JP2001335707A - Polyelectrolyte gel composition and method for producing the same - Google Patents

Polyelectrolyte gel composition and method for producing the same

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JP2001335707A
JP2001335707A JP2000158846A JP2000158846A JP2001335707A JP 2001335707 A JP2001335707 A JP 2001335707A JP 2000158846 A JP2000158846 A JP 2000158846A JP 2000158846 A JP2000158846 A JP 2000158846A JP 2001335707 A JP2001335707 A JP 2001335707A
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gel composition
compound
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cationic
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Kunio Maruyama
國男 丸山
Koji Tanaka
浩二 田中
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Toyobo Co Ltd
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Toyobo Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an ionically conductive polyelectrolyte gel composition useful as a material for electrochemical devices and to provide a method for producing the same. SOLUTION: Provided are a novel polyelectrolyte gel composition essentially consisting of a cationically crosslinked polymer into which a polymerizable amino-containing or quaternary-ammonium-salt-group-containing amine component compound is introduced, in which the residues of the amino component compound are in a free state in which they do not form a salt with an acid except a carboxylic acid, and which has a crosslinked structure, a nonaqueous solvent and a supporting electrolyte, and a method for producing the same.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高分子電解質ゲル
組成物およびその製造方法に関するものであり、更に詳
しくは、80℃以上の耐熱性と高いイオン伝導性を有す
る高分子電解質ゲル組成物およびその製造方法に関する
ものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polymer electrolyte gel composition and a method for producing the same, and more particularly, to a polymer electrolyte gel composition having heat resistance of 80 ° C. or higher and high ionic conductivity, and The present invention relates to the manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】有機溶媒を主体とする電解液を用いるリ
チウム2次イオン電池、コンデンサ、キャパシタ等にお
いては、液漏れや短絡事故による火災防止のために、電
解液を封入したり、衝撃による事故を防ぐための強固な
ケーシングが必須となり、軽量化が困難であった。
2. Description of the Related Art In lithium secondary ion batteries, capacitors, capacitors and the like using an electrolyte mainly composed of an organic solvent, the electrolyte is sealed in order to prevent a fire due to a liquid leakage or a short circuit accident, or an accident due to an impact is caused. In order to prevent this, a strong casing is required, and it has been difficult to reduce the weight.

【0003】この欠点を改良するために、電解液を固形
化することが望まれている。そのために、これまでから
電池、コンデンサ、キャパシタ、センサなどの電気化学
デバイスに応用できるアクリロニトリル系(以下PAN
系と称する)やアルキレンオキシド系(以下PEO系と
称する)やアクリレート系(以下PMMA系と称する)
重合体を用いた高分子電解質ゲルの開発に注力され、例
えばPAN系では、特開平4−306506号公報、特
開平7−45271号公報、PEO系では、特開昭62
−285954号公報、特開平6−68906号公報
等、数多く報告されている。しかしながら、これらの高
分子電解質ゲルはいずれも耐熱性やイオン伝導性の点で
満足すべきものではなかった。
In order to remedy this drawback, it has been desired to solidify the electrolyte. For this purpose, acrylonitrile-based (hereinafter PAN) applicable to electrochemical devices such as batteries, capacitors, capacitors and sensors
System), alkylene oxide system (hereinafter referred to as PEO system) and acrylate system (hereinafter referred to as PMMA system).
Focusing on the development of polymer electrolyte gels using polymers, for example, JP-A-4-306506 and JP-A-7-45271 for the PAN type, and JP-A-62-145271 for the PEO type.
-285954, JP-A-6-68906 and so on. However, none of these polymer electrolyte gels was satisfactory in terms of heat resistance and ion conductivity.

【0004】この耐熱性を改善する方法として、PAN
系重合体の分子量やアクリロニトリルの含有量を規制す
る方法も、特開平10−144137号公報に提案され
ているが、これらにおいてもイオン伝導性が必ずしも安
定ではなく、リチウム2次イオン電池や電解コンデンサ
に適用した場合には、製造直後の伝導性が不安定である
ばかりでなく、充放電を繰り返すと抵抗が上がり、イオ
ン伝導性が急速に低下するという問題が十分解決されて
いない。
As a method of improving the heat resistance, PAN is used.
A method for regulating the molecular weight of the polymer and the content of acrylonitrile has also been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-144137. However, even in these methods, the ionic conductivity is not always stable, and a lithium secondary ion battery or electrolytic capacitor is not provided. However, the problem that not only conductivity is unstable immediately after production but also repeated charging / discharging causes an increase in resistance and a rapid decrease in ionic conductivity has not been sufficiently solved.

【0005】本発明者らは、この原因を追求すると共
に、これらの欠点を排除するための方策を鋭意検討し
た。これまでの報告に見られるPAN系重合体は、いず
れもアクリル繊維や樹脂に用いられている汎用の重合体
を、単に転用しただけのものであり、高いイオン伝導性
を付与するためには、どんな高分子構造であるべきかと
いう本質的な問題の解決に、ほとんど注力されていない
ことを知った。
[0005] The present inventors have pursued this cause and have intensively studied measures for eliminating these disadvantages. The PAN-based polymers found in the reports so far are all simply diverted general-purpose polymers used for acrylic fibers and resins, and in order to impart high ion conductivity, I learned that there was little focus on solving the essential problem of what polymer structure should be.

【0006】繊維や樹脂に用いられるPAN系重合体
は、その使用目的に合わせて、繊維であれば染色性を改
善するため、樹脂であれば加工性を改善するためにアク
リロニトリルの他に、それぞれの目的を達成するために
種々の単量体を共重合したり、又は可塑性を与える化学
物質を添加することが常套手段として行なわれている。
それがために、かかる重合体をそのまま転用した高分子
電解質ゲルは、電解質ゲルとしてもっとも大切なイオン
伝導性を阻害する多くの不純物が含まれてしまうのであ
る。
[0006] PAN-based polymers used for fibers and resins are, in addition to acrylonitrile, in order to improve the dyeability of fibers and the processability of resins. In order to achieve the object described above, it is customary to copolymerize various monomers or to add a chemical substance that imparts plasticity.
For this reason, a polymer electrolyte gel in which such a polymer is diverted as it is contains many impurities that inhibit ion conductivity, which is the most important as an electrolyte gel.

【0007】例えばもっとも大量に使用されている衣料
用分野においては、アクリロニトリルの単独重合体を用
いることはなく、日光堅牢性の高いカチオン染料による
染色性を改善するために、分子中にスルホン酸ナトリウ
ムやカルボン酸ナトリウムが結合した不飽和単量体を共
重合している。 又繊維の加工性や柔軟性を改善するた
めに、可塑性を与える単量体として酢酸ビニル、アクリ
ル酸、アクリル酸エステル、アクリルアミドその他の不
飽和単量体を共重合することが一般的である。
For example, in the field of clothing which is most widely used, a homopolymer of acrylonitrile is not used, and in order to improve the dyeability of a cationic dye having high light fastness, sodium sulfonate is contained in the molecule. And an unsaturated monomer to which sodium carboxylate is bonded. In order to improve the processability and flexibility of the fiber, it is common to copolymerize vinyl acetate, acrylic acid, acrylic acid ester, acrylamide and other unsaturated monomers as monomers for imparting plasticity.

【0008】このように多くの共重合成分を含むPAN
系共重合体は、軟化温度が低く、当然のことながらそれ
から得られたゲルは、耐熱性の低いものとなる。更に、
染色性を改善するためにアニオン性基やカチオン性基を
含む単量体を共重合した場合は、その対イオンとして多
量のアルカリもしくはアルカリ土類金属カチオンとか、
或いは硫酸、硝酸等の酸類のアニオンが共存する結果と
なる。
PAN containing many copolymer components as described above
The system copolymer has a low softening temperature, and the gel obtained therefrom naturally has low heat resistance. Furthermore,
When a monomer containing an anionic group or a cationic group is copolymerized in order to improve the dyeability, a large amount of an alkali or alkaline earth metal cation as a counter ion,
Alternatively, an anion of an acid such as sulfuric acid or nitric acid coexists.

【0009】PAN系重合体の不純物として、リチウム
イオン以外のアルカリやアルカリ土類金属イオンを10
0ppm以上も含んでいる電解質ゲルにあってはリチウ
ムイオンの移動速度、即ちイオン伝導率が低いばかりで
なく、充放電を繰り返すと益々イオン伝導率が低下し、
2次電池としての寿命が短くなり実用に耐えられないも
のとなる。 これはリチウムイオンよりもイオン半径の
大きなイオン性の不純物が多いために、充放電に伴う電
解質ゲル中におけるリチウムイオンの移動を妨げたり、
或いは電極材料の表面に付着して電極材の機能を低下さ
せるためと考えられる。
As impurities of the PAN-based polymer, an alkali or alkaline earth metal ion other than lithium ion is used.
In the case of the electrolyte gel containing more than 0 ppm, not only the moving speed of lithium ions, that is, the ionic conductivity is low, but also the ionic conductivity is reduced more and more by repeating charge and discharge,
The service life of the secondary battery is shortened, and the battery cannot be put to practical use. This is because there are more ionic impurities with a larger ionic radius than lithium ions, which hinders the movement of lithium ions in the electrolyte gel due to charge and discharge,
Alternatively, it is considered that the adhesion to the surface of the electrode material lowers the function of the electrode material.

【0010】PEO系高分子においても、イオン伝導性
を改善するために特殊な化合物を用いて多くの側鎖を導
入した櫛型ポリマーを用いる方法も提案されている。
(例えばPolymers for Advanced Tech. 4, 90. 1993,
Electrochimica Acta, 43,1177. 1998等)。しかしなが
らこれとても、イオン伝導性をある程度改善してはいる
ものの、常温におけるイオン伝導率は、1x10-3S/
cm以下のレベルであり、十分満足できるものではな
い。
In the case of PEO-based polymers, there has been proposed a method of using a comb-shaped polymer in which many side chains are introduced using a special compound in order to improve ion conductivity.
(For example, Polymers for Advanced Tech. 4, 90. 1993,
Electrochimica Acta, 43, 1177. 1998). However, although the ionic conductivity is improved to some extent, the ionic conductivity at room temperature is 1 × 10 −3 S /
cm or less, which is not sufficiently satisfactory.

【0011】更にこれまで発表されている上述の報告例
にあっては、いずれも予め高分子電解質のゲルを形成さ
せてから、そのゲル化物と正極材料や負極材料或いはセ
パレーターとを組み合わせることにより、電池やコンデ
ンサやキャパシタを作成している。それがために、正負
極材料やセパレーターと、固形化された高分子電解質ゲ
ルとの張り合わせによって生ずる両者の界面の接着性
が、必ずしも良好でないために、従来からの溶液状の電
解質を用いた場合に比べて、その界面の抵抗が高く、且
つ界面抵抗の変動が大きいものであった。
Further, in the above-mentioned report examples which have been published so far, in each case, a gel of a polymer electrolyte is formed in advance, and then the gelled material is combined with a positive electrode material, a negative electrode material, or a separator. I make batteries, capacitors and capacitors. Because of this, the adhesiveness of the interface between the positive and negative electrode materials and the separator and the solidified polymer electrolyte gel caused by laminating the polymer electrolyte gel is not always good. In comparison with the above, the interface resistance was higher and the interface resistance fluctuated more.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】電解質ゲルを形成させ
るために使用する高分子中のカチオン性又はアニオン性
の不純物は、何れもそのイオン半径がリチウムイオンよ
り大きいために高分子電解質ゲル中でのリチウムイオン
の移動速度、即ちイオン伝導率を低下させる原因となる
ばかりでなく、繰り返される充放電により、電極材料や
電解質の劣化を引き起こし、伝導性が次第に低下し、電
池やコンデンサの寿命を短くしてしまうのである。
Any cationic or anionic impurities in the polymer used to form the electrolyte gel have an ionic radius larger than that of lithium ions, so that the impurities in the polymer electrolyte gel may be reduced. Not only does this cause a reduction in the movement speed of lithium ions, that is, the ionic conductivity, but also repeated charging and discharging causes deterioration of the electrode material and electrolyte, gradually lowering the conductivity, shortening the life of batteries and capacitors. It will be.

