JP2000322931A - High molecular solid electrolyte - Google Patents

High molecular solid electrolyte

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JP2000322931A
JP2000322931A JP11129216A JP12921699A JP2000322931A JP 2000322931 A JP2000322931 A JP 2000322931A JP 11129216 A JP11129216 A JP 11129216A JP 12921699 A JP12921699 A JP 12921699A JP 2000322931 A JP2000322931 A JP 2000322931A
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JP
Japan
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poly
electrolyte
diethylene glycol
carbonate
salt
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JP11129216A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Ishitoku
徳 武 石
Masaharu Shindo
藤 雅 春 進
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Mitsui Chemicals Inc
Yuasa Corp
Original Assignee
Mitsui Chemicals Inc
Yuasa Corp
Yuasa Battery Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the electrolyte that is composed of material capable of being polymerized at a temperature at which electrolyte salt is not decomposed, has high ion conductivity, and is stable chemically, by composing the electrolyte of a polymer formed by polymerizing poly (diethyleneglycolcarbonate) diacrylic acid ester and salt of metal of Ia-th group in the periodic table. SOLUTION: This high molecular solid electrolyte is composed of a polymer formed by polymerizing poly (diethyleneglycolcarbonate) diacrylic acid ester and salt of metal of Ia-th group in the periodic table. In the formula, n is 1 to 1000. preferably an integer of 5 to 500. Ester represented by the formula, an ester of poly (diethyleneglycolcarbonate) and acrylic acid, the poly (diethyleneglycolcarbonate) is composed by reacting diethyleneglycol, diester carbonate, and phosgene or carbonyl component such as chloroformate in a predetermined method.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の技術分野】本発明は一次電池、二次電池、コン
デンサーなどに用いられる高分子固体電解質に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid polymer electrolyte used for primary batteries, secondary batteries, capacitors and the like.

【0002】[0002]

【発明の技術的背景】従来から、一次電池、二次電池、
コンデンサーなどの電気化学素子には液体の電解質、す
なわち電解液が用いられてきた。しかしながら液体の電
解質は漏液が発生したりして、長期間の信頼性に欠ける
という問題点があった。
BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, primary batteries, secondary batteries,
Liquid electrolytes, that is, electrolytes, have been used for electrochemical devices such as capacitors. However, there is a problem that the liquid electrolyte leaks or lacks long-term reliability.

【0003】このような問題を解決する方法として、固
体の電解質を用いる方法が知られており、固体の電解質
を用いると、漏液が発生したりすることがなく、信頼性
の高い素子を提供できるとともに、素子自体の小型・軽
量化を図ることができる。
As a method for solving such a problem, a method using a solid electrolyte is known, and when a solid electrolyte is used, a highly reliable element is provided without liquid leakage. In addition, the size and weight of the element itself can be reduced.

【0004】近年、このような固体の電解質として種々
の高分子固体電解質が研究されている。また、高分子固
体電解質は、固体電解質の特徴を有するとともに、可撓
性を有しているため電極−高分子固体電解質間のイオン
電子交換反応過程で生じる体積変化にも柔軟に適用する
ことができ、電気化学素子用の電解質として期待されて
いる。
In recent years, various polymer solid electrolytes have been studied as such solid electrolytes. In addition, the polymer solid electrolyte has the characteristics of a solid electrolyte and has flexibility, so that it can be flexibly applied to a volume change occurring in an ion-electron exchange reaction process between an electrode and a polymer solid electrolyte. It is expected to be an electrolyte for electrochemical devices.

【0005】このような高分子固体電解質としては、特
開平1−241764号公報に、エチレンオキサイドま
たはプロピレンオキサイド鎖を有する単量体に、メタク
リル酸エステルを重合させることによって得られる架橋
重合体、極性非プロトン液体およびアルカリ金属とから
なる固体電解質が記載されている。この特開平1−24
1764号公報には、実施例として、下記式(2)で表
されるポリ(ジエチレングリコールカーボネート)ジメ
タクリレートをメタクリル酸エステルとして用いる例が
記載されている。
[0005] As such a solid polymer electrolyte, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-241764 discloses a crosslinked polymer obtained by polymerizing a methacrylic acid ester with a monomer having an ethylene oxide or propylene oxide chain, a polar polymer, and a polar polymer. A solid electrolyte comprising an aprotic liquid and an alkali metal is described. This Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-24
No. 1764 describes as an example an example in which poly (diethylene glycol carbonate) dimethacrylate represented by the following formula (2) is used as a methacrylate.

