JP2002033131A - Polymer solid electrolyte and secondary battery - Google Patents

Polymer solid electrolyte and secondary battery

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JP2002033131A
JP2002033131A JP2000215046A JP2000215046A JP2002033131A JP 2002033131 A JP2002033131 A JP 2002033131A JP 2000215046 A JP2000215046 A JP 2000215046A JP 2000215046 A JP2000215046 A JP 2000215046A JP 2002033131 A JP2002033131 A JP 2002033131A
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polymer
solid electrolyte
polymer solid
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acidic inorganic
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JP2000215046A
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Japanese (ja)
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Akio Hibara
昭男 檜原
Hiroaki Tan
弘明 丹
Takeshi Ishitoku
石徳  武
Yoshinobu Nogi
栄信 野木
Hitoshi Onishi
仁志 大西
Masahiro Toriida
昌弘 鳥井田
Shinobu Aoki
忍 青木
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Mitsui Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Chemicals Inc
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymer solid electrolyte having high ion conductivity, excellent electro-chemical stability and excellent stability in the charged state, and to provide a secondary battery using the polymer solid electrolyte. SOLUTION: This polymer solid electrolyte contains metal salt of the first Ia group of the periodic system and an acid inorganic matter in a high-molecular compound. The secondary battery uses the polymer solid electrolyte.

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、一次電池、二次電
池、コンデンサーなどに用いられる高分子固体電解質、
およびそれを用いた二次電池に関する。より詳細には、
保存安定性に優れたアクリレートまたはメタクリレート
系高分子固体電解質、およびそれを用いた二次電池に関
する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solid polymer electrolyte used for primary batteries, secondary batteries, capacitors and the like.
And a secondary battery using the same. More specifically,
The present invention relates to an acrylate or methacrylate polymer solid electrolyte having excellent storage stability and a secondary battery using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、一次電池、二次電池、コンデンサ
ーなどの電気化学素子には液体の電解質が用いられてき
た。しかしながら液体の電解質を使用すると、製品容器
からの漏液が懸念されることから、電気化学素子を利用
する上で、長期間の信頼性を高めるための改良が求めら
れていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, liquid electrolytes have been used for electrochemical devices such as primary batteries, secondary batteries, and capacitors. However, when a liquid electrolyte is used, there is a concern about leakage from a product container, and therefore, there has been a demand for an improvement for improving long-term reliability in using an electrochemical element.

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

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

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

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

【0007】一般に固体電解質は、液体電解質に比べて
イオン伝導度が低いことから、充放電特性に優れた電池
の製造は難しく、そのために固体電解質中にカーボネー
ト化合物等を可塑剤として共存させることが行われてい
る。しかしながら、これらの可塑剤を含む固体高分子電
解質は、その種類によっては充電状態で保存すると、特
に金属塩としてLiPF6を用いた時に液状化すること
がある。従って、固体電解質を用いて充放電特性に優
れ、高温環境下で安定的に作動する一次電池、二次電池
を実現するためには、イオン伝導度が高く、しかも電気
化学的安定性にも優れ、充電状態での安定性に優れ、か
つ低コストの高分子固体電解質の出現が望まれている。
In general, since a solid electrolyte has a lower ionic conductivity than a liquid electrolyte, it is difficult to manufacture a battery having excellent charge / discharge characteristics. Therefore, it is necessary to coexist a carbonate compound or the like as a plasticizer in the solid electrolyte. Is being done. However, the solid polymer electrolyte containing these plasticizers may become liquefied when stored in a charged state depending on the type thereof, particularly when LiPF6 is used as a metal salt. Therefore, in order to realize primary and secondary batteries that have excellent charge / discharge characteristics using a solid electrolyte and operate stably in a high-temperature environment, they have high ionic conductivity and excellent electrochemical stability. There is a demand for a polymer solid electrolyte which has excellent stability in a charged state and is inexpensive.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、高い
イオン伝導度を有し、また同時に電気化学的安定性にも
優れ、さらに充電状態での安定性に優れた高分子固体電
解質の提供を目的にする。また、本発明は、そのような
高分子固体電解質を用いた二次電池の提供を目的にす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a solid polymer electrolyte having high ionic conductivity, excellent electrochemical stability, and excellent stability in a charged state. To the purpose. Another object of the present invention is to provide a secondary battery using such a solid polymer electrolyte.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、高分子化合物
に、周期律表第Ia族の金属塩と、酸性無機物が含有さ
れてなる高分子固体電解質を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a solid polymer electrolyte comprising a polymer compound containing a metal salt of Group Ia of the periodic table and an acidic inorganic substance.

【0010】前記の酸性無機物が、Al23、またはS
iO2を含有する酸性無機物である前記高分子固体電解
質は本発明の好ましい態様である。
The above-mentioned acidic inorganic substance is Al 2 O 3 or S
The solid polymer electrolyte that is an acidic inorganic substance containing iO 2 is a preferred embodiment of the present invention.

【0011】前記の高分子化合物が、ポリエーテルポリ
オール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポ
リオール、およびポリエステルカーボネートポリオール
からなる群から選ばれる少なくとも1種のポリオール化
合物の持つ水酸基の一部または全部をアクリル酸または
メタクリル酸と反応させて得られるエステル化合物の重
合体である前記高分子固体電解質も本発明の好ましい態
様である。
The above-mentioned high molecular compound is characterized in that at least a part or all of the hydroxyl groups of at least one kind of polyol compound selected from the group consisting of polyether polyol, polyester polyol, polycarbonate polyol and polyester carbonate polyol are converted to acrylic acid or methacrylic acid. The polymer solid electrolyte, which is a polymer of an ester compound obtained by reacting with the above, is also a preferred embodiment of the present invention.

【0012】周期律表Ia族の金属塩が、リチウム塩で
ある前記高分子固体電解質もまた本発明の好ましい態様
である。
The polymer solid electrolyte in which the metal salt of Group Ia of the periodic table is a lithium salt is also a preferred embodiment of the present invention.

【0013】高分子化合物が、非水溶媒を保持したゲル
状物である前記の高分子固体電解質もまた本発明の好ま
しい態様である。
The above-mentioned polymer solid electrolyte in which the polymer compound is a gel-like material holding a non-aqueous solvent is also a preferred embodiment of the present invention.

【0014】また本発明は、前記の高分子固体電解質を
含有する二次電池を提供する。
Further, the present invention provides a secondary battery containing the above-mentioned solid polymer electrolyte.

【0015】さらに本発明は、前記の高分子固体電解質
と、負極活物質として金属リチウム、リチウム含有合
金、リチウムイオンのドープおよび脱ドープが可能な炭
素材料、リチウムイオンのドープおよび脱ドープが可能
な酸化スズ、リチウムイオンのドープおよび脱ドープが
可能なシリコン、およびリチウムイオンのドープおよび
脱ドープが可能な酸化チタンからなる群から選ばれる少
なくとも1種を含む負極、正極活物質としてリチウムと
遷移金属との複合酸化物を含む正極とからなることを特
徴とする二次電池を提供する。
Further, the present invention provides the above-mentioned polymer solid electrolyte, metallic lithium, a lithium-containing alloy, a carbon material capable of doping and undoping of lithium ions, and a doping and undoping of lithium ions as a negative electrode active material. A negative electrode containing at least one selected from the group consisting of tin oxide, silicon capable of doping and undoping lithium ions, and titanium oxide capable of doping and undoping lithium ions; lithium and a transition metal as positive electrode active materials; And a positive electrode containing the composite oxide of the above.