【0013】本発明の目的は、従来から知られている重
合体を用いた高分子電解質ゲルよりも、更にイオン伝導
性に優れ、且つ耐久性のある高分子電解質ゲル組成物と
その製造方法を提供することにある。更に本発明の目的
は、正負極材、セパレーター等の電極材料と高分子電解
質ゲルとが接触した界面の接着性を改善し、界面抵抗を
下げるための新たな方法を提案することにある。
An object of the present invention is to provide a polymer electrolyte gel composition which is more excellent in ion conductivity and more durable than a conventionally known polymer electrolyte gel using a polymer and a method for producing the same. To provide. A further object of the present invention is to propose a new method for improving the adhesiveness of the interface where the electrode material such as the positive and negative electrode materials and the separator and the polymer electrolyte gel are in contact with each other, and lowering the interface resistance.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明のかかる目的は、
重合性を有する第1級アミン化合物、第2級アミン化合
物、第3級アミン化合物、第4級アンモニウム化合物及
び1分子中に同一級若しくは異なる級に属する複数のア
ミノ基を有する化合物(以下アミン成分化合物と称す
る)から選ばれた1種以上のアミン成分化合物が導入さ
れ、該アミン成分化合物残基がカルボン酸を除く酸と塩
を形成していない遊離状態にあり、更に架橋構造を有す
るカチオン性架橋高分子、非水系溶剤及び支持電解質を
必須成分とする高分子電解質ゲル組成物により達成され
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is as follows.
Polymerizable primary amine compounds, secondary amine compounds, tertiary amine compounds, quaternary ammonium compounds and compounds having a plurality of amino groups belonging to the same or different classes in one molecule (hereinafter referred to as amine components) At least one amine component compound selected from the group consisting of a compound having a cross-linked structure, wherein the at least one amine component compound residue is in a free state in which it does not form a salt with an acid other than carboxylic acid, and further has a crosslinked structure. This is achieved by a polymer electrolyte gel composition comprising a crosslinked polymer, a non-aqueous solvent and a supporting electrolyte as essential components.

【0015】更に本発明は、カチオン性架橋高分子が、
アミン成分化合物が導入されたカチオン性高分子と反応
性化合物との架橋反応によって得られたものであるこ
と、該カチオン性高分子が、アミノ基に加えて水酸基、
メチロール基、カルボン酸基、グリシジル基から選ばれ
た1種以上の官能基を有する高分子であること、反応性
化合物が、水酸基、メチロール基、カルボン酸基、グリ
シジル基、イソシアナート基から選ばれた1種以上の官
能基を有するものであることを特徴とする高分子電解質
ゲル組成物によって高度に達成される。
[0015] The present invention further provides a cationic crosslinked polymer,
An amine component compound is obtained by a crosslinking reaction between the introduced cationic polymer and the reactive compound, and the cationic polymer is a hydroxyl group in addition to an amino group,
A polymer having at least one functional group selected from a methylol group, a carboxylic acid group, and a glycidyl group; and the reactive compound is selected from a hydroxyl group, a methylol group, a carboxylic acid group, a glycidyl group, and an isocyanate group. This is highly achieved by a polymer electrolyte gel composition characterized by having one or more functional groups.

【0016】更にこれに加えて、 高分子電解質ゲル組
成物中のリチウムを除く他のアルカリ及びアルカリ土類
金属イオンの総量が100ppm以下であること、高分
子電解質ゲル組成物を80℃に加熱した際に、固形化さ
れたゲル組成物が、再溶解若しくは液相と固相とに相分
離しないものであることにより、より高度に目的が達成
される。
In addition to this, the total amount of alkali and alkaline earth metal ions other than lithium in the polymer electrolyte gel composition is 100 ppm or less, and the polymer electrolyte gel composition was heated to 80 ° C. In this case, the object is more highly achieved by the solidified gel composition not being redissolved or separated into a liquid phase and a solid phase.

【0017】又、かかる高分子電解質ゲル組成物は、カ
チオン性高分子と反応性化合物及び支持電解質とを必須
成分として、非水系溶剤に溶解した混合物を調合したる
後、カチオン性高分子と反応性化合物を架橋せしめ、該
混合物をゲル状に変換することを特徴とする製造方法に
より得られる。
The polymer electrolyte gel composition comprises a mixture prepared by dissolving a cationic polymer, a reactive compound and a supporting electrolyte as essential components in a non-aqueous solvent, and then reacting with the cationic polymer. The compound is obtained by a production method characterized by crosslinking a reactive compound and converting the mixture into a gel.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本願発明を詳述する。先
ず、本願で言うアミン成分化合物について説明する。
該化合物は重合性を有していなければならない。 即
ち、重合性単量体である必要がある。又、アミン成分化
合物とは、第1級〜第3級アミン化合物と第4級アンモ
ニウム化合物及び、1分子中にアミノ基を複数有する化
合物の場合、そのアミノ基の形態として第1〜第4級の
異なる級に属する基を複数、或いは同一級に属する基を
複数有する化合物の総称である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail. First, the amine component compound referred to in the present application will be described.
The compound must have polymerizability. That is, it must be a polymerizable monomer. The amine component compounds include primary to tertiary amine compounds and quaternary ammonium compounds, and compounds having a plurality of amino groups in one molecule. Is a generic term for compounds having a plurality of groups belonging to different classes or a plurality of groups belonging to the same class.

【0019】尚、該アミン成分化合物中に含有するアミ
ノ基の数は、1分子当たり1個に限定されず、複数含有
していても構わないこと、並びにアミノ基を複数有する
場合は、そのアミノ基は一種に限定されず第1〜第4級
が混在していても良いことは既述の通りである。かかる
アミン成分化合物の例としては、アリルアミン、メタリ
ルアミン、Nエチルアミノアクリレート、Nプロピルア
ミノメタクリレート、Nモノエチルアミノエチルメタク
リレート、Nジメチルアミノエチルアクリレート、Nジ
エチルアミノエチルアクリレート、Nジエチルアミノエ
チルメタクリレート、Nジメチルアミノプロピルアクリ
ルアミド、Nジメチルアミノプロピルメタクリルアミ
ド、Nジエチルアミノエチルメタクリルアミド等が挙げ
られる。
Incidentally, the number of amino groups contained in the amine component compound is not limited to one per molecule, and a plurality of amino groups may be contained. As described above, the group is not limited to one kind, and may be a mixture of first to fourth grades. Examples of such amine component compounds include allylamine, methallylamine, Nethylaminoacrylate, Npropylaminomethacrylate, Nmonoethylaminoethylmethacrylate, Ndimethylaminoethylacrylate, Ndiethylaminoethylacrylate, Ndiethylaminoethylmethacrylate, Ndimethylaminopropyl. Acrylamide, N-dimethylaminopropyl methacrylamide, N-diethylaminoethyl methacrylamide and the like can be mentioned.

【0020】アミノ基を複数有する例としては、Nアミ
ノエチルメタリルアミンのように、第1級と第2級アミ
ンの複合体や、Nジメチルアミノプロピルアリルアミ
ン、Nジメチルアミノプロピルメタリルアミン、(Nジ
エチルアミノエチル)−N’エチルアミノエチルメタク
リレートのように、第2級と第3級アミンの複合体等が
挙げられこれらも好適に使用される。第4級アンモニウ
ム化合物の例としては、トリメチルアミノエチルアクリ
レート、トリメチルアミノエチルメタクリレート、トリ
メチルアミノエチルメタクリレートハイドロオキサイ
ド、トリエチルアミノエチルアクリレート、トリエチル
アミノエチルメタクリレート等が挙げられ、これらも好
適に使用される。
Examples of a compound having a plurality of amino groups include a complex of primary and secondary amines such as N-aminoethyl methallylamine, N-dimethylaminopropyl allylamine, N-dimethylaminopropyl methallylamine, and (N-diethylamino). Examples of a complex of a secondary and tertiary amine such as ethyl) -N'ethylaminoethyl methacrylate are also preferably used. Examples of the quaternary ammonium compound include trimethylaminoethyl acrylate, trimethylaminoethyl methacrylate, trimethylaminoethyl methacrylate hydroxide, triethylaminoethyl acrylate, and triethylaminoethyl methacrylate, and these are also preferably used.

【0021】次に本発明のカチオン性架橋高分子とは、
上述した1種以上のアミン成分化合物が導入された化学
構造をとり、該アミン成分化合物残基がカルボン酸を除
く酸と塩を形成していない遊離状態にあり、更に架橋構
造を有する高分子である限り特に限定されるものではな
い。かかるカチオン性架橋高分子としては、例えば、ア
ミノ基は有しないが、反応性基(後述する)は備えてい
る反応性基含有非カチオン性非架橋高分子の、アミン成
分化合物の一種であるジアミン系化合物に代表される架
橋剤による架橋体などがある。ここでの反応性基とはジ
アミン等と反応し得るグリシジル基等の基であり、上記
非架橋高分子の鎖中又は側鎖として在ればよい。しか
し、上述の例よりも、製造の容易さとか品質等の面か
ら、カチオン性架橋高分子として好ましいのは、アミン
成分化合物が導入されたカチオン性高分子と反応性化合
物との架橋反応によって得られたものである。従って、
以下では主にこのケースについて説明する。
Next, the cationic crosslinked polymer of the present invention is:
It has a chemical structure in which one or more amine component compounds described above are introduced, and the amine component compound residue is in a free state in which it does not form a salt with an acid other than carboxylic acid, and further has a crosslinked structure. There is no particular limitation as long as it is present. As such a cationic crosslinked polymer, for example, a diamine which is a kind of an amine component compound of a reactive group-containing noncationic noncrosslinked polymer which does not have an amino group but has a reactive group (described later) There are cross-linked products by cross-linking agents represented by system compounds. Here, the reactive group is a group such as a glycidyl group capable of reacting with a diamine or the like, and may be present in the chain of the non-crosslinked polymer or as a side chain. However, from the viewpoint of easiness of production and quality, the cationic cross-linked polymer is preferably obtained by a cross-linking reaction between a reactive polymer and a cationic polymer into which an amine component compound has been introduced. It was done. Therefore,
Hereinafter, this case will be mainly described.

【0022】ここで、カチオン性高分子とは、1種以上
のアミン成分化合物が導入され、後述する反応性化合物
と架橋構造を形成し得るものである限り特に限定される
ものではなく、該化合物単独で重合したもの、該化合物
と共重合し得る他の単量体を共重合したもの、又は単独
重合体と共重合体の混合物であっても構わない。
Here, the cationic polymer is not particularly limited as long as one or more amine component compounds are introduced therein and can form a crosslinked structure with a reactive compound described later. It may be a single polymer, a copolymer of another monomer copolymerizable with the compound, or a mixture of a homopolymer and a copolymer.

【0023】従って、本願にいうカチオン性高分子と
は、1)アミン成分化合物の単独重合体のケース、
2)アミン成分化合物を1共重合成分とする共重合体の
ケース、3) 1)と2)の重合体を混合した重合体のケ
ースが含まれる。更に、ケース1)、2)のカチオン性
高分子は、単一なアミン成分化合物の重合体でも、複数
のアミン成分化合物の重合体でも良く、又これらアミン
成分化合物からの重合体の混合物でも良い。
Accordingly, the cationic polymer referred to in the present application is 1) a case of a homopolymer of an amine component compound,
2) A case of a copolymer having an amine component compound as one copolymer component, and 3) A case of a polymer obtained by mixing the polymers of 1) and 2) is included. Further, the cationic polymer in cases 1) and 2) may be a polymer of a single amine component compound, a polymer of a plurality of amine component compounds, or a mixture of polymers from these amine component compounds. .

【0024】アミン成分化合物と共重合する他の単量体
としては、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリ
ル、ビニル化合物又はアクリレート化合物が挙げられる
が、反応性化合物と架橋し得る官能基である水酸基、メ
チロール基、カルボン酸基、グリシジル基のいずれか一
種以上を有した単量体であることが望ましく、例えばア
リルアルコール、メタリルアルコール、Nメチロールア
クリルアミド、Nメチロールメタクリルアミド、ヒドロ
キシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレ
ート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、メチレンビ
スアクリルアミド、メチレンビスメタクリルアミド、グ
リセロールモノメタクリレート、アクリル酸、メタクリ
ル酸、イタコン酸、マレイン酸、グリシジルアクリレー
ト、グリシジルメタクリレート等の反応性単量体が挙げ
られる。
Other monomers copolymerized with the amine component compound include, for example, acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl compounds and acrylate compounds, and include a hydroxyl group and a methylol group which are functional groups capable of crosslinking with the reactive compound. , A carboxylic acid group, a monomer having at least one of a glycidyl group, for example, allyl alcohol, methallyl alcohol, N methylol acrylamide, N methylol methacrylamide, hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxy Propyl methacrylate, methylenebisacrylamide, methylenebismethacrylamide, glycerol monomethacrylate, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, glycidyl acrylate, glycidyl meth Reactive monomers such as acrylate and the like.

【0025】又、反応性化合物とはカチオン性高分子と
反応し、カチオン性架橋高分子を形成するものである限
り、特に限定されるものでなく、低分子化合物(以下、
反応性低分子化合物と称する)であっても、高分子化合
物(以下、反応性高分子化合物と称する)であっても構
わないが、その分子中に水酸基、メチロール基、カルボ
ン酸基、グリシジル基、イソシアナート基から選ばれた
一種以上の反応性官能基を有するものが好適に使用でき
る。尚、架橋高分子を形成するものであるから、その分
子中に上述の反応性官能基が2個以上含まれていること
が必要であることは言うまでもない。
The reactive compound is not particularly limited as long as it reacts with the cationic polymer to form a cationic crosslinked polymer.
It may be a reactive low molecular weight compound) or a high molecular weight compound (hereinafter, referred to as a reactive high molecular weight compound), but a hydroxyl group, a methylol group, a carboxylic acid group, a glycidyl group And those having at least one reactive functional group selected from isocyanate groups can be suitably used. In addition, since it forms a crosslinked polymer, it is needless to say that it is necessary that the molecule contains two or more reactive functional groups described above.

