JP2001291424A - High polymer solid electrolyte and secondary battery - Google Patents

High polymer solid electrolyte and secondary battery

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JP2001291424A
JP2001291424A JP2000131153A JP2000131153A JP2001291424A JP 2001291424 A JP2001291424 A JP 2001291424A JP 2000131153 A JP2000131153 A JP 2000131153A JP 2000131153 A JP2000131153 A JP 2000131153A JP 2001291424 A JP2001291424 A JP 2001291424A
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acrylate
group
polymer
meth
solid electrolyte
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JP2000131153A
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Japanese (ja)
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Hitoshi Onishi
仁志 大西
Takeshi Ishitoku
石徳  武
Shinobu Aoki
忍 青木
Masahiro Toriida
昌弘 鳥井田
Yoshinobu Nogi
栄信 野木
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Mitsui Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Chemicals Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high polymer solid electrolyte having high ionic conductivity and retaining superior electrochemical stability, liquid holding property and high temperature stability, and a secondary battery using the same. SOLUTION: The high polymer solid electrolyte has a high molecular compound containing nitrogen atom, incorporated with a metal salt of a Ia group in a periodic table. Such a high molecular compound is preferably a copolymer consisting of (metha)acrylate containing nitrogen atom such as 2-(dimethylamino) ethyl(metha)acrylate and (metha)acrylate not containing nitrogen atom such as polyether(metha)acrylate and polycarbonate (metha)acrylate. The secondary battery contains the high polymer electrolyte.

Description

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

【0001】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、およびそれを
用いた二次電池に関する。より詳細には、高温安定性に
優れたアクリレートまたはメタクリレート系高分子固体
電解質、およびそれを用いた二次電池に関する。
The present invention relates to a solid polymer electrolyte used for a primary battery, a secondary battery, a capacitor, and the like, and a secondary battery using the same. More specifically, the present invention relates to an acrylate or methacrylate polymer solid electrolyte excellent in high-temperature stability and a secondary battery using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、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が用いられてき
た。しかしながら液体の電解質を使用すると、製品容器
からの漏液が懸念されることから、電気化学素子を利用
する上で、長期間の信頼性を高めるための改良が求めら
れていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, liquid electrolytes have been used for electrochemical devices such as primary batteries, secondary batteries, and capacitors. However, when a liquid electrolyte is used, there is a concern about leakage from a product container, and therefore, there has been a demand for an improvement for improving long-term reliability in using an electrochemical element.

【0003】その一つの改良方法として、液体の電解質
に代わって固体電解質を用いる方法が検討されている。
固体の電解質を用いれば、漏液の心配はなくなることか
ら、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・軽量化が同時に図れるメリットもある。
As one improvement method, a method using a solid electrolyte instead of a liquid electrolyte has been studied.
If a solid electrolyte is used, there is no risk of liquid leakage, so that a highly reliable element can be provided, and there is also an advantage that the element itself can be reduced in size and weight.

【0004】近年、固体電解質の中でも高分子固体電解
質が注目され、研究されている。高分子固体電解質は、
可撓性を有するために、電極−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対応できると推
測されることから、実用化への期待が高まっている。
In recent years, among solid electrolytes, polymer solid electrolytes have attracted attention and have been studied. The polymer solid electrolyte is
Because of its flexibility, it is estimated that it is possible to flexibly cope with a volume change occurring in the ion-electron exchange reaction process between the electrode and the electrolyte. Therefore, expectations for practical use are increasing.

【0005】そのような高分子固体電解質の一例とし
て、ポリエーテル構造を有するポリエチレンオキサイド
とリチウム塩などのアルカリ金属塩との複合体が知られ
ている。また特開平5−25353号公報には、ポリオ
キシアルキレンのジエステル化合物、ポリメトキシオキ
シアルキレンのエステル化合物、および二重結合を持っ
たオキシ化合物との共重合体からなる架橋樹脂と無機塩
とを主たる構成成分にする高分子固体電解質が記載され
ている。さらに特開平6−223842号公報には、カ
ーボネート基を官能基として有する有機高分子物質と金
属塩とからなる高分子固体電解質が記載されている。
As an example of such a solid polymer electrolyte, a composite of polyethylene oxide having a polyether structure and an alkali metal salt such as a lithium salt is known. JP-A-5-25353 discloses a cross-linked resin and an inorganic salt mainly composed of a polyoxyalkylene diester compound, a polymethoxyoxyalkylene ester compound, and a copolymer of an oxy compound having a double bond. A polymer solid electrolyte as a constituent component is described. Further, JP-A-6-223842 describes a polymer solid electrolyte comprising an organic polymer substance having a carbonate group as a functional group and a metal salt.

【0006】一方、特開平1−241764号公報に
は、ポリカーボネートポリオールの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ポリカーボネート
メタクリレート樹脂は、高分子電解質材料として優れた
特性を有することが記載されている。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-241764 discloses that a polycarbonate methacrylate resin obtained by polymerizing a methacrylic acid ester of a polycarbonate polyol has excellent properties as a polymer electrolyte material.

【0007】一般に固体電解質は、液体電解質に比べて
イオン伝導度が低いことから、充放電特性に優れた電池
の製造は難しく、そのために固体電解質中にカーボネー
ト化合物等を可塑剤として共存させることが行われてい
る。また、固体電解質中に保持される可塑剤およびアル
カリ金属塩の量が多くなるほど、優れた充放電特性を示
す。しかしながら、前述したエーテル構造、カーボネー
ト構造を有する固体電解質は、保持できる可塑剤やアル
カリ金属塩の量が十分ではない。また、これらの可塑剤
を含む固体高分子電解質は、80℃以上の高温下で保存
すると、特に金属塩としてLiPF6を用いた時に液状
化することがあった。従って、固体電解質を用いて充放
電特性に優れ、高温環境下で安定的に作動する一次電
池、二次電池を実現するためには、イオン伝導度が高
く、しかも電気化学的安定性にも優れ、そして可塑剤お
よびアルカリ金属塩の保持量が多く、高温での安定性に
優れ、かつ低コストの高分子固体電解質の出現が望まれ
ている。
In general, since a solid electrolyte has a lower ionic conductivity than a liquid electrolyte, it is difficult to manufacture a battery having excellent charge / discharge characteristics. Therefore, it is necessary to coexist a carbonate compound or the like as a plasticizer in the solid electrolyte. Is being done. In addition, as the amounts of the plasticizer and the alkali metal salt retained in the solid electrolyte are increased, more excellent charge / discharge characteristics are exhibited. However, the solid electrolyte having an ether structure or a carbonate structure described above does not have sufficient amounts of a plasticizer and an alkali metal salt that can be held. In addition, when the solid polymer electrolyte containing these plasticizers is stored at a high temperature of 80 ° C. or higher, it sometimes becomes liquefied, particularly when LiPF 6 is used as a metal salt. Therefore, in order to realize primary and secondary batteries that have excellent charge / discharge characteristics using a solid electrolyte and operate stably in a high-temperature environment, they have high ionic conductivity and excellent electrochemical stability. In addition, the appearance of a low-cost polymer solid electrolyte which has a large holding amount of a plasticizer and an alkali metal salt, has excellent stability at high temperatures, and is inexpensive is desired.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、高い
イオン伝導度を有し、また同時に電気化学的安定性にも
優れ、可塑剤やアルカリ金属塩の保持性能が向上し、さ
らに高温での安定性に優れた高分子固体電解質の提供を
目的にする。また、本発明は、そのような高分子固体電
解質を用いた二次電池の提供を目的にする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has a high ionic conductivity and, at the same time, has excellent electrochemical stability, an improved retention of plasticizers and alkali metal salts, and a high temperature. An object is to provide a solid polymer electrolyte having excellent stability. Another object of the present invention is to provide a secondary battery using such a solid polymer electrolyte.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、窒素
原子を含有する高分子化合物中に周期律表第Ia族の金
属塩が配合されてなる高分子固体電解質に関する。その
窒素原子を含有する高分子化合物は、窒素原子を含有す
るアクリレートおよび/またはメタクリレートを含むモ
ノマーの重合体であることが好ましく、さらに、窒素原
子を含有するアクリレートおよび/またはメタクリレー
トと窒素原子を含有しないアクリレートおよび/または
メタクリレートとの共重合体であることが望ましい。
That is, the present invention relates to a polymer solid electrolyte comprising a nitrogen atom-containing polymer compound and a metal salt of Group Ia of the Periodic Table. The nitrogen-containing polymer compound is preferably a polymer of a monomer containing an acrylate and / or methacrylate containing a nitrogen atom. Further, the acrylate and / or methacrylate containing a nitrogen atom and a polymer containing a nitrogen atom are preferably used. It is desirable to use a copolymer with acrylate and / or methacrylate which is not used.

【0010】前記の窒素原子を含有するアクリレートま
たはメタクリレートは、一般式(1)で表される化合物
が好ましい。
The acrylate or methacrylate containing a nitrogen atom is preferably a compound represented by the general formula (1).

【化3】 式(1)において、Aは水素原子またはメチル基を示
し、Bは一般式(2)または一般式(3)で表される窒
素原子含有基を示す。
Embedded image In the formula (1), A represents a hydrogen atom or a methyl group, and B represents a nitrogen atom-containing group represented by the general formula (2) or (3).

【0011】 D−N(R1)(R2)・・・・・・・・・(2) 式(2)において、Dは、2価の有機基を示し、R1
よびR2は、水素原子または炭素数1〜10の炭化水素
基であって、両者は同一であっても異なっていてもよ
く、あるいは両者が互いに結合して2価の炭化水素基ま
たは−CH2CH2−O−CH2CH2−であってもよい。
D—N (R 1 ) (R 2 ) (2) In the formula (2), D represents a divalent organic group, and R 1 and R 2 are a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, it may be the same or different and or both combined with each other divalent hydrocarbon group or a -CH 2 CH 2 -O —CH 2 CH 2 —.

【0012】[0012]

【化4】 式(3)において、Gは、水素原子または炭素数1〜4
のアルキル基を示す。
Embedded image In the formula (3), G represents a hydrogen atom or a group having 1 to 4 carbon atoms.
Represents an alkyl group.

