JP2002260441A - Polymeric solid electrolyte and method of making the same - Google Patents

Polymeric solid electrolyte and method of making the same

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JP2002260441A
JP2002260441A JP2001061155A JP2001061155A JP2002260441A JP 2002260441 A JP2002260441 A JP 2002260441A JP 2001061155 A JP2001061155 A JP 2001061155A JP 2001061155 A JP2001061155 A JP 2001061155A JP 2002260441 A JP2002260441 A JP 2002260441A
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Japan
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independently
polymer
general formula
solid electrolyte
electrolyte
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JP2001061155A
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Yoshiyuki Miwa
孔之 三輪
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide polymeric solid electrolyte that has high ion conductivity even at room temperature and has excellent film formability, flexibility and mechanical strength. SOLUTION: It is characterized in that this polymeric solid electrolyte contains a polymeric compound composed of a ring-opening polymer of an acrylate backbone-having oxetane compound of the following general formula (1), wherein a is 10-400, m1 is each independently 1-6, n1 is each independently 1<=n1<=20, and R1 and R2 is each independently an alkyl group which may be branched containing 1-12 carbon atoms or hydrogen atom, and electrolytic salt.

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、イオン伝導性の高
分子固体電解質及びその製造方法に関する。さらに詳し
くは、本発明は、オキセタン化合物の開環重合体からな
る高分子固体電解質であって、リチウムイオンをはじめ
とするアルカリ金属イオン系のイオン伝導性キャリアを
含有させた、高いイオン伝導性を有し、しかも成膜性、
柔軟性及び機械的強度に優れた高分子固体電解質に関す
る。本発明の高分子固体電解質は、一次電池、二次電
池、エレクトロクロミック表示素子、コンデンサ等の電
解質として使用することができる。
The present invention relates to an ion-conductive solid polymer electrolyte and a method for producing the same. More specifically, the present invention is a polymer solid electrolyte comprising a ring-opened polymer of an oxetane compound, which contains an alkali metal ion-based ion-conductive carrier such as lithium ion, and has a high ion conductivity. Having, and film-forming properties,
The present invention relates to a polymer solid electrolyte having excellent flexibility and mechanical strength. The polymer solid electrolyte of the present invention can be used as an electrolyte for a primary battery, a secondary battery, an electrochromic display element, a capacitor, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】一次電池、二次電池、エレクトロクロミ
ック表示素子、コンデンサ等の電解質としては従来より
液体のものが用いられてきた。しかしながら、液体電解
質は、部品外部への液漏れ、電極物質の溶出等が発生し
やすいため長期信頼性の問題がある。これに対して、固
体電解質を用いて前記一次電池、二次電池等を構成した
場合、前記液漏れ等の問題がなく、電池の安全性及び信
頼性が向上する。また、薄膜化することができるため、
電池の薄型化、積層化ができ、部品の小型化、軽量化が
可能になる利点を有している。そのため、固体電解質は
電池その他の電気化学的デバイス材料として注目され、
その研究開発が活発に行われている。
2. Description of the Related Art Liquid electrolytes have been used as electrolytes for primary batteries, secondary batteries, electrochromic display elements, capacitors and the like. However, the liquid electrolyte has a problem of long-term reliability since the liquid electrolyte easily leaks to the outside of the component, elution of the electrode material, and the like. On the other hand, when the primary battery, the secondary battery, and the like are formed using a solid electrolyte, there is no problem such as the liquid leakage, and the safety and reliability of the battery are improved. Also, because it can be made thinner,
This has the advantage that the battery can be thinned and laminated, and the components can be reduced in size and weight. For this reason, solid electrolytes have attracted attention as materials for batteries and other electrochemical devices,
The research and development is being actively conducted.

【0003】ところで、固体電解質については、一般的
に高いイオン伝導性を有し、しかも成膜性、柔軟性及び
機械的強度に優れていることが望まれている。
[0003] Incidentally, it is generally desired that a solid electrolyte has high ionic conductivity and is excellent in film-forming property, flexibility and mechanical strength.

【0004】固体電解質材料としては、従来より、無機
材料からなるものと有機材料からなるものとの大きく二
種類に分けられる。このうち無機材料からなる固体電解
質は比較的イオン伝導性は高いが、結晶体であるために
機械的強度が乏しく、任意の形に成形、製膜するのが困
難な場合が多く、かつ一般に高価格であるため、実用上
の問題がある。
Conventionally, solid electrolyte materials are broadly divided into two types: those made of inorganic materials and those made of organic materials. Of these, solid electrolytes made of inorganic materials have relatively high ionic conductivity, but have poor mechanical strength due to being crystalline, and are often difficult to form and form into an arbitrary shape, and are generally high. Due to the price, there is a practical problem.

【0005】一方、高分子物質(ポリマー)を使用した
高分子固体電解質は可撓性を有する薄膜に成膜すること
が可能であり、また成形した薄膜には高分子固有の可撓
性により優れた機械的性質を付与することができるた
め、高分子固体電解質からなる薄膜は、無機材料からな
る固体電解質に比べて利点を多く有している。このため
高分子物質(ポリマー)を使用した高分子固体電解質
は、リチウム二次電池等の高エネルギー密度電池用の固
体電解質材料として、開発が続けられている。
On the other hand, a polymer solid electrolyte using a polymer substance (polymer) can be formed into a thin film having flexibility, and a formed thin film is excellent in flexibility inherent in polymers. The thin film made of the polymer solid electrolyte has many advantages as compared with the solid electrolyte made of the inorganic material, because the thin film can be provided with the same mechanical properties. For this reason, a solid polymer electrolyte using a polymer substance (polymer) has been continuously developed as a solid electrolyte material for a high energy density battery such as a lithium secondary battery.

【0006】このような高分子固体電解質としては、種
々のポリマーを用いた固体電解質が提案されている。例
えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシ
ド、ポリエチレンイミン、ポリエピクロルヒドリン、ポ
リエチレンサクシネート等のポリマーと、Li、Na等
の無機イオン塩との組み合わせからなる固体電解質組成
物及びそれらの組成物を用いた電池が多数提案されてい
る(例えば、特開昭55−98480号公報)。
As such a solid polymer electrolyte, solid electrolytes using various polymers have been proposed. For example, a large number of solid electrolyte compositions comprising a combination of polymers such as polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethylene imine, polyepichlorohydrin, and polyethylene succinate and inorganic ionic salts such as Li and Na, and a large number of batteries using such compositions. It has been proposed (for example, JP-A-55-98480).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の組成物はイオン伝導性が充分ではなく、さらに高いイ
オン伝導性を有し、しかも成膜性、柔軟性及び機械的強
度に優れた高分子固体電解質が求められている。
However, these compositions do not have sufficient ionic conductivity, have higher ionic conductivity, and are excellent in film formability, flexibility and mechanical strength. There is a need for an electrolyte.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、オキセタ
ン誘導体について検討を重ねた結果、特定のオキセタン
化合物の開環重合体からなる高分子化合物が高いイオン
伝導性を有し、しかも成膜性、柔軟性及び機械的強度に
優れた新規な高分子固体電解質であることを見出し、本
発明に至った。
Means for Solving the Problems As a result of repeated studies on oxetane derivatives, the present inventors have found that a polymer compound comprising a ring-opened polymer of a specific oxetane compound has high ionic conductivity, The present invention has been found to be a novel polymer solid electrolyte having excellent properties, flexibility and mechanical strength, and has led to the present invention.