【0026】本発明に使用できる1分子中に2個の反応
性官能基を有する反応性低分子化合物の例としては、エ
チレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレン
グリコールジグリシジルエーテル、1,4ブチレングリ
コールジグリシジルエーテル、1,6ヘキサンジオール
ジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテ
ル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリ
プロピレングリコールジグリシジルエーテル等のジグリ
シジル化合物、ヘキサメチレンジイソシアナート、2,
4トルエンジイソシアナート、2,6トルエンジイソシ
アナート、1,5ナフタレンジイソシアナート、4,
4’ジフェニルジイソシアナート、3,3’ジメトキシ
4,4’ビフェニレンジイソシアナートその他のジイソ
シアナート化合物等が挙げられる。
Examples of the reactive low molecular weight compound having two reactive functional groups in one molecule which can be used in the present invention include ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, and 1,4-butylene glycol diglycidyl. Diglycidyl compounds such as ether, 1,6 hexanediol diglycidyl ether, glycerin diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, and polypropylene glycol diglycidyl ether; hexamethylene diisocyanate;
4, toluene diisocyanate, 2,6 toluene diisocyanate, 1,5 naphthalene diisocyanate, 4,
4 'diphenyl diisocyanate, 3,3' dimethoxy 4,4 'biphenylene diisocyanate and other diisocyanate compounds.

【0027】官能基が3個以上結合した反応性低分子化
合物としては、トリメチルプロパントリグリシジルエー
テル、トリメチロールメラミン、トリフェニルメタント
リイソシアナート、その他のポリイソシアナート等が挙
げられる。
Examples of the reactive low-molecular compound having three or more functional groups bonded thereto include trimethylpropane triglycidyl ether, trimethylolmelamine, triphenylmethane triisocyanate, and other polyisocyanates.

【0028】反応性高分子化合物は、アクリロニトリ
ル、メタクリロニトリル、ビニル化合物、アクリレート
化合物等の単量体と、アリルアルコール、メタリルアル
コール、Nメチロールアクリルアミド、Nメチロールメ
タクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒド
ロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタ
クリレート、メチレンビスアクリルアミド、メチレンビ
スメタクリルアミド、グリセロールモノメタクリレー
ト、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、グリシジ
ルアクリレート、グリシジルメタクリレート等の反応性
単量体を1種以上共重合することで得られる。更に、第
1級及び第2級アミン化合物も反応性単量体として用い
ることができる。尚、この反応性高分子化合物に、更に
上述の反応性低分子化合物を加えて、カチオン性高分子
との架橋反応を進行させることも可能である。
The reactive polymer compound includes monomers such as acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl compound and acrylate compound, allyl alcohol, methallyl alcohol, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, hydroxyethyl acrylate and hydroxyethyl. Obtained by copolymerizing one or more reactive monomers such as methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, methylenebisacrylamide, methylenebismethacrylamide, glycerol monomethacrylate, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, glycidyl acrylate, and glycidyl methacrylate. Can be Furthermore, primary and secondary amine compounds can also be used as reactive monomers. In addition, it is also possible to add the above-mentioned reactive low-molecular compound to this reactive polymer compound to advance a crosslinking reaction with the cationic polymer.

【0029】カチオン性架橋高分子中のアミン成分化合
物の比率は、目標とするイオン伝導性のレベルや得よう
とする分極電流の値、或いは得られるゲル組成物の硬さ
や耐熱性等を勘案して決定されるべきものであるが、通
常はアミン成分化合物/その他の重合性単量体のモル比
は1/99〜80/20程度である。該カチオン性架橋
高分子中のアミン成分化合物の含有量が、1モル%未満
では、アミノ基量が少ないために、リチウムイオンの輸
率を高める効果がほとんどなく、高い伝導性や高い分極
電流を示すゲル組成物は得られない。又、アミン成分化
合物が80モル%を越えては、適度の硬さと80℃以上
の耐熱性のあるゲル組成物を得るのは困難である。
The ratio of the amine component compound in the cationic crosslinked polymer is determined in consideration of the target level of ionic conductivity, the value of the polarization current to be obtained, or the hardness and heat resistance of the obtained gel composition. Usually, the molar ratio of the amine component compound / other polymerizable monomer is about 1/99 to 80/20. When the content of the amine component compound in the cationic crosslinked polymer is less than 1 mol%, the effect of increasing the transport number of lithium ions is scarcely exerted due to the small amount of amino groups, and high conductivity and high polarization current are obtained. The gel composition shown is not obtained. If the amount of the amine component compound exceeds 80 mol%, it is difficult to obtain a gel composition having appropriate hardness and heat resistance of 80 ° C. or higher.

【0030】かかるカチオン性架橋高分子中のアミン成
分化合物残基が有するアミノ基は、既述の通りカルボン
酸を除く酸と造塩していてはいけない。しかしこのこと
は本発明のゲル組成物の製造方法として、アミン成分化
合物の単量体としてはカルボン酸を除く酸と造塩してい
ない遊離状態にあるアミノ基を有するものだけを選ばな
ければならないという限定を付すことを意味しているわ
けではない。
As described above, the amino group of the residue of the amine component compound in the cationic crosslinked polymer must not form a salt with an acid other than a carboxylic acid. However, this means that, as a method for producing the gel composition of the present invention, only monomers having a free amino group which is not salt-formed with an acid other than carboxylic acid must be selected as the monomer of the amine component compound. It does not mean that there is a limitation.

【0031】即ち、本願発明の高分子電解質ゲル組成物
を作成するに当り、支持電解質を加える前までに、遊離
のアミノ基を形成していれば良いのであって、例えば、
遊離のアミン成分化合物が不安定であり、そのままでは
カチオン性高分子を得ることが出来ない場合には、酸と
造塩したものを用いて重合した後に、該重合物を水酸化
リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の溶液
で洗浄して、酸と造塩していない遊離状態のカチオン性
高分子に変えるか、或いはカチオン性高分子を非水系溶
剤へ溶解する段階で、アニオン交換樹脂を用いて酸と造
塩していない遊離状態のカチオン性高分子に変換し、か
かるカチオン性高分子を用いて高分子電解質ゲル組成物
の一成分であるカチオン性架橋高分子を作成することに
よって、支持電解質を加える前までに、遊離のアミノ基
が形成されるという要件が達成されるのである。
That is, in preparing the polymer electrolyte gel composition of the present invention, it is sufficient that free amino groups are formed before the supporting electrolyte is added.
When the free amine component compound is unstable and a cationic polymer cannot be obtained as it is, after polymerization using a salt formed with an acid, the polymer is lithium hydroxide, Sodium, washing with a solution of potassium hydroxide, etc., to convert to a free cationic polymer that does not form a salt with acid, or at the stage of dissolving the cationic polymer in a non-aqueous solvent, the anion exchange resin By converting to a free cationic polymer that has not formed a salt with an acid by using the cationic polymer to form a cationic crosslinked polymer that is a component of the polymer electrolyte gel composition using the cationic polymer, The requirement that free amino groups be formed before the supporting electrolyte is added is achieved.

【0032】但し、カチオン性架橋高分子中のアミノ基
が、カルボン酸と造塩している場合には、遊離型よりは
若干イオン伝導度が低下するものの、全くアミノ基を含
まない重合体を用いた電解質ゲルよりは高い伝導性を示
すのである。これは非水系溶剤に溶解している支持電解
質が強酸塩であるので、アミノ基と造塩していた前記カ
ルボン酸が、支持電解質のアニオンにより造塩を解かれ
るので、アミノ基としては、カチオン性高分子中のアミ
ノ基が支持電解質と接触する以前に遊離状態にされてい
るカチオン性高分子から出発したものとほぼ同じ状態と
なり、この結果リチウムイオンが移動し易くなるがため
に、イオン伝導性を妨げないものと推定される。
However, when the amino group in the cationic cross-linked polymer forms a salt with a carboxylic acid, a polymer having no amino group at all, although having slightly lower ionic conductivity than the free form, is used. It shows higher conductivity than the electrolyte gel used. This is because the supporting electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is a strong acid salt, and the carboxylic acid that has formed a salt with an amino group is unsalted by the anion of the supporting electrolyte. The amino group in the conductive polymer is almost the same as the one starting from the cationic polymer that has been released before coming into contact with the supporting electrolyte. It is presumed that it does not hinder sex.

【0033】ここでカチオン性高分子と反応してゲル組
成物を形成させるために用いる反応性化合物の重量混合
比は、高分子1重量部に対して0.1〜2重量部程度の
範囲が適正である。反応性化合物の重量混合比が、カチ
オン性高分子の0.1重量部より少ない場合には、カチ
オン性高分子の溶液を十分ゲル化させることが困難であ
り、逆に2重量部以上では、高度に架橋構造が形成され
るため、ゲル化物の柔軟性が乏しく、実用的なゲル化物
を得ることが困難である。
Here, the weight mixing ratio of the reactive compound used to form the gel composition by reacting with the cationic polymer is in the range of about 0.1 to 2 parts by weight per 1 part by weight of the polymer. Is appropriate. When the weight mixing ratio of the reactive compound is less than 0.1 part by weight of the cationic polymer, it is difficult to sufficiently gel the solution of the cationic polymer, and when it is 2 parts by weight or more, Since a highly crosslinked structure is formed, the flexibility of the gelled product is poor, and it is difficult to obtain a practical gelled product.

【0034】次に、本発明に採用する支持電解質として
はLiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF6
の無機化合物やCF3SO3Li、LiC(SO2CF3
3等の有機フッ素リチウム塩、テトラエチルアンモニウ
ムテトラフルオロホウ酸塩、テトラエチルアンモニウム
ヘキサフルオロ燐酸塩、モノメチルトリエチルアンモニ
ウムテトラフルオロホウ酸塩、モノメチルトリエチルア
ンモニウムヘキサフルオロ燐酸塩等が好適に使用される
が、非水系溶剤に溶解するものなら良く、これらに限定
されるものではない。 用途によってはジカルボン酸の
アンモニウム塩、ジアミンのテトラフルオロホウ酸塩や
カルボン酸塩が使用される場合もある。ゲル組成物中
の、これらの支持電解質の濃度は、支持電解質の種類や
目標とする伝導性のレベルを勘案して決定されるが、非
水系溶剤に対して、およそ1〜30重量%、好ましくは
5〜25重量%の範囲で使用されることが多い。
Next, as a supporting electrolyte employed in the present invention, inorganic compounds such as LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 and LiAsF 6 , CF 3 SO 3 Li, LiC (SO 2 CF 3 )
Organic fluorine lithium salts such as 3 , tetraethylammonium tetrafluoroborate, tetraethylammonium hexafluorophosphate, monomethyltriethylammonium tetrafluoroborate, monomethyltriethylammonium hexafluorophosphate, etc. are preferably used, but non-aqueous Any substance that dissolves in a solvent may be used, and the present invention is not limited thereto. Depending on the use, an ammonium salt of a dicarboxylic acid, a tetrafluoroborate or a carboxylate of a diamine may be used. The concentration of these supporting electrolytes in the gel composition is determined in consideration of the type of the supporting electrolyte and the target level of conductivity, but is preferably about 1 to 30% by weight, preferably about 1 to 30% by weight, based on the non-aqueous solvent. Is often used in the range of 5 to 25% by weight.

【0035】ここで本発明に採用される非水系溶剤と
は、水分含有量が1重量%以下で、カチオン性高分子、
反応性化合物、支持電解質を溶解し得る溶剤の意であ
り、このような非水系溶剤としては、エチレンカーボネ
ート(略称EC)、プロピレンカーボネート(略称P
C)、ブチレンカーボネ−ト(略称BC)、ジエチルカ
ーボネート(略称DEC)、ジメチルカーボネート(略
称DMC)、メチルエチルカーボネート(略称MEC)
等の炭酸エステル、エチレングリコール、プロピレング
リコール、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ等のエ
ーテル化合物の他、ガンマ−ブチロラクトン(略称γ−
BL)、スルホラン、ジメチルスルホオキサイド、アジ
ポニトリル、グルタロニトリル、N−メチルピロリド
ン、トリメチルホスフェート等の単独或いは2種以上の
混合溶剤が推奨される。
Here, the non-aqueous solvent used in the present invention is a non-aqueous solvent having a water content of 1% by weight or less, a cationic polymer,
It means a solvent that can dissolve the reactive compound and the supporting electrolyte. Examples of such a non-aqueous solvent include ethylene carbonate (abbreviated as EC) and propylene carbonate (abbreviated as P
C), butylene carbonate (abbreviated BC), diethyl carbonate (abbreviated DEC), dimethyl carbonate (abbreviated DMC), methyl ethyl carbonate (abbreviated MEC)
And ether compounds such as ethylene glycol, propylene glycol, methyl cellosolve and ethyl cellosolve, and gamma-butyrolactone (abbreviation γ-
BL), sulfolane, dimethylsulfoxide, adiponitrile, glutaronitrile, N-methylpyrrolidone, trimethyl phosphate, or a mixture of two or more solvents is recommended.