【0013】前記の窒素原子を含有しないアクリレート
またはメタクリレートは、ポリエーテルポリオール、ポ
リエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、
およびポリエステルカーボネートポリオールからなる群
から選ばれる少なくとも1種のポリオール化合物の持つ
水酸基の一部または全部をアクリル酸またはメタクリル
酸と反応させて得られたエステル化合物であることが好
ましい。
The acrylates or methacrylates containing no nitrogen atom include polyether polyols, polyester polyols, polycarbonate polyols,
It is preferably an ester compound obtained by reacting part or all of the hydroxyl groups of at least one polyol compound selected from the group consisting of polyester carbonate polyols with acrylic acid or methacrylic acid.

【0014】また、電解質としての周期律表Ia族の金
属塩として、LiClO4、LiBF4、LiPF6、L
iAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22
LiC(CF3SO23 からなる群から選ばれる少なく
とも一種の化合物が好ましく、特にLiPF6が望まし
い。
Further, as a metal salt of Group Ia of the Periodic Table as an electrolyte, LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , L
iAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ,
At least one compound selected from the group consisting of LiC (CF 3 SO 2 ) 3 is preferable, and LiPF 6 is particularly preferable.

【0015】さらに、本発明は、高いイオン伝導度を有
し、電気化学的安定性と高い保液性と高温での高い保存
安定性とを有する前記した高分子固体電解質を含有する
二次電池であって、充放電特性に優れ、かつ長期信頼性
を有するものである。
Further, the present invention provides a secondary battery containing the above-mentioned solid polymer electrolyte having high ionic conductivity, high electrochemical stability, high liquid retention and high storage stability at high temperatures. And has excellent charge / discharge characteristics and long-term reliability.

【0016】[0016]

【発明の具体的説明】次に本発明に係わる高分子固体電
解質およびそれを用いた二次電池の各構成について説明
する。なお、本明細書では、アクリレートおよびメタク
リレートを併せて(メタ)アクリレートと記す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Next, the respective components of the solid polymer electrolyte according to the present invention and a secondary battery using the same will be described. In this specification, acrylate and methacrylate are collectively referred to as (meth) acrylate.

【0017】高分子化合物 本発明で使用することのできる窒素原子を含有する高分
子化合物は、ポリマー分子の主鎖または側鎖に窒素原子
を含有する化学構造を有する重合体であればいずれでも
よく、特にポリ(メタ)アクリレートを基本構造にする
ポリマーであって、その主鎖または側鎖に窒素原子を有
するものが好ましい。
Polymer Compound The polymer containing a nitrogen atom that can be used in the present invention may be any polymer having a chemical structure containing a nitrogen atom in the main chain or side chain of the polymer molecule. Particularly, a polymer having a poly (meth) acrylate as a basic structure and having a nitrogen atom in a main chain or a side chain thereof is preferable.

【0018】窒素原子を含有する(メタ)アクリレート
の好ましい例として、次に示す一般式(1)で表される
(メタ)アクリレート化合物が挙げられる。
Preferred examples of the (meth) acrylate containing a nitrogen atom include (meth) acrylate compounds represented by the following general formula (1).

【化5】 Embedded image

【0019】ここで、Aは水素原子またはメチル基を表
す。Bは次に示す一般式(2)で表される窒素原子含有
基である。 D−N(R1)(R2)・・・・・・・・・(2)
Here, A represents a hydrogen atom or a methyl group. B is a nitrogen atom-containing group represented by the following general formula (2). D-N (R 1) ( R 2) ········· (2)

【0020】この式(2)において、Dは、2価の有機
基を示し、R1およびR2は、水素原子または炭素数1〜
10の炭化水素基であって、両者は同一であっても異な
っていてもよく、あるいは両者が互いに結合して2価の
炭化水素基または−CH2CH2−O−CH2CH2−であ
ってもよい。
In the formula (2), D represents a divalent organic group, and R 1 and R 2 represent a hydrogen atom or a carbon atom having 1 to 2 carbon atoms.
10 a hydrocarbon group, it may be the same or different and or both combined with each other divalent hydrocarbon group or a -CH 2 CH 2 -O-CH 2 CH 2 - in There may be.

【0021】前記の一般式(2)におけるDは、炭素原
子、水素原子、および酸素原子の内の一部または全部を
含む2価の有機基であることが好ましく、より好ましく
は炭素数1〜10の鎖状または環状の炭化水素基、 一般式 −(CHR3CHR4O)n−CHR3CHR
4−、および 一般式 −(CHR5CR67CHR8O)m−CHR5
67CHR8− (ここで、R3、R4、R5、R6、R7、R8は、水素原
子、メチル基、またはエチル基であって、nおよびm
は、1〜10の整数である)からなる群から選ばれるい
ずれかの2価の有機基が望ましい。具体的には、エチレ
ンオキシエチル基、1−メチルエチレンオキシ−(1−
メチル)エチル基、2−メチルエチレンオキシ−(1−
メチル)エチル基、2−メチルエチレンオキシ−(2−
メチル)エチル基、トリメチレンオキシプロピル基が例
示できる。
D in the above general formula (2) is preferably a divalent organic group containing a part or all of carbon atoms, hydrogen atoms and oxygen atoms, and more preferably has 1 to 1 carbon atoms. 10 chain or cyclic hydrocarbon groups, general formula-(CHR 3 CHR 4 O) n -CHR 3 CHR
4 -, and the general formula - (CHR 5 CR 6 R 7 CHR 8 O) m -CHR 5 C
R 6 R 7 CHR 8 — (where R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , and R 8 are a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group, and n and m
Is an integer of 1 to 10), and is preferably any divalent organic group selected from the group consisting of Specifically, an ethyleneoxyethyl group, 1-methylethyleneoxy- (1-
Methyl) ethyl group, 2-methylethyleneoxy- (1-
Methyl) ethyl group, 2-methylethyleneoxy- (2-
Examples thereof include a methyl) ethyl group and a trimethyleneoxypropyl group.

【0022】Bは、また、次に示す一般式(3)で表さ
れる窒素原子含有基であってもよい。
B may be a nitrogen atom-containing group represented by the following general formula (3).

【化6】 この式(3)において、Gは、水素原子または炭素数1
〜4のアルキル基を示し、例えば、メチル基、エチル
基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、
1−メチルプロピル基が挙げられる。
Embedded image In the formula (3), G represents a hydrogen atom or a carbon atom
To 4 alkyl groups, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group,
And a 1-methylpropyl group.

【0023】前記の一般式(1)で表される窒素原子を
含有する(メタ)アクリレートの例としては、2−(ジ
メチルアミノ)エチル(メタ)アクリレート、2−(ジ
エチルアミノ)エチル(メタ)アクリレート、2−(ジ
n−プロピルアミノ)エチル(メタ)アクリレート、2
−(ジi−プロピルアミノ)エチル(メタ)アクリレー
ト、3−(ジメチルアミノ)プロピル(メタ)アクリレ
ート、1−ピペリジンエチル(メタ)アクリレート、2
−N−モルフォリノエチル(メタ)アクリレート、2−
(ジメチルアミノ)エトキシエチル(メタ)アクリレー
ト、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イ
ル(メタ)アクリレート、1−メチル−2,2,6,6
−テトラメチルピペリジン−4−イル(メタ)アクリレ
ート等があげられる。
Examples of the nitrogen-containing (meth) acrylate represented by the general formula (1) include 2- (dimethylamino) ethyl (meth) acrylate and 2- (diethylamino) ethyl (meth) acrylate , 2- (di-n-propylamino) ethyl (meth) acrylate, 2
-(Di-propylamino) ethyl (meth) acrylate, 3- (dimethylamino) propyl (meth) acrylate, 1-piperidineethyl (meth) acrylate, 2
-N-morpholinoethyl (meth) acrylate, 2-
(Dimethylamino) ethoxyethyl (meth) acrylate, 2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl (meth) acrylate, 1-methyl-2,2,6,6
-Tetramethylpiperidin-4-yl (meth) acrylate and the like.

【0024】本発明では、窒素原子を含有する高分子化
合物が、窒素原子を含有する(メタ)アクリレートの単
独重合体であっても、または窒素原子を含有する(メ
タ)アクリレートと窒素原子を含有しない(メタ)アク
リレートとの共重合体であってもよく、特に後者が望ま
しい。
In the present invention, the high molecular compound containing a nitrogen atom may be a homopolymer of a nitrogen atom-containing (meth) acrylate, or a nitrogen atom-containing (meth) acrylate and a nitrogen atom-containing (meth) acrylate. A copolymer with a (meth) acrylate which is not used may be used, and the latter is particularly desirable.

【0025】窒素原子を含有しない(メタ)アクリレー
トの例としては、ポリエーテルポリオール、ポリカーボ
ネートポリオール、ポリエステルポリオール、またはポ
リエステルカーボネートポリオールの水酸基の一部また
はすべてを(メタ)アクリル酸エステルに変換したポリ
エーテル(メタ)アクリレート、ポリカーボネート(メ
タ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレー
ト、またはポリエステルカーボネート(メタ)アクリレ
ート等があげられる。ここでポリオールは、水酸基数が
2以上のアルコールを意味し、そのポリエーテルポリオ
ール、ポリカーボネートポリオール、またはポリエステ
ルポリオールの重量平均分子量としては、200〜10
0,000、好ましくは250〜20,000、より好
ましくは300〜10,000が望ましい。なお、重量
平均分子量が500〜100,000、または1,00
0〜20,000のポリオールも十分に本発明の目的を
達成することができる。
Examples of (meth) acrylates containing no nitrogen atom include polyethers in which some or all of the hydroxyl groups of polyether polyol, polycarbonate polyol, polyester polyol, or polyester carbonate polyol have been converted to (meth) acrylate esters. Examples include (meth) acrylate, polycarbonate (meth) acrylate, polyester (meth) acrylate, and polyestercarbonate (meth) acrylate. Here, the polyol means an alcohol having 2 or more hydroxyl groups, and the polyether polyol, the polycarbonate polyol, or the polyester polyol has a weight average molecular weight of 200 to 10
Desirable is 0000, preferably 250 to 20,000, more preferably 300 to 10,000. In addition, weight average molecular weight is 500-100,000, or 1,000.
A polyol of 0 to 20,000 can sufficiently achieve the object of the present invention.

