JP2001319691A - 複合電解質 - Google Patents
複合電解質Info
- Publication number
- JP2001319691A JP2001319691A JP2000134604A JP2000134604A JP2001319691A JP 2001319691 A JP2001319691 A JP 2001319691A JP 2000134604 A JP2000134604 A JP 2000134604A JP 2000134604 A JP2000134604 A JP 2000134604A JP 2001319691 A JP2001319691 A JP 2001319691A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sol
- ion
- gel composition
- inorganic
- electrolyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
した高性能の複合電解質、特にイオン伝導性に優れた有
機−無機複合膜の提供。 【解決手段】 無機化合物として金属アルコキシド、高
分子化合物としてポリアルキレンオキシドおよび電解質
塩としてアルカリ金属塩の複合反応生成物であるゾルゲ
ル組成物を用いたイオン伝導性有機−無機複合膜、好ま
しくは常温における伝導度が10-3S/cm以上を示す
イオン伝導性有機−無機複合膜。ゾルゲル組成物は、金
属アルコキシドとポリアルキレンオキシドをモル比で
1:0.2〜10、アルカリ金属塩0〜十数%を含むも
のである。
Description
有機−無機複合電解質に関する。より詳しくは本発明
は、ゾルゲル組成物を用いた高いリチウムイオン伝導性
と常温において機械的強度が優れている有機−無機複合
膜に関する。
膜型に小型で製造できるので、携帯用電子製品、自動車
などに用いられる。特に、固体重合体電解質薄膜は、高
い充放電効率を有する種々な型の電池形態が可能な化学
電池を提供することができ、軽いため、従来から研究・
開発の注目を集めている。固体化学電池の製造におい
て、最近では、電解質として重合体を用いる方法が開発
されているが、これまでの重合体電解質は、重合体薄膜
の製造時、完全非結晶性の薄膜を製造し難く、製造され
た重合体薄膜のイオン伝導度が温度によって大きく変わ
り、常温におけるイオン伝導度が経時により差が出た
り、また、重合体主鎖に置換されている側鎖の運動によ
りイオンが移動していくため、イオン伝導が遅くなった
り(常温におけるイオン伝導度:1×10-5S/cm以
下)、電池や固体電気化学素子に応用するのに困難性が
あった。さらに電極に対する接着力にも問題があるな
ど、電気化学素子の寿命を縮める要因となっていた。イ
オン伝導性と機械的物性の両者を共に向上させるための
新たな電解質の開発が強く求められている。
としていずれも公知のものが使用した高性能の複合電解
質、特にイオン伝導性に優れた有機−無機複合膜を提供
することを目的としている。
レンオキシド、ポリプロピレンオキシドなどの高分子マ
トリックスについて研究した結果、それらから製造され
るイオン伝導性を有する有機−無機複合膜が、重合体由
来の優れた機械的特性を示すとともに高いイオン伝導性
を示すことを見出だして、本発明を完成するに至った。
キシドなどの高分子、テトラアルコキシシラン、テトラ
アルコキシチタンなどの金属アルコキシドおよびリチウ
ム塩などのアルカリ金属塩を含むゾルゲル組成物から、
機械的特性が優れたイオン伝導性複合膜を製造すること
ができることを見出だし、適当な割合の電解質塩が混合
されるとき、常温における伝導度が10-3S/cm以上
に向上すると共に、フィルム状態でも機械的特性が優れ
た固体電解質膜を形成させることを見出だした。このよ
うな複合膜は、製造後にフリースタンディングフィルム
(free standing film)で取り外すことができ、リチウ
ムイオン電池、固体電気化学素子などに応用することが
できる電気化学的に安定した複合電解質である。
シド、高分子化合物としてポリアルキレンオキシドおよ
び電解質塩としてアルカリ金属塩の複合反応生成物であ
るゾルゲル組成物を用いたイオン伝導性有機−無機複合
膜、好ましくは常温における伝導度が10-3S/cm以
上を示すイオン伝導性有機−無機複合膜を要旨としてい
る。
リアルキレンオキシドをモル比で1:0.2〜10、ア
ルカリ金属塩0〜十数%を含むものであり、その場合、
本発明は、無機化合物として金属アルコキシド、高分子
化合物としてポリアルキレンオキシドおよび電解質塩と
してアルカリ金属塩の複合反応生成物であり、金属アル
コキシドとポリアルキレンオキシドをモル比で1:0.