【0006】[0006]

【化2】 Embedded image

【0007】しかしながら、一般的にメタクリル酸エス
テルは、重合速度が遅いため、たとえば、重合開始剤を
添加して熱重合を行う場合、比較的高い温度で行う必要
がある。この際、電解質塩を溶解させた状態で重合を行
うと、熱により塩の分解が起こる可能性が高いという問
題点がある。
However, methacrylic acid esters generally have a low polymerization rate. For example, when thermal polymerization is carried out by adding a polymerization initiator, it is necessary to carry out the polymerization at a relatively high temperature. At this time, if the polymerization is performed in a state where the electrolyte salt is dissolved, there is a problem that the salt is likely to be decomposed by heat.

【0008】[0008]

【発明の目的】本発明は、電解質塩を分解しない温度で
重合可能な材料から形成され、しかも高いイオン伝導度
を有し、かつ化学的に安定な高分子固体電解質を提供す
ることを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a polymer solid electrolyte which is formed from a material which can be polymerized at a temperature which does not decompose an electrolyte salt, has high ionic conductivity, and is chemically stable. I have.

【0009】[0009]

【発明の概要】本発明者は、上記従来技術の問題点を解
決するため、鋭意、研究を進めた結果、重合性の高いポ
リ(ジエチレングリコールカーボネート)ジアクリル酸
エステルを使用し、このアクリル酸エステルと電解質塩
とを、電解質塩が分解することのない温度で重合させる
ことによって、高いイオン伝導度を有し、しかも化学的
に安定な高分子固体電解質が得られることを見いだし、
本発明を完成するに至った。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has made intensive studies to solve the above-mentioned problems of the prior art, and as a result, used poly (diethylene glycol carbonate) diacrylate ester having high polymerizability, By polymerizing the electrolyte salt and the electrolyte salt at a temperature at which the electrolyte salt does not decompose, it is found that a polymer solid electrolyte having high ionic conductivity and being chemically stable can be obtained.
The present invention has been completed.

【0010】すなわち、本発明は、下記一般式(1)で
表わされるポリ(ジエチレングリコールカーボネート)
ジアクリル酸エステルを重合させて得られる重合体と、
That is, the present invention provides a poly (diethylene glycol carbonate) represented by the following general formula (1):
A polymer obtained by polymerizing diacrylate,

【0011】[0011]

【化3】 Embedded image

【0012】周期律表第Ia族の金属の塩とからなるこ
とを特徴としている。
And a salt of a metal of Group Ia of the periodic table.

【0013】 〔発明の詳細な説明〕以下、本発明に係る高分子電解質
について、具体的に説明する。なお、本明細書において
「重合」という語は、単独重合だけではなく、共重合を
も包含した意味で用いられることがあり、「重合体」と
いう語は単独重合体だけではなく、共重合体をも包含し
た意味で用いられることがある。
[Detailed Description of the Invention] Hereinafter, the polymer electrolyte according to the present invention will be specifically described. In the present specification, the term "polymerization" may be used in a sense that encompasses not only homopolymerization but also copolymerization, and the term "polymer" is used not only for homopolymers but also for copolymers. Is sometimes used in a sense that also includes

【0014】本発明に係る高分子固体電解質は、一般式
(1)で表わされるポリ(ジエチレングリコールカーボ
ネート)ジアクリル酸エステルを重合させて得られる重
合体と、
The polymer solid electrolyte according to the present invention comprises a polymer obtained by polymerizing poly (diethylene glycol carbonate) diacrylate represented by the general formula (1):

【0015】[0015]

【化4】 Embedded image

【0016】式中、nは1〜1000、好ましくは5〜
500の整数である。周期律表第Ia族の金属の塩とか
らなる。ポリ(ジエチレングリコールカーボネート)ジアクリル
酸エステルの重合体 式(1)で表されるポリ(ジエチレングリコールカーボ
ネート)ジアクリル酸エステルは、ポリ(ジエチレング
リコールカーボネート)とアクリル酸とのエステルであ
り、ポリ(ジエチレングリコールカーボネート)は、ジ
エチレングリコールと炭酸ジエステル、ホスゲン、ある
いはクロロギ酸エステルなどのカルボニル成分とを、周
知の方法で反応することにより合成される。
In the formula, n is from 1 to 1,000, preferably from 5 to
It is an integer of 500. And a salt of a metal of Group Ia of the periodic table. Poly (diethylene glycol carbonate) diacryl
Polymer of acid ester Poly (diethylene glycol carbonate) diacrylate represented by formula (1) is an ester of poly (diethylene glycol carbonate) and acrylic acid, and poly (diethylene glycol carbonate) is diethylene glycol and carbonate diester, phosgene. Or a carbonyl component such as chloroformate by a well-known method.

【0017】カルボニル成分としては、具体的に、炭酸
ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジイソプロピル、炭酸ジ
ブチル、炭酸ジフェニル、エチレンカーボネート、プロ
ピレンカーボネートなどの炭酸ジエステル、クロロギ酸
メチル、クロロギ酸エチル、クロロギ酸フェニルなどの
クロロギ酸エステルあるいはホスゲンなどが挙げられ
る。
Specific examples of the carbonyl component include diester carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, diisopropyl carbonate, dibutyl carbonate, diphenyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate, methyl chloroformate, ethyl chloroformate and phenyl chloroformate. Examples include chloroformate and phosgene.

