
和スルホン酸等及びこれらの塩類、スチレン、α−メチ
ルスチレン、クロロスチレン等のスチレン及びそのアル
キル又はハロゲン置換体、アリルアルコール及びそのエ
ステル又はエーテル類、ビニルピリジン、ビニルピリミ
ジン、ビニルイミダゾール、ジメチルアミノエチルメタ
クリレート、ビニルベンジルジメチルアミン等の塩基性
ビニル化合物類、ビニルピロリドン、ビニルアセトアミ
ド、ビニルホルムアミドの様なビニルアミド類などが挙
げられる。
解質に使用されるビニルイミダゾリン重合体は他モノマ
ーと共重合させたものを使用しても良い。共重合できる
モノマーとしては、アクリロニトリル、メタクリロニト
リルの様な不飽和ニトリル類、塩化ビニル、臭化ビニ
ル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル類、塩化ビニリ
デン等のハロゲン化ビニリデン類、アクリル酸、メタク
リル酸、イタコン酸、無水マレイン酸等の不飽和カルボ
ン酸、及びこれらの塩類、（メタ）アクリル酸メチル、
（メタ）アクリル酸エチル等の（メタ）アクリル酸エス
テル類、メチルビニルケトン、メチルイソプロペニルケ
トン等の不飽和ケトン類、酢酸ビニル、安息香酸ビニル
等のビニルエステル類、メチルビニルエーテル、エチル
ビニルエーテル等のビニルエーテル類、（メタ）アクリ
ルアミド及びそのアルキル置換体、ビニルスルホン酸、
（メタ）アリルスルホン酸、ｐ−スチレンスルホン酸、
２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、
（メタ）アクリロイルオキシエチルスルホン酸等の不飽
和スルホン酸等及びこれらの塩類、スチレン、α−メチ
ルスチレン、クロロスチレン等のスチレン及びそのアル
キル又はハロゲン置換体、アリルアルコール及びそのエ
ステル又はエーテル類、ビニルピリジン、ビニルピリミ
ジン、ビニルイミダゾール、ジメチルアミノエチルメタ
クリレート、ビニルベンジルジメチルアミン等の塩基性
ビニル化合物類、ビニルピロリドン、ビニルアセトアミ
ド、ビニルホルムアミドの様なビニルアミド類などが挙
げられる。
【００１４】ビニルイミダゾリン重合体は架橋していて
も良いし、架橋していなくても良い。
も良いし、架橋していなくても良い。
【００１５】本願発明の単一イオン伝導性高分子固体電
解質は、ビニルイミダゾリン重合体及び金属イオンから
成る。金属イオンは電解質、電解液に使用される公知の
金属イオンであれば特に問題無く使用できるが、アルカ
リ金属イオンが特に好ましい。ただしリチウムイオン電
池用途に使用される場合は、リチウムイオンが好まし
い。
解質は、ビニルイミダゾリン重合体及び金属イオンから
成る。金属イオンは電解質、電解液に使用される公知の
金属イオンであれば特に問題無く使用できるが、アルカ
リ金属イオンが特に好ましい。ただしリチウムイオン電
池用途に使用される場合は、リチウムイオンが好まし
い。
【００１６】さらにこの単一イオン伝導性高分子固体電
解質に金属塩を添加することもできる。添加する金属塩
は電解質、電解液に使用される公知の金属塩なら特に問
題なく使用できるが、リチウム塩について例示すると、
ハロゲン化リチウム、過塩素酸リチウム、ヘキサフロロ
燐酸リチウム、ＬｉＣ（ＳＯ2C Ｆ3) 3, ＬｉＮ（ＣＦ3
ＳＯ2) 2, ＬｉＮ（ＳＯ2Ｃ2H 5) 2, ＬｉＣＦ3ＳＯ3,
ＬｉＢＦ4, ＬｉＡｓＦ6など一般に使用される塩を使用
する事ができる。塩はビニルイミダゾリン重合体がイオ
ン伝導性を示す量添加すれば良い。
解質に金属塩を添加することもできる。添加する金属塩
は電解質、電解液に使用される公知の金属塩なら特に問
題なく使用できるが、リチウム塩について例示すると、
ハロゲン化リチウム、過塩素酸リチウム、ヘキサフロロ
燐酸リチウム、ＬｉＣ（ＳＯ2C Ｆ3) 3, ＬｉＮ（ＣＦ3
ＳＯ2) 2, ＬｉＮ（ＳＯ2Ｃ2H 5) 2, ＬｉＣＦ3ＳＯ3,
ＬｉＢＦ4, ＬｉＡｓＦ6など一般に使用される塩を使用
する事ができる。塩はビニルイミダゾリン重合体がイオ
ン伝導性を示す量添加すれば良い。
【００１７】本願発明の単一イオン伝導性高分子固体電
解質は、そのままでもイオン伝導性を示すが、溶媒を添
加し、イオン伝導度を高めることができる。
解質は、そのままでもイオン伝導性を示すが、溶媒を添
加し、イオン伝導度を高めることができる。
【００１８】使用できる溶媒として、アセトニトリル、
ガンマブチロラクトン、ジエチルエーテル、ジメトキシ
エタン、ジメチルスルホキシド、ジオキソラン、エチレ
ンカーボネート、プロピレンカーボネート、蟻酸メチ
ル、２−メチルテトラヒドロフラン、３−メチル−1 ，
3 −オキサゾリジン−2 −オン、スルホラン、テトラヒ
ドロフラン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネ
ート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカー
ボネートなどが例示されるが、この他の溶媒を使用して
も一向に差し支えない。
