JP2003197262A - Polyelectrolyte and battery using the same - Google Patents

Polyelectrolyte and battery using the same

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JP2003197262A
JP2003197262A JP2001393607A JP2001393607A JP2003197262A JP 2003197262 A JP2003197262 A JP 2003197262A JP 2001393607 A JP2001393607 A JP 2001393607A JP 2001393607 A JP2001393607 A JP 2001393607A JP 2003197262 A JP2003197262 A JP 2003197262A
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meth
polymer
polymer electrolyte
electrolyte
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JP2001393607A
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Inventor
Hiroyuki Sonobe
宏幸 園部
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Showa Denko Materials Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Chemical Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/54Electrolytes
    • H01G11/56Solid electrolytes, e.g. gels; Additives therein

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polyelectrolyte wherein battery performance can be maintained at a sufficient level even in a large current discharging and stable battery performance can be obtained with a long life. <P>SOLUTION: This polyelectrolyte is made by gelating by heat- or photo-polymerization a polymerizable resin composition composed of (A) acryl polymer(s) whose weight average molecular weight is 1,000 to 100,000 containing 35 to 89 wt.% of a structural unit derived from (metha)acrylate shown in a formula (1) and 11 to 65 wt.% of a structural unit having polymerizable functional group shown in a formula (2), (B) heat- or photo-polymerization initiator and (C) a nonaqueous electrolytic solution containing alkaline metal salt(s). In the formula, R expresses a hydrogen or methyl group, R<SP>1</SP>expresses a hydrogen, C<SB>1</SB>to C<SB>8</SB>expresses a straight chain alkyl group or an alicyclic alkyl group. X expresses -CH<SB>2</SB>CH<SB>2</SB>-, -(CH<SB>2</SB>CH<SB>2</SB>O)<SB>p</SB>CH<SB>2</SB>CH<SB>2</SB>- (p is an integer of 1 to 500), -R<SP>2</SP>OCONHR<SP>3</SP>- or -R<SP>4</SP>CH(OH)CH<SB>2</SB>-, and R<SP>2</SP>, R<SP>3</SP>and R<SP>4</SP>respectively express straight chain alkyl groups of C<SB>1</SB>to C<SB>8</SB>or alicyclic alkyl groups independently. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は高分子電解質及びそ
れを用いた電池に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polymer electrolyte and a battery using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子技術の進歩により、電子機器の性能
が向上し、小型、ポータブル化が進み、電源として高エ
ネルギー密度の電池が望まれている。従来の二次電池と
して、鉛電池、ニッケル−カドミウム電池が挙げられる
が、エネルギー密度を得るという点では未だ不十分であ
る。そこで、これらの電池に替わるものとして、高エネ
ルギー密度のリチウム二次電池が開発され、急速に普及
している。
2. Description of the Related Art With the progress of electronic technology, the performance of electronic equipment has been improved, and it has become smaller and more portable. Therefore, a battery having a high energy density is desired as a power source. Conventional secondary batteries include lead batteries and nickel-cadmium batteries, but they are still insufficient in terms of obtaining energy density. Therefore, as an alternative to these batteries, a high energy density lithium secondary battery has been developed and rapidly spread.

【0003】リチウム二次電池は、一般に3V以上の高
電圧が得られ、且つ、軽量・高容量であるため、様々な
用途に応用されている。このようなリチウム二次電池
は、正極にコバルト酸リチウム、負極に炭素材料を活物
質に用いたものが多かったが、最近、より高容量化する
ために活物質に関する研究開発が盛んに行われている。
リチウム二次電池用の電解質としては、一般的にリチウ
ム塩をカーボネート系の非プロトン性溶媒に溶解した非
水電解液が用いられている。しかしながら、非水電解液
を使用したリチウム電池は、電池温度が高くなった場
合、電池内部で非プロトン性溶媒の揮発が生じるため、
電池の膨れが生じたり、リーク弁からの揮発ガスの拡散
や漏液が生じたりするという問題点を有している。ま
た、非水電解液を使用したリチウム二次電池でしばしば
問題となるのが、負極から正極方向に生長するリチウム
のデンドライト状析出による内部ショートであり、非水
電解液では特にこのデンドライト析出によるショート事
故の制御が特に困難である。非水電解液自身は流動体で
あり、本質的にデンドライトの生長を抑制することがで
きない。セパレータを用いた場合でも、正/負極間に流
れる電流は限定されたイオン伝導路であるセパレータの
細孔部に集中するため、結果としてリチウムデンドライ
トの生長がセパレータの細孔部で集中的に促進される。
このような問題点を解決するため、高分子電解質を利用
する電池系が考案され、現在、研究開発が盛んに行われ
ている。この高分子電解質は、ポリマーにアルカリ金属
塩を均一に固溶させたイオン伝導体であり、溶媒を使用
していないので、揮発ガスの拡散や漏液の心配がなく、
また電解質全面に電流が均一に流れるため、リチウムデ
ンドライトの発生・生長を抑制することが可能であると
言われている。
Lithium secondary batteries generally have a high voltage of 3 V or more, are lightweight and have a high capacity, and are therefore used for various purposes. Many of these lithium secondary batteries used lithium cobalt oxide for the positive electrode and a carbon material for the negative electrode as the active material. Recently, however, active research and development have been actively conducted in order to increase the capacity. ing.
As an electrolyte for a lithium secondary battery, a non-aqueous electrolytic solution in which a lithium salt is dissolved in a carbonate-based aprotic solvent is generally used. However, in a lithium battery using a non-aqueous electrolyte, when the battery temperature rises, the aprotic solvent volatilizes inside the battery,
There are problems that the battery swells, volatile gas diffuses from the leak valve and leaks. Further, a problem often encountered in lithium secondary batteries using a non-aqueous electrolyte is an internal short circuit due to dendrite-like deposition of lithium that grows from the negative electrode to the positive electrode. Accident control is especially difficult. The non-aqueous electrolyte itself is a fluid and cannot essentially suppress the growth of dendrites. Even when a separator is used, the current flowing between the positive and negative electrodes is concentrated in the pores of the separator, which is a limited ionic conduction path, and as a result the growth of lithium dendrites is concentrated in the pores of the separator. To be done.
In order to solve such a problem, a battery system using a polymer electrolyte has been devised, and research and development are being actively conducted at present. This polymer electrolyte is an ionic conductor in which an alkali metal salt is uniformly dissolved in the polymer, and since no solvent is used, there is no fear of volatile gas diffusion or liquid leakage,
Further, it is said that the generation and growth of lithium dendrites can be suppressed because a current flows uniformly over the entire surface of the electrolyte.