2〜10、アルカリ金属塩0〜十数%を含むゾルゲル組
成物を用いたイオン伝導性有機−無機複合膜、好ましく
は常温における伝導度が10-3S/cm以上を示すイオ
ン伝導性有機−無機複合膜である。
知のものが使用できる。複合反応に用いられる無機化合
物は金属アルコキシドである。使用する金属アルコキシ
ドはシリコン、チタンなどが好ましく、テトラエトキシ
シラン〔Si(C2H5O)4〕、テトラエトキシチタン
〔Ti(C2H5O)4〕などが例示される。これらはま
た、2種類以上混合使用することができる。また、金属
アルコキシドの添加量によって、複合膜の粘度や機械的
強度などの物理的性質をコントロールすることが可能で
ある。
シド、好ましくはポリエチレンオキシド(PEO)、ポ
リプロピレンオキシド(PPO)などである。
アルコキシドの種類によって異なるが、反応時間の延長
や反応温度の調整、または酸を触媒として用いることが
可能である。加水分解反応の触媒として用いる酸は、H
ClO4、HNO3、HCLなど、中和反応に用いるアル
カリはLiOH、Li2CO3などが好ましい。
くはリチウム塩である。リチウム塩はLiClO4、L
iPF6、LiSO3CF3、LiN(SO2CF3)2など
が例示される。
化合物と高分子化合物のモル比が、通常1:0.2〜1
0、好ましくは1:0.5〜5となるように混合すれば
よい。これらは、1種または2種以上を併用して本反応
に供することもできる。電解質塩の添加量、ゾルゲル前
駆体に対し、モル比で0.01〜10倍、好ましくは
0.1〜5倍の量で含まれる。その量の範囲が、上記の
範囲より多いと、薄膜の機械的特性が低下し、反対に、
上記範囲より少ないと、形成された薄膜のイオン伝導度
が低くなる。
た。ここで、ゾルゲル組成物とは、ポリアルキレンオキ
シドと金属アルコキシドとの複合反応生成物であるゾル
ゲル前駆体を含む組成物を意味する。複合反応生成物は
ポリアルキレンオキシドで置換された金属アルコキシド
であり、例えば、ポリエチレンオキシドおよびテトラエ
トキシシランから製造される。この複合反応は、金属ア
ルコキシドと高分子原料化合物をそのまま、或いはアル
コールやベンゼン、アセトンなどの有機溶媒に溶解させ
て、脱水反応と/或いは加水分解反応を進行させて行
う。
してのポリエチレンオキシドとテトラアルコキシシラン
の複合反応生成物は、ポリエチレンオキシドの例えばエ
タノール溶液を、テトラエトキシシランのエタノール溶
液に常温で徐々に添加した後、加水分解触媒を滴下し、
反応温度を室温に維持しながら、5〜12時間、撹拌下
で反応させた後、中和剤を添加してpHを中性付近に調
整することにより得られる。加水分解反応過程において
水分の含有量の制限、また脱水と/或いは加水分解反応
後溶液のpHを中性付近に調整することは極めて重要で
ある。
は減圧下で適宜濃縮し高粘度のゾルゲル組成物とするこ
とができる。それゆえ、ゾルゲル組成物は、濃縮される
かまたは濃縮されないゾルゲル組成物を共に含み、イオ
ン伝導性ゾルゲル組成物はリチウム塩等の電解質塩を含
むゾルゲル組成物を意味するが、厳格には区別しない。
イオン伝導性ゾルゲル組成物は、得られたゾルゲル組成
物に、電解質塩としてリチウム塩をで加え、常温で撹拌
すると、イオン伝導性ゾルゲル組成物が製造される。高
粘度のゾルゲル組成物は、リチウム塩を混合させる前ま
たはその後に、ゾルゲル組成物を濃縮することにより製
造され、それゆえ、リチウム塩を含むかまたは含まない
こともあり得る。
媒は、エタノール、メタノール、テトラヒドロフラン、
アセトニトリル、N-メチルピロリドン、ジメチルホルム
アミド、プロピレンカーボネート及びジメトキシエタン
等の有機溶媒から選ばれる1種以上の有機溶媒であり、
単独又は混合物として用いられる。有機溶媒は、通常、
組成物の重量を基準にして1〜70重量%の割合で添加
される。
物を加工して、機械的特性が優れ、接着力が強く、常温
において高いイオン伝導度を有する高分子イオン伝導膜
を製造する。複合膜の作成は溶媒蒸発法や塗布法を用い
ることが可能である。大気中の水分の付着を避けるため
にN2などの不活性ガス、または超臨界CO2流体中での
乾燥が好ましい。このように得た複合膜は極めて高いイ
オン伝導度を有する。
性又は加工特性等を改善するために、当業界における通
常の知識を有する者等に広く公知されている、通常の酸
化防止剤、染料、顔料、潤滑剤、増粘剤等のような、各
種の添加剤及び/又は充填剤、例えば、シリカ、カーボ
ンブラック、天然黒鉛、人造黒鉛、EPDMおよび/ま
たはPVDFをさらに混合させることができる。
は、本発明のゾルゲル組成物から溶液キャスティング等
の一般的な溶液コーティングの方法によるフィルム形成
工程を用いて製造することができるので、薄膜を製造す
る工程が単純かつ経済的である利点をも有している。さ
らに、ポリオキシアルキレンの長さと末端基を調節する
ことで、薄膜状態の接着力が優れると共に、常温におい
て、高いイオン伝導特性を有するイオン伝導性有機−無
機複合膜を製造することができ、電池、センサー、電気
変色装置などの全ての電気化学素子に応用される可能性
が高い。
明はこれら実施例によって何ら限定されるものではな
い。
0)と10.31gTEOS(テトラエトキシシラン)
を混ぜた150gエタノール溶液に1.2mlの過塩酸
を添加した。室温で一日加水分解反応を進行させた後、
LiOH・H2Oを添加し、溶液のpHを中性付近に調
整した。溶液は時間の経過と共にゲル化した。得られた
ゲル状の物質をさらに2日間熟成した後、電解質塩とし
てLiClO4を添加した。複合膜はゲルをシャーレに
流して窒素ガスにて室温で2日間、150℃で1日間乾
燥することによって作成した。中和反応により導入した
LiClO4の含有量は約1.4gで、PEGの4.7
%に当たる。上記方法で作成した膜のイオン伝導度を表
1(PEO−SiO2複合膜のイオン伝導度)に示す。
10-3S/cmオーダーの極めて高いイオン伝導度であ
ることが分かった。
は、高いイオン伝導度を有し、製造後にフリースタンデ
ィングフィルム(free standing film)で取り外すことが
でき、電気化学的に安定し、再接着の際、接着性が優れ
ているので、リチウムイオン電池及び固体電気化学素子
等に有用に適用することができる。
Claims (3)
- 【請求項1】 無機化合物として金属アルコキシド、高
分子化合物としてポリアルキレンオキシドおよび電解質
塩としてアルカリ金属塩の複合反応生成物であるゾルゲ
ル組成物を用いたイオン伝導性有機−無機複合膜。 - 【請求項2】 ゾルゲル組成物が、金属アルコキシドと
ポリアルキレンオキシドをモル比で1:0.2〜10、
アルカリ金属塩0〜十数%を含むものである請求項1の
イオン伝導性有機−無機複合膜。 - 【請求項3】 常温における伝導度が10-3S/cm以
上を示す請求項1または2のイオン伝導性有機−無機複
