JP2002246066A - Electrolyte component, electrochemical cell, photo- electrochemical cell, and nonaqueous secondary cell - Google Patents

Electrolyte component, electrochemical cell, photo- electrochemical cell, and nonaqueous secondary cell

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JP2002246066A
JP2002246066A JP2001038118A JP2001038118A JP2002246066A JP 2002246066 A JP2002246066 A JP 2002246066A JP 2001038118 A JP2001038118 A JP 2001038118A JP 2001038118 A JP2001038118 A JP 2001038118A JP 2002246066 A JP2002246066 A JP 2002246066A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolyte component, having superior charge transport capability and high molecular liquid crystal properties without substantially volatilizing, and to provide an electrochemical cell containing the electrolyte component and having superior durability and ionic conduction property. SOLUTION: This electrolyte component has a side chain, having a cationic part or an anionic part in a polyalkylene oxide main chain and a counter ion of the side chain, and the side chain or the counter ion contains polyalkylene oxide, having liquid crystal property. Moreover, it s preferable that the polyalkylene oxide include a structure expressed in the following formula (I), wherein A denotes a substituent having the anionic part or the cationic part, Y denotes the counter ion of A, and at least either of A and Y has liquid crystal property.

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、新規な高分子液晶
性の電解質組成物に関する。更には、当該電解質組成物
を用いた電気化学電池、特に非水二次電池および光電気
化学電池に関する。
[0001] The present invention relates to a novel polymer liquid crystal electrolyte composition. Further, the present invention relates to an electrochemical battery using the electrolyte composition, particularly a nonaqueous secondary battery and a photoelectrochemical battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】非水二次電池や色素増感太陽電池などの
電気化学電池に用いられる電解質とは、目的に応じたキ
ャリアイオンを含み、そのイオンを電極間に輸送する機
能(イオン伝導という)を持つ媒体である。例えば、非
水二次電池の代表であるリチウム二次電池では、リチウ
ムイオンの輸送が、色素増感太陽電池では、ヨウ素イオ
ンおよびヨウ素三量体イオンの伝導性が問題となる。こ
れら電池においては、一般に、イオン伝導性が高い溶液
系が電解質として多く用いられているが、電池に組み込
んだ際の溶媒の枯渇や漏れが電池の耐久性を低下させる
などの問題があった。また、リチウム二次電池において
は溶液を密閉するため、金属容器を用いなければならな
いため、電池質量が重くなり、電池形状にも自由度を持
たせることが困難であった。このような溶液系電解質の
欠点を克服するため、近年、種々の電解質が提案されて
いる。溶液電解質をポリマーマトリックスに浸潤させた
いわゆるゲル電解質(特公昭61−23945号公報、
特公昭61−23947号公報)は、溶液系電解質に対
するイオン伝導度の低下が小さく電池性能を落とさない
が、溶媒の揮発を完全に抑止することはできていない。
また、塩をポリエチレンオキシドなどのポリマーに溶解
したポリマー電解質(K.Murata、ElectrochimicaActa、Vo
l.40、No.13-14、p2177-2184、1995年)は、溶液系電解質の
問題を解決するものとして期待されるが、イオン伝導度
は未だ十分ではない。一方、対アニオンがBF4 -、(C
3SO22-などのイミダゾリウム塩やピリジニウム
塩は、室温で液状の室温溶融塩であり、リチウムイオン
電池用の電解質として、提案されている。しかし、電解
質の機械的強度とイオン伝導性とは相反し、溶融塩自身
の粘性を上げたり、ポリマーを含有させるなどの手段
で、機械的強度を強くした場合にはイオン伝導度の低下
が見られる。さらに、上記のような電解質では、イオン
伝導性の温度依存性が大きく、特に低温でのイオン伝導
性が不十分であった。
2. Description of the Related Art An electrolyte used in an electrochemical cell such as a non-aqueous secondary battery or a dye-sensitized solar cell contains a carrier ion according to the purpose, and transports the ion between electrodes (called ion conduction). ). For example, transport of lithium ions is a problem in a lithium secondary battery that is a typical nonaqueous secondary battery, and conductivity of iodine ions and iodine trimer ions is a problem in a dye-sensitized solar cell. In these batteries, generally, a solution system having high ion conductivity is often used as an electrolyte. However, there is a problem that the exhaustion or leakage of the solvent when incorporated into the battery lowers the durability of the battery. In addition, in the lithium secondary battery, a metal container must be used to seal the solution, so that the weight of the battery becomes heavy, and it is difficult to give a degree of freedom to the shape of the battery. In order to overcome such disadvantages of the solution electrolyte, various electrolytes have recently been proposed. A so-called gel electrolyte in which a solution electrolyte is impregnated into a polymer matrix (Japanese Patent Publication No. Sho 61-23945,
JP-B-61-23947) has a small decrease in ionic conductivity with respect to a solution-based electrolyte and does not lower battery performance, but cannot completely suppress volatilization of a solvent.
In addition, polymer electrolytes in which salts are dissolved in polymers such as polyethylene oxide (K. Murata, ElectrochimicaActa, Vo
l.40, No.13-14, p2177-2184, 1995) is expected to solve the problem of solution-based electrolytes, but the ionic conductivity is not yet sufficient. On the other hand, when the counter anion is BF 4 , (C
F 3 SO 2) 2 N - imidazolium salt or a pyridinium salt, such as a room temperature molten salt which is liquid at room temperature, as an electrolyte for lithium-ion batteries, have been proposed. However, the mechanical strength of the electrolyte is opposite to the ionic conductivity. If the mechanical strength is increased by increasing the viscosity of the molten salt itself or by incorporating a polymer, the ionic conductivity is reduced. Can be Furthermore, in the above-mentioned electrolytes, the ionic conductivity has a large temperature dependency, and the ionic conductivity at low temperatures is particularly insufficient.

【0003】ところで、光エネルギーを電気エネルギー
に変換する太陽光発電は単結晶シリコン太陽電池、多結
晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、
テルル化カドミウムやセレン化インジウム銅等の化合物
太陽電池が実用化、もしくは研究開発の対象となってい
るが、普及させる上で製造コスト、原材料の確保、エネ
ルギーペイバックタイムの長さなどの問題点を克服する
必要がある。一方、大面積化や低価格化を指向した有機
材料を用いた太陽電池もこれまでにも多く提案されてい
るが、変換効率が低く、耐久性も悪いという問題があっ
た。
By the way, photovoltaic power generation, which converts light energy into electric energy, includes monocrystalline silicon solar cells, polycrystalline silicon solar cells, amorphous silicon solar cells,
Compound solar cells such as cadmium telluride and indium copper selenide have been put into practical use or subject to research and development.However, in order to spread them, problems such as manufacturing costs, securing of raw materials, and long energy payback time have been identified. It needs to be overcome. On the other hand, there have been proposed many solar cells using an organic material intended to have a large area and a low price, but have a problem that conversion efficiency is low and durability is poor.

【0004】こうした状況の中で、Nature(第3
53巻、第737〜740頁、1991年)および米国
特許4927721号等に、色素によって増感された酸
化物半導体を用いた光電変換素子(以後、色素増感光電
変換素子と略す)およびこれを用いた光電気化学電池の
技術が開示された。この電池は負極として機能する光電
変換素子、電荷移動層および対極からなる。光電変換素
子は導電性支持体および感光層からなり、感光層は表面
に色素が吸着した半導体を含む。電荷移動層は酸化還元
体からなり、負極と対極(正極)との間で電荷輸送を担
う。上記特許で提案された光電気化学電池では、電荷移
動層としてヨウ化カリウム等の塩を電解質とする水溶液
(電解液)が用いられた。この方式は安価で、比較的高
いエネルギー変換効率(光電変換効率)が得られる点で
有望であるが、長期にわたって使用すると電解液の蒸
散、枯渇により光電変換効率が著しく低下したり、電池
として機能しなくなることが問題であった。
In such a situation, Nature (No. 3)
53, pp. 737-740, 1991) and U.S. Pat. No. 4,927,721 and the like, a photoelectric conversion element using an oxide semiconductor sensitized by a dye (hereinafter, abbreviated as a dye-sensitized photoelectric conversion element) and the like. The technology of the photoelectrochemical cell used was disclosed. This battery includes a photoelectric conversion element functioning as a negative electrode, a charge transfer layer, and a counter electrode. The photoelectric conversion element includes a conductive support and a photosensitive layer, and the photosensitive layer includes a semiconductor having a surface on which a dye is adsorbed. The charge transfer layer is made of an oxidation-reduction body and performs charge transport between the negative electrode and the counter electrode (positive electrode). In the photoelectrochemical cell proposed in the above patent, an aqueous solution (electrolytic solution) using a salt such as potassium iodide as an electrolyte was used as the charge transfer layer. This method is promising in that it is inexpensive and can provide relatively high energy conversion efficiency (photoelectric conversion efficiency). However, when used for a long time, the photoelectric conversion efficiency drops significantly due to evaporation and depletion of the electrolyte, and the battery functions as a battery. There was a problem that it would not be.

【0005】この問題に対し、電解液の枯渇防止方法と
して、WO95/18456号に低融点化合物であるイ
ミダゾリウム塩を電解質とする方法が記載されている。
この方法によれば、従来、電解質の溶媒として用いてい
た水や有機溶剤が不要、あるいは少量で済むため、耐久
性の改善は見られたが、未だ耐久性は不十分であり、ま
たイミダゾリウム塩を高濃度にすると粘度が高くなると
ともに電荷輸送能が低下し、光電変換効率が低くなると
いう問題があった。さらには、トリアゾリウム塩を電解
質とする方法もあるが、この方法においてもイミダゾリ
ウム塩と同様の問題が生じる。
[0005] In order to solve this problem, as a method for preventing depletion of the electrolytic solution, WO 95/18456 describes a method using an imidazolium salt as a low melting point compound as an electrolyte.
According to this method, water or an organic solvent, which has been conventionally used as a solvent for the electrolyte, is not necessary or is small, so that the durability has been improved, but the durability is still insufficient, and the imidazolium is still insufficient. When the concentration of the salt is increased, the viscosity is increased, the charge transporting ability is reduced, and the photoelectric conversion efficiency is reduced. Further, there is a method using a triazolium salt as an electrolyte, but this method also has the same problem as the imidazolium salt.

【0006】上記のように、リチウムイオン2次電池や
太陽電池などの電気化学セルの電解質として機械的強度
とイオン伝導性を両立することは、非常に困難な課題で
ある。
As described above, it is very difficult to achieve both mechanical strength and ionic conductivity as an electrolyte of an electrochemical cell such as a lithium ion secondary battery or a solar battery.

【0007】これらを解決する一つの方法として、液晶
性化合物を電解質組成物に含有させることが提案されて
いる。これらの例として、アルキレンオキシ基などイオ
ンに対する配位能を持つ部位とメソゲン基を有する化合
物(特開平11−86629号)、ポリエチレンオキシ
ド分子鎖中にメソゲン基が導入された化合物(特開平4
−323260号)、ポリエチレンオキシドの側鎖に液
晶性部位を有する化合物(特開平11−116792)
などが示されている。これらは、カチオンと錯形成する
ことにより電解質塩を溶解し、イオンを伝導する運動性
の高い柔軟な部位と、機械的強度を保つために分子集合
させるための剛直部位(メソゲン基)から構成されてい
る。
As one method for solving these problems, it has been proposed to include a liquid crystal compound in an electrolyte composition. Examples thereof include a compound having a mesogen group and a site having a coordinating ability to an ion such as an alkyleneoxy group (JP-A-11-86629), and a compound having a mesogen group introduced into a polyethylene oxide molecular chain (JP-A-Hei.
-323260), a compound having a liquid crystal moiety in the side chain of polyethylene oxide (JP-A-11-116792)
And so on. These are composed of a flexible part with high mobility that conducts ions by dissolving the electrolyte salt by complexing with cations, and a rigid part (mesogen group) for assembling molecules to maintain mechanical strength. ing.

【0008】ところで、重原らの最近の研究(Jour
nal of Power Source、92巻、1
20−123頁、2001年)から、電解質が電気化学
電池の中で効率良く機能するためには、イオン伝導度が
高いことの他に、キャリアとなるイオンがより選択的に
伝導すること、すなわちキャリアイオンの輸率が高いこ
とが性能上重要であることがわかってきている。例え
ば、リチウムイオン電池においては、リチウムイオン輸
率が高いこと、ヨウ素アニオンがキャリアとなる色素増
感太陽電池においては、ヨウ素アニオン輸率の高いこと
が望ましい。前述した液晶性化合物を用いた電解質にお
いては、目的に応じたイオンを塩の形で添加する必要が
あり、キャリアイオンの対イオンの伝導がキャリアイオ
ンの輸率を低下させ、電池性能を低下させる。
By the way, recent research by Shigehara et al. (Jour
nal of Power Source, 92, 1
20-123, 2001), in order for an electrolyte to function efficiently in an electrochemical cell, in addition to having high ionic conductivity, ions that serve as carriers are more selectively conducted, that is, It has been found that a high carrier ion transport number is important for performance. For example, a lithium ion battery preferably has a high lithium ion transport number, and a dye sensitized solar cell having an iodine anion as a carrier preferably has a high iodine anion transport number. In the electrolyte using the liquid crystal compound described above, it is necessary to add ions according to the purpose in the form of a salt, and the conduction of the counter ion of the carrier ion lowers the transport number of the carrier ion and lowers the battery performance. .

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来に
おける問題を解決し、以下の目的を達成することを課題
とする。即ち、本発明の目的は、実質的に揮発せず、か
つ電荷輸送能に優れた高分子液晶性の電解質組成物を提
供し、更に該電解質組成物を含み、耐久性とイオン伝導
性に優れた電気化学電池、耐久性と光電変換特性に優れ
た光電気化学電池、および電池容量を低下させず、しか
もサイクル特性に優れた非水二次電池を提供することで
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and achieve the following objects. That is, an object of the present invention is to provide a polymer liquid crystal electrolyte composition which does not substantially volatilize and has excellent charge transportability, and further contains the electrolyte composition, and has excellent durability and ion conductivity. It is an object of the present invention to provide an electrochemical battery, a photoelectrochemical battery having excellent durability and photoelectric conversion characteristics, and a non-aqueous secondary battery having excellent cycle characteristics without reducing the battery capacity.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段は、以下の通りである。即ち、 <1> ポリアルキレンオキシド主鎖に、カチオン部位
またはアニオン部位を持つ側鎖と、該側鎖の対イオンと
を有し、該側鎖あるいはその対イオンが液晶性であるポ
リアルキレンオキシドを含有することを特徴とする電解
質組成物である。 <2> 前記ポリアルキレンオキシドが、下記式(I)
で表される構造を含む前記<1>に記載の電解質組成物
である。
Means for solving the above problems are as follows. That is, <1> a polyalkylene oxide having a side chain having a cation site or an anion site in the polyalkylene oxide main chain, and a counter ion of the side chain, wherein the side chain or its counter ion is liquid crystalline. It is an electrolyte composition characterized by containing. <2> The polyalkylene oxide has the following formula (I)
It is an electrolyte composition as described in said <1> containing the structure represented by these.

【0011】[0011]

【化3】 Embedded image

【0012】(式(I)中、Aはアニオン部位またはカ
チオン部位を有する置換基を表し、YはAの対イオンを
表し、AおよびYの少なくとも一方は液晶性である。) <3> 前記ポリアルキレンオキシドが、下記式(II)
で表される構造を含む前記<1>または<2>に記載の
電解質組成物である。
(In the formula (I), A represents a substituent having an anion moiety or a cation moiety, Y represents a counter ion of A, and at least one of A and Y is liquid crystalline.) <3> The polyalkylene oxide has the following formula (II)
The electrolyte composition according to the item <1> or <2>, comprising a structure represented by the formula:

【0013】[0013]

【化4】 Embedded image

【0014】(式(II)中、Rは、水素原子、置換もし
くは無置換のアルキル基、または置換もしくは無置換の
アリール基を表す。) <4> 前記側鎖が液晶性アニオンである前記<1>か
ら<3>のいずれかに記載の電解質組成物である。 <5> 前記側鎖が液晶性カチオンである前記<1>か
ら<3>のいずれかに記載の電解質組成物である。 <6> 前記側鎖の対イオンが、アルカリ金属イオンで
ある前記<4>に記載の電解質組成物である。 <7> 前記側鎖の対イオンが、ヨウ素アニオン、ある
いは、スルホンアミド、ジスルホンイミド、N−アシル
スルホンアミド、カルボン酸、スルホン酸、アルコー
ル、活性メチレン、および活性メチンから選択される少
なくとも1種が解離したアニオンである前記<5>に記
載の電解質組成物である。 <8> 前記<1>から<7>のいずれかに記載の電解
質組成物を含むことを特徴とする電気化学電池である。 <9> 前記<1>から<7>のいずれかに記載の電解
質組成物を含む電荷移動層、色素で増感された半導体を
含む感光層、および対向電極を有することを特徴とする
光電気化学電池である。 <10> 前記<1>から<7>のいずれかに記載の電
解質組成物を含むことを特徴とする非水二次電池であ
る。電解質においては、移動させたいイオン以外は動か
ない(目的イオンの輸率が高い)ことが重要である。目
的とするイオンを塩の形で添加する場合には、目的イオ
ンの対イオンの伝導が目的イオンの輸率を低下させてし
まう。本発明の電解質組成物によれば、側鎖にアニオン
部位を持つ高分子においては、その対カチオンを例えば
リチウムにすることで、それ自身がリチウム塩となるた
め、新たにリチウム塩を添加せず電解質として用いるこ
とができ、アニオンが高分子鎖に束縛(化学的に結合)
されているため移動せず、リチウムイオン輸率は1(シ
ングルイオントランスファー)となる。また、色素増感
太陽電池用のようなアニオンを輸送したい電解質におい
ては、カチオンを側鎖に固定することで、その対アニオ
ン(例えばヨウ素)のみを移動させることができる。以
上のように、動かさないイオンを高分子中に化学結合に
より固定することにより、目的イオンの輸率を向上させ
ることができる。
(In the formula (II), R represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group.) <4> The above-mentioned <wherein the side chain is a liquid crystalline anion. The electrolyte composition according to any one of 1> to <3>. <5> The electrolyte composition according to any one of <1> to <3>, wherein the side chain is a liquid crystalline cation. <6> The electrolyte composition according to <4>, wherein the side chain counter ion is an alkali metal ion. <7> The side chain counter ion is an iodine anion or at least one selected from sulfonamide, disulfonimide, N-acyl sulfonamide, carboxylic acid, sulfonic acid, alcohol, active methylene, and active methine. The electrolyte composition according to <5>, wherein the electrolyte composition is a dissociated anion. <8> An electrochemical battery including the electrolyte composition according to any one of <1> to <7>. <9> A photoelectric device comprising a charge transfer layer containing the electrolyte composition according to any one of <1> to <7>, a photosensitive layer containing a semiconductor sensitized with a dye, and a counter electrode. It is a chemical battery. <10> A non-aqueous secondary battery including the electrolyte composition according to any one of <1> to <7>. In the electrolyte, it is important that only the ions to be moved do not move (the transport number of the target ion is high). When the target ion is added in the form of a salt, the conduction of the counter ion of the target ion lowers the transport number of the target ion. According to the electrolyte composition of the present invention, in a polymer having an anion site in a side chain, by setting the counter cation to, for example, lithium, the lithium ion itself becomes a lithium salt. Can be used as electrolyte, anion is bound to polymer chain (chemical bond)
Therefore, the lithium ion transport number is 1 (single ion transfer). Further, in an electrolyte such as for a dye-sensitized solar cell which wants to transport an anion, only the counter anion (for example, iodine) can be moved by fixing the cation to the side chain. As described above, by immobilizing immobilized ions in a polymer by chemical bonding, the transport number of the target ion can be improved.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。 [電解質組成物]本発明の電解質組成物は、化学反応お
よび金属メッキ等の反応溶媒、CCD(電荷結合素子)
カメラ、種々の電気化学電池(いわゆる電池)、電気化
学センサー、光電気化学センサーなどに用いることがで
きる。好ましくは非水二次電池(特に、リチウム二次電
池)および後述する半導体を用いた光電気化学電池に用
いられ、光電気化学電池に用いられることがより好まし
い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail. [Electrolyte composition] The electrolyte composition of the present invention is prepared by using a reaction solvent such as a chemical reaction and metal plating, a CCD (Charge Coupled Device).
It can be used for cameras, various electrochemical batteries (so-called batteries), electrochemical sensors, photoelectrochemical sensors, and the like. It is preferably used for a nonaqueous secondary battery (particularly, a lithium secondary battery) and a photoelectrochemical battery using a semiconductor described later, and more preferably used for a photoelectrochemical battery.

【0016】本発明の電解質組成物は、ポリアルキレン
オキシド主鎖に、カチオン部位またはアニオン部位を持
つ側鎖と、該側鎖の対イオンとを有し、該側鎖あるいは
その対イオンが液晶性であるポリアルキレンオキシドを
含有する。前記ポリアルキレンオキシドは、前記側鎖の
対イオンをリチウムイオン(リチウム電池系)やヨウ素
アニオン(色素増感太陽電池系)などのキャリアイオン
とすることにより、新たに塩を追加することなく、それ
自身を電解質として用いることができるため、キャリア
イオン以外の可動性イオンが存在せず、キャリアイオン
の輸率を向上させることができる。前記ポリアルキレン
オキシド主鎖としては、ポリエチレンオキシド主鎖、ポ
リプロピレンオキシド主鎖などが挙げられる。前記ポリ
アルキレンオキシドは、その分子鎖中に下記式(I)で
表される構造を有することが好ましい。
The electrolyte composition of the present invention comprises a polyalkylene oxide main chain having a side chain having a cation site or an anion site, and a counter ion of the side chain, wherein the side chain or its counter ion has a liquid crystalline property. A polyalkylene oxide. The polyalkylene oxide has a counter ion of the side chain as a carrier ion such as a lithium ion (lithium battery system) or an iodine anion (a dye-sensitized solar cell system), thereby adding a new salt without adding a salt. Since itself can be used as the electrolyte, there is no mobile ion other than the carrier ion, and the transport number of the carrier ion can be improved. Examples of the polyalkylene oxide main chain include a polyethylene oxide main chain and a polypropylene oxide main chain. The polyalkylene oxide preferably has a structure represented by the following formula (I) in its molecular chain.