【0018】このようなカルボニル成分のジエチレング
リコールに対する仕込み比は、ジエチレングリコール1
モルに対し、0.5〜2倍モルであることが好ましい。
なお、このようなポリ(ジエチレングリコールカーボネ
ート)のGPC分析による数平均分子量は200〜10
0000、好ましくは1000〜50000であること
が望ましい。
The charging ratio of the carbonyl component to diethylene glycol is as follows.
It is preferably 0.5 to 2 moles with respect to the moles.
The number average molecular weight of such poly (diethylene glycol carbonate) determined by GPC analysis is 200 to 10
0000, preferably 1,000 to 50,000.

【0019】本発明で使用されるポリ(ジエチレングリ
コールカーボネート)アクリル酸エステルは、周知のエ
ステル化反応によって製造可能であり、具体的には以下
〜の方法が挙げられる。
The poly (diethylene glycol carbonate) acrylate used in the present invention can be produced by a well-known esterification reaction, and specific examples thereof include the following methods.

【0020】ポリ(ジエチレングリコールカーボネー
ト)とアクリル酸ハライドとを塩基存在下に縮合させる
方法。 この方法では、アクリル酸ハライドを、ポリ(ジエチレ
ングリコールカーボネート)の水酸基に対して0.5〜1
0当量となるように仕込むことが望ましい。
A method in which poly (diethylene glycol carbonate) and acrylic acid halide are condensed in the presence of a base. In this method, acrylic acid halide is added to the hydroxyl group of poly (diethylene glycol carbonate) in an amount of 0.5 to 1
It is desirable to charge so as to be 0 equivalent.

【0021】また、反応に用いる塩基としては、トリエ
チルアミン、ピリジン、ジメチルアミノピリジン、ジア
ザビシクロウンデセン(DBU)などの有機塩基、炭酸
ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウムなどの無機塩基を挙げることができる。このよ
うな塩基は、通常、アクリル酸ハライド1モルに対し
て、1〜5当量の量で使用される。このときの反応は、
無溶媒で行うことも可能であるが、反応に不活性な溶
媒、たとえば、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロ
ロエタンなどのハロゲン化炭化水素、ベンゼン、トルエ
ン、キシレンなどの芳香族炭化水素、ヘキサン、ヘプタ
ン、デカン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素、ジ
エチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)などの
エーテル類の存在下に反応を行ってもよい。反応温度
は、通常、−20〜100℃、好ましくは−5〜50℃
の範囲にあることが望ましい。
Examples of the base used in the reaction include organic bases such as triethylamine, pyridine, dimethylaminopyridine and diazabicycloundecene (DBU); and inorganic bases such as sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydroxide and potassium hydroxide. Can be mentioned. Such a base is generally used in an amount of 1 to 5 equivalents per 1 mol of the acrylic acid halide. The reaction at this time is
It is also possible to carry out without solvent, but a solvent inert to the reaction, for example, a halogenated hydrocarbon such as dichloromethane, chloroform, dichloroethane, an aromatic hydrocarbon such as benzene, toluene, xylene, hexane, heptane, decane, The reaction may be performed in the presence of an aliphatic hydrocarbon such as cyclohexane, or an ether such as diethyl ether or tetrahydrofuran (THF). The reaction temperature is usually -20 to 100C, preferably -5 to 50C.
Is desirably within the range.

【0022】ポリ(ジエチレングリコールカーボネー
ト)とアクリル酸無水物とを触媒存在下に縮合させる方
法。 この方法では、アクリル酸無水物を、ポリ(ジエチレン
グリコールカーボネート)の水酸基に対して0.2〜5
当量、好ましくは0.5〜2当量となるように仕込むこ
とが望ましい。また、反応に用いる触媒としては、硫
酸、メタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、あるい
はピリジン、ジメチルアミノピリジンなどを挙げること
ができる。このような触媒は、通常、アクリル酸無水物
に対して、0.01〜0.5当量の量で使用される。この
反応は、上記と同様に、溶媒の存在下で行うことがで
きる。
A method in which poly (diethylene glycol carbonate) and acrylic anhydride are condensed in the presence of a catalyst. In this method, acrylic anhydride is added to hydroxyl groups of poly (diethylene glycol carbonate) in an amount of from 0.2 to 5%.
It is desirable that the raw materials are charged so as to be equivalent, preferably 0.5 to 2 equivalent. Examples of the catalyst used for the reaction include sulfuric acid, methanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, pyridine, and dimethylaminopyridine. Such a catalyst is generally used in an amount of 0.01 to 0.5 equivalent based on acrylic anhydride. This reaction can be performed in the presence of a solvent as described above.