【0036】これらの非水系溶剤は、カチオン性高分
子、反応性化合物、支持電解質の溶解能が優れている限
り、その沸点は高温のものが好ましく、沸点が90℃以
下の溶剤は蒸発し易く、又その高い蒸気圧のために不具
合が生じ易い。
These non-aqueous solvents preferably have a high boiling point as long as the cationic polymer, the reactive compound and the supporting electrolyte are excellent in dissolving ability, and the solvent having a boiling point of 90 ° C. or less is easily evaporated. And the high vapor pressure tends to cause problems.

【0037】カチオン性高分子と非水系溶剤の混合重量
比率は、高分子の分子量や組成により一義的には決めら
れないが、概ね1/99〜50/50が適正な範囲であ
る。該高分子の比率が1重量部未満では ゲル化物を得
ることが困難であり、又50重量部を越えたものでは、
得られたゲル化物が柔軟性に乏しく、ゲル化物に亀裂が
生じ易いため、実用的ではない。
The mixing weight ratio of the cationic polymer and the non-aqueous solvent cannot be univocally determined depending on the molecular weight and composition of the polymer, but is generally in a proper range of 1/99 to 50/50. If the ratio of the polymer is less than 1 part by weight, it is difficult to obtain a gelled product, and if it exceeds 50 parts by weight,
The obtained gelled material is poor in flexibility and easily cracked in the gelled material, so that it is not practical.

【0038】本発明では、従来技術による2次イオン電
池、キャパシタ、電解コンデンサ等の電気化学特性が不
安定であるという問題を解決するために、カチオン性高
分子中の不純物である、該高分子の有するアニオン性基
の対イオンとして存在するリチウムイオン以外のアルカ
リやアルカリ土類金属イオンを、ゲル組成物に対して1
00ppm以下、好ましくは50ppm以下に減少させ
ることが望ましい。イオン性の金属不純物を減少させる
ためには、イオン性の不純物を有する単量体を共重合し
ないことに加え、高分子を形成するための原料となる単
量体を、重合させるために用いられる重合触媒の選択も
非常に重要である。
According to the present invention, in order to solve the problem that the electrochemical characteristics of secondary ion batteries, capacitors, electrolytic capacitors and the like according to the prior art are unstable, the polymer which is an impurity in a cationic polymer is used. An alkali or alkaline earth metal ion other than lithium ion present as a counter ion of the anionic group of
It is desirable to reduce it to 00 ppm or less, preferably 50 ppm or less. In order to reduce ionic metal impurities, in addition to not copolymerizing monomers having ionic impurities, monomers used as raw materials for forming polymers are used to polymerize The choice of the polymerization catalyst is also very important.

【0039】即ち、重合触媒の種類によっては、その一
部がイオン性を呈するポリマー末端基として高分子中に
取り込まれるためであり、例えば亜硫酸ナトリウムと過
硫酸ナトリウムを用いたレドックス重合においては、ポ
リマー末端基として重合触媒ラジカルに由来するスルホ
ン酸ナトリウムが形成され、高分子中に多量のナトリウ
ムイオンが存在する結果となる。高分子中に取り込まれ
たアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属を除くには、
強酸性の水溶液で洗浄する方法もあるが、工業生産とし
ては効率的な方法とは言えない。従って、イオン性の不
純物を減少させるためには、かかる重合触媒の使用量を
極力減少させるか、あるいは使用を避けるのが望まし
い。
That is, depending on the type of the polymerization catalyst, a part thereof is taken into the polymer as a polymer terminal group exhibiting ionicity. For example, in redox polymerization using sodium sulfite and sodium persulfate, the polymer is used. Sodium sulfonate derived from polymerization catalyst radicals is formed as a terminal group, resulting in a large amount of sodium ions in the polymer. To remove the alkali metal or alkaline earth metal incorporated in the polymer,
Although there is a method of washing with a strongly acidic aqueous solution, it is not an efficient method for industrial production. Therefore, in order to reduce ionic impurities, it is desirable to minimize the use of such a polymerization catalyst or to avoid its use.

【0040】そこでこのような観点から、工業的には、
有機パーオキサイドやアゾ系のようなアルカリ金属を含
まない重合触媒や、電子線照射、紫外線照射等の手段で
溶液重合することが推奨される。重合触媒の使用量は、
触媒の種類や目標とする分子量の大小によって異なるの
で一概には限定出来ないが、単量体総量に対して0.0
1〜5重量パーセントである。
From such a viewpoint, industrially,
It is recommended to carry out solution polymerization by means of a polymerization catalyst containing no alkali metal such as an organic peroxide or an azo type, or by means of electron beam irradiation, ultraviolet irradiation, or the like. The amount of polymerization catalyst used is
Since it depends on the type of the catalyst and the size of the target molecular weight, it cannot be limited unconditionally.
1 to 5 weight percent.

【0041】ゲル組成物は、高温でも形態の安定なもの
が好ましいことは言うまでもないが、その用途や構造に
より使用温度が異なるため、一概に決められないが、8
0℃で1時間加熱した後でも、ゲル組成物が再溶解した
り、非水系溶剤の液相とゲル固形物の固相に分離せず、
又、ゲル組成物の透明性が低下しない程度の熱安定性の
ものが望ましい。
It is needless to say that the gel composition preferably has a stable form even at a high temperature. However, since the use temperature differs depending on the use and structure of the gel composition, it cannot be determined unconditionally.
Even after heating at 0 ° C. for 1 hour, the gel composition does not redissolve or separate into the liquid phase of the non-aqueous solvent and the solid phase of the gel solid,
Further, the gel composition is desirably thermally stable to the extent that the transparency of the gel composition is not reduced.

【0042】本発明による高分子電解質ゲル組成物を形
成する高分子の構造は、カチオン性高分子自身が、反応
性化合物とも化学結合した架橋体を形成している状態の
ものであり、それがために優れた耐熱性と形態安定性を
有している。
The structure of the polymer forming the polymer electrolyte gel composition according to the present invention is such that the cationic polymer itself forms a crosslinked body chemically bonded to a reactive compound. Therefore, it has excellent heat resistance and morphological stability.

【0043】ここで、本発明のゲル組成物は、アミン成
分化合物が導入されたカチオン性架橋高分子、非水系溶
剤、および支持電解質を必須成分として構成されている
ゲル化物であり、本発明の特徴である優れた導電性、耐
熱性、形態安定性等を損なわない限り、架橋を形成しな
い第3の高分子等を配合することも可能である。
Here, the gel composition of the present invention is a gelled product composed of a cationic crosslinked polymer into which an amine component compound has been introduced, a non-aqueous solvent, and a supporting electrolyte as essential components. It is also possible to incorporate a third polymer that does not form crosslinks, as long as the characteristics such as excellent conductivity, heat resistance, and morphological stability are not impaired.

【0044】例えば、アルキレンオキサイドは 通常で
はビニル単量体と共重合することは困難であり、共重合
体は得られないが、ポリエチレンオキサイド、ポリプロ
ピレンオキサイド、ポリブチレンオキサイド等の単独重
合体或いは、これらアルキレンオキサイド同志の共重合
体を作成し、これをカチオン性架橋高分子と混合するこ
とで、本発明である高分子電解質ゲル組成物を構成させ
ることが出来る。このようなポリアルキレンオキサイド
は末端基がOH基の場合は、反応性化合物としても用い
られるが、この末端基をメトキシ基やエトキシ基等のア
ルコキシ基に置換されたものでは、反応性化合物として
は利用出来ない。しかし、このような反応性でない高分
子を、第3の高分子として、カチオン性架橋高分子と混
合して使用することは可能である。例えば、実施例14
に示したように、支持電解質を含む非水系溶剤中で、ア
ミン成分化合物としてジメチルアミノエチルアクリレー
トを選び、これとアクリロニトリル、ヒドロキシエチル
メタクリレートの3元共重合体を作成し、これに第3の
高分子であるジメトキシポリエチレングリコール(分子
量約1200)を混合して、これに反応性化合物とし
て、2,4‐トルエンジイソシアナートを加えて作成し
たゲル組成物においては、高いイオン伝導性と優れた分
極電流が得られることを見出している。この様に、カチ
オン性架橋高分子と、架橋構造を有しない高分子の混合
されたゲル組成物も本発明の範疇に含まれる。
For example, it is usually difficult to copolymerize an alkylene oxide with a vinyl monomer, and a copolymer cannot be obtained. However, a homopolymer such as polyethylene oxide, polypropylene oxide, polybutylene oxide, The polymer electrolyte gel composition of the present invention can be formed by preparing a copolymer of alkylene oxides and mixing this with a cationic crosslinked polymer. When the terminal group is an OH group, such a polyalkylene oxide is also used as a reactive compound.However, when the terminal group is substituted with an alkoxy group such as a methoxy group or an ethoxy group, the reactive compound is Not available. However, it is possible to use such a non-reactive polymer as the third polymer in combination with the cationic cross-linked polymer. For example, Example 14
As shown in, in a non-aqueous solvent containing a supporting electrolyte, dimethylaminoethyl acrylate was selected as an amine component compound, and a terpolymer of acrylonitrile and hydroxyethyl methacrylate was prepared. A gel composition prepared by mixing dimethoxypolyethylene glycol (molecular weight: about 1200), which is a molecule, and adding 2,4-toluene diisocyanate as a reactive compound thereto, has high ionic conductivity and excellent polarization. It has been found that a current can be obtained. As described above, a gel composition in which a cationic crosslinked polymer and a polymer having no crosslinked structure are mixed is also included in the scope of the present invention.

【0045】本発明の高分子電解質ゲル組成物は、非水
系溶剤にカチオン性高分子と反応性化合物及び支持電解
質が必須成分として溶解した混合物を調合したる後、カ
チオン性高分子と反応性化合物を架橋せしめ、該混合物
をゲル状とする方法により好適に製造することが出来
る。尚、上述した様に混合物の調合に際し第3の高分子
も加えても良い。もちろん、前述したようにカチオン性
高分子が造塩アミノ基をもつものである場合は、該高分
子と非水系溶剤を先に混合して高分子溶液となし、次い
で脱塩処理を施した後、本来加えるべき支持電解質を加
えてこれを溶解する等、適宜の手段を採る。尚これらの
製造工程では、水分の吸湿による増加を防止するため
に、外気を遮断した状態或いは露点が−40℃以下の乾
燥した雰囲気中で行なうことが重要であることは当然で
ある。
The polymer electrolyte gel composition of the present invention is prepared by mixing a cationic polymer, a reactive compound and a supporting electrolyte as essential components in a non-aqueous solvent, and then mixing the cationic polymer with the reactive compound. Can be suitably produced by a method in which the mixture is crosslinked and the mixture is gelled. As described above, the third polymer may be added when the mixture is prepared. Of course, as described above, when the cationic polymer has a salt-forming amino group, the polymer and a non-aqueous solvent are first mixed to form a polymer solution, and then subjected to a desalting treatment. An appropriate means such as adding a supporting electrolyte to be added and dissolving it is adopted. It should be noted that in these manufacturing steps, it is naturally important to carry out in a dry atmosphere having a dew point of −40 ° C. or less in a state where the outside air is blocked in order to prevent an increase in moisture due to moisture absorption.

【0046】かかる混合物の調合方法としては特に限定
されるものではなく、例えば、非水系溶剤にカチオン性
高分子が溶解された高分子溶液に反応性化合物を溶解し
た後、支持電解質を溶解させる方法、高分子溶液に、支
持電解質と反応性化合物を溶解した非水系溶液を加える
方法、予め支持電解質を溶解した非水系溶剤にカチオン
性高分子を溶解させた高分子溶液と、同じく支持電解質
を溶解した非水系溶剤に反応性化合物を溶解した反応性
化合物の溶液とを混合する方法などを挙げることが出来
る。
The method for preparing such a mixture is not particularly limited. For example, a method in which a reactive compound is dissolved in a polymer solution in which a cationic polymer is dissolved in a non-aqueous solvent, and then a supporting electrolyte is dissolved. A method of adding a non-aqueous solution in which a supporting electrolyte and a reactive compound are dissolved to a polymer solution, and a polymer solution in which a cationic polymer is dissolved in a non-aqueous solvent in which a supporting electrolyte is previously dissolved; And a method of mixing a reactive compound solution obtained by dissolving a reactive compound in a nonaqueous solvent.