【0004】近年、ポリエチレンオキシド成分を有する
高分子電解質の研究が盛んに行われている。例えば、米
国特許第1898067号明細書に記載されているようなエチ
レンオキシドとプロピレンオキシドの共重合物の両末端
を架橋させる方法や、特開平2-7935号公報に記載されて
いるようなポリエチレングリコール成分を有するモノマ
ーとウレタン基を有するモノマーを、重合して高分子量
化あるいは三次元架橋化させることにより、機械強度を
向上させ、反面、結晶化に伴うイオン伝導度の低下をも
防止し、実用性のあるポリマーを得ようとしている。し
かしながら、このような高分子電解質は、イオン伝導度
が室温で10-5S/cm程度であり、非水電解液と比較
して2桁程度低いという問題点がある。そのため、上述
したような高分子電解質電池を使用した電池は、電池の
内部抵抗値が大きくなり、単位時間当たりに取り出せる
電流出力が非水電解質二次電池と比べて格段に劣ってい
る。その結果、高分子電解質電池は、使用用途が限定さ
れてしまう等の不都合があった。このことから、産業
上、実用的な値とされる10-3S/cm以上のイオン伝
導度を有する高分子電解質が求められ、盛んに検討され
ている。
In recent years, much research has been conducted on polymer electrolytes having a polyethylene oxide component. For example, a method of crosslinking both ends of a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide as described in US Pat. No. 1898067, and a polyethylene glycol component as described in JP-A No. 2-7935. By increasing the molecular weight or three-dimensionally cross-linking a monomer having a urethane group and a monomer having a urethane group, the mechanical strength is improved, and on the other hand, the decrease in ionic conductivity due to crystallization is also prevented, which is practical. I am trying to obtain a certain polymer. However, such a polymer electrolyte has a problem that its ionic conductivity is about 10 −5 S / cm at room temperature, which is about two digits lower than that of a non-aqueous electrolyte solution. Therefore, the battery using the polymer electrolyte battery as described above has a large internal resistance value of the battery, and the current output that can be taken out per unit time is significantly inferior to that of the non-aqueous electrolyte secondary battery. As a result, the polymer electrolyte battery has disadvantages such as limited use. For this reason, a polymer electrolyte having an ionic conductivity of 10 −3 S / cm or more, which is considered to be a practical value in industry, has been demanded and actively studied.

【0005】高分子電解質のイオン伝導度を解決する方
法の一つとして、ポリマー中に非水電解液を保持させた
ゲル状の高分子電解質がある。例えば特表平8-507407号
公報に記載されているようなポリフッ化ビニリデンを非
水電解液で膨潤させたゲル電解質は、室温で10-3S/
cm以上のイオン伝導度を示し、良好な電池性能をしめ
す。しかし、ポリフッ化ビニリデンは、非水電解液の保
持性が低く、非水電解液で問題であった揮発性ガスの拡
散や漏液を改善できない。一方、非水電解液の保持性を
高めるために、非水電解液と高い親和性を有するポリエ
チレンオキシド系のポリマーを用いたゲル状高分子電解
質が広く検討されており、現在までにこのゲル状高分子
電解質を用いたリチウム電池は、ほぼ実用化レベルに至
っている。しかし、上記したようなポリエチレンオキシ
ド系ポリマーを用いたリチウム電池は、小電流での放電
時には充分な電池性能を示すが、大電流での放電時に
は、電極/ゲル状高分子電解質間の界面抵抗が大きく、
電池性能を充分なレベルに保持することが困難であると
いう問題点があった。
As one of the methods for solving the ionic conductivity of the polymer electrolyte, there is a gel polymer electrolyte in which a nonaqueous electrolytic solution is held in a polymer. For example, a gel electrolyte obtained by swelling polyvinylidene fluoride with a non-aqueous electrolyte as described in JP-A-8-507407 has a temperature of 10 −3 S /
It exhibits an ionic conductivity of not less than cm and shows good battery performance. However, polyvinylidene fluoride has a low retention of the non-aqueous electrolyte and cannot improve diffusion and leakage of the volatile gas, which are problems in the non-aqueous electrolyte. On the other hand, in order to improve the retention of the non-aqueous electrolyte solution, gel-type polymer electrolytes using polyethylene oxide-based polymers, which have high affinity with the non-aqueous electrolyte solution, have been widely studied. A lithium battery using a polymer electrolyte has almost reached a practical level. However, the lithium battery using the polyethylene oxide-based polymer as described above shows sufficient battery performance when discharged at a small current, but when discharged at a large current, the interfacial resistance between the electrode and the gel-like polymer electrolyte is big,
There is a problem that it is difficult to maintain the battery performance at a sufficient level.