【0017】[0017]

【化5】 Embedded image

【0018】式(I)中、Aはアニオン部位またはカチ
オン部位を有する置換基を表し、YはAの対イオンを表
し、AおよびYの少なくとも一方は液晶性である。本発
明においては、式(I)におけるA、即ちカチオン部位
またはアニオン部位を有する側鎖が液晶性であること
が、その対イオンを可動性のキャリアイオンとすること
ができる点で好ましい。前記ポリアルキレンオキシド
は、その分子鎖中に、異なる2種以上のアニオン部位ま
たはカチオン部位を有する置換基を有していてもよい。
In the formula (I), A represents a substituent having an anion site or a cation site, Y represents a counter ion of A, and at least one of A and Y is liquid crystalline. In the present invention, it is preferable that A in the formula (I), that is, the side chain having a cation portion or an anion portion is liquid crystalline in that a counter ion thereof can be a mobile carrier ion. The polyalkylene oxide may have a substituent having two or more different anion sites or cation sites in its molecular chain.

【0019】前記アニオン部位としては、ヨウ素アニオ
ン、並びに、スルホンアミド、ジスルホンイミド、N−
アシルスルホンアミド、カルボン酸、スルホン酸、アル
コール、活性メチレン、および活性メチンが解離したア
ニオンであることが好ましく、スルホン酸、ジスルホン
イミドおよびN−アシルスルホンアミドのアニオンであ
ることがより好ましい。
Examples of the anion site include iodine anion, sulfonamide, disulfonimide, N-
Preferably, acyl sulfonamide, carboxylic acid, sulfonic acid, alcohol, active methylene and active methine are dissociated anions, more preferably anion of sulfonic acid, disulfonimide and N-acyl sulfonamide.

【0020】前記カチオン部位としては、下記式(III
−a)、(III−b)および(III−c)で表されるもの
が好ましい例として挙げられる。
The cation moiety is represented by the following formula (III)
-A), (III-b) and (III-c) are preferred examples.

【0021】[0021]

【化6】 Embedded image

【0022】式(III−a)のQy1は、窒素原子と共
に、5または6員環の芳香族カチオンを形成しうる原子
団を表し、Ry1は、置換もしくは無置換のアルキル基、
重合性基、または置換もしくは無置換のアルケニル基を
表す。
Q y1 in the formula (III-a) represents an atomic group capable of forming a 5- or 6-membered aromatic cation together with a nitrogen atom, and R y1 represents a substituted or unsubstituted alkyl group;
Represents a polymerizable group or a substituted or unsubstituted alkenyl group.

【0023】式(III−b)のAy1は、窒素原子または
リン原子を表し、Ry2、Ry3、Ry4およびRy5は、各々
独立に、置換もしくは無置換のアルキル基、重合性基、
または置換もしくは無置換のアルケニル基を表す。
y2、Ry3、Ry4およびRy5の内2つ以上が互いに連結
してAy1を含む非芳香族環を形成してもよい。
A y1 in the formula (III-b) represents a nitrogen atom or a phosphorus atom, and R y2 , R y3 , R y4 and R y5 each independently represent a substituted or unsubstituted alkyl group or polymerizable group. ,
Or a substituted or unsubstituted alkenyl group.
Two or more of R y2 , R y3 , R y4 and R y5 may be linked to each other to form a non-aromatic ring containing A y1 .

【0024】式(III−c)のRy1、Ry2、Ry3
y4、Ry5およびRy6は、各々独立に、置換もしくは無
置換のアルキル基、重合性基、または置換もしくは無置
換のアルケニル基を表し、それらの内、2つ以上が互い
に連結して環構造を形成してもよい。
In the formula (III-c), R y1 , R y2 , R y3 ,
R y4 , R y5 and R y6 each independently represent a substituted or unsubstituted alkyl group, a polymerizable group, or a substituted or unsubstituted alkenyl group, and two or more of them are linked to each other to form a ring; A structure may be formed.

【0025】式(III−a)、式(III−b)、および式
(III−c)で表されるカチオンは、Qy1またはRy1
y6を介して多量体を形成してもよい。
The cation represented by the formula (III-a), the formula (III-b) or the formula (III-c) is a cation represented by Q y1 or R y1 .
Multimers may be formed via R y6 .

【0026】式(III−a)中、窒素とともに芳香族5
または6員環のカチオンを形成しうる原子団Qy1の構成
原子は、好ましくは炭素、水素、窒素、酸素および硫黄
より選択される。
In the formula (III-a), the aromatic 5
Alternatively , the constituent atoms of the atomic group Q y1 capable of forming a 6-membered ring cation are preferably selected from carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen and sulfur.

【0027】Qy1で完成される6員環として、好ましく
はピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、トリ
アジンであり、より好ましくはピリジンである。
The six-membered ring completed by Q y1 is preferably pyridine, pyrimidine, pyridazine, pyrazine or triazine, more preferably pyridine.

【0028】Qy1で完成される芳香族5員環として、好
ましくは、オキサゾール、チアゾール、イミダゾール、
ピラゾール、イソオキサゾール、チアジアゾール、オキ
サジアゾール、トリアゾールであり、より好ましくはオ
キサゾール、チアゾール、イミダゾールである。特には
オキサゾール、イミダゾールが好ましい。
The aromatic 5-membered ring completed by Q y1 is preferably oxazole, thiazole, imidazole,
Pyrazole, isoxazole, thiadiazole, oxadiazole and triazole, more preferably oxazole, thiazole and imidazole. Particularly, oxazole and imidazole are preferable.

【0029】式(III−a)、(III−b)および(III
−c)中のRy1〜Ry6は、各々独立に、置換もしくは無
置換のアルキル基(好ましくは炭素原子数(以下C数)
が1〜24であり、直鎖状であっても分岐鎖状であって
もよく、また環式であってもよく、例えばメチル、エチ
ル、プロピル、ブチル、i−プロピル、ペンチル、ヘキ
シル、オクチル、2−エチルヘキシル、t−オクチル、
デシル、ドデシル、テトラデシル、2−ヘキシルデシ
ル、オクタデシル、シクロヘキシル、シクロペンチ
ル)、重合性基(好ましくはビニル基、アクリロイル
基、メタクリロイル基、スチリル基、桂皮酸残基な
ど)、または置換もしくは無置換のアルケニル基(好ま
しくはC数が2〜24であり、直鎖状であっても分岐鎖
状であってもよく、例えばビニル、アリル)を表し、好
ましくはC数3〜18のアルキル基またはC数2〜18
のアルケニル基を表し、より好ましくはC数4〜6のア
ルキル基を表す。
Formulas (III-a), (III-b) and (III
R y1 to R y6 in the -c) are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group (preferably a number of carbon atoms (hereinafter C number)
Is 1 to 24, and may be linear, branched or cyclic, and may be, for example, methyl, ethyl, propyl, butyl, i-propyl, pentyl, hexyl, octyl , 2-ethylhexyl, t-octyl,
Decyl, dodecyl, tetradecyl, 2-hexyldecyl, octadecyl, cyclohexyl, cyclopentyl), a polymerizable group (preferably a vinyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, a styryl group, a cinnamic acid residue, etc.), or a substituted or unsubstituted alkenyl Represents a group (preferably having 2 to 24 carbon atoms, which may be linear or branched, for example, vinyl or allyl), preferably an alkyl group having 3 to 18 carbon atoms or a C number. 2-18
And more preferably an alkyl group having 4 to 6 carbon atoms.

【0030】式(III−a)、(III−b)および(III
−c)中のQy1およびRy1〜Ry6は置換基を有していて
もよく、好ましい置換基の例としては、ハロゲン原子
(F,Cl,Br,I)、シアノ基、アルコキシ基(メ
トキシ、エトキシ、ブトキシ、オクチルオキシ、メトキ
シエトキシ、メトキシペンタ(エチルオキシ)、アクリ
ロイルオキシエトキシ、ペンタフルオロプロポキシな
ど)、アリーロキシ基(フェノキシなど)、アルキルチ
オ基(メチルチオ、エチルチオなど)、アシル基(アセ
チル、プロピオニル、ベンゾイルなど)、スルホニル基
(メタンスルホニル、ベンゼンスルホニルなど)、アシ
ルオキシ基(アセトキシ、ベンゾイルオキシなど)、ス
ルホニルオキシ基(メタンスルホニルオキシ、トルエン
スルホニルオキシなど)、ホスホニル基(ジエチルホス
ホニルなど)、アミド基(アセチルアミノ、ベンゾイル
アミドなど)、カルバモイル基(N,N−ジメチルカル
バモイル、N−フェニルカルバモイルなど)、アルキル
基(メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、シクロ
プロピル、ブチル、2−カルボキシエチル、ベンジルな
ど)、アリール基(フェニル、トルイルなど)、複素環
基(例えば、ピリジル、イミダゾリル、フラニルな
ど)、アルケニル基(ビニル、1−プロペニルなど)、
アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル、エトキ
シカルボニルなど)、および重合性基(好ましくはビニ
ル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、スチリル
基、桂皮酸残基など)が挙げられる。
Formulas (III-a), (III-b) and (III
Q y1 and R y1 to R y6 in -c) may have a substituent. Examples of a preferable substituent include a halogen atom (F, Cl, Br, I), a cyano group, an alkoxy group ( Methoxy, ethoxy, butoxy, octyloxy, methoxyethoxy, methoxypenta (ethyloxy), acryloyloxyethoxy, pentafluoropropoxy, etc., aryloxy group (eg, phenoxy), alkylthio group (eg, methylthio, ethylthio), acyl group (acetyl, propionyl) , Benzoyl, etc.), sulfonyl group (methanesulfonyl, benzenesulfonyl, etc.), acyloxy group (acetoxy, benzoyloxy, etc.), sulfonyloxy group (methanesulfonyloxy, toluenesulfonyloxy, etc.), phosphonyl group (diethylphosphonyl, etc.), amide Group (acetylamino, benzoylamide, etc.), carbamoyl group (N, N-dimethylcarbamoyl, N-phenylcarbamoyl, etc.), alkyl group (methyl, ethyl, propyl, isopropyl, cyclopropyl, butyl, 2-carboxyethyl, benzyl, etc.) ), An aryl group (eg, phenyl, toluyl), a heterocyclic group (eg, pyridyl, imidazolyl, furanyl), an alkenyl group (eg, vinyl, 1-propenyl),
Examples thereof include an alkoxycarbonyl group (such as methoxycarbonyl and ethoxycarbonyl), and a polymerizable group (preferably a vinyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, a styryl group, a cinnamic acid residue, and the like).

【0031】前記式(I)中、Yは、Aの対イオンであ
り、前述したAと同様の有機アニオンや有機カチオンあ
るいは無機カチオンや無機アニオンが、Aの電荷に応じ
選択される。
In the above formula (I), Y is a counter ion of A, and an organic anion, an organic cation, an inorganic cation, or an inorganic anion similar to A described above is selected according to the charge of A.

【0032】Yが無機カチオンの場合、好ましい例とし
ては、アルカリ金属イオンが挙げられ、リチウムイオン
が特に好ましい。Yが無機アニオンの場合、ハロゲンア
ニオン(Cl-、Br-、I-)、ヨウ素三量体アニオン
(I3 -)、NCS-、BF4 -、PF6 -、O4Cl-、(Cn
2n+1SO2)(Cm2m+1SO2)N-で表されるイミド
アニオン(n、mはそれぞれ6以下の正の整数)、Cn
2n+1SO3 -で表されるフルオロスルフォン酸アニオン
(nは6以下の正の整数)、Ph4-、AsF6 -、Sb
6 -、B10Cl10 -などが好ましい例として挙げられ
る。
When Y is an inorganic cation, preferable examples include an alkali metal ion, and a lithium ion is particularly preferable. When Y is an inorganic anion, halogen anion (Cl -, Br -, I -), iodine Motosan mer anion (I 3 -), NCS - , BF 4 -, PF 6 -, O 4 Cl -, (C n
F 2n + 1 SO 2) ( C m F 2m + 1 SO 2) N - imide represented by anions (n, m are each 6 or less positive integer), C n
F 2n + 1 SO 3 - fluoro sulfonic acid anion represented by (n is 6 or less positive integer), Ph 4 B -, AsF 6 -, Sb
Preferred examples include F 6 , B 10 Cl 10 − and the like.

【0033】アニオン部の共役酸のpKaが11以下で
あることが好ましく、7以下であることがさらに好まし
い。
The pKa of the conjugate acid in the anion portion is preferably 11 or less, more preferably 7 or less.

【0034】前記式(I)におけるAまたはYの液晶性
部位に含まれるメソゲン基としては、"Flussige Krista
lle in Tabellen II,Dietrich Demus and Horst Zaschk
e,7-18(1984)."に記載されているものが例として挙げら
れる。中でも、下記式(IV)で表されるものが好まし
い。
The mesogen group contained in the liquid crystal moiety of A or Y in the above formula (I) includes "Flussige Krista"
lle in Tabellen II, Dietrich Demus and Horst Zaschk
e, 7-18 (1984). ". Among them, a compound represented by the following formula (IV) is preferable.

【0035】[0035]

【化7】 Embedded image

【0036】式(IV)中、Y111は、2価の4ないし7
員環置換基またはそれらから構成される縮合環置換基を
表す。Q121およびQ131は、それぞれ2価の連結基また
は単結合を表し、nは1、2または3を表し、nが2ま
たは3の時、複数のY111、Q121およびQ131は、それ
ぞれ同じであっても、異なってもよい。
In the formula (IV), Y 111 is a divalent 4 to 7
Represents a membered ring substituent or a fused ring substituent composed thereof. Q 121 and Q 131 each represent a divalent linking group or a single bond, n represents 1, 2 or 3, and when n is 2 or 3, a plurality of Y 111 , Q 121 and Q 131 each represent They may be the same or different.

【0037】式(IV)中、Q121およびQ131は、それぞ
れ2価の連結基または単結合を表す。2価の連結基の例
としては、−CH=CH−、−CH=N−、−N=N
−、−N(O)=N−、−COO−、−COS−、−C
ONH−、−COCH2−、−CH2CH2−、−OCH2
−、−CH2NH−、−CH2−、−CO−、−O−、−
S−、−NH−、−(CH21-3−、−CH=CH−C
OO−、−CH=CH−CO−、−(C≡C)1-3−や
これらの組合せなどが好ましく、−CH2−、−CO
−、−O−、−CH=CH−、−CH=N−、−N=N
−やこれらの組合せがさらに好ましい。また、これらに
おいて水素原子が置換されたものであってもよい。Q
121およびQ131は、単結合であることが特に好ましい。
In the formula (IV), Q 121 and Q 131 each represent a divalent linking group or a single bond. Examples of the divalent linking group include -CH = CH-, -CH = N-, -N = N
-, -N (O) = N-, -COO-, -COS-, -C
ONH -, - COCH 2 -, - CH 2 CH 2 -, - OCH 2
-, - CH 2 NH -, - CH 2 -, - CO -, - O -, -
S-, -NH-,-(CH 2 ) 1-3- , -CH = CH-C
OO—, —CH = CH—CO—, — (C≡C) 1-3 — and a combination thereof are preferable, and —CH 2 —, —CO
-, -O-, -CH = CH-, -CH = N-, -N = N
-And combinations thereof are more preferred. Further, those in which a hydrogen atom is substituted may be used. Q
It is particularly preferred that 121 and Q 131 are a single bond.

【0038】式(IV)中、Y111は、2価の4、5、6
または7員環置換基、またはそれらから構成される縮合
環置換基を表し、6員環芳香族基、4ないし6員環の飽
和または不飽和脂肪族基、5または6員環複素環基、ま
たはそれらの縮合環であることがさらに好ましく、これ
らの例として、下記式(Y−1)〜(Y−27)の置換
基が挙げられるが、これらに限定されない。また、これ
らの組合せであってもよい。これらの置換基の中でさら
に好ましいものは、(Y−1)、(Y−2)、(Y−1
8)、(Y−19)、(Y−21)、(Y−22)であ
り、特に好ましいものは、(Y−1)、(Y−2)、
(Y−21)である。
In the formula (IV), Y 111 is a divalent 4, 5, 6
Or a 7-membered ring substituent or a condensed ring substituent composed thereof, a 6-membered aromatic group, a 4- or 6-membered saturated or unsaturated aliphatic group, a 5- or 6-membered heterocyclic group, Further, a condensed ring thereof is more preferable, and examples of these include, but are not limited to, substituents of the following formulas (Y-1) to (Y-27). Also, a combination of these may be used. Among these substituents, more preferred are (Y-1), (Y-2) and (Y-1).
8), (Y-19), (Y-21) and (Y-22), and particularly preferable ones are (Y-1), (Y-2),
(Y-21).

【0039】[0039]

【化8】 Embedded image

【0040】[0040]

【化9】 Embedded image

【0041】前記式(I)におけるAおよびYのいずれ
かには、アルキル基、アルケニル基、アルキレン基、ま
たはアルケニレン基を含むことが好ましい。これらのア
ルキル基またはアルケニル基の炭素数は6から25が好
ましく、6から18が更に好ましい。また、置換基を有
していてもよく、好ましい置換基としては、前記式(II
I−a)、(III−b)および(III−c)中のQy1およ
びRy1〜Ry6上の置換基として前述したものが挙げられ
る。
It is preferable that any one of A and Y in the formula (I) contains an alkyl group, an alkenyl group, an alkylene group, or an alkenylene group. The alkyl group or alkenyl group preferably has 6 to 25 carbon atoms, more preferably 6 to 18 carbon atoms. Further, the compound may have a substituent, and preferred examples of the substituent include those represented by the formula (II)
The substituents on Q y1 and R y1 to R y6 in Ia), (III-b) and (III-c) include those described above.

【0042】前記ポリアルキレンオキシドは、上述の有
機、無機アニオンと有機、無機カチオンの組み合わせか
ら構成される塩であることが好ましく、この場合、液晶
性を付与するためのメソゲン基は、有機アニオンおよび
有機カチオンの少なくとも一方に含まれる。
The polyalkylene oxide is preferably a salt composed of a combination of the above-mentioned organic and inorganic anions with an organic and inorganic cation. In this case, the mesogenic group for imparting liquid crystallinity is composed of an organic anion and an organic anion. It is contained in at least one of the organic cations.

【0043】リチウムイオン電池やリチウム電池用の電
解質としては、Aにアニオン部位とメソゲン基を有し、
その対カチオンがリチウムイオンであることが好まし
い。
As an electrolyte for a lithium ion battery or a lithium battery, A has an anion site and a mesogen group,
Preferably, the counter cation is a lithium ion.

【0044】また、ヨウ素イオンがキャリアとなる太陽
電池用としては、Aにカチオン部位とメソゲン基を有
し、その対アニオンがヨウ素イオンであることが好まし
い。
For a solar cell using iodine ion as a carrier, it is preferable that A has a cation site and a mesogen group, and its counter anion is iodine ion.

【0045】本発明におけるポリエチレンオキシドは、
前記式(I)で表される構造と下記式(II)で表される
構造を含むことがより好ましい。即ち、側鎖すべてに液
晶性部位を持たせると、硬い(運動性の小さな)材料と
なり、イオン伝導度が低下してしまう。液晶性側鎖のな
いモノマーとの共重合体とすることにより、柔軟性を持
たせることができる。
The polyethylene oxide in the present invention is:
It is more preferable to include a structure represented by the formula (I) and a structure represented by the following formula (II). That is, if all side chains have a liquid crystalline portion, the material becomes hard (has low mobility), and the ionic conductivity is reduced. By using a copolymer with a monomer having no liquid crystalline side chain, flexibility can be imparted.

【0046】[0046]

【化10】 Embedded image

【0047】式(II)のRは、水素原子、置換もしくは
無置換のアルキル基(好ましくは炭素原子数(以下C
数)が1〜24であり、直鎖状であっても分岐鎖状であ
ってもよく、また環式であってもよく、例えばメチル、
エチル、プロピル、ブチル、i−プロピル、ペンチル、
ヘキシル、オクチル、2−エチルヘキシル、t−オクチ
ル、デシル、ドデシル、テトラデシル、2−ヘキシルデ
シル、オクタデシル、シクロヘキシル、シクロペンチ
ル)、または置換もしくは無置換のアリール基(好まし
くはC数6〜24、例えばフェニル、4−メチルフェニ
ル、3−シアノフェニル、2−クロロフェニル、2−ナ
フチル)であり、アルキル基あるいはアリール基上の置
換基としては、前記式(III−a)、(III−b)および
(III−c)中のQy1およびRy1〜Ry6上の置換基とし
て前述したものが挙げられる。
In the formula (II), R represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group (preferably having a number of carbon atoms (C
Number) is 1 to 24, and may be linear or branched, or may be cyclic, for example, methyl,
Ethyl, propyl, butyl, i-propyl, pentyl,
Hexyl, octyl, 2-ethylhexyl, t-octyl, decyl, dodecyl, tetradecyl, 2-hexyldecyl, octadecyl, cyclohexyl, cyclopentyl), or a substituted or unsubstituted aryl group (preferably having 6 to 24 carbon atoms such as phenyl, 4-methylphenyl, 3-cyanophenyl, 2-chlorophenyl, 2-naphthyl), and the substituents on the alkyl group or the aryl group include those represented by the formulas (III-a), (III-b) and (III-b). The substituents on Q y1 and R y1 to R y6 in c) include those described above.

【0048】本発明におけるポリアルキレンオキシドに
おいて、式(I)と式(II)で表されるアルキレンオキ
シド単位の比率は、1:1から1:50であることが好
ましく、1:3から1:30がさらに好ましい。
In the polyalkylene oxide of the present invention, the ratio of the alkylene oxide units represented by the formulas (I) and (II) is preferably from 1: 1 to 1:50, and preferably from 1: 3 to 1:50. 30 is more preferred.

【0049】本発明におけるポリアルキレンオキシドの
数平均分子量は、特に制限されることはなく、目的に応
じて適宜選択することができるが、イオン伝導度と電解
質材料の機械的強度の観点から、600〜1,000,
000が好ましく、1,000〜10,000がより好
ましい。
[0049] The number average molecular weight of the polyalkylene oxide in the present invention is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. However, from the viewpoint of ionic conductivity and mechanical strength of the electrolyte material, the number average molecular weight is not particularly limited. ~ 1,000,
000 is preferable, and 1,000 to 10,000 is more preferable.

【0050】以下に、式(I)、式(II)を含むポリア
ルキレンオキシドの具体例を示すが、本発明はこれらに
限定されるものではない。
Hereinafter, specific examples of the polyalkylene oxide containing the formulas (I) and (II) are shown, but the present invention is not limited thereto.