【0009】すなわち、本発明は、下記一般式(1)で
表されるアクリレート骨格を有するオキセタン化合物
(ただし、式(1)中、a及びbはそれぞれ独立して1
0〜600であり、m1及びm2はそれぞれ独立して1
〜6であり、n1及びn2はそれぞれ独立して1≦n1
≦20、1≦n2≦20であり、またR1、R2はそれぞ
れ独立して分枝していてもよい炭素数1〜12のアルキ
ル基又は水素原子である。また、R及びRはそれぞ
れ独立して分枝していてもよい炭素数1〜12のアルキ
ル基である。)の開環重合体からなる高分子化合物と電
解質塩とを含有することを特徴とする高分子固体電解質
に関する。
That is, the present invention relates to an oxetane compound having an acrylate skeleton represented by the following general formula (1) (wherein, in the formula (1), a and b each independently represent 1
0 to 600, and m1 and m2 are each independently 1
And n1 and n2 are each independently 1 ≦ n1
≦ 20, 1 ≦ n2 ≦ 20, and R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a hydrogen atom which may be branched. R 3 and R 4 are independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may be branched. The present invention relates to a solid polymer electrolyte characterized by containing a polymer compound comprising a ring-opening polymer of (1) and an electrolyte salt.

【0010】[0010]

【化7】 Embedded image

【0011】本発明において、前記高分子化合物中に下
記一般式(2)または(3)で表されるオキセタン化合
物(ただし、式(2)、式(3)中、m3及びm4はそ
れぞれ独立して1〜6であり、n3及びn4はそれぞれ
独立して1≦n3≦20、1≦n4≦20であり、また
〜Rはそれぞれ独立して分枝していてもよい炭素
数1〜12のアルキル基である。)の開環重合体を含有
させることにより、さらに機械的強度に優れた高分子固
体電解質を得ることができる。
In the present invention, an oxetane compound represented by the following general formula (2) or (3) (wherein m3 and m4 in formulas (2) and (3) each independently represent N3 and n4 are each independently 1 ≦ n3 ≦ 20, 1 ≦ n4 ≦ 20, and R 5 to R 8 are each independently a carbon atom of 1 which may be branched. To 12), a polymer solid electrolyte having more excellent mechanical strength can be obtained.

【0012】[0012]

【化8】 Embedded image

【0013】[0013]

【化9】 Embedded image

【0014】また、本発明は、下記一般式(1)で表さ
れるアクリレート骨格を有するオキセタン化合物(ただ
し、式(1)中、a及びbはそれぞれ独立して10〜6
00であり、m1及びm2はそれぞれ独立して1〜6で
あり、n1及びn2はそれぞれ独立して1≦n1≦2
0、1≦n2≦20であり、またR1、R2はそれぞれ独
立して分枝していてもよい炭素数1〜12のアルキル基
又は水素原子である。また、R及びRはそれぞれ独
立して分枝していてもよい炭素数1〜12のアルキル基
である。)を触媒存在下に開環重合することを特徴とす
る高分子固体電解質の製造方法に関する。
Further, the present invention relates to an oxetane compound having an acrylate skeleton represented by the following general formula (1) (wherein, in the formula (1), a and b each independently represent 10 to 6)
00, m1 and m2 are each independently 1 to 6, and n1 and n2 are each independently 1 ≦ n1 ≦ 2
0 and 1 ≦ n2 ≦ 20, and R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a hydrogen atom which may be branched. R 3 and R 4 are independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may be branched. ) In the presence of a catalyst.

【0015】[0015]

【化10】 Embedded image

【0016】本発明において、前記一般式(1)で表さ
れるオキセタン化合物に、さらに前記一般式(2)及び
一般式(3)で表されるオキセタン化合物の少なくとも
1種を含有させて開環重合させることにより、機械的強
度に優れた高分子固体電解質を製造することができる。
In the present invention, the oxetane compound represented by the general formula (1) further contains at least one of the oxetane compounds represented by the general formulas (2) and (3) to open the ring. By polymerizing, a solid polymer electrolyte having excellent mechanical strength can be produced.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下に本発明について詳細に説明
する。本発明の高分子固体電解質に含有される電解質塩
としては、従来の高分子固体電解質に用いられているも
のを使用することができる。例えば、LiBr、LiC
l、LiI、LiSCN、LiBF4、LiAsF6、L
iClO4、CH3COOLi、CF3COOLi、Li
CF3SO3、LiPF6、LiN(CF3SO2 2、Li
C(CF3SO23、LiN(C25SO22、LiP
3(CF33、LiPF3(C253、LiPF4(C
252、LiPF3(iso−C373、LiPF
5(iso−C37)等のリチウム塩を使用することが
できる。この場合、電解質塩としては単独種を使用して
もよく複数種の塩を同時に使用してもよい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below.
I do. Electrolyte salt contained in solid polymer electrolyte of the present invention
As used in conventional solid polymer electrolytes
Can be used. For example, LiBr, LiC
1, LiI, LiSCN, LiBFFour, LiAsF6, L
iCLOFour, CHThreeCOOLi, CFThreeCOOLi, Li
CFThreeSOThree, LiPF6, LiN (CFThreeSOTwo) Two, Li
C (CFThreeSOTwo)Three, LiN (CTwoFFiveSOTwo)Two, LiP
FThree(CFThree)Three, LiPFThree(CTwoFFive)Three, LiPFFour(C
TwoFFive)Two, LiPFThree(Iso-CThreeF7)Three, LiPF
Five(Iso-CThreeF7) Etc. can be used
it can. In this case, use a single species as the electrolyte salt
Or a plurality of salts may be used simultaneously.

【0018】また、電解質塩としては、上述のリチウム
塩のアニオンと、リチウム以外のアルカリ金属、例えば
カリウム、ナトリウム等との塩を併用することもでき
る。本発明の高分子固体電解質において、アクリレート
骨格を有するオキセタン化合物と電解質塩との構成割合
が、エーテル鎖[−O−]に対する電解質塩のモル比
([電解質塩]/[エーテル鎖])が、0.01〜0.
9であることが好ましい。
Further, as the electrolyte salt, a salt of the above-mentioned anion of the lithium salt and a salt of an alkali metal other than lithium, for example, potassium, sodium or the like can be used in combination. In the solid polymer electrolyte of the present invention, the constituent ratio of the oxetane compound having an acrylate skeleton and the electrolyte salt is such that the molar ratio of the electrolyte salt to the ether chain [-O-] ([electrolyte salt] / [ether chain]) is: 0.01-0.
9 is preferable.

【0019】なお、本発明の高分子固体電解質において
使用されるオキセタン化合物としては、前記一般式
(1)で表されるm1、n1が特定されたユニットを有
する化合物を単独で使用することができ、さらに複数種
のユニットを有しているオキセタン化合物を単独または
混合して使用することができる。また、前記一般式
(2)及び一般式(3)で表されるm2、m3、n2、
n3が特定されたユニットを有する化合物をそれぞれ単
独または混合して使用することができ、さらに複数種の
ユニットを有している化合物を単独または混合して使用
することができる。
As the oxetane compound used in the solid polymer electrolyte of the present invention, a compound represented by the aforementioned general formula (1) having units in which m1 and n1 are specified can be used alone. An oxetane compound having a plurality of types of units can be used alone or as a mixture. Further, m2, m3, n2 represented by the general formulas (2) and (3),
Compounds having a unit in which n3 is specified can be used alone or as a mixture, and compounds having a plurality of types of units can be used alone or as a mixture.

【0020】本発明の高分子固体電解質の製造方法にお
いて、使用される触媒として、前記電解質塩及び/又は
カチオン開始剤を挙げることができる。触媒として、L
iBF4、LiAsF6、LiPF6、LiN(CF3SO
22、LiN(C25SO22等から選ばれる少なくと
も1種の電解質塩を使用すると、高分子固体電解質に含
有される電解質塩としても使用することができ、また、
得られた高分子化合物中に前記電解質塩を均一に分散さ
せることができるため、イオン伝導率に優れ、安定した
特性の高分子化合物を提供することができるので好まし
い。
In the method for producing a solid polymer electrolyte of the present invention, examples of the catalyst used include the above-mentioned electrolyte salts and / or cationic initiators. As a catalyst, L
iBF 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiN (CF 3 SO
When at least one electrolyte salt selected from 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 and the like is used, it can be used also as an electrolyte salt contained in a solid polymer electrolyte,
Since the electrolyte salt can be uniformly dispersed in the obtained polymer compound, a polymer compound having excellent ionic conductivity and stable characteristics can be provided, which is preferable.