【0023】反応温度は、通常、−5〜120℃、好ま
しくは25〜100℃の範囲にあることが望ましい。 ポリ(ジエチレングリコールカーボネート)とアクリ
ル酸とを酸触媒存在下に縮合させる方法。
The reaction temperature is usually in the range of -5 to 120 ° C, preferably 25 to 100 ° C. A method in which poly (diethylene glycol carbonate) and acrylic acid are condensed in the presence of an acid catalyst.

【0024】この方法では、アクリル酸を、ポリ(ジエ
チレングリコールカーボネート)の水酸基に対して0.
2〜10当量、好ましくは1〜5当量となるように仕込
むことが望ましい。また、反応に用いる酸触媒として
は、硫酸、メタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸な
どを挙げることができる。このような酸触媒は、通常、
アクリル酸に対して、0.01〜0.5当量の量で使用さ
れる。この反応は、平衡で水が生成するため、共沸脱水
できる溶媒の存在下で行うことが好ましい。
In this method, acrylic acid is added to the hydroxyl group of poly (diethylene glycol carbonate) in an amount of 0.1%.
It is desirable to charge so as to be 2 to 10 equivalents, preferably 1 to 5 equivalents. Examples of the acid catalyst used in the reaction include sulfuric acid, methanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, and the like. Such acid catalysts are usually
It is used in an amount of 0.01 to 0.5 equivalent based on acrylic acid. This reaction is preferably performed in the presence of a solvent capable of azeotropic dehydration since water is generated at equilibrium.

【0025】反応温度は、通常、25〜180℃、好ま
しくは50〜150℃の範囲にあることが望ましい。上
記〜のようにしてポリ(ジエチレングリコールカー
ボネート)ジアクリル酸エステルを製造する際には、重
合禁止剤を使用してもよい。
The reaction temperature is usually in the range of 25 to 180 ° C., preferably 50 to 150 ° C. In producing poly (diethylene glycol carbonate) diacrylate as described above, a polymerization inhibitor may be used.

【0026】このようなポリ(ジエチレングリコールカ
ーボネート)ジアクリル酸エステルを重合してなる重合
体としては、(i)前記ポリ(ジエチレングリコールカー
ボネート)ジアクリル酸エステルの単独重合体、(ii)前
記ポリ(ジエチレングリコールカーボネート)ジアクリ
ル酸エステルの2種以上の共重合体、(iii)前記ポリ
(ジエチレングリコールカーボネート)ジアクリル酸エ
ステルと、該ポリ(ジエチレングリコールカーボネー
ト)ジアクリル酸エステルと共重合可能な他のモノマー
との共重合体、などが挙げられる。
Examples of the polymer obtained by polymerizing the poly (diethylene glycol carbonate) diacrylate include (i) the homopolymer of the poly (diethylene glycol carbonate) diacrylate, and (ii) the poly (diethylene glycol carbonate). (Iii) a copolymer of the poly (diethylene glycol carbonate) diacrylate and another monomer copolymerizable with the poly (diethylene glycol carbonate) diacrylate, and the like. Is mentioned.

【0027】ポリ(ジエチレングリコールカーボネー
ト)ジアクリル酸エステルと共重合可能な他のモノマー
としては、ビニルモノマー、ビニリデンモノマー、ビニ
レンモノマーが挙げられる。このような他のモノマーと
しては、ビニルエステル、ビニルエーテル、(メタ)ア
クリル酸エステル、アリルエーテル、アリルエステルが
好ましく、具体的には(メタ)アクリル酸エチル、(メ
タ)アクリル酸エトキシエチル、(メタ)アクリル酸エ
トキシエトキシエチル、ポリエチレングリコール(メ
タ)アクリレート、アリルアルコール、酢酸ビニル、ス
チレン、α―メチルスチレン、塩化ビニル、塩化ビニリ
デン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、アクリロニト
リル、シアノ酢酸ビニル、アリルアミン、イソプロピル
アクリルアミド、ビニレンカーボネート、無水マレイン
酸などが挙げられる。
Other monomers copolymerizable with the poly (diethylene glycol carbonate) diacrylate include vinyl monomers, vinylidene monomers, and vinylene monomers. As such other monomers, vinyl esters, vinyl ethers, (meth) acrylates, allyl ethers, and allyl esters are preferable, and specifically, ethyl (meth) acrylate, ethoxyethyl (meth) acrylate, (meth) acrylate ) Ethoxyethoxyethyl acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, allyl alcohol, vinyl acetate, styrene, α-methylstyrene, vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, acrylonitrile, vinyl cyanoacetate, allylamine, isopropyl Acrylamide, vinylene carbonate, maleic anhydride and the like can be mentioned.