【0026】前記したポリエーテルポリオールは、アル
キレンオキシドを重合して、あるいは多価アルコールに
アルキレンオキシドを付加させることによって得ること
ができる。アルキレンオキシドとしては、エチレンオキ
シド、プロピレンオキシド、オキセタン、テトラヒドロ
フラン等を挙げることができ、それらを単独で用いて
も、あるいは2種以上を組み合わせて用いてもよい。多
価アルコールとしては、前述したと同様のグリコール類
やポリオール類を使用することができる。ポリエーテル
ポリオールの具体例として、ポリエチレングリコール、
ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールを
挙げることができる。
The above-mentioned polyether polyol can be obtained by polymerizing an alkylene oxide or adding an alkylene oxide to a polyhydric alcohol. Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide, propylene oxide, oxetane, tetrahydrofuran and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. As the polyhydric alcohol, the same glycols and polyols as described above can be used. Specific examples of polyether polyols, polyethylene glycol,
Examples thereof include polypropylene glycol and polybutylene glycol.

【0027】前記したポリカーボネートポリオール化合
物は、2価以上の多価アルコールおよび炭酸ジエステル
またはホスゲンとの重縮合によって合成することができ
る。多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジ
エチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエ
チレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロ
ピレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,4
−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メ
チル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジ
オール、1,8−オクタンジオール、1,3−ビス(2
−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、1,4−ビス(2−
ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、ネオペンチルグリコー
ル、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−
ノナンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、
1,4−シクロヘキサンジメタノール等のジオール類、
またトリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、
ペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパン、ジ
ペンタエリスリトール、グリセリン、ソルビトール等の
ポリオール類、さらにこれらのポリオール類の水酸基に
対して1〜5当量のエチレンオキシド、プロピレンオキ
シド、あるいはその他のアルキレンオキシドを付加させ
た水酸基を有するアルコール類等が挙げられる。多価ア
ルコールは、これらを単独で用いても、あるいは2種以
上を混合して用いてもよい。
The above-mentioned polycarbonate polyol compound can be synthesized by polycondensation with a dihydric or higher polyhydric alcohol and a carbonic acid diester or phosgene. Polyhydric alcohols include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, polypropylene glycol, 1,4
-Butanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1,3-bis (2
-Hydroxyethoxy) benzene, 1,4-bis (2-
(Hydroxyethoxy) benzene, neopentyl glycol, 2-methyl-1,8-octanediol, 1,9-
Nonanediol, 1,4-cyclohexanediol,
Diols such as 1,4-cyclohexanedimethanol,
Also, trimethylolpropane, trimethylolethane,
Pentaerythritol, ditrimethylolpropane, dipentaerythritol, glycerin, polyols such as sorbitol, and a hydroxyl group obtained by adding 1 to 5 equivalents of ethylene oxide, propylene oxide, or other alkylene oxide to the hydroxyl group of these polyols. Alcohols and the like. These polyhydric alcohols may be used alone or in combination of two or more.

【0028】炭酸ジエステルとしては、炭酸ジメチル、
炭酸ジエチル、炭酸ジイソプロピル、エチレンカーボネ
ート、プロピレンカーボネート等を挙げることができ、
これらはそれ単独で用いても、あるいは2種以上を組み
合わせて用いてもよい。
As the carbonic acid diester, dimethyl carbonate,
Diethyl carbonate, diisopropyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate and the like,
These may be used alone or in combination of two or more.

【0029】前記のポリエステルポリオールは、ヒドロ
キシカルボン酸またはラクトンの重縮合によって、ある
いは多価アルコールと多価カルボン酸との重縮合によっ
て合成することができる。ここで、ヒドロキシカルボン
酸またはラクトンとしては、ヒドロキシ酢酸、乳酸、β
−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロ
ラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、
γ−ヘプタラクトン、γ−オクタラクトン、γ−ノナラ
クトン、γ−デカノラクトン、δ−バレロラクトン、β
−メチル−δ−バレロラクトン、δ−ヘキサラクトン、
δ−オクタラクトン、δ−デカノラクトン、δ−ノナラ
クトン、ε−カプロラクトン等が挙げられる。なお、末
端官能基を水酸基にするために、通常、2〜6価のポリ
ヒドロキシ化合物を重合開始剤として添加し、重縮合が
行われる。
The above polyester polyol can be synthesized by polycondensation of a hydroxycarboxylic acid or a lactone, or by polycondensation of a polyhydric alcohol and a polycarboxylic acid. Here, hydroxycarboxylic acid or lactone includes hydroxyacetic acid, lactic acid, β
-Propiolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone,
γ-heptalactone, γ-octalactone, γ-nonalactone, γ-decanolactone, δ-valerolactone, β
-Methyl-δ-valerolactone, δ-hexalactone,
δ-octalactone, δ-decanolactone, δ-nonalactone, ε-caprolactone and the like. In addition, in order to make a terminal functional group into a hydroxyl group, a polyhydroxy compound having 2 to 6 valences is usually added as a polymerization initiator, and polycondensation is performed.

【0030】多価アルコールと多価カルボン酸との重縮
合によってポリエステルポリオールを合成する場合、多
価アルコールとしては、エチレングリコール、1,2−
プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコー
ル、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコー
ル、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオ
ール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,8
−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、ジエ
チレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエ
チレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロ
ピレングリコール、1,3−ビス(2−ヒドロキシエト
キシ)ベンゼン、1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキ
シ)ベンゼン、1,4−シクロヘキサンジオール、1,
4−シクロヘキサンジメタノール等のグリコール類、あ
るいは、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタ
ン、ペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパ
ン、ジペンタエリスリトール、グリセリン、ソルビトー
ル等のポリオール類を挙げることができる。
When a polyester polyol is synthesized by polycondensation of a polyhydric alcohol and a polycarboxylic acid, the polyhydric alcohol may be ethylene glycol, 1,2-
Propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,8
-Octanediol, 1,10-decanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 1,3-bis (2-hydroxyethoxy) benzene, 1,4-bis (2- Hydroxyethoxy) benzene, 1,4-cyclohexanediol, 1,
Glycols such as 4-cyclohexanedimethanol and the like, and polyols such as trimethylolpropane, trimethylolethane, pentaerythritol, ditrimethylolpropane, dipentaerythritol, glycerin, sorbitol and the like can be mentioned.

【0031】多価カルボン酸としては、マロン酸、コハ
ク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン
酸、シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸、シクロヘ
キサン−1,3−ジカルボン酸、シクロヘキサン−1,
4−ジカルボン酸、cis−テトラヒドロフタル酸、フ
タル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等を挙げることが
できる。また、ジカルボン酸の代わりに対応する酸無水
物あるいはジカルボン酸ジアルキルエステルを用いても
よい。
Examples of the polycarboxylic acid include malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, fumaric acid, maleic acid, cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid, cyclohexane-1,3-dicarboxylic acid, cyclohexane-1,
Examples thereof include 4-dicarboxylic acid, cis-tetrahydrophthalic acid, phthalic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid. Further, a corresponding acid anhydride or dialkyl dicarboxylate may be used in place of the dicarboxylic acid.

【0032】前記のポリエステルカーボネートポリオー
ルは、前述したポリエステルポリオールと炭酸ジエステ
ルまたはホスゲンとから合成することができる。炭酸ジ
エステルを用いる場合には、炭酸ジメチル、炭酸ジエチ
ル、炭酸ジイソプロピル、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等を例示すること
ができ、これらは単独で用いても、あるいは2種以上を
組み合わせて用いてもよい。
The above-mentioned polyester carbonate polyol can be synthesized from the above-mentioned polyester polyol and diester carbonate or phosgene. When using a carbonic acid diester, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, diisopropyl carbonate, diphenyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate and the like can be exemplified, and these can be used alone or in combination of two or more. Is also good.

【0033】高分子量ポリオールの(メタ)アクリレー
トを用いると、合成されるポリマーの架橋点間距離が長
くなるためにイオン伝導性が向上し、また、ゲル電解質
にする場合、ゲルの保液性が優れるため一層好ましい。
When a (meth) acrylate of a high molecular weight polyol is used, the distance between cross-linking points of the polymer to be synthesized becomes longer, so that the ionic conductivity is improved. It is more preferable because it is excellent.

【0034】高分子化合物の製造方法 これらの窒素原子を含有する(メタ)アクリレートの1
種もしくは2種以上から高分子化合物を製造する場合、
あるいは窒素原子を含有する(メタ)アクリレートと窒
素原子を含有しない(メタ)アクリレートの1種もしく
は2種以上とから共重合体を製造する場合、そのポリマ
ーは、重量平均分子量が10,000以上であることが
好ましい。特に、ゲル電解質にする場合には、電解液中
の溶媒に対する溶解性が低い高分子量架橋ポリマーにす
ることが重要である。その製造は、通常のポリ(メタ)
アクリレートとほぼ同様の方法と条件の下で行うことが
できる。
Method for Producing Polymer Compound One of these nitrogen-containing (meth) acrylates
When producing a polymer compound from a species or two or more species,
Alternatively, when a copolymer is produced from one or two or more (meth) acrylates containing a nitrogen atom and (meth) acrylates not containing a nitrogen atom, the polymer has a weight average molecular weight of 10,000 or more. Preferably, there is. In particular, when a gel electrolyte is used, it is important to use a high molecular weight crosslinked polymer having low solubility in a solvent in the electrolytic solution. Its production is normal poly (meth)
It can be performed under almost the same method and conditions as acrylate.

【0035】重合方法は、窒素原子を含有する(メタ)
アクリレートを、必要に応じて窒素原子を含有しない
(メタ)アクリレート、さらに必要ならば共重合可能な
他のモノマーの共存下に、紫外線あるいは放射線を照射
し、または加熱することにより行われる。
In the polymerization method, a (meth) -containing nitrogen atom is used.
The acrylate is produced by irradiating ultraviolet rays or radiation or heating in the presence of a (meth) acrylate containing no nitrogen atom, if necessary, and another monomer copolymerizable if necessary.