【0021】また、本発明の高分子固体電解質の製造方
法において、使用される他の触媒として、第四級アンモ
ニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩、ジアゾニ
ウム塩及びヨードニウム塩等のカチオン開始剤の少なく
とも1種を挙げることができる。カチオン開始剤の具体
例としては、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロ
ボレート、テトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホ
スフェート、テトラブチルアンモニウムハイドロゲンサ
ルフェート等の第四級アンモニウム塩;エチルトリフェ
ニルホスホニウム六フッ化アンチモン、テトラブチルホ
スホニウム六フッ化アンチモン等のホスホニウム塩;ト
リフェニルスルホニウム四フッ化ホウ素、アデカオプト
ンSP−150(旭電化工業社製、対イオン:P
6)、アデカオプトンSP−170(旭電化工業社
製、対イオン:SbF6)、アデカオプトンCP−66
(旭電化工業社製、対イオン:SbF6)、アデカオプ
トンCP−77(旭電化工業社製、対イオン:Sb
6)、サンエイドSI−60L(三新化学工業社製、
対イオン:SbF6)等のスルホニウム塩;塩化ベンゼ
ンジアゾニウム、臭化ベンゼンジアゾニウム、アメリカ
ン・キャン社製のAMERICURE(対イオン:BF
4)、旭電化工業社製のULTRASET(対イオン:
BF4、PF6)等のジアゾニウム塩;ヨウ化トルエンジ
アゾニウム、ジフェニルヨードニウム六フッ化砒素、ジ
4−クロロフェニルヨードニウム六フッ化砒素、ゼネラ
ル・エレクトリック社製のUVEシリーズ、ミネソタ・
マイニング・アンド・マニファクチュアリング社製のF
Cシリーズ、東芝シリコーン社製のUV−9310C
(対イオン:SbF6)、ローヌプーラン社製のPhotoin
itiator 2074(対イオン:(C654B)等のヨ
ードニウム塩が挙げられる。
In the method for producing a solid polymer electrolyte of the present invention, at least one cation initiator such as a quaternary ammonium salt, a phosphonium salt, a sulfonium salt, a diazonium salt and an iodonium salt may be used as another catalyst. Species can be mentioned. Specific examples of the cationic initiator include quaternary ammonium salts such as tetrabutylammonium tetrafluoroborate, tetrabutylammonium hexafluorophosphate, and tetrabutylammonium hydrogen sulfate; ethyltriphenylphosphonium antimony hexafluoride, tetrabutylphosphonium hexafluoride Phosphonium salts such as antimony bromide; triphenylsulfonium boron tetrafluoride, adekaopton SP-150 (manufactured by Asahi Denka Kogyo KK, counter ion: P
F 6 ), Adeka Opton SP-170 (manufactured by Asahi Denka Kogyo KK, counter ion: SbF 6 ), Adeka Opton CP-66
(Made by Asahi Denka Kogyo KK, counter ion: SbF 6 ), Adeka Opton CP-77 (made by Asahi Denka Kogyo KK, counter ion: Sb
F 6), San-Aid SI-60L (Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.,
Sulfonium salts such as SbF 6 ); benzenediazonium chloride, benzenediazonium bromide, AMERICURE manufactured by American Can (counterion: BF)
4 ) ULTRASET (counter ion: Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.)
Diazonium salts such as BF 4 and PF 6 ); toluenediazonium iodide, diphenyliodonium arsenic hexafluoride, di-4-chlorophenyliodonium arsenic hexafluoride, UVE series manufactured by General Electric, Minnesota
Mining and Manufacturing F
C series, UV-9310C manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd.
(Counter ion: SbF 6 ), Photoin by Rhone Poulin
and iodonium salts such as itiator 2074 (counter ion: (C 6 F 5 ) 4 B).

【0022】さらに、前記カチオン開始剤の少なくとも
1種とともに、LiBr、LiCl、LiI、LiSC
N、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、CH3CO
OLi、CF3COOLi、LiCF3SO3、LiP
6、LiN(CF3SO22、LiC(CF3
23、LiN(C25SO22、LiPF3(CF3
3、LiPF3(C253、LiPF4(C252、L
iPF3(iso−C373、LiPF5(iso−C3
7)等の電解質塩の少なくとも1種を併用することも
できる。
Further, LiBr, LiCl, LiI, and LiSC are used together with at least one of the above-mentioned cationic initiators.
N, LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , CH 3 CO
OLi, CF 3 COOLi, LiCF 3 SO 3 , LiP
F 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 S
O 2 ) 3 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiPF 3 (CF 3 )
3 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 , LiPF 4 (C 2 F 5 ) 2 , L
iPF 3 (iso-C 3 F 7 ) 3 , LiPF 5 (iso-C 3
At least one of electrolyte salts such as F 7 ) may be used in combination.

【0023】前記オキセタン化合物に前記カチオン開始
剤や電解質塩を含有させて加熱又は光照射することによ
り、開環重合を行い本発明の高分子固体電解質を得るこ
とができる。加熱により開環重合を行う場合、通常有機
溶媒存在下に行うことが好ましい。また、紫外線、電子
線等による光照射により開環重合を行う場合には、前も
って有機溶媒を取り除くことが好ましい。
The oxetane compound is mixed with the cation initiator and the electrolyte salt and heated or irradiated with light to thereby effect ring-opening polymerization to obtain the solid polymer electrolyte of the present invention. When ring-opening polymerization is carried out by heating, it is usually preferable to carry out in the presence of an organic solvent. When ring-opening polymerization is performed by irradiation with light such as ultraviolet rays or electron beams, it is preferable to remove the organic solvent in advance.

【0024】本発明の高分子固体電解質の製造方法にお
いて、通常使用される有機溶媒としては、テトラヒドロ
フラン、酢酸エチル、アセトン、メチルイソブチルケト
ン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコー
ル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メ
チルエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネー
ト、メチルイソプロピルカーボネート、メチルブチルカ
ーボネート、ジプロピルカーボネート、ジブチルカーボ
ネート、アセトニトリル等の極性溶媒の少なくとも1種
が好ましいが、オキセタンの開環反応を極端に阻害しな
いものであれば、他の有機溶媒を単独であるいは前記極
性溶媒に混合して使用することもできる。他の有機溶媒
としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレン
カーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボ
ネート、ジメチルビニレンカーボネート、ビニルエチレ
ンカーボネートなどの環状カーボネート類、γ−ブチロ
ラクトンなどのラクトン類、1,2−ジメトキシエタ
ン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエ
タンなどのエーテル類、プロピオン酸メチル、ピバリン
酸メチル、ピバリン酸オクチル、ジメチルホルムアミド
等が挙げられる。
In the method for producing a solid polymer electrolyte according to the present invention, the organic solvents usually used include tetrahydrofuran, ethyl acetate, acetone, methyl isobutyl ketone, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl Carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, methyl butyl carbonate, dipropyl carbonate, dibutyl carbonate, at least one of polar solvents such as acetonitrile is preferred, but other than those which do not significantly inhibit the ring-opening reaction of oxetane, Can be used alone or as a mixture with the polar solvent. Other organic solvents include, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl vinylene carbonate, cyclic carbonates such as vinyl ethylene carbonate, lactones such as γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-dimethoxyethane, and the like. Ethers such as 1,2-diethoxyethane and 1,2-dibutoxyethane, methyl propionate, methyl pivalate, octyl pivalate, and dimethylformamide.