【0051】[0051]

【化11】 Embedded image

【0052】[0052]

【化12】 Embedded image

【0053】[0053]

【化13】 Embedded image

【0054】[0054]

【化14】 Embedded image

【0055】本発明の電解質組成物を光電気化学電池の
電解質に用いる場合、電荷キャリアとして、I-とI3 -
を含む電解質組成物を用いることが好ましく、それらは
任意の塩の形で添加することができる。好ましいヨウ素
塩の対カチオンとしては前述の式(III−a)、(III−
b)または(III−c)で表されるものが挙げられる。
3 -塩は、I-塩存在下にヨウ素(I2)を加え、電解質
組成物中で生成させることが一般的である。その際、加
えたI2と同量のI3 -が生成する。
When the electrolyte composition of the present invention is used for the electrolyte of a photoelectrochemical cell, I and I 3 are used as charge carriers.
It is preferable to use an electrolyte composition containing, and they can be added in the form of any salt. Preferred counter cations of the iodine salt are those of the above-mentioned formulas (III-a) and (III-
b) or (III-c).
I 3 - salts, I - iodine (I 2) was added in the presence salt, it is common to produce an electrolyte composition. At that time, the same amount of I 3 − as the added I 2 is generated.

【0056】本発明の電解質組成物中のI-の濃度は1
0〜90質量%が好ましく、30〜70質量%が更に好
ましい。その際残りの成分が全て、本発明の化合物であ
ることが好ましい。
The concentration of I in the electrolyte composition of the present invention is 1
It is preferably from 0 to 90% by mass, more preferably from 30 to 70% by mass. In that case, all the remaining components are preferably compounds of the present invention.

【0057】I3 -はI-の0.1〜50モル%であるこ
とが好ましく、0.1〜20モル%であることがより好
ましく、0.5〜10モル%であることがさらに好まし
く、0.5〜5モル%であることが最も好ましい。
[0057] I 3 - is I - is preferably 0.1 to 50 mol% of, more preferably 0.1 to 20 mol%, more preferably from 0.5 to 10 mol% And most preferably 0.5 to 5 mol%.

【0058】本発明の電解質組成物にはさらに別の溶融
塩を含んでもよく、好ましく用いられる溶融塩は、前記
式(III−a)、(III−b)および(III−c)で示し
た有機カチオンと任意のアニオンとを組合せたものであ
り、アニオンとしては、ハロゲン化物イオン(Cl-
Br-等)、SCN-、BF4 -、PF6 -、ClO4 -、(C
3SO22-、(CF3CF2SO22-、CH3SO
3 -、CF3SO3 -、CF3COO-、Ph4-、(CF3
23-等が好ましい例として挙げられ、SCN-、C
3SO3 -、CF3COO-、(CF3SO22-および
BF4 -が更に好ましく挙げられる。また、LiIなど他
のヨウ素塩やCF3COOLi、CF3COONa、Li
SCN、NaSCNなどのアルカリ金属塩を添加するこ
ともできる。アルカリ金属塩の添加量は、0.02〜2
質量%程度であるのが好ましく、0.1〜1質量%がさ
らに好ましい。
The electrolyte composition of the present invention may further contain another molten salt, and preferably used molten salts are represented by the above formulas (III-a), (III-b) and (III-c). It is a combination of an organic cation and an optional anion, and the anion includes a halide ion (Cl ,
Br -, etc.), SCN -, BF 4 - , PF 6 -, ClO 4 -, (C
F 3 SO 2 ) 2 N , (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N , CH 3 SO
3 -, CF 3 SO 3 - , CF 3 COO -, Ph 4 B -, (CF 3 S
O 2) 3 C -, and the like as a preferable example, SCN -, C
More preferred are F 3 SO 3 , CF 3 COO , (CF 3 SO 2 ) 2 N and BF 4 . Further, other iodine salts such as LiI, CF 3 COOLi, CF 3 COONa, Li
An alkali metal salt such as SCN and NaSCN can also be added. The addition amount of the alkali metal salt is 0.02 to 2
It is preferable that the amount is about mass%, more preferably 0.1 to 1 mass%.

【0059】本発明の電解質組成物に、LiI、Na
I、KI、CsI、CaI2などの金属ヨウ化物、4級
イミダゾリウム化合物のヨウ素塩、テトラアルキルアン
モニウム化合物のヨウ素塩、Br2とLiBr、NaB
r、KBr、CsBr、CaBr2などの金属臭化物、
あるいはBr2とテトラアルキルアンモニウムブロマイ
ド、ピリジニウムブロマイドなど4級アンモニウム化合
物の臭素塩、フェロシアン酸塩−フェリシアン酸塩やフ
ェロセン−フェリシニウムイオンなどの金属錯体、ポリ
硫化ナトリウム、アルキルチオール−アルキルジスルフ
ィドなどのイオウ化合物、ビオロゲン色素、ヒドロキノ
ン−キノンなどを含有させて用いることもできる。含有
させる場合、これらの化合物の使用量は、電解質化合物
全体の30質量%以下であることが好ましい。
The electrolyte composition of the present invention contains LiI, Na
Metal iodides such as I, KI, CsI and CaI 2 , iodide salts of quaternary imidazolium compounds, iodide salts of tetraalkylammonium compounds, Br 2 and LiBr, NaB
metal bromides such as r, KBr, CsBr, CaBr 2 ,
Or Br 2 and tetraalkyl ammonium bromide, bromine salts such as quaternary ammonium compounds pyridinium bromide, ferrocyanide - ferricyanide or ferrocene - metal complexes such as ferricinium ion, sodium polysulfide, alkylthiol - alkyl disulfide, etc. , A viologen dye, hydroquinone-quinone, and the like. When they are contained, the amount of these compounds used is preferably not more than 30% by mass of the entire electrolyte compound.

【0060】本発明では、前記ポリアルキレンオキシド
とともに、好ましくは最大でこの化合物と同質量まで溶
媒を使用することができる。
In the present invention, a solvent can be used together with the polyalkylene oxide, preferably up to the same mass as the compound.

【0061】本発明の電解質組成物に使用する溶媒は、
粘度が低くイオン易動度を向上したり、または誘電率が
高く有効キャリアー濃度を向上したりして、優れたイオ
ン伝導性を発現できる化合物であることが望ましい。こ
のような溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピ
レンカーボネートなどのカーボネート化合物、3−メチ
ル−2−オキサゾリジノンなどの複素環化合物、ジオキ
サン、ジエチルエーテルなどのエーテル化合物、エチレ
ングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコー
ルジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアル
キルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエ
ーテルなどの鎖状エーテル類、メタノール、エタノー
ル、エチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピ
レングリコールモノアルキルエーテル、ポリエチレング
リコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコ
ールモノアルキルエーテルなどのアルコール類、エチレ
ングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレング
リコール、ポリプロピレングリコール、グリセリンなど
の多価アルコール類、アセトニトリル、グルタロジニト
リル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベ
ンゾニトリルなどのニトリル化合物、カルボン酸エステ
ル、リン酸エステル、ホスホン酸エステル等のエステル
類、ジメチルスルフォキシド、スルフォランなど非プロ
トン極性物質、水などを用いることができる。この中で
も、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートな
どのカーボネート化合物、3−メチル−2−オキサゾリ
ジノンなどの複素環化合物、アセトニトリル、グルタロ
ジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリ
ル、ベンゾニトリルなどのニトリル化合物、エステル類
が特に好ましい。これらは単独で用いても2種以上を併
用してもよい。
The solvent used in the electrolyte composition of the present invention is
It is desirable that the compound be a compound having low viscosity to improve ionic mobility or high dielectric constant to improve the effective carrier concentration, thereby exhibiting excellent ionic conductivity. Examples of such a solvent include carbonate compounds such as ethylene carbonate and propylene carbonate, heterocyclic compounds such as 3-methyl-2-oxazolidinone, ether compounds such as dioxane and diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, propylene glycol dialkyl ether, and polyethylene. Chain ethers such as glycol dialkyl ether and polypropylene glycol dialkyl ether, alcohols such as methanol, ethanol, ethylene glycol monoalkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether, polyethylene glycol monoalkyl ether and polypropylene glycol monoalkyl ether, ethylene glycol, Propylene glycol, polyethylene glycol, polyp Polyhydric alcohols such as pyrene glycol and glycerin, nitrile compounds such as acetonitrile, glutarodinitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile and benzonitrile, esters such as carboxylic acid esters, phosphate esters and phosphonate esters, and dimethyl sulfo Non-proton polar substances such as oxide and sulfolane, water and the like can be used. Among them, ethylene carbonate, carbonate compounds such as propylene carbonate, heterocyclic compounds such as 3-methyl-2-oxazolidinone, acetonitrile, glutarodinitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, nitrile compounds such as benzonitrile, esters are particularly preferable. preferable. These may be used alone or in combination of two or more.

【0062】溶媒としては、耐揮発性による耐久性向上
の観点にて常圧(1気圧)における沸点は200℃以上
が好ましく、250℃以上がより好ましく、270℃以
上がさらに好ましい。
The boiling point of the solvent at normal pressure (1 atm) is preferably 200 ° C. or higher, more preferably 250 ° C. or higher, even more preferably 270 ° C. or higher, from the viewpoint of improving durability due to volatility.

【0063】以下に、本発明の電解質組成物が好ましく
用いられる光電気化学電池について説明する。本発明の
光電気化学電池は、光電変換素子を外部回路で仕事をさ
せる電池用途に使用できるようにしたものであり、輻射
線に感応する半導体を含む感光層と電荷移動層と対向電
極とを有する。この電荷移動層に本発明の電解質組成物
が含有されている。
Hereinafter, a photoelectrochemical cell in which the electrolyte composition of the present invention is preferably used will be described. The photoelectrochemical cell of the present invention is adapted to be used for a battery application in which the photoelectric conversion element works in an external circuit, and includes a photosensitive layer containing a semiconductor sensitive to radiation, a charge transfer layer, and a counter electrode. Have. This charge transfer layer contains the electrolyte composition of the present invention.

【0064】[光電気化学電池]以下に、本発明の電解
質組成物を利用した本発明の光電気化学電池について説
明する。本発明の光電気化学電池は、前記電解質組成物
を含む電荷移動層と、色素で増感された半導体を含む感
光層と、対極とを有し、いわゆる以下に説明する光電変
換素子を外部回路で仕事をさせるように構成したもので
ある。本発明の光電気化学電池は、前記電荷移動層が本
発明の電解質組成物を含有しているので、光電変換性能
に優れるとともに、経時での電池性能の劣化が小さい優
れた耐久性を示す。
[Photoelectrochemical Cell] The photoelectrochemical cell of the present invention utilizing the electrolyte composition of the present invention will be described below. The photoelectrochemical cell of the present invention has a charge transfer layer containing the electrolyte composition, a photosensitive layer containing a semiconductor sensitized with a dye, and a counter electrode. It is designed to work with Since the charge transfer layer contains the electrolyte composition of the present invention, the photoelectrochemical cell of the present invention has excellent photoelectric conversion performance and exhibits excellent durability with little deterioration of battery performance over time.

【0065】〔1〕光電変換素子 図1に、本発明に適用可能な光電変換素子の一例を示
す。光電変換素子10は、導電層12、下塗り層14、
感光層16、電荷移動層18及び対極導電層20が順次
積層してなる。感光層16は、色素dによって増感した
半導体層24と、電荷輸送材料tとからなる。半導体層
24は、半導体微粒子sからなる多孔性の層であり、半
導体微粒子sの間には空隙が形成され、該空隙に電荷輸
送材料tが浸透している。電荷輸送材料tは、電荷移動
層18に用いる材料と同じ成分からなる。導電層12の
下には基板26、及び対極導電層20の上には基板28
が配置されている。基板26、28は光電変換素子に強
度を付与するためのものであり、なくてもよい。また、
それぞれの層の境界、例えば、導電層12と感光層16
との境界、感光層16と電荷移動層18との境界、電荷
移動層18と対極導電層20との境界等では、各層の構
成成分同士が相互に拡散混合していてもよい。尚、光電
変換素子10には、いずれか又は双方から光を入射して
もよく、光を入射する側の導電層12と基板26及び/
又は対極導電層20と基板28を、それぞれ光透過性を
有する材料から構成することができる。
[1] Photoelectric Conversion Element FIG. 1 shows an example of a photoelectric conversion element applicable to the present invention. The photoelectric conversion element 10 includes a conductive layer 12, an undercoat layer 14,
The photosensitive layer 16, the charge transfer layer 18, and the counter electrode conductive layer 20 are sequentially laminated. The photosensitive layer 16 includes the semiconductor layer 24 sensitized by the dye d and the charge transport material t. The semiconductor layer 24 is a porous layer made of semiconductor fine particles s, and voids are formed between the semiconductor fine particles s, and the charge transport material t has penetrated into the voids. The charge transport material t is composed of the same components as the material used for the charge transfer layer 18. Substrate 26 is located below conductive layer 12 and substrate 28 is located above counter electrode conductive layer 20.
Is arranged. The substrates 26 and 28 are for imparting strength to the photoelectric conversion element, and need not be provided. Also,
Boundary of each layer, for example, conductive layer 12 and photosensitive layer 16
At the boundary between the photosensitive layer 16 and the charge transfer layer 18, the boundary between the charge transfer layer 18 and the counter electrode conductive layer 20, and the like, the components of each layer may be mutually diffused and mixed. Light may be incident on the photoelectric conversion element 10 from one or both sides, and the conductive layer 12 on the light incident side and the substrate 26 and / or
Alternatively, the counter electrode conductive layer 20 and the substrate 28 can be made of a material having light transmittance.

【0066】次に、光電変換素子10の作用について説
明する。尚、半導体微粒子sがn型である場合について
説明する。光電変換素子10に光が入射すると、入射し
た光は感光層16に達し、色素d等によって吸収され、
励起状態の色素dを生成する。励起された色素d等は、
高エネルギーの電子を半導体微粒子sの伝導帯に渡し、
自らは酸化体となる。前記伝導帯に移った電子は半導体
微粒子sのネットワークにより導電層12に到達する。
従って、導電層12は対極導電層20に対して負の電位
を持つ。光電変換素子10を光電池に利用した態様で
は、この光電池を外部回路につなぐと、導電層12中の
電子は外部回路で仕事をしながら対極導電層20に達す
る。電子は、電荷輸送材料が電解質である場合は、この
電解質成分(例えばI-)を還元するとともに、生成し
た還元体(例えばI3 -)が色素dの酸化体を還元して元
に戻す。光を照射し続けることにより、一連の反応が引
き続き起こり、電気を取り出すことができる。
Next, the operation of the photoelectric conversion element 10 will be described. The case where the semiconductor fine particles s are n-type will be described. When light enters the photoelectric conversion element 10, the incident light reaches the photosensitive layer 16 and is absorbed by the dye d and the like.
An excited state dye d is generated. The excited dye d, etc.,
Pass high-energy electrons to the conduction band of the semiconductor particles s,
The substance itself becomes an oxidant. The electrons transferred to the conduction band reach the conductive layer 12 by the network of the semiconductor fine particles s.
Therefore, the conductive layer 12 has a negative potential with respect to the counter electrode conductive layer 20. In a mode in which the photoelectric conversion element 10 is used for a photovoltaic cell, when this photovoltaic cell is connected to an external circuit, the electrons in the conductive layer 12 reach the counter electrode conductive layer 20 while working in the external circuit. When the charge transporting material is an electrolyte, the electrons reduce the electrolyte component (for example, I ), and the generated reductant (for example, I 3 ) reduces the oxidized form of the dye d to return to the original state. By continuously irradiating light, a series of reactions occurs continuously, and electricity can be extracted.

【0067】以下、前記光電変換素子の各層に使用可能
な材料及びその形成方法について説明する。尚、以下
で、「導電性支持体」というときは、導電層12のみ、
及び導電層12と任意で設ける基板26からなるものの
双方を含み、「対極」というときは、対極導電層20の
み、及び対極導電層20と任意で設ける基板28からな
るものの双方を含む。
Hereinafter, materials usable for each layer of the photoelectric conversion element and a method for forming the same will be described. In the following, when the term “conductive support” is used, only the conductive layer 12 is used.
In addition, the term “counter electrode” includes both the counter electrode conductive layer 20 alone and the one formed from the counter electrode conductive layer 20 and the optionally provided substrate 28.

【0068】(A)導電性支持体 導電性支持体は、(1)導電層の単層、又は(2)導電
層及び基板の2層からなる。(1)の場合は、導電層と
して強度や密封性が十分に保たれるような材料が使用さ
れ、例えば、金属材料(白金、金、銀、銅、亜鉛、チタ
ン、アルミニウム等又はこれらを含む合金)を用いるこ
とができる。(2)の場合、感光層側に導電剤を含む導
電層を有する基板を使用することができる。好ましい導
電剤としては金属(例えば白金、金、銀、銅、亜鉛、チ
タン、アルミニウム、インジウム等又はこれらを含む合
金)、炭素、又は導電性金属酸化物(インジウム−スズ
複合酸化物、酸化スズにフッ素又はアンチモンをドープ
したもの等)が挙げられる。導電層の厚さは0.02〜
10μm程度が好ましい。
(A) Conductive Support The conductive support comprises (1) a single layer of a conductive layer or (2) two layers of a conductive layer and a substrate. In the case of (1), a material that maintains sufficient strength and sealing properties is used as the conductive layer, and includes, for example, a metal material (platinum, gold, silver, copper, zinc, titanium, aluminum, or the like) Alloy) can be used. In the case of (2), a substrate having a conductive layer containing a conductive agent on the photosensitive layer side can be used. Preferred conductive agents include metals (for example, platinum, gold, silver, copper, zinc, titanium, aluminum, indium and the like or alloys containing them), carbon, and conductive metal oxides (indium-tin composite oxide, tin oxide). And the like doped with fluorine or antimony). The thickness of the conductive layer is 0.02-
About 10 μm is preferable.

【0069】導電性支持体は表面抵抗が低い程よい。好
ましい表面抵抗の範囲は50Ω/□以下であり、さらに
好ましくは20Ω/□以下である。
The lower the surface resistance of the conductive support, the better. The preferred range of the surface resistance is 50 Ω / □ or less, more preferably 20 Ω / □ or less.

【0070】導電性支持体側から光を照射する場合に
は、導電性支持体は実質的に透明であるのが好ましい。
実質的に透明であるとは、可視〜近赤外領域(400〜
1200nm)の光の一部又は全域において透過率が1
0%以上であることを意味し、50%以上であるのが好
ましく、80%以上がより好ましい。特に、感光層が感
度を有する波長域の透過率が高いことが好ましい。
When light is irradiated from the conductive support side, the conductive support is preferably substantially transparent.
Substantially transparent means that it is in the visible to near infrared region (400 to
(1,200 nm) in part or all of the light.
It means 0% or more, preferably 50% or more, and more preferably 80% or more. In particular, it is preferable that the transmittance in a wavelength region where the photosensitive layer has sensitivity is high.

【0071】透明導電性支持体としては、ガラス又はプ
ラスチック等の透明基板の表面に導電性金属酸化物から
なる透明導電層を塗布又は蒸着等により形成したものが
好ましい。透明導電層として好ましいものは、フッ素も
しくはアンチモンをドーピングした二酸化スズあるいは
インジウム−スズ酸化物(ITO)である。透明基板に
は低コストと強度の点で有利なソーダガラス、アルカリ
溶出の影響のない無アルカリガラスなどのガラス基板の
ほか、透明ポリマーフィルムを用いることができる。透
明ポリマーフィルムの材料としては、トリアセチルセル
ロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート(PE
T)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、シンジオ
タクチックポリスチレン(SPS)、ポリフェニレンス
ルフィド(PPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリ
アリレート(PAr)、ポリスルフォン(PSF)、ポ
リエステルスルフォン(PES)、ポリイミド(P
I)、ポリエーテルイミド(PEI)、環状ポリオレフ
ィン、ブロム化フェノキシ等がある。十分な透明性を確
保するために、導電性金属酸化物の塗布量はガラス又は
プラスチックの支持体1m2当たり0.01〜100g
とするのが好ましい。
The transparent conductive support is preferably formed by forming a transparent conductive layer made of a conductive metal oxide on the surface of a transparent substrate such as glass or plastic by coating or vapor deposition. Preferred as the transparent conductive layer is tin dioxide or indium-tin oxide (ITO) doped with fluorine or antimony. As the transparent substrate, a glass substrate such as soda glass which is advantageous in terms of cost and strength and alkali-free glass which is not affected by alkali elution, and a transparent polymer film can be used. As materials for the transparent polymer film, triacetyl cellulose (TAC), polyethylene terephthalate (PE)
T), polyethylene naphthalate (PEN), syndiotactic polystyrene (SPS), polyphenylene sulfide (PPS), polycarbonate (PC), polyarylate (PAr), polysulfone (PSF), polyester sulfone (PES), polyimide (P
I), polyetherimide (PEI), cyclic polyolefin, brominated phenoxy and the like. In order to secure sufficient transparency, the amount of the conductive metal oxide applied is 0.01 to 100 g per 1 m 2 of a glass or plastic support.
It is preferred that

【0072】透明導電性支持体の抵抗を下げる目的で金
属リードを用いるのが好ましい。金属リードの材質は、
白金、金、ニッケル、チタン、アルミニウム、銅、銀等
の金属が好ましい。金属リードは透明基板に蒸着、スパ
ッタリング等で設置し、その上に導電性の酸化スズ又は
ITO膜からなる透明導電層を設けるのが好ましい。金
属リード設置による入射光量の低下は、好ましくは10
%以内、より好ましくは1〜5%とする。
It is preferable to use a metal lead for the purpose of lowering the resistance of the transparent conductive support. The material of the metal lead is
Metals such as platinum, gold, nickel, titanium, aluminum, copper and silver are preferred. It is preferable that the metal lead is provided on a transparent substrate by vapor deposition, sputtering, or the like, and a transparent conductive layer made of conductive tin oxide or an ITO film is provided thereon. The decrease in the amount of incident light due to the installation of metal leads is preferably 10
%, More preferably 1 to 5%.

【0073】(B)感光層 前記感光層は、光を吸収して電荷分離を行い、電子と正
孔を生ずる機能を有する。前記感光層は色素増感された
半導体を含む。色素増感された半導体では、光吸収及び
これによる電子及び正孔の発生は主として色素において
起こり、半導体はこの電子(又は正孔)を受け取り、伝
達する役割を担う。本発明で用いる半導体は、光励起下
で伝導体電子がキャリアーとなり、アノード電流を与え
るn型半導体であることが好ましい。
(B) Photosensitive Layer The photosensitive layer has a function of absorbing light to perform charge separation and generate electrons and holes. The photosensitive layer includes a dye-sensitized semiconductor. In a dye-sensitized semiconductor, light absorption and thereby generation of electrons and holes mainly occur in the dye, and the semiconductor plays a role of receiving and transmitting the electrons (or holes). The semiconductor used in the present invention is preferably an n-type semiconductor which gives an anode current by conducting electrons as carriers under photoexcitation.