【0028】このような他のモノマーは、ポリカーボネ
ート(メタ)アクリレート重合体中に、通常0.1〜90
重量%、好ましくは1〜50重量%含まれていることが
望ましい。
Such other monomers are usually present in the polycarbonate (meth) acrylate polymer in an amount of from 0.1 to 90%.
% By weight, preferably 1 to 50% by weight.

【0029】周期律表第Ia族の金属塩 周期律表第Ia族の金属塩としては、LiClO4、LiB
4、LiPF6、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(C
3SO2)2、LiC(CF3SO2)3から選ばれる1種以上
のLi塩が好ましい。
Metal salts of Group Ia of the periodic table Metal salts of Group Ia of the periodic table include LiClO 4 and LiB.
F 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (C
One or more Li salts selected from F 3 SO 2 ) 2 and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 are preferred.

【0030】高分子固体電解質 本発明に係る高分子固体電解質は、上記ポリ(ジエチレ
ングリコールカーボネート)ジアクリル酸エステルの重
合体と周期律表第Ia族の金属塩とからなるものであ
る。
Polymer Solid Electrolyte The polymer solid electrolyte according to the present invention comprises the above-mentioned polymer of poly (diethylene glycol carbonate) diacrylate and a metal salt of Group Ia of the periodic table.

【0031】このような高分子固体電解質は、上記ポリ
(ジエチレングリコールカーボネート)ジアクリル酸エ
ステル単独もしくは、上記ポリ(ジエチレングリコール
カーボネート)ジアクリル酸エステルと共重合可能な他
のモノマーとの共存下、周期律表第Ia族の金属塩と一
体重合させて製造することが好ましい。
Such a solid polymer electrolyte can be prepared by using the poly (diethylene glycol carbonate) diacrylate alone or in the presence of another monomer copolymerizable with the poly (diethylene glycol carbonate) diacrylate in the periodic table. It is preferable to produce by integrally polymerizing with a metal salt of Group Ia.

【0032】重合は、ポリ(ジエチレングリコールカー
ボネート)ジアクリル酸の少なくとも1種と周期律表第
Ia族の金属塩の共存下、平坦な基板上に塗布し、紫外
線、放射線の照射、または熱により行われる。
The polymerization is carried out by coating on a flat substrate in the presence of at least one kind of poly (diethylene glycol carbonate) diacrylic acid and a metal salt of Group Ia of the periodic table, and irradiating with ultraviolet light, radiation or heat. .

【0033】熱により重合する場合には、熱重合開始剤
を用いることができ、重合様式の違いにより過酸化ベン
ゾイル、パーオキシジカーボネートなどの過酸化物、2、
2−アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物、ア
ルカリ金属などの求核試薬、ルイス酸などの求電子試薬
を単独もしくは併用できる。このときの重合温度は、0
〜100℃、好ましくは20〜90℃と電解質塩が分解
しない温度範囲で行われる。
In the case of polymerization by heat, a thermal polymerization initiator can be used, and depending on the polymerization mode, peroxides such as benzoyl peroxide and peroxydicarbonate, 2,
Azo compounds such as 2-azobisisobutyronitrile, nucleophiles such as alkali metals, and electrophiles such as Lewis acids can be used alone or in combination. The polymerization temperature at this time is 0
The reaction is carried out at a temperature of from 100 to 100 ° C, preferably from 20 to 90 ° C, at which the electrolyte salt does not decompose.

【0034】また、紫外線照射により重合する場合に
は、光増感剤を用いることができ、このような光増感剤
としては、ベンゾフェノン、アセトフェノン、2,2-ジメ
トキシ-2-フェニルアセトフェノンなどを例示できる。
In the case of polymerization by irradiation with ultraviolet rays, a photosensitizer can be used. Examples of such a photosensitizer include benzophenone, acetophenone, and 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone. Can be illustrated.