【0036】前記の共重合可能な他のモノマーとして
は、ビニルモノマーやビニリデンモノマーが挙げられ、
より具体的には、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
エステルが好ましい。具体例として、(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、無水マレイン酸が挙げられる。
The other copolymerizable monomers include vinyl monomers and vinylidene monomers.
More specifically, vinyl esters, vinyl ethers,
(Meth) acrylates, allyl ethers and allyl esters are preferred. Specific examples include ethyl (meth) acrylate, ethoxyethyl (meth) acrylate, ethoxyethoxyethyl (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, allyl alcohol,
Examples include vinyl acetate, styrene, α-methylstyrene, vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, acrylonitrile, vinyl cyanoacetate, allylamine, isopropylacrylamide vinylene carbonate, and maleic anhydride.

【0037】紫外線照射法により重合する場合には、光
増感剤を用いることができ、そ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
キシー2―フェニルアセトフェノンなどを例示できる。
また、加熱法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
薬を単独使用し、もしくは併用することができる。
In the case of polymerization by an ultraviolet irradiation method, a photosensitizer can be used, and examples of such a photosensitizer include benzophenone, acetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone and the like. .
In the case of polymerization by a heating method, a thermal polymerization initiator can be used, and depending on the polymerization mode, peroxides such as benzoyl peroxide and peroxydicarbonate,
Azo compounds such as 2′-azobisisobutyronitrile,
Nucleophiles such as alkali metals and electrophiles such as Lewis acids can be used alone or in combination.

【0038】窒素原子を含有する(メタ)アクリレート
と窒素原子を含有しない(メタ)アクリレートとを共重
合する時には、両モノマーの共重合割合は、(窒素原子
を含有する(メタ)アクリレート)/(窒素原子を含有
しない(メタ)アクリレート)で表した時に(重量
比)、好ましくは0.001〜10であり、さらに好ま
しくは0.01〜1が望ましい。
When a (meth) acrylate containing a nitrogen atom and a (meth) acrylate containing no nitrogen atom are copolymerized, the copolymerization ratio of both monomers is ((meth) acrylate containing a nitrogen atom) / ( When represented by (meth) acrylate containing no nitrogen atom (weight ratio), it is preferably 0.001 to 10, more preferably 0.01 to 1.

【0039】溶媒を用いる場合、その例として、メタノ
ール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレ
ングリコールなどのアルコール類、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
類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水
素類、ヘキサン、ヘプタン、デカン、シクロヘキサンな
どの飽和炭化水素類、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、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のカーボネート類、酢
酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、γ−ブチロラク
トン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトンなどの
エステル類を挙げることができる。溶媒使用量は、モノ
マーの総重量に対して、0.5〜20、好ましくは1〜
10重量倍が望ましい。
When a solvent is used, examples thereof include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol and ethylene glycol; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform and dichloroethane; and aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene. Hydrogens, saturated hydrocarbons such as hexane, heptane, decane and cyclohexane, ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran (THF), ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate and the like Esters such as carbonates, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, γ-butyrolactone, δ-valerolactone, and ε-caprolactone It can be. The amount of the solvent used is 0.5 to 20, preferably 1 to 20, based on the total weight of the monomers.
10 times by weight is desirable.

【0040】重合させた後、生成ポリマーは、粉末状、
フィルム状、ゲル状等の形状で得られ、固体電解質とし
て利用することができる。溶媒の存在下で反応を進める
と、通常、ゲルを形成するが、そのゲル状物をそのまま
高分子電解質の材料として用いることも可能であるし、
また必要に応じて、乾燥し、溶媒を除去したフィルム状
ないし粉末状のポリマーとして用いることも可能であ
る。
After polymerization, the resulting polymer is in the form of a powder,
It is obtained in the form of a film, gel, etc., and can be used as a solid electrolyte. When the reaction proceeds in the presence of a solvent, a gel is usually formed, but the gel can be used as it is as a material for the polymer electrolyte,
Further, if necessary, the polymer can be used as a film-like or powder-like polymer from which the solvent has been removed by drying.

【0041】高分子固体電解質 本発明に係わる高分子固体電解質は、前記した窒素原子
を含有する(メタ)アクリレートの1種もしくは2種以
上を、必要に応じて窒素原子を含有しない(メタ)アク
リレートの1種もしくは2種以上、あるいは共重合可能
な他のモノマーの共存下で、紫外線や放射線を照射し、
または加熱によって製造したポリマー中に、周期律表第
Ia族の金属塩が配合されている。
Polymer Solid Electrolyte The polymer solid electrolyte according to the present invention comprises one or more of the above-mentioned nitrogen-containing (meth) acrylates and, if necessary, a nitrogen-free (meth) acrylate. Irradiating ultraviolet rays or radiation in the presence of one or more of the above, or other copolymerizable monomers,
Alternatively, a metal salt of Group Ia of the Periodic Table is blended in a polymer produced by heating.

【0042】周期律表第Ia族の金属塩としては、リチ
ウム、ナトリウム、カリウム等の化合物であって、特に
LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、L
iCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiC(CF3
SO23からなる群から選ばれる一種以上のリチウム塩
が好ましい。さらに好ましい金属塩はLiPF6であ
る。固体電解質中の金属塩濃度は、0.1〜10(mo
l/l)であることが望ましい。
The metal salts of Group Ia of the periodic table include compounds such as lithium, sodium, and potassium, and particularly, LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , L
iCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3
One or more lithium salts selected from the group consisting of SO 2 ) 3 are preferred. Further preferred metal salt is LiPF 6. The metal salt concentration in the solid electrolyte is 0.1 to 10 (mo
1 / l).

【0043】固体電解質の製造は、予め窒素原子を含有
する(メタ)アクリレートの1種もしくは2種以上、必
要に応じて窒素原子を含有しない(メタ)アクリレート
化合物の1種もしくは2種以上とから製造したポリマー
と周期律表第Ia族の金属塩とを均一混合する方法、あ
るいは、重合時にモノマーと周期律表第Ia族の金属塩
とを均一に混合してから重合を進める方法等によって行
うことができる。特に後者による方法を採用すると、ポ
リマー中に金属塩が均一分散した固体電解質が容易に得
られるので好ましい。
The production of the solid electrolyte is carried out in advance from one or more (meth) acrylates containing nitrogen atoms and, if necessary, one or more (meth) acrylate compounds containing no nitrogen atoms. Performed by a method of uniformly mixing the produced polymer with a metal salt of Group Ia of the Periodic Table, or a method of uniformly mixing the monomer and the metal salt of Group Ia of the Periodic Table during polymerization and then proceeding with polymerization. be able to. Particularly, the latter method is preferable because a solid electrolyte in which a metal salt is uniformly dispersed in a polymer can be easily obtained.

【0044】例えば、窒素原子を含有する(メタ)アク
リレートの1種もしくは2種以上と、窒素原子を含有し
ない(メタ)アクリレート化合物の1種もしくは2種以
上と、周期律表第Ia族の金属塩、さらに必要に応じて
溶媒を加え、その均一混合液を平坦な基板上に塗布し、
その後、光照射、放射線照射、あるいは加熱することに
より重合およびゲル化を進めることができる。このよう
にして、厚さが0.1〜1000μmの固体電解質薄膜
を得ることができる。なお、加熱する場合には、電解質
塩が分解しない温度範囲、例えば、30〜100℃、好
ましくは40〜90℃で行われることが望ましい。
For example, one or more of (meth) acrylates containing a nitrogen atom, one or more of (meth) acrylate compounds containing no nitrogen atom, and a metal of Group Ia of the periodic table Add salt, and if necessary, solvent, apply the homogeneous mixture on a flat substrate,
Thereafter, polymerization and gelation can be advanced by light irradiation, radiation irradiation, or heating. Thus, a solid electrolyte thin film having a thickness of 0.1 to 1000 μm can be obtained. In addition, when heating, it is desirable to carry out in a temperature range in which the electrolyte salt does not decompose, for example, 30 to 100 ° C, preferably 40 to 90 ° C.

【0045】また、本発明に係る高分子固体電解質中に
は、前記した高分子化合物および周期律表第Ia族の金
属塩の他に、炭酸エステル等の非水溶媒を含有していて
もよい。非水溶媒の量は、高分子化合物100重量部に
対して0〜5000重量部、好ましくは100〜200
0重量部が望ましい。高分子化合物中に非水溶媒を含有
させるには、高分子固体電解質を製造する際に非水溶媒
を共存させた状態で重合を行ってもよいし、また重合後
に非水溶媒を含浸させる方法等をとってもよい。
The solid polymer electrolyte according to the present invention may contain a non-aqueous solvent such as a carbonate ester in addition to the above-mentioned polymer compound and a metal salt of Group Ia of the periodic table. . The amount of the non-aqueous solvent is 0 to 5000 parts by weight, preferably 100 to 200 parts by weight, per 100 parts by weight of the polymer compound.
0 parts by weight is desirable. In order to include a non-aqueous solvent in the polymer compound, polymerization may be performed in the presence of a non-aqueous solvent when producing a polymer solid electrolyte, or a method of impregnating the non-aqueous solvent after polymerization. Etc. may be taken.

【0046】非水溶媒としては、炭酸エステルあるいは
ラクトンが好適に使用できる。炭酸エステルの例として
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の鎖
状ないし環状カーボネートが、またラクトンの例として
は、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カ
プロラクトンなどが挙げられる。
As the non-aqueous solvent, carbonate esters or lactones can be suitably used. Examples of carbonates include ethylene carbonate, propylene carbonate,
Linear or cyclic carbonates such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate and dipropyl carbonate, and examples of lactones include γ-butyrolactone, δ-valerolactone, and ε-caprolactone.