【0074】(1)半導体 半導体としては、シリコン、ゲルマニウムのような単体
半導体、III−V系化合物半導体、金属のカルコゲナイ
ド(例えば酸化物、硫化物、セレン化物、又はそれらの
複合物等)、又はペロブスカイト構造を有する化合物
(例えばチタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウ
ム、チタン酸ナトリウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸
カリウム等)等を使用することができる。
(1) Semiconductors Semiconductors include simple semiconductors such as silicon and germanium, III-V compound semiconductors, metal chalcogenides (eg, oxides, sulfides, selenides, and composites thereof), or Compounds having a perovskite structure (for example, strontium titanate, calcium titanate, sodium titanate, barium titanate, potassium niobate, etc.) can be used.

【0075】好ましい金属のカルコゲナイドとして、チ
タン、スズ、亜鉛、鉄、タングステン、ジルコニウム、
ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、
イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、又はタ
ンタルの酸化物、カドミウム、亜鉛、鉛、銀、アンチモ
ン又はビスマスの硫化物、カドミウム又は鉛のセレン化
物、カドミウムのテルル化物等が挙げられる。他の化合
物半導体としては、亜鉛、ガリウム、インジウム、カド
ミウム等のリン化物、ガリウム−ヒ素又は銅−インジウ
ムのセレン化物、銅−インジウムの硫化物等が挙げられ
る。さらには、Mxyz又はM1 x2 yz(M、M1
びM2はそれぞれ金属元素、Oは酸素原子、x、y及び
zは価数が中性になる組み合わせの数)で表される複合
物も好ましく用いることができる。
Preferred metal chalcogenides include titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium,
Hafnium, strontium, indium, cerium,
Examples include oxides of yttrium, lanthanum, vanadium, niobium, or tantalum, sulfides of cadmium, zinc, lead, silver, antimony or bismuth, selenides of cadmium or lead, and tellurides of cadmium. Other compound semiconductors include phosphides such as zinc, gallium, indium, and cadmium, selenides of gallium-arsenic or copper-indium, and sulfides of copper-indium. Further, M x O y S z or M 1 x M 2 y O z (M, M 1 and M 2 are metal elements, O is an oxygen atom, and x, y and z are combinations whose valence is neutral. Can be also preferably used.

【0076】本発明に用いる半導体の好ましい具体例
は、Si、TiO2、SnO2、Fe23、WO3、Zn
O、Nb25、CdS、ZnS、PbS、Bi23、C
dSe、CdTe、SrTiO3、GaP、InP、G
aAs、CuInS2、CuInSe2等であり、より好
ましくはTiO2、ZnO、SnO2、Fe23、W
3、Nb25、CdS、PbS、CdSe、SrTi
3、InP、GaAs、CuInS2およびCuInS
2であり、特に好ましくはTiO2およびNb25であ
り、最も好ましくはTiO2である。TiO2はアナター
ゼ型結晶を70%以上含むTiO2が好ましく、特に好
ましくは100%アナターゼ型結晶のTiO2である。
また、これらの半導体中の電子電導性を上げる目的で、
金属をドープすることも有効である。ドープする金属と
しては2価、3価の金属が好ましい。半導体から電荷移
動層へ逆電流が流れるのを防止する目的で、半導体に1
価の金属をドープすることも有効である。
Preferred examples of the semiconductor used in the present invention include Si, TiO 2 , SnO 2 , Fe 2 O 3 , WO 3 , Zn
O, Nb 2 O 5 , CdS, ZnS, PbS, Bi 2 S 3 , C
dSe, CdTe, SrTiO 3 , GaP, InP, G
aAs, CuInS 2 , CuInSe 2 , and more preferably TiO 2 , ZnO, SnO 2 , Fe 2 O 3 , W
O 3 , Nb 2 O 5 , CdS, PbS, CdSe, SrTi
O 3 , InP, GaAs, CuInS 2 and CuInS
a e 2, particularly preferably TiO 2 and Nb 2 O 5, and most preferably TiO 2. TiO 2 is preferably TiO 2 containing anatase 70%, especially TiO 2 of preferably 100% anatase.
In addition, in order to increase the electronic conductivity in these semiconductors,
Doping with a metal is also effective. The metal to be doped is preferably a divalent or trivalent metal. In order to prevent a reverse current from flowing from the semiconductor to the charge transfer layer, 1
Doping with a valent metal is also effective.

【0077】本発明に用いる半導体は単結晶でも多結晶
でもよいが、製造コスト、原材料確保、エネルギーペイ
バックタイム等の観点からは多結晶が好ましく、半導体
微粒子からなる多孔質膜が特に好ましい。また、一部ア
モルファス部分を含んでいてもよい。
The semiconductor used in the present invention may be a single crystal or polycrystal. However, from the viewpoints of production cost, securing of raw materials, energy payback time, etc., polycrystal is preferable, and a porous film composed of semiconductor fine particles is particularly preferable. In addition, a part of the amorphous portion may be included.

【0078】半導体微粒子の粒径は一般にnm〜μmの
オーダーであるが、投影面積を円に換算したときの直径
から求めた一次粒子の平均粒径は5〜200nmである
のが好ましく、8〜100nmがより好ましい。また分
散液中の半導体微粒子(二次粒子)の平均粒径は0.0
1〜30μmが好ましい。粒径分布の異なる2種類以上
の微粒子を混合してもよく、この場合、小さい粒子の平
均サイズは25nm以下であるのが好ましく、より好ま
しくは10nm以下である。入射光を散乱させて光捕獲
率を向上させる目的で、粒径の大きな、例えば100n
m以上、300nm程度の半導体粒子を混合することも
好ましい。
The particle size of the semiconductor fine particles is generally on the order of nm to μm, but the average particle size of the primary particles obtained from the diameter when the projected area is converted into a circle is preferably from 5 to 200 nm, and from 8 to 200 nm. 100 nm is more preferred. The average particle size of the semiconductor fine particles (secondary particles) in the dispersion is 0.0
1-30 micrometers is preferable. Two or more types of fine particles having different particle size distributions may be mixed. In this case, the average size of the small particles is preferably 25 nm or less, more preferably 10 nm or less. In order to scatter the incident light and improve the light capture rate, the particle diameter is large, for example, 100 n.
It is also preferable to mix semiconductor particles of m or more and about 300 nm.

【0079】半導体微粒子の種類も異なる2種以上の混
合であってもよい。2種以上の半導体微粒子を混合して
使用する場合、1種はTiO2、ZnO、Nb25もし
くはSrTiO3であることが好ましい。またもう1種
としてはSnO2、Fe23もしくはWO3であることが
好ましい。さらに好ましい組み合わせとしては、ZnO
とSnO2、ZnOとWO3又はZnO、SnO2とWO3
などの組み合わせを挙げることができる。2種以上の半
導体微粒子を混合して用いる場合、それぞれの粒径が異
なっていてもよい。特に上記1種目で挙げた半導体微粒
子の粒径が大きく、2種目以降で挙げた半導体微粒子が
小さい組み合わせが好ましい。好ましくは大きい粒径の
粒子が100nm以上で、小さい粒径の粒子が15nm
以下の組み合わせである。
A mixture of two or more different types of semiconductor fine particles may be used. When two or more types of semiconductor fine particles are used in combination, one type is preferably TiO 2 , ZnO, Nb 2 O 5 or SrTiO 3 . Another type is preferably SnO 2 , Fe 2 O 3 or WO 3 . A more preferred combination is ZnO
And SnO 2 , ZnO and WO 3 or ZnO, SnO 2 and WO 3
And the like. When two or more kinds of semiconductor fine particles are used as a mixture, the respective particle diameters may be different. In particular, a combination in which the semiconductor fine particles mentioned in the first type have a large particle diameter and the semiconductor fine particles mentioned in the second and subsequent types are small is preferable. Preferably, particles having a large particle size are 100 nm or more, and particles having a small particle size are 15 nm.
The following combinations are available.

【0080】半導体微粒子の作製法としては、作花済夫
の「ゾル−ゲル法の科学」アグネ承風社(1998
年)、技術情報協会の「ゾル−ゲル法による薄膜コーテ
ィング技術」(1995年)等に記載のゾル−ゲル法、
杉本忠夫の「新合成法ゲル−ゾル法による単分散粒子の
合成とサイズ形態制御」、まてりあ,第35巻,第9
号,1012〜1018頁(1996年)に記載のゲル
−ゾル法が好ましい。またDegussa社が開発した
塩化物を酸水素塩中で高温加水分解により酸化物を作製
する方法も好ましい。
As a method for producing semiconductor fine particles, there is described a method of Sol-Gel Method by Agio Shofusha (1998)
), A sol-gel method described in "Sol-gel method for thin film coating" (1995) of the Technical Information Association, etc.
Tadao Sugimoto, "Synthesis of Monodispersed Particles by New Synthesis Method Gel-Sol Method and Size Morphology Control", Materia, Vol.
No., pp. 1012 to 1018 (1996). Further, a method of producing an oxide by hydrolyzing a chloride in an oxyhydrogen salt at a high temperature developed by Degussa is also preferable.

【0081】半導体微粒子が酸化チタンの場合、上記ゾ
ル−ゲル法、ゲル−ゾル法、塩化物の酸水素塩中での高
温加水分解法はいずれも好ましいが、さらに清野学の
「酸化チタン物性と応用技術」技報堂出版(1997
年)に記載の硫酸法及び塩素法を用いることもできる。
さらにゾル−ゲル法として、Barbeらのジャーナル
・オブ・アメリカン・セラミック・ソサエティー,第8
0巻,第12号,3157〜3171頁(1997年)
に記載の方法や、Burnsideらのケミストリー・
オブ・マテリアルズ,第10巻,第9号,2419〜2
425頁に記載の方法も好ましい。
When the semiconductor fine particles are titanium oxide, any of the above-mentioned sol-gel method, gel-sol method, and high-temperature hydrolysis method in chloride oxyhydrogen salt are preferred. Applied Technology "Gihodo Publishing (1997
) Can also be used.
Further, as a sol-gel method, Barbe et al., Journal of American Ceramic Society, No. 8
Volume 0, Issue 12, 3157-3171 (1997)
And the chemistry of Burnside et al.
Of Materials, Vol. 10, No. 9, 2419-2
The method described on page 425 is also preferred.

【0082】(2)半導体微粒子層 前記半導体は、例えば、前記導電性支持体上に形成され
た半導体微粒子層の形態で使用される。半導体微粒子を
導電性支持体上に塗布するには、半導体微粒子の分散液
又はコロイド溶液を導電性支持体上に塗布する方法の他
に、前述のゾル−ゲル法等を使用することもできる。光
電変換素子の量産化、半導体微粒子液の物性、導電性支
持体の融通性等を考慮した場合、湿式の製膜方法が比較
的有利である。湿式の製膜方法としては、塗布法、印刷
法、電解析出法及び電着法が代表的である。また、金属
を酸化する方法、金属溶液から配位子交換等で液相にて
析出させる方法(LPD法)、スパッタ等で蒸着する方
法、CVD法、あるいは加温した基板上に熱分解する金
属酸化物プレカーサーを吹き付けて金属酸化物を形成す
るSPD法を利用することもできる。
(2) Semiconductor Particle Layer The semiconductor is used, for example, in the form of a semiconductor particle layer formed on the conductive support. In order to coat the semiconductor fine particles on the conductive support, in addition to the method of applying a dispersion or colloid solution of the semiconductor fine particles on the conductive support, the above-mentioned sol-gel method or the like can also be used. In consideration of mass production of photoelectric conversion elements, physical properties of semiconductor fine particle liquid, flexibility of a conductive support, and the like, a wet film forming method is relatively advantageous. Typical examples of the wet film forming method include a coating method, a printing method, an electrolytic deposition method, and an electrodeposition method. In addition, a method of oxidizing a metal, a method of depositing a metal solution in a liquid phase by ligand exchange (LPD method), a method of vapor deposition by sputtering or the like, a CVD method, or a metal that thermally decomposes on a heated substrate An SPD method in which a metal oxide is formed by spraying an oxide precursor can also be used.

【0083】半導体微粒子の分散液を作製する方法とし
ては、前述のゾル−ゲル法の他に、乳鉢ですり潰す方
法、ミルを使って粉砕しながら分散する方法、あるいは
半導体を合成する際に溶媒中で微粒子として析出させそ
のまま使用する方法等が挙げられる。
As a method for preparing a dispersion of semiconductor fine particles, in addition to the above-described sol-gel method, a method of grinding in a mortar, a method of dispersing while pulverizing using a mill, or a method of preparing a solvent when synthesizing a semiconductor. A method of precipitating fine particles in the solution and using it as it is, may be mentioned.

【0084】分散媒としては、水又は各種の有機溶媒
(例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコ
ール、シトロネロール、ターピネオール、ジクロロメタ
ン、アセトン、アセトニトリル、酢酸エチル等)が挙げ
られる。分散の際、必要に応じて、例えばポリエチレン
グリコール、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシ
メチルセルロースのようなポリマー、界面活性剤、酸、
又はキレート剤等を分散助剤として用いてもよい。ポリ
エチレングリコールの分子量を変えることで、分散液の
粘度が調節可能となり、さらに剥がれにくい半導体層を
形成したり、半導体層の空隙率をコントロールできるの
で、ポリエチレングリコールを添加することは好まし
い。
Examples of the dispersion medium include water and various organic solvents (eg, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, citronellol, terpineol, dichloromethane, acetone, acetonitrile, ethyl acetate, etc.). During dispersion, if necessary, for example, polyethylene glycol, hydroxyethyl cellulose, polymers such as carboxymethyl cellulose, surfactant, acid,
Alternatively, a chelating agent or the like may be used as a dispersion aid. By changing the molecular weight of polyethylene glycol, it is possible to adjust the viscosity of the dispersion, to form a semiconductor layer that is difficult to peel off, and to control the porosity of the semiconductor layer. Therefore, it is preferable to add polyethylene glycol.

【0085】塗布方法としては、アプリケーション系と
してローラ法、ディップ法等、メータリング系としてエ
アーナイフ法、ブレード法等、またアプリケーションと
メータリングを同一部分にできるものとして、特公昭5
8−4589号に開示されているワイヤーバー法、米国
特許2681294号、同2761419号、同276
1791号等に記載のスライドホッパー法、エクストル
ージョン法、カーテン法等が好ましい。また汎用機とし
てスピン法やスプレー法も好ましい。湿式印刷方法とし
ては、凸版、オフセット及びグラビアの3大印刷法をは
じめ、凹版、ゴム版、スクリーン印刷等が好ましい。こ
れらの中から、液粘度やウェット厚さに応じて、好まし
い製膜方法を選択する。
The application method includes a roller method and a dipping method as an application system, an air knife method and a blade method as a metering system.
8-4589, U.S. Pat. Nos. 2,681,294, 2,761,419, and 276.
For example, a slide hopper method, an extrusion method, a curtain method, and the like described in US Pat. As a general-purpose machine, a spin method or a spray method is also preferable. As the wet printing method, intaglio printing, rubber printing, screen printing, and the like are preferable, including three major printing methods of letterpress, offset and gravure. From these, a preferable film forming method is selected according to the liquid viscosity and the wet thickness.

【0086】半導体微粒子の層は単層に限らず、粒径の
違った半導体微粒子の分散液を多層塗布したり、種類が
異なる半導体微粒子(あるいは異なるバインダー、添加
剤)を含有する塗布層を多層塗布したりすることもでき
る。一度の塗布で膜厚が不足の場合にも多層塗布は有効
である。
The layer of semiconductor fine particles is not limited to a single layer, but a multi-layer coating of a dispersion of semiconductor fine particles having different particle diameters, or a coating layer containing semiconductor fine particles of different types (or different binders and additives) may be formed in multiple layers. It can also be applied. Multilayer coating is effective even when the film thickness is insufficient by one coating.

【0087】一般に半導体微粒子層の厚さ(感光層の厚
さと同じ)が厚くなるほど単位投影面積当たりの担持色
素量が増えるため、光の捕獲率が高くなるが、生成した
電子の拡散距離が増すため電荷再結合によるロスも大き
くなる。したがって、半導体微粒子層の好ましい厚さは
0.1〜100μmである。光電池に用いる場合、半導
体微粒子層の厚さは1〜30μmが好ましく、2〜25
μmがより好ましい。半導体微粒子の支持体1m2当た
りに対する塗布量は、0.5〜100gが好ましく、3
〜50gがより好ましい。
In general, as the thickness of the semiconductor fine particle layer (same as the thickness of the photosensitive layer) becomes larger, the amount of dye carried per unit projected area increases, so that the light capture rate increases, but the diffusion distance of generated electrons increases. Therefore, the loss due to charge recombination also increases. Therefore, the preferable thickness of the semiconductor fine particle layer is 0.1 to 100 μm. When used in a photovoltaic cell, the thickness of the semiconductor fine particle layer is preferably 1 to 30 μm, and 2 to 25 μm.
μm is more preferred. The coating amount of the semiconductor fine particles per 1 m 2 of the support is preferably 0.5 to 100 g,
~ 50 g is more preferred.

【0088】半導体微粒子を導電性支持体上に塗布した
後で半導体微粒子同士を電子的に接触させるとともに、
塗膜強度の向上や支持体との密着性を向上させるため
に、加熱処理するのが好ましい。好ましい加熱温度の範
囲は40℃以上700℃以下であり、より好ましくは1
00℃以上600℃以下である。また加熱時間は10分
〜10時間程度である。ポリマーフィルムのように融点
や軟化点の低い支持体を用いる場合、高温処理は支持体
の劣化を招くため、好ましくない。またコストの観点か
らもできる限り低温(例えば50〜350℃)であるの
が好ましい。低温化は、5nm以下の小さい半導体微粒
子や鉱酸、金属酸化物プレカーサーの存在下での加熱処
理等により可能となり、また、紫外線、赤外線、マイク
ロ波等の照射や電界、超音波を印加することにより行う
こともできる。同時に不要な有機物等を除去する目的
で、上記の照射や印加のほか加熱、減圧、酸素プラズマ
処理、純水洗浄、溶剤洗浄、ガス洗浄等を適宜組み合わ
せて併用することが好ましい。
After applying the semiconductor fine particles on the conductive support, the semiconductor fine particles are brought into electronic contact with each other,
Heat treatment is preferably performed to improve the strength of the coating film and the adhesion to the support. A preferable heating temperature range is 40 ° C. or more and 700 ° C. or less, more preferably 1 ° C.
It is not less than 00 ° C and not more than 600 ° C. The heating time is about 10 minutes to 10 hours. When a support having a low melting point or softening point such as a polymer film is used, high-temperature treatment is not preferable because it causes deterioration of the support. From the viewpoint of cost, the temperature is preferably as low as possible (for example, 50 to 350 ° C.). The temperature can be lowered by heat treatment in the presence of small semiconductor particles of 5 nm or less, mineral acid, or a metal oxide precursor. Irradiation with ultraviolet rays, infrared rays, microwaves, or the like, application of an electric field, or ultrasonic waves Can also be performed. At the same time, for the purpose of removing unnecessary organic substances and the like, it is preferable to use a combination of heating, decompression, oxygen plasma treatment, pure water cleaning, solvent cleaning, gas cleaning and the like in addition to the above irradiation and application, as appropriate.

【0089】加熱処理後、半導体微粒子の表面積を増大
させたり、半導体微粒子近傍の純度を高め、色素から半
導体微粒子への電子注入効率を高める目的で、例えば四
塩化チタン水溶液を用いた化学メッキ処理や三塩化チタ
ン水溶液を用いた電気化学的メッキ処理を行ってもよ
い。また、半導体微粒子から電荷移動層へ逆電流が流れ
るのを防止する目的で、粒子表面に色素以外の電子電導
性の低い有機物を吸着させることも有効である。吸着さ
せる有機物としては疎水性基を有する物が好ましい。
After the heat treatment, for example, chemical plating using an aqueous solution of titanium tetrachloride may be performed to increase the surface area of the semiconductor fine particles, increase the purity in the vicinity of the semiconductor fine particles, and increase the efficiency of electron injection from the dye into the semiconductor fine particles. Electrochemical plating using an aqueous solution of titanium trichloride may be performed. In order to prevent a reverse current from flowing from the semiconductor fine particles to the charge transfer layer, it is also effective to adsorb an organic substance having low electron conductivity other than the dye on the particle surface. As the organic substance to be adsorbed, a substance having a hydrophobic group is preferable.

【0090】半導体微粒子層は、多くの色素を吸着する
ことができるように大きい表面積を有することが好まし
い。半導体微粒子の層を支持体上に塗布した状態での表
面積は、投影面積に対して10倍以上であるのが好まし
く、さらに100倍以上であるのが好ましい。この上限
は特に制限はないが、通常1000倍程度である。
It is preferable that the semiconductor fine particle layer has a large surface area so that many dyes can be adsorbed. The surface area in a state where the layer of the semiconductor fine particles is applied on the support is preferably 10 times or more, more preferably 100 times or more with respect to the projected area. The upper limit is not particularly limited, but is usually about 1000 times.

【0091】(3)色素 感光層に用いる増感色素は、可視域や近赤外域に吸収を
有し、半導体を増感し得る化合物なら任意に用いること
ができ、有機金属錯体色素、メチン色素、ポルフィリン
系色素およびフタロシアニン系色素が好ましい。また、
光電変換の波長域をできるだけ広くし、かつ変換効率を
上げるため、二種類以上の色素を併用又は混合すること
ができる。この場合、目的とする光源の波長域と強度分
布に合わせるように、併用又は混合する色素とその割合
を選ぶことができる。
(3) Dye The sensitizing dye used in the photosensitive layer may be any compound that can absorb semiconductors in the visible or near-infrared region and can sensitize a semiconductor. Examples thereof include organometallic complex dyes and methine dyes. , Porphyrin dyes and phthalocyanine dyes are preferred. Also,
Two or more types of dyes can be used in combination or mixed in order to widen the wavelength range of photoelectric conversion as much as possible and increase the conversion efficiency. In this case, the pigments to be used or mixed and the ratio thereof can be selected so as to match the wavelength range and the intensity distribution of the target light source.