【0047】ここで用いる非水系溶剤に溶解したカチオ
ン性高分子を含む高分子溶液とは、予め、重合して得ら
れたカチオン性高分子を非水系溶剤に溶解したものであ
っても、或いは非水系溶剤中で単量体を反応させる溶液
重合法により作成した溶液であっても良い。工業的には
後者の方が乾燥や溶解工程を省略できるので生産効率が
高く、しかも均質な高分子溶液が得られ易いので、特に
推奨される方法である。
The polymer solution containing a cationic polymer dissolved in a non-aqueous solvent used herein may be a solution in which a cationic polymer obtained by polymerization is previously dissolved in a non-aqueous solvent, or It may be a solution prepared by a solution polymerization method in which a monomer is reacted in a non-aqueous solvent. Industrially, the latter is a particularly recommended method since the drying and dissolving steps can be omitted, so that the production efficiency is high and a homogeneous polymer solution is easily obtained.

【0048】使用する支持電解質は、高分子溶液を作成
してから加えても良いし、予め支持電解質を溶解した非
水系溶剤を用いて高分子を溶解しても差し支えない。更
に支持電解質を含む非水系溶剤中で、溶液重合法を採用
して直接高分子溶液を作成する方法でも構わない。
The supporting electrolyte to be used may be added after preparing a polymer solution, or the polymer may be dissolved using a non-aqueous solvent in which the supporting electrolyte has been dissolved in advance. Further, a method of directly preparing a polymer solution by employing a solution polymerization method in a non-aqueous solvent containing a supporting electrolyte may be used.

【0049】又、カチオン性高分子と反応性化合物を架
橋させる方法についても、特に限定されるものではな
く、例えば加熱、紫外線照射、電子線照射等の方法を用
いることが出来る。
The method for crosslinking the cationic polymer and the reactive compound is not particularly limited, either. For example, a method such as heating, ultraviolet irradiation, or electron beam irradiation can be used.

【0050】以上詳述してきた本発明の優れた特徴は、
カチオン性高分子を非水系溶剤に溶解した高分子溶液
と、溶液状の反応性化合物若しくは非水系溶剤に溶解し
た反応性化合物又は反応性高分子の溶液、支持電解質を
含有する非水系溶剤、或いはこれらを混合した状態の溶
液を、電池、キャパシタ、コンデンサ等の電気化学デバ
イスの中へ溶液状態のまま注入し、電極材やセパレータ
ーと十分接触させた後に、加熱や電子線照射によって架
橋させて、ゲル組成物に転換することが可能なことにあ
る。既に述べた如く、本発明に基づくデバイスは、従来
品に比べて、電極材料表面との濡れ性が改善され、両者
の接触界面の密着性が向上し、各材料の接着界面の電気
抵抗を低下させることが出来るのである。
The excellent features of the present invention described in detail above are as follows.
A polymer solution in which a cationic polymer is dissolved in a non-aqueous solvent, and a solution of a reactive compound or a reactive polymer dissolved in a solution-type reactive compound or a non-aqueous solvent, a non-aqueous solvent containing a supporting electrolyte, or A solution in which these are mixed is injected in a solution state into an electrochemical device such as a battery, a capacitor or a capacitor, and after being sufficiently contacted with an electrode material or a separator, cross-linked by heating or electron beam irradiation. It is possible to convert to a gel composition. As described above, the device according to the present invention has improved wettability with the electrode material surface, improved adhesion at the contact interface between the two, and reduced electrical resistance at the adhesive interface of each material, as compared with the conventional product. It can be done.

【0051】又、電極材料、セパレーターと接触させる
際に、デバイスの内部を減圧にしてから調合した溶液を
注入することにより、それらの空隙中にも調合溶液が十
分浸透するために、接触界面の電気抵抗が改善される。
それがために、低い界面抵抗率と高いイオン伝導率と高
い分極電流値を与えることとなり、高性能デバイスの生
産が可能となるのである。これに対して、これまでのよ
うに高分子を予めゲル化させてから、電極材やセパレー
ターと接合させてデバイスを組みたてる方法では、微細
な空隙にゲル化物を十分浸透させることが難しく、前述
の方法に比較して界面抵抗の高いものとなり易い。
When contacting the electrode material and the separator, the prepared solution is injected after reducing the pressure inside the device, so that the prepared solution sufficiently penetrates into the voids. The electric resistance is improved.
As a result, a low interface resistivity, a high ionic conductivity, and a high polarization current value are provided, and a high-performance device can be produced. On the other hand, in the method of assembling the device by gelling the polymer in advance and then bonding it to the electrode material or separator, it is difficult to sufficiently penetrate the gelled material into the fine voids, The interface resistance tends to be higher than that of the above-described method.

【0052】このような界面抵抗を減少させる方法とし
て、デバイス中に直接単量体と非水系溶剤等を注入し
て、デバイス中で重合とゲル化を同時に進行させる方法
もあるが、その場合にはゲル中の未反応単量体を除去す
るのは困難であり、不純物の多いゲル化物となる。特に
アクリロニトリルのような低沸点の未反応単量体が残存
すると、加熱により未反応単量体がゲル中で気泡を生成
する場合もあり、高性能電解質ゲルにはなりにくい。更
にゲル化した高分子電解質を減圧下で、未反応単量体を
除去しようとすると、未反応単量体がガス化して、ゲル
化物中の気泡が増大し、緻密なゲル化物は得られない。
As a method for reducing such an interface resistance, there is a method in which a monomer and a non-aqueous solvent are directly injected into a device to simultaneously carry out polymerization and gelation in the device. It is difficult to remove unreacted monomers in the gel, and a gelled product with many impurities is formed. In particular, when an unreacted monomer having a low boiling point such as acrylonitrile remains, the unreacted monomer may generate bubbles in the gel by heating, and it is difficult to form a high-performance electrolyte gel. Further, if an unreacted monomer is to be removed under reduced pressure from the gelled polymer electrolyte, the unreacted monomer is gasified, bubbles in the gelled substance are increased, and a dense gelled substance cannot be obtained. .

【0053】これに対して本発明は、予め精製した高分
子を非水系溶剤に溶解するか、或いは非水系溶剤中で高
分子を合成した後、減圧下で低沸点の未反応単量体を除
去した高分子溶液を用いるため、不純物も少なく、ゲル
化物中に気泡が生ずる恐れもない優れた製造方法であ
る。
On the other hand, in the present invention, a polymer purified in advance is dissolved in a non-aqueous solvent, or a polymer is synthesized in a non-aqueous solvent, and then an unreacted monomer having a low boiling point is reduced under reduced pressure. Since the removed polymer solution is used, it is an excellent production method with few impurities and no risk of generating bubbles in the gelled product.

【0054】[0054]

【作用】本発明のアミン成分化合物を含有するカチオン
性高分子を用いた高分子電解質ゲル組成物は、従来のア
クリロニトリルと酢酸ビニルからなる高分子ゲルに比べ
て、サイクリックボルタンメトリー法で測定した分極電
流が、好適な条件を採用した場合には、5倍にも増大す
るという効果を発現するのである。
The polymer electrolyte gel composition using the cationic polymer containing the amine component compound of the present invention has a polarization measured by a cyclic voltammetry method, which is higher than that of a conventional polymer gel composed of acrylonitrile and vinyl acetate. When the preferred conditions are adopted, the effect of increasing the current by as much as five times is exhibited.

【0055】これは、例えば電解質として良く用いられ
ているリチウム化合物において、リチウムイオンと対を
成しているリチウムイオンよりイオン半径が大きい、B
4 -、PF6 - 、AsF6 - 等のアニオンが、本発明のカ
チオン性高分子電解質ゲル組成物中のカチオン性基であ
るアミノ基に捕捉されることにより、リチウムイオンの
移動速度、即ちリチウムイオンの輸率が、改善されるた
めであろうと考えられる。
This is because, for example, in a lithium compound often used as an electrolyte, a lithium ion having a larger ionic radius than a lithium ion forming a pair with the lithium ion is used.
Anions such as F 4 , PF 6 , and AsF 6 are trapped by the amino group which is a cationic group in the cationic polymer electrolyte gel composition of the present invention, whereby the transfer rate of lithium ions, that is, It is thought that the lithium ion transport number may be improved.

【0056】従って、アミン成分化合物のアミノ基が、
既に、塩酸、硝酸、硫酸、燐酸、スルホン酸等の強酸と
塩を形成しているものを用いた場合は、リチウムイオン
の輸率を向上させる機能が減少するため、高分子電解質
ゲル組成物のイオン伝導性を向上させる効果も減殺され
るが、それでもアミノ基を含有しない従来ゲルよりは、
イオン伝導率が高い。この理由は明確ではないが、造塩
アミノ基含有カチオン性高分子にバルキー性の大きな側
鎖が結合しているために、ゲル組成物中にリチウムイオ
ンが比較的容易に移動出来るような空間が存在するため
であろうと推定している。
Therefore, the amino group of the amine component compound is
If a compound that has already formed a salt with a strong acid such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, and sulfonic acid is used, the function of improving the transport number of lithium ions is reduced. The effect of improving ionic conductivity is also diminished, but still compared to conventional gels that do not contain amino groups,
High ionic conductivity. Although the reason for this is not clear, a large bulky side chain is bonded to the salt-forming amino group-containing cationic polymer, so that a space where lithium ions can move relatively easily in the gel composition. It is presumed that it exists.

【0057】[0057]

【実施例】以下、代表的な実施例および比較例を以っ
て、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら
の実施例に限定されるものではない。尚、以下の実施例
に記載の部は、特にことわりのない限り重量部であり、
%は重量パーセントである。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to typical examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples. The parts described in the following examples are parts by weight unless otherwise specified.
Percentages are weight percentages.

【0058】以下の実施例および比較例に用いた評価法
を示す。 〔電気化学特性の評価〕作成方法は後述する電気化学特
性評価用のセルを、交流インピーダンス測定装置(ソー
ラトーン社製1286+1250)に接続して、25℃
で、100kHzから1Hzまでの交流インピーダンス
を測定し、測定周波数100kHzおよび100Hzに
おけるインピーダンスをそれぞれバルク抵抗値及び界面
抵抗値とした。このバルク抵抗値と、セルの厚さと面積
から、イオン伝導率を算出した。上記交流インピーダン
ス測定を24時間継続した後、測定セルを電気化学測定
装置(ソーラトーン社製 Sl−1280B)に接続し
て、25℃で反転電圧±0.5V、電位掃引速度10m
V/sのサイクリックボルタンメトリーにより分極電解
を行ない、3サイクル目の+0.5Vでの分極電流値を
測定し、これを対リチウム負極CV分極電流値とした。
以下この対リチウム負極CV分極電流値を、単に分極電
流と称する。更にこの分極電流の測定後に、再び交流イ
ンピーダンス測定を行ない、セル作成24時間後の界面
抵抗値を求めた。これらの測定結果から、測定開始直後
の界面抵抗値と24時間後の界面抵抗値の比率を求め、
界面抵抗の増加率とした。
The evaluation methods used in the following Examples and Comparative Examples are shown. [Evaluation of Electrochemical Characteristics] The preparation method was as follows. A cell for evaluating electrochemical characteristics described below was connected to an AC impedance measuring device (1286 + 1250, manufactured by Solartone), and the temperature was measured at 25 ° C.
Then, the AC impedance from 100 kHz to 1 Hz was measured, and the impedance at the measurement frequencies of 100 kHz and 100 Hz was defined as the bulk resistance value and the interface resistance value, respectively. The ionic conductivity was calculated from the bulk resistance value and the thickness and area of the cell. After the AC impedance measurement was continued for 24 hours, the measurement cell was connected to an electrochemical measurement device (Sl-1280B manufactured by Solartone), and at 25 ° C., a reversal voltage of ± 0.5 V and a potential sweep speed of 10 m.
Polarization electrolysis was performed by cyclic voltammetry of V / s, and the polarization current value at +0.5 V in the third cycle was measured, and this was defined as the polarization current value for the lithium anode CV.
Hereinafter, the polarization current value of the lithium negative electrode CV is simply referred to as a polarization current. Further, after the measurement of the polarization current, the AC impedance was measured again to determine the interface resistance value 24 hours after the cell was formed. From these measurement results, the ratio between the interface resistance immediately after the start of the measurement and the interface resistance after 24 hours was determined.
The increase rate of the interface resistance was used.

【0059】〔耐熱性評価〕厚さ約200μmの膜状の
ゲル組成物であるゲル膜を1x2cmの大きさに切り取
り、内径24mm、高さ40mmのサンプル瓶に入れ、
アルミ箔のキャップをかぶせ、これを80℃の熱風循環
式恒温槽内で1時間加熱した後、これを恒温槽から取り
出し、直ちにゲル膜の状態を観察して、下記の3ランク
に分類する。 A:加熱前後で、ゲル膜に形態の変化が認められないも
の。 B:加熱後に、ゲル膜が一部溶解若しくは僅かに相分離
しているもの。 C:加熱後に、ゲル膜が半分以上溶解若しくは相分離の
多いもの。
[Evaluation of Heat Resistance] A gel film as a gel composition having a thickness of about 200 μm was cut into a size of 1 × 2 cm and placed in a sample bottle having an inner diameter of 24 mm and a height of 40 mm.
After covering with an aluminum foil cap and heating it for 1 hour in a hot air circulating thermostat at 80 ° C., take it out of the thermostat and immediately observe the state of the gel film to classify it into the following three ranks. A: No change in morphology of the gel film before and after heating. B: The gel film is partially dissolved or slightly phase-separated after heating. C: More than half of the gel film is dissolved or has much phase separation after heating.