【0035】また、本発明に係る高分子固体電解質は、
ポリ(ジエチレングリコールカーボネート)ジアクリル
酸エステル重合体と周期律表第Ia族の金属塩との他
に、炭酸エステルなどの非水溶媒を、ポリ(ジエチレン
グリコールカーボネート)ジアクリル酸エステル重合体
100重量部に対し、好ましくは0〜1000重量部、
特に好ましくは100〜700重量部含有していてもよ
い。非水溶媒を含有させる方法としては、たとえば、高
分子固体電解質を製造する際、非水溶媒を共存させた状
態で重合してもよく、また重合後に非水溶媒を含浸させ
てもよい。非水溶媒として炭酸エステルまたはラクトン
が好適に使用される。炭酸エステルとしては、エチレン
カーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカー
ボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボ
ネート、ジプロピルカーボネートなどが例示できる。ラ
クトンとしては、γ-ブチルラクトン、δ-バレロラクト
ン、ε-カプロラクトンなどが例示できる。
Further, the solid polymer electrolyte according to the present invention comprises:
In addition to the poly (diethylene glycol carbonate) diacrylate polymer and the metal salt of Group Ia of the periodic table, a non-aqueous solvent such as a carbonate ester is added to 100 parts by weight of the poly (diethylene glycol carbonate) diacrylate polymer. Preferably 0 to 1000 parts by weight,
Particularly preferably, it may be contained in an amount of 100 to 700 parts by weight. As a method for containing a non-aqueous solvent, for example, when producing a solid polymer electrolyte, polymerization may be carried out in the presence of a non-aqueous solvent, or the non-aqueous solvent may be impregnated after the polymerization. Carbonic acid esters or lactones are preferably used as the non-aqueous solvent. Examples of the carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, and dipropyl carbonate. Examples of the lactone include γ-butyl lactone, δ-valerolactone, ε-caprolactone and the like.

【0036】本発明に係る高分子固体電解質は、イオン
伝導性が高く、電気化学的に安定である。このような高
分子固体電解質は、たとえば一次電池、二次電池、コン
デンサー、エレクトロクロミック表示素子などの電気化
学素子、医療用アクチュエーターなどに用いることがで
きる。
The solid polymer electrolyte according to the present invention has high ionic conductivity and is electrochemically stable. Such a polymer solid electrolyte can be used for, for example, primary batteries, secondary batteries, capacitors, electrochemical devices such as electrochromic display devices, medical actuators, and the like.

【0037】また、本発明に係る高分子固体電解質は、
リチウムイオン二次電池の有機電解液の代替として使用
することができる。さらに、粉末状電極材を集電体状に
分散・固定するために用いる結着材としても利用するこ
とができる。
Further, the solid polymer electrolyte according to the present invention comprises:
It can be used as an alternative to an organic electrolyte for a lithium ion secondary battery. Furthermore, it can also be used as a binder used for dispersing and fixing the powdered electrode material into a current collector.

【0038】このような高分子固体電解質を電池に使用
する場合、高分子固体電解質をあらかじめフィルム状に
成形し、正極と負極との間に挟み込むことによって、電
池を製造することができる。
When such a solid polymer electrolyte is used in a battery, the battery can be manufactured by forming the solid polymer electrolyte into a film in advance and sandwiching it between a positive electrode and a negative electrode.

【0039】また、正極、セパレーター、負極の3層構
造を形成した後、電解液を含浸する工程を有する電池製
造プロセスでは、電解液の代わりに、ポリ(ジエチレン
グリコールカーボネート)ジアクリル酸エステルと周期
律表第Ia族の金属塩と非水溶媒とからなる溶液を含浸
し、その後重合させることも可能であり、プロセスの改
造を最小限に抑えることができる。
In a battery manufacturing process having a step of forming a three-layer structure of a positive electrode, a separator, and a negative electrode and then impregnating with an electrolyte, a poly (diethylene glycol carbonate) diacrylate and a periodic table are used instead of the electrolyte. It is also possible to impregnate a solution consisting of a Group Ia metal salt and a non-aqueous solvent and then polymerize it, minimizing process modifications.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上のような本発明によれば、アクリル
酸系エステルを使用しているため、重合速度が早く、比
較的低い温度であっても重合を行うことができる。この
ため電解質塩を溶解させた状態で重合を行っても、熱に
より塩が分解することもない。
According to the present invention as described above, since an acrylic acid ester is used, the polymerization rate is high and the polymerization can be carried out even at a relatively low temperature. Therefore, even when the polymerization is performed in a state where the electrolyte salt is dissolved, the salt is not decomposed by heat.

【0041】したがって、本発明によれば、電解質塩を
分解しない温度で重合可能な材料から形成され、しかも
高いイオン伝導度を有し、かつ化学的に安定な高分子固
体電解質が得られる。このような高分子固体電解質は、
一次電池、二次電池、コンデンサー、エレクトロクロミ
ック表示素子などの電気化学素子、医療用アクチュエー
ターなどに用いることができる。
Therefore, according to the present invention, a polymer solid electrolyte which is formed from a material which can be polymerized at a temperature which does not decompose the electrolyte salt, has high ionic conductivity, and is chemically stable can be obtained. Such a polymer solid electrolyte,
It can be used for primary batteries, secondary batteries, capacitors, electrochemical devices such as electrochromic display devices, and medical actuators.