【0092】こうした色素は、半導体微粒子の表面に対
して吸着能力の有る適当な結合基(interlocking grou
p)を有しているのが好ましい。好ましい結合基として
は、COOH基、OH基、SO3H基、−P(O)(O
H)2基および−OP(O)(OH)2基のような酸性
基、あるいはオキシム、ジオキシム、ヒドロキシキノリ
ン、サリチレート又はα−ケトエノレートのようなπ伝
導性を有するキレート化基が挙げられる。なかでもCO
OH基、−P(O)(OH)2基および−OP(O)
(OH)2基が特に好ましい。これらの基はアルカリ金
属等と塩を形成していてもよく、また分子内塩を形成し
ていてもよい。またポリメチン色素の場合、メチン鎖が
スクアリリウム環やクロコニウム環を形成する場合のよ
うに酸性基を含有する場合、この部分を結合基として有
していてもよい。
[0092] Such a dye can be used as a suitable interlocking group having an adsorption ability to the surface of the semiconductor fine particles.
p) is preferred. Preferred linking groups, COOH groups, OH groups, SO 3 H group, -P (O) (O
Examples include acidic groups such as H) 2 group and —OP (O) (OH) 2 group, or chelating groups having π conductivity such as oxime, dioxime, hydroxyquinoline, salicylate or α-keto enolate. Above all, CO
OH group, -P (O) (OH) 2 group and -OP (O)
(OH) 2 groups are particularly preferred. These groups may form a salt with an alkali metal or the like, or may form an intramolecular salt. In the case of a polymethine dye, when the methine chain contains an acidic group such as a case where a squarylium ring or a croconium ring is formed, the methine chain may have this portion as a bonding group.

【0093】以下、感光層に用いる好ましい増感色素を
具体的に説明する。 (a)有機金属錯体色素 色素が金属錯体色素である場合、金属フタロシアニン色
素、金属ポルフィリン色素およびルテニウム錯体色素が
好ましく、ルテニウム錯体色素が特に好ましい。ルテニ
ウム錯体色素としては、例えば米国特許4927721
号、同4684537号、同5084365号、同53
50644号、同5463057号、同5525440
号等の各明細書、及び、特開平7−249790号、特
表平10−504512号、世界特許98/50393
号、特開2000−26487号等の各公報に記載の錯
体色素が挙げられる。
Hereinafter, preferred sensitizing dyes for use in the photosensitive layer will be specifically described. (A) Organic metal complex dye When the dye is a metal complex dye, a metal phthalocyanine dye, a metal porphyrin dye, and a ruthenium complex dye are preferable, and a ruthenium complex dye is particularly preferable. Ruthenium complex dyes include, for example, US Pat. No. 4,927,721.
Nos. 4,684,537, 5,084,365, and 53
No. 50644, No. 5463057, No. 5525440
And Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-249790, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-504512, and World Patent 98/50393.
And complex dyes described in JP-A-2000-26487.

【0094】さらに前記色素がルテニウム錯体色素であ
る場合、下記一般式(V)で表されるルテニウム錯体色
素が好ましい。 一般式(V) (A1tRu(B−a)u(B−b)v(B−c)w 前記一般式(V)中、A1は1又は2座の配位子を表
す。A1はCl、SCN、H2O、Br、I、CN、NC
O、SeCN、α−ジケトン類、シュウ酸及びジチオカ
ルバミン酸の誘導体からなる群から選ばれる配位子であ
るのが好ましい。tが2以上の場合、2以上のA1は同
一でも異なっていてもよい。前記一般式(V)中、B−
a、B−b及びB−cは、それぞれ独立に下記式(B−
1)〜(B−10)のいずれかで表される配位子を表
す。tは0〜3のいずれかの整数を表し、u、v及びw
は各々0又は1を表し、前記一般式(V)で表されるル
テニウム錯体が6配位錯体となる様に、配位子の種類に
応じて適宜組み合わされる。
When the dye is a ruthenium complex dye, a ruthenium complex dye represented by the following formula (V) is preferable. General formula (V) (A 1 ) t Ru (Ba) u (Bb) v (Bc) w In the general formula (V), A 1 represents a mono- or bidentate ligand. . A 1 is Cl, SCN, H 2 O, Br, I, CN, NC
It is preferably a ligand selected from the group consisting of O, SeCN, α-diketones, oxalic acid and derivatives of dithiocarbamic acid. when t is 2 or more, 2 or more of A 1 may be the same or different. In the general formula (V), B-
a, Bb and Bc are each independently the following formula (B-
1) represents a ligand represented by any of (B-10). t represents an integer of any of 0 to 3, and u, v and w
Represents 0 or 1, respectively, and is appropriately combined depending on the kind of ligand so that the ruthenium complex represented by the general formula (V) becomes a six-coordinate complex.

【0095】[0095]

【化15】 Embedded image

【0096】前記式(B−1)〜(B−10)中、Ra
は水素原子又は置換基を表し、該置換基としては、例え
ば、ハロゲン原子、炭素原子数1〜12の置換又は無置
換のアルキル基、炭素原子数7〜12の置換又は無置換
のアラルキル基、炭素原子数6〜12の置換又は無置換
のアリール基、酸性基(これらの酸性基は塩を形成して
いてもよい)又はキレート化基が挙げられる。アルキル
基及びアラルキル基のアルキル部分は直鎖状でも分岐状
でもよい。また、前記アリール基及びアラルキル基のア
リール部分は単環でも多環(縮合環、環集合)でもよ
い。前記一般式(V)中、B−a、B−b及びB−cは
同一でも異なっていてもよい。
In the above formulas (B-1) to (B-10), R a
Represents a hydrogen atom or a substituent; examples of the substituent include a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms, Examples thereof include a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an acidic group (these acidic groups may form a salt) or a chelating group. The alkyl part of the alkyl group and the aralkyl group may be linear or branched. The aryl part of the aryl group and the aralkyl group may be monocyclic or polycyclic (condensed ring, ring assembly). In the general formula (V), Ba, Bb and Bc may be the same or different.

【0097】有機金属錯体色素の好ましい具体例(例示
化合物R−1〜17)を以下に示すが、本発明に用いら
れる色素は以下の具体例に限定されるものではない。
Preferred specific examples (exemplary compounds R-1 to R-17) of the organometallic complex dyes are shown below, but the dyes used in the present invention are not limited to the following specific examples.

【0098】[0098]

【化16】 Embedded image

【0099】[0099]

【化17】 Embedded image

【0100】(b)メチン色素 本発明に使用する好ましいメチン色素は、シアニン色
素、メロシアニン色素、スクワリリウム色素などのポリ
メチン色素である。本発明で好ましく用いられるポリメ
チン色素としては、例えば、特開平11−35836
号、特開平11−67285号、特開平11−8691
6号、特開平11−97725号、特開平11−158
395号、特開平11−163378号、特開平11−
214730号、特開平11−214731号、特開平
11−238905号、特開2000−26487号、
欧州特許892411号、同911841号及び同99
1092号の各明細書に記載の色素が挙げられる。好ま
しいメチン色素の具体例を以下に示す。
(B) Methine Dye Preferred methine dyes used in the present invention are polymethine dyes such as cyanine dyes, merocyanine dyes, and squarylium dyes. Examples of the polymethine dye preferably used in the present invention include, for example, JP-A-11-35836.
JP-A-11-67285, JP-A-11-8691
6, JP-A-11-97725, JP-A-11-158
395, JP-A-11-163378, JP-A-11-163
214730, JP-A-11-214731, JP-A-11-238905, JP-A-2000-26487,
European Patent Nos. 892411, 911841 and 99
The dyes described in each of the specifications of No. 1092 can be used. Specific examples of preferred methine dyes are shown below.

【0101】[0101]

【化18】 Embedded image

【0102】[0102]

【化19】 Embedded image

【0103】(4)半導体微粒子への色素の吸着 半導体微粒子に色素を吸着させるには、色素の溶液中に
良く乾燥した半導体微粒子層を有する導電性支持体を浸
漬するか、色素の溶液を半導体微粒子層に塗布する方法
を用いることができる。前者の場合、浸漬法、ディップ
法、ローラ法、エアーナイフ法等が使用可能である。浸
漬法の場合、色素の吸着は室温で行ってもよいし、特開
平7−249790号に記載されているように加熱還流
して行ってもよい。また後者の塗布方法としては、ワイ
ヤーバー法、スライドホッパー法、エクストルージョン
法、カーテン法、スピン法、スプレー法等がある。色素
を溶解する溶媒として好ましいのは、例えば、アルコー
ル類(メタノール、エタノール、t−ブタノール、ベン
ジルアルコール等)、ニトリル類(アセトニトリル、プ
ロピオニトリル、3−メトキシプロピオニトリル等)、
ニトロメタン、ハロゲン化炭化水素(ジクロロメタン、
ジクロロエタン、クロロホルム、クロロベンゼン等)、
エーテル類(ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン
等)、ジメチルスルホキシド、アミド類(N,N−ジメ
チルホルムアミド、N,N−ジメチルアセタミド等)、
N−メチルピロリドン、1,3−ジメチルイミダゾリジ
ノン、3−メチルオキサゾリジノン、エステル類(酢酸
エチル、酢酸ブチル等)、炭酸エステル類(炭酸ジエチ
ル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン等)、ケトン類(ア
セトン、2−ブタノン、シクロヘキサノン等)、炭化水
素(へキサン、石油エーテル、ベンゼン、トルエン等)
やこれらの混合溶媒が挙げられる。
(4) Adsorption of Dye on Semiconductor Fine Particles The dye is adsorbed on the semiconductor fine particles by dipping a conductive support having a well-dried semiconductor fine particle layer in a dye solution or by dissolving the dye solution in a semiconductor solution. A method of applying to the fine particle layer can be used. In the former case, a dipping method, a dipping method, a roller method, an air knife method, or the like can be used. In the case of the immersion method, the dye may be adsorbed at room temperature or may be heated and refluxed as described in JP-A-7-249790. Examples of the latter coating method include a wire bar method, a slide hopper method, an extrusion method, a curtain method, a spin method, and a spray method. Preferred solvents for dissolving the dye include, for example, alcohols (methanol, ethanol, t-butanol, benzyl alcohol, etc.), nitriles (acetonitrile, propionitrile, 3-methoxypropionitrile, etc.),
Nitromethane, halogenated hydrocarbons (dichloromethane,
Dichloroethane, chloroform, chlorobenzene, etc.),
Ethers (eg, diethyl ether, tetrahydrofuran), dimethyl sulfoxide, amides (eg, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide),
N-methylpyrrolidone, 1,3-dimethylimidazolidinone, 3-methyloxazolidinone, esters (ethyl acetate, butyl acetate, etc.), carbonates (diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, etc.), ketones (acetone, 2-butanone, cyclohexanone, etc.), hydrocarbons (hexane, petroleum ether, benzene, toluene, etc.)
And a mixed solvent thereof.

【0104】色素の全吸着量は、多孔質半導体電極基板
の単位表面積(1m2)当たり0.01〜100mmo
lが好ましい。また色素の半導体微粒子に対する吸着量
は、半導体微粒子1g当たり0.01〜1mmolの範
囲であるのが好ましい。前記範囲の色素吸着量とするこ
とにより半導体における増感効果が十分に得られる。こ
れに対し、色素が少なすぎると増感効果が不十分とな
り、また色素が多すぎると半導体に付着していない色素
が浮遊し、増感効果を低減させる原因となる。色素の吸
着量を増大させるためには、吸着前に加熱処理を行うの
が好ましい。加熱処理後、半導体微粒子表面に水が吸着
するのを避けるため、常温に戻さずに、半導体電極基板
の温度が60〜150℃の間で素早く色素の吸着操作を
行うのが好ましい。また、色素間の凝集などの相互作用
を低減する目的で、無色の化合物を色素に添加し、半導
体微粒子に共吸着させてもよい。この目的で有効な化合
物は界面活性な性質、構造をもった化合物であり、例え
ば、カルボキシル基を有するステロイド化合物(例えば
ケノデオキシコール酸)や下記の例のようなスルホン酸
塩類が挙げられる。
The total amount of the dye adsorbed is 0.01 to 100 mmol per unit surface area (1 m 2 ) of the porous semiconductor electrode substrate.
l is preferred. The amount of the dye adsorbed on the semiconductor fine particles is preferably in the range of 0.01 to 1 mmol per 1 g of the semiconductor fine particles. By setting the dye adsorption amount in the above range, a sufficient sensitizing effect in the semiconductor can be obtained. On the other hand, if the amount of the dye is too small, the sensitizing effect becomes insufficient, and if the amount of the dye is too large, the dye not adhering to the semiconductor floats and causes a reduction in the sensitizing effect. In order to increase the amount of the dye adsorbed, it is preferable to perform a heat treatment before the adsorption. After the heat treatment, in order to prevent water from adsorbing on the surface of the semiconductor fine particles, it is preferable to quickly perform the dye adsorption operation at a temperature of the semiconductor electrode substrate of 60 to 150 ° C. without returning to normal temperature. For the purpose of reducing the interaction such as aggregation between the dyes, a colorless compound may be added to the dyes and co-adsorbed to the semiconductor fine particles. Compounds effective for this purpose are compounds having surface active properties and structures, and include, for example, steroid compounds having a carboxyl group (for example, chenodeoxycholic acid) and sulfonates such as those described below.

【0105】[0105]

【化20】 Embedded image

【0106】未吸着の色素は、吸着後速やかに洗浄によ
り除去するのが好ましい。湿式洗浄槽を使い、アセトニ
トリル等の極性溶剤、アルコール系溶剤のような有機溶
媒で洗浄を行うのが好ましい。色素を吸着した後にアミ
ン類や4級塩を用いて半導体微粒子の表面を処理しても
よい。好ましいアミン類としては、ピリジン、4−t−
ブチルピリジン及びポリビニルピリジン等が挙げられ、
好ましい4級塩としては、テトラブチルアンモニウムヨ
ージド及びテトラヘキシルアンモニウムヨージド等が挙
げられる。これらが液体の場合はそのまま用いてもよい
し、有機溶媒に溶解して用いてもよい。
The unadsorbed dye is preferably removed by washing immediately after the adsorption. It is preferable to perform washing with a polar solvent such as acetonitrile and an organic solvent such as an alcohol solvent using a wet washing tank. After the dye is adsorbed, the surface of the semiconductor fine particles may be treated with an amine or a quaternary salt. Preferred amines include pyridine, 4-t-
Butyl pyridine and polyvinyl pyridine and the like,
Preferred quaternary salts include tetrabutylammonium iodide and tetrahexylammonium iodide. When these are liquids, they may be used as they are, or may be used after being dissolved in an organic solvent.

【0107】(C)電荷移動層 電荷移動層は、色素の酸化体に電子を補充する機能を有
する電荷輸送材料を含有する層である。この電荷移動層
に用いることのできる代表的な電荷輸送材料の例として
は、(i)イオン輸送材料として、酸化還元対のイオン
が溶解した溶液(電解液)、酸化還元対の溶液をポリマ
ーマトリクスのゲルに含浸したいわゆるゲル電解質、酸
化還元対イオンを含有する溶融塩電解質、さらには固体
電解質が挙げられる。また、イオンがかかわる電荷輸送
材料のほかに、(ii)固体中のキャリアー移動がかかわ
る電荷輸送材料として、電子輸送材料や正孔(ホール)
輸送材料を用いることもできる。本発明では、この電荷
移動層に本発明の電解質組成物を使用するが、これ以外
の上記電荷輸送材料を併用することもできる。
(C) Charge Transfer Layer The charge transfer layer is a layer containing a charge transporting material having a function of replenishing an oxidized dye with electrons. Examples of typical charge transporting materials that can be used for the charge transfer layer include (i) a solution in which redox pair ions are dissolved (electrolyte solution), and a redox pair solution as a polymer matrix. And a so-called gel electrolyte impregnated in the gel, a molten salt electrolyte containing a redox counter ion, and a solid electrolyte. In addition to charge transport materials involving ions, (ii) charge transport materials involving carrier transport in solids include electron transport materials and holes.
Transport materials can also be used. In the present invention, the electrolyte composition of the present invention is used for the charge transfer layer, but other charge transport materials described above may be used in combination.

【0108】(1)電荷移動層の形成 電荷移動層の形成方法に関しては2通りの方法が考えら
れる。1つは感光層の上に先に対極を貼り合わせてお
き、その間隙に液状の電荷移動層を挟み込む方法であ
る。もう1つは感光層上に直接、電荷移動層を付与する
方法で、対極はその後付与することになる。
(1) Formation of Charge Transfer Layer There are two methods for forming the charge transfer layer. One is a method in which a counter electrode is first stuck on the photosensitive layer, and a liquid charge transfer layer is sandwiched in the gap. The other is a method in which a charge transfer layer is provided directly on the photosensitive layer, and a counter electrode is subsequently provided.

【0109】前者の場合、電荷移動層の挟み込み方法と
して、浸漬等による毛管現象を利用する常圧プロセス、
又は常圧より低い圧力にして間隙の気相を液相に置換す
る真空プロセスを利用できる。
In the former case, as a method of sandwiching the charge transfer layer, a normal pressure process utilizing a capillary phenomenon due to immersion or the like,
Alternatively, a vacuum process in which the gas phase in the gap is replaced with a liquid phase at a pressure lower than normal pressure can be used.

【0110】後者の場合、湿式の電荷移動層においては
未乾燥のまま対極を付与し、エッジ部の液漏洩防止措置
を施すことになる。またゲル電解質の場合には、湿式で
塗布して重合等の方法により固体化する方法があり、そ
の場合には乾燥、固定化した後に対極を付与することも
できる。電解液のほか湿式有機正孔輸送材料やゲル電解
質を付与する方法としては、前述の半導体微粒子層や色
素の付与と同様の方法を利用できる。
In the latter case, the wet type charge transfer layer is provided with a counter electrode in an undried state to take measures to prevent liquid leakage at the edge portion. In the case of a gel electrolyte, there is a method of applying the composition in a wet manner and solidifying it by a method such as polymerization. In this case, a counter electrode can be provided after drying and fixing. As a method for applying a wet organic hole transport material or a gel electrolyte in addition to the electrolytic solution, a method similar to the method for applying the semiconductor fine particle layer or the dye described above can be used.

【0111】(D)対極 対極は前記の導電性支持体と同様に、導電性材料からな
る対極導電層の単層構造でもよいし、対極導電層と支持
基板から構成されていてもよい。対極導電層に用いる導
電材としては、金属(例えば白金、金、銀、銅、アルミ
ニウム、マグネシウム、インジウム等)、炭素、又は導
電性金属酸化物(インジウム−スズ複合酸化物、フッ素
ドープ酸化スズ等)が挙げられる。この中でも白金、
金、銀、銅、アルミニウム、マグネシウムを対極導電層
として好ましく使用することができる。対極の好ましい
支持基板の例は、ガラス又はプラスチックであり、これ
に上記の導電剤を塗布又は蒸着して用いる。対極導電層
の厚さは特に制限されないが、3nm〜10μmが好ま
しい。対極導電層の表面抵抗は低い程よい。好ましい表
面抵抗の範囲としては50Ω/□以下であり、さらに好
ましくは20Ω/□以下である。
(D) Counter electrode Like the above-mentioned conductive support, the counter electrode may have a single-layer structure of a counter electrode conductive layer made of a conductive material, or may be composed of a counter electrode conductive layer and a support substrate. Examples of the conductive material used for the counter electrode conductive layer include metal (for example, platinum, gold, silver, copper, aluminum, magnesium, indium, and the like), carbon, and conductive metal oxide (indium-tin composite oxide, fluorine-doped tin oxide, and the like). ). Among them, platinum,
Gold, silver, copper, aluminum, and magnesium can be preferably used as the counter electrode conductive layer. An example of a preferable support substrate for the counter electrode is glass or plastic, to which the above-described conductive agent is applied or vapor-deposited. The thickness of the counter electrode conductive layer is not particularly limited, but is preferably 3 nm to 10 μm. The lower the surface resistance of the counter electrode conductive layer, the better. The preferable range of the surface resistance is 50Ω / □ or less, and more preferably 20Ω / □ or less.

【0112】導電性支持体と対極のいずれか一方又は両
方から光を照射してよいので、感光層に光が到達するた
めには、導電性支持体と対極の少なくとも一方が実質的
に透明であればよい。発電効率の向上の観点からは、導
電性支持体を透明にして、光を導電性支持体側から入射
させるのが好ましい。この場合、対極は光を反射する性
質を有するのが好ましい。このような対極としては、金
属又は導電性の酸化物を蒸着したガラス又はプラスチッ
ク、あるいは金属薄膜を使用できる。
Since light may be irradiated from one or both of the conductive support and the counter electrode, at least one of the conductive support and the counter electrode must be substantially transparent in order for the light to reach the photosensitive layer. I just need. From the viewpoint of improving the power generation efficiency, it is preferable that the conductive support is made transparent and light is incident from the conductive support side. In this case, the counter electrode preferably has a property of reflecting light. As such a counter electrode, glass or plastic on which a metal or a conductive oxide is deposited, or a metal thin film can be used.

【0113】対極は、電荷移動層上に直接導電材を塗
布、メッキ又は蒸着(PVD、CVD)するか、対極導
電層を有する基板の対極導電層側を貼り付ければよい。
また、導電性支持体の場合と同様に、特に対極が透明の
場合には、対極の抵抗を下げる目的で金属リードを用い
るのが好ましい。なお、好ましい金属リードの材質及び
設置方法、金属リード設置による入射光量の低下等は、
導電性支持体の場合と同じである。
As the counter electrode, a conductive material may be applied directly on the charge transfer layer, plated or vapor-deposited (PVD, CVD), or may be attached to the counter electrode conductive layer side of the substrate having the counter electrode conductive layer.
Further, similarly to the case of the conductive support, it is preferable to use a metal lead for the purpose of reducing the resistance of the counter electrode, particularly when the counter electrode is transparent. In addition, the preferable material and the installation method of the metal lead, the decrease in the amount of incident light due to the installation of the metal lead, etc.
This is the same as the case of the conductive support.

【0114】(E)その他の層 対極と導電性支持体の短絡を防止するため、予め導電性
支持体と感光層との間に緻密な半導体の薄膜層を下塗り
層として塗設しておくことが好ましく、電荷移動層に電
子輸送材料や正孔輸送材料を用いる場合は、特に有効で
ある。下塗り層として好ましいのはTiO2、SnO2
Fe23、WO3、ZnO、Nb25であり、さらに好
ましくはTiO2である。下塗り層は、例えばElectroch
im.Acta40,643-652(1995)に記載されているスプレーパ
イロリシス法の他、スパッタ法等により塗設することが
できる。下塗り層の好ましい膜厚は5〜1000nmで
あり、10〜500nmがさらに好ましい。
(E) Other layers In order to prevent a short circuit between the counter electrode and the conductive support, a dense semiconductor thin film layer is previously coated between the conductive support and the photosensitive layer as an undercoat layer. It is particularly effective when an electron transporting material or a hole transporting material is used for the charge transfer layer. Preferred as the undercoat layer are TiO 2 , SnO 2 ,
Fe 2 O 3 , WO 3 , ZnO and Nb 2 O 5 , more preferably TiO 2 . The undercoat layer is, for example, Electroch
In addition to the spray pyrolysis method described in Im. Acta 40, 643-652 (1995), it can be applied by a sputtering method or the like. The preferred thickness of the undercoat layer is 5 to 1000 nm, more preferably 10 to 500 nm.