ガンマブチロラクトン、ジエチルエーテル、ジメトキシ
エタン、ジメチルスルホキシド、ジオキソラン、エチレ
ンカーボネート、プロピレンカーボネート、蟻酸メチ
ル、２−メチルテトラヒドロフラン、３−メチル−1 ，
3 −オキサゾリジン−2 −オン、スルホラン、テトラヒ
ドロフラン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネ
ート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカー
ボネートなどが例示されるが、この他の溶媒を使用して
も一向に差し支えない。
【００１９】
【実施例】以下、本願発明を実施例にて具体的に説明す
るが、本願発明はこれら実施例により限定されるもので
はない。
るが、本願発明はこれら実施例により限定されるもので
はない。
【００２０】実施例１ 窒素気流下、ポリビニルイミダゾリン（平均分子量１５
万）２ｇをヘキサンに懸濁させ、これに１．５Ｍブチル
リチウムのヘキサン溶液を１２ミリリットル加えた。そ
の後、溶媒を留去し、ポリビニルイミダゾリンのリチウ
ム塩粉末を得た。これにアセトニトリルを１０重量％添
加し、３０℃におけるイオン伝導度を測定したところ
０．０６５ｍＳ／ｃｍであった。
万）２ｇをヘキサンに懸濁させ、これに１．５Ｍブチル
リチウムのヘキサン溶液を１２ミリリットル加えた。そ
の後、溶媒を留去し、ポリビニルイミダゾリンのリチウ
ム塩粉末を得た。これにアセトニトリルを１０重量％添
加し、３０℃におけるイオン伝導度を測定したところ
０．０６５ｍＳ／ｃｍであった。
【００２１】実施例２ 窒素気流下、ビニルイミダゾリン−アクリロニトリル共
重合体（１：１）２ｇをヘキサンに懸濁させ、これに
１．５Ｍブチルリチウムのヘキサン溶液を６ミリリット
ル加えた。その後、溶媒を留去し、ポリビニルイミダゾ
リンのリチウム塩粉末を得た。これにアセトニトリルを
１０重量％添加し、３０℃におけるイオン伝導度を測定
したところ０．０４２ｍＳ／ｃｍであった。
重合体（１：１）２ｇをヘキサンに懸濁させ、これに
１．５Ｍブチルリチウムのヘキサン溶液を６ミリリット
ル加えた。その後、溶媒を留去し、ポリビニルイミダゾ
リンのリチウム塩粉末を得た。これにアセトニトリルを
１０重量％添加し、３０℃におけるイオン伝導度を測定
したところ０．０４２ｍＳ／ｃｍであった。
【００２２】実施例３ 窒素気流下、ポリビニルイミダゾリン（平均分子量１
万）２ｇをヘキサンに懸濁させ、これに１．５Ｍブチル
リチウムのヘキサン溶液を１２ミリリットル加えた。そ
の後、溶媒を留去し、ポリビニルイミダゾリンのリチウ
ム塩粉末を得た。これを圧縮成型し、３０℃におけるイ
オン伝導度を測定したところ０．００５ｍＳ／ｃｍであ
った。
万）２ｇをヘキサンに懸濁させ、これに１．５Ｍブチル
リチウムのヘキサン溶液を１２ミリリットル加えた。そ
の後、溶媒を留去し、ポリビニルイミダゾリンのリチウ
ム塩粉末を得た。これを圧縮成型し、３０℃におけるイ
オン伝導度を測定したところ０．００５ｍＳ／ｃｍであ
った。
【００２３】
【発明の効果】本発明は液漏れしない単一イオン伝導性
高分子固体電解質を提供するものであり、極めて有意義
である。
高分子固体電解質を提供するものであり、極めて有意義
である。
Claims (4)
- 【請求項１】ビニルイミダゾリン重合体及び金属イオン
からなることを特徴とする単一イオン伝導性高分子固体
電解質。 - 【請求項２】ビニルイミダゾリン重合体が以下の化学式
１を有する単位からなる重合体である請求項１に記載の
単一イオン伝導性高分子固体電解質。 【化１】 （ｎは１以上の整数を、Ｒ1 〜Ｒ3 は水素又は炭素数１
〜４のアルキル基を示す。） - 【請求項３】金属イオンがアルカリ金属イオンである請
求項１または２記載の単一イオン伝導性高分子固体電解
質。 - 【請求項４】請求項３に記載の単一イオン伝導性高分子
固体電解質において、アルカリ金属イオンがリチウムイ
オンである単一イオン伝導性高分子固体電解質。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10294820A JP2000119336A (ja) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | 単一イオン伝導性高分子固体電解質 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10294820A JP2000119336A (ja) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | 単一イオン伝導性高分子固体電解質 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000119336A true JP2000119336A (ja) | 2000-04-25 |
Family