【0060】〔柔軟性評価〕耐熱性評価と同じ厚さ約2
00μmのゲル膜を、常温で角度90度に曲げた場合
に、曲げた個所に亀裂が生じるかどうかを観察し、以下
のランクに区分する。 A:柔軟性良(亀裂の発生なし、折れ目も残らない) B:柔軟性可(亀裂の発生はないが、折れ目が残る) C:柔軟性不良(亀裂が生じる)
[Evaluation of flexibility] The same thickness as the evaluation of heat resistance, about 2
When a 00 μm gel film is bent at an angle of 90 degrees at room temperature, it is observed whether or not a crack occurs at the bent portion, and the gel film is classified into the following ranks. A: good flexibility (no cracks, no folds left) B: flexible (no cracks, but folds left) C: poor flexibility (cracks)

【0061】〔ナトリウムイオン濃度の測定〕ゲル組成
物又はカチオン性高分子のナトリウムイオン濃度は、原
子吸光法により測定する。装置は島津製作所製AA−6
500を使用したが、金属イオンの検出感度は10pp
mである。 尚この装置でナトリウム以外のアルカリ金
属イオンやアルカリ土類金属イオンも測定したが、実施
例、比較例及び参考例を通じ全てのゲル膜で検出限界の
10ppm以下であった。
[Measurement of Sodium Ion Concentration] The sodium ion concentration of the gel composition or the cationic polymer is measured by an atomic absorption method. The equipment is AA-6 manufactured by Shimadzu Corporation.
Although 500 was used, the detection sensitivity of metal ions was 10 pp.
m. In addition, although alkali metal ions other than sodium and alkaline earth metal ions were also measured by this apparatus, the detection limit was 10 ppm or less in all gel films throughout the Examples, Comparative Examples and Reference Examples.

【0062】<実施例1、比較例1>エチレンカーボネ
ート(EC)とプロピレンカーボネート(PC)を容量
比で2/1に混合した非水系溶剤1リットルに、支持電
解質としてLiBF4を93.75g溶解した支持電解
質含有非水系溶剤を作成した。この支持電解質含有非水
系溶剤80gに、アクリロニトリル(以下ANと略称す
る)10g、ジメチルアミノエチルアクリレート(以下
DAAと略称する)5g、ヒドロキシエチルメタアクリ
レート(以下HEMAと略称する)5g、重合触媒とし
て、ベンジルジメチルケタール(以下BDKと略称する)
0.6gを加えて溶解した。これに360nmにピーク
波長をもち、この波長における照度が15mW/cm2
の紫外線を10分間照射して重合した後、50℃で、ゲ
ージ圧−0.09メガパスカルの減圧容器に入れ、未反
応ANを除去し、カチオン性高分子の高分子溶液を作成
した。これとは別に同じ支持電解質含有非水系溶剤60
gと、反応性化合物として2,4トルエンジイソシアナ
ート40gを混合した反応性化合物溶液を作成する。ス
テンレス製のシャーレの底部に厚さ0.2mmのリチウ
ム箔を置き、その上に厚さ0.2mmのテフロン(登録
商標)製の角型スペーサーをセットし、この中に、予め
高分子溶液12.5gと反応性化合物溶液2.5gを混
合して作成しておいた溶液を適量入れ、この上にも厚さ
0.2mmのリチウム箔を乗せ、シャーレの蓋をした
後、90℃で2時間加熱してカチオン性高分子と反応性
化合物との架橋化を行わせることにより、本発明の高分
子電解質ゲル組成物である実施例1の厚さ200μmの
ゲル膜を作成した。
Example 1, Comparative Example 1 93.75 g of LiBF 4 as a supporting electrolyte was dissolved in 1 liter of a nonaqueous solvent in which ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC) were mixed at a volume ratio of 2/1. The supporting electrolyte-containing nonaqueous solvent thus prepared was prepared. To 80 g of the nonaqueous solvent containing the supporting electrolyte, 10 g of acrylonitrile (hereinafter abbreviated as AN), 5 g of dimethylaminoethyl acrylate (hereinafter abbreviated as DAA), 5 g of hydroxyethyl methacrylate (hereinafter abbreviated as HEMA), and as a polymerization catalyst, Benzyl dimethyl ketal (hereinafter abbreviated as BDK)
0.6 g was added and dissolved. It has a peak wavelength at 360 nm, and the illuminance at this wavelength is 15 mW / cm 2.
After irradiating with UV light for 10 minutes, polymerization was carried out at 50 ° C. in a vacuum vessel having a gauge pressure of −0.09 MPa, and unreacted AN was removed to prepare a polymer solution of a cationic polymer. Separately, the same nonaqueous solvent containing supporting electrolyte 60
g and 40 g of 2,4 toluene diisocyanate as a reactive compound are mixed to prepare a reactive compound solution. A lithium foil having a thickness of 0.2 mm is placed on the bottom of a stainless steel Petri dish, and a square spacer made of Teflon (registered trademark) having a thickness of 0.2 mm is set thereon. A suitable amount of a solution prepared by mixing 0.5 g of the reactive compound solution and 2.5 g of the reactive compound solution was placed thereon. A lithium foil having a thickness of 0.2 mm was placed thereon, and the dish was covered with a lid. By heating for a period of time to crosslink the cationic polymer and the reactive compound, a 200 μm-thick gel film of Example 1 which was the polymer electrolyte gel composition of the present invention was prepared.

【0063】このリチウム箔に挟まれたゲル膜を、リー
ド線の付いた厚さ0.3mmのニッケル板で挟み、これ
を2枚のガラス板の間に挿入し、クリップで固定し、電
気化学特性評価用のセルを作成し、これを装置に取り付
けて電気化学特性を測定した。また、耐熱性、柔軟性評
価用の実施例1のゲル膜は、リチウム箔を用いないこと
以外は、上述のゲル膜と同様の方法で作成し、評価法に
記載した方法で評価した。 これらの結果を表1に記載
した。尚このゲル膜の作成やセルの組み立て、電気化学
特性の測定は、露点−50℃のアルゴンガス雰囲気のグ
ローブボックスを用いて実施した。一方比較例1とし
て、反応性化合物溶液を加えずに、実施例1と同じ高分
子溶液15gのみを、ゲル膜を作成するため実施例1と
同様に加熱処理したが、溶液はゲル化しないため、ゲル
膜を得ることが出来なかった。表1に示した如く、実施
例1のゲル膜は、イオン伝導性も高く、耐熱性や柔軟性
の優れた高分子電解質ゲル組成物であった。 特に、カ
チオン性高分子に導入されたメチロール基と反応性化合
物のイソシアナート基が反応して架橋構造を形成するた
め、150℃まで加熱してもこのゲル膜には形状の変化
も見られず、優れた熱安定性を有していた。
The gel film sandwiched between the lithium foils was sandwiched between nickel plates having a lead wire and having a thickness of 0.3 mm, inserted between two glass plates, fixed with clips, and evaluated for electrochemical characteristics. A cell was prepared and attached to the apparatus, and the electrochemical characteristics were measured. The gel film of Example 1 for evaluation of heat resistance and flexibility was prepared in the same manner as the above gel film except that no lithium foil was used, and evaluated by the method described in the evaluation method. Table 1 shows the results. The preparation of the gel film, the assembly of the cell, and the measurement of the electrochemical characteristics were performed using a glove box in an argon gas atmosphere at a dew point of -50 ° C. On the other hand, as Comparative Example 1, only 15 g of the same polymer solution as in Example 1 was heat-treated in the same manner as in Example 1 to form a gel film without adding the reactive compound solution, but the solution did not gel. No gel film could be obtained. As shown in Table 1, the gel membrane of Example 1 was a polymer electrolyte gel composition having high ionic conductivity and excellent heat resistance and flexibility. In particular, since the methylol group introduced into the cationic polymer and the isocyanate group of the reactive compound react to form a crosslinked structure, the gel film does not change its shape even when heated to 150 ° C. , And had excellent thermal stability.

【0064】[0064]

【表1】 [Table 1]

【0065】<実施例2、比較例2>実施例1と同じ支
持電解質含有非水系溶剤85gに、AN12gとメタリ
ルアミン3gを加えた溶液に、BDKを0.45g加え
てから、実施例1と同様に紫外線照射により重合した
後、同様に減圧処理して未反応ANを除去し、カチオン
性高分子の高分子溶液を作成した。これとは別に反応性
化合物として 重合度9のポリエチレングリコールジグ
リシジルエーテル30gを実施例1と同じ支持電解質含
有非水系溶剤70gに溶解した反応性化合物溶液を調合
した。高分子溶液10gに、反応性化合物溶液5gを加
えた調合溶液を、実施例1と同様に処理して、本発明の
高分子電解質ゲル組成物である厚さ200μmのゲル膜
及びセルを作成し、電気化学特性と耐熱性、柔軟性を評
価し、その結果は表1に併記した。この実施例2のゲル
膜は、優れた電気化学特性と高い耐熱性、優れた柔軟性
を示した。一方比較例2として、反応性化合物溶液を加
えないで、実施例2と同じ高分子溶液15gのみを、ゲ
ル膜を作成するため実施例1と同様に加熱処理したが、
溶液はゲル化しないため、ゲル膜は得られなかった。
<Example 2, Comparative Example 2> A solution obtained by adding 12 g of AN and 3 g of methallylamine to 85 g of the same non-aqueous solvent containing a supporting electrolyte as in Example 1 was added, and 0.45 g of BDK was added. Was polymerized by irradiating ultraviolet rays, and the unreacted AN was similarly removed by a reduced pressure treatment to prepare a polymer solution of a cationic polymer. Separately, a reactive compound solution was prepared by dissolving 30 g of polyethylene glycol diglycidyl ether having a degree of polymerization of 9 as a reactive compound in 70 g of a nonaqueous solvent containing a supporting electrolyte as in Example 1. A prepared solution obtained by adding 5 g of the reactive compound solution to 10 g of the polymer solution was treated in the same manner as in Example 1 to prepare a 200 μm-thick gel film and cell which was the polymer electrolyte gel composition of the present invention. The electrochemical properties, heat resistance and flexibility were evaluated. The results are shown in Table 1. The gel film of Example 2 exhibited excellent electrochemical properties, high heat resistance, and excellent flexibility. On the other hand, as Comparative Example 2, only 15 g of the same polymer solution as in Example 2 was heat-treated in the same manner as in Example 1 to form a gel film without adding the reactive compound solution.
Since the solution did not gel, no gel film was obtained.

【0066】<実施例3、比較例3>EC/γ−BLを
容積比で1/3に混合した非水系溶剤1リットルに、支
持電解質として、LiBF4を93.75g溶解した支
持電解質含有非水系溶剤80gに、AN12g、DAA
4g、HEMA4gを加え、これに重合触媒としてBD
K0.6gを加えて、実施例1と同様に操作して、カチ
オン性高分子の高分子溶液を作成した。この高分子溶液
10gに実施例1の反応性化合物溶液5gを加えて、実
施例1と同様にゲル膜及びセルを作成して、その特性を
評価した(実施例3)。一方比較例3として、実施例3
と同じ支持電解質含有非水系溶剤80gに、AN15
g、酢酸ビニル5g、BDK0.6gを加えて、実施例
1と同様に操作して、高分子溶液を作成した。 この高
分子溶液10gに、実施例1と同じ反応性化合物溶液5
gを加えて、実施例1と同様にしてゲル膜を作成し、特
性を評価した。実施例3及び比較例3の評価結果は、表
1に併記したが、比較例3の膜は常温では完全にはゲル
化せず、一部ゲル化した固形物と溶液の混合物であり、
電気化学特性を評価出来るようなゲル膜は得られなかっ
た。この不完全なゲル状物は、0℃に冷却するとゲル化
したが、50℃に加熱すると再び溶液と固形物に分離
し、耐熱性の低いものであった。これに対して本発明品
である実施例3のゲル膜は、表1に記載した如く、80
℃に加熱しても、ゲル膜の形状変化はなく、耐熱性と共
に柔軟性もあり、電気化学特性も優れていた。
Example 3, Comparative Example 3 93.75 g of LiBF 4 was dissolved as a supporting electrolyte in 1 liter of a non-aqueous solvent in which EC / γ-BL was mixed at a volume ratio of 1/3. 80 g of aqueous solvent, 12 g of AN, DAA
4 g and HEMA 4 g were added, and BD was added thereto as a polymerization catalyst.
0.6 g of K was added, and the same procedure as in Example 1 was performed to prepare a polymer solution of a cationic polymer. 5 g of the reactive compound solution of Example 1 was added to 10 g of the polymer solution, and a gel film and a cell were prepared in the same manner as in Example 1, and the characteristics were evaluated (Example 3). On the other hand, as Comparative Example 3, Example 3
80 g of the nonaqueous solvent containing the same supporting electrolyte as in
g, 5 g of vinyl acetate, and 0.6 g of BDK were added, and the same procedure as in Example 1 was performed to prepare a polymer solution. The same reactive compound solution 5 as in Example 1 was added to 10 g of this polymer solution.
g was added, and a gel film was prepared in the same manner as in Example 1, and the characteristics were evaluated. The evaluation results of Example 3 and Comparative Example 3 are also shown in Table 1. However, the film of Comparative Example 3 did not completely gel at room temperature, but was a mixture of a partially gelled solid and a solution,
A gel film capable of evaluating electrochemical properties was not obtained. This incomplete gel material gelled when cooled to 0 ° C., but was again separated into a solution and a solid when heated to 50 ° C., and had low heat resistance. On the other hand, the gel film of Example 3 which is a product of the present invention has a
Even when heated to ℃, the gel film did not change its shape, had heat resistance and flexibility, and had excellent electrochemical properties.