【0016】[0016]

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

【0017】本発明の高分子固体電解質は、高分子化合
物に、周期律表第Ia族の金属塩と、酸性無機物が含有
されてなる高分子固体電解質である。
The solid polymer electrolyte of the present invention is a solid polymer electrolyte comprising a metal compound of Group Ia of the periodic table and an acidic inorganic substance in a polymer compound.

【0018】酸性無機物 本発明で高分子電解質中に含有される酸性無機物を有す
る化合物としては、Al23、SiO2を含有するもの
が望ましい。酸性無機物の中でも、Al23を含有する
ものが最も望ましく、その含有量は酸性無機物全重量に
対して50%以上、より好ましくは95%以上であるこ
とが望ましい。
Acidic Inorganic Substance As the compound having an acidic inorganic substance contained in the polymer electrolyte in the present invention, a compound containing Al 2 O 3 and SiO 2 is desirable. Among the acidic inorganic substances, those containing Al 2 O 3 are most desirable, and the content is preferably 50% or more, more preferably 95% or more, based on the total weight of the acidic inorganic substances.

【0019】高分子電解質中に含有される酸性無機物の
1次粒子の平均粒径は、好ましくは100nm以下で、
より好ましくは5〜50nmであることが望ましい。
The average particle size of the primary particles of the acidic inorganic substance contained in the polymer electrolyte is preferably 100 nm or less,
More preferably, the thickness is 5 to 50 nm.

【0020】酸性無機物の添加量は、それを含む高分子
電解質全重量に対して0.001重量%以上、好ましく
は0.01〜20重量%、さらに好ましくは0.02〜
5重量%であることが望ましい。
The amount of the acidic inorganic substance to be added is 0.001% by weight or more, preferably 0.01 to 20% by weight, more preferably 0.02% by weight, based on the total weight of the polymer electrolyte containing the same.
Desirably, it is 5% by weight.

【0021】高分子化合物 前記の高分子化合物の例としては、ポリエーテルポリオ
ール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリ
オール、またはポリエステルカーボネートポリオールの
水酸基の一部またはすべてを(メタ)アクリル酸エステ
ルに変換したポリエーテル(メタ)アクリレート、ポリ
カーボネート(メタ)アクリレート、ポリエステル(メ
タ)アクリレート、またはポリエステルカーボネート
(メタ)アクリレートなどの重合性モノマーの重合体を
挙げることができる。これらの重合性モノマーは1種で
用いてもいいし、2種以上を使用してもいい。
Polymer Compounds Examples of the above-mentioned polymer compounds include polyether (polyether polyol, polycarbonate polyol, polyester polyol, and polyester carbonate polyol) obtained by converting some or all of the hydroxyl groups to (meth) acrylic acid ester. Examples thereof include polymers of polymerizable monomers such as (meth) acrylate, polycarbonate (meth) acrylate, polyester (meth) acrylate, and polyester carbonate (meth) acrylate. One of these polymerizable monomers may be used, or two or more thereof may be used.

【0022】ここでポリオールは、水酸基数が2以上の
アルコールを意味し、そのポリエーテルポリオール、ポ
リカーボネートポリオール、またはポリエステルポリオ
ールの重量平均分子量としては、200〜100,00
0、好ましくは250〜20,000、より好ましくは
300〜10,000が望ましい。なお、重量平均分子
量が500〜100,000、または1,000〜2
0,000のポリオールも十分に本発明の目的を達成す
ることができる。
Here, the polyol means an alcohol having 2 or more hydroxyl groups, and the polyether polyol, the polycarbonate polyol or the polyester polyol has a weight average molecular weight of 200 to 100,00.
0, preferably 250 to 20,000, more preferably 300 to 10,000. In addition, a weight average molecular weight is 500-100,000, or 1,000-2.
A polyol of 000 can sufficiently achieve the object of the present invention.

【0023】前記したポリエーテルポリオールは、アル
キレンオキシドを重合して、あるいは多価アルコールに
アルキレンオキシドを付加させることによって得ること
ができる。アルキレンオキシドとしては、エチレンオキ
シド、プロピレンオキシド、オキセタン、テトラヒドロ
フラン等を挙げることができ、それらを単独で用いて
も、あるいは2種以上を組み合わせて用いてもよい。多
価アルコールとしては、前述したと同様のグリコール類
やポリオール類を使用することができる。ポリエーテル
ポリオールの具体例として、ポリエチレングリコール、
ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールを
挙げることができる。
The above-mentioned polyether polyol can be obtained by polymerizing an alkylene oxide or adding an alkylene oxide to a polyhydric alcohol. Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide, propylene oxide, oxetane, tetrahydrofuran and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. As the polyhydric alcohol, the same glycols and polyols as described above can be used. Specific examples of polyether polyols, polyethylene glycol,
Examples thereof include polypropylene glycol and polybutylene glycol.

【0024】前記したポリカーボネートポリオール化合
物は、2価以上の多価アルコールおよび炭酸ジエステル
またはホスゲンとの重縮合によって合成することができ
る。多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジ
エチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエ
チレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロ
ピレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,4
−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メ
チル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジ
オール、1,8−オクタンジオール、1,3−ビス(2
−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、1,4−ビス(2−
ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、ネオペンチルグリコー
ル、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−
ノナンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、
1,4−シクロヘキサンジメタノール等のジオール類、
またトリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、
ペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパン、ジ
ペンタエリスリトール、グリセリン、ソルビトール等の
ポリオール類、さらにこれらのポリオール類の水酸基に
対して1〜5当量のエチレンオキシド、プロピレンオキ
シド、あるいはその他のアルキレンオキシドを付加させ
た水酸基を有するアルコール類等が挙げられる。多価ア
ルコールは、これらを単独で用いても、あるいは2種以
上を混合して用いてもよい。
The above-mentioned polycarbonate polyol compound can be synthesized by polycondensation with a dihydric or higher polyhydric alcohol and a carbonic acid diester or phosgene. Polyhydric alcohols include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, polypropylene glycol, 1,4
-Butanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 1,3-bis (2
-Hydroxyethoxy) benzene, 1,4-bis (2-
(Hydroxyethoxy) benzene, neopentyl glycol, 2-methyl-1,8-octanediol, 1,9-
Nonanediol, 1,4-cyclohexanediol,
Diols such as 1,4-cyclohexanedimethanol,
Also, trimethylolpropane, trimethylolethane,
Pentaerythritol, ditrimethylolpropane, dipentaerythritol, glycerin, polyols such as sorbitol, and a hydroxyl group obtained by adding 1 to 5 equivalents of ethylene oxide, propylene oxide, or other alkylene oxide to the hydroxyl group of these polyols. Alcohols and the like. These polyhydric alcohols may be used alone or in combination of two or more.

【0025】炭酸ジエステルとしては、炭酸ジメチル、
炭酸ジエチル、炭酸ジイソプロピル、エチレンカーボネ
ート、プロピレンカーボネート等を挙げることができ、
これらはそれ単独で用いても、あるいは2種以上を組み
合わせて用いてもよい。
As the carbonic diester, dimethyl carbonate,
Diethyl carbonate, diisopropyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate and the like,
These may be used alone or in combination of two or more.

【0026】前記のポリエステルポリオールは、ヒドロ
キシカルボン酸またはラクトンの重縮合によって、ある
いは多価アルコールと多価カルボン酸との重縮合によっ
て合成することができる。ここで、ヒドロキシカルボン
酸またはラクトンとしては、ヒドロキシ酢酸、乳酸、β
−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロ
ラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、
γ−ヘプタラクトン、γ−オクタラクトン、γ−ノナラ
クトン、γ−デカノラクトン、δ−バレロラクトン、β
−メチル−δ−バレロラクトン、δ−ヘキサラクトン、
δ−オクタラクトン、δ−デカノラクトン、δ−ノナラ
クトン、ε−カプロラクトン等が挙げられる。なお、末
端官能基を水酸基にするために、通常、2〜6価のポリ
ヒドロキシ化合物を重合開始剤として添加し、重縮合が
行われる。
The above polyester polyol can be synthesized by polycondensation of a hydroxycarboxylic acid or a lactone or by polycondensation of a polyhydric alcohol and a polycarboxylic acid. Here, hydroxycarboxylic acid or lactone includes hydroxyacetic acid, lactic acid, β
-Propiolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone,
γ-heptalactone, γ-octalactone, γ-nonalactone, γ-decanolactone, δ-valerolactone, β
-Methyl-δ-valerolactone, δ-hexalactone,
δ-octalactone, δ-decanolactone, δ-nonalactone, ε-caprolactone and the like. In addition, in order to make a terminal functional group into a hydroxyl group, a polyhydroxy compound having 2 to 6 valences is usually added as a polymerization initiator, and polycondensation is performed.

【0027】多価アルコールと多価カルボン酸との重縮
合によってポリエステルポリオールを合成する場合、多
価アルコールとしては、エチレングリコール、1,2−
プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコー
ル、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコー
ル、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオ
ール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,8
−オクタンジオール、1,10−デカンジオール、ジエ
チレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエ
チレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロ
ピレングリコール、1,3−ビス(2−ヒドロキシエト
キシ)ベンゼン、1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキ
シ)ベンゼン、1,4−シクロヘキサンジオール、1,
4−シクロヘキサンジメタノール等のグリコール類、あ
るいは、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタ
ン、ペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパ
ン、ジペンタエリスリトール、グリセリン、ソルビトー
ル等のポリオール類を挙げることができる。
When a polyester polyol is synthesized by polycondensation of a polyhydric alcohol and a polycarboxylic acid, the polyhydric alcohol may be ethylene glycol, 1,2-
Propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,8
-Octanediol, 1,10-decanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 1,3-bis (2-hydroxyethoxy) benzene, 1,4-bis (2- Hydroxyethoxy) benzene, 1,4-cyclohexanediol, 1,
Glycols such as 4-cyclohexanedimethanol and the like, and polyols such as trimethylolpropane, trimethylolethane, pentaerythritol, ditrimethylolpropane, dipentaerythritol, glycerin, sorbitol and the like can be mentioned.

【0028】多価カルボン酸としては、マロン酸、コハ
ク酸、グルタル酸、アジピン酸、フマル酸、マレイン
酸、シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸、シクロヘ
キサン−1,3−ジカルボン酸、シクロヘキサン−1,
4−ジカルボン酸、cis−テトラヒドロフタル酸、フ
タル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等を挙げることが
できる。また、ジカルボン酸の代わりに対応する酸無水
物あるいはジカルボン酸ジアルキルエステルを用いても
よい。
Examples of the polycarboxylic acid include malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, fumaric acid, maleic acid, cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid, cyclohexane-1,3-dicarboxylic acid, cyclohexane-1,
Examples thereof include 4-dicarboxylic acid, cis-tetrahydrophthalic acid, phthalic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid. Further, a corresponding acid anhydride or dialkyl dicarboxylate may be used in place of the dicarboxylic acid.

【0029】前記のポリエステルカーボネートポリオー
ルは、前述したポリエステルポリオールと炭酸ジエステ
ルまたはホスゲンとから合成することができる。炭酸ジ
エステルを用いる場合には、炭酸ジメチル、炭酸ジエチ
ル、炭酸ジイソプロピル、炭酸ジフェニル、エチレンカ
ーボネート、プロピレンカーボネート等を例示すること
ができ、これらは単独で用いても、あるいは2種以上を
組み合わせて用いてもよい。
The above-mentioned polyester carbonate polyol can be synthesized from the above-mentioned polyester polyol and diester carbonate or phosgene. When using a carbonic acid diester, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, diisopropyl carbonate, diphenyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate and the like can be exemplified, and these can be used alone or in combination of two or more. Is also good.

【0030】高分子化合物の製造 本発明において好ましく使用される、アクリレート基お
よび/またはメタクリレート基を含むモノマーの1種も
しくは2種以上とからなる高分子化合物を製造する場
合、そのポリマーは、重量平均分子量が10,000以
上であることが好ましい。特に、ゲル電解質にする場合
には、電解液中の溶媒に対する溶解性が低い高分子量架
橋ポリマーにすることが重要である。その製造は、通常
のポリ(メタ)アクリレートとほぼ同様の方法と条件の
下で行うことができる。
Production of Polymer Compound When a polymer compound comprising one or more monomers containing an acrylate group and / or a methacrylate group, which is preferably used in the present invention, is produced, the polymer has a weight average It is preferable that the molecular weight is 10,000 or more. In particular, when a gel electrolyte is used, it is important to use a high molecular weight crosslinked polymer having low solubility in a solvent in the electrolytic solution. The production can be carried out under almost the same method and conditions as ordinary poly (meth) acrylate.

【0031】重合方法は、アクリレート基および/また
はメタクリレート基を含むモノマー、さらに必要ならば
共重合可能な他のモノマーの共存下に、紫外線あるいは
放射線を照射し、または加熱することにより行われる。
The polymerization is carried out by irradiating ultraviolet rays or radiation or heating in the presence of a monomer containing an acrylate group and / or a methacrylate group and, if necessary, other copolymerizable monomers.

【0032】前記の共重合可能な他のモノマーとして
は、ビニルモノマーやビニリデンモノマーが挙げられ、
より具体的には、ビニルエステル、ビニルエーテル、
(メタ)アクリル酸エステル、アリルエーテル、アリル
エステルが好ましい。具体例として、(メタ)アクリル
酸エチル、(メタ)アクリル酸エトキシエチル、(メ
タ)アクリル酸エトキシエトキシエチル、2−(ジメチ
ルアミノ)エチル(メタ)アクリレート、2−(ジエチ
ルアミノ)エチル(メタ)アクリレート、2−(ジn−
プロピルアミノ)エチル(メタ)アクリレート、2−
(ジi−プロピルアミノ)エチル(メタ)アクリレー
ト、3−(ジメチルアミノ)プロピル(メタ)アクリレ
ート、1−ピペリジンエチル(メタ)アクリレート、2
−N−モルフォリノエチル(メタ)アクリレート、2−
(ジメチルアミノ)エトキシエチル(メタ)アクリレー
ト、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イ
ル(メタ)アクリレート、1−メチル−2,2,6,6
−テトラメチルピペリジン−4−イル(メタ)アクリレ
ートN,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレー
ト、N-メチルー2,2,6,6−テトラメチルーポリエ
チレングリコール(メタ)アクリレート、アリルアルコ
ール、酢酸ビニル、スチレン、α―メチルスチレン、塩
化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニ
リデン、アクリロニトリル、シアノ酢酸ビニル、アリル
アミン、イソプロピルアクリルアミドビニレンカーボネ
ート、無水マレイン酸が挙げられる。
Examples of the other copolymerizable monomers include vinyl monomers and vinylidene monomers.
More specifically, vinyl esters, vinyl ethers,
(Meth) acrylates, allyl ethers and allyl esters are preferred. As specific examples, ethyl (meth) acrylate, ethoxyethyl (meth) acrylate, ethoxyethoxyethyl (meth) acrylate, 2- (dimethylamino) ethyl (meth) acrylate, 2- (diethylamino) ethyl (meth) acrylate , 2- (di-n-
Propylamino) ethyl (meth) acrylate, 2-
(Di-propylamino) ethyl (meth) acrylate, 3- (dimethylamino) propyl (meth) acrylate, 1-piperidineethyl (meth) acrylate, 2
-N-morpholinoethyl (meth) acrylate, 2-
(Dimethylamino) ethoxyethyl (meth) acrylate, 2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl (meth) acrylate, 1-methyl-2,2,6,6
-Tetramethylpiperidin-4-yl (meth) acrylate N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N-methyl-2,2,6,6-tetramethyl-polyethylene glycol (meth) acrylate, allyl alcohol, vinyl acetate Styrene, α-methylstyrene, vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, acrylonitrile, vinyl cyanoacetate, allylamine, isopropylacrylamide vinylene carbonate, and maleic anhydride.

【0033】紫外線照射法により重合する場合には、光
増感剤を用いることができ、そのような光増感剤として
は、ベンゾフェノン、アセトフェノン、2、2―ジメト
キシー2―フェニルアセトフェノンなどを例示できる。
また、加熱法により重合する場合には、熱重合開始剤を
用いることができ、重合様式の違いにより過酸化ベンゾ
イル、パーオキシジカーボネートなどの過酸化物、2,
2’−アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物、
アルカリ金属などの求核試薬、ルイス酸などの求電子試
薬を単独使用し、もしくは併用することができる。
In the case of polymerization by ultraviolet irradiation, a photosensitizer can be used, and examples of such a photosensitizer include benzophenone, acetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone and the like. .
In the case of polymerization by a heating method, a thermal polymerization initiator can be used, and depending on the polymerization mode, peroxides such as benzoyl peroxide and peroxydicarbonate,
Azo compounds such as 2′-azobisisobutyronitrile,
Nucleophiles such as alkali metals and electrophiles such as Lewis acids can be used alone or in combination.

【0034】溶媒を用いる場合、その例として、メタノ
ール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレ
ングリコールなどのアルコール類、ジクロロメタン、ク
ロロホルム、ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素
類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水
素類、ヘキサン、ヘプタン、デカン、シクロヘキサンな
どの飽和炭化水素類、ジエチルエーテル、テトラヒドロ
フラン(THF)などのエーテル類、エチレンカーボネ
ート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネー
ト、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボネートな
どのカーボネート類、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸
ブチル、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε
−カプロラクトンなどのエステル類を挙げることができ
る。このとき、高分子化合物と非水溶媒は、重量比で
(高分子化合物)/(非水溶媒)=0.02〜10、好
ましくは0.04〜1が望ましい。
When a solvent is used, examples thereof include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol and ethylene glycol; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform and dichloroethane; and aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene. Hydrogens, saturated hydrocarbons such as hexane, heptane, decane and cyclohexane, ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran (THF), ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, dibutyl Carbonates such as carbonate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, γ-butyrolactone, δ-valerolactone, ε
Esters such as caprolactone. At this time, the weight ratio of the polymer compound and the non-aqueous solvent is (polymer compound) / (non-aqueous solvent) = 0.02 to 10, preferably 0.04 to 1.

【0035】重合させた後、生成ポリマーは、粉末状、
フィルム状、ゲル状等の形状で得られ、固体電解質とし
て利用することができる。溶媒の存在下で反応を進める
と、通常、ゲルを形成するが、そのゲル状物をそのまま
高分子電解質の材料として用いることも可能であるし、
また必要に応じて、乾燥し、溶媒を除去したフィルム状
ないし粉末状のポリマーとして用いることも可能であ
る。
After polymerization, the resulting polymer is in the form of a powder,
It is obtained in the form of a film, gel, etc., and can be used as a solid electrolyte. When the reaction proceeds in the presence of a solvent, a gel is usually formed, but the gel can be used as it is as a material for the polymer electrolyte,
Further, if necessary, the polymer can be used as a film-like or powder-like polymer from which the solvent has been removed by drying.

【0036】高分子固体電解質 本発明に係わる高分子固体電解質は、前記高分子化合物
に、周期律表第Ia族の金属塩と、前記酸性無機物が含
有されている。好ましい態様として、アクリレート基お
よび/またはメタクリレート基を含むモノマーの1種も
しくは2種以上、あるいは共重合可能な他のモノマーの
共存下で、紫外線や放射線を照射し、または加熱によっ
て製造したポリマー中に、酸性無機物および周期律表第
Ia族の金属塩が配合されている高分子固体電解質を挙
げることができる。
Polymer Solid Electrolyte In the polymer solid electrolyte according to the present invention, the polymer compound contains a metal salt of Group Ia of the periodic table and the acidic inorganic substance. In a preferred embodiment, the polymer produced by irradiation with ultraviolet light or radiation or heating in the presence of one or more monomers containing an acrylate group and / or a methacrylate group, or other copolymerizable monomers is used. , A solid polymer electrolyte containing an acidic inorganic substance and a metal salt of Group Ia of the periodic table.

【0037】周期律表第Ia族の金属塩としては、リチ
ウム、ナトリウム、カリウム等の化合物であって、固体
電解質中の金属塩濃度は0.1〜10mol/l、好ま
しくは0.5〜2mol/lの濃度で固体電解質中に含
まれていることが望ましい。金属塩の具体例としては、
LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、Li 2Si
6、Li[(C253PF3]などのリチウム塩が挙
げられる。また、次の一般式で示されるリチウム塩も使
用することができる。LiOSO21、LiN(SO22)
(SO23)、LiC(SO24)(SO25)(SO26)、
LiN(SO2OR7)(SO2OR8)(ここで、R1〜R
8は、互いに同一であっても異なっていてもよく、炭素
数1〜8のパーフルオロアルキル基である)。これらの
リチウム塩は単独で使用してもよく、また2種以上を混
合して使用してもよい。
Examples of the metal salt of Group Ia of the periodic table include lithium
Compounds such as sodium, potassium, etc.
The metal salt concentration in the electrolyte is 0.1 to 10 mol / l, preferably
Or a concentration of 0.5 to 2 mol / l in the solid electrolyte.
It is desirable that they are rare. Specific examples of metal salts include:
LiPF6, LiBFFour, LiClOFour, LiAsF6, Li TwoSi
F6, Li [(CTwoFFive)ThreePFThree] And other lithium salts
I can do it. In addition, a lithium salt represented by the following general formula is also used.
Can be used. LiOSOTwoR1, LiN (SOTwoRTwo)
(SOTwoRThree), LiC (SOTwoRFour) (SOTwoRFive) (SOTwoR6),
Lin (SOTwoOR7) (SOTwoOR8) (Where R1~ R
8May be the same or different from each other,
(1-8). these
Lithium salts may be used alone or in combination of two or more.
They may be used in combination.

【0038】これらのうち、LiPF6、LiBF4、Li
[(C253PF3]、LiOSO21、LiN(SO2
2)(SO23)、LiC(SO24)(SO25)(SO
26)、LiN(SO2OR7)(SO2OR8)が好ましく、さ
らに好ましくは、LiPF6である。
Of these, LiPF 6 , LiBF 4 , Li
[(C 2 F 5 ) 3 PF 3 ], LiOSO 2 R 1 , LiN (SO 2 R
2 ) (SO 2 R 3 ), LiC (SO 2 R 4 ) (SO 2 R 5 ) (SO
2 R 6), LiN (SO 2 OR 7) (SO 2 OR 8) it is preferred, more preferably LiPF 6.

【0039】固体電解質の製造は、アクリレート基およ
び/またはメタクリレート基を含むモノマーの1種もし
くは2種以上とから製造したポリマーと酸性無機物およ
び周期律表第Ia族の金属塩とを均一混合する方法、あ
るいは、重合時にモノマーと酸性無機物および周期律表
第Ia族の金属塩とを均一に混合してから重合を進める
方法等によって行うことができる。特に後者による方法
を採用すると、ポリマー中に金属塩が均一分散した固体
電解質が容易に得られるので好ましい。
The solid electrolyte is produced by uniformly mixing a polymer prepared from one or more monomers containing an acrylate group and / or a methacrylate group with an acidic inorganic substance and a metal salt of Group Ia of the Periodic Table. Alternatively, the polymerization can be carried out by, for example, a method in which the monomer, the acidic inorganic substance and the metal salt of Group Ia of the Periodic Table are uniformly mixed during the polymerization, and then the polymerization is advanced. Particularly, the latter method is preferable because a solid electrolyte in which a metal salt is uniformly dispersed in a polymer can be easily obtained.

【0040】例えば、アクリレート基および/またはメ
タクリレート基を含むモノマーの1種もしくは2種以上
と酸性無機物を有する化合物および周期律表第Ia族の
金属塩、さらに必要に応じて溶媒を加え、その均一混合
液を平坦な基板上に塗布し、その後、光照射、放射線照
射、あるいは加熱することにより重合およびゲル化を進
めることができる。このようにして、厚さが0.1〜1
000μmの固体電解質薄膜を得ることができる。な
お、加熱する場合には、電解質塩が分解しない温度範
囲、例えば、0〜100℃、好ましくは20〜90℃で
行われることが望ましい。
For example, one or more monomers having an acrylate group and / or a methacrylate group, a compound having an acidic inorganic substance, a metal salt of Group Ia of the periodic table, and, if necessary, a solvent are added. The polymerization and gelation can be promoted by applying the mixture on a flat substrate and then irradiating with light, irradiating with radiation, or heating. Thus, the thickness is 0.1 to 1
A 000 μm solid electrolyte thin film can be obtained. In addition, when heating, it is desirable to perform in the temperature range which does not decompose | dissolve an electrolyte salt, for example, 0-100 degreeC, Preferably it is 20-90 degreeC.

【0041】また、本発明に係る高分子固体電解質中に
は、前記した高分子化合物および周期律表第Ia族の金
属塩の他に、炭酸エステル等の非水溶媒を含有していて
もよい。このとき、高分子化合物と非水溶媒は、重量比
で(高分子化合物)/(非水溶媒)=0.02〜10、
好ましくは0.04〜1が望ましい。高分子化合物中に
非水溶媒を含有させるには、高分子固体電解質を製造す
る際に非水溶媒を共存させた状態で重合を行ってもよい
し、また重合後に非水溶媒を含浸させる方法等をとって
もよい。
The solid polymer electrolyte according to the present invention may contain a non-aqueous solvent such as a carbonate ester in addition to the above-mentioned polymer compound and a metal salt of Group Ia of the periodic table. . At this time, the weight ratio of the polymer compound and the non-aqueous solvent is (polymer compound) / (non-aqueous solvent) = 0.02 to 10,
Preferably, it is 0.04-1. In order to include a non-aqueous solvent in the polymer compound, polymerization may be performed in the presence of a non-aqueous solvent when producing a polymer solid electrolyte, or a method of impregnating the non-aqueous solvent after polymerization. Etc. may be taken.

【0042】非水溶媒としては、炭酸エステルあるいは
ラクトンが好適に使用できる。炭酸エステルの例として
は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、
ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジ
エチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、ジブチ
ルカーボネートなどの鎖状ないし環状カーボネートが、
またラクトンの例としては、γ−ブチロラクトン、δ−
バレロラクトン、ε−カプロラクトンなどが挙げられ
る。
As the non-aqueous solvent, carbonate esters or lactones can be suitably used. Examples of carbonates include ethylene carbonate, propylene carbonate,
Dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, chain or cyclic carbonate such as dibutyl carbonate,
Examples of lactones include γ-butyrolactone, δ-
Valerolactone, ε-caprolactone and the like.

【0043】本発明に係る高分子固体電解質は、非水溶
媒を含有する状態において保液性に優れ、、イオン伝導
性が高く、また充電状態での保存安定性に優れている。
このような高分子固体電解質は、例えば一次電池、二次
電池、キャパシタ、エレクトロクロミック表示素子など
の電気化学素子、医療用アクチュエータなどに用いるこ
とができる。とくに、この高分子固体電解質は、リチウ
ムイオン二次電池の有機電解液の代替としての用途に適
している。さらに、粉末状電極材を集電体上に分散し固
定するために用いる結着材としても利用することができ
る。
The solid polymer electrolyte according to the present invention has excellent liquid retention properties in a state containing a non-aqueous solvent, high ionic conductivity, and excellent storage stability in a charged state.
Such a polymer solid electrolyte can be used for, for example, primary batteries, secondary batteries, capacitors, electrochemical devices such as electrochromic display devices, and medical actuators. In particular, this polymer solid electrolyte is suitable for use as a substitute for an organic electrolyte for a lithium ion secondary battery. Further, it can be used as a binder used for dispersing and fixing the powdery electrode material on the current collector.

【0044】二次電池 本発明に係わる二次電池は、負極活物質を含む負極と、
正極活物質を含む正極と、その間に配置される前述した
高分子固体電解質とから構成されている。
Secondary Battery A secondary battery according to the present invention comprises: a negative electrode containing a negative electrode active material;
It is composed of a positive electrode containing a positive electrode active material and the above-mentioned polymer solid electrolyte disposed therebetween.

【0045】負極活物質としては、金属リチウム、リチ
ウム含有合金、またはリチウムイオンのドープおよび脱
ドープが可能な材料等を用いることができる。そのよう
なリチウムイオンをドープおよび脱ドープすることが可
能な材料としては、炭素材料、酸化スズ、シリコン、酸
化チタン、あるいは遷移金属窒素化物等の中から適宜選
択することができる。これらの中でもリチウムイオンを
ドープおよび脱ドープすることが可能な炭素材料が好ま
しく、それはグラファイトであっても非晶質炭素であっ
てもよい。具体的には、活性炭、炭素繊維、カーボンブ
ラック、メソカーボンマイクロビーズ、天然黒鉛を例示
することができる。
As the negative electrode active material, metallic lithium, a lithium-containing alloy, a material capable of doping and undoping lithium ions, and the like can be used. Such a material capable of doping and undoping lithium ions can be appropriately selected from carbon materials, tin oxide, silicon, titanium oxide, transition metal nitrides, and the like. Among these, a carbon material capable of doping and undoping lithium ions is preferable, and it may be graphite or amorphous carbon. Specific examples include activated carbon, carbon fiber, carbon black, mesocarbon microbeads, and natural graphite.

【0046】正極活物質としては、MoS2、TiS2
MnO2、V25などの遷移金属酸化物または遷移金属
硫化物、LiCoO2、LiMnO2、LiMn24、L
iNiO2、LiNiXCo(1-X)2などのリチウムと遷
移金属とからなる複合酸化物、ポリアニリン、ポリチオ
フェン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリアセン、
ジメルカプトチアジアゾール/ポリアニリン複合体など
の導電性高分子化合物、ジスルフィド化合物等が挙げら
れる。これらの中でも、特にリチウムと遷移金属とから
なる複合酸化物が好ましい。
As the positive electrode active material, MoS 2 , TiS 2 ,
Transition metal oxides or sulfides such as MnO 2 and V 2 O 5 , LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , L
composite oxides composed of lithium and a transition metal such as iNiO 2 and LiNi X Co (1-X) O 2 , polyaniline, polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, polyacene,
Examples include conductive polymer compounds such as dimercaptothiadiazole / polyaniline complex, and disulfide compounds. Among these, a composite oxide composed of lithium and a transition metal is particularly preferable.

【0047】このような高分子固体電解質を二次電池に
使用する場合、高分子固体電解質をあらかじめフィルム
状に成形し、正極と負極との間に挟み込むことによって
電池を製造することができる。フィルム状に代えてあら
かじめゲル状に形成した高分子固体電解質を配置するこ
ともできる。また、正極、セパレーター、負極の3層構
造体を形成した後、電解液をそこへ含浸させる工程を有
する電池製造プロセスでは、電解液の代わりに、高分子
化合物、周期律表第Ia族の金属塩、および非水溶媒と
からなる溶液を添加含浸し、その後ゲル化させる方法を
とることも可能である。いずれの場合にも、前述した本
発明に係わる高分子固体電解質を使用すれば、従来の電
池製造プロセスの改造を最小限に抑えて、二次電池を製
造することができる。電池の形状としては、フィルム
型、コイン型、円筒型、あるいは角型など任意の形状を
とることができる。
When such a polymer solid electrolyte is used for a secondary battery, a battery can be manufactured by forming the polymer solid electrolyte into a film in advance and sandwiching it between a positive electrode and a negative electrode. Instead of a film, a polymer solid electrolyte formed in a gel in advance can be arranged. Further, in a battery manufacturing process including a step of forming a three-layer structure of a positive electrode, a separator, and a negative electrode and then impregnating the same with an electrolytic solution, a polymer compound, a metal of Group Ia of the periodic table is used instead of the electrolytic solution. It is also possible to adopt a method of adding and impregnating a solution comprising a salt and a non-aqueous solvent followed by gelation. In any case, by using the above-described solid polymer electrolyte according to the present invention, it is possible to manufacture a secondary battery while minimizing the modification of the conventional battery manufacturing process. The shape of the battery may be any shape such as a film type, a coin type, a cylindrical type, or a square type.

【0048】[0048]

【実施例】次に、本発明を実施例によってさらに詳細に
説明するが、本発明はそれら実施例によって何ら限定さ
れるものではない。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0049】(合成例1)攪拌機、温度計およびリービ
ッヒ冷却管を装備したガラス反応容器にアジピン酸29
2g(2.0モル)、ジエチレングリコール318g
(3.0モル)、およびチタンテトラブトキシド12m
gを仕込み、160℃から230℃まで徐々に昇温し、
生成する水を反応系外に除去しながら24時間反応を続
けた。その結果、目的とするポリエステルジオールを無
色オイル状物として収量538gで得た。
(Synthesis Example 1) Adipic acid 29 was placed in a glass reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer and a Liebig condenser.
2 g (2.0 mol), 318 g of diethylene glycol
(3.0 mol), and titanium tetrabutoxide 12 m
g, and gradually heated from 160 ° C. to 230 ° C.
The reaction was continued for 24 hours while removing generated water out of the reaction system. As a result, the desired polyester diol was obtained as a colorless oil in a yield of 538 g.

【0050】(合成例2)攪拌機、温度計およびディー
ンスタークを装備したガラス反応容器に、合成例3で得
たポリエステルジオール(OH価208mgKOH/
g)53.8g、アクリル酸14.4g、p−トルエン
スルホン酸一水和物1.08g、4−メトキシフェノー
ル0.11gおよびトルエン100mlを仕込んだ。6
時間加熱還流させながら、生成する水を反応系外に除去
した。温度を50℃まで下げた後、無水酢酸4.08g
を添加してさらにこの温度で2時間攪拌を続けた。次い
で50℃で協和化学工業(株)の固体塩基製品である
Kyowaad2000を20g添加し、この温度で2
時間攪拌を続けた。その後、室温まで冷却した後不溶物
をろ過し、ろ液を減圧下で濃縮することによって、目的
とするポリエステルアクリレートを無色オイル状物とし
て、収量61.5gで得た。
(Synthesis Example 2) The polyester diol obtained in Synthesis Example 3 (OH value: 208 mg KOH / OH) was placed in a glass reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer and a Dean Stark.
g) 53.8 g, acrylic acid 14.4 g, p-toluenesulfonic acid monohydrate 1.08 g, 4-methoxyphenol 0.11 g and toluene 100 ml were charged. 6
The resulting water was removed from the reaction system while heating and refluxing for an hour. After lowering the temperature to 50 ° C., 4.08 g of acetic anhydride was used.
Was further added and stirring was continued at this temperature for 2 hours. Next, at 50 ° C, it is a solid base product of Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.
Add 20 g of Kyowaad 2000, and add 2 g at this temperature.
Stirring was continued for hours. Then, after cooling to room temperature, the insoluble matter was filtered, and the filtrate was concentrated under reduced pressure to obtain 61.5 g of the desired polyester acrylate as a colorless oil.

【0051】(実施例1)合成例2に記載したモノマー
を用いて高分子電解質を調製し、これを含有するボタン
型電池を作製し、その電池特性を評価した。
Example 1 A polymer electrolyte was prepared using the monomers described in Synthesis Example 2, and a button-type battery containing the polymer electrolyte was prepared. The battery characteristics were evaluated.

【0052】<モノマー電解液の調製>次に、エチレン
カーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DE
C)とを、EC:DEC=58:42(重量比)の割合
で混合して非水溶媒とし、電解質であるLiPF6をそ
の非水溶媒に溶解し、電解質濃度が1.0(mol/
l)になるように非水電解液を調製した。更に、酸性無
機物としてAl23(テグサ社製、一次粒子粒径 21
nm)を前記の非水電解液に対して1重量%添加した。
<Preparation of Monomer Electrolyte> Next, ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DE)
C) and EC: DEC = 58: 42 (weight ratio) to obtain a non-aqueous solvent, and LiPF 6 as an electrolyte was dissolved in the non-aqueous solvent, and the electrolyte concentration was 1.0 (mol /
A non-aqueous electrolyte was prepared so as to satisfy 1). Further, as an acidic inorganic substance, Al 2 O 3 (manufactured by Texa, primary particle size 21
nm) was added in an amount of 1% by weight with respect to the nonaqueous electrolyte.

【0053】合成例2のモノマーと前記の酸性無機物A
23を添加した非水電解液とを1:10(重量比)の
割合で混合した後、重合開始剤であるAIBNをモノマ
ー電解液に対して2000ppmの濃度になるように加
え、開始剤入りモノマー電解液を調製した
The monomer of Synthesis Example 2 and the above-mentioned acidic inorganic substance A
After mixing with a non-aqueous electrolyte to which l 2 O 3 was added at a ratio of 1:10 (weight ratio), AIBN as a polymerization initiator was added so as to have a concentration of 2000 ppm with respect to the monomer electrolyte. Preparation of monomer electrolyte solution containing agent

【0054】<負極の作製>大阪ガス(株)製のメソカ
ーボンマイクロビーズ(商品名;MCMB6−28、d
002=0.337nm、密度2.17g/cm3)の
炭素粉末90重量部と、結着剤としてのポリフッ化ビニ
リデン(PVDF)10重量部とを混合し、溶剤のN−
メチルピロリドンに分散させ、ペースト状の負極合剤ス
ラリーを調製した。次に、この負極合剤スラリーを厚さ
20μmの帯状銅箔製の負極集電体に塗布し、乾燥させ
て帯状の炭素負極を得た。乾燥後の負極合剤の厚さは2
5μmであった。さらに、この帯状電極を直径15mm
の円盤状に打ち抜いた後、圧縮成形して負極電極とし
た。
<Preparation of Negative Electrode> Mesocarbon microbeads (trade name: MCMB6-28, d, manufactured by Osaka Gas Co., Ltd.)
002 = 0.337 nm, density 2.17 g / cm 3 ) 90 parts by weight of carbon powder and 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder were mixed, and N-
The paste was dispersed in methylpyrrolidone to prepare a paste-like negative electrode mixture slurry. Next, this negative electrode mixture slurry was applied to a negative electrode current collector made of a 20-μm-thick strip-shaped copper foil, and dried to obtain a strip-shaped carbon negative electrode. The thickness of the negative electrode mixture after drying is 2
It was 5 μm. Furthermore, this strip electrode is 15 mm in diameter.
, And compression molded to form a negative electrode.

【0055】<正極の作製>本庄ケミカル(株)製のL
iCoO2(製品名:HLC−21、平均粒径8μm)
微粒子91重量部と、導電材としてのグラファイト6重
量部と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVD
F)3重量部とを混合して正極合剤を調製し、N−メチ
ルピロリドンに分散させて正極合剤スラリーを得た。こ
のスラリーを厚さ20μmの帯状アルミニウム箔製正極
集電体に塗布し、乾燥させ、圧縮成形によって帯状正極
を得た。乾燥後の正極合剤の厚さは40μmであった。
その後、この帯状電極を直径15mmの円盤状に打ち抜
くことによって正極電極とした。
<Preparation of Positive Electrode> L manufactured by Honjo Chemical Co., Ltd.
iCoO 2 (product name: HLC-21, average particle size 8 μm)
91 parts by weight of fine particles, 6 parts by weight of graphite as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVD) as a binder
F) was mixed with 3 parts by weight to prepare a positive electrode mixture, and dispersed in N-methylpyrrolidone to obtain a positive electrode mixture slurry. This slurry was applied to a 20-μm-thick aluminum foil positive electrode current collector, dried, and compression-molded to obtain a belt-shaped positive electrode. The thickness of the positive electrode mixture after drying was 40 μm.
Thereafter, the strip-shaped electrode was punched into a disk having a diameter of 15 mm to obtain a positive electrode.

【0056】<電池の作製>このようにして得られたモ
ノマー電解液、円盤状負極、および円盤状正極を電解
質、負極および正極、そして、直径16mmΦの微他孔
性ポリプロピレンフィルムをセパレータとして用意し
た。セパレータにモノマー電解液を含浸させ、ステンレ
ス製の2032サイズの電池缶内に負極、モノマー電解
液を含浸させたセパレータ、正極の順序で各々を積層し
た。その後、電池缶内にステンレス製の板(厚さ2.4
mm、直径15.4mm)を収納し、さらにポリプロピ
レン製のガスケットを介して、電池缶(蓋)をかしめ、
50℃のオーブンに10時間静置した。その結果、直径
20mm、高さ3.2mmのボタン型ゲル型高分子電解
質二次電池を得た。
<Preparation of Battery> The thus obtained monomer electrolyte solution, disk-shaped negative electrode and disk-shaped positive electrode were prepared as an electrolyte, a negative electrode and a positive electrode, and a microporous polypropylene film having a diameter of 16 mmΦ was prepared as a separator. . The separator was impregnated with the monomer electrolyte solution, and a negative electrode, a separator impregnated with the monomer electrolyte solution, and a positive electrode were laminated in the order of 2032 in a stainless steel battery can. Then, a stainless steel plate (thickness 2.4) was placed in the battery can.
mm, diameter 15.4mm), and further caulked the battery can (lid) via a polypropylene gasket,
It was left in an oven at 50 ° C. for 10 hours. As a result, a button-type gel-type polymer electrolyte secondary battery having a diameter of 20 mm and a height of 3.2 mm was obtained.

【0057】<測定結果>このようにして得られたゲル
型高分子電解質二次電池について、その放電容量を室温
にて測定した。なお、本実施例では、負極にLi+がド
ープされる電流方向を充電、脱ドープされる電流方向を
放電とした。充電は、4.2V、1mA定電流定電圧充
電方法で行い、充電電流が50μA以下になった時点で
終了とした。放電は、2.75Vまで1mAにて定電流
放電を行った。前述の充放電を10サイクル繰返し行っ
た結果、10サイクル目の充放電効率は99%、放電容
量は正極活物質量を基準として130(mAh/g)で
あった。
<Measurement Results> The discharge capacity of the thus obtained gel polymer electrolyte secondary battery was measured at room temperature. In this example, the current direction in which the negative electrode was doped with Li + was charged, and the current direction in which the negative electrode was undoped was discharge. The charging was performed by a 4.2 V, 1 mA constant current, constant voltage charging method, and was terminated when the charging current became 50 μA or less. Discharge was performed at a constant current of 1 mA up to 2.75 V. As a result of repeating the above-described charge and discharge for 10 cycles, the charge and discharge efficiency at the 10th cycle was 99%, and the discharge capacity was 130 (mAh / g) based on the amount of the positive electrode active material.

【0058】更に、10サイクル充放電を行った前記の
コインセルを解体し、観察を行った結果、電池内に液体
は存在せず、漏液が無く、本ゲル電解液の電池内での高
い保液性を保持していることが確認できた。
Further, as a result of disassembling and observing the coin cell having been charged and discharged for 10 cycles, no liquid was present in the battery, there was no liquid leakage, and the gel electrolyte was maintained at a high level in the battery. It was confirmed that the liquid was maintained.

【0059】(比較例1)モノマー電解液にAl23
添加しないこと以外、実施1と同様にボタン型ゲル型高
分子電解質二次電池を作製した。その結果、10サイク
ル目の充放電効率は98%、放電容量は正極活物質量を
基準として125(mAh/g)であったが、解体後の
観察の結果、電池内には液体が存在することが確認され
た。
Comparative Example 1 A button-type gel polymer electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that Al 2 O 3 was not added to the monomer electrolyte. As a result, the charge / discharge efficiency at the 10th cycle was 98%, and the discharge capacity was 125 (mAh / g) based on the amount of the positive electrode active material. As a result of observation after disassembly, a liquid was present in the battery. It was confirmed that.

【0060】[0060]

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

【0061】従って、この高分子固体電解質は、一次電
池、二次電池、キャパシタ、エレクトロクロミック表示
素子などの電気化学素子、医療用アクチュエータなどに
好適に用いることができる。
Therefore, the polymer solid electrolyte can be suitably used for primary batteries, secondary batteries, capacitors, electrochemical devices such as electrochromic display devices, medical actuators, and the like.

【0062】特にこの高分子固体電解質を含む二次電池
は、充放電特性等の電池性能に優れている上に、保液性
がよいので電池からの漏液の懸念がほとんどなくなり、
更に、充電での保存安定性に優れ、電池の信頼性が向上
している。
In particular, a secondary battery containing this solid polymer electrolyte has excellent battery performance such as charge / discharge characteristics, and has good liquid retention, so that there is almost no fear of liquid leakage from the battery.
Furthermore, the storage stability during charging is excellent, and the reliability of the battery is improved.

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 9/035 H01G 9/00 301D 9/028 9/02 311 H01M 6/18 331G (72)発明者 石徳 武 千葉県袖ヶ浦市長浦字拓二号580番32 三 井化学株式会社内 (72)発明者 野木 栄信 千葉県袖ヶ浦市長浦字拓二号580番32 三 井化学株式会社内 (72)発明者 大西 仁志 千葉県袖ヶ浦市長浦字拓二号580番32 三 井化学株式会社内 (72)発明者 鳥井田 昌弘 千葉県袖ヶ浦市長浦字拓二号580番32 三 井化学株式会社内 (72)発明者 青木 忍 千葉県袖ヶ浦市長浦字拓二号580番32 三 井化学株式会社内 Fターム(参考) 4J027 AB03 AB10 AB15 AB16 AB17 AB18 AB19 AB23 AB24 AB25 AB28 AC03 AC04 AC06 AH03 BA04 BA05 BA07 BA13 BA14 CB10 CC02 CC03 CC05 CD00 5G301 CA02 CA12 CA30 CD01 5H024 AA02 AA12 FF23 FF38 HH00 5H029 AJ04 AJ12 AK02 AK03 AK05 AK16 AL01 AL02 AL06 AL07 AL08 AL12 AM00 AM02 AM03 AM04 AM07 AM16 DJ09 HJ00Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H01G 9/035 H01G 9/00 301D 9/028 9/02 311 H01M 6/18 331G (72) Inventor Takeshi Ishitoku Chiba 580-32, Takuji, Nagaura-shi, Sodegaura-shi Mitsui Chemicals, Inc. (72) Inventor: Eishin Nogi 580-32, Takuji, Nagaura, Sodegaura-shi, Chiba Pref. 580-32, Takuji, Nagaura, Sodegaura-shi Mitsui Chemicals, Inc. (72) Inventor Masahiro Toriida 580-32, Takuji, Nagaura, Sodegaura, Chiba Pref. Mitsui Chemicals, Inc. 580-32, Takuji, Nagaura-shi, Sodegaura-shi, Pref. Mitsui Chemicals, Inc. F-term (reference) 4J027 AB03 AB10 AB15 AB16 AB17 AB18 AB19 AB23 AB24 AB25 AB28 AC03 AC04 AC06 AH03 BA04 BA05 BA07 BA13 BA14 CB10 CC02 CC03 CC05 CD00 5G301 CA02 CA12 CA30 CD01 5H024 AA02 AA12 FF23 FF38 HH00 5H029 AJ04 AJ12 AK02 AK03 AK05 AK16 AL01 AL02 AL06 AL07 AL08 AL12 AM0 0 AM02 AM03 AM04 AM07 AM16 DJ09 HJ00

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】高分子化合物に、周期律表第Ia族の金属
塩と、酸性無機物が含有されてなる高分子固体電解質。
1. A solid polymer electrolyte comprising a polymer compound containing a metal salt of Group Ia of the Periodic Table and an acidic inorganic substance.
【請求項2】前記の酸性無機物が、Al23、またはS
iO2を含有する酸性無機物であることを特徴とする請
求項1に記載の高分子固体電解質。
2. The method according to claim 1, wherein said acidic inorganic substance is Al 2 O 3 or S
The polymer solid electrolyte according to claim 1, characterized in that the acidic inorganic substance containing iO 2.
【請求項3】前記の酸性無機物が、酸性無機物全重量に
対して99.5%以上のAl23を含有している酸性無
機物であることを特徴とする請求項2に記載の高分子固
体電解質。
3. The polymer according to claim 2, wherein the acidic inorganic substance is an acidic inorganic substance containing 99.5% or more of Al 2 O 3 based on the total weight of the acidic inorganic substance. Solid electrolyte.
【請求項4】前記酸性無機物の1次粒子の平均粒径が5
〜50nmであることを特徴とする請求項1〜3に記載
の高分子固体電解質。
4. An average particle diameter of primary particles of said acidic inorganic substance is 5
The polymer solid electrolyte according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness is from 50 to 50 nm.
【請求項5】酸性無機物が高分子電解質全重量に対し
て、0.001〜20重量%含まれていることを特徴と
する請求項1〜4に記載の高分子固体電解質。
5. The polymer solid electrolyte according to claim 1, wherein the content of the acidic inorganic substance is 0.001 to 20% by weight based on the total weight of the polymer electrolyte.
【請求項6】請求項1記載の高分子化合物が、ポリエー
テルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボ
ネートポリオール、およびポリエステルカーボネートポ
リオールからなる群から選ばれる少なくとも1種のポリ
オール化合物の持つ水酸基の一部または全部をアクリル
酸またはメタクリル酸と反応させて得られるエステル化
合物の重合体である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固体電解質。
6. The polymer compound according to claim 1, wherein part or all of the hydroxyl groups of at least one polyol compound selected from the group consisting of polyether polyols, polyester polyols, polycarbonate polyols, and polyester carbonate polyols. The polymer solid electrolyte according to any one of claims 1 to 5, which is a polymer of an ester compound obtained by reacting with acrylic acid or methacrylic acid.
【請求項7】前記のポリオール化合物の重量平均分子量
が200〜100,000であることを特徴とする請求
項6に記載の高分子固体電解質。
7. The polymer solid electrolyte according to claim 6, wherein the weight average molecular weight of the polyol compound is from 200 to 100,000.
【請求項8】前記の周期律表Ia族の金属塩が、リチウ
ム塩であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに
記載の高分子固体電解質。
8. The polymer solid electrolyte according to claim 1, wherein the metal salt of Group Ia of the periodic table is a lithium salt.
【請求項9】前記の周期律表Ia族の金属塩が、LiP
6であることを特徴とする請求項8に記載の高分子固
体電解質。
9. The metal salt of Group Ia of the periodic table is LiP
9. The polymer solid electrolyte according to claim 8, wherein F 6 is F 6 .
【請求項10】前記の高分子化合物が、非水溶媒を保持
したゲル状物であることを特徴とする請求項1〜9のい
ずれかに記載の高分子固体電解質。
10. The polymer solid electrolyte according to claim 1, wherein said polymer compound is a gel-like material holding a non-aqueous solvent.
【請求項11】請求項1〜10のいずれかに記載の高分
子固体電解質を含有することを特徴とする二次電池。
11. A secondary battery comprising the polymer solid electrolyte according to claim 1.
【請求項12】請求項1〜10のいずれかに記載の高分
子固体電解質と、負極活物質として金属リチウム、リチ
ウム含有合金、リチウムイオンのドープおよび脱ドープ
が可能な炭素材料、リチウムイオンのドープおよび脱ド
ープが可能な酸化スズ、リチウムイオンのドープおよび
脱ドープが可能なシリコン、およびリチウムイオンのド
ープおよび脱ドープが可能な酸化チタンからなる群から
選ばれる少なくとも1種を含む負極、正極活物質として
リチウムと遷移金属との複合酸化物を含む正極とからな
ることを特徴とする二次電池。
12. A polymer solid electrolyte according to claim 1, wherein the negative electrode active material is lithium metal, a lithium-containing alloy, a carbon material capable of doping and undoping lithium ions, and a lithium ion doping. Negative electrode and positive electrode active material containing at least one selected from the group consisting of tin oxide capable of undoping, silicon capable of doping and undoping lithium ions, and titanium oxide capable of doping and undoping lithium ions A secondary battery comprising a positive electrode containing a composite oxide of lithium and a transition metal.
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