【0047】本発明に係る高分子固体電解質は、非水溶
媒を含有する状態において保液性に優れ、、イオン伝導
性が高く、また高温での保存安定性に優れている。この
ような高分子固体電解質は、例えば一次電池、二次電
池、キャパシタ、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などに用いること
ができる。とくに、この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の用途に適し
ている。さらに、粉末状電極材を集電体上に分散し固定
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。
The solid polymer electrolyte according to the present invention is excellent in liquid retention in a state containing a non-aqueous solvent, high in ionic conductivity, and excellent in storage stability at high temperatures. Such a polymer solid electrolyte can be used for, for example, primary batteries, secondary batteries, capacitors, electrochemical devices such as electrochromic display devices, and medical actuators. In particular, this polymer solid electrolyte is suitable for use as a substitute for an organic electrolyte for a lithium ion secondary battery. Further, it can be used as a binder used for dispersing and fixing the powdery electrode material on the current collector.

【0048】二 次 電 池 本発明に係わる二次電池は、負極活物質を含む負極と、
正極活物質を含む正極と、その間に配置される前述した
高分子固体電解質とから構成されている。
The secondary battery according to the secondary batteries present invention, a negative electrode including a negative active material,
It is composed of a positive electrode containing a positive electrode active material and the above-mentioned polymer solid electrolyte disposed therebetween.

【0049】負極活物質としては、金属リチウム、リチ
ウム含有合金、またはリチウムイオンのドープおよび脱
ドープが可能な材料等を用いることができる。そのよう
なリチウムイオンをドープおよび脱ドープすることが可
能な材料としては、炭素材料、酸化スズ、シリコン、酸
化チタン、あるいは遷移金属窒素化物等の中から適宜選
択することができる。これらの中でもリチウムイオンを
ドープおよび脱ドープすることが可能な炭素材料が好ま
しく、それはグラファイトであっても非晶質炭素であっ
てもよい。具体的には、活性炭、炭素繊維、カーボンブ
ラック、メソカーボンマイクロビーズ、天然黒鉛を例示
することができる。
As the negative electrode active material, lithium metal, a lithium-containing alloy, a material capable of doping and undoping lithium ions, or the like can be used. Such a material capable of doping and undoping lithium ions can be appropriately selected from carbon materials, tin oxide, silicon, titanium oxide, transition metal nitrides, and the like. Among these, a carbon material capable of doping and undoping lithium ions is preferable, and it may be graphite or amorphous carbon. Specific examples include activated carbon, carbon fiber, carbon black, mesocarbon microbeads, and natural graphite.

【0050】正極活物質としては、MoS2、TiS2
MnO2、V25などの遷移金属酸化物または遷移金属
硫化物、LiCoO2、LiMnO2、LiMn24、L
iNiO2、LiNiXCo(1-X)2などのリチウムと遷
移金属とからなる複合酸化物、ポリアニリン、ポリチオ
フェン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリアセン、
ジメルカプトチアジアゾール/ポリアニリン複合体など
の導電性高分子化合物、ジスルフィド化合物等が挙げら
れる。これらの中でも、特にリチウムと遷移金属とから
なる複合酸化物が好ましい。
As the positive electrode active material, MoS 2 , TiS 2 ,
Transition metal oxides or sulfides such as MnO 2 and V 2 O 5 , LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , L
composite oxides composed of lithium and a transition metal such as iNiO 2 and LiNi X Co (1-X) O 2 , polyaniline, polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, polyacene,
Examples include conductive polymer compounds such as dimercaptothiadiazole / polyaniline complex, and disulfide compounds. Among these, a composite oxide composed of lithium and a transition metal is particularly preferable.

【0051】このような高分子固体電解質を二次電池に
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。フィルム状に代えてあら
かじめゲル状に形成した高分子固体電解質を配置するこ
ともできる。また、正極、セパレーター、負極の3層構
造体を形成した後、電解液をそこへ含浸させる工程を有
する電池製造プロセスでは、電解液の代わりに、高分子
化合物、周期律表第Ia族の金属塩、および非水溶媒と
からなる溶液を添加含浸し、その後ゲル化させる方法を
とることも可能である。いずれの場合にも、前述した本
発明に係わる高分子固体電解質を使用すれば、従来の電
池製造プロセスの改造を最小限に抑えて、二次電池を製
造することができる。電池の形状としては、フィルム
型、コイン型、円筒型、あるいは角型など任意の形状を
とることができる。
When such a solid polymer electrolyte is used in a secondary battery, a battery can be manufactured by forming the solid polymer electrolyte into a film in advance and sandwiching the solid polymer between a positive electrode and a negative electrode. Instead of a film, a polymer solid electrolyte formed in a gel in advance can be arranged. Further, in a battery manufacturing process including a step of forming a three-layer structure of a positive electrode, a separator, and a negative electrode and then impregnating the same with an electrolytic solution, a polymer compound, a metal of Group Ia of the periodic table is used instead of the electrolytic solution. It is also possible to adopt a method of adding and impregnating a solution comprising a salt and a non-aqueous solvent, followed by gelation. In any case, by using the above-described solid polymer electrolyte according to the present invention, it is possible to manufacture a secondary battery while minimizing the modification of the conventional battery manufacturing process. The shape of the battery may be any shape such as a film type, a coin type, a cylindrical type, or a square type.

【0052】[0052]

【実施例】次に、本発明を実施例を通して説明するが、
本発明はそれら実施例によって何ら限定されるものでは
ない。
Next, the present invention will be described through examples.
The present invention is not limited by these examples.

【0053】(合成例1)攪拌機、温度計および精留塔
等を装備した2l容量の三つ口フラスコに、ジエチレン
グリコール509.4g(4.8モル)、1,4−ブタ
ンジオール509.4g(5.65モル)、ナトリウム
メトキシドの28%メタノール溶液2.02g(11ミ
リモル)および炭酸ジメチル1035.7g(11.5
モル)を仕込み、バス温を95℃に2時間保ち、その後
5時間かけて155℃まで昇温した。この時、エステル
交換反応で生成するメタノールを炭酸ジメチルの共沸組
成物として留去した(780g)。
(Synthesis Example 1) 509.4 g (4.8 mol) of diethylene glycol and 509.4 g of 1,4-butanediol were placed in a two-liter three-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a rectification tower and the like. 5.65 mol), 2.02 g (11 mmol) of a 28% solution of sodium methoxide in methanol and 1035.7 g (11.5 g) of dimethyl carbonate.
Mol), the bath temperature was maintained at 95 ° C for 2 hours, and then the temperature was raised to 155 ° C over 5 hours. At this time, methanol generated by the transesterification was distilled off as an azeotropic composition of dimethyl carbonate (780 g).

【0054】次いで精留塔をはずしてバス温を155℃
に保ち、徐々に減圧にして最終的に0.7kPa(5m
mHg)まで減圧し、この状態で8時間かけて重合反応
に伴って生成するジエチレングリコールと、未反応の
1,4−ブタンジオールとを留去した(207g)。混
合物を80℃まで冷却し、トルエン256gを加えて攪
拌した。中間体であるポリカーボネートのトルエン溶液
を濁りのある無色粘稠オイル状物として、収量1206
gで得た(ポリカーボネート含量79重量%)。
Next, the rectification column was removed and the bath temperature was set to 155 ° C.
And gradually reduce the pressure to 0.7 kPa (5 m
The pressure was reduced to mHg), and diethylene glycol and unreacted 1,4-butanediol formed during the polymerization reaction were distilled off over 8 hours in this state (207 g). The mixture was cooled to 80 ° C., and 256 g of toluene was added and stirred. The toluene solution of the intermediate polycarbonate was converted into a turbid colorless viscous oily product, and the yield was 1206.
g (polycarbonate content 79% by weight).

【0055】(合成例2)攪拌機、温度計、蒸留塔およ
び吹込み管を備えた300ml容量の三つ口フラスコ
に、ポリカーボネートトルエン溶液89g(ポリカーボ
ネート換算量70g、OH基約81ミリモル)、トルエ
ン51g、4−メトキシフェノール0.14g(200
0ppm)、濃硫酸0.7g(7ミリモル)およびアク
リル酸7.3g(101ミリモル)を仕込んだ。攪拌し
つつ徐々に加熱して、バス温を130℃まで上げた。エ
ステル化反応の進行に伴い発生する水とトルエンとの共
沸物を還流し、生成した水を分離し、約5時間かけて水
の生成が終了(約1.65ml)したところでバス温を
80℃まで下げた後、無水酢酸1.24g(12ミリモ
ル)を加えて3時間攪拌し、この操作によって未反応の
末端水酸基をアセチル化した。
(Synthesis Example 2) 89 g of a polycarbonate toluene solution (70 g in terms of polycarbonate, about 81 mmol of OH groups) and 51 g of toluene were placed in a 300 ml three-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a distillation tower and a blowing tube. , 4-methoxyphenol 0.14 g (200
0 ppm), 0.7 g (7 mmol) of concentrated sulfuric acid and 7.3 g (101 mmol) of acrylic acid. The temperature of the bath was gradually increased to 130 ° C. with stirring. The azeotrope of water and toluene generated with the progress of the esterification reaction is refluxed, and the generated water is separated. When water generation is completed (about 1.65 ml) in about 5 hours, the bath temperature is raised to 80%. After the temperature was lowered to ° C., 1.24 g (12 mmol) of acetic anhydride was added and stirred for 3 hours. By this operation, unreacted terminal hydroxyl groups were acetylated.