【0067】<実施例4、比較例4>65℃に設定され
た恒温槽中に取り付けた2lの重合フラスコに、硝酸を
加えてpH2.0に調整した純水800mlを入れ、こ
れにAN106g、DAA14.3g、HEMA39g
の混合溶液と、これとは別に、重合触媒として2,2’
アゾビス(2‐アミジノプロパン)二塩酸塩1.4gを純
水120mlに溶解した溶液を、2時間にわたって連続
的に供給した。この供給が終ってから更に65℃で2時
間重合を継続した。重合を終了した時点のフラスコ内の
pHは2.6であった。重合を終了したフラスコを常温
まで水冷した後、内容物を遠心脱水機で脱水してカチオ
ン性高分子を得た。得られたカチオン性高分子は、純水
で3回洗浄して未反応単量体と重合触媒残渣を除去した
後、更に、50℃に加温したpH10.5の水酸化リチ
ウムの水溶液を用いて、3回洗浄し、再度純水で3回洗
浄した。このカチオン性高分子を70℃の減圧乾燥機で
1夜乾燥して、水分を除去した。水酸化リチウムの水溶
液で洗浄する前の高分子の赤外線吸収スペクトルを測定
すると、1385cm-1 に、NO3 -のピークが認めら
れるが、水酸化リチウムの水溶液で処理したものは、こ
のピークが完全に消失しており、DAAと造塩していた
NO3 -が完全に除去されていることを確認した。このカ
チオン性高分子は、AN/DAA/HEMAの組成が8
6/4/10モルであり、重量平均分子量が12万であ
った。
Example 4, Comparative Example 4 800 ml of pure water adjusted to pH 2.0 by adding nitric acid was placed in a 2 liter polymerization flask attached to a thermostat set at 65 ° C., and 106 g of AN was added thereto. 14.3 g DAA, 39 g HEMA
And, separately, 2,2 ′ as a polymerization catalyst
A solution in which 1.4 g of azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride was dissolved in 120 ml of pure water was continuously supplied over 2 hours. After the completion of the supply, the polymerization was further continued at 65 ° C. for 2 hours. The pH in the flask at the end of the polymerization was 2.6. After the polymerization was completed, the flask was water-cooled to room temperature, and the content was dehydrated with a centrifugal dehydrator to obtain a cationic polymer. The obtained cationic polymer was washed three times with pure water to remove unreacted monomers and polymerization catalyst residues, and then an aqueous solution of lithium hydroxide of pH 10.5 heated to 50 ° C. was used. Then, the substrate was washed three times, and then again washed with pure water three times. The cationic polymer was dried in a vacuum dryer at 70 ° C. overnight to remove water. Measurement of the infrared absorption spectrum before the polymer is washed with an aqueous solution of lithium hydroxide, to 1385cm -1, NO 3 - No peak is observed, those treated with an aqueous solution of lithium hydroxide, the peak full It was confirmed that the NO 3 that had formed a salt with DAA was completely removed. This cationic polymer has an AN / DAA / HEMA composition of 8
It was 6/4/10 mol and the weight average molecular weight was 120,000.

【0068】一方比較例4として、2lの重合フラスコ
に 硝酸を加えてpH2.5に調整した純水800ml
を入れ、これにAN106gと酢酸ビニル8.6gの混
合溶液、メタリルスルホン酸ナトリウム0.5gを純水
120mlに溶解した溶液、重合触媒として二亜硫酸ナ
トリウム0.6gと過硫酸アンモニウム0.2gをそれ
ぞれ120mlの純水に溶解した溶液をいずれも2時間
に渡って連続的に供給し、実施例4と同様に重合を行な
って、高分子を作成した。得られた高分子は、水酸化リ
チウム水溶液による洗浄工程を省いた他は、実施例4と
同様に水洗、乾燥を行った。 この高分子の分子量は8
万、AN/酢酸ビニルの組成比は92/8モルであり、
この高分子中のナトリウムは1500ppmであった。
On the other hand, as Comparative Example 4, 800 ml of pure water adjusted to pH 2.5 by adding nitric acid to a 2 l polymerization flask was used.
And a mixed solution of 106 g of AN and 8.6 g of vinyl acetate, a solution of 0.5 g of sodium methallylsulfonate in 120 ml of pure water, and 0.6 g of sodium disulfite and 0.2 g of ammonium persulfate as polymerization catalysts, respectively. Each of the solutions dissolved in 120 ml of pure water was continuously supplied over 2 hours, and polymerization was carried out in the same manner as in Example 4 to produce a polymer. The obtained polymer was washed with water and dried in the same manner as in Example 4, except that the washing step with a lithium hydroxide aqueous solution was omitted. The molecular weight of this polymer is 8
10,000, the composition ratio of AN / vinyl acetate is 92/8 mol,
The sodium in this polymer was 1500 ppm.

【0069】この実施例4のカチオン性高分子及び比較
例4の高分子それぞれ15gを、実施例1と同じ支持電
解質含有非水系溶剤85gと良く混合した後、100℃
に加熱して完全に溶解させ、それぞれの高分子溶液を作
成した。これらの高分子溶液各10gに、実施例1と同
じ反応性化合物溶液を5g混合して、実施例1と同様に
して、ゲル膜及びセルを作成し、その特性を評価した。
実施例4と比較例4の評価結果は、表1に記載したが、
本発明品である実施例4のゲル膜は耐熱性、柔軟性、電
気化学特性の全ての点で、比較例4のゲル膜に勝ってお
り、高性能高分子電解質ゲル組成物であることが実証さ
れた。比較例4のゲル膜は、常温ではゲル化している
が、高分子と反応性化合物が単に混合しているだけで
化学結合を有していないため、60℃以上に加熱すると
ゲル化物は溶解し、耐熱性の低いものであり、且つゲル
中のナトリウムイオンも100ppmを越えており、界
面抵抗の増加が著しいものであった。尚、比較例4の重
合触媒は、アクリル繊維用の重合体を製造するための一
般的な重合触媒であり、更に比較例4の重合体はアクリ
ル繊維に一般的に用いられている化学組成の共重合体で
ある。
15 g of each of the cationic polymer of Example 4 and the polymer of Comparative Example 4 were mixed well with 85 g of the same non-aqueous solvent containing a supporting electrolyte as in Example 1, and then 100 ° C.
And completely dissolved to prepare respective polymer solutions. 5 g of the same reactive compound solution as in Example 1 was mixed with 10 g of each of these polymer solutions, and a gel film and a cell were prepared in the same manner as in Example 1, and the characteristics were evaluated.
The evaluation results of Example 4 and Comparative Example 4 are shown in Table 1,
The gel film of Example 4 which is a product of the present invention is superior to the gel film of Comparative Example 4 in all points of heat resistance, flexibility and electrochemical properties, and is a high-performance polymer electrolyte gel composition. Proven. The gel film of Comparative Example 4 was gelled at room temperature, but was merely mixed with the polymer and the reactive compound.
Since it does not have a chemical bond, when heated to 60 ° C. or more, the gelled substance dissolves, the heat resistance is low, and the sodium ion in the gel also exceeds 100 ppm, and the increase in interface resistance is remarkable. there were. The polymerization catalyst of Comparative Example 4 is a general polymerization catalyst for producing a polymer for acrylic fiber, and the polymer of Comparative Example 4 has a chemical composition generally used for acrylic fiber. It is a copolymer.

【0070】<実施例5、参考例1>重量比で、EC/
γ‐BL=1/3に混合した非水系溶剤92部に支持電
解質として、LiBF48部を溶解した支持電解質含有
非水系溶剤8.5gに、AN1.2g、Nジメチルアミ
ノプロピルメタクリルアミド0.3g、Nメチロールア
クリルアミド0.2g、重合触媒としてBDK0.05
gを加えた溶液を調合し、実施例1と同様に紫外線照射
により重合し、カチオン性高分子の高分子溶液を作成し
た。この高分子溶液に、実施例1と同じ反応性化合物溶
液を5g加えた調合溶液を作成する。この溶液から、実
施例1と同様にゲル膜を作成するに当たり、ステンレス
製のシャーレの底部に置いたリチウム箔の上に、厚さ2
5μmのポリプロピレン製の不織布(目付け7g/
2)を重ねてから、該調合溶液を注入した以外は、実
施例1と同様に処理してゲル膜及びセルを作成し、特性
を評価した。一方これとは別に参考例1として、リチウ
ム箔を用いなかったこと以外は実施例5と同様にして、
リチウム箔のないゲル膜のみを作成した。このように予
め作成したゲル膜をシャーレから取出し、この両面に実
施例1と同じリチウム箔とニッケル板を張り合わせて、
評価用セルを組み立てて、同様に評価した。この実施例
5及び参考例1の結果は、表1に併記した。
<Example 5, Reference Example 1> The weight ratio of EC /
As a supporting electrolyte in 92 parts of a non-aqueous solvent mixed to γ-BL = 1/3, as a supporting electrolyte, 8.5 g of a supporting electrolyte-containing non-aqueous solvent in which 8 parts of LiBF 4 was dissolved, 1.2 g of AN and 0.2 g of N-dimethylaminopropyl methacrylamide. 3 g, N-methylolacrylamide 0.2 g, BDK0.05 as polymerization catalyst
The solution to which g was added was prepared and polymerized by irradiation with ultraviolet rays in the same manner as in Example 1 to prepare a polymer solution of a cationic polymer. A mixed solution was prepared by adding 5 g of the same reactive compound solution as in Example 1 to this polymer solution. In preparing a gel film from this solution in the same manner as in Example 1, a film having a thickness of 2 mm was placed on a lithium foil placed on the bottom of a stainless steel petri dish.
5 μm polypropylene nonwoven fabric (7 g /
m 2 ) was repeated, processing was performed in the same manner as in Example 1 except that the prepared solution was injected, a gel film and a cell were prepared, and the characteristics were evaluated. On the other hand, apart from this, as Reference Example 1, in the same manner as in Example 5 except that no lithium foil was used,
Only a gel film without lithium foil was prepared. The gel film prepared in advance in this manner is taken out of the petri dish, and the same lithium foil and nickel plate as in Example 1 are stuck on both sides thereof,
An evaluation cell was assembled and evaluated similarly. The results of Example 5 and Reference Example 1 are also shown in Table 1.

【0071】この結果から明瞭の如く、本発明のゲル組
成物は、参考例1のように予めゲル膜を作成しておい
て、その後で電極材を取り付けるという、従来からの方
法でセルを組み立てた場合でも、十分実用に耐え得る特
性を有しているが、実施例5の様に非水系溶剤、支持電
解質、カチオン性高分子を必須成分とする非架橋高分子
及び反応性化合物からなる溶液をセル、すなわち電気化
学デバイス内に注入し、その内部で溶液をゲル化させた
場合に較べれば、イオン伝導性が低く、界面抵抗の増加
もやや大きく、全般に電気化学特性が低めであった。
As is clear from the results, the gel composition of the present invention is constructed by a conventional method in which a gel film is prepared in advance as in Reference Example 1 and then an electrode material is attached. In this case, it has properties that can withstand practical use. However, as in Example 5, a solution comprising a non-crosslinked polymer and a reactive compound containing a non-aqueous solvent, a supporting electrolyte, and a cationic polymer as essential components. Was injected into a cell, i.e., an electrochemical device, and the solution was gelled therein, the ionic conductivity was lower, the interface resistance increased somewhat, and the electrochemical properties were generally lower. .