ID=17812684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10294820A Pending JP2000119336A (ja) | 1998-10-16 | 1998-10-16 | 単一イオン伝導性高分子固体電解質 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000119336A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100684804B1 (ko) | 2006-04-06 | 2007-02-22 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지용 고분자 전해질 막, 이의 제조 방법 및 이를포함하는 연료 전지시스템 |
| WO2010041876A2 (ko) * | 2008-10-08 | 2010-04-15 | Suh Kwang Suck | 고분자 이온성 액체를 이용한 전도성 고분자 유기용매 분산용액 제조 방법 및 이에 의해 제조되는 전도성 고분자 |
| WO2010041879A2 (ko) * | 2008-10-09 | 2010-04-15 | Suh Kwang Suck | 굴절율이 낮은 티오펜계 전도성 고분자 |
| JP2016192377A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 旭化成株式会社 | イオン伝導性ポリマー電解質 |
| CN106410270A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-02-15 | 中山大学 | 一种以二氧化碳基聚碳酸酯为主链的锂单离子传导固态聚合物电解质及其制备方法 |
| CN110336080A (zh) * | 2019-06-18 | 2019-10-15 | 浙江大学 | 一种复合单离子固态电解质的制备及应用方法 |
-
1998
- 1998-10-16 JP JP10294820A patent/JP2000119336A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100684804B1 (ko) | 2006-04-06 | 2007-02-22 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지용 고분자 전해질 막, 이의 제조 방법 및 이를포함하는 연료 전지시스템 |
| WO2010041876A2 (ko) * | 2008-10-08 | 2010-04-15 | Suh Kwang Suck | 고분자 이온성 액체를 이용한 전도성 고분자 유기용매 분산용액 제조 방법 및 이에 의해 제조되는 전도성 고분자 |
| WO2010041876A3 (ko) * | 2008-10-08 | 2010-07-29 | Suh Kwang Suck | 고분자 이온성 액체를 이용한 전도성 고분자 유기용매 분산용액 제조 방법 및 이에 의해 제조되는 전도성 고분자 |
| KR101022208B1 (ko) * | 2008-10-08 | 2011-03-16 | 광 석 서 | 고분자 이온성 액체를 이용한 전도성 고분자 유기용매 분산용액 제조 방법 및 이에 의해 제조되는 전도성 고분자 |
| WO2010041879A2 (ko) * | 2008-10-09 | 2010-04-15 | Suh Kwang Suck | 굴절율이 낮은 티오펜계 전도성 고분자 |
| WO2010041879A3 (ko) * | 2008-10-09 | 2010-07-29 | Suh Kwang Suck | 굴절율이 낮은 티오펜계 전도성 고분자 |
| JP2016192377A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 旭化成株式会社 | イオン伝導性ポリマー電解質 |
| CN106410270A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-02-15 | 中山大学 | 一种以二氧化碳基聚碳酸酯为主链的锂单离子传导固态聚合物电解质及其制备方法 |
| CN106410270B (zh) * | 2016-11-04 | 2018-12-21 | 中山大学 | 一种以二氧化碳基聚碳酸酯为主链的锂单离子传导固态聚合物电解质及其制备方法 |
| CN110336080A (zh) * | 2019-06-18 | 2019-10-15 | 浙江大学 | 一种复合单离子固态电解质的制备及应用方法 |
| CN110336080B (zh) * | 2019-06-18 | 2020-11-03 | 浙江大学 | 一种复合单离子固态电解质的制备及应用方法 |
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