【0042】[0042]

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
するが、本発明はこれらに限定されない。
EXAMPLES The present invention will now be described with reference to specific examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0043】[0043]

【合成例1】撹拌機、温度計および精留塔等を装備した
ガラス反応容器に、ジエチレングリコール26.5g、
炭酸ジメチル22.5gおよび触媒として28%ナトリ
ウムメトキシドメタノール溶液0.095gを混合し、
常圧下95℃で2時間保持し、その後5時間で155℃
まで昇温し、さらに155℃で4時間加熱した。この
際、反応で生成するメタノールを留去した。
Synthesis Example 1 26.5 g of diethylene glycol was placed in a glass reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a rectification tower, and the like.
Mix 22.5 g of dimethyl carbonate and 0.095 g of a 28% sodium methoxide methanol solution as a catalyst,
Hold at 95 ° C under normal pressure for 2 hours, then 155 ° C for 5 hours
And further heated at 155 ° C. for 4 hours. At this time, methanol generated by the reaction was distilled off.

【0044】次いで、5mmHgの減圧下で、150〜
155℃に保ち、重合反応に伴って生成するジエチレン
グリコール4.5gを留去した。室温まで冷却後、クロ
ロホルム50mlと活性白土1gを添加し、55℃で1
時間撹拌した。室温まで冷却後、活性白土をろ過し、ろ
液を濃縮することによりポリ(ジエチレングリコールカ
ーボネート)25.4gを粘稠オイルとして得た。得ら
れたポリ(ジエチレングリコールカーボネート)のGP
Cの数平均分子量は1400であった。
Then, under reduced pressure of 5 mmHg,
While maintaining the temperature at 155 ° C., 4.5 g of diethylene glycol produced during the polymerization reaction was distilled off. After cooling to room temperature, 50 ml of chloroform and 1 g of activated clay were added, and the mixture was added at 55 ° C for 1 hour.
Stirred for hours. After cooling to room temperature, the activated clay was filtered and the filtrate was concentrated to obtain 25.4 g of poly (diethylene glycol carbonate) as a viscous oil. GP of the obtained poly (diethylene glycol carbonate)
The number average molecular weight of C was 1,400.

【0045】次いで撹拌機、温度計および滴下ロート等
を装備したガラス反応容器に、得られたポリ(ジエチレ
ングリコールカーボネート)25.4g、トリエチルア
ミン16.0gおよびジクロロメタン100mlを混合
し、5℃に冷却した。滴下ロートよりアクリル酸クロリ
ド11.9gを10分かけて滴下し、さらに5℃で1時
間撹拌した。徐々に室温まで昇温し、室温でさらに2時
間撹拌した。反応液ををろ過し、ろ液を飽和食塩水で洗
浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、濃縮することに
よって、目的とするポリ(ジエチレングリコールカーボ
ネート)ジアクリル酸エステル27.1gを粘稠オイル
として得た。
Next, 25.4 g of the obtained poly (diethylene glycol carbonate), 16.0 g of triethylamine and 100 ml of dichloromethane were mixed in a glass reaction vessel equipped with a stirrer, thermometer, dropping funnel and the like, and cooled to 5 ° C. Acrylic chloride (11.9 g) was added dropwise from the dropping funnel over 10 minutes, and the mixture was further stirred at 5 ° C. for 1 hour. The temperature was gradually raised to room temperature, and the mixture was further stirred at room temperature for 2 hours. The reaction solution was filtered, the filtrate was washed with saturated saline, dried over anhydrous magnesium sulfate, and concentrated to obtain 27.1 g of the target poly (diethylene glycol carbonate) diacrylate as a viscous oil. .

【0046】[0046]

【合成例2】合成例1においてエステル化反応でアクリ
ル酸クロリドの代わりにメタクリル酸クロリド13.8
gを用いる以外は同様の方法で反応を行った。目的とす
るポリ(ジエチレングリコールカーボネート)ジメタク
リル酸エステル27.3gを粘稠オイルとして得た。
[Synthesis Example 2] In Synthesis Example 1, 13.8 methacrylic acid chloride was used instead of acrylic acid chloride in the esterification reaction.
The reaction was carried out in the same manner except that g was used. 27.3 g of the target poly (diethylene glycol carbonate) dimethacrylate was obtained as a viscous oil.

【0047】[0047]

【実施例1】合成例1で製造したポリ(ジエチレングリ
コールカーボネート)ジアクリル酸エステル22.2重
量部、プロピレンカーボネート66.5重量部、LiP
611.3重量部を混合し、パーロイルIPP−50
(日本油脂(株)製)を重合性二重結合の含量に対し2
モル%添加して均一にした溶液を不活性ガス雰囲気中、
ガラス板上にキャストし、ホットプレート上70℃で1
5分加熱硬化させ、厚さ約0.5mmの高分子固体電解
質を自立膜として得た。
Example 1 22.2 parts by weight of poly (diethylene glycol carbonate) diacrylate produced in Synthesis Example 1, 66.5 parts by weight of propylene carbonate, LiP
F 6 11.3 parts by weight of 1, Peroyl IPP-50
(Manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.)
The solution made uniform by adding mol% is placed in an inert gas atmosphere.
Cast on a glass plate and place on a hot plate at 70 ° C.
The mixture was cured by heating for 5 minutes to obtain a solid polymer electrolyte having a thickness of about 0.5 mm as a free-standing film.