【0115】また、電極として作用する導電性支持体と
対極の一方又は両方の外側表面、導電層と基板の間又は
基板の中間に、保護層、反射防止層等の機能性層を設け
てもよい。これらの機能性層の形成には、その材質に応
じて塗布法、蒸着法、貼り付け法等を用いることができ
る。
A functional layer such as a protective layer or an antireflection layer may be provided on the outer surface of one or both of the conductive support serving as an electrode and the counter electrode, between the conductive layer and the substrate, or between the substrates. Good. For forming these functional layers, a coating method, a vapor deposition method, a sticking method, or the like can be used depending on the material.

【0116】本発明の光電気化学電池は、前記した各々
の構成物の劣化や内容物の揮散を防止するために、側面
をポリマーや接着剤等で密封するのが好ましい。
In the photoelectrochemical cell of the present invention, it is preferable to seal the side surfaces with a polymer, an adhesive or the like in order to prevent the above-mentioned components from deteriorating and the contents from volatilizing.

【0117】本発明の光電気化学電池は、基本的に前記
光電変換素子と同様の構成であり、前記光電変換素子を
リード線等を介して外部回路に接続し、外部回路で仕事
をさせるように構成したものである。前記導電性支持体
及び前記対極にリード線等を介して接続される外部回路
自体は、公知のものを使用できる。また、本発明の光電
気化学電池は、従来の太陽電池モジュールと基本的には
同様のモジュール構造をとり得る。前記太陽電池モジュ
ールは、一般的には金属、セラミック等の支持基板の上
にセルが構成され、その上を充填樹脂や保護ガラス等で
覆い、支持基板の反対側から光を取り込む構造をとる
が、支持基板に強化ガラス等の透明材料を用い、その上
にセルを構成してその透明の支持基板側から光を取り込
む構造とすることも可能である。具体的には、スーパー
ストレートタイプ、サブストレートタイプ、ポッティン
グタイプと呼ばれるモジュール構造、アモルファスシリ
コン太陽電池などで用いられる基板一体型モジュール構
造等が知られており、本発明の光電気化学電池も使用目
的や使用場所及び環境により、適宜これらのモジュール
構造を選択できる。具体的には、特開2000−268
892号公報に記載の構造や態様を適用することが好ま
しい。
The photoelectrochemical cell of the present invention has basically the same configuration as that of the photoelectric conversion element. The photoelectric conversion element is connected to an external circuit via a lead wire or the like so that work is performed in the external circuit. It is what was constituted. As the external circuit itself connected to the conductive support and the counter electrode via a lead wire or the like, a known circuit can be used. Further, the photoelectrochemical cell of the present invention can have a module structure basically similar to a conventional solar cell module. The solar cell module generally has a structure in which cells are formed on a support substrate such as a metal and a ceramic, and the cells are covered with a filling resin or a protective glass to take in light from the opposite side of the support substrate. Alternatively, it is also possible to adopt a structure in which a transparent material such as tempered glass is used for the support substrate, a cell is formed thereon, and light is taken in from the transparent support substrate side. Specifically, a superstrate type, a substrate type, a module structure called a potting type, a substrate-integrated module structure used in an amorphous silicon solar cell, and the like are known, and the photoelectrochemical cell of the present invention is also used and used. These module structures can be appropriately selected depending on the place and environment. Specifically, JP-A-2000-268
It is preferable to apply the structure and mode described in JP-A-892.

【0118】[非水二次電池]以下に、本発明の電解質
組成物を利用した本発明の非水二次電池について説明す
る。本発明の非水二次電池は、本発明の電解質組成物を
含むことを特徴とする。本発明の非水二次電池は、本発
明の電解質組成物を含有しているので、容量を大きく低
下させることなく、優れたサイクル性を示す。
[Non-Aqueous Secondary Battery] The non-aqueous secondary battery of the present invention utilizing the electrolyte composition of the present invention will be described below. The non-aqueous secondary battery of the present invention is characterized by containing the electrolyte composition of the present invention. Since the non-aqueous secondary battery of the present invention contains the electrolyte composition of the present invention, it exhibits excellent cyclability without greatly reducing the capacity.

【0119】本発明の電解質組成物を非水二次電池に用
いる場合、正極活物質は可逆的にリチウムイオンを挿入
・放出できる遷移金属酸化物でもよいが、特にリチウム
含有遷移金属酸化物が好ましい。本発明で用いられる好
ましいリチウム含有遷移金属酸化物正極活物質として
は、リチウム含有Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、
Ni、Cu、Mo、Wを含む酸化物が挙げられる。また
リチウム以外のアルカリ金属(周期律表の第1(IA)
族、第2(IIA)族の元素)、及び/又はAl、Ga、
In、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Si、P、Bな
どを混合してもよい。混合量は遷移金属に対して0〜3
0mol%が好ましい。
When the electrolyte composition of the present invention is used in a non-aqueous secondary battery, the positive electrode active material may be a transition metal oxide capable of reversibly inserting and releasing lithium ions, but a lithium-containing transition metal oxide is particularly preferable. . Preferred lithium-containing transition metal oxide positive electrode active materials used in the present invention include lithium-containing Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co,
An oxide containing Ni, Cu, Mo, and W may be used. Alkali metals other than lithium (first (IA) of the periodic table)
Group II, Group IIA) elements, and / or Al, Ga,
In, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Si, P, B, etc. may be mixed. The mixing amount is 0 to 3 with respect to the transition metal.
0 mol% is preferred.

【0120】本発明で用いられるより好ましいリチウム
含有遷移金属酸化物正極活物質としては、リチウム化合
物/遷移金属化合物(ここで遷移金属とは、Ti、V、
Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Mo、Wから選ばれる
少なくとも1種)の合計のモル比が0.3〜2.2にな
るように混合して合成することが好ましい。
More preferred lithium-containing transition metal oxide positive electrode active materials used in the present invention include lithium compounds / transition metal compounds (where transition metals are Ti, V,
It is preferable to mix and synthesize such that the total molar ratio of Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Mo, and W) is 0.3 to 2.2.

【0121】本発明で用いられる特に好ましいリチウム
含有遷移金属酸化物正極活物質としては、リチウム化合
物/遷移金属化合物(ここで遷移金属とは、V、Cr、
Mn、Fe、Co、Niから選ばれる少なくとも1種)
の合計のモル比が0.3〜2.2になるように混合して
合成することが好ましい。
Particularly preferred lithium-containing transition metal oxide cathode active materials used in the present invention include lithium compounds / transition metal compounds (where transition metals are V, Cr,
At least one selected from Mn, Fe, Co, Ni)
It is preferable to mix and synthesize so that the total molar ratio of the above is 0.3 to 2.2.

【0122】本発明で用いられる特に好ましいリチウム
含有遷移金属酸化物正極活物質は、Lig32(M3
Co、Ni、Fe及びMnから選ばれる1種以上、g=
0〜1.2)を含む材料、又はLih4 24(M4はM
n、h=0〜2)で表されるスピネル構造を有する材料
であり、M3及びM4としては遷移金属以外にAl、G
a、In、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Si、P又
はBなどを混合してもよい。混合量は遷移金属に対して
0〜30mol%が好ましい。
Particularly preferred lithium-containing transition metal oxide cathode active material used in the present invention is Li g M 3 O 2 (M 3 is at least one selected from Co, Ni, Fe and Mn, g =
Material containing 0 to 1.2), or Li h M 4 2 O 4 ( M 4 is M
n, h = 0 to 2) and having a spinel structure, wherein M 3 and M 4 are Al, G
a, In, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Si, P or B may be mixed. The mixing amount is preferably 0 to 30 mol% based on the transition metal.

【0123】本発明で用いられる最も好ましいリチウム
含有遷移金属酸化物正極活物質としては、LigCo
2、LigNiO2、LigMnO2、LigCojNi
(1-j)2、LihMn24(ここでg=0.02〜1.
2、j=0.1〜0.9、h=0〜2)が挙げられる。
ここで、上記のg値は、充放電開始前の値であり、充放
電により増減する。
As the most preferred lithium-containing transition metal oxide positive electrode active material used in the present invention, Li g Co
O 2 , Li g NiO 2 , Li g MnO 2 , Li g Co j Ni
(1-j) O 2 , Li h Mn 2 O 4 (where g = 0.2-1.
2, j = 0.1 to 0.9, h = 0 to 2).
Here, the above-mentioned g value is a value before the start of charging and discharging, and increases or decreases due to charging and discharging.

【0124】正極活物質は、リチウム化合物と遷移金属
化合物を混合、焼成する方法や溶液反応など、公知の方
法により合成することができるが、特に焼成法が好まし
い。
The positive electrode active material can be synthesized by a known method such as a method of mixing and firing a lithium compound and a transition metal compound, and a solution reaction, but the firing method is particularly preferable.

【0125】本発明で用いる正極活物質の平均粒子サイ
ズは特に限定されないが、0.1〜50μmが好まし
い。比表面積としては特に限定されないが、BET法で
0.01〜50m2/gが好ましい。また正極活物質5
gを蒸留水100mlに溶かした時の上澄み液のpHと
しては7以上12以下が好ましい。
The average particle size of the positive electrode active material used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 50 μm. The specific surface area is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 50 m 2 / g by the BET method. In addition, the positive electrode active material 5
The pH of the supernatant when g is dissolved in 100 ml of distilled water is preferably 7 or more and 12 or less.

【0126】所定の粒子サイズにするには、よく知られ
た粉砕機や分級機を用いることができる。例えば、乳
鉢、ボールミル、振動ボールミル、振動ミル、衛星ボー
ルミル、遊星ボールミル、旋回気流型ジェットミルや篩
などが用いられる。焼成によって得られた正極活物質
は、水、酸性水溶液、アルカリ性水溶液、有機溶剤にて
洗浄した後使用してもよい。
To obtain a predetermined particle size, a well-known pulverizer or classifier can be used. For example, a mortar, a ball mill, a vibrating ball mill, a vibrating mill, a satellite ball mill, a planetary ball mill, a swirling air jet mill, a sieve, and the like are used. The positive electrode active material obtained by firing may be used after being washed with water, an acidic aqueous solution, an alkaline aqueous solution, or an organic solvent.

【0127】本発明で用いられる負極活物質の一つは、
リチウムの吸蔵放出が可能な炭素質材料である。炭素質
材料とは、実質的に炭素からなる材料である。例えば、
石油ピッチ、天然黒鉛、気相成長黒鉛等の人造黒鉛、及
びPAN系の樹脂やフルフリルアルコール樹脂等の各種
の合成樹脂を焼成した炭素質材料を挙げることができ
る。さらに、PAN系炭素繊維、セルロース系炭素繊
維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、脱水PVA
系炭素繊維、リグニン炭素繊維、ガラス状炭素繊維、活
性炭素繊維等の各種炭素繊維類、メソフェーズ微小球
体、グラファイトウィスカー、平板状の黒鉛等を挙げる
こともできる。これらの炭素質材料は、黒鉛化の程度に
より難黒鉛化炭素材料と黒鉛系炭素材料に分けることも
できる。また炭素質材料は、特開昭62−22066号
公報、特開平2−6856号公報、同3−45473号
公報に記載される面間隔や密度、結晶子の大きさを有す
ることが好ましい。炭素質材料は、単一の材料である必
要はなく、特開平5−90844号公報記載の天然黒鉛
と人造黒鉛の混合物、特開平6−4516号公報記載の
被覆層を有する黒鉛等を用いることもできる。
One of the negative electrode active materials used in the present invention is:
It is a carbonaceous material that can store and release lithium. The carbonaceous material is a material substantially composed of carbon. For example,
Examples of the carbonaceous material include artificial graphite such as petroleum pitch, natural graphite, vapor-grown graphite, and various synthetic resins such as PAN-based resin and furfuryl alcohol resin. Further, PAN-based carbon fiber, cellulose-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, vapor-grown carbon fiber, dehydrated PVA
Various types of carbon fibers such as base carbon fibers, lignin carbon fibers, glassy carbon fibers, and activated carbon fibers, mesophase microspheres, graphite whiskers, and flat graphite can also be mentioned. These carbonaceous materials can be classified into non-graphitizable carbon materials and graphite-based carbon materials according to the degree of graphitization. Further, the carbonaceous material preferably has a plane spacing, a density, and a crystallite size described in JP-A-62-22066, JP-A-2-6856, and JP-A-3-45473. The carbonaceous material does not need to be a single material, and a mixture of natural graphite and artificial graphite described in JP-A-5-90844, graphite having a coating layer described in JP-A-6-4516, or the like is used. Can also.

【0128】本発明に使用可能な負極活物質の他の例と
しては、酸化物、及び/又はカルコゲナイドが挙げられ
る。特に非晶質酸化物、及び/又はカルコゲナイドが好
ましい。ここでいう「非晶質」とはCuKα線を用いた
X線回折法で2θ値で20°から40°の領域に頂点を
有するブロードな散乱帯を有する物であり、結晶性の回
折線を有してもよい。好ましくは2θ値で40°以上7
0°以下に見られる結晶性の回折線のうち最も強い強度
が、2θ値で20°以上40°以下に見られるブロード
な散乱帯の頂点の回折線強度の100倍以下であり、さ
らに好ましくは5倍以下であり、特に好ましくは、結晶
性の回折線を有さないことである。
Other examples of the negative electrode active material that can be used in the present invention include oxides and / or chalcogenides. Particularly, an amorphous oxide and / or a chalcogenide are preferable. The term “amorphous” as used herein refers to a substance having a broad scattering band having an apex in a range of 20 ° to 40 ° in 2θ value by an X-ray diffraction method using CuKα ray. May have. Preferably 40 ° or more in 2θ value 7
The strongest intensity of the crystalline diffraction lines observed at 0 ° or less is 100 times or less the intensity of the diffraction line at the apex of the broad scattering band seen at 20 ° or more and 40 ° or less in 2θ value, more preferably It is 5 times or less, and particularly preferably does not have a crystalline diffraction line.

【0129】本発明では中でも半金属元素の非晶質酸化
物、及び/又はカルコゲナイドが好ましく、周期律表第
13(IIIB)族〜15(VB)族の元素、Al、G
a、Si、Sn、Ge、Pb、Sb、Biの単独あるい
はそれらの2種以上の組み合わせからなる酸化物、カル
コゲナイドが選ばれる。
In the present invention, an amorphous oxide of a metalloid element and / or a chalcogenide are particularly preferable, and an element belonging to Group 13 (IIIB) to Group 15 (VB), Al, G
An oxide or chalcogenide consisting of a, Si, Sn, Ge, Pb, Sb, Bi alone or a combination of two or more thereof is selected.

【0130】例えば、Ga23、SiO、GeO、Sn
O、SnO2、PbO、PbO2、Pb23、Pb24
Pb34、Sb23、Sb24、Sb25、Bi23
Bi 24、SnSiO3、GeS、SnS、SnS2、P
bS、PbS2、Sb23、Sb25、SnSiS3など
が好ましい。また、これらは、酸化リチウムとの複合酸
化物、例えば、Li2SnO2であってもよい。
For example, GaTwoOThree, SiO, GeO, Sn
O, SnOTwo, PbO, PbOTwo, PbTwoOThree, PbTwoOFour,
PbThreeOFour, SbTwoOThree, SbTwoOFour, SbTwoOFive, BiTwoOThree,
Bi TwoOFour, SnSiOThree, GeS, SnS, SnSTwo, P
bS, PbSTwo, SbTwoSThree, SbTwoSFive, SnSiSThreeSuch
Is preferred. These are complex acids with lithium oxide.
Compound, for example, LiTwoSnOTwoIt may be.

【0131】本発明における負極材料においては、S
n、Si、Geを中心とする非晶質酸化物がさらに好ま
しく、中でも下記一般式(VI)で表される非晶質酸化物
であることが好ましい。 一般式(VI) SnM1 d2 ef 式中、M1は、Al、B、P及びGeから選ばれる少な
くとも一種以上の元素を表し、M2は周期律表第1(I
A)族元素、第2(IIA)族元素、第3(IIIA)族元
素及びハロゲン元素から選ばれる少なくとも一種以上の
元素を表し、dは0.2以上2以下の数字、eは0.0
1以上1以下の数字で0.2<d+e<2、fは1以上
6以下の数字を表す。
In the negative electrode material of the present invention, S
An amorphous oxide mainly composed of n, Si, and Ge is more preferable, and an amorphous oxide represented by the following general formula (VI) is particularly preferable. In the general formula (VI) SnM 1 d M 2 e O f formula, M 1 is, Al, B, represents at least one element selected from P and Ge, M 2 is the Periodic Table 1 (I
A) represents at least one or more elements selected from Group A, Group 2 (IIA), Group 3 (IIIA) and halogen elements, d is a number from 0.2 to 2 and e is 0.0
0.2 <d + e <2, where f is a number from 1 to 1, and f represents a number from 1 to 6.

【0132】Snを主体とする非晶質酸化物としては、
例えば次の化合物が挙げられるが、本発明はこれらに限
定されるわけではない。 C-1 SnSiO3 C-2 Sn0.8Al0.2B0.3P0.2Si0.5O3.6 C-3 SnAl0.4B0.5Cs0.1P0.5O3.65 C-4 SnAl0.4B0.5Mg0.1P0.5O3.7 C-5 SnAl0.4B0.4Ba0.08P0.4O3.28 C-6 SnAl0.4B0.5Ba0.08Mg0.08P0.3O3.26 C-7 SnAl0.1B0.2Ca0.1P0.1Si0.5O3.1 C-8 SnAl0.2B0.4Si0.4O2.7 C-9 SnAl0.2B0.1Mg0.1P0.1Si0.5O2.6 C-10 SnAl0.3B0.4P0.2Si0.5O3.55 C-11 SnAl0.3B0.4P0.5Si0.5O4.3 C-12 SnAl0.1B0.1P0.3Si0.6O3.25 C-13 SnAl0.1B0.1Ba0.2P0.1Si0.6O2.95 C-14 SnAl0.1B0.1Ca0.2P0.1Si0.6O2.95 C-15 SnAl0.4B0.2Mg0.1Si0.6O3.2 C-16 SnAl0.1B0.3P0.1Si0.5O3.05 C-17 SnB0.1K0.5P0.1SiO3.65 C-18 SnB0.5F0.1Mg0.1P0.5O3.05 本発明における非晶質酸化物、及び/又はカルコゲナイ
トは、焼成法、溶液法のいずれの方法も採用することが
できるが、焼成法がより好ましい。焼成法では、それぞ
れ対応する元素の酸化物、カルコゲナイトあるいは化合
物をよく混合した後、焼成して非晶質酸化物及び/又は
カルコゲナイトを得るのが好ましい。これらは、既に公
知の方法により作製できる。
The amorphous oxide mainly composed of Sn includes:
For example, the following compounds may be mentioned, but the present invention is not limited thereto. C-1 SnSiO 3 C-2 Sn 0.8 Al 0.2 B 0.3 P 0.2 Si 0.5 O 3.6 C-3 SnAl 0.4 B 0.5 Cs 0.1 P 0.5 O 3.65 C-4 SnAl 0.4 B 0.5 Mg 0.1 P 0.5 O 3.7 C-5 SnAl 0.4 B 0.4 Ba 0.08 P 0.4 O 3.28 C-6 SnAl 0.4 B 0.5 Ba 0.08 Mg 0.08 P 0.3 O 3.26 C-7 SnAl 0.1 B 0.2 Ca 0.1 P 0.1 Si 0.5 O 3.1 C-8 SnAl 0.2 B 0.4 Si 0.4 O 2.7 C-9 SnAl 0.2 B 0.1 Mg 0.1 P 0.1 Si 0.5 O 2.6 C-10 SnAl 0.3 B 0.4 P 0.2 Si 0.5 O 3.55 C-11 SnAl 0.3 B 0.4 P 0.5 Si 0.5 O 4.3 C-12 SnAl 0.1 B 0.1 P 0.3 Si 0.6 O 3.25 C-13 SnAl 0.1 B 0.1 Ba 0.2 P 0.1 Si 0.6 O 2.95 C-14 SnAl 0.1 B 0.1 Ca 0.2 P 0.1 Si 0.6 O 2.95 C-15 SnAl 0.4 B 0.2 Mg 0.1 Si 0.6 O 3.2 C-16 SnAl 0.1 B 0.3 P 0.1 Si 0.5 O 3.05 C-17 SnB 0.1 K 0.5 P 0.1 SiO 3.65 C-18 SnB 0.5 F 0.1 Mg 0.1 P 0.5 O 3.05 The amorphous oxide and / or chalcogenite in the present invention is calcined. Any of a method and a solution method can be adopted, but a firing method is more preferable. In the firing method, it is preferable that the oxides, chalcogenites or compounds of the corresponding elements are mixed well and then fired to obtain an amorphous oxide and / or chalcogenite. These can be produced by a known method.

【0133】本発明に用いられる負極材料の平均粒子サ
イズは0.1〜60μmが好ましい。所定の粒子サイズ
にするには、よく知られた粉砕機や分級機が用いられ
る。例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボー
ルミル、衛星ボールミル、遊星ボールミル、旋回気流型
ジェットミルや篩などが用いられる。粉砕時には水、あ
るいはメタノール等の有機溶媒を共存させた湿式粉砕も
必要に応じて行うことができる。所望の粒径とするため
には分級を行うことが好ましい。分級方法としては特に
限定はなく、篩、風力分級機などを必要に応じて用いる
ことができる。分級は乾式、湿式ともに用いることがで
きる。
The average particle size of the negative electrode material used in the present invention is preferably 0.1 to 60 μm. To obtain a predetermined particle size, a well-known pulverizer or classifier is used. For example, a mortar, a ball mill, a sand mill, a vibration ball mill, a satellite ball mill, a planetary ball mill, a swirling air jet mill, a sieve, and the like are used. At the time of pulverization, wet pulverization in the presence of water or an organic solvent such as methanol can also be performed if necessary. Classification is preferably performed to obtain a desired particle size. The classification method is not particularly limited, and a sieve, an air classifier, or the like can be used as necessary. Classification can be performed both in a dry type and a wet type.