【0006】また、米国特許第5603982号明細書及び第5
609974号明細書に記載されているような三次元架橋型の
アクリルポリマーを用いたゲル電解質は、数種類のアク
リルモノマーと架橋剤である2官能アクリルモノマーを
非水電解液に溶かし、熱あるいは光により架橋反応させ
て10-3S/cm以上のイオン伝導度を有するゲル状高
分子電解質を調製している。この方法は、アクリルモノ
マーを非水電解液に溶解させても、溶液粘度はそれほど
大きくならず、電極への濡れ性に優れているので界面抵
抗を非水電解液レベルまで低減できるという利点があ
る。しかしこの方法は、二種類以上のアクリレートを使
用するため重合が不均一に進行し、また、アクリルモノ
マー自身の重合性が充分ではないため残存二重結合が多
く、サイクル特性が低下するという問題点があった。
Further, US Pat. No. 5,603,982 and US Pat.
A gel electrolyte using a three-dimensional cross-linking acrylic polymer as described in 609974 is prepared by dissolving several kinds of acrylic monomers and a bifunctional acrylic monomer, which is a cross-linking agent, in a non-aqueous electrolytic solution, and then by heat or light. A gel-like polymer electrolyte having an ionic conductivity of 10 −3 S / cm or more is prepared by a crosslinking reaction. This method has an advantage that even if the acrylic monomer is dissolved in the non-aqueous electrolyte, the solution viscosity does not become so large and the wettability to the electrode is excellent, so that the interfacial resistance can be reduced to the level of the non-aqueous electrolyte. . However, this method has a problem that the polymerization progresses nonuniformly because two or more kinds of acrylates are used, and the residual double bonds are many due to insufficient polymerization of the acrylic monomer itself, resulting in deterioration of cycle characteristics. was there.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記高分子
電解質の種々問題点を解決するために鋭意検討したもの
であり、本発明の目的は、特殊な製造工程などを必要と
しなくても、高イオン伝導度及び電極とゲル電解質間の
界面抵抗の低減を実現することにより、大電流での放電
時にも電池性能を充分なレベルに保持し、長寿命で安定
した電池性能を得ることができる高分子電解質及びそれ
を用いた電池を提供することにある。本発明の他の目的
は、上記に加え、さらに非水電解液の保持性に優れ、電
極との界面抵抗が低い高分子電解質を提供することにあ
る。また本発明の他の目的は、従来の高分子電解質を用
いたリチウム二次電池よりも、サイクル特性、大電流で
の放電特性に優れたポリマーリチウム二次電池を提供す
ることにある。
The present invention has been earnestly studied in order to solve various problems of the above-mentioned polymer electrolytes, and the object of the present invention is not to require a special manufacturing process. By realizing high ionic conductivity and reduction of interfacial resistance between the electrode and gel electrolyte, it is possible to maintain the battery performance at a sufficient level even when discharged with a large current, and to obtain stable battery performance with long life. Another object of the present invention is to provide a polymer electrolyte that can be used and a battery using the same. In addition to the above, another object of the present invention is to provide a polymer electrolyte that is further excellent in retention of a non-aqueous electrolyte and has low interfacial resistance with an electrode. Another object of the present invention is to provide a polymer lithium secondary battery which is more excellent in cycle characteristics and discharge characteristics at a large current than a lithium secondary battery using a conventional polymer electrolyte.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、(A)一般式
(1)で示される(メタ)アクリレートに由来する構造
単位35〜89重量%と一般式(2)で示される重合性
官能基を有する構造単位11〜65重量%を含有する重
量平均分子量が1,000〜100,000であるアク
リルポリマー、(B)熱あるいは光重合開始剤及び
(C)アルカリ金属塩を含む非水電解液からなる重合性
樹脂組成物を、熱あるいは光重合によってゲル化させて
なることを特徴とする高分子電解質に関する。
The present invention comprises (A) 35 to 89% by weight of a structural unit derived from a (meth) acrylate represented by the general formula (1) and a polymerizable functional group represented by the general formula (2). Nonaqueous electrolysis containing an acrylic polymer having a weight average molecular weight of 1,000 to 100,000 containing 11 to 65% by weight of a structural unit having a group, (B) a heat or photopolymerization initiator, and (C) an alkali metal salt. The present invention relates to a polymer electrolyte characterized in that a polymerizable resin composition comprising a liquid is gelled by heat or photopolymerization.

【化4】 [Chemical 4]

【化5】 (式中、Rは水素あるいはメチル基を表し、R1は水素、C
1〜C8の直鎖アルキル基あるいは脂環式アルキル基を表
し、Xは、-CH2CH2-、-(CH2CH2O)pCH2CH2-{pは1〜50
0までの整数}、-R2-OCONH-R3-あるいは-R4-CH(OH)CH2-
を表し、R2、R3及びR4はそれぞれ独立にC1〜C8の直鎖ア
ルキレン基あるいは脂環式アルキレン基を表す。) また、本発明は、アクリルポリマー(A)が、一般式
(3)で示される(メタ)アクリロニトリルに由来する
構造単位を0.1〜54重量%含有する前記高分子電解
質に関する。
[Chemical 5] (In the formula, R represents hydrogen or a methyl group, R 1 is hydrogen, C
1 to C 8 represents a linear alkyl group or an alicyclic alkyl group, X is —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 CH 2 O) p CH 2 CH 2 — {p is 1 to 50
An integer up to 0}, -R 2- OCONH-R 3 -or -R 4- CH (OH) CH 2-
And R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a C 1 to C 8 linear alkylene group or an alicyclic alkylene group. The present invention also relates to the polymer electrolyte, wherein the acrylic polymer (A) contains 0.1 to 54% by weight of the structural unit derived from (meth) acrylonitrile represented by the general formula (3).

【化6】 (式中、Rは水素あるいはメチル基を表す。) また、本発明は、(A)及び(C)成分の総重量に対
し、(A)成分の組成量が1〜5重量%である高分子電
解質に関する。また、本発明は、前記高分子電解質を用
いた電池に関する。
[Chemical 6] (In the formula, R represents hydrogen or a methyl group.) Further, in the present invention, the composition amount of the component (A) is 1 to 5% by weight based on the total weight of the components (A) and (C). Regarding a molecular electrolyte. The present invention also relates to a battery using the polymer electrolyte.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳述する。
本発明に用いられる(A)成分のアクリルポリマーの合
成法は特に限定されるものではないが、例えば、次の
1)〜3)の方法により得られる。なお、(メタ)アク
リレートはアクリレート及びメタクリレートを意味す
る。 1)一般式(1)で示される構造単位を形成するための
(メタ)アクリレート(以下、モノマー(a)という)
と一般式(2)で示される重合性官能基を有する構造単
位を形成するためのモノマー(以下モノマー(b)とい
う)を共重合させる。 2)前記モノマー(a)と一般式(4)で示される構造
単位を形成するための水酸基を有する(メタ)アクリレ
ート(以下、モノマー(c)という)及び必要に応じて
(メタ)アクリロニトリルでポリマー主骨格を構築す
る。その後モノマー(c)と同モル数の一般式(5)で
表されるイソシアネート基を有する(メタ)アクリレー
トによりポリマー主骨格の水酸基残基と反応させ、一般
式(2)で表される重合性官能基を有する構造単位を形
成する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below.
The method of synthesizing the acrylic polymer of the component (A) used in the present invention is not particularly limited, but it can be obtained, for example, by the following methods 1) to 3). Note that (meth) acrylate means acrylate and methacrylate. 1) (Meth) acrylate for forming the structural unit represented by the general formula (1) (hereinafter referred to as monomer (a))
And a monomer for forming a structural unit having a polymerizable functional group represented by the general formula (2) (hereinafter referred to as monomer (b)) are copolymerized. 2) A polymer with a (meth) acrylate having a hydroxyl group for forming a structural unit represented by the general formula (4) with the monomer (a) (hereinafter referred to as a monomer (c)) and, if necessary, a (meth) acrylonitrile. Build the main skeleton. After that, by reacting with a hydroxyl group residue of the polymer main skeleton with a monomer (c) and a (meth) acrylate having an isocyanate group represented by the general formula (5) in the same number of moles, the polymerizable compound represented by the general formula (2) is used. A structural unit having a functional group is formed.

【化7】 (式中、Rは水素あるいはメチル基を表し、R2はC1〜C8
の直鎖アルキレン基あるいは脂環式アルキレン基を表
す。)
[Chemical 7] (In the formula, R represents hydrogen or a methyl group, and R 2 represents C 1 to C 8
Represents a linear alkylene group or an alicyclic alkylene group. )

【化8】 (式中、Rは水素あるいはメチル基を表し、R3はC1〜C8
の直鎖アルキレン基あるいは脂環式アルキレン基を表
す。) 3)前記モノマー(a)と一般式(6)で示される構造
単位を形成するためのエポキシ基を有する(メタ)アク
リレート(以下、モノマー(d)という)及び必要に応
じて(メタ)アクリロニトリルでポリマー主骨格を構築
する。その後、モノマー(d)と同モル数の(メタ)ア
クリル酸によりポリマー主骨格のエポキシ残基と反応さ
せて、一般式(2)で表される重合性官能基を有する構
造単位を形成する。
[Chemical 8] (In the formula, R represents hydrogen or a methyl group, and R 3 is C 1 to C 8
Represents a linear alkylene group or an alicyclic alkylene group. ) 3) A (meth) acrylate having an epoxy group for forming a structural unit represented by the general formula (6) with the monomer (a) (hereinafter referred to as a monomer (d)) and, if necessary, (meth) acrylonitrile. To build the polymer backbone. Then, it is reacted with the epoxy residue of the polymer main skeleton with the same number of moles of (meth) acrylic acid as the monomer (d) to form a structural unit having a polymerizable functional group represented by the general formula (2).

【化9】 (式中、Rは水素あるいはメチル基を表し、R4はC1〜C8
の直鎖アルキレン基あるいは脂環式アルキレン基を表
す。)
[Chemical 9] (In the formula, R represents hydrogen or a methyl group, and R 4 is C 1 to C 8
Represents a linear alkylene group or an alicyclic alkylene group. )

【0010】本発明に用いるアクリルポリマー(A)の
合成に用いられるモノマー(a)としては、特に制限は
ないが、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル
酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリ
ル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシ
ル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル等の(メタ)ア
クリル酸アルキルエステル又は、(メタ)アクリル酸シ
クロアルキルエステル、メタクリル酸、アクリル酸など
が挙げられる。これらのモノマーは、単独で又は2種類
以上組み合わせて使用される。
The monomer (a) used for synthesizing the acrylic polymer (A) used in the present invention is not particularly limited, but includes methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, and butyl (meth) acrylate. , (Meth) acrylic acid isobutyl, (meth) acrylic acid 2-ethylhexyl, (meth) acrylic acid cyclohexyl etc., or (meth) acrylic acid cycloalkyl ester, methacrylic acid, acrylic acid, etc. Can be mentioned. These monomers are used alone or in combination of two or more.

【0011】アクリルポリマー(A)を1)の方法で合
成する場合に用いられるモノマー(b)としては、特に
制限はないが、エチレングリコールジ(メタ)アクリレ
ート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、
トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テト
ラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエ
チレングリコールジ(メタ)アクリレート等のジ(メ
タ)アクリレート化合物が挙げられる。しかし1)の方
法では、反応の制御が困難であり、ゲル化する可能性が
ある。そこで前記2)又は3)のような方法を用いるこ
とにより、簡便にアクリル樹脂の側鎖に重合性官能基
(二重結合残基)を形成させることができる。
The monomer (b) used when synthesizing the acrylic polymer (A) by the method 1) is not particularly limited, but ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate,
Examples include di (meth) acrylate compounds such as triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, and polyethylene glycol di (meth) acrylate. However, in the method 1), it is difficult to control the reaction and gelation may occur. Therefore, by using the method described in 2) or 3) above, a polymerizable functional group (double bond residue) can be easily formed on the side chain of the acrylic resin.

【0012】2)の合成法において用いられるモノマー
(c)としては、特に制限はないが、2−ヒドロキシエ
チル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル
(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)
アクリレートなどが挙げられる。一般式(5)で示され
るイソシアネート基を有する(メタ)アクリレートとし
ては、特に制限はないが、2−イソシアネートエチル
(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
The monomer (c) used in the synthesis method of 2) is not particularly limited, but 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth).
Examples thereof include acrylate. The (meth) acrylate having an isocyanate group represented by the general formula (5) is not particularly limited, but 2-isocyanatoethyl (meth) acrylate and the like can be mentioned.

【0013】3)の合成法において用いられるモノマー
(d)としては、特に制限はないが、グリシジル(メ
タ)アクリレートなどが挙げられる。
The monomer (d) used in the synthesis method of 3) is not particularly limited, but examples thereof include glycidyl (meth) acrylate.

【0014】本発明における一般式(1)で示される構
造単位の含有量は、(A)成分のアクリルポリマーの総
量に対して35〜89重量%であり、60〜85重量%
とすることが好ましく、70〜80重量%とすることが
より好ましい。この含有量が35重量%未満ではイオン
伝導度が低下し、89重量%を超えると電解液保持性が
低下する。本発明における一般式(2)で示される構造
単位の含有量は、(A)成分のアクリルポリマーの総量
に対して11〜65重量%であり、15〜40重量%と
することが好ましく、20〜30重量%とすることがよ
り好ましい。この含有量が11%未満では、電解液保持
性が低下し、65重量%を超えるとイオン伝導度が低
下、及び電池を作製した時に電極界面抵抗を増大させる
皮膜が形成され易くなり、大電流での放電特性を低下さ
せる。
The content of the structural unit represented by the general formula (1) in the present invention is 35 to 89% by weight, and 60 to 85% by weight based on the total amount of the acrylic polymer as the component (A).
It is preferable to be set to 70 weight%, and it is more preferable to set it to 70 to 80 weight%. If this content is less than 35% by weight, the ionic conductivity will decrease, and if it exceeds 89% by weight, the electrolyte retention will decrease. The content of the structural unit represented by the general formula (2) in the present invention is 11 to 65% by weight, and preferably 15 to 40% by weight, based on the total amount of the acrylic polymer as the component (A), 20 It is more preferable to set the content to 30% by weight. If the content is less than 11%, the electrolyte retaining property is lowered, and if it exceeds 65% by weight, the ionic conductivity is lowered, and a film which increases the electrode interface resistance when a battery is manufactured is easily formed, resulting in a large current. Discharge characteristics are deteriorated.

【0015】本発明におけるアクリルポリマー(A)
は、前記一般式(3)で示される(メタ)アクリロニト
リルに由来する構造単位を含むことにより、イオン伝導
度及び電解液保持性がさらに向上する。本発明における
一般式(3)で示される(メタ)アクリロニトリルに由
来する構造単位の含有量は、アクリルポリマー(A)の
総量に対して0.1〜54重量%とすることが好まし
く、1〜35重量%とすることがより好ましく、10〜
30重量%とすることが特に好ましい。この含有量が
0.1重量%未満では、電解液保持性が低下する傾向が
あり、54重量%を超えると電池を作製した時に電極界
面抵抗を増大させる皮膜が形成され易くなり、大電流で
の放電特性を低下させる傾向がある。また、アクリルポ
リマー(A)が前記一般式(3)で示される(メタ)ア
クリロニトリルに由来する構造単位を含む場合は、アク
リルポリマー(A)の総量に対して一般式(1)で示さ
れる構造単位の含有量を35〜88.9重量%、一般式
(2)で示される構造単位の含有量を11〜64.9重
量%とすることが好ましい。
Acrylic polymer (A) in the present invention
By including the structural unit derived from the (meth) acrylonitrile represented by the general formula (3), the ionic conductivity and the electrolyte retention are further improved. The content of the structural unit derived from (meth) acrylonitrile represented by the general formula (3) in the present invention is preferably 0.1 to 54% by weight based on the total amount of the acrylic polymer (A), and 1 to It is more preferably 35% by weight, and 10 to
30% by weight is particularly preferable. If the content is less than 0.1% by weight, the electrolyte retention tends to decrease, and if it exceeds 54% by weight, a film that increases the electrode interfacial resistance tends to be formed when a battery is manufactured, resulting in a large current. Discharge characteristics tend to deteriorate. When the acrylic polymer (A) contains a structural unit derived from (meth) acrylonitrile represented by the general formula (3), the structure represented by the general formula (1) is based on the total amount of the acrylic polymer (A). The content of the unit is preferably 35 to 88.9% by weight, and the content of the structural unit represented by the general formula (2) is preferably 11 to 64.9% by weight.

【0016】本発明に用いられるアクリルポリマー
(A)は、前述した方法のうち、より好ましくは2)の
方法即ち、前記モノマー(a)、モノマー(c)及び
(メタ)アクリロニトリルからなる溶液を公知のラジカ
ル重合法等によって溶液重合し、その後二重結合残基を
形成させるためにイソシアネート基を有する(メタ)ア
クリレートを付加反応させることにより得られる。この
場合、有機溶剤として、例えば、メチルエチルケトン、
メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン
系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤、
N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセト
アミド等の含窒素系極性溶剤が使用できる。また、重合
開始剤としては、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミル
パーオキサイド、ジブチルパーオキサイド、t−ブチル
パーオキシベンゾエート等の有機過酸化物、アゾビスイ
ソブチロニトリル、アゾビスバレロニトリル等のアゾビ
ス系化合物などが使用できる。重合開始剤の使用量は、
(A)成分のアクリルポリマー総量に対して0.01〜
0.1重量部であることが好ましい。
The acrylic polymer (A) used in the present invention is more preferably a method of the above-mentioned method 2), that is, a solution containing the monomer (a), the monomer (c) and (meth) acrylonitrile. It is obtained by solution polymerization by the radical polymerization method of 1), and then addition-reacting a (meth) acrylate having an isocyanate group to form a double bond residue. In this case, as the organic solvent, for example, methyl ethyl ketone,
Methyl isobutyl ketone, ketone solvents such as cyclohexanone, ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate,
Nitrogen-containing polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone and N, N-dimethylacetamide can be used. As the polymerization initiator, organic peroxides such as benzoyl peroxide, dicumyl peroxide, dibutyl peroxide, t-butyl peroxybenzoate, etc., azobis compounds such as azobisisobutyronitrile, azobisvaleronitrile, etc. Etc. can be used. The amount of the polymerization initiator used is
0.01 to the total amount of the acrylic polymer as the component (A)
It is preferably 0.1 part by weight.

【0017】本発明のアクリルポリマーの重量平均分子
量は、1,000〜100,000が好ましく、3,0
00〜300,000がより好ましく、5,000〜2
0,000が特に好ましい。この重量平均分子量が5,
000未満では、非水電解液の保持性が低下する傾向が
あり、100,000を超えると非水電解液への溶解性
が低下し、電極への濡れ性が悪くなる傾向がある。重量
平均分子量は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィ
ー法(GPC)により標準ポリスチレンによる検量線を
用いて測定される。
The weight average molecular weight of the acrylic polymer of the present invention is preferably 1,000 to 100,000, and is preferably 3.0.
00 to 300,000 is more preferable, and 5,000 to 2
10,000 is especially preferred. This weight average molecular weight is 5,
If it is less than 000, the retention of the non-aqueous electrolytic solution tends to decrease, and if it exceeds 100,000, the solubility in the non-aqueous electrolytic solution decreases and the wettability to the electrode tends to deteriorate. The weight average molecular weight is measured by a gel permeation chromatography method (GPC) using a calibration curve based on standard polystyrene.

【0018】本発明に用いる(A)成分のアクリルポリ
マーは、重合性多官能モノマーと組み合わせて使用する
ことができる。重合性多官能モノマーとしては、特に制
限はないが、酢酸ビニル、アルキル(メタ)アクリレー
ト、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレー
ト、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレ
ート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メ
タ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレ
ート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリ
レート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)ア
クリレート等の単官能化合物、エチレングリコールジ
(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メ
タ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)
アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)ア
クリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリ
レート、ビスフェノールA EO変性ジ(メタ)アクリ
レート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリ
レート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレ
ート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレー
ト、2,2−ビス[4−((メタ)アクリロキシ・ジエ
トキシ)フェニル]プロパン等の2官能化合物、ペンタ
エリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロ
ールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロー
ルプロパンEO変性トリ(メタ)アクリレート、トリメ
チロールプロパンPO変性トリ(メタ)アクリレート、
イソシアヌール酸EO変性トリ(メタ)アクリレート等
の3官能化合物、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)
アクリレート等の4官能化合物、ジペンタエリスリトー
ルペンタ及びヘキサ(メタ)アクリレート等の5〜6官
能化合物、1〜6官能のメラミン(メタ)アクリレート
等が挙げられる。これらの重合性多官能モノマー成分
は、単独で又は2種類以上組み合わせて使用される。重
合性多官能モノマーを使用する場合の配合量は、(A)
成分から成るアクリルポリマー100重量部に対して1
〜30重量部が好ましく、3〜20重量部がより好まし
く、5〜15重量部が特に好ましい。1重量部未満で
は、良好な電解液保持性が得られない傾向があり、30
重量部を超えるとイオン伝導度が低下する傾向がある。
本発明における(A)成分のアクリルポリマーの使用量
は、(A)及び(C)成分の総量中1〜5重量%とする
ことが好ましく、2〜4.5重量%とすることがより好
ましく、3〜4重量%とすることが特に好ましい。
(A)成分の配合量が1重量%未満ではゲル化しない傾
向があり、5重量%を超えると、イオン伝導度が低下す
る傾向がある。
The acrylic polymer as the component (A) used in the present invention can be used in combination with a polymerizable polyfunctional monomer. The polymerizable polyfunctional monomer is not particularly limited, but vinyl acetate, alkyl (meth) acrylate, methoxydiethylene glycol (meth) acrylate, methoxy polyethylene glycol (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, Monofunctional compounds such as phenoxyethyl (meth) acrylate, phenoxydiethylene glycol (meth) acrylate, phenoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth)
Acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, bisphenol A EO modified di (meth) acrylate, 1,3-butylene glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth ) Bifunctional compounds such as acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, 2,2-bis [4-((meth) acryloxydiethoxy) phenyl] propane, pentaerythritol tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tri ( (Meth) acrylate, trimethylolpropane EO-modified tri (meth) acrylate, trimethylolpropane PO-modified tri (meth) acrylate,
Trifunctional compounds such as isocyanuric acid EO modified tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth)
Examples thereof include tetrafunctional compounds such as acrylates, 5 to 6 functional compounds such as dipentaerythritol penta and hexa (meth) acrylate, and 1 to 6 functional melamine (meth) acrylates. These polymerizable polyfunctional monomer components are used alone or in combination of two or more. When using a polymerizable polyfunctional monomer, the compounding amount is (A)
1 to 100 parts by weight of acrylic polymer consisting of components
-30 parts by weight is preferable, 3-20 parts by weight is more preferable, and 5-15 parts by weight is particularly preferable. If it is less than 1 part by weight, good electrolyte retention tends to be unobtainable.
If it exceeds the weight part, the ionic conductivity tends to decrease.
The amount of the acrylic polymer used as the component (A) in the present invention is preferably 1 to 5% by weight, more preferably 2 to 4.5% by weight based on the total amount of the components (A) and (C). It is particularly preferable that the amount is 3 to 4% by weight.
If the content of the component (A) is less than 1% by weight, gelation tends not to occur, and if it exceeds 5% by weight, the ionic conductivity tends to decrease.

【0019】本発明における(B)成分の熱重合開始剤
としては、例えば過酸化ベンゾイル及びその誘導体、ヒ
ドロパーオキシド及びその誘導体、クミルパーオキシド
及びその誘導体等のジアルキル(アリル)パーオキシド
類、ジアセチルパーオキシド及びその誘導体等のジアシ
ルパーオキシド類、パーオキシケタール類、パーオキシ
エステル類、パーオキシカーボネート類等の有機過酸化
物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスイソバレロ
ニトリル等の化合物が挙げられる。また、本発明におけ
る(B)成分の光重合開始剤としては、例えばジメチル
アミノ安息香酸類、ベンゾフェノン及びその誘導体、ベ
ンジルジメチルケタール等のベンジル及びその誘導体、
2,2−ジエトキシアセトフェノン等のアセトフェノン
誘導体、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾインメチルエー
テル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン誘
導体、α−ヒドロキシイソブチルフェノン等のブチルフ
ェノン誘導体、チオキサントン及びその誘導体、アジド
基を有する化合物、クマリン誘導体、フェニルケトン誘
導体等の化合物が挙げられる。これらの熱重合開始剤又
は光重合開始剤は、単独で又は2種類以上組み合わせて
使用される。本発明における(B)成分の熱あるいは光
重合開始剤の配合量は、(A)成分のアクリルポリマー
100重量部に対して0.005〜10重量部が好まし
く、0.01〜5重量部がより好ましく、0.05〜3
重量部が特に好ましい。熱あるいは光重合開始剤の割合
が、0.005重量部未満あるいは10重量部を超える
と機械強度が低下する傾向がある。
Examples of the thermal polymerization initiator of the component (B) in the present invention include dialkyl (allyl) peroxides such as benzoyl peroxide and its derivatives, hydroperoxide and its derivatives, cumyl peroxide and its derivatives, and diacetylperoxide. Diacyl peroxides such as oxides and their derivatives, organic peroxides such as peroxyketals, peroxyesters, peroxycarbonates, and compounds such as azobisisobutyronitrile and azobisisovaleronitrile. . Examples of the photopolymerization initiator of the component (B) in the present invention include dimethylaminobenzoic acids, benzophenone and its derivatives, benzyl such as benzyldimethylketal and its derivatives,
Acetophenone derivatives such as 2,2-diethoxyacetophenone, benzophenone derivatives, benzoin methyl ether, benzoin derivatives such as benzoin isobutyl ether, butylphenone derivatives such as α-hydroxyisobutylphenone, thioxanthone and its derivatives, compounds having an azide group, coumarin Examples thereof include compounds such as derivatives and phenylketone derivatives. These thermal polymerization initiators or photopolymerization initiators are used alone or in combination of two or more kinds. The blending amount of the heat or photopolymerization initiator of the component (B) in the present invention is preferably 0.005 to 10 parts by weight, and 0.01 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the acrylic polymer of the component (A). More preferably 0.05 to 3
Part by weight is especially preferred. If the proportion of heat or photopolymerization initiator is less than 0.005 parts by weight or exceeds 10 parts by weight, the mechanical strength tends to decrease.

【0020】本発明における(C)金属塩を含む非水電
解液の配合量は、(A)及び(C)成分の総量中95〜
99重量%とすることが好ましく、95.5〜98重量
%とすることがより好ましく、96〜97重量%とする
ことが特に好ましい。本発明における(C)アルカリ金
属塩を含む非水電解液に用いられるアルカリ金属塩とし
ては、特に制限はないが、実用的な観点から、例えばL
iClO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、Li
CF3SO3、LiC29SO3、LiN(CF3SO22
などのリチウム化合物が好ましい。これらのリチウム化
合物は、単独で又は2種類以上を組み合わせて用いら
れ、これらの塩のうちで特に好ましい塩はLiCl
4、LiBF4、LiPF6、及びLiN(CF3
22である。本発明におけるアルカリ金属塩の配合量
は、(A)及び(C)成分の総量中1〜40重量%とす
ることが好ましく、3〜30重量%とすることがより好
ましく、5〜20重量%とすることが特に好ましい。こ
の配合量が1重量%未満あるいは40重量を超えると、
イオン伝導度が低下する傾向がある。
In the present invention, the blending amount of the non-aqueous electrolyte solution containing the (C) metal salt is 95 to 90% of the total amount of the (A) and (C) components.
It is preferably 99% by weight, more preferably 95.5 to 98% by weight, and particularly preferably 96 to 97% by weight. The alkali metal salt used in the non-aqueous electrolytic solution containing the alkali metal salt (C) in the present invention is not particularly limited, but from the practical viewpoint, for example, L
iClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , Li
CF 3 SO 3, LiC 2 F 9 SO 3, LiN (CF 3 SO 2) 2
Lithium compounds such as These lithium compounds are used alone or in combination of two or more, and particularly preferable salt among these salts is LiCl.
O 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , and LiN (CF 3 S
O 2 ) 2 . The blending amount of the alkali metal salt in the present invention is preferably 1 to 40% by weight, more preferably 3 to 30% by weight, and 5 to 20% by weight in the total amount of the components (A) and (C). Is particularly preferable. If this amount is less than 1% by weight or more than 40% by weight,
Ionic conductivity tends to decrease.

【0021】本発明における(C)アルカリ金属塩を含
む非水電解液に用いられるアルカリ金属塩を溶解可能な
非水溶媒としては、化学的に安定で非水系であれば特に
制限はないが、例えば、エチレンカーボネート、プロピ
レンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカ
ーボネート、メチルエチルカーボネート等のカーボネー
ト化合物、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキ
シエタン、ポリエチレンオキシド等のエーテル化合物、
γ−ブチロラクトン、プロピロラクトン等のラクトン化
合物等が挙げられる。これらの非水溶剤は単独で又は2
種類以上を組み合わせて使用される。本発明におけるア
ルカリ金属塩を溶解可能な非水溶媒の配合量は、(A)
及び(C)成分の総量中55〜98重量%とすることが
好ましく、80〜97重量%とすることがより好まし
く、90〜95重量%とすることが特に好ましい。この
非水溶媒の割合が55重量%未満では、イオン伝導度が
低下する傾向がある。また、98重量%を超えると、機
械強度が低下する傾向がある。
The non-aqueous solvent capable of dissolving the alkali metal salt used in the non-aqueous electrolyte containing the alkali metal salt (C) in the present invention is not particularly limited as long as it is chemically stable and non-aqueous. For example, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, carbonate compounds such as methyl ethyl carbonate, tetrahydrofuran, dioxane, dimethoxyethane, ether compounds such as polyethylene oxide,
Examples thereof include lactone compounds such as γ-butyrolactone and propyrolactone. These non-aqueous solvents may be used alone or in 2
Used in combination with more than one type. The amount of the non-aqueous solvent capable of dissolving the alkali metal salt in the present invention is (A)
It is preferably 55 to 98% by weight, more preferably 80 to 97% by weight, and particularly preferably 90 to 95% by weight in the total amount of the component (C). If the proportion of the non-aqueous solvent is less than 55% by weight, the ionic conductivity tends to decrease. Further, if it exceeds 98% by weight, the mechanical strength tends to decrease.

【0022】本発明の高分子電解質の製法としては、例
えば、(A)成分のアクリルポリマーと(B)熱あるい
は光重合開始剤を、(C)アルカリ金属塩の溶解した非
水電解液に溶解させ、この溶液を所望の厚さのスペーサ
ーを設けたガラス基板上に塗布し、その後、別のガラス
基板を被せて完全に密封し、熱あるいは光反応させて高
分子電解質を作製する方法がある。本発明の高分子電解
質は、光照射又は加熱工程を設けることにより作製され
る。光照射の際用いられる活性光線としては、例えばカ
ーボンアーク灯、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、キセノン
ランプ、メタルハライド等が挙げられる。露光量は、5
mJ/cm以上であることが好ましく、15mJ/c
以上であることがより好ましく、25mJ/cm
以上であることが特に好ましい。露光量が5mJ/cm
未満の場合は、光硬化が十分に進行せず、膜強度が低
下する傾向がある。加熱温度は、20℃以上であること
が好ましく、30℃以上であることがより好ましく、4
0℃以上であることが特に好ましい。加熱が20℃未満
の場合は、熱硬化や熱による不溶化が十分に進行せず、
膜強度が低下する傾向がある。加熱時間は、5分以上で
あることが好ましい。加熱時間が5分未満の場合は、熱
硬化や熱による不溶化が十分に進行せず、膜強度が低下
する傾向がある。本発明の高分子電解質は、負極に黒鉛
等の層間化合物を用いたリチウムイオン二次電池、負極
にリチウム金属を用いたリチウム二次電池、リチウム一
次電池、電気二重層キャパシタ、酵素センサ用電極材料
等の電気化学的デバイスの電解質として用いることがで
きる。特に電池の電解質として好ましく用いられる。ま
た、本発明の高分子電解質を用いた電池は、携帯電話、
PHS、ノート型パソコン、携帯端末等の小型電子機器
の主電源又はバックアップ用電源として用いることがで
き、さらに、据え置き型のロードレベリング用電源、停
電時のバックアップ用電源、電気自動車用電池等に広く
用いることができる。
As the method for producing the polymer electrolyte of the present invention, for example, the acrylic polymer (A) and (B) heat or photopolymerization initiator are dissolved in (C) a non-aqueous electrolyte solution in which an alkali metal salt is dissolved. Then, this solution is applied on a glass substrate provided with a spacer having a desired thickness, and then another glass substrate is covered and completely sealed, and a polymer electrolyte is produced by heat or photoreaction. . The polymer electrolyte of the present invention is produced by providing a light irradiation or heating step. Examples of the actinic ray used in the light irradiation include a carbon arc lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a xenon lamp, and a metal halide. The exposure amount is 5
mJ / cm 2 or more, preferably 15 mJ / c
More preferably m 2 or more, 25 mJ / cm 2
The above is particularly preferable. Exposure amount is 5 mJ / cm
When it is less than 2 , the photo-curing does not proceed sufficiently and the film strength tends to be lowered. The heating temperature is preferably 20 ° C or higher, more preferably 30 ° C or higher, and 4
It is particularly preferably 0 ° C. or higher. If the heating temperature is lower than 20 ° C, thermosetting and insolubilization due to heat do not proceed sufficiently,
The film strength tends to decrease. The heating time is preferably 5 minutes or more. If the heating time is less than 5 minutes, thermosetting and insolubilization due to heat do not proceed sufficiently, and the film strength tends to decrease. The polymer electrolyte of the present invention is a lithium ion secondary battery using an intercalation compound such as graphite for the negative electrode, a lithium secondary battery using lithium metal for the negative electrode, a lithium primary battery, an electric double layer capacitor, an electrode material for an enzyme sensor. Can be used as an electrolyte in electrochemical devices such as. Particularly, it is preferably used as an electrolyte of a battery. In addition, the battery using the polymer electrolyte of the present invention, a mobile phone,
It can be used as a main power source or backup power source for small electronic devices such as PHS, laptop computers, portable terminals, etc., and is also widely used for stationary load leveling power source, backup power source in case of power failure, electric vehicle battery, etc. Can be used.

【0023】本発明の高分子電解質を用いた電池を得る
方法の一つを例示する。例えば、まず、上記に示した作
製法で作製したフィルム状の本発明の高分子電解質を、
通常の電解液型リチウムイオン二次電池で用いる正極集
電体シート上に正極材料をキャスティングした正極シー
ト、及び負極集電体シート上に負極材料をキャスティン
グした負極シートで挟み、熱又は加圧することによって
正極シートと本発明の高分子電解質と負極シートを密着
させて電池の電池反応を起こす部分を作製する。その
後、得られた電池反応を起こす部分を大気中の湿気や酸
素や窒素等と隔離するために例えばアルミニウム製の絶
縁された入れ物等で密封するが、この際、正極シート及
び負極シートに形成された電極を通じて充電及び放電が
可能なように、電極部分はアルミニウム製の絶縁された
入れ物の外部に露出させておく。こうして得られた本発
明の高分子電解質を用いた電池は充電と放電を交互に行
うことが可能な二次電池となる。
One method for obtaining a battery using the polymer electrolyte of the present invention will be illustrated. For example, first, the film-shaped polymer electrolyte of the present invention produced by the above-described production method,
To be sandwiched between a positive electrode sheet with a positive electrode material cast on a positive electrode current collector sheet and a negative electrode sheet with a negative electrode material cast on a negative electrode current collector sheet, and to apply heat or pressure. Thus, the positive electrode sheet, the polymer electrolyte of the present invention, and the negative electrode sheet are brought into close contact with each other to form a portion in which a battery reaction occurs. After that, in order to isolate the obtained cell reaction part from moisture, oxygen, nitrogen, etc. in the atmosphere, it is sealed with an insulated container made of, for example, aluminum.At this time, it is formed on the positive electrode sheet and the negative electrode sheet. The electrode portion is exposed to