【0025】本発明の高分子固体電解質は、例えば、前
記極性溶媒に前記一般式(1)で表されるオキセタン化
合物と触媒を均一に溶解した溶液を平坦な基板にキャス
トして、30〜150℃、好ましくは40〜100℃で
加熱することにより、溶媒を蒸発させるのと平行してオ
キセタンの開環反応を行うことにより好適に製造するこ
とができる。触媒として、LiBF4、LiAsF6、L
iPF6等の比較的熱安定性が低い電解質塩を使用する
場合には、減圧下に加熱することが好ましい。
The solid polymer electrolyte of the present invention can be prepared by, for example, casting a solution in which the oxetane compound represented by the general formula (1) and the catalyst are uniformly dissolved in the polar solvent on a flat substrate, By heating at a temperature of 40 ° C., preferably 40 to 100 ° C., the ring-opening reaction of oxetane can be carried out in parallel with the evaporation of the solvent to produce the oxetane. LiBF 4 , LiAsF 6 , L
When an electrolyte salt having relatively low thermal stability such as iPF 6 is used, it is preferable to heat under reduced pressure.

【0026】また、本発明の高分子固体電解質において
は、その構造材となる高分子化合物を、前記一般式
(1)のユニットを有する高分子化合物のみから構成す
ることができるが、前記一般式(1)のユニットを有す
る高分子化合物の他に、これと相溶性のある前記一般式
(2)及び(3)で表されるオキセタン化合物の少なく
とも1種を含有させて開環重合させることにより、分子
間架橋させて機械的強度を高めることができる。前記一
般式(2)及び(3)で表されるオキセタン化合物の少
なくとも1種を含有させる場合、その含有量は、特に限
定されないが過度に多いとゲル状の硬化物となり、過度
に少ないと柔軟性の低い硬化物となるので、一般式
(1)で表されるオキセタン化合物100重量部に対し
て20〜2000重量部、特に40〜1500重量部使
用するのが好ましい。さらに、他の高分子化合物をブレ
ンドしたポリマーブレンドから構成することもできる。
この場合、他の高分子化合物としては、例えば、ポリエ
チレンオキシド(PEO)やエチレンカーボネートメタ
クリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、メトキ
シテトラエチレングリコールメタクリレート等のアクリ
レート類の少なくとも1種の重合体や共重合体を挙げる
ことができる。また、ブレンドの割合は、高分子固体電
解質フィルムに必要とされるイオン伝導率や柔軟性等に
応じて適宜定めることができる。その使用量は、特に限
定されないが過度に多いとブリードの原因となり、過度
に少ないと固い硬化物となるので、一般式(1)で表さ
れるオキセタン化合物100重量部に対して20〜10
00重量部、特に40〜800重量部使用するのが好ま
しい。
In the solid polymer electrolyte of the present invention, the polymer compound as a structural material can be composed of only the polymer compound having the unit of the general formula (1). In addition to the polymer compound having the unit (1), at least one of the oxetane compounds represented by the general formulas (2) and (3) which are compatible with the polymer compound is contained and subjected to ring-opening polymerization. In addition, mechanical strength can be increased by intermolecular crosslinking. When at least one of the oxetane compounds represented by the general formulas (2) and (3) is contained, the content is not particularly limited, but if the content is excessively large, a gel-like cured product is obtained; It is preferably used in an amount of 20 to 2,000 parts by weight, particularly preferably 40 to 1500 parts by weight, per 100 parts by weight of the oxetane compound represented by the general formula (1), since the cured product has low properties. Further, it may be composed of a polymer blend obtained by blending another polymer compound.
In this case, examples of the other polymer compound include, for example, at least one polymer or copolymer of acrylates such as polyethylene oxide (PEO), ethylene carbonate methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, and methoxytetraethylene glycol methacrylate. Can be. The blend ratio can be appropriately determined according to the ionic conductivity, flexibility, and the like required for the polymer solid electrolyte film. The amount of use is not particularly limited, but if it is excessively large, it causes bleeding, and if it is excessively small, a hard cured product is obtained.
It is preferable to use 00 parts by weight, especially 40 to 800 parts by weight.

【0027】また、本発明の高分子固体電解質は、リチ
ウム電池等の高エネルギー密度電池をはじめとする種々
の電気化学的デバイス材料として使用することができ
る。
The solid polymer electrolyte of the present invention can be used as various electrochemical device materials including high energy density batteries such as lithium batteries.

【0028】本発明において使用される一般式(1)で
表されるオキセタン化合物としては、例えばポリ(3−
メタクリロキシメチル−3−エチルオキセタン)(EH
O−MMAポリマー;一般式(1)中、a=10〜40
0、m1=2、n1=1、R 1=メチル基、R=エチ
ル基)、ポリ(3−アクリロキシメチル−3−エチルオ
キセタン)(EHO−MAポリマー;一般式(1)中、
a=10〜400、m1=2、n1=1、R1=水素原
子、R=エチル基)等のオキセタン化合物と、ポリオ
キシエチレンアクリレート類との共重合体が挙げられ
る。一般式(1)における前記ポリオキシエチレンアク
リレート類としては、特に限定されないが、例えば以下
(A)〜(B)のような化合物が挙げられる。 (A)メトキシポリエチレングリコールメタクリレート M−20G(R=R=メチル基、m2=2、n2=
2、b=10〜400;新中村化学工業製) M−40G(R=R=メチル基、m2=2、n2=
4、b=10〜400;新中村化学工業製) M−90G(R=R=メチル基、m2=2、n2=
9、b=10〜400;新中村化学工業製) (B)メトキシポリエチレングリコールアクリレート AM−90G(R=水素原子、R=メチル基、m2
=2、n2=9、b=10〜400;新中村化学工業
製)
In the general formula (1) used in the present invention,
As the oxetane compound represented, for example, poly (3-
Methacryloxymethyl-3-ethyloxetane) (EH
O-MMA polymer; in the general formula (1), a = 10 to 40
0, m1 = 2, n1 = 1, R 1= Methyl group, R3= Echi
Group), poly (3-acryloxymethyl-3-ethyl)
Xetane) (EHO-MA polymer; in the general formula (1),
a = 10 to 400, m1 = 2, n1 = 1, R1= Hydrogen source
Child, R3Oxetane compounds such as
Copolymers with xylethylene acrylates
You. The polyoxyethylene catalyst in the general formula (1)
The relates are not particularly limited, but, for example,
Compounds such as (A) and (B) are exemplified. (A) Methoxy polyethylene glycol methacrylate M-20G (R2= R4= Methyl group, m2 = 2, n2 =
2, b = 10 to 400; manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) M-40G (R2= R4= Methyl group, m2 = 2, n2 =
4, b = 10 to 400; manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) M-90G (R2= R4= Methyl group, m2 = 2, n2 =
9, b = 10 to 400; manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) (B) Methoxy polyethylene glycol acrylate AM-90G (R2= Hydrogen atom, R4= Methyl group, m2
= 2, n2 = 9, b = 10-400; Shin-Nakamura Chemical
Made)

【0029】また、一般式(2)で表されるオキセタン
化合物としては、例えばジエチレングリコールビスオキ
セタン(DDOE;一般式(2)中、m3=2、n3=
2、R=R=エチル基)、トリエチレングリコール
ビスオキセタン(TrDOE;一般式(2)中、m3=
2、n3=3、R=R=エチル基)、テトラエチレ
ングリコールビスオキセタン(TeDOE;一般式
(2)中、m3=2、n3=4、R=R=エチル
基)等が挙げられる。
Examples of the oxetane compound represented by the general formula (2) include diethylene glycol bisoxetane (DDOE; in the general formula (2), m3 = 2 and n3 =
2, R 5 = R 6 = ethyl group), triethylene glycol bisoxetane (TrDOE; in the general formula (2), m3 =
2, n3 = 3, R 5 = R 6 = ethyl), tetraethylene glycol bisoxetane; in (TeDOE formula (2), m3 = 2, n3 = 4, R 5 = R 6 = ethyl group), and the like No.