【0134】本発明において、Sn、Si、Geを中心
とする非晶質酸化物負極材料に併せて用いることができ
る負極材料としては、リチウムイオン又はリチウム金属
を吸蔵・放出できる炭素材料や、リチウム、リチウム合
金、リチウムと合金可能な金属が挙げられる。
In the present invention, as the negative electrode material which can be used in combination with the amorphous oxide negative electrode material mainly composed of Sn, Si and Ge, a carbon material which can occlude and release lithium ions or lithium metal; , Lithium alloys, and metals that can be alloyed with lithium.

【0135】本発明に用いられる電極合剤には、導電
剤、結着剤やフィラーなどの他に、非プロトン性有機溶
媒が添加される。
An aprotic organic solvent is added to the electrode mixture used in the present invention, in addition to a conductive agent, a binder and a filler.

【0136】前記導電剤は、構成された電池において、
化学変化を起こさない電子伝導性材料であれば何でもよ
い。通常、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛
など)、人工黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラ
ック、ケッチェンブラック、炭素繊維や金属粉(銅、ニ
ッケル、アルミニウム、銀(特開昭63−148554
号)など)、金属繊維あるいはポリフェニレン誘導体
(特開昭59−20971号)などの導電性材料を1種
又はこれらの混合物として含ませることができる。黒鉛
とアセチレンブラックの併用が特に好ましい。その添加
量は、1〜50質量%が好ましく、特に2〜30質量%
が好ましい。カーボンや黒鉛では、2〜15質量%が特
に好ましい。
The above-mentioned conductive agent may be used in a battery comprising:
Any material may be used as long as it does not cause a chemical change. Usually, natural graphite (scale graphite, flaky graphite, earthy graphite, etc.), artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber and metal powder (copper, nickel, aluminum, silver (JP-A-63-63)) 148554
), Or a conductive material such as a metal fiber or a polyphenylene derivative (Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-20971) can be included alone or as a mixture thereof. A combination of graphite and acetylene black is particularly preferred. The addition amount is preferably 1 to 50% by mass, particularly 2 to 30% by mass.
Is preferred. For carbon and graphite, 2 to 15% by mass is particularly preferable.

【0137】本発明では電極合剤を保持するための結着
剤を用いることができる。結着剤の例としては、多糖
類、熱可塑性樹脂及びゴム弾性を有するポリマーなどが
挙げられる。好ましい結着剤としては、でんぷん、カル
ボキシメチルセルロース、セルロース、ジアセチルセル
ロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルセルロース、アルギン酸Na、
ポリアクリル酸、ポリアクリル酸Na、ポリビニルフェ
ノール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコ
ール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリロニトリル、
ポリアクリルアミド、ポリヒドロキシ(メタ)アクリレ
ート、スチレン−マレイン酸共重合体等の水溶性ポリマ
ー、ポリビニルクロリド、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフロロエチレン−ヘ
キサフロロプロピレン共重合体、ビニリデンフロライド
−テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重
合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロ
ピレン−ジエンターポリマー(EPDM)、スルホン化
EPDM、ポリビニルアセタール樹脂、メチルメタアク
リレート、2−エチルヘキシルアクリレート等の(メ
タ)アクリル酸エステルを含有する(メタ)アクリル酸
エステル共重合体、(メタ)アクリル酸エステル−アク
リロニトリル共重合体、ビニルアセテート等のビニルエ
ステルを含有するポリビニルエステル共重合体、スチレ
ン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエ
ン共重合体、ポリブタジエン、ネオプレンゴム、フッ素
ゴム、ポリエチレンオキシド、ポリエステルポリウレタ
ン樹脂、ポリエーテルポリウレタン樹脂、ポリカーボネ
ートポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール
樹脂、エポキシ樹脂等のエマルジョン(ラテックス)あ
るいはサスペンジョンを挙げることができる。特にポリ
アクリル酸エステル系のラテックス、カルボキシメチル
セルロース、ポリテトラフロロエチレン、ポリフッ化ビ
ニリデンが好ましく挙げられる。これらの結着剤は単独
又は混合して用いることができる。結着剤の添加量が少
ないと電極合剤の保持力・凝集力が弱い。多すぎると電
極体積が増加し電極単位体積あるいは単位質量あたりの
容量が減少する。このような理由で結着剤の添加量は1
〜30質量%が好ましく、特に2〜10質量%が好まし
い。
In the present invention, a binder for holding the electrode mixture can be used. Examples of the binder include polysaccharides, thermoplastic resins, and polymers having rubber elasticity. Preferred binders are starch, carboxymethylcellulose, cellulose, diacetylcellulose, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, sodium alginate,
Polyacrylic acid, sodium polyacrylate, polyvinyl phenol, polyvinyl methyl ether, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylonitrile,
Water-soluble polymers such as polyacrylamide, polyhydroxy (meth) acrylate, styrene-maleic acid copolymer, polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride- (Meth) acrylic acid esters such as tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, polyvinyl acetal resin, methyl methacrylate, and 2-ethylhexyl acrylate (Meth) acrylic acid ester copolymer, (meth) acrylic acid ester-acrylonitrile copolymer, and poly (vinyl alcohol) containing vinyl ester such as vinyl acetate Nylester copolymer, styrene-butadiene copolymer, acrylonitrile-butadiene copolymer, polybutadiene, neoprene rubber, fluoro rubber, polyethylene oxide, polyester polyurethane resin, polyether polyurethane resin, polycarbonate polyurethane resin, polyester resin, phenol resin, epoxy An emulsion (latex) such as a resin or a suspension may be used. Particularly preferred are polyacrylate latex, carboxymethyl cellulose, polytetrafluoroethylene, and polyvinylidene fluoride. These binders can be used alone or in combination. If the amount of the binder is small, the holding power and cohesive strength of the electrode mixture are weak. If it is too large, the electrode volume increases, and the capacity per unit volume or unit mass of the electrode decreases. For these reasons, the amount of binder added is 1
-30 mass% is preferable, and especially 2-10 mass% is preferable.

【0138】前記フィラーは、構成された電池におい
て、化学変化を起こさない繊維状材料であれば何でも用
いることができる。通常、ポリプロピレン、ポリエチレ
ンなどのオレフィン系ポリマー、ガラス、炭素などの繊
維が用いられる。フィラーの添加量は特に限定されない
が、0〜30質量%が好ましい。
As the filler, any fibrous material that does not cause a chemical change in the constructed battery can be used. Usually, fibers such as olefin-based polymers such as polypropylene and polyethylene, glass, and carbon are used. The amount of the filler added is not particularly limited, but is preferably 0 to 30% by mass.

【0139】本発明の電解質組成物は、安全性確保のた
めにセパレーターと併用して使用することが可能であ
る。安全性確保のため併用されるセパレーターは、80
℃以上で上記の隙間を閉塞して抵抗を上げ、電流を遮断
する機能を持つことが必要であり、閉塞温度が90℃以
上180℃以下であることが好ましい。
The electrolyte composition of the present invention can be used in combination with a separator to ensure safety. The separator used together to ensure safety is 80
It is necessary to have a function of closing the above gap at a temperature of not less than 0 ° C. to increase the resistance and interrupt the current, and it is preferable that the closing temperature is 90 ° C. or more and 180 ° C. or less.

【0140】セパレーターの孔の形状は通常円形や楕円
形で、大きさは0.05〜30μmであり、0.1〜2
0μmが好ましい。さらに延伸法、相分離法で作った場
合のように、棒状や不定形の孔であってもよい。これら
の隙間の占める比率すなわち気孔率は20〜90%であ
り、35〜80%が好ましい。
The shape of the holes in the separator is usually circular or elliptical, the size is 0.05 to 30 μm,
0 μm is preferred. Further, as in the case of making by a stretching method or a phase separation method, the holes may be rod-shaped or amorphous. The ratio occupied by these gaps, that is, the porosity is 20 to 90%, preferably 35 to 80%.

【0141】これらのセパレーターは、ポリエチレン、
ポリプロピレンなどの単一の材料であっても、2種以上
の複合化材料であってもよい。特に孔径、気孔率や孔の
閉塞温度などを変えた2種以上の微多孔フィルムを積層
したものが特に好ましい。
These separators are made of polyethylene,
It may be a single material such as polypropylene or a composite material of two or more types. In particular, those obtained by laminating two or more kinds of microporous films having different pore diameters, porosity, and pore closing temperatures are particularly preferable.

【0142】正・負極の集電体としては、構成された電
池において化学変化を起こさない電子伝導体が用いられ
る。正極の集電体としては、アルミニウム、ステンレス
鋼、ニッケル、チタンなどの他に、アルミニウムやステ
ンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは
銀を処理させたものが好ましく、特に好ましいのはアル
ミニウム、アルミニウム合金である。負極の集電体とし
ては、銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタンが好まし
く、特に好ましいのは銅および銅合金である。
As the current collector for the positive and negative electrodes, an electron conductor that does not cause a chemical change in the constructed battery is used. As the current collector of the positive electrode, in addition to aluminum, stainless steel, nickel, titanium, and the like, those obtained by treating carbon, nickel, titanium, or silver on the surface of aluminum or stainless steel are preferable, and aluminum and aluminum are particularly preferable. Alloy. As the current collector of the negative electrode, copper, stainless steel, nickel, and titanium are preferable, and copper and a copper alloy are particularly preferable.

【0143】集電体の形状は、通常フィルムシート状の
ものが使用されるが、ネット、パンチされたもの、ラス
体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体なども用いるこ
とができる。厚みは、特に限定されないが、1〜500
μmである。また、集電体表面は、表面処理により凹凸
を付けることも望ましい。
The shape of the current collector is usually a film sheet, but a net, a punched material, a lath, a porous material, a foam, a molded product of a fiber group and the like can also be used. . The thickness is not particularly limited, but is 1 to 500
μm. It is also desirable that the surface of the current collector be made uneven by surface treatment.

【0144】電池の形状はシート、角、シリンダーなど
いずれにも適用できる。正極活物質や負極材料の合剤
は、集電体の上に塗布(コート)、乾燥、圧縮されて、
主に用いられる。塗布方法としては、例えば、リバース
ロール法、ダイレクトロール法、ブレード法、ナイフ
法、エクストルージョン法、カーテン法、グラビア法、
バー法、ディップ法及びスクイーズ法を挙げることがで
きる。その中でもブレード法、ナイフ法及びエクストル
ージョン法が好ましい。塗布は、0.1〜100m/分
の速度で実施されることが好ましい。この際、合剤の溶
液物性、乾燥性に合わせて、上記塗布方法を選定するこ
とにより、良好な塗布層の表面状態を得ることができ
る。塗布は、片面ずつ逐時でも両面同時でもよい。
The shape of the battery can be applied to any of sheets, corners, cylinders and the like. The mixture of the positive electrode active material and the negative electrode material is applied (coated) on the current collector, dried and compressed,
Mainly used. As a coating method, for example, a reverse roll method, a direct roll method, a blade method, a knife method, an extrusion method, a curtain method, a gravure method,
Bar method, dip method and squeeze method can be mentioned. Among them, a blade method, a knife method and an extrusion method are preferred. The coating is preferably performed at a speed of 0.1 to 100 m / min. At this time, by selecting the above coating method in accordance with the solution physical properties and drying properties of the mixture, a good surface state of the coated layer can be obtained. The coating may be performed on one side at a time or on both sides simultaneously.

【0145】また、塗布は連続でも間欠でもストライプ
でもよい。その塗布層の厚み、長さや巾は、電池の形状
や大きさにより決められるが、片面の塗布層の厚みは、
ドライ後の圧縮された状態で、1〜2000μmが好ま
しい。
The coating may be continuous, intermittent, or striped. The thickness, length and width of the coating layer are determined by the shape and size of the battery, but the thickness of the coating layer on one side is
In a compressed state after drying, the thickness is preferably 1 to 2000 μm.

【0146】電極シート塗布物の乾燥及び脱水方法は、
熱風、真空、赤外線、遠赤外線、電子線及び低湿風を単
独あるいは組み合わせた方法を用いることできる。乾燥
温度は80〜350℃の範囲が好ましく、特に100〜
250℃の範囲が好ましい。含水量は、電池全体で20
00ppm以下が好ましく、正極合剤、負極合剤や電解
質ではそれぞれ500ppm以下にすることが好まし
い。シートのプレス法は、一般に採用されている方法を
用いることができるが、特にカレンダープレス法が好ま
しい。プレス圧は、特に限定されないが、0.2〜3t
/cm2が好ましい。カレンダープレス法のプレス速度
は0.1〜50m/分が好ましく、プレス温度は室温〜
200℃が好ましい。正極シートに対する負極シート幅
の比は、0.9〜1.1が好ましく、0.95〜1.0
が特に好ましい。正極活物質と負極材料の含有量比は、
化合物種類や合剤処方により異なる。
The method for drying and dehydrating the electrode sheet coating material is as follows.
Hot air, vacuum, infrared rays, far-infrared rays, electron beams and low-humidity air can be used alone or in combination. The drying temperature is preferably in the range of 80 to 350 ° C, particularly 100 to 350 ° C.
A range of 250 ° C. is preferred. The water content is 20
It is preferably at most 00 ppm, and more preferably at most 500 ppm for each of the positive electrode mixture, the negative electrode mixture and the electrolyte. As a method for pressing the sheet, a method generally used can be used, but a calendar press method is particularly preferable. The pressing pressure is not particularly limited, but is 0.2 to 3 t.
/ Cm 2 is preferred. The press speed of the calender press method is preferably 0.1 to 50 m / min, and the press temperature is room temperature to
200 ° C. is preferred. The ratio of the negative electrode sheet width to the positive electrode sheet is preferably 0.9 to 1.1, and more preferably 0.95 to 1.0.
Is particularly preferred. The content ratio between the positive electrode active material and the negative electrode material is
It depends on the compound type and the mixture formulation.

【0147】正・負の電極シートをセパレーターを介し
て重ね合わせた後、そのままシート状電池に加工した
り、折りまげた後角形缶に挿入し、缶とシートを電気的
に接続した後、本発明の電解質組成物を注入し、封口板
を用いて角形電池を形成する。また、正・負の電極シー
トをセパレーターを介して重ね合わせ巻いた後、シリン
ダー状缶に挿入し、缶とシートを電気的に接続した後、
本発明の電解質組成物を注入し、封口板を用いてシリン
ダー電池を形成する。この時、安全弁を封口板として用
いることができる。安全弁の他、従来から知られている
種々の安全素子を備えつけてもよい。例えば、過電流防
止素子として、ヒューズ、バイメタル、PTC素子など
が用いられる。
After the positive and negative electrode sheets are overlapped with a separator interposed therebetween, they are processed into a sheet-like battery or folded and inserted into a rectangular can, and the can and the sheet are electrically connected. A prismatic battery is formed by injecting the electrolyte composition of the present invention and using a sealing plate. Also, after the positive and negative electrode sheets are overlapped and wound via a separator, inserted into a cylindrical can, and the can and sheet are electrically connected,
The electrolyte composition of the present invention is injected, and a cylinder battery is formed using a sealing plate. At this time, a safety valve can be used as a sealing plate. In addition to the safety valve, various conventionally known safety elements may be provided. For example, a fuse, a bimetal, a PTC element, or the like is used as the overcurrent prevention element.

【0148】また、安全弁のほかに電池缶の内圧上昇の
対策として、電池缶に切込を入れる方法、ガスケット亀
裂方法、封口板亀裂方法あるいはリード板との切断方法
を利用することができる。また、充電器に過充電や過放
電対策を組み込んだ保護回路を具備させるか、あるいは
独立に接続させてもよい。
In addition to the safety valve, as a countermeasure against an increase in the internal pressure of the battery can, a method of making a cut in the battery can, a method of cracking a gasket, a method of cracking a sealing plate, or a method of cutting from a lead plate can be used. Further, the charger may be provided with a protection circuit incorporating measures for overcharging or overdischarging, or may be connected independently.

【0149】また、過充電対策として、電池内圧の上昇
により電流を遮断する方式を具備することができる。こ
のとき、内圧を上げる化合物を合剤あるいは電解質に含
ませることができる。内圧を上げるために用いられる化
合物の例としては、Li2CO3、LiHCO3、Na2
3、NaHCO3、CaCO3、MgCO3などの炭酸塩
などを挙げることができる。
As a measure against overcharging, a method of interrupting the current by increasing the internal pressure of the battery can be provided. At this time, a compound for increasing the internal pressure can be contained in the mixture or the electrolyte. Examples of compounds used to increase the internal pressure include Li 2 CO 3 , LiHCO 3 , Na 2 C
Examples thereof include carbonates such as O 3 , NaHCO 3 , CaCO 3 , and MgCO 3 .

【0150】缶やリード板は、電気伝導性をもつ金属や
合金を用いることができる。例えば、鉄、ニッケル、チ
タン、クロム、モリブデン、銅、アルミニウムなどの金
属あるいはそれらの合金が用いられる。
For the can or the lead plate, a metal or an alloy having electrical conductivity can be used. For example, metals such as iron, nickel, titanium, chromium, molybdenum, copper, and aluminum or alloys thereof are used.

【0151】キャップ、缶、シート、リード板の溶接法
は、公知の方法(例えば、直流又は交流の電気溶接、レ
ーザー溶接、超音波溶接)を用いることができる。封口
用シール剤は、アスファルトなどの従来から知られてい
る化合物や混合物を用いることができる。
As the method for welding the cap, can, sheet and lead plate, known methods (for example, DC or AC electric welding, laser welding, ultrasonic welding) can be used. A conventionally known compound or mixture such as asphalt can be used as the sealing agent for closing.

【0152】本発明の非水二次電池の用途は、特に限定
されないが、例えば、電子機器に搭載する場合、ノート
パソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子
ブックプレーヤー、携帯電話、コードレスフォン子機、
ページャー、ハンディーターミナル、携帯ファックス、
携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、
ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、
ポータブルCD、ミニディスク、電気シェーバー、トラ
ンシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テ
ープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、メモリー
カードなどが挙げられる。その他民生用として、自動
車、電動車両、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機
器、ロードコンディショナー、時計、ストロボ、カメ
ラ、医療機器(ペースメーカー、補聴器、肩もみ機な
ど)などが挙げられる。更に、各種軍需用、宇宙用とし
て用いることができる。また、太陽電池と組み合わせる
こともできる。
The application of the non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited. For example, when mounted on an electronic device, a notebook computer, a pen-input personal computer, a mobile personal computer, an electronic book player, a mobile phone, a cordless phone handset ,
Pager, handy terminal, mobile fax,
Portable copy, portable printer, headphone stereo,
Video movies, LCD TVs, handy cleaners,
Portable CD, mini disk, electric shaver, transceiver, electronic organizer, calculator, memory card, portable tape recorder, radio, backup power supply, memory card, and the like. Other consumer products include automobiles, electric vehicles, motors, lighting equipment, toys, game machines, road conditioners, watches, strobes, cameras, medical equipment (pacemakers, hearing aids, shoulder fir machines, etc.). Furthermore, it can be used for various military purposes and space applications. Further, it can be combined with a solar cell.

【0153】[0153]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらの実施例によって何ら限定されるものではな
い。 (実施例1) ポリアルキレンオキシドの合成例 例示化合物P−1の合成
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples. (Example 1) Synthesis example of polyalkylene oxide Synthesis of Exemplified Compound P-1

【0154】[0154]

【化21】 Embedded image

【0155】中間体M−1の合成 マロン酸ジメチル;58.1g(439mmol)をメ
タノールに溶解し、ナトリウムメトキシドのメタノール
28%溶液;88mlを加え、1−ブロモデカン97.
2g(439mmol)を1時間かけて滴下した後、8
時間還流した。反応混合物を希塩酸に注ぎ中和後、酢酸
エチルで抽出した。抽出溶液を硫酸マグネシウムで乾燥
後、減圧濃縮し、残留物を減圧蒸留し、M−1を41g
(399Pa(3mmHg)/82℃の留分)得た。
Synthesis of Intermediate M-1 58.1 g (439 mmol) of dimethyl malonate was dissolved in methanol, and 88 ml of a 28% solution of sodium methoxide in methanol was added.
After dropping 2 g (439 mmol) over 1 hour, 8
Refluxed for hours. The reaction mixture was poured into diluted hydrochloric acid, neutralized, and extracted with ethyl acetate. The extract was dried over magnesium sulfate, concentrated under reduced pressure, and the residue was distilled under reduced pressure to obtain 41 g of M-1.
(A fraction at 399 Pa (3 mmHg) / 82 ° C.).

【0156】中間体M−2の合成 リチウムアルミニウムヒドリド(11g、289mmo
l)を150mlのジエチルエーテルに分散し、室温で
攪拌しながら、上記で得た、M−1(41g、170
mmol)をジエチルエーテル50mlに溶解した溶液
を2時間かけて滴下した。滴下後、3時間還流した後、
反応混合物を、希塩酸/氷にゆっくり注ぎ、溶液を酸性
にした後抽出した。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥
後、減圧下溶媒を留去し、粗生成物31gの油状物を得
た。粗生成物をシリカゲルカラムクロマトにて精製し、
M−2、14gを無色の油状物として得た。
Synthesis of Intermediate M-2 Lithium aluminum hydride (11 g, 289 mmol)
l) was dispersed in 150 ml of diethyl ether, and M-1 (41 g, 170
(mmol) in 50 ml of diethyl ether was added dropwise over 2 hours. After the dropwise addition, after refluxing for 3 hours,
The reaction mixture was slowly poured into dilute hydrochloric acid / ice and extracted after acidifying the solution. After the extract was dried over magnesium sulfate, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 31 g of an oily product as a crude product. The crude product was purified by silica gel column chromatography,
M-2, 14 g, was obtained as a colorless oil.

【0157】中間体M−4の合成 上記で得たM−2(13.85g、64mmol)とM
−3(6.86g、64mmol)をトルエン50ml
に分散し、パラトルエンスルホン酸12gを加え、水を
留去しながら5時間加熱還流した。反応混合物を、炭酸
カリウム10gを加えた水100mlに注ぎ、酢酸エチ
ルで抽出し、抽出液を乾燥後、溶媒を減圧下留去した。
残留物をアセトニトリルで再結晶し、目的のM−4を結
晶として7g得た。
Synthesis of Intermediate M-4 M-2 (13.85 g, 64 mmol) obtained above and M
-3 (6.86 g, 64 mmol) in 50 ml of toluene
And 12 g of paratoluenesulfonic acid was added, and the mixture was heated under reflux for 5 hours while distilling off water. The reaction mixture was poured into 100 ml of water to which 10 g of potassium carbonate had been added, and extracted with ethyl acetate. After the extract was dried, the solvent was distilled off under reduced pressure.
The residue was recrystallized from acetonitrile to obtain 7 g of the desired M-4 as crystals.