【0072】<実施例6〜11>アミノ基としては、第
1級アミン、第2級アミン、第3級アミン、第4級アン
モニウム塩基があるが、これらの各種アミノ基を含む下
記のアミン成分化合物各5gと、AN92g、HEMA
3gを用いた他は、実施例1と同様に紫外線照射法で重
合して、同様に処理してカチオン性高分子の高分子溶液
を作成した。 実施例 6 エチルアミノメタクリレート(第1級アミ
ン) 実施例 7 Nモノエチルアミノエチルメタクリレート
(第2級アミン) 実施例 8 Nジエチルアミノエチルメタクリレート
(第3級アミン) 実施例 9 Nトリメチルアミノエチルメタクリレート
ハイドロオキサイド(第4級アンモニウム化合物) 実施例10 Nアミノエチルメタリルアミン(第1級と
第2級アミンの混在タイプ) 実施例11 Nジメチルアミノプロピルメタリルアミン
(第2級と第3級アミンの混在タイプ) これらのカチオン性高分子の高分子溶液各10gに、実
施例1と同じ反応性化合物溶液をそれぞれ5gづつ加え
て調合溶液を作成し、実施例1と同様にゲル膜及びセル
を作成して、同様に特性を評価し、その結果は表2に記
載した。尚これらのゲル組成物中のナトリウムイオン濃
度はいずれも検出感度(10ppm)以下であった。
これらのカチオン性高分子から作成したゲル膜はいずれ
も常温(25℃)におけるイオン伝導率は、3x10-3
/cm以上であり、且つ、分極電流も6mA/cm2
上であり、優れた高分子電解質ゲルであることが実証さ
れた。
Examples 6 to 11 Examples of amino groups include primary amine, secondary amine, tertiary amine and quaternary ammonium base, and the following amine components containing these various amino groups 5 g of each compound, 92 g of AN, HEMA
Except for using 3 g, polymerization was carried out by the ultraviolet irradiation method in the same manner as in Example 1, and the same treatment was carried out to prepare a polymer solution of a cationic polymer. Example 6 Ethylamino methacrylate (primary amine) Example 7 N monoethylaminoethyl methacrylate (secondary amine) Example 8 N diethylaminoethyl methacrylate (tertiary amine) Example 9 N trimethylaminoethyl methacrylate hydroxide (Quaternary ammonium compound) Example 10 N-aminoethyl methallylamine (mixed type of primary and secondary amines) Example 11 N-dimethylaminopropyl methallylamine (mixed type of secondary and tertiary amines) To each of 10 g of the polymer solution of these cationic polymers, 5 g of the same reactive compound solution as in Example 1 was added at a time to prepare a preparation solution, and a gel film and a cell were prepared as in Example 1, The characteristics were similarly evaluated, and the results are shown in Table 2. Incidentally, the sodium ion concentration in each of these gel compositions was lower than the detection sensitivity (10 ppm).
Each of the gel membranes prepared from these cationic polymers has an ionic conductivity of 3 × 10 −3 S at room temperature (25 ° C.).
/ Cm 2 or more, and the polarization current was 6 mA / cm 2 or more, demonstrating that this is an excellent polymer electrolyte gel.

【0073】[0073]

【表2】 [Table 2]

【0074】<実施例12、13、比較例5>AN9g
と下記のアミノ基を有するアミノ化合物0.4gと、N
メチロールアクリルアミド0.6gを用いた他は、実施
例1と同様な紫外線照射法で重合し、カチオン性高分子
の高分子溶液を作成した。これらの高分子溶液に、それ
ぞれ実施例1と同じ反応性化合物溶液を5g加えた調合
溶液を作成し、実施例1と同様に操作してゲル膜及びセ
ルを作成し、その特性を評価した。尚、ここで実施例1
2に採用するアミン成分化合物のアミノ基は酸と造塩し
ていないが、実施例13はアミノ基が酢酸塩、比較例5
は塩酸塩であるものを用いた。 実施例12 Nジメチルアミノエチルアクリレート 実施例13 Nジメチルアミノエチルアクリレート酢酸
塩 比較例 5 Nジメチルアミノエチルアクリレート塩酸
塩 その結果は、表2に記載した如く、実施例12に対し
て、塩酸と造塩した比較例5にあっては、界面抵抗の増
加率が高く、分極電流も低いことが明瞭である。実施例
13はアミノ基が酢酸と造塩しているが、比較例5より
優れた特性を示している。この原因は、本文中で記述し
たように、アミノ基と造塩している酢酸が弱酸であるた
めに、このCH3COO- と電解質であるLiBF4のB
4 - が置換し、アミノ基と造塩していた酢酸が遊離し
たために Li+ の移動を余り妨害しないためと考えら
れる。
<Examples 12, 13 and Comparative Example 5> AN9g
And 0.4 g of an amino compound having the following amino group:
Polymerization was carried out by the same ultraviolet irradiation method as in Example 1 except that 0.6 g of methylol acrylamide was used to prepare a polymer solution of a cationic polymer. To each of these polymer solutions, prepared solutions were prepared by adding 5 g of the same reactive compound solution as in Example 1, and a gel film and a cell were prepared in the same manner as in Example 1, and the characteristics were evaluated. Here, the first embodiment
In Example 13, the amino group of the amine component compound used in Example 2 was not salt-formed with an acid, but in Example 13, the amino group was acetate, and in Comparative Example 5,
Used was a hydrochloride. Example 12 N-dimethylaminoethyl acrylate Example 13 N-dimethylaminoethyl acrylate acetate Comparative Example 5 N-dimethylaminoethyl acrylate hydrochloride The results are as shown in Table 2, and compared to Example 12, hydrochloric acid and salt formation. In Comparative Example 5, it is clear that the rate of increase in the interface resistance is high and the polarization current is low. In Example 13, although the amino group forms a salt with acetic acid, it shows characteristics superior to Comparative Example 5. The reason for this is that, as described in the text, acetic acid forming a salt with an amino group is a weak acid, so that CH 3 COO and B of the electrolyte LiBF 4
This is presumably because F 4 - was substituted and acetic acid, which had formed a salt with the amino group, was released, so that the transfer of Li + was not hindered much.

【0075】<実施例14>実施例1と同様にして作成
したカチオン性高分子の高分子溶液10g、反応性化合
物溶液2.5gに、更に第3の重合体として、分子量約
1200のジメトキシポリエチレングリコールを2.5
g加えた他は、実施例1と同様に操作して、ゲル膜及び
セルを作成し、その特性を実施例1と同様に評価した。
その結果は、表2に記載したが、耐熱性、柔軟性、電気
化学特性のいずれも優れた性能を有している。更にこの
ゲル膜の、−20℃におけるイオン伝導率を測定したと
ころ、1.0x10-3S/cmの値を示し、電池として
の低温特性に優れるものであることを確認した。
Example 14 10 g of a cationic polymer solution prepared in the same manner as in Example 1 and 2.5 g of a reactive compound solution were added to a third polymer of dimethoxy polyethylene having a molecular weight of about 1200. 2.5 glycol
A gel film and a cell were prepared in the same manner as in Example 1 except that g was added, and the characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Table 2, and all of them have excellent heat resistance, flexibility and electrochemical properties. Further, when the ionic conductivity of the gel film at -20 ° C. was measured, it showed a value of 1.0 × 10 −3 S / cm, and it was confirmed that the gel film had excellent low-temperature characteristics as a battery.

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明の高分子電解質ゲル組成物は、イ
オン伝導率が3×10-3S/cm以上、界面抵抗増加率
が2倍以下、分極電流が6mA/cm2以上と優れた電
気化学特性を有し、又耐熱性及び柔軟性にも優れたもの
であることから、電池、コンデンサ、キャパシタ、セン
サなどの電気化学デバイスに応用できる。又、本発明方
法であれば、電気化学デバイスの中でゲル組成物を形成
させることが出来るので、従来方法に較べ電極材とのよ
り緊密な一体性に起因し、優れた電気化学特性が期待で
きる。
The polymer electrolyte gel composition of the present invention has an excellent ionic conductivity of 3 × 10 −3 S / cm or more, an interface resistance increase rate of 2 times or less, and a polarization current of 6 mA / cm 2 or more. Since it has electrochemical characteristics and is also excellent in heat resistance and flexibility, it can be applied to electrochemical devices such as batteries, capacitors, capacitors, and sensors. In addition, according to the method of the present invention, a gel composition can be formed in an electrochemical device. Therefore, excellent electrochemical properties are expected due to tighter integration with the electrode material as compared with the conventional method. it can.

───────────────────────────────────────────────────── 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) H01G 9/038 H01M 10/40 B 9/035 H01G 9/00 301D 9/00 9/02 311 H01M 10/40 9/24 A Fターム(参考) 4F070 AA32 AA34 AA35 AA38 AA74 AA75 AC18 AC35 AC48 AE06 AE08 GA09 GB05 GB09 4J002 BE011 BG011 BG071 BG091 BG101 BG121 BH021 BJ001 CD191 DD036 DE196 DH006 DK006 EN136 EV216 EV256 FD116 GQ02 HA00 5G301 CA30 CD01 CE01 5H029 AJ06 AM01 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 CJ08 CJ11 DJ09 HJ10 HJ14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01G 9/038 H01M 10/40 B 9/035 H01G 9/00 301D 9/00 9/02 311 H01M 10 / 40 9/24 A F term (reference) 4F070 AA32 AA34 AA35 AA38 AA74 AA75 AC18 AC35 AC48 AE06 AE08 GA09 GB05 GB09 4J002 BE011 BG011 BG071 BG091 BG101 BG121 BH021 BJ001 CD191 DD036 DE196 DH006 DK00 EN136 AJ06 AM01 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 CJ08 CJ11 DJ09 HJ10 HJ14

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 重合性を有する第1級アミン化合物、第
2級アミン化合物、第3級アミン化合物、第4級アンモ
ニウム化合物及び1分子中に同一級若しくは異なる級に
属する複数のアミノ基を有する化合物(以下アミン成分
化合物と称する)から選ばれた1種以上のアミン成分化
合物が導入され、該アミン成分化合物残基がカルボン酸
を除く酸と塩を形成していない遊離状態にあり、更に架
橋構造を有するカチオン性架橋高分子、非水系溶剤及び
支持電解質を必須成分とする高分子電解質ゲル組成物。
1. A polymerizable primary amine compound, secondary amine compound, tertiary amine compound, quaternary ammonium compound and one molecule having a plurality of amino groups belonging to the same or different classes. One or more amine component compounds selected from compounds (hereinafter referred to as amine component compounds) are introduced, and the amine component compound residues are in a free state in which they do not form a salt with an acid other than carboxylic acid; A polymer electrolyte gel composition comprising, as essential components, a cationic crosslinked polymer having a structure, a non-aqueous solvent, and a supporting electrolyte.
【請求項2】 カチオン性架橋高分子が、アミン成分化
合物が導入されたカチオン性高分子と、反応性化合物と
の架橋反応によって得られたものであることを特徴とす
る請求項1記載の高分子電解質ゲル組成物。
2. The cationic crosslinked polymer according to claim 1, wherein the cationic crosslinked polymer is obtained by a crosslinking reaction between a cationic polymer into which an amine component compound has been introduced and a reactive compound. Molecular electrolyte gel composition.
【請求項3】 カチオン性高分子が、アミノ基に加えて
水酸基、メチロール基、カルボン酸基、グリシジル基か
ら選ばれた1種以上の官能基を有する高分子であること
を特徴とする請求項2記載の高分子電解質ゲル組成物。
3. The cationic polymer according to claim 1, wherein the polymer has at least one functional group selected from a hydroxyl group, a methylol group, a carboxylic acid group, and a glycidyl group in addition to the amino group. 3. The polymer electrolyte gel composition according to 2.
【請求項4】 反応性化合物が、水酸基、メチロール
基、カルボン酸基、グリシジル基、イソシアナート基か
ら選ばれた1種以上の官能基を有するものであることを
特徴とする請求項2又は3に記載の高分子電解質ゲル組
成物。
4. The reactive compound according to claim 2, wherein the reactive compound has at least one functional group selected from a hydroxyl group, a methylol group, a carboxylic acid group, a glycidyl group, and an isocyanate group. 4. The polymer electrolyte gel composition according to item 1.
【請求項5】 高分子電解質ゲル組成物中の、リチウム
を除く他のアルカリ及びアルカリ土類金属イオンの総量
が100ppm以下であることを特徴とする請求項1〜
4のいずれかに記載の高分子電解質ゲル組成物。
5. The polymer electrolyte gel composition according to claim 1, wherein the total amount of other alkali and alkaline earth metal ions excluding lithium is 100 ppm or less.
5. The polymer electrolyte gel composition according to any one of 4.
【請求項6】 80℃に加熱した際に、固形化されたゲ
ル組成物が、再溶解若しくは液相と固相とに相分離しな
いことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の高
分子電解質ゲル組成物。
6. The solidified gel composition does not redissolve or phase separate into a liquid phase and a solid phase when heated to 80 ° C. A polymer electrolyte gel composition.
【請求項7】 非水系溶剤にカチオン性高分子と反応性
化合物及び支持電解質が必須成分として溶解した混合物
を調合したる後、カチオン性高分子と反応性化合物を架
橋せしめ、該混合物をゲル状とすることを特徴とする請
求項1〜6のいずれかに記載の高分子電解質ゲル組成物
の製造方法。
7. A mixture in which a cationic polymer, a reactive compound and a supporting electrolyte are dissolved as essential components in a non-aqueous solvent is prepared, and then the cationic polymer and the reactive compound are cross-linked to form a gel. The method for producing a polymer electrolyte gel composition according to any one of claims 1 to 6, wherein
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