合膜。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000134604A JP4008183B2 (ja) | 2000-05-08 | 2000-05-08 | 複合電解質 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000134604A JP4008183B2 (ja) | 2000-05-08 | 2000-05-08 | 複合電解質 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001319691A true JP2001319691A (ja) | 2001-11-16 |
JP4008183B2 JP4008183B2 (ja) | 2007-11-14 |
Family
ID=18642859
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000134604A Expired - Fee Related JP4008183B2 (ja) | 2000-05-08 | 2000-05-08 | 複合電解質 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4008183B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002252030A (ja) * | 2001-02-22 | 2002-09-06 | Fuji Photo Film Co Ltd | 電解質組成物及びその製造方法、非水電解質二次電池 |
WO2003002669A1 (fr) * | 2001-06-29 | 2003-01-09 | Zeon Corporation | Polymere de polyether, procede de production du polymere, composition destinee a un electrolyte a polymere solide et leur utilisation |
JP2004139859A (ja) * | 2002-10-18 | 2004-05-13 | Nippon Soda Co Ltd | 固体電解質 |
JP2008505435A (ja) * | 2004-05-19 | 2008-02-21 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 屋内電気機器に使用される層 |
WO2011024848A1 (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-03 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 固体電解質の製造方法および二次電池 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01182325A (ja) * | 1988-01-14 | 1989-07-20 | Sagami Chem Res Center | ポリエチレンオキシド‐ポリシロキサン重合体 |
JPH1131415A (ja) * | 1997-07-10 | 1999-02-02 | Showa Denko Kk | 高分子固体電解質及びその用途 |
JPH11166114A (ja) * | 1997-08-12 | 1999-06-22 | Korea Res Inst Chem Technol | ゾル−ゲル組成物及びそれから製造された高分子イオン伝導膜 |
JP2001035509A (ja) * | 1999-07-19 | 2001-02-09 | Agency Of Ind Science & Technol | イオン伝導性膜 |
JP2003529185A (ja) * | 1999-09-10 | 2003-09-30 | ダイムラークライスラー アクチエンゲゼルシャフト | 燃料電池のための膜及びその製造方法 |
-
2000
- 2000-05-08 JP JP2000134604A patent/JP4008183B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01182325A (ja) * | 1988-01-14 | 1989-07-20 | Sagami Chem Res Center | ポリエチレンオキシド‐ポリシロキサン重合体 |
JPH1131415A (ja) * | 1997-07-10 | 1999-02-02 | Showa Denko Kk | 高分子固体電解質及びその用途 |
JPH11166114A (ja) * | 1997-08-12 | 1999-06-22 | Korea Res Inst Chem Technol | ゾル−ゲル組成物及びそれから製造された高分子イオン伝導膜 |
JP2001035509A (ja) * | 1999-07-19 | 2001-02-09 | Agency Of Ind Science & Technol | イオン伝導性膜 |
JP2003529185A (ja) * | 1999-09-10 | 2003-09-30 | ダイムラークライスラー アクチエンゲゼルシャフト | 燃料電池のための膜及びその製造方法 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002252030A (ja) * | 2001-02-22 | 2002-09-06 | Fuji Photo Film Co Ltd | 電解質組成物及びその製造方法、非水電解質二次電池 |
WO2003002669A1 (fr) * | 2001-06-29 | 2003-01-09 | Zeon Corporation | Polymere de polyether, procede de production du polymere, composition destinee a un electrolyte a polymere solide et leur utilisation |
US6894143B2 (en) | 2001-06-29 | 2005-05-17 | Zeon Corporation | Polyether polymer, process for producing the same, composition for solid polymer electrolyte, and use thereof |
JP2004139859A (ja) * | 2002-10-18 | 2004-05-13 | Nippon Soda Co Ltd | 固体電解質 |
JP2008505435A (ja) * | 2004-05-19 | 2008-02-21 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 屋内電気機器に使用される層 |
WO2011024848A1 (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-03 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 固体電解質の製造方法および二次電池 |