【0030】また、一般式(3)で表されるオキセタン
化合物としては、例えばポリエチレングリコールモノメ
チルエーテルオキセタン(En3;一般式(3)中、m
4=2、n4=3、R=エチル基、R=メチル
基)、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルオキ
セタン(En9;一般式(3)中、m4=2、n4=
9、R=エチル基、R=メチル基)、ポリエチレン
グリコールモノメチルエーテルオキセタン(En12;
一般式(3)中、m4=2、n4=12、R=エチル
基、R=メチル基)、ポリエチレングリコールモノエ
チルエーテルオキセタン(一般式(3)中、m4=2、
n4=3、R=エチル基、R=エチル基)、ポリエ
チレングリコールモノiso−プロピルエーテルオキセ
タン(一般式(3)中、m4=2、n4=3、R=エ
チル基、R=iso−プロピル基)、ポリエチレング
リコールモノn−ブチルエーテルオキセタン(一般式
(3)中、m4=2、n4=3、R=エチル基、R
=n−ブチル基)、ポリエチレングリコールモノメチル
エーテルオキセタン(一般式(3)中、m4=2、n4
=2、R=エチル基、R=メチル基)、ポリエチレ
ングリコールモノエチルエーテルオキセタン(一般式
(3)中、m4=2、n4=2、R=エチル基、R
=エチル基)、ポリエチレングリコールモノn−ブチル
エーテルオキセタン(一般式(3)中、m4=2、n4
=2、R=エチル基、R=n−ブチル基)等を挙げ
ることができる。また、ポリプロピレングリコールモノ
メチルエーテルオキセタン(一般式(3)中、m4=
3、n4=2、R=エチル基、R=メチル基)、ポ
リプロピレングリコールモノメチルエーテルオキセタン
(一般式(3)中、m4=3、n4=3、R=エチル
基、R=メチル基)、ポリプロピレングリコールモノ
n−プロピルエーテルオキセタン(一般式(3)中、m
4=3、n4=3、R=エチル基、R=n−プロピ
ル基)等を挙げることができる。さらに、ポリエチレン
グリコールモノメチルエーテルオキセタン(一般式
(3)中、m4=2、n4=6、R=エチル基、R
=メチル基)等が挙げられる。
The oxetane compound represented by the general formula (3) includes, for example, polyethylene glycol monomethyl ether oxetane (En3;
4 = 2, n4 = 3, R 7 = ethyl group, R 8 = methyl group), polyethylene glycol monomethyl ether oxetane (En9; in the general formula (3), m4 = 2, n4 =
9, R 7 = ethyl group, R 8 = methyl group), polyethylene glycol monomethyl ether oxetane (En12;
In the general formula (3), m4 = 2, n4 = 12, R 7 = ethyl group, R 8 = methyl group), polyethylene glycol monoethyl ether oxetane (m 4 = 2 in the general formula (3),
n4 = 3, R 7 = ethyl group, R 8 = ethyl group), polyethylene glycol monoiso-propyl ether oxetane (in the general formula (3), m4 = 2, n4 = 3, R 7 = ethyl group, R 8 = iso-propyl group), polyethylene glycol mono n-butyl ether oxetane (in the general formula (3), m4 = 2, n4 = 3, R 7 = ethyl group, R 8
= N-butyl group), polyethylene glycol monomethyl ether oxetane (m4 = 2, n4 in the general formula (3))
= 2, R 7 = ethyl group, R 8 = methyl group), polyethylene glycol monoethyl ether oxetane (m4 = 2, n4 = 2, R 7 = ethyl group, R 8 in the general formula (3))
= Ethyl group), polyethylene glycol mono n-butyl ether oxetane (m4 = 2, n4 in the general formula (3))
= 2, R 7 = ethyl group, R 8 = n-butyl group) and the like. In addition, polypropylene glycol monomethyl ether oxetane (in the general formula (3), m4 =
3, n4 = 2, R 7 = ethyl group, R 8 = methyl group), polypropylene glycol monomethyl ether oxetane (in the general formula (3), m4 = 3, n4 = 3, R 7 = ethyl group, R 8 = methyl Group), polypropylene glycol mono n-propyl ether oxetane (m in formula (3)
4 = 3, n4 = 3, R 7 = ethyl group, R 8 = n-propyl group) and the like. Furthermore, polyethylene glycol monomethyl ether oxetane (m4 = 2, n4 = 6, R 7 = ethyl group, R 8 in the general formula (3))
= Methyl group) and the like.

【0031】本発明において使用される一般式(1)で
表されるオキセタン化合物、例えばEHO−MMA/A
M−90G共重合体は以下のような方法により製造する
ことができる。
The oxetane compound represented by the general formula (1) used in the present invention, for example, EHO-MMA / A
The M-90G copolymer can be produced by the following method.

【0032】[EHO−MMA/AM−90G共重合体
(一般式(1)中、R1=メチル基、R=水素原子、
=エチル基、R=メチル基、m1=2、n1=
1、m2=2、n2=9、a=10〜400、b=10
〜400)の合成例]先ず、Pattison(J.A
m.Chem.Soc.,1957,79)の方法によ
り、トリメチロールプロパンと炭酸ジエチルとを反応さ
せ、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン(E
HO)を合成する。次いでメチルメタクリレート(MM
A)と前記EHOのエステル交換反応により、3−メタ
クリロキシメチル−3−エチルオキセタン(EHO−M
MA)を合成する。得られたEHO−MMAとAM−9
0G(R=水素原子、R=メチル基、m2=2、n
2=9、b=10〜400;新中村化学工業製)とを
2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)のような重
合開始剤存在下にトルエン溶媒中で重合させることによ
りEHO−MMA共重合体を得ることができる。
[EHO-MMA / AM-90G copolymer (in the general formula (1), R 1 = methyl group, R 2 = hydrogen atom,
R 3 = ethyl group, R 4 = methyl group, m1 = 2, n1 =
1, m2 = 2, n2 = 9, a = 10 to 400, b = 10
To 400)] First, Pattison (JA)
m. Chem. Soc. Reaction of trimethylolpropane with diethyl carbonate according to the method of 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane (E
HO). Then methyl methacrylate (MM
A) and the transesterification reaction between EHO and 3-methacryloxymethyl-3-ethyloxetane (EHO-M
MA). EHO-MMA and AM-9 obtained
0G (R 2 = hydrogen atom, R 4 = methyl group, m2 = 2, n
2 = 9, b = 10-400; manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) in the presence of a polymerization initiator such as 2,2′-azobis (isobutyronitrile) in a toluene solvent to obtain EHO-MMA. A copolymer can be obtained.

【0033】本発明において好適に使用される一般式
(2)で表されるオキセタン化合物は、例えば以下のよ
うな方法により製造することができる。
The oxetane compound represented by the general formula (2) suitably used in the present invention can be produced, for example, by the following method.

【0034】[ジエチレングリコールビスオキセタン
(DDOE;一般式(2)中、m3=2、n3=2、R
=R=エチル基)の合成例]ジエチレングリコール
(DEG)50gとトリエチルアミン(Et3N)13
6gとをクロロホルム300mlのような溶媒に加え、
窒素雰囲気下、メタンスルホニルクロリド(MsCl)
140gを10℃を越えないように滴下する。滴下終了
後、徐々に室温に戻して反応する。次に反応液に水を加
えて有機層を回収し、この有機層を水洗、脱水後、クロ
ロホルムを留去すると、オイル層が得られる。次に3−
エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン(EHO)9
2gと35%水酸化ナトリウム溶液68gとをトルエン
300mlのような溶媒に加え、共沸で所定量の水を除
いた後、40〜50℃の温度で先に合成したオイル層を
ゆっくりと加え、60℃で1時間程度反応後、110℃
で4時間程度反応させる。次に水を加えてトルエン層を
回収し、このトルエン層を水洗、乾燥後、減圧蒸留する
と目的物であるDDOE(1mmHg、178℃)が得
られる。
[Diethylene glycol bisoxetane (DDOE; in the general formula (2), m3 = 2, n3 = 2, R
5 = R 6 = ethyl group) Synthesis example] 50 g of diethylene glycol (DEG) and 13 of triethylamine (Et 3 N) 13
6 g with a solvent such as 300 ml of chloroform,
Under a nitrogen atmosphere, methanesulfonyl chloride (MsCl)
140 g are added dropwise so as not to exceed 10 ° C. After the completion of the dropping, the temperature is gradually returned to room temperature to cause a reaction. Next, water is added to the reaction solution to recover an organic layer. The organic layer is washed with water, dehydrated, and then chloroform is distilled off to obtain an oil layer. Then 3-
Ethyl-3-hydroxymethyloxetane (EHO) 9
2 g and 68 g of a 35% sodium hydroxide solution were added to a solvent such as 300 ml of toluene, and after a predetermined amount of water was removed by azeotropic distillation, the oil layer previously synthesized was slowly added at a temperature of 40 to 50 ° C. After reacting at 60 ° C for about 1 hour,
For about 4 hours. Next, water is added to collect a toluene layer, and the toluene layer is washed with water, dried, and distilled under reduced pressure to obtain DDOE (1 mmHg, 178 ° C.) as a target substance.

【0035】上記と同様な方法により、エチレングリコ
ールの代わりにトリエチレングリコール又はテトラエチ
レングリコールを使用することにより、それぞれトリエ
チレングリコールビスオキセタン(TrDOE(1mm
Hg、195℃);一般式(2)においてm3=2、n
3=3、R=R=エチル基)又はテトラエチレング
リコールビスオキセタン(TeDOE(1mmHg、2
03℃);一般式(2)においてm3=2、n3=4、
=R=エチル基)を合成することができる。
By using triethylene glycol or tetraethylene glycol in place of ethylene glycol in the same manner as described above, triethylene glycol bisoxetane (TrDOE (1 mm
Hg, 195 ° C.); m3 = 2, n in the general formula (2)
3 = 3, R 5 = R 6 = ethyl group) or tetraethylene glycol bisoxetane (TeDOE (1 mmHg, 2
03 ° C.); m3 = 2, n3 = 4 in the general formula (2);
R 5 = R 6 = ethyl group) can be synthesized.

【0036】また、一般式(3)で表されるオキセタン
化合物は、例えば以下のような方法により製造すること
ができる。
The oxetane compound represented by the general formula (3) can be produced, for example, by the following method.

【0037】[En3(一般式(3)中、m4=2、n
4=3、R=エチル基、R=メチル基)の合成例]
3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン(EH
O)91g、トリエチルアミン(Et3N)115gを
トルエン300mlの溶媒に加え、10℃を越えないよ
うにメタンスルホニルクロリド(MsCl)をゆっくり
滴下した後、室温で撹拌し、反応させる。反応終了後、
水及びトルエンを加えて、トルエン層を回収し、さらに
トルエン層を水洗浄後、乾燥後、減圧蒸留することによ
り3−エチル−3−(メタンスルホニル)オキシメチル
オキセタン(EHO−Ms(2mmHg、120℃))
が得られる。
[En3 (in the general formula (3), m4 = 2, n
Synthesis example of 4 = 3, R 7 = ethyl group, R 8 = methyl group)
3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane (EH
O) 91 g and triethylamine (Et 3 N) 115 g are added to a solvent of 300 ml of toluene, methanesulfonyl chloride (MsCl) is slowly added dropwise at a temperature not exceeding 10 ° C., and the mixture is stirred and reacted at room temperature. After the reaction,
Water and toluene are added, the toluene layer is collected, the toluene layer is further washed with water, dried and distilled under reduced pressure to give 3-ethyl-3- (methanesulfonyl) oxymethyloxetane (EHO-Ms (2 mmHg, 120 ℃))
Is obtained.

【0038】次いで、得られたEHO−Msをトルエン
のような溶媒中、トリエチレングリコールモノメチルエ
ーテルのNa塩(NaO(CH2CH2O)3CH3)と反
応させ、水洗浄後に減圧蒸留することにより、En3が
得られる。En9、En12の場合もトルエン抽出操作
による精製を行う以外はEn3と同様にして得られる。
Next, the obtained EHO-Ms is reacted with a sodium salt of triethylene glycol monomethyl ether (NaO (CH 2 CH 2 O) 3 CH 3 ) in a solvent such as toluene, washed with water and distilled under reduced pressure. Thereby, En3 is obtained. En9 and En12 can be obtained in the same manner as in En3, except that purification is performed by a toluene extraction operation.

【0039】[0039]

【実施例】以下に実施例を示し、具体的に本発明の内容
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。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0040】実施例1 EHO−MMA/AM−90G共重合体(一般式(1)
中、m1=2、n1=1、m2=2、n2=9、R
メチル基、R=水素原子、R=エチル基、R=メ
チル基)の合成 先ず、Pattison(J.Am.Chem.So
c.,1957,79)の方法により、トリメチロール
プロパンと炭酸ジエチルとを反応させ、3−エチル−3
−ヒドロキシメチルオキセタン(EHO)を合成した。
次いでメチルメタクリレート(MMA)と前記EHOの
エステル交換反応を行った。即ち、冷却管、温度計及び
撹拌装置の付いた四つ口フラスコにEHO232g、M
MA200g、酸化ジブチル錫10g及び2,6−te
rt−ブチル−4−メチルフェノール6gを取り、湯浴
で加熱してメタノールを留出させながら2時間反応した
後、未反応MMAを減圧下に流去した。次に釜残にn−
ヘキサンを加え、水洗、乾燥後、100℃、2mmHg
で蒸留し、3−メタクリロキシメチル−3−エチルオキ
セタン(EHO−MMA;a=10〜400)を得た
(収率60%)。得られたEHO−MMA(5g)とA
M−90G(10g;新中村化学工業製、m2=2、n
2=9、b=10〜400)をトルエン(15ml)に
加え、これに重合開始剤としてEHO−MMAとAM−
90Gの合計量に対して0.5モル%の量の2,2’−
アゾビス(イソブチロニトリル)を加えて窒素雰囲気
下、80℃で重合させてEHO−MMA/AM−90G
共重合ポリマー溶液1(Mn38000、GPC測定、
標準ポリスチレン換算)を得た。また、EHO−MMA
(10g)とAM−90G(5g)に代えたほかはEH
O−MMA/AM−90G共重合ポリマー溶液1と同様
な方法でEHO−MMA/AM−90G共重合ポリマー
溶液2(Mn44000、GPC測定、標準ポリスチレ
ン換算)を得た。
Example 1 EHO-MMA / AM-90G copolymer (general formula (1)
Where, m1 = 2, n1 = 1, m2 = 2, n2 = 9, R 1 =
Synthesis of methyl group, R 2 = hydrogen atom, R 3 = ethyl group, R 4 = methyl group) First, Pattison (J. Am. Chem. So
c. Reaction of trimethylolpropane with diethyl carbonate by the method of 3-ethyl-3
-Hydroxymethyloxetane (EHO) was synthesized.
Next, transesterification of methyl methacrylate (MMA) and the EHO was performed. That is, 232 g of EHO and M were added to a four-necked flask equipped with a condenser, a thermometer and a stirrer.
MA 200g, dibutyltin oxide 10g and 2,6-te
After 6 g of rt-butyl-4-methylphenol was taken out and reacted for 2 hours while distilling methanol by heating in a hot water bath, unreacted MMA was removed under reduced pressure. Then n-
Hexane was added, washed with water, dried, and then 100 ° C., 2 mmHg
To give 3-methacryloxymethyl-3-ethyloxetane (EHO-MMA; a = 10 to 400) (yield 60%). The obtained EHO-MMA (5 g) and A
M-90G (10 g; manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., m2 = 2, n
2 = 9, b = 10-400) were added to toluene (15 ml), and EHO-MMA and AM-
2,2′- in an amount of 0.5 mol% based on the total amount of 90G
Add azobis (isobutyronitrile) and polymerize at 80 ° C under nitrogen atmosphere to make EHO-MMA / AM-90G
Copolymer solution 1 (Mn38000, GPC measurement,
Standard polystyrene conversion) was obtained. Also, EHO-MMA
(10g) and AM-90G (5g) except for EH
An EHO-MMA / AM-90G copolymer solution 2 (Mn44000, GPC measurement, standard polystyrene conversion) was obtained in the same manner as in the O-MMA / AM-90G copolymer solution 1.

【0041】[高分子固体電解質フィルムの作製]前記
方法により得られた共重合ポリマー溶液1(3.5g)
に約5mlのアセトニトリルに溶解したLiPFをエ
ーテル鎖に対して[Liイオン]/[−O−ユニット]
=0.025となるように加えて均一溶液とした。次に
テフロン(登録商標)製シャーレに入れ、窒素雰囲気下
70℃で2時間反応させた後、引き続き70℃で7時間
減圧乾燥して、オキセタン化合物の開環重合体(硬化
物)のフィルム(試料1)を得た。得られた高分子固体
電解質フィルムは可撓性に富んだフィルムであった。以
下、表1に示す条件で試料を作製した。オキセタン化合
物とLiPFとの使用割合を代えたほかは試料1の場
合と同様な方法により試料2を得た。共重合ポリマー溶
液1の代わりに共重合ポリマー溶液2を使用したほかは
試料1の場合と同様な方法により試料3を得た。また、
共重合ポリマー溶液1の代わりに共重合ポリマー溶液2
を使用したほかは試料2の場合と同様な方法により試料
4を得た。また、共重合ポリマー溶液1(3.5g)に
En3(1.24g)を混合した後、開環重合させたほ
かは試料1の場合と同様な方法により試料5を得た。E
n3に代えて表1記載の量のEn9を使用し、また、L
iPFの使用量を表1記載のように代えたほかは試料
5の場合と同様な方法により試料6〜9を得た。さら
に、En3に代えて表1記載の量のEn12を使用した
ほかは試料5の場合と同様な方法により試料10を得
た。また、En3に代えて表2記載のようにDDOE、
TrDOE、TeDOEをそれぞれ0.03g使用した
ほかは試料5の場合と同様な方法により試料11〜13
を得た。なお、フィルムの厚さについては、目的に応じ
て所定の厚さに適宜作製することができるが、ここでは
後述するようにイオン伝導率を評価するため、厚さ50
〜150μmのものを作製した。
[Preparation of Polymer Solid Electrolyte Film] Copolymer solution 1 (3.5 g) obtained by the above method
Of LiPF 6 dissolved in about 5 ml of acetonitrile with respect to the ether chain [Li ion] / [-O-unit]
= 0.025 to obtain a uniform solution. Next, the mixture was placed in a Teflon (registered trademark) Petri dish, reacted at 70 ° C. for 2 hours under a nitrogen atmosphere, and subsequently dried under reduced pressure at 70 ° C. for 7 hours to obtain a film of a ring-opened polymer (cured product) of an oxetane compound (cured product). Sample 1) was obtained. The obtained polymer solid electrolyte film was a flexible film. Hereinafter, samples were prepared under the conditions shown in Table 1. Sample 2 was obtained in the same manner as in Sample 1, except that the proportions of the oxetane compound and LiPF 6 were changed. Sample 3 was obtained in the same manner as in Sample 1, except that Copolymer Solution 2 was used instead of Copolymer Solution 1. Also,
Copolymer solution 2 instead of copolymer solution 1
Sample 4 was obtained in the same manner as in Sample 2 except that Sample 5 was obtained in the same manner as in Sample 1, except that En3 (1.24 g) was mixed with Copolymer Solution 1 (3.5 g), followed by ring-opening polymerization. E
The amount of En9 shown in Table 1 was used in place of n3.
Samples 6 to 9 were obtained in the same manner as in Sample 5 except that the amount of iPF 6 used was changed as shown in Table 1. Further, Sample 10 was obtained in the same manner as in the case of Sample 5, except that En12 in the amount shown in Table 1 was used instead of En3. In addition, DDOE as shown in Table 2 in place of En3,
Samples 11 to 13 were prepared in the same manner as in Sample 5, except that 0.03 g of each of TrDOE and TeDOE was used.
I got The thickness of the film can be appropriately adjusted to a predetermined thickness according to the purpose. However, in order to evaluate the ionic conductivity as described later,
〜150 μm was prepared.

【0042】[イオン伝導率の評価]得られた高分子固
体電解質フィルムのイオン伝導率を次のようにして評価
した。即ち、高分子固体電解質フィルムをステンレス板
の電極に圧着し、温度可変式の恒温装置を所定温度に設
定してその中に評価用セルを入れ、評価用セルがその温
度で定常状態となるように約1時間放置した。そして、
定電圧複素数インピーダンス法(交流振幅電圧10m
V、交流の周波数帯域1Hz〜500kHz、温度30
℃)により得られた半円弧部からイオン伝導率を解析的
に算出した。その結果を表1及び表2に示す。
[Evaluation of Ionic Conductivity] The ionic conductivity of the obtained polymer solid electrolyte film was evaluated as follows. That is, the polymer solid electrolyte film is pressed against an electrode of a stainless steel plate, a temperature-variable thermostat is set at a predetermined temperature, and an evaluation cell is put therein, so that the evaluation cell is in a steady state at that temperature. For about 1 hour. And
Constant voltage complex number impedance method (AC amplitude voltage 10m
V, AC frequency band 1 Hz to 500 kHz, temperature 30
C)), the ionic conductivity was analytically calculated from the semicircular arc portion obtained by the above method. The results are shown in Tables 1 and 2.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【0044】[0044]

【表2】 [Table 2]

【0045】表1及び表2から分かるように、実施例の
高分子固体電解質フィルムは、室温近傍の温度領域にお
けるイオン伝導率が、従来のPEOその他の高分子化合
物とアルカリ金属塩とからなる高分子固体電解質フィル
ムの室温近傍の温度領域におけるイオン伝導率に比べて
著しく高いことが確認できた。
As can be seen from Tables 1 and 2, the polymer solid electrolyte films of Examples have a high ionic conductivity in a temperature range near room temperature, which is high in the conventional polymer electrolyte composed of PEO and other polymer compounds and alkali metal salts. It was confirmed that the ionic conductivity of the molecular solid electrolyte film was significantly higher than the ionic conductivity in a temperature region near room temperature.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明によれば、室温付近でも高いイオ
ン伝導性を有し、かつ優れた成膜性、可撓性及び機械的
強度を有する高分子固体電解質を得ることができる。
According to the present invention, it is possible to obtain a solid polymer electrolyte having high ionic conductivity even at around room temperature and having excellent film-forming properties, flexibility and mechanical strength.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08K 3/00 C08K 3/00 5H024 C08L 71/00 C08L 71/00 Z 5H029 H01B 1/12 H01B 1/12 Z 13/00 13/00 Z H01G 9/035 H01M 6/18 E 9/032 6/22 C H01M 6/18 10/40 B 6/22 H01G 9/02 311 10/40 321 Fターム(参考) 4J002 CH031 DD056 DD086 DE196 DG036 DG046 DH006 DK006 EG016 FD116 GQ02 4J005 AA07 BA00 BB04 4J027 AC02 AC06 BA07 CB08 4J100 AL08P AL08Q BA04Q BA08P BA08Q BC53P CA03 DA49 DA51 DA56 JA32 5G301 CA08 CA16 CD01 5H024 BB01 BB11 FF14 FF19 FF23 FF32 GG00 HH01 HH08 HH11 5H029 AJ06 AJ11 AJ14 AM02 AM07 AM16 CJ02 CJ11 DJ09 EJ12 HJ02 HJ10 HJ14 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat II (reference) C08K 3/00 C08K 3/00 5H024 C08L 71/00 C08L 71/00 Z 5H029 H01B 1/12 H01B 1/12 Z 13 / 00 13/00 Z H01G 9/035 H01M 6/18 E 9/032 6/22 C H01M 6/18 10/40 B 6/22 H01G 9/02 311 10/40 321 F term (reference) 4J002 CH031 DD056 DD086 DE196 DG036 DG046 DH006 DK006 EG016 FD116 GQ02 4J005 AA07 BA00 BB04 4J027 AC02 AC06 BA07 CB08 4J100 AL08P AL08Q BA04Q BA08P BA08Q BC53P CA03 DA49 DA51 DA56 JA32 5G301 CA08 CA16 CD01 5H024 H01 FF01 BB01H11 FF01 BB01H11 BB01H01 FF AM16 CJ02 CJ11 DJ09 EJ12 HJ02 HJ10 HJ14

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式(1)で表されるアクリレー
ト骨格を有するオキセタン化合物(ただし、式(1)
中、a及びbはそれぞれ独立して10〜600であり、
m1及びm2はそれぞれ独立して1〜6であり、n1及
びn2はそれぞれ独立して1≦n1≦20、1≦n2≦
20であり、またR1、R2はそれぞれ独立して分枝して
いてもよい炭素数1〜12のアルキル基又は水素原子で
ある。また、R及びRはそれぞれ独立して分枝して
いてもよい炭素数1〜12のアルキル基である。)の開
環重合体からなる高分子化合物と電解質塩とを含有する
ことを特徴とする高分子固体電解質。 【化1】
An oxetane compound having an acrylate skeleton represented by the following general formula (1)
Wherein a and b are each independently 10 to 600,
m1 and m2 are each independently 1 to 6, and n1 and n2 are each independently 1 ≦ n1 ≦ 20, 1 ≦ n2 ≦
R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a hydrogen atom which may be branched. R 3 and R 4 are independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may be branched. A) a polymer solid electrolyte comprising a polymer compound comprising the ring-opened polymer of (a) and an electrolyte salt; Embedded image
【請求項2】 前記高分子化合物中に下記一般式(2)
または(3)で表されるオキセタン化合物(ただし、式
(2)、式(3)中、m3及びm4はそれぞれ独立して
1〜6であり、n3及びn4はそれぞれ独立して1≦n
3≦20、1≦n4≦20であり、またR〜Rはそ
れぞれ独立して分枝していてもよい炭素数1〜12のア
ルキル基である。)の開環重合体を含有することを特徴
とする請求項1記載の高分子固体電解質。 【化2】 【化3】
2. The polymer compound of the following general formula (2)
Or an oxetane compound represented by (3) (wherein, in the formulas (2) and (3), m3 and m4 are each independently 1 to 6, and n3 and n4 are each independently 1 ≦ n
3 ≦ 20, 1 ≦ n4 ≦ 20, and R 5 to R 8 are each independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may be branched. 2. The polymer solid electrolyte according to claim 1, which contains the ring-opened polymer of the above (1). Embedded image Embedded image
【請求項3】 アクリレート骨格を有するオキセタン化
合物と電解質塩との構成割合が、エーテル鎖[−O−]
に対する電解質塩のモル比([電解質塩]/[エーテル
鎖])として、0.01〜0.9である請求項1記載の
高分子固体電解質。
3. An oxetane compound having an acrylate skeleton and an electrolyte salt having an ether chain [—O—]
The polymer solid electrolyte according to claim 1, wherein a molar ratio of the electrolyte salt to [(electrolyte salt) / [ether chain]) is 0.01 to 0.9.
【請求項4】 下記一般式(1)で表されるアクリレー
ト骨格を有するオキセタン化合物(ただし、式(1)
中、a及びbはそれぞれ独立して10〜600であり、
m1及びm2はそれぞれ独立して1〜6であり、n1及
びn2はそれぞれ独立して1≦n1≦20、1≦n2≦
20であり、またR1、R2はそれぞれ独立して分枝して
いてもよい炭素数1〜12のアルキル基又は水素原子で
ある。また、R及びRはそれぞれ独立して分枝して
いてもよい炭素数1〜12のアルキル基である。)を触
媒存在下に開環重合することを特徴とする高分子固体電
解質の製造方法。 【化4】
4. An oxetane compound having an acrylate skeleton represented by the following general formula (1) (provided that the formula (1)
Wherein a and b are each independently 10 to 600,
m1 and m2 are each independently 1 to 6, and n1 and n2 are each independently 1 ≦ n1 ≦ 20, 1 ≦ n2 ≦
R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a hydrogen atom which may be branched. R 3 and R 4 are independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may be branched. ) In which ring-opening polymerization is carried out in the presence of a catalyst. Embedded image
【請求項5】 前記高分子化合物中に下記一般式(2)
または(3)で表されるオキセタン化合物(ただし、式
(2)、式(3)中、m3及びm4はそれぞれ独立して
1〜6であり、n3及びn4はそれぞれ独立して1≦n
3≦20、1≦n4≦20であり、またR〜Rはそ
れぞれ独立して分枝していてもよい炭素数1〜12のア
ルキル基である。)を含有させた後、触媒存在下に開環
重合することを特徴とする請求項4記載の高分子固体電
解質の製造方法。 【化5】 【化6】
5. The polymer compound of the following general formula (2)
Or an oxetane compound represented by (3) (wherein, in the formulas (2) and (3), m3 and m4 are each independently 1 to 6, and n3 and n4 are each independently 1 ≦ n
3 ≦ 20, 1 ≦ n4 ≦ 20, and R 5 to R 8 are each independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may be branched. 5. The method for producing a solid polymer electrolyte according to claim 4, wherein the ring-opening polymerization is carried out in the presence of a catalyst after the addition of the compound (1). Embedded image Embedded image
【請求項6】 前記開環重合を前記触媒を含む有機溶媒
を30〜150℃で加熱することにより行う請求項4〜
5記載の高分子固体電解質の製造方法。
6. The ring-opening polymerization is carried out by heating an organic solvent containing the catalyst at 30 to 150 ° C.
6. The method for producing a polymer solid electrolyte according to 5.
【請求項7】 前記触媒が電解質塩及び/又はカチオン
開始剤である請求項4〜5記載の高分子固体電解質の製
造方法。
7. The method for producing a polymer solid electrolyte according to claim 4, wherein the catalyst is an electrolyte salt and / or a cationic initiator.
【請求項8】 前記有機溶媒が極性溶媒である請求項6
記載の高分子固体電解質の製造方法。
8. The organic solvent according to claim 6, wherein the organic solvent is a polar solvent.
The method for producing a solid polymer electrolyte according to the above.
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