【0048】この高分子電解質を10mmφの円盤状に
打ち抜き、伝導度測定ホルダーに設けられた電極に挟
み、この電極をペルチェ素子により25℃にコントロー
ルしてインピーダンスアナライザー(HP4285A)
で複素インピーダンス測定(測定電圧10mV)を行
い、解析的にイオン伝導度を求めた。イオン伝導度は
2.1×10-3S/cmであった。
This polymer electrolyte was punched out into a 10 mmφ disk shape, sandwiched between electrodes provided on a conductivity measuring holder, and controlled at 25 ° C. with a Peltier device to control the impedance of the polymer electrolyte (HP4285A).
Was used to measure the complex impedance (measurement voltage: 10 mV), and the ionic conductivity was determined analytically. The ionic conductivity was 2.1 × 10 −3 S / cm.

【0049】[0049]

【比較例1】合成例2で製造したポリ(ジエチレングリ
コールカーボネート)ジメタクリル酸エステル25重量
部、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの
等量混合物(重量比)にLiPF6を1mol/lの濃
度で溶解した電解液75重量部を混合し、パーロイルI
PP−50を、重合性二重結合の含量に対し2モル%添
加して均一にした溶液を不活性ガス雰囲気中、ガラス板
上にキャストし、ホットプレート上70℃で15分加熱
硬化させたが、強度が不十分で高分子固体電解質として
の自立膜を得ることはできなかった。
[Comparative Example 1] Poly (diethylene glycol carbonate) prepared in Synthesis Example 2 dimethacrylate 25 parts by weight, equal volume mixture of ethylene carbonate and propylene carbonate in a LiPF 6 (weight ratio) at a concentration of 1 mol / l electrolyte Mix 75 parts by weight of the liquid
A solution made uniform by adding 2 mol% of PP-50 to the content of the polymerizable double bond was cast on a glass plate in an inert gas atmosphere, and cured by heating at 70 ° C. for 15 minutes on a hot plate. However, the strength was insufficient and a free-standing membrane as a polymer solid electrolyte could not be obtained.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 6/18 H01M 10/40 B 5H024 10/40 C08F 20/28 5H029 // C08F 20/28 290/06 290/06 C08G 63/64 C08G 63/64 H01G 9/02 331Z (72)発明者 進 藤 雅 春 東京都千代田区霞が関三丁目2番5号 三 井化学株式会社内 Fターム(参考) 4J002 BG071 CG011 DD036 DE196 DH006 DK006 EV256 GQ00 4J027 AC03 AH03 BA04 BA05 BA07 CA14 CD00 4J029 AA09 AB01 AD01 BF09 HC01 HC04A HC09 KH01 4J100 AL66P BA02P BA22P CA01 JA45 5G301 CA16 CA17 CA30 CD01 5H024 FF22 FF31 FF36 5H029 AJ02 AJ15 AM07 AM16 EJ12Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H01M 6/18 H01M 10/40 B 5H024 10/40 C08F 20/28 5H029 // C08F 20/28 290/06 290/06 C08G 63/64 C08G 63/64 H01G 9/02 331Z (72) Inventor Masaharu Shindo 3-5-2 Kasumigaseki, Chiyoda-ku, Tokyo F-term in Mitsui Chemicals, Inc. 4J002 BG071 CG011 DD036 DE196 DH006 DK006 EV256 GQ00 4J027 AC03 AH03 BA04 BA05 BA07 CA14 CD00 4J029 AA09 AB01 AD01 BF09 HC01 HC04A HC09 KH01 4J100 AL66P BA02P BA22P CA01 JA45 5G301 CA16 CA17 CA30 CD01 5H024 FF22 FF31 FF36 5H012 AJ02A02

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】下記一般式(1)で表わされるポリ(ジエ
チレングリコールカーボネート)ジアクリル酸エステル
を重合させて得られる重合体と、 【化1】 周期律表第Ia族の金属の塩とからなることを特徴とす
る高分子固体電解質。
1. A polymer obtained by polymerizing a poly (diethylene glycol carbonate) diacrylate represented by the following general formula (1): A solid polymer electrolyte comprising a salt of a metal of Group Ia of the Periodic Table.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005112044A1 (en) * 2004-05-13 2005-11-24 Hua Qiao University A polyhydric polymer-based solid electrolyte, methods of preparing the same and the use thereof
JP2008084838A (en) * 2006-09-25 2008-04-10 Lg Chem Ltd Gel polymer electrolyte containing diacrylamide polymerizable material and electrochemical element containing same

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