【0158】P−1の合成 上記で得たM−4(5g、16.4mmol)とポリマ
ーMP−1(3g)をアセトニトリル50ml、ジメチ
ルアセトアミド20mlに分散し、80℃で10時間反
応させた。反応混合物から減圧下、120℃で溶媒を留
去し、目的物である液晶性側鎖を有するポリアルキレン
オキシドP−1を7.8g得た。
Synthesis of P-1 M-4 (5 g, 16.4 mmol) obtained above and polymer MP-1 (3 g) were dispersed in 50 ml of acetonitrile and 20 ml of dimethylacetamide, and reacted at 80 ° C. for 10 hours. The solvent was distilled off from the reaction mixture at 120 ° C. under reduced pressure to obtain 7.8 g of a target polyalkylene oxide P-1 having a liquid crystalline side chain.

【0159】(実施例2) 光電気化学電池 2−1.二酸化チタン分散液の調製 内側をテフロン(登録商標)コーティングした内容積2
00mlのステンレス製ベッセルに二酸化チタン(日本
アエロジル社 Degussa P−25)15g、水
45g、分散剤(アルドリッチ社製、Triton X
−100)1g、直径0.5mmのジルコニアビーズ
(ニッカトー社製)30gを入れ、サンドグラインダー
ミル(アイメックス社製)を用いて1500rpmにて
2時間分散した。分散物からジルコニアビーズをろ過し
て除いた。この場合の二酸化チタンの平均粒径は2.5
μmであった。このときの粒径は、MALVERN社製
マスターサイザーにて測定したものである。
Example 2 Photoelectrochemical Battery 2-1. Preparation of Titanium Dioxide Dispersion Inside Volume Teflon Coated Inside 2
In a 00 ml stainless steel vessel, 15 g of titanium dioxide (Degussa P-25, Nippon Aerosil Co., Ltd.), 45 g of water, and a dispersant (Triton X, manufactured by Aldrich)
-100) of 1 g and zirconia beads having a diameter of 0.5 mm (manufactured by Nikkato Corporation) of 30 g were dispersed in a sand grinder mill (manufactured by Imex Corporation) at 1500 rpm for 2 hours. The zirconia beads were removed by filtration from the dispersion. The average particle size of the titanium dioxide in this case is 2.5
μm. The particle size at this time was measured with a master sizer manufactured by MALVERN.

【0160】2−2.色素を吸着したTiO2電極(電
極A)の作製 フッ素をドープした酸化スズをコーティングした導電性
ガラス(旭硝子製TCOガラス−Uを20mm×20m
mの大きさに切断加工したもの)の導電面側にガラス棒
を用いて上記の分散液を塗布した。この際、導電面側の
一部(端から3mm)に粘着テープを張ってスペーサー
とし、粘着テープが両端に来るようにガラスを並べて一
度に8枚ずつ塗布した。塗布後、粘着テープを剥離し、
室温で1日間風乾した。次に、このガラスを電気炉(ヤ
マト科学製マッフル炉FP−32型)に入れ、450℃
にて30分間焼成した。このガラスを取り出し冷却した
後、色素(例示化合物R−1)のエタノール溶液(3×
10-4モル/リットル)に3時間浸漬した。色素の染着
したガラスを4−tert−ブチルピリジンに15分間
浸漬した後、エタノールで洗浄し自然乾燥させた。この
ようにして得られた感光層の厚さは10μmであり、半
導体微粒子の塗布量は20g/m2とした。なお、導電
性ガラスの表面抵抗は約30Ω/□であった。
2-2. Preparation of TiO 2 electrode (electrode A) adsorbing dyes Conductive glass coated with fluorine-doped tin oxide (TCO glass-U manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., 20 mm × 20 m
m), the above dispersion was applied to the conductive surface side using a glass rod. At this time, an adhesive tape was stretched on a part (3 mm from the end) on the conductive surface side to form a spacer, and glass was lined up so that the adhesive tape came to both ends, and applied eight at a time. After application, peel off the adhesive tape,
Air dried for 1 day at room temperature. Next, this glass was placed in an electric furnace (muffle furnace FP-32 manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.),
For 30 minutes. After taking out the glass and cooling, a solution of the dye (Exemplary Compound R-1) in ethanol (3 ×
10 -4 mol / liter) for 3 hours. The glass on which the dye was dyed was immersed in 4-tert-butylpyridine for 15 minutes, washed with ethanol and air-dried. The thickness of the photosensitive layer thus obtained was 10 μm, and the coating amount of the semiconductor fine particles was 20 g / m 2 . The surface resistance of the conductive glass was about 30Ω / □.

【0161】2−3.光電気化学電池の作製 上述のようにして作製した色素増感されたTiO2電極
基板(1cm×1cm)に、下記表1に示す本発明の電
解質組成物あるいは比較用の電解質組成物(E−102
〜E−112)のアセトニトリル溶液(アセトニトリル
は電解質組成物と同質量)を塗布し、60℃、減圧下
で、TiO2電極に染み込ませながらアセトニトリルを
留去した。これらの電極に、同じ大きさの白金蒸着ガラ
スを重ね合わせ光電気化学電池(サンプルB−102〜
B−112)を得た。また、溶媒を用いた電解液(表1
のE−101)は、上記と同じ色素増感されたTiO2
電極基板(2cm×2cm)に、その電極と同じ大きさ
の白金蒸着ガラスを重ね合わせた後、両ガラスの隙間に
毛細管現象を利用して電解液を染み込ませ、光電気化学
電池(サンプルB−101)を作製した。
2-3. Preparation of Photoelectrochemical Cell The dye-sensitized TiO 2 electrode substrate (1 cm × 1 cm) prepared as described above was placed on the electrolyte composition of the present invention or the electrolyte composition (E- 102
To E-112) (acetonitrile was the same mass as the electrolyte composition), and acetonitrile was distilled off at 60 ° C. under reduced pressure while penetrating the TiO 2 electrode. Platinum-deposited glass of the same size is superimposed on these electrodes, and a photoelectrochemical cell (samples B-102 to
B-112). In addition, an electrolytic solution using a solvent (Table 1)
E-101) is the same dye-sensitized TiO 2 as described above.
After stacking platinum-deposited glass of the same size as the electrode on an electrode substrate (2 cm × 2 cm), an electrolytic solution is impregnated into the gap between the two glasses by using capillary action, and a photoelectrochemical cell (sample B- 101) was produced.

【0162】本実施例により、図2に示したとおり、導
電性ガラス1(ガラス2上に導電層3が設層されたも
の)、感光層4(色素を吸着させたTiO2層)、電解
質層5、対極となる白金層6およびガラス7が順に積層
された光電気化学電池が作製された。
According to this embodiment, as shown in FIG. 2, the conductive glass 1 (the conductive layer 3 is provided on the glass 2), the photosensitive layer 4 (the TiO 2 layer having a dye adsorbed thereon), the electrolyte A photoelectrochemical cell in which the layer 5, the platinum layer 6 serving as a counter electrode, and the glass 7 were sequentially stacked was produced.

【0163】[0163]

【表1】 [Table 1]

【0164】[0164]

【化22】 Embedded image

【0165】2−4.光電変換効率の測定 500Wのキセノンランプ(ウシオ製)の光をAM1.
5フィルター(Oriel社製)およびシャープカット
フィルター(KenkoL−41)を通すことにより紫
外線を含まない模擬太陽光を発生させ、この光の強度を
100mW/cm2に調整した。
2-4. Measurement of photoelectric conversion efficiency A 500 W xenon lamp (made by Ushio) was used for AM1.
Simulated sunlight free from ultraviolet rays was generated by passing through a 5 filter (manufactured by Oriel) and a sharp cut filter (Kenko L-41), and the intensity of the light was adjusted to 100 mW / cm 2 .

【0166】前述の光電気化学電池の導電性ガラスと白
金蒸着ガラスにそれぞれ、ワニ口クリップを接続し、7
0℃にて、模擬太陽光を照射し、発生した電気を電流電
圧測定装置(ケースレーSMU238型)にて測定し
た。これにより求められた光電気化学電池の開放電圧
(Voc)、短絡電流密度(Jsc)、形状因子(F
F)[=最大出力/(開放電圧×短絡電流)]、および
変換効率(η)と恒温恒湿(60℃、70%RH)下
で、400時間経時した後の短絡電流密度の低下率を一
括して表2に記載した。
An alligator clip was connected to the conductive glass and the platinum-deposited glass of the photoelectrochemical cell, respectively.
Simulated sunlight was irradiated at 0 ° C., and the generated electricity was measured with a current / voltage measuring device (Keisley SMU238 type). The open-circuit voltage (Voc), short-circuit current density (Jsc), and form factor (F
F) [= maximum output / (open circuit voltage × short circuit current)], and conversion efficiency (η) and reduction rate of short circuit current density after aging for 400 hours under constant temperature and constant humidity (60 ° C., 70% RH). The results are collectively shown in Table 2.

【0167】[0167]

【表2】 [Table 2]

【0168】溶媒を用いた比較電解液を用いた光電気化
学電池(サンプルB−101)は、溶媒が揮発するため
耐久性が非常に悪い。また、比較化合物の溶融塩RE−
1、RE−2を用いた電池(サンプルB−102、B−
103)は、経時での劣化は小さいが光電変換性能が十
分ではない。それらに対して、本発明の電解質組成物を
用いた電池は、短絡電流密度、変換効率等の初期性能、
耐久性ともに優れている。このような効果は、いずれの
色素を用いた場合にも見られた。
A photoelectrochemical cell (sample B-101) using a comparative electrolyte using a solvent has very poor durability because the solvent is volatilized. Further, a molten salt RE-
1. Batteries using RE-2 (Samples B-102, B-
No. 103) has a small deterioration over time, but the photoelectric conversion performance is not sufficient. On the other hand, the battery using the electrolyte composition of the present invention has short-circuit current density, initial performance such as conversion efficiency,
Excellent in both durability. Such an effect was observed when any of the dyes was used.

【0169】(実施例3) リチウム2次電池 3−1.正極シートの作製 正極活物質として、LiCoO2を43質量部、鱗片状
黒鉛2質量部、アセチレンブラック2質量部、さらに結
着剤としてポリアクリロニトリル3質量部を加え、アク
リロニトリル100質量部を媒体として混練して得られ
たスラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔にエクスト
ルージョン式塗布機を使って塗設し、乾燥後カレンダー
プレス機により圧縮成形した後、端部にアルミニウム製
のリード板を溶接し、厚さ95μm、幅54mm×長さ
49mmの正極シートを製した。
(Example 3) Lithium secondary battery 3-1. Preparation of Positive Electrode Sheet As a positive electrode active material, 43 parts by mass of LiCoO 2 , 2 parts by mass of flaky graphite, 2 parts by mass of acetylene black, and 3 parts by mass of polyacrylonitrile as a binder were added, and kneaded with 100 parts by mass of acrylonitrile as a medium. The obtained slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm using an extrusion coating machine, dried, compression-molded by a calender press, and an aluminum lead plate was welded to an end portion to form a thick plate. A positive electrode sheet having a thickness of 95 μm, a width of 54 mm and a length of 49 mm was produced.

【0170】3−2.負極シートの作製 負極活物質としてメソフェースピッチ系炭素材料(ペト
カ社)を43質量部、導電剤としてアセチレンブラック
2質量部とグラファイト2質量部の割合で混合し、さら
に結着剤としてポリアクリロニトリル3質量部を加え、
N‐メチルピロリドン100質量部を媒体として混練し
て負極合剤スラリーを得た。負極合剤スラリーを厚さ1
0μmの銅箔にエクストルージョン式塗布機を使って塗
設し、乾燥後カレンダープレス機により圧縮成形して厚
さ46μm、幅55mm×長さ50mmの負極シートを
作製した。負極シートの端部にニッケル製のリード板を
溶接した後、露点−40℃以下の乾燥空気中で230℃
で1時間熱処理した。熱処理は遠赤外線ヒーターを用い
て行った。
3-2. Preparation of Negative Electrode Sheet 43 parts by mass of a mesoface pitch-based carbon material (Petoka) as a negative electrode active material, 2 parts by mass of acetylene black and 2 parts by mass of graphite as a conductive agent were mixed, and polyacrylonitrile 3 was used as a binder. Add parts by weight,
A negative electrode mixture slurry was obtained by kneading with 100 parts by mass of N-methylpyrrolidone as a medium. Negative mix slurry with thickness 1
A 0-μm copper foil was applied using an extrusion-type coating machine, dried, and compression-molded by a calender press to produce a negative electrode sheet having a thickness of 46 μm, a width of 55 mm and a length of 50 mm. After welding a lead plate made of nickel to the end of the negative electrode sheet, 230 ° C. in dry air having a dew point of −40 ° C. or less.
For 1 hour. The heat treatment was performed using a far-infrared heater.

【0171】3−3.シート電池の作製 負極シート,正極シートはそれぞれ露点−40℃以下の
乾燥空気中で230℃で30分脱水乾燥した。ドライ雰
囲気中で、幅54mm×長さ49mmの脱水乾燥済み正
極シート、幅60mm×長さ60mmに裁断したセパレ
ータ(ポリエチレン多孔フィルム)および不織布を積層
し、不織布の上に下記表3に示した組成の電解質組成物
(E−202〜212)を同量のアセトニトリルに溶解
した液を塗布し、50℃で減圧下、アセトニトリルを留
去した。また溶媒を用いた電解液(E−201)は、そ
のまま不織布に染み込ませた。その上に幅55mm×長
さ50mmの脱水乾燥済み負極シートを積層し、ポリエ
チレン(50μm)−ポリエチレンテレフタレート(5
0μm)のラミネートフイルムよりなる外装材を使用し
4縁を真空下で熱融着して密閉し、シート型電池(サン
プルB−201〜212)を作製した。
3-3. Preparation of Sheet Battery The negative electrode sheet and the positive electrode sheet were each dehydrated and dried at 230 ° C. for 30 minutes in dry air having a dew point of −40 ° C. or less. In a dry atmosphere, a dehydrated and dried positive electrode sheet having a width of 54 mm × length 49 mm, a separator (polyethylene porous film) cut to a width of 60 mm × length 60 mm, and a nonwoven fabric are laminated, and the composition shown in Table 3 below is placed on the nonwoven fabric. A solution prepared by dissolving the above electrolyte composition (E-202 to 212) in the same amount of acetonitrile was applied, and acetonitrile was distilled off at 50 ° C. under reduced pressure. In addition, the electrolyte solution (E-201) using the solvent was directly permeated into the nonwoven fabric. A dehydrated and dried negative electrode sheet having a width of 55 mm and a length of 50 mm is laminated thereon, and polyethylene (50 μm) -polyethylene terephthalate (5
(0 μm) using an exterior material made of a laminated film, and four edges were heat-sealed under vacuum to form a sheet-type battery (samples B-201 to B-212).

【0172】本実施例により、図3に示したとおり、負
極端子35を備えた負極シート33、高分子固体電解質
32、および正極端子34を備えた正極シート31が順
に積層されたシート型電池が作製された。
According to the present embodiment, as shown in FIG. 3, a sheet-type battery in which a negative electrode sheet 33 having a negative electrode terminal 35, a polymer solid electrolyte 32, and a positive electrode sheet 31 having a positive electrode terminal 34 are sequentially laminated. Made.

【0173】[0173]

【表3】 [Table 3]

【0174】3−4.電池性能の評価 上記の方法で作製したシート型電池について、電流密度
1.3mA/cm2、充電終止電圧4.2V、放電終止
電圧2.6V、の条件で充放電を30回繰り返し、30
サイクル目における放電容量を求めた。これを同一処方
の5個の電池について調べ、その平均をその電池の容量
とした。このようにして各々の電池の容量を求め、サン
プルB−201に対する相対容量を求めた。また、それ
ぞれの電池の200サイクル目の放電容量を求め、10
サイクル目の放電容量に対する比を計算しサイクル容量
として表した。それぞれの値を表4に示す。
3-4. Evaluation of Battery Performance For the sheet-type battery manufactured by the above method, charge and discharge were repeated 30 times under the conditions of a current density of 1.3 mA / cm 2 , a charge end voltage of 4.2 V, and a discharge end voltage of 2.6 V.
The discharge capacity at the cycle was determined. This was examined for five batteries of the same prescription, and the average was taken as the capacity of the battery. Thus, the capacity of each battery was obtained, and the relative capacity to Sample B-201 was obtained. Further, the discharge capacity at the 200th cycle of each battery was determined,
The ratio to the discharge capacity at the cycle was calculated and expressed as the cycle capacity. Table 4 shows the respective values.

【0175】[0175]

【表4】 [Table 4]

【0176】上記の結果より、本発明の電解質組成物
は、容量の大きな低下が見られずにサイクル性を向上さ
せていることがわかる。
From the above results, it can be seen that the electrolyte composition of the present invention has improved cycleability without a large decrease in capacity.

【0177】[0177]

【発明の効果】本発明によれば、実質的に揮発せず、か
つ電荷輸送能に優れた高分子液晶性の電解質組成物を提
供し、更に該電解質組成物を含み、耐久性とイオン伝導
性に優れた電気化学電池、耐久性と光電変換特性に優れ
た光電気化学電池、および電池容量を低下させず、しか
もサイクル特性に優れた非水二次電池を提供することが
できる。
According to the present invention, there is provided a polymer liquid crystalline electrolyte composition which does not substantially volatilize and has excellent charge transporting ability. The present invention can provide an electrochemical cell excellent in durability, a photoelectrochemical cell excellent in durability and photoelectric conversion characteristics, and a nonaqueous secondary battery excellent in cycle characteristics without lowering the battery capacity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の光電変換素子の一例を示す概略構成
図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a photoelectric conversion element of the present invention.

【図2】 実施例2で作製した光電気化学電池の構成を
示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a photoelectrochemical cell manufactured in Example 2.

【図3】 実施例3で作製したシート型電池の概略図で
ある。
FIG. 3 is a schematic diagram of a sheet-type battery manufactured in Example 3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 導電性ガラス 2 ガラス 3 導電層 4 感光層(色素吸着させたTiO2層) 5 電解質層 6 白金層 7 ガラス 10 光電変換素子 12 導電層 14 下塗り層 16 感光層 18 電荷移動層 20 対極導電層 24 半導体層 26 基板 28 基板 s 半導体微粒子 d 色素 t 電荷輸送材料 31 正極シート 32 高分子固体電解質 33 負極シート 34 正極端子 35 負極端子REFERENCE SIGNS LIST 1 conductive glass 2 glass 3 conductive layer 4 photosensitive layer (TiO 2 layer with dye adsorbed thereon) 5 electrolyte layer 6 platinum layer 7 glass 10 photoelectric conversion element 12 conductive layer 14 undercoat layer 16 photosensitive layer 18 charge transfer layer 20 counter electrode conductive layer Reference Signs List 24 semiconductor layer 26 substrate 28 substrate s semiconductor fine particles d dye t charge transport material 31 positive electrode sheet 32 polymer solid electrolyte 33 negative electrode sheet 34 positive electrode terminal 35 negative electrode terminal

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ポリアルキレンオキシド主鎖に、カチオ
ン部位またはアニオン部位を持つ側鎖と、該側鎖の対イ
オンとを有し、該側鎖あるいはその対イオンが液晶性で
あるポリアルキレンオキシドを含有することを特徴とす
る電解質組成物。
1. A polyalkylene oxide having a side chain having a cation site or an anion site in a polyalkylene oxide main chain and a counter ion of the side chain, wherein the side chain or its counter ion is liquid crystalline. An electrolyte composition characterized by containing:
【請求項2】 前記ポリアルキレンオキシドが、下記式
(I)で表される構造を含む請求項1に記載の電解質組
成物。 【化1】 (式(I)中、Aはアニオン部位またはカチオン部位を
有する置換基を表し、YはAの対イオンを表し、Aおよ
びYの少なくとも一方は液晶性である。)
2. The electrolyte composition according to claim 1, wherein the polyalkylene oxide has a structure represented by the following formula (I). Embedded image (In the formula (I), A represents a substituent having an anion site or a cation site, Y represents a counter ion of A, and at least one of A and Y is liquid crystalline.)
【請求項3】 前記ポリアルキレンオキシドが、下記式
(II)で表される構造を含む請求項1または2に記載の
電解質組成物。 【化2】 (式(II)中、Rは、水素原子、置換もしくは無置換の
アルキル基、または置換もしくは無置換のアリール基を
表す。)
3. The electrolyte composition according to claim 1, wherein the polyalkylene oxide has a structure represented by the following formula (II). Embedded image (In the formula (II), R represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group.)
【請求項4】 前記側鎖が液晶性アニオンである請求項
1から3のいずれかに記載の電解質組成物。
4. The electrolyte composition according to claim 1, wherein the side chain is a liquid crystalline anion.
【請求項5】 前記側鎖が液晶性カチオンである請求項
1から3のいずれかに記載の電解質組成物。
5. The electrolyte composition according to claim 1, wherein the side chain is a liquid crystalline cation.
【請求項6】 前記側鎖の対イオンが、アルカリ金属イ
オンである請求項4に記載の電解質組成物。
6. The electrolyte composition according to claim 4, wherein the counter ion of the side chain is an alkali metal ion.
【請求項7】 前記側鎖の対イオンが、ヨウ素アニオ
ン、あるいは、スルホンアミド、ジスルホンイミド、N
−アシルスルホンアミド、カルボン酸、スルホン酸、ア
ルコール、活性メチレン、および活性メチンから選択さ
れる少なくとも1種が解離したアニオンである請求項5
に記載の電解質組成物。
7. The method according to claim 1, wherein the counter ion of the side chain is iodine anion, sulfonamide, disulfonimide, N
-At least one kind selected from acylsulfonamide, carboxylic acid, sulfonic acid, alcohol, active methylene, and active methine is a dissociated anion.
8. The electrolyte composition according to item 1.
【請求項8】 請求項1から7のいずれかに記載の電解
質組成物を含むことを特徴とする電気化学電池。
8. An electrochemical cell comprising the electrolyte composition according to claim 1. Description:
【請求項9】 請求項1から7のいずれかに記載の電解
質組成物を含む電荷移動層、色素で増感された半導体を
含む感光層、および対向電極を有することを特徴とする
光電気化学電池。
9. Photoelectrochemistry comprising a charge transfer layer containing the electrolyte composition according to claim 1, a photosensitive layer containing a semiconductor sensitized with a dye, and a counter electrode. battery.
【請求項10】 請求項1から7のいずれかに記載の電
解質組成物を含むことを特徴とする非水二次電池。
10. A non-aqueous secondary battery comprising the electrolyte composition according to claim 1. Description:
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