【0056】次に、バス温を40℃まで下げ、協和化学
工業(株)の固体塩基製品であるKyowaad200
0を7g加えて1時間攪拌し、硫酸、アクリル酸および
酢酸を中和した。その後、室温まで冷却し、一晩静置し
た。一方、桐山ロートにろ紙をセットし、その上にセラ
イト約10gを敷き、メタノール30mlおよびトルエ
ン30mlで順次セライトを洗浄した。次いで、反応混
合物を吸引ろ過し、不溶物をトルエン30mlで洗浄し
た。乾燥空気をろ液に少量吹込みながら、ろ液を減圧下
に35℃で濃縮した。得られた淡黄色粘稠オイル状物に
炭酸ジエチル35gを加え、35℃で溶液が均一になる
まで攪拌を続けた。減圧下に乾燥空気を少量吹込みなが
ら、30℃以下で濃縮乾燥することによって、ポリカー
ボネートアクリレートを淡黄色粘稠オイル状物として得
た。その収量は76.5g、Mwは4,300(ポリス
チレン換算値)であった。
Next, the bath temperature was lowered to 40 ° C., and Kyowaad 200, a solid base product of Kyowa Chemical Industry Co., Ltd., was used.
0g was added and stirred for 1 hour to neutralize sulfuric acid, acrylic acid and acetic acid. Then, it cooled to room temperature and left still overnight. On the other hand, a filter paper was set on a Kiriyama funnel, about 10 g of celite was spread thereon, and the celite was washed with 30 ml of methanol and 30 ml of toluene sequentially. Next, the reaction mixture was subjected to suction filtration, and the insolubles were washed with 30 ml of toluene. The filtrate was concentrated at 35 ° C. under reduced pressure while blowing a small amount of dry air into the filtrate. 35 g of diethyl carbonate was added to the obtained pale yellow viscous oil, and stirring was continued at 35 ° C. until the solution became homogeneous. By concentrating and drying at 30 ° C. or less while blowing a small amount of dry air under reduced pressure, polycarbonate acrylate was obtained as a pale yellow viscous oil. The yield was 76.5 g, and Mw was 4,300 (polystyrene conversion value).

【0057】(合成例3)攪拌機、温度計およびリービ
ッヒ冷却管を装備したガラス反応容器にアジピン酸26
3g、ジエチレングリコール212g、およびチタンテ
トラブトキシド3.6mgを仕込み、160℃から23
0℃まで徐々に昇温し、生成する水を反応系外に除去し
ながら24時間反応を続けた。その結果、目的とするポ
リエステルジオールを無色オイル状物として収量310
gで得た。
(Synthesis Example 3) Adipic acid 26 was placed in a glass reaction vessel equipped with a stirrer, thermometer and Liebig condenser.
3 g, 212 g of diethylene glycol and 3.6 mg of titanium tetrabutoxide.
The temperature was gradually raised to 0 ° C., and the reaction was continued for 24 hours while removing generated water outside the reaction system. As a result, the desired polyester diol was obtained as a colorless oily substance in a yield of 310.
g.

【0058】(合成例4)攪拌機、温度計およびディー
ンスタークを装備したガラス反応容器に、合成例3で得
たポリエステルジオール(OH価49mgKOH/g)
46.8g、アクリル酸2.97g、p−トルエンスル
ホン酸一水和物0.94g、4−メトキシフェノール
0.047gおよびトルエン47mlを仕込んだ。5時
間加熱還流させながら生成する水を反応系外に除去し
た。温度を80℃まで下げた後、無水酢酸1.05gを
添加してさらにこの温度で1時間攪拌を続けた。次いで
60℃まで下げた後、メタノール0.20gを添加し、
この温度で1時間攪拌を続けた。その後、温度を40℃
まで下げてから酸化マグネシウム7.0gを加え、この
温度で1時間攪拌を続けた。室温まで冷却した後不溶物
をろ過し、ろ液を減圧下で濃縮することによって、目的
とするポリエステルアクリレートをMw3700の無色
オイル状物として、収量49.1gで得た。
(Synthesis Example 4) The polyester diol obtained in Synthesis Example 3 (OH value: 49 mgKOH / g) was placed in a glass reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, and a Dean Stark.
46.8 g, acrylic acid 2.97 g, p-toluenesulfonic acid monohydrate 0.94 g, 4-methoxyphenol 0.047 g and toluene 47 ml were charged. The generated water was removed from the reaction system while heating and refluxing for 5 hours. After the temperature was lowered to 80 ° C., 1.05 g of acetic anhydride was added, and stirring was further continued at this temperature for 1 hour. Then, after lowering to 60 ° C., 0.20 g of methanol was added,
Stirring was continued at this temperature for 1 hour. After that, the temperature is raised to 40 ° C.
Then, 7.0 g of magnesium oxide was added, and stirring was continued at this temperature for 1 hour. After cooling to room temperature, the insolubles were filtered, and the filtrate was concentrated under reduced pressure to obtain 49.1 g of the target polyester acrylate as a colorless oil having Mw of 3700.

【0059】(実施例1)窒素原子を含有するアクリレ
ートとして2−ジメチルアミノエチルアクリレートを、
窒素原子を含有しないアクリレートとして合成例2で合
成したポリカーボネートジオールのジアクリレートを用
いた。電解液として、エチレンカーボネートとジエチル
カーボネートの等量混合物(体積比)にLiPF6を1
(mol/l)の濃度で溶解した。それぞれを表1記載
の重量比で混合し、この溶液にAIBNを1000pp
mの濃度になるように添加した。
Example 1 2-dimethylaminoethyl acrylate was used as an acrylate containing a nitrogen atom.
Diacrylate of polycarbonate diol synthesized in Synthesis Example 2 was used as an acrylate containing no nitrogen atom. As an electrolyte, LiPF 6 was added to an equal mixture (volume ratio) of ethylene carbonate and diethyl carbonate.
(Mol / l). Each was mixed in the weight ratio shown in Table 1, and AIBN was added to this solution at 1000 pp.
m.

【0060】その後、その溶液2.4gをサンプル瓶中
に入れ、80℃で1時間加熱した。このようにして得ら
れた高分子電解質を室温まで冷却した後、ゲル上部に分
離した液体の重量(排除電解液量:g)を測定し(保液
性試験)、次式から保液性を算出し、その結果を表1に
示した。 保液性(%)={1−(排除電解液量/2.4)}×1
00 また、この高分子電解質を窒素下80℃で4日間保存し
(保存試験)、この間にゲルの液状化が開始するまでの
日数を測定し、その結果を表1に記載した。
Thereafter, 2.4 g of the solution was placed in a sample bottle and heated at 80 ° C. for 1 hour. After cooling the polymer electrolyte thus obtained to room temperature, the weight (excluded electrolyte: g) of the liquid separated on the upper portion of the gel was measured (liquid retention test), and the liquid retention was determined from the following formula. The results were calculated and the results are shown in Table 1. Liquid retention (%) = {1- (amount of excluded electrolyte / 2.4)} × 1
The polymer electrolyte was stored under nitrogen at 80 ° C. for 4 days (storage test). During this period, the number of days until the start of liquefaction of the gel was measured, and the results are shown in Table 1.

【0061】(実施例2)実施例1において、窒素原子
を含有するアクリレートとして次式(4)で示される旭
電化(株)製品(LA−82)を用いた。各モノマー組
成を表1に記載した通り3種類に変化させ(実施例2−
1〜2−3)、その他は実施例1と同様に行って、高分
子電解質を得た。その高分子電解質について保液性試験
および80℃における保存試験を行い、その結果を表1
に併せて示した。
(Example 2) In Example 1, a product (LA-82) manufactured by Asahi Denka Co., Ltd. represented by the following formula (4) was used as the acrylate containing a nitrogen atom. Each monomer composition was changed to three types as described in Table 1 (Example 2
1-2) Others were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a polymer electrolyte. A liquid retention test and a storage test at 80 ° C. were performed on the polymer electrolyte, and the results are shown in Table 1.
Are also shown.

【0062】[0062]

【化7】 Embedded image

【0063】(実施例3)実施例1において、窒素原子
を含有するアクリレートとして前述した旭電化(株)製
品(LA−82)を用い、窒素原子を含有しない(メ
タ)アクリレートとして合成例4に記載したポリエステ
ルジオールのジアクリレートを用いた。各モノマーの組
成を表1に記載した通り3種類に変化させ(実施例3−
1〜3−3)、その他は実施例1と同様に行って高分子
電解質を得た。その高分子電解質について保液性試験お
よび80℃における保存試験を行い、その結果を表1に
併せて示した。
Example 3 In Example 1, the above-mentioned product (LA-82) manufactured by Asahi Denka Co., Ltd. was used as the acrylate containing a nitrogen atom. The described polyester diol diacrylate was used. The composition of each monomer was changed to three types as described in Table 1 (Example 3
1-3-3), and the other steps were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a polymer electrolyte. A liquid retention test and a storage test at 80 ° C. were performed on the polymer electrolyte, and the results are shown in Table 1.

【0064】(比較例1)実施例1において、窒素原子
を含有する(メタ)アクリレートを用いず、ポリカーボ
ネートジオールのジアクリレートと、電解液としてエチ
レンカーボネートとジエチルカーボネートの等量混合物
(体積比)にLiPF6を1(mol/l)の濃度で溶
解した溶液とを用いた。それぞれを表1記載の重量比で
混合し、その後、実施例1と同様にして保液性試験およ
び80℃における保存試験を行い、その結果を表1に併
せて示した。
(Comparative Example 1) In Example 1, without using a (meth) acrylate containing a nitrogen atom, a mixture of diacrylate of polycarbonate diol and an equal mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate (volume ratio) as an electrolyte was used. A solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 (mol / l) was used. Each was mixed at the weight ratio shown in Table 1, and then a liquid retention test and a storage test at 80 ° C. were carried out in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Table 1.

【0065】(比較例2)実施例3において、窒素原子
を含有するアクリレートを用いず、ポリエステルジオー
ルのジアクリレートと、電解液としてエチレンカーボネ
ートとジエチルカーボネートとの等量混合物(体積比)
にLiPF6を1(mol/l)の濃度で溶解した溶液
とを用いた。それぞれを表1記載の重量比で混合し、そ
の後、実施例1と同様にして保液性試験および80℃に
おける保存試験を行い、その結果を表1に併せて示し
た。
(Comparative Example 2) In Example 3, without using a acrylate containing a nitrogen atom, an equal mixture (volume ratio) of diacrylate of polyester diol and ethylene carbonate and diethyl carbonate as an electrolyte was used.
And a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 (mol / l). Each was mixed at the weight ratio shown in Table 1, and then a liquid retention test and a storage test at 80 ° C. were carried out in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Table 1.

【0066】[0066]

【表1】 [Table 1]

【0067】(実施例4)実施例3に記載したモノマー
を用いて高分子電解質を調製し、これを含有するボタン
型電池を作製し、その電池特性を評価した。
Example 4 A polymer electrolyte was prepared using the monomers described in Example 3, and a button-type battery containing the polymer electrolyte was prepared. The battery characteristics were evaluated.