JPWO2011024848A1 (ja) * | 2009-08-28 | 2013-01-31 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 固体電解質の製造方法および二次電池 |
JP5533875B2 (ja) * | 2009-08-28 | 2014-06-25 | コニカミノルタ株式会社 | 固体電解質の製造方法および二次電池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4008183B2 (ja) | 2007-11-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yue et al. | Sandwich-like poly (propylene carbonate)-based electrolyte for ambient-temperature solid-state lithium ion batteries | |
CN104321922B (zh) | 含氟聚合物膜 | |
Lehmann et al. | Well-designed crosslinked polymer electrolyte enables high ionic conductivity and enhanced salt solvation | |
CN101883809B (zh) | 室温可交联的离子传导聚合物体系 | |
JP7341859B2 (ja) | ポリマー固体電解質、その製造方法及び電気化学セル | |
CN107946641B (zh) | 离子液晶/聚咪唑半互穿网络聚合物电解质的制备方法 | |
CN106575793B (zh) | 非水二次电池用电解液及使用其的非水二次电池 | |
WO1995026056A1 (fr) | Materiau a conduction ionique presentant de bonnes proprietes anti-corrosion | |
JP2019059912A (ja) | 改質セルロースをベースとする固体ポリマー電解質、及びリチウム又はナトリウム二次電池におけるその使用 | |
Kassenova et al. | Photo and thermal crosslinked poly (vinyl alcohol)-based nanofiber membrane for flexible gel polymer electrolyte | |
Zuo et al. | Facile fabrication of a hybrid polymer electrolyte via initiator-free thiol–ene photopolymerization for high-performance all-solid-state lithium metal batteries | |
Taneja et al. | Advancements in liquid and solid electrolytes for their utilization in electrochemical systems | |
CN108539263B (zh) | 一种三明治结构固态电解质的制备方法 | |
CN110071328B (zh) | 交联型改性聚乙烯亚胺固态电解质及其应用 | |
Hu et al. | Siloxane-type single-ion conductors enable composite solid polymer electrolyte membranes with fast Li+ transporting networks for dendrite-proof lithium-metal batteries | |
Kotobuki | Polymer Electrolytes | |
JP4008183B2 (ja) | 複合電解質 | |
CN109285982B (zh) | 一种锂电池隔膜及其生产方法 | |
JP2015145483A (ja) | ポリアミドイミド前駆体溶液 | |
CN110669214B (zh) | 聚环氧乙烷改性聚合物及其制备方法、固态电解质膜及其制备方法 | |
CN109921024B (zh) | 一种应用于电池的柔性固态锂离子导体及其制备方法 | |
JPH06124708A (ja) | ポリフッ化ビニリデン含有導電性組成物及びそれを用いた電池 | |
JP2003257488A (ja) | 高分子ゲル電解質 | |
EP3651253A1 (en) | Polymer solid electrolyte, method of making the same, and electrochemical cell | |
JP2008310981A (ja) | リチウムイオンポリマー電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050801 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050810 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051005 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060822 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061023 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070823 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070829 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100907 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110907 Year of fee payment: 4 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110907 Year of fee payment: 4 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110907 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110907 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120907 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120907 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130907 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |