JP2002124126A - Ion conductor and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はイオン伝導体及びそ
の製造方法に関するもので、さらに詳しくは、リチウム
電池等の電気化学デバイス材料用電解質として用いるこ
とができるイオン伝導体及びその製造方法に関するもの
である。The present invention relates to an ionic conductor and a method for producing the same, and more particularly, to an ionic conductor which can be used as an electrolyte for electrochemical device materials such as lithium batteries and a method for producing the same. is there.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ポリエチレンオキシド（以下「ＰＥＯ」
という）とナトリウム塩との複合体が、イオン伝導性を
示すことがWright,P.V.Electrochemical Conductivity
inIonic Complexes of Poly(ethylene oxide).Brit.Pol
ym.J.vol.7,no.5,1975,p.319-327.に報告されて以来、
金属イオンを含有するＰＥＯ及びポリプロピレンオキシ
ド等の類似構造からなる高分子固体電解質について、各
種研究機関により、理論的研究、あるいは電池等の電気
化学デバイスへの応用等が活発に行われている。2. Description of the Related Art Polyethylene oxide (hereinafter "PEO")
Wright, PVE Electrochemical Conductivity) shows that the complex of
inIonic Complexes of Poly (ethylene oxide) .Brit.Pol
ym.J.vol.7, no.5,1975, p.319-327.
Various types of research institutes are actively conducting theoretical research or application to electrochemical devices such as batteries for polymer solid electrolytes having similar structures such as PEO and polypropylene oxide containing metal ions.
【０００３】ＰＥＯ及びその類似構造からなる高分子固
体電解質は、当初はＰＥＯ鎖中のエーテル酸素に配位し
たアルカリ金属イオンがホッピングすることにより、イ
オン伝導性を示すと考えられていたが、その後の研究に
より、現在ではＰＥＯ鎖の分子運動によって、アルカリ
金属イオンが伝導すると考えられている。At first, it was thought that a solid polymer electrolyte composed of PEO and its analogous structure exhibited ion conductivity due to hopping of an alkali metal ion coordinated to ether oxygen in a PEO chain. It is now believed that alkali metal ions are conducted by the molecular motion of the PEO chain.
【０００４】これらの高分子固体電解質は、高分子特有
の柔軟性を備えているために、電極−高分子固体電解質
間のイオン−電子交換反応過程で生じる体積変化にも柔
軟に適応することができる等の機械的性質に優れてい
る。また、フィルム化が可能である特徴を有する。しか
し、これらの高分子固体電解質は、一般的に無機電解質
と比較して、室温付近でのイオン伝導度が小さいという
問題点がある。例えばＰＥＯとＬｉイオンとの複合体膜
の場合、高分子量（Ｍｗ＞１０，０００）のものは成膜
性に優れ、かつ高温（１００℃以上）では１０-3〜１０
-4Ｓ／ｃｍ程度の比較的高いイオン伝導度を示すが、６
０℃以下ではＰＥＯが結晶化するため、イオン伝導度が
急激に低下し、室温では１０-7Ｓ／ｃｍ以下という非常
に低い値となり、電池が通常使用される温度領域で電池
用電解質として用いる事が困難である。そこで、低温で
のイオン伝導度が低いという欠点を解決するため、結晶
化温度の低い低分子量（Ｍｗ＜１０００）のＰＥＯを用
いると、室温付近でのイオン伝導度は１０-4Ｓ／ｃｍ程
度にまで向上する一方、成膜性が著し低下し、固体フィ
ルム化が困難になる。[0004] Since these polymer solid electrolytes have flexibility peculiar to polymers, they can flexibly adapt to changes in volume that occur during the ion-electron exchange reaction between the electrode and the polymer solid electrolyte. Excellent in mechanical properties such as being possible. Further, it has a feature that it can be formed into a film. However, these polymer solid electrolytes generally have a problem that the ionic conductivity at around room temperature is small as compared with the inorganic electrolyte. For example, in the case of a composite film of PEO and Li ions, a film having a high molecular weight (Mw> 10,000) is excellent in film formability, and at a high temperature (100 ° C. or higher), 10 −3 to 10
-4 S / cm shows relatively high ionic conductivity.
At 0 ° C. or lower, PEO is crystallized, so that the ionic conductivity sharply decreases, and at room temperature, a very low value of 10 −7 S / cm or lower, which is used as a battery electrolyte in a temperature range where the battery is usually used. Things are difficult. Therefore, in order to solve the drawback of low ionic conductivity at low temperature, if a low molecular weight (Mw <1000) PEO having a low crystallization temperature is used, the ionic conductivity at around room temperature is about 10 −4 S / cm. On the other hand, the film forming property is remarkably reduced, and it is difficult to form a solid film.
【０００５】また、高分子ＰＥＯの分子運動性を向上さ
せるため、アルキレンオキシド構造を側鎖に有する高分
子について、Hall,P.G.;Davies,G.R.;MacIntyre,J.E.;W
ard,I.M.;Bannister,J.;LeBrocq,K.M.F.Ion Conductivi
ty in PolysiloxaneCombpolymers with Ethylene Glyco
l Teeth.PolymerCommunicatoins.vol.27,no.4,1986,p.9
8-100.等に報告されている。これらの高分子固体電解質
は、室温でのイオン伝導度が１０-4〜１０-5Ｓ／ｃｍ程
度の値であり、低分子量直鎖ＰＥＯとほぼ同程度、ある
いはそれ以上の値を示す。しかし、一般に電池作動に必
要なレベルと言われる１０-3Ｓ／ｃｍオーダーのイオン
伝導度を確保できていないだけでなく、成膜性、可撓
性、機械的強度等の特性を全て兼ね備えた高分子固体電
解質を得るには至っていない。[0005] In order to improve the molecular mobility of the polymer PEO, a polymer having an alkylene oxide structure in a side chain is disclosed in Hall, PG; Davies, GR; MacIntyre, JE;
ard, IM; Bannister, J.; LeBrocq, KMFIon Conductivi
ty in PolysiloxaneCombpolymers with Ethylene Glyco
l Teeth.PolymerCommunicatoins.vol.27, no.4,1986, p.9
8-100. These polymer solid electrolytes have an ionic conductivity at room temperature of about 10 −4 to 10 −5 S / cm, and are almost the same as or lower than the low molecular weight linear PEO. However, not only the ion conductivity of the order of 10 -3 S / cm, which is generally required for battery operation, cannot be secured, but also all of the properties such as film forming property, flexibility and mechanical strength are provided. No solid polymer electrolyte has been obtained.
【０００６】そこで、さらに有機溶媒等の可塑剤を添加
し、ゲル電解質とすることにより、１０-3Ｓ／ｃｍオー
ダーのイオン伝導度を確保しているのが実状である。Therefore, in reality, a gel electrolyte is added by further adding a plasticizer such as an organic solvent to secure an ion conductivity of the order of 10 −3 S / cm.
【０００７】また、このような高分子固体電解質やゲル
電解質中では、リチウムイオン等の金属イオンだけでな
く、対イオンであるアニオンも電解質中を移動するた
め、前記金属イオンの輸率は０．３〜０．４程度であ
る。この結果、これらの電解質を電池に応用すると、直
流電流の通電に伴って塩の濃度勾配が電解質中に生じる
ため、分極が大きくなるといった欠点を生じる。In such a polymer solid electrolyte or gel electrolyte, not only metal ions such as lithium ions but also anions which are counter ions move in the electrolyte. It is about 3 to 0.4. As a result, when these electrolytes are applied to batteries, a salt concentration gradient is generated in the electrolyte with the passage of a direct current, so that there is a disadvantage that polarization is increased.
【０００８】これに対し、アニオンを高分子中に固定す
ることにより、金属イオンのみが電解質中を移動するシ
ングルイオン伝導体について、Kobayashi,N.;Uchiyama,
M.;Tsuchida,E.Poly[lithium methacrylate-co-oligo(o
xyethylene)methacrylate]as a Solid Electrolyte wit
h High Ionic Conductivity.Solid State Ionics.vol.1
7,no.4,1985,p.307-311.等に報告されている。これらの
シングルイオン伝導体は、金属イオンの輸率が１である
ため、比較的イオン伝導度が低くても、前記濃度勾配を
生じないため、電池用固体電解質としての応用等が期待
されているが、現状では、室温でのイオン伝導度は、１
０-7〜１０-5Ｓ／ｃｍ程度の値となっている。On the other hand, a single ion conductor in which only metal ions move in an electrolyte by fixing an anion in a polymer is described in Kobayashi, N .; Uchiyama,
M.; Tsuchida, E.Poly [lithium methacrylate-co-oligo (o
xyethylene) methacrylate] as a Solid Electrolyte wit
h High Ionic Conductivity.Solid State Ionics.vol.1
7, no. 4, 1985, p. 307-311. Since these single ion conductors have a transport number of metal ions of 1, the concentration gradient does not occur even if the ion conductivity is relatively low, and therefore, application as a solid electrolyte for batteries is expected. However, at present, the ionic conductivity at room temperature is 1
The value is about 0 -7 to 10 -5 S / cm.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みてなされたものであり、室温付近で良好なイオン伝
導度を有する固体イオン伝導体を提供することを目的と
したものである。また、特殊な製造工程等を必要としな
くても、前記イオン伝導体が効率よく得られる製造方法
を提供することを目的としたものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a solid ionic conductor having good ionic conductivity at around room temperature. Further, it is another object of the present invention to provide a method for efficiently obtaining the ionic conductor without requiring a special manufacturing process or the like.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明はデオキシリボ核酸由来のポリ
リン酸アニオンと、リチウムカチオンとからなることを
特徴とするイオン伝導体である。Means for Solving the Problems To solve the above problems, the invention according to claim 1 is an ionic conductor comprising a polyphosphate anion derived from deoxyribonucleic acid and a lithium cation.
【００１１】請求項１記載の発明によれば、イオン伝導
体が、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）由来のポリリン酸ア
ニオンと、対イオンであるリチウムカチオンとからなる
ことにより、リチウムカチオンはデオキシリボ核酸の分
子運動によって伝導するが、アニオンであるポリリン酸
イオンはデオキシリボ核酸に固定されているため、リチ
ウムカチオンの輸率がほぼ１となり、室温付近で良好な
イオン伝導性を有するイオン伝導体を得ることが可能と
なる。According to the first aspect of the present invention, since the ion conductor comprises a polyphosphate anion derived from deoxyribonucleic acid (DNA) and a lithium cation as a counter ion, the lithium cation has a molecular motion of deoxyribonucleic acid. However, since the polyphosphate ion, which is an anion, is fixed to deoxyribonucleic acid, the transport number of lithium cation becomes almost 1, and it is possible to obtain an ion conductor having good ion conductivity at around room temperature. Become.
【００１２】請求項２記載の発明は、前記イオン伝導体
の分子構造が二重らせん構造を有することを特徴とする
請求項１記載のイオン伝導体である。The invention according to claim 2 is the ionic conductor according to claim 1, wherein the molecular structure of the ionic conductor has a double helix structure.
【００１３】請求項２記載の発明によれば、例えばデオ
キシリボ核酸由来の二重らせん構造が保持されているの
で、ＰＥＯ等の一重らせん構造を持つ高分子に比較し
て、アニオンであるポリリン酸イオンのサイト間距離が
短くなり、これによりカチオンの移動度が向上するた
め、上記作用を効果的に得ることが可能となる。According to the second aspect of the present invention, since the double helix structure derived from, for example, deoxyribonucleic acid is retained, the polyphosphate ion which is an anion as compared with a polymer having a single helix structure such as PEO. In this case, the inter-site distance is shortened, and thereby the mobility of the cation is improved, so that the above effect can be effectively obtained.
【００１４】請求項３記載の発明は、前記イオン伝導体
が、フィルム化されていることを特徴とするイオン伝導
体である。According to a third aspect of the present invention, there is provided the ion conductor, wherein the ion conductor is formed into a film.
【００１５】請求項３記載の発明によれば、前記イオン
伝導体がフィルム化されているので、上記作用を効果的
に得ることが可能となる。さらに、固体イオン伝導体と
して電池等の電気化学デバイスへの応用が容易となる。According to the third aspect of the present invention, since the ionic conductor is formed into a film, the above-described operation can be effectively obtained. Further, application to an electrochemical device such as a battery as a solid ion conductor is facilitated.
【００１６】請求項４記載の発明は、デオキシリボ核酸
を第一の溶媒に溶解させ、得られた溶液に脂質を添加す
ることにより、デオキシリボ核酸−脂質複合体を析出さ
せて得るデオキシリボ核酸−脂質複合体合成工程と、前
記デオキシリボ核酸−脂質複合体を第二の溶媒に溶解さ
せ、得られた溶液にリチウム金属塩を添加することによ
り、デオキシリボ核酸−リチウム塩を析出させて得るデ
オキシリボ核酸−リチウム塩合成工程と、からなること
を特徴とするイオン伝導体の製造方法である。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a deoxyribonucleic acid-lipid complex obtained by dissolving deoxyribonucleic acid in a first solvent and adding a lipid to the resulting solution to precipitate a deoxyribonucleic acid-lipid complex. Body synthesis step, and dissolving the deoxyribonucleic acid-lipid complex in a second solvent, and adding a lithium metal salt to the obtained solution, whereby the deoxyribonucleic acid-lithium salt obtained by precipitating the deoxyribonucleic acid-lithium salt And a synthesizing step.
【００１７】請求項４記載の発明によれば、一般にナト
リウム塩の形で存在するデオキシリボ核酸の対イオンが
リチウムカチオンに置換されたイオン伝導体を、特殊な
製造工程等を必要としなくても、容易に効率よく得るこ
とができる。According to the fourth aspect of the present invention, an ion conductor in which the counter ion of deoxyribonucleic acid generally present in the form of a sodium salt is replaced with a lithium cation can be prepared without requiring a special production step or the like. It can be obtained easily and efficiently.
【００１８】前記デオキシリボ核酸−脂質複合体合成工
程において、デオキシリボ核酸は水溶性であり、デオキ
シリボ核酸−脂質複合体は水に不溶であるので、前記第
一の溶媒は水系溶媒とすることが望ましい。また、前記
デオキシリボ核酸−リチウム塩合成工程において、デオ
キシリボ核酸−脂質複合体を溶解させる第二の溶媒とし
ては、デオキシリボ核酸−脂質複合体を溶解させること
ができ、かつ、デオキシリボ核酸−リチウム塩が不溶、
もしくは溶解度が低い極性有機溶媒が望ましいが、特に
限定されるものではない。例えば、メタノール、エタノ
ール、２−プロパノール、クロロホルム、塩化メチレン
等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以
上混合して用いてもよい。In the deoxyribonucleic acid-lipid complex synthesis step, since the deoxyribonucleic acid is water-soluble and the deoxyribonucleic acid-lipid complex is insoluble in water, it is preferable that the first solvent is an aqueous solvent. In the deoxyribonucleic acid-lithium salt synthesizing step, as the second solvent for dissolving the deoxyribonucleic acid-lipid complex, the deoxyribonucleic acid-lipid complex can be dissolved, and the deoxyribonucleic acid-lithium salt is insoluble. ,
Alternatively, a polar organic solvent having low solubility is desirable, but is not particularly limited. For example, methanol, ethanol, 2-propanol, chloroform, methylene chloride and the like can be mentioned. These may be used alone or as a mixture of two or more.
【００１９】また、デオキシリボ核酸−脂質複合体を極
性有機溶媒に溶解させ、得られた溶液にリチウム金属塩
を添加し、充分撹拌した後に、上記極性有機溶媒と相溶
性があり、かつ、デオキシリボ核酸−リチウム塩の溶解
度を低下させる溶媒をさらに添加してもよい。添加溶媒
を加えることにより、デオキシリボ核酸−リチウム塩を
効率よく析出させることができる。添加溶媒としては、
例えば、アセトンを好適に使用することができるが、こ
れに限定されるものではない。Further, the deoxyribonucleic acid-lipid complex is dissolved in a polar organic solvent, a lithium metal salt is added to the resulting solution, and after sufficient stirring, the mixture is compatible with the polar organic solvent. -A solvent for reducing the solubility of the lithium salt may be further added. By adding the additional solvent, the deoxyribonucleic acid-lithium salt can be efficiently precipitated. As the additive solvent,
For example, acetone can be preferably used, but is not limited thereto.
【００２０】請求項５記載の発明は、デオキシリボ核酸
を第一の溶媒に溶解させ、得られた溶液に脂質を添加す
ることにより、デオキシリボ核酸−脂質複合体を析出さ
せて得るデオキシリボ核酸−脂質複合体合成工程と、前
記デオキシリボ核酸−脂質複合体を第二の溶媒に溶解さ
せ、得られた溶液にリチウム金属塩を添加することによ
り、デオキシリボ核酸−リチウム塩を析出させて得るデ
オキシリボ核酸−リチウム塩合成工程と、前記デオキシ
リボ核酸−リチウム塩を第三の溶媒に溶解させ、キャス
トした後、溶媒を除去することにより、フィルム化され
たデオキシリボ核酸−リチウム塩を得るフィルム化工程
と、からなることを特徴とするイオン伝導体の製造方法
である。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a deoxyribonucleic acid-lipid complex obtained by dissolving deoxyribonucleic acid in a first solvent and adding a lipid to the resulting solution to precipitate a deoxyribonucleic acid-lipid complex. Body synthesis step, and dissolving the deoxyribonucleic acid-lipid complex in a second solvent, and adding a lithium metal salt to the obtained solution, whereby the deoxyribonucleic acid-lithium salt obtained by precipitating the deoxyribonucleic acid-lithium salt A synthesizing step, and dissolving the deoxyribonucleic acid-lithium salt in a third solvent, casting and then removing the solvent, thereby forming a film-forming deoxyribonucleic acid-lithium salt to obtain a film-forming step. This is a method for producing a characteristic ionic conductor.
【００２１】請求項５記載の発明によれば、一般にナト
リウム塩の形で存在するデオキシリボ核酸の対イオンが
リチウムカチオンに置換され、さらにフィルム化された
イオン伝導体を、特殊な製造工程等を必要としなくて
も、容易に効率よく得ることができる。According to the fifth aspect of the present invention, a counter ion of deoxyribonucleic acid generally present in the form of a sodium salt is replaced by a lithium cation, and a film-formed ion conductor requires a special production process and the like. , And can be obtained easily and efficiently.
【００２２】前記フィルム化工程において、前記第三の
溶媒としては、デオキシリボ核酸−リチウム塩を溶解さ
せることができる溶媒であれば、特に限定されるもので
はない。例えば、水を好適に使用することができるが、
これに限定されるものではない。また、単独で用いても
よく、相溶性のある溶媒を２種以上混合して用いてもよ
い。In the film forming step, the third solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the deoxyribonucleic acid-lithium salt. For example, water can be suitably used,
It is not limited to this. Further, they may be used alone or as a mixture of two or more compatible solvents.
【００２３】請求項６記載の発明は、前記デオキシリボ
核酸は、海産物から得たことを特徴とするイオン伝導体
またはその製造方法である。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an ion conductor or a method for producing the same, wherein the deoxyribonucleic acid is obtained from a marine product.
【００２４】請求項６記載の発明によれば、水産業で大
量に水揚げされる海産物の部位を用いるので、入手が容
易であり、安価であるので、本発明のイオン伝導体を安
価に提供できる。According to the sixth aspect of the present invention, since the portion of the marine product that is landed in large quantities in the fishing industry is used, it is easily available and inexpensive, so that the ionic conductor of the present invention can be provided at low cost. .
【００２５】請求項７記載の発明は、前記デオキシリボ
核酸は、サケ精子から得たことを特徴とするイオン伝導
体またはその製造方法である。The invention according to claim 7 is the ionic conductor or the method for producing the same, wherein the deoxyribonucleic acid is obtained from salmon sperm.
【００２６】請求項７記載の発明によれば、サケ精子
は、一般に「シラコ」として知られ、大量に廃棄されて
いる材料であり、さらに、サケ精子はデオキシリボ核酸
の含有率が特に高い部位であるので、デオキシリボ核酸
を高い効率で採取することができる。従って、本発明の
イオン伝導体を安価に提供できる。るので、本発明のイ
オン伝導体を安価に提供できる。また、サケ精子はデオ
キシリボ核酸の含有率が特に高い部位であるので、デオ
キシリボ核酸を高い効率で採取することができる点でも
有利である。According to the invention as set forth in claim 7, salmon sperm is generally known as "silk" and is a material discarded in a large amount. Further, salmon sperm is located at a site where the content of deoxyribonucleic acid is particularly high. As a result, deoxyribonucleic acid can be collected with high efficiency. Therefore, the ion conductor of the present invention can be provided at low cost. Therefore, the ion conductor of the present invention can be provided at low cost. In addition, since salmon sperm is a site having a particularly high content of deoxyribonucleic acid, it is advantageous in that deoxyribonucleic acid can be collected with high efficiency.
【００２７】請求項８記載の発明は、前記デオキシリボ
核酸は、ホタテ生殖巣から得たことを特徴とするイオン
伝導体またはその製造方法である。The invention according to claim 8 is the ionic conductor or the method for producing the same, wherein the deoxyribonucleic acid is obtained from a scallop gonad.
【００２８】請求項８記載の発明によれば、ホタテは、
一般にその貝柱が食用に用いられ、前記貝柱以外の部分
は廃棄されており、さらに、ホタテ生殖巣はデオキシリ
ボ核酸の含有率が特に高い部位であるので、デオキシリ
ボ核酸を高い効率で採取することができる。従って、本
発明のイオン伝導体を安価に提供できる。According to the invention described in claim 8, the scallop is
In general, the scallop is used for food, and parts other than the scallop are discarded.Furthermore, since scallop gonads have a particularly high content of deoxyribonucleic acid, deoxyribonucleic acid can be collected with high efficiency. . Therefore, the ion conductor of the present invention can be provided at low cost.
【００２９】天然のデオキシリボ核酸は、二重らせん構
造のポリリン酸鎖にａ（アデニン），ｃ（シトシン），
ｇ（グアニン），ｔ（チミン）からなる核酸塩基がＮａ
イオンとイオン結合した構造であり、本発明のイオン伝
導体は、該ＮａイオンがＬｉイオンに置換された構造と
なっている。Natural deoxyribonucleic acid has a double-stranded polyphosphate chain with a (adenine), c (cytosine),
The nucleic acid base consisting of g (guanine) and t (thymine) is Na
It has a structure in which ions are bonded to ions, and the ion conductor of the present invention has a structure in which the Na ions are replaced with Li ions.
【００３０】[0030]
【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれらの記述により限定されるものではな
い。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited by these descriptions.
【００３１】（実施例）サケ精子由来デオキシリボ核酸
−ナトリウム塩粉末（SIGMA社製 Deoxyribo-nucleic Ac
id Sodium Salt From Salmon Testes, Product No.D162
6, CAS No.9007-49-2）を蒸留水に溶解させ、撹拌しな
がら、脂質としてＮ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ−セチルアン
モニウムブロマイドを添加することにより、白色沈殿を
得た。この沈殿をろ過し、水洗乾燥させることにより、
デオキシリボ核酸−脂質複合体を得た。得られたデオキ
シリボ核酸−脂質複合体をエタノールに溶解させ、撹拌
しながら、リチウム金属塩として水酸化リチウムを添加
し、完全に溶解させた。これにアセトンを混合すること
により、デオキシリボ核酸−リチウム塩を白色沈殿とし
て析出させた。前記白色沈殿をろ過し、アセトンでさら
に洗浄した後乾燥させることにより、デオキシリボ核酸
−リチウム塩を得た。得られたデオキシリボ核酸−リチ
ウム塩を蒸留水中に溶解させ、ニッケル箔上にキャスト
した後、蒸留水を乾燥させることにより、膜厚３０μｍ
のフィルム状のデオキシリボ核酸−リチウム塩膜を得
た。上記操作を行ったので、得られたデオキシリボ核酸
−リチウム塩膜のカチオンはほぼ１００％リチウムイオ
ンであると考えられ、また、デオキシリボ核酸の二重ら
せん構造も保持されている。これを６０℃で真空乾燥す
ることにより、残留水分を除去した。これを本発明イオ
ン伝導体とする。(Example) Salmon sperm-derived deoxyribonucleic acid-sodium salt powder (SIGMA's Deoxyribo-nucleic Ac)
id Sodium Salt From Salmon Testes, Product No.D162
6, CAS No. 9007-49-2) was dissolved in distilled water, and N, N'-dimethyl-N-cetylammonium bromide was added as a lipid with stirring to obtain a white precipitate. This precipitate is filtered, washed with water and dried,
A deoxyribonucleic acid-lipid complex was obtained. The obtained deoxyribonucleic acid-lipid complex was dissolved in ethanol, and lithium hydroxide was added as a lithium metal salt with stirring to completely dissolve the complex. By mixing acetone with this, deoxyribonucleic acid-lithium salt was precipitated as a white precipitate. The white precipitate was filtered, further washed with acetone, and dried to obtain a deoxyribonucleic acid-lithium salt. The resulting deoxyribonucleic acid-lithium salt was dissolved in distilled water, cast on a nickel foil, and then dried to a thickness of 30 μm.
A film-form deoxyribonucleic acid-lithium salt film was obtained. Since the above operation was performed, the cation of the obtained deoxyribonucleic acid-lithium salt membrane is considered to be almost 100% lithium ion, and the double helical structure of the deoxyribonucleic acid is retained. This was vacuum-dried at 60 ° C. to remove residual moisture. This is referred to as the ion conductor of the present invention.
【００３２】（比較例）ポリエチレンオキシドとポリプ
ロピレンオキシドのランダムコポリマーに過塩素酸リチ
ウムを、エチレンオキシドユニット３０モルに対しリチ
ウムイオン１モルとなるように添加して、８０℃のホッ
トプレート上で撹拌して溶解させ、ニッケル箔上にキャ
ストした後、冷却することにより、膜厚３０μｍのフィ
ルム状のポリエチレンオキシド−プロピレンオキシド−
リチウム塩膜を得た。これを６０℃真空乾燥することに
より、残留水分を除去した。これを比較イオン伝導体と
する。COMPARATIVE EXAMPLE Lithium perchlorate was added to a random copolymer of polyethylene oxide and polypropylene oxide such that lithium ion was 1 mol per 30 mol of ethylene oxide units, and the mixture was stirred on a hot plate at 80 ° C. After being melted, cast on a nickel foil, and cooled, a 30 μm-thick film-like polyethylene oxide-propylene oxide-
A lithium salt film was obtained. This was vacuum dried at 60 ° C. to remove residual moisture. This is used as a comparative ionic conductor.
【００３３】本発明イオン伝導体及び比較イオン伝導体
について、交流インピーダンス法により、０〜６０℃に
おけるイオン伝導度を測定した。図１に、本発明イオン
伝導体（Ａ）及び比較イオン伝導体（Ｂ）の温度とイオ
ン伝導度の関係を示す。With respect to the ion conductor of the present invention and the comparative ion conductor, the ionic conductivity at 0 to 60 ° C. was measured by the AC impedance method. FIG. 1 shows the relationship between the temperature and the ionic conductivity of the ion conductor of the present invention (A) and the comparative ion conductor (B).
【００３４】図１より、本発明イオン伝導体（Ａ）及び
比較イオン伝導体（Ｂ）のイオン伝導度は、測定温度が
低くなるほど低下し、２０℃では１×１０-5Ｓ／ｃｍ程
度であることが分かる。FIG. 1 shows that the ion conductivity of the ion conductor (A) of the present invention and the comparative ion conductor (B) decreases as the measurement temperature decreases, and at 20 ° C., is about 1 × 10 −5 S / cm. You can see that there is.
【００３５】ここで、比較イオン伝導体はリチウムイオ
ンと過塩素酸イオンのバイイオン伝導体であり、リチウ
ムイオンの輸率は０．３〜０．４と推定されるのに対
し、本発明イオン伝導体は、アニオンであるポリリン酸
イオンがデオキシリボ核酸に固定されているため、リチ
ウムイオンのシングルイオン伝導体になっており、リチ
ウムイオンの輸率は１と推定される。従って、図１にお
いて見かけのイオン伝導度がほぼ同じであるので、リチ
ウムイオンとしての真のイオン伝導度は、本発明イオン
伝導体は比較イオン伝導体に比較して、２〜３倍の値を
有していると言える。従って、電池等、直流電流を扱う
デバイスへの応用において、高分子固体電解質として用
いることができる等、本発明のイオン伝導体は極めて有
利な材料である。The comparative ionic conductor is a biionic conductor of lithium ions and perchlorate ions, and the transport number of lithium ions is estimated to be 0.3 to 0.4, whereas the ion conductivity of the present invention is The body is a single ion conductor of lithium ions because polyphosphate ions, which are anions, are fixed to deoxyribonucleic acid, and the transport number of lithium ions is estimated to be 1. Therefore, the apparent ionic conductivity in FIG. 1 is almost the same, so that the ionic conductor of the present invention has a value two to three times greater than that of the comparative ionic conductor. It can be said that it has. Therefore, the ionic conductor of the present invention is a very advantageous material, for example, it can be used as a polymer solid electrolyte in applications to devices that handle direct current, such as batteries.
【００３６】また、本発明イオン伝導体は、デオキシリ
ボ核酸−ナトリウム塩を、二度のカチオン交換工程によ
りデオキシリボ核酸−リチウム塩とし、これを蒸留水中
に溶解させた後キャストし、乾燥させただけであり、デ
オキシリボ核酸の二重らせん構造を保持している。従っ
て、アニオンであるポリリン酸イオンのサイト間距離が
短くなり、カチオンの移動性が向上するため、室温付近
で良好なイオン伝導性を有するものと考えられる。The ion conductor of the present invention can be obtained by simply converting a deoxyribonucleic acid-sodium salt into a deoxyribonucleic acid-lithium salt by two cation exchange steps, dissolving the same in distilled water, casting and drying. Yes, and retains the double helix structure of deoxyribonucleic acid. Therefore, the distance between the sites of the polyphosphate ion, which is an anion, is reduced, and the mobility of the cation is improved. Therefore, it is considered that the polyphosphate ion has good ionic conductivity at around room temperature.
【００３７】さらに、本発明イオン伝導体は、デオキシ
リボ核酸−ナトリウム塩を、二度のカチオン交換工程に
よりデオキシリボ核酸−リチウム塩とし、これを蒸留水
中に溶解させた後キャストし、乾燥させることにより、
フィルム化したものである。このように、本発明による
イオン伝導体は、成膜性に優れ、容易にフィルム化する
ことができ、室温付近で良好なイオン伝導性を有するイ
オン伝導体となる。そのため、電池等、電気化学デバイ
スへの応用が容易である。なお、本発明によるイオン伝
導体は、フイルム化した後に延伸させること、または電
場あるいは磁場をかけることにより、デオキシリボ核酸
分子を配向させると、更にイオン伝導性を向上させるこ
とが可能である。Further, the ionic conductor of the present invention is obtained by converting a deoxyribonucleic acid-sodium salt into a deoxyribonucleic acid-lithium salt by two cation exchange steps, dissolving the same in distilled water, casting, and drying.
It is made into a film. As described above, the ion conductor according to the present invention has excellent film-forming properties, can be easily formed into a film, and has good ion conductivity at around room temperature. Therefore, application to an electrochemical device such as a battery is easy. The ionic conductor according to the present invention can be further improved in ionic conductivity by stretching after film formation or by applying an electric or magnetic field to orient the deoxyribonucleic acid molecules.
【００３８】また、ホタテ生殖巣由来のデオキシリボ核
酸を用いて同様の実験を行った結果、上記の実験結果と
同様の結果を得た。A similar experiment was performed using deoxyribonucleic acid derived from scallop gonads, and as a result, the same results as those described above were obtained.
【００３９】なお、関連する先行技術として、デオキシ
リボ核酸−脂質複合体をフィルム化すること、また該フ
ィルムを延伸することについては、特開平８−２３９３
９８号公報、特開平１１−１１９２７０号公報に記載が
ある。As a related prior art, forming a deoxyribonucleic acid-lipid complex into a film and stretching the film are described in JP-A-8-2393.
No. 98 and JP-A-11-119270.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上述べたように、請求項１記載の発明
によれば、室温付近で良好なイオン伝導性を有するイオ
ン伝導体を容易に提供することが可能となる。As described above, according to the first aspect of the present invention, it is possible to easily provide an ionic conductor having good ionic conductivity at around room temperature.
【００４１】請求項２記載の発明によれば、室温付近で
良好なイオン伝導性を有するイオン伝導体をさらに容易
に提供することが可能となる。According to the second aspect of the present invention, it is possible to more easily provide an ion conductor having good ion conductivity at around room temperature.
【００４２】請求項３記載の発明によれば、室温付近で
良好なイオン伝導性を有するイオン伝導体をさらに容易
に提供することが可能となるとなるだけでなく、電池等
の電気化学デバイスへの応用が容易となる。According to the third aspect of the present invention, not only can it be possible to more easily provide an ion conductor having good ionic conductivity at around room temperature, but also it can be applied to an electrochemical device such as a battery. Application becomes easy.
【００４３】請求項４記載の発明によれば、室温付近で
良好なイオン伝導性を有するイオン伝導体を、特殊な製
造工程等を必要としなくても、容易に効率よく得ること
ができる。According to the fourth aspect of the present invention, an ionic conductor having good ionic conductivity at around room temperature can be easily and efficiently obtained without requiring a special manufacturing process or the like.
【００４４】請求項５記載の発明によれば、室温付近で
良好なイオン伝導性を有し、さらに、電池等の電気化学
デバイスへの応用が容易であるイオン伝導体を、特殊な
製造工程等を必要としなくても、容易に効率よく得るこ
とができる。According to the fifth aspect of the present invention, an ionic conductor which has good ionic conductivity at around room temperature and is easily applied to an electrochemical device such as a battery can be produced by a special manufacturing process or the like. Can be obtained easily and efficiently.
【００４５】請求項６記載の発明によれば、本発明のイ
オン伝導体を安価に提供できる。According to the invention of claim 6, the ionic conductor of the present invention can be provided at low cost.
【００４６】請求項７記載の発明によれば、本発明のイ
オン伝導体を安価に提供できる。According to the invention of claim 7, the ionic conductor of the present invention can be provided at low cost.
【００４７】請求項８記載の発明によれば、本発明のイ
オン伝導体を安価に提供できる。According to the eighth aspect of the present invention, the ionic conductor of the present invention can be provided at low cost.
【図１】本発明イオン伝導体及び比較イオン伝導体の温
度とイオン伝導度の関係を示した図であるFIG. 1 is a diagram showing the relationship between temperature and ion conductivity of the ion conductor of the present invention and a comparative ion conductor.
Claims (8)
オンと、リチウムカチオンとからなることを特徴とする
イオン伝導体。1. An ionic conductor comprising a polyphosphate anion derived from deoxyribonucleic acid and a lithium cation.
造を有することを特徴とする請求項１記載のイオン伝導
体。2. The ion conductor according to claim 1, wherein the molecular structure of the ion conductor has a double helix structure.
いることを特徴とする請求項１または２記載のイオン伝
導体。3. The ionic conductor according to claim 1, wherein the ionic conductor is formed into a film.
せ、得られた溶液に脂質を添加することにより、デオキ
シリボ核酸−脂質複合体を析出させて得るデオキシリボ
核酸−脂質複合体合成工程と、前記デオキシリボ核酸−
脂質複合体を第二の溶媒に溶解させ、得られた溶液にリ
チウム金属塩を添加することにより、デオキシリボ核酸
−リチウム塩を析出させて得るデオキシリボ核酸−リチ
ウム塩合成工程と、からなることを特徴とするイオン伝
導体の製造方法。4. A deoxyribonucleic acid-lipid complex synthesis step obtained by dissolving deoxyribonucleic acid in a first solvent and adding a lipid to the obtained solution, thereby precipitating a deoxyribonucleic acid-lipid complex. Deoxyribonucleic acid-
Dissolving the lipid complex in the second solvent and adding a lithium metal salt to the obtained solution, thereby precipitating the deoxyribonucleic acid-lithium salt, thereby obtaining a deoxyribonucleic acid-lithium salt synthesizing step. A method for producing an ion conductor.
せ、得られた溶液に脂質を添加することにより、デオキ
シリボ核酸−脂質複合体を析出させて得るデオキシリボ
核酸−脂質複合体合成工程と、前記デオキシリボ核酸−
脂質複合体を第二の溶媒に溶解させ、得られた溶液にリ
チウム金属塩を添加することにより、デオキシリボ核酸
−リチウム塩を析出させて得るデオキシリボ核酸−リチ
ウム塩合成工程と、前記デオキシリボ核酸−リチウム塩
を第三の溶媒に溶解させ、キャストした後、溶媒を除去
することにより、フィルム化されたデオキシリボ核酸−
リチウム塩を得るフィルム化工程と、からなることを特
徴とするイオン伝導体の製造方法。5. A deoxyribonucleic acid-lipid complex synthesis step obtained by dissolving deoxyribonucleic acid in a first solvent and adding a lipid to the obtained solution, thereby precipitating a deoxyribonucleic acid-lipid complex. Deoxyribonucleic acid-
Dissolving the lipid complex in a second solvent, adding a lithium metal salt to the obtained solution, thereby depositing deoxyribonucleic acid-lithium salt, thereby obtaining a deoxyribonucleic acid-lithium salt synthesizing step; After dissolving the salt in a third solvent, casting, and then removing the solvent, the film-formed deoxyribonucleic acid-
A film forming step of obtaining a lithium salt.
たことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のイ
オン伝導体またはその製造方法。6. The ionic conductor according to claim 1, wherein the deoxyribonucleic acid is obtained from a marine product.
得たことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
イオン伝導体またはその製造方法。7. The ionic conductor according to claim 1, wherein the deoxyribonucleic acid is obtained from salmon sperm.
から得たことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記
載のイオン伝導体またはその製造方法。8. The ionic conductor according to claim 1, wherein the deoxyribonucleic acid is obtained from scallop gonads.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000314901A JP2002124126A (en) | 2000-10-16 | 2000-10-16 | Ion conductor and manufacturing method of the same |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101713119B1 (en) * | 2016-04-15 | 2017-03-08 | 한국기계연구원 | Manufacturing method of salmon deoxyribonucleic acid film and apparatus for injecting medicine using the salmon deoxyribonucleic acid film |
| WO2017179956A3 (en) * | 2016-04-15 | 2017-12-07 | 한국기계연구원 | Method for manufacturing nucleic acid film and apparatus for injecting medicine using nucleic acid film |
-
2000
- 2000-10-16 JP JP2000314901A patent/JP2002124126A/en active Pending
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| US11040103B2 (en) | 2016-04-15 | 2021-06-22 | Admbioscience Inc. | Method for manufacturing nucleic acid film and apparatus for injecting medicine using nucleic acid film |
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