【0068】<ゲル型高分子電解質の作製>まず、窒素
原子を含有するアクリレートとして旭電化(株)製品
(LA−82)を用い、窒素原子を含有しないアクリレ
ートとして合成例4で合成したポリエステルジオールの
ジアクリレート(Mw=3700)を用い、それぞれ
5:95(重量比)の割合で混合してモノマー溶液を調
製した。
<Preparation of Gel Type Polymer Electrolyte> First, polyester diol synthesized in Synthesis Example 4 as an acrylate containing no nitrogen atom, using a product (LA-82) manufactured by Asahi Denka Co., Ltd. as an acrylate containing a nitrogen atom. (Mw = 3700), and mixed at a ratio of 5:95 (weight ratio) to prepare a monomer solution.

【0069】次に、エチレンカーボネート(EC)とジ
エチルカーボネート(DEC)とを、EC:DEC=5
8:42(重量比)の割合で混合して非水溶媒とし、電
解質であるLiPF6をその非水溶媒に溶解し、電解質
濃度が1.0(mol/l)になるように非水電解液を
調製した。
Next, ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) were converted into EC: DEC = 5.
The mixture was mixed at a ratio of 8:42 (weight ratio) to obtain a non-aqueous solvent, LiPF 6 as an electrolyte was dissolved in the non-aqueous solvent, and the non-aqueous electrolyte was adjusted so that the electrolyte concentration became 1.0 (mol / l). A liquid was prepared.

【0070】前記のモノマー溶液と非水電解液とを1:
8(重量比)の割合で混合した後、重合開始剤であるA
IBNをモノマー溶液に対して1000ppmの濃度に
なるように加え、モノマー電解液を調製した。続いて、
直径19mmの円盤状に打ち抜いた厚さ200μmの不
織布に、前記のモノマー電解液を100μl含浸させた
後、60℃で2時間加熱し、ゲル型高分子電解質を得
た。
The above monomer solution and nonaqueous electrolyte were
After mixing at a ratio of 8 (weight ratio), the polymerization initiator A
IBN was added to a concentration of 1000 ppm with respect to the monomer solution to prepare a monomer electrolyte solution. continue,
100 μl of the above-mentioned monomer electrolyte solution was impregnated into a 200 μm-thick nonwoven fabric punched into a disk having a diameter of 19 mm, and heated at 60 ° C. for 2 hours to obtain a gel-type polymer electrolyte.

【0071】<負極の作製>大阪ガス(株)製のメソカ
ーボンマイクロビーズ(商品名;MCMB6−28、d
002=0.337nm、密度2.17g/cm3)の
炭素粉末90重量部と、結着剤としてのポリフッ化ビニ
リデン(PVDF)10重量部とを混合し、溶剤のN−
メチルピロリドンに分散させ、ペースト状の負極合剤ス
ラリーを調製した。次に、この負極合剤スラリーを厚さ
20μmの帯状銅箔製の負極集電体に塗布し、乾燥させ
て帯状の炭素負極を得た。乾燥後の負極合剤の厚さは2
5μmであった。さらに、この帯状電極を直径15mm
の円盤状に打ち抜いた後、圧縮成形して負極電極とし
た。
<Preparation of Negative Electrode> Mesocarbon microbeads manufactured by Osaka Gas Co., Ltd. (trade names: MCMB6-28, d
002 = 0.337 nm, density 2.17 g / cm 3 ) 90 parts by weight of carbon powder and 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder were mixed, and N-
The paste was dispersed in methylpyrrolidone to prepare a paste-like negative electrode mixture slurry. Next, this negative electrode mixture slurry was applied to a negative electrode current collector made of a 20-μm-thick strip-shaped copper foil, and dried to obtain a strip-shaped carbon negative electrode. The thickness of the negative electrode mixture after drying is 2
It was 5 μm. Furthermore, this strip electrode is 15 mm in diameter.
, And compression molded to form a negative electrode.

【0072】<正極の作製>本庄ケミカル(株)製のL
iCoO2(製品名:HLC−21、平均粒径8μm)
微粒子91重量部と、導電材としてのグラファイト6重
量部と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVD
F)3重量部とを混合して正極合剤を調製し、N−メチ
ルピロリドンに分散させて正極合剤スラリーを得た。こ
のスラリーを厚さ20μmの帯状アルミニウム箔製正極
集電体に塗布し、乾燥させ、圧縮成形によって帯状正極
を得た。乾燥後の正極合剤の厚さは40μmであった。
その後、この帯状電極を直径15mmの円盤状に打ち抜
くことによって正極電極とした。
<Preparation of Positive Electrode> L manufactured by Honjo Chemical Co., Ltd.
iCoO 2 (product name: HLC-21, average particle size 8 μm)
91 parts by weight of fine particles, 6 parts by weight of graphite as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVD) as a binder
F) was mixed with 3 parts by weight to prepare a positive electrode mixture, and dispersed in N-methylpyrrolidone to obtain a positive electrode mixture slurry. This slurry was applied to a 20-μm-thick aluminum foil positive electrode current collector, dried, and compression-molded to obtain a belt-shaped positive electrode. The thickness of the positive electrode mixture after drying was 40 μm.
Thereafter, the strip-shaped electrode was punched into a disk having a diameter of 15 mm to obtain a positive electrode.

【0073】<電池の作製>このようにして得られた円
盤状ゲル型高分子電解質、円盤状負極、および円盤状正
極を電解質、負極および正極として用意した。ステンレ
ス製の2032サイズの電池缶内に負極、ゲル型高分子
電解質、正極の順序で各々を積層した。その後、電池缶
内にステンレス製の板(厚さ2.4mm、直径15.4
mm)を収納し、さらにポリプロピレン製のガスケット
を介して、電池缶(蓋)をかしめた。その結果、電池内
の気密性が保持でき、直径20mm、高さ3.2mmの
ボタン型ゲル型高分子電解質二次電池を得た。
<Preparation of Battery> The disk-shaped gel polymer electrolyte, disk-shaped negative electrode and disk-shaped positive electrode thus obtained were prepared as an electrolyte, a negative electrode and a positive electrode. Each of the negative electrode, the gel-type polymer electrolyte, and the positive electrode was laminated in the order of a stainless steel 2032-size battery can. Thereafter, a stainless steel plate (thickness: 2.4 mm, diameter: 15.4) was placed in the battery can.
mm), and the battery can (lid) was caulked via a polypropylene gasket. As a result, a button-type gel-type polymer electrolyte secondary battery having a diameter of 20 mm and a height of 3.2 mm which can maintain the airtightness in the battery was obtained.

【0074】<放電容量の測定>このようにして得られ
たゲル型高分子電解質二次電池について、その放電容量
を室温にて測定した。なお、本実施例では、負極にLi
+がドープされる電流方向を充電、脱ドープされる電流
方向を放電とした。充電は、4.2V、1mA定電流定
電圧充電方法で行い、充電電流が50μA以下になった
時点で終了とした。放電は、2.75Vまで1mAにて
定電流放電を行った。前述の充放電を10サイクル繰返
し行った結果、10サイクル目の充放電効率は97%、
放電容量は正極活物質量を基準として120(mAh/
g)であった。
<Measurement of Discharge Capacity> The discharge capacity of the thus obtained gel polymer electrolyte secondary battery was measured at room temperature. In this example, the negative electrode was Li
The current direction in which + is doped is defined as charging, and the current direction in which undoping is performed is defined as discharging. The charging was performed by a 4.2 V, 1 mA constant current, constant voltage charging method, and was terminated when the charging current became 50 μA or less. Discharge was performed at a constant current of 1 mA up to 2.75 V. As a result of repeating the above-mentioned charge and discharge for 10 cycles, the charge and discharge efficiency at the 10th cycle was 97%,
The discharge capacity was 120 (mAh /
g).

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明に係わる高分子固体電解質は、高
いイオン伝導度を有し、同時に電気化学的安定性に優れ
ており、さらに可塑剤やアルカリ金属塩の保持性能が向
上している。そのフィルム状物は可撓性があり、ゲル状
物は優れた保液性と高温での安定性を有している。
The polymer solid electrolyte according to the present invention has high ionic conductivity, is also excellent in electrochemical stability, and has improved plasticizer and alkali metal salt retention performance. The film-like material is flexible, and the gel-like material has excellent liquid retention and high-temperature stability.

【0076】従って、この高分子固体電解質は、一次電
池、二次電池、キャパシタ、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などに
好適に用いることができる。
Therefore, the polymer solid electrolyte can be suitably used for primary batteries, secondary batteries, capacitors, electrochemical devices such as electrochromic display devices, medical actuators, and the like.

【0077】特にこの高分子固体電解質を含む二次電池
は、充放電特性等の電池性能に優れている上に、保液性
がよいので電池からの漏液の懸念がほとんどなくなり、
高温での保存安定性に優れ、電池の信頼性が向上してい
る。
In particular, a secondary battery containing this polymer solid electrolyte has excellent battery performance such as charge / discharge characteristics and good liquid retention, so that there is almost no fear of liquid leakage from the battery.
It has excellent storage stability at high temperatures and has improved battery reliability.

───────────────────────────────────────────────────── 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) C08K 3/32 C08K 3/32 3/38 3/38 5/41 5/41 5/42 5/42 C08L 33/14 C08L 33/14 55/00 55/00 101/02 101/02 H01G 9/025 H01M 10/40 B 9/035 H01G 9/00 301G 9/028 9/02 311 H01M 10/40 331G (72)発明者 青木 忍 千葉県袖ヶ浦市長浦字拓二号580番32 三 井化学株式会社内 (72)発明者 鳥井田 昌弘 千葉県袖ヶ浦市長浦字拓二号580番32 三 井化学株式会社内 (72)発明者 野木 栄信 千葉県袖ヶ浦市長浦字拓二号580番32 三 井化学株式会社内 Fターム(参考) 4F070 AA32 AA47 AA50 AA52 AE08 HA02 HA04 HB03 4J002 BG071 BQ001 DD036 DE186 DH006 DK006 EV256 GQ00 4J027 AB15 AB16 AB17 AB18 AB28 AC02 AC03 AC04 AC07 BA07 BA13 BA19 BA24 5G301 CA08 CA16 CA30 CD01 5H029 AJ02 AK03 AL01 AL02 AL06 AL11 AL12 AM16 EJ14 HJ02──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme court ゛ (Reference) C08K 3/32 C08K 3/32 3/38 3/38 5/41 5/41 5/42 5/42 C08L 33/14 C08L 33/14 55/00 55/00 101/02 101/02 H01G 9/025 H01M 10/40 B 9/035 H01G 9/00 301G 9/028 9/02 311 H01M 10/40 331G (72 Inventor: Shinobu Aoki 580-32, Takuji, Nagaura, Sodegaura-shi, Chiba Mitsui Chemicals, Inc. (72) Inventor: Masahiro Torii 72) Inventor Nobu Enobu 580-32, Takuji Nagaura, Sodegaura City, Chiba Prefecture F-term (reference) 4F070 AA32 AA47 AA50 AA52 AE08 HA02 HA04 HB03 4J002 BG071 BQ001 DD036 DE186 DH006 DK006 EV256 GQ00 4J027 AB AB17 AB18 AB28 AC02 AC03 AC04 AC07 BA07 BA13 BA19 BA24 5G301 CA08 CA16 CA30 CD01 5H029 AJ02 AK03 AL01 AL02 AL06 AL11 AL12 AM16 EJ14 HJ02

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】窒素原子を含有する高分子化合物中に周期
律表第Ia族の金属塩が配合されてなることを特徴とす
る高分子固体電解質。
1. A solid polymer electrolyte comprising a nitrogen atom-containing polymer compound and a metal salt of Group Ia of the Periodic Table.
【請求項2】前記の窒素原子を含有する高分子化合物
が、窒素原子を含有するアクリレートおよび/またはメ
タクリレートを含むモノマーの重合体であることを特徴
とする請求項1に記載の高分子固体電解質。
2. The polymer solid electrolyte according to claim 1, wherein said polymer compound containing a nitrogen atom is a polymer of a monomer containing an acrylate and / or methacrylate containing a nitrogen atom. .
【請求項3】前記の窒素原子を含有する高分子化合物
が、窒素原子を含有するアクリレートおよび/またはメ
タクリレートと窒素原子を含有しないアクリレートおよ
び/またはメタクリレートとの共重合体であることを特
徴とする請求項1または2に記載の高分子固体電解質。
3. The nitrogen-containing polymer compound is a copolymer of a nitrogen-containing acrylate and / or methacrylate and a nitrogen-free acrylate and / or methacrylate. The polymer solid electrolyte according to claim 1.
【請求項4】前記の窒素原子を含有するアクリレートま
たはメタクリレートが、一般式(1)で表される化合物
であることを特徴とする請求項2または3に記載の高分
子固体電解質。 【化1】 (式(1)において、Aは水素原子またはメチル基を示
し、Bは一般式(2)または一般式(3)で表される窒
素原子含有基を示す) D−N(R1)(R2)・・・・・・・・・(2) (式(2)において、Dは、2価の有機基を示し、R1
およびR2は、水素原子または炭素数1〜10の炭化水
素基であって、両者は同一であっても異なっていてもよ
く、あるいは両者が互いに結合して2価の炭化水素基ま
たは−CH2CH2−O−CH2CH2−であってもよい) 【化2】 (式(3)において、Gは、水素原子または炭素数1〜
4のアルキル基を示す)
4. The polymer solid electrolyte according to claim 2, wherein the nitrogen-containing acrylate or methacrylate is a compound represented by the general formula (1). Embedded image (In the formula (1), A represents a hydrogen atom or a methyl group, and B represents a nitrogen atom-containing group represented by the general formula (2) or (3).) DN (R 1 ) (R 2 ) (2) (In the formula (2), D represents a divalent organic group, and R 1
And R 2 are a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, which may be the same or different, or both bonded to each other to form a divalent hydrocarbon group or —CH 2 2 CH 2 —O—CH 2 CH 2 —) (In the formula (3), G represents a hydrogen atom or a group having 1 to 1 carbon atoms.
4 represents an alkyl group)
【請求項5】前記の一般式(2)におけるDが、炭素数
1〜10の炭化水素基、 一般式 −(CHR3CHR4O)n−CHR3CHR
4−、および 一般式 −(CHR5CR67CHR8O)m−CHR5
67CHR8− (ここで、R3、R4、R5、R6、R7、R8は、水素原
子、メチル基、またはエチル基であって、nおよびm
は、1〜10の整数である)からなる群から選ばれるい
ずれかの2価の有機基であることを特徴とする請求項4
に記載の高分子固体電解質。
5. In the above formula (2), D is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and the formula is-(CHR 3 CHR 4 O) n -CHR 3 CHR.
4 -, and the general formula - (CHR 5 CR 6 R 7 CHR 8 O) m -CHR 5 C
R 6 R 7 CHR 8 — (where R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , and R 8 are a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group, and n and m
Is an integer of 1 to 10), and is any divalent organic group selected from the group consisting of:
3. The polymer solid electrolyte according to item 1.
【請求項6】前記の窒素原子を含有するアクリレートま
たはメタクリレートが、2−(ジメチルアミノ)エチル
(メタ)アクリレート、2−(ジエチルアミノ)エチル
(メタ)アクリレート、2−(ジn−プロピルアミノ)
エチル(メタ)アクリレート、2−(ジi−プロピルア
ミノ)エチル(メタ)アクリレート、3−(ジメチルア
ミノ)プロピル(メタ)アクリレート、1−ピペリジン
エチル(メタ)アクリレート、2−N−モルフォリノエ
チル(メタ)アクリレート、2,2,6,6−テトラメ
チルピペリジン−4−イル(メタ)アクリレート、およ
び1−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジ
ン−4−イル(メタ)アクリレートからなる群から選ば
れるいずれかの化合物であることを特徴とする請求項2
〜5のいずれかに記載の高分子固体電解質(ここで、
(メタ)アクリレートは、アクリレートまたはメタクリ
レートを示す)。
6. The acrylate or methacrylate containing a nitrogen atom is 2- (dimethylamino) ethyl (meth) acrylate, 2- (diethylamino) ethyl (meth) acrylate, 2- (di-n-propylamino)
Ethyl (meth) acrylate, 2- (dii-propylamino) ethyl (meth) acrylate, 3- (dimethylamino) propyl (meth) acrylate, 1-piperidineethyl (meth) acrylate, 2-N-morpholinoethyl ( (Meth) acrylate, 2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl (meth) acrylate, and 1-methyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl (meth) acrylate 3. A compound selected from the group consisting of:
The solid polymer electrolyte according to any one of (1) to (5), wherein
(Meth) acrylate refers to acrylate or methacrylate).
【請求項7】前記の窒素原子を含有しないアクリレート
またはメタクリレートが、ポリエーテルポリオール、ポ
リエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、
およびポリエステルカーボネートポリオールからなる群
から選ばれる少なくとも1種のポリオール化合物の持つ
水酸基の一部または全部をアクリル酸またはメタクリル
酸と反応させて得られたエステル化合物であることを特
徴とする請求項3〜6のいずれかに記載の高分子固体電
解質。
7. The acrylate or methacrylate containing no nitrogen atom is a polyether polyol, a polyester polyol, a polycarbonate polyol,
And an ester compound obtained by reacting a part or all of the hydroxyl groups of at least one polyol compound selected from the group consisting of polyester carbonate polyol and acrylic acid or methacrylic acid. 7. The solid polymer electrolyte according to any one of 6.
【請求項8】前記のポリオール化合物は、その重量平均
分子量が200〜100,000であることを特徴とす
る請求項7に記載の高分子固体電解質。
8. The solid polymer electrolyte according to claim 7, wherein the polyol compound has a weight average molecular weight of 200 to 100,000.
【請求項9】前記の周期律表Ia族の金属塩が、LiC
lO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiCF
3SO3、LiN(CF3SO22、LiC(CF3
23からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物
であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載
の高分子固体電解質。
9. The metal salt of Group Ia of the periodic table is LiC
10 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiCF
3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 S
O 2) polymer solid electrolyte according to claim 1, characterized in that at least one compound selected from the group consisting of 3.
【請求項10】前記の周期律表Ia族の金属塩が、Li
PF6であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか
に記載の高分子固体電解質。
10. The metal salt of Group Ia of the periodic table, wherein the metal salt is Li
The polymer solid electrolyte according to claim 1, characterized in that a PF 6.
【請求項11】前記の高分子化合物が、非水溶媒を保持
したゲル状物であることを特徴とする請求項1〜10の
いずれかに記載の高分子固体電解質。
11. The polymer solid electrolyte according to claim 1, wherein said polymer compound is a gel-like material holding a non-aqueous solvent.
【請求項12】請求項1〜11のいずれかに記載の高分
子固体電解質を含有することを特徴とする二次電池。
12. A secondary battery comprising the polymer solid electrolyte according to claim 1.
【請求項13】請求項1〜11のいずれかに記載の高分
子固体電解質と、負極活物質として金属リチウム、リチ
ウム含有合金、リチウムイオンのドープおよび脱ドープ
が可能な炭素材料、リチウムイオンのドープおよび脱ド
ープが可能な酸化スズ、リチウムイオンのドープおよび
脱ドープが可能なシリコン、およびリチウムイオンのド
ープおよび脱ドープが可能な酸化チタンからなる群から
選ばれる少なくとも1種を含む負極、正極活物質として
リチウムと遷移金属との複合酸化物を含む正極とからな
ることを特徴とする二次電池。
13. A polymer solid electrolyte according to claim 1, wherein the negative electrode active material is metallic lithium, a lithium-containing alloy, a carbon material capable of doping and undoping lithium ions, and a lithium ion doping. Negative electrode and positive electrode active material containing at least one selected from the group consisting of tin oxide capable of undoping, silicon capable of doping and undoping lithium ions, and titanium oxide capable of doping and undoping lithium ions A secondary battery comprising a positive electrode containing a composite oxide of lithium and a transition metal.
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CN114204142A (en) * 2021-12-02 2022-03-18 厦门大学 All-solid-state battery interface buffer layer, preparation method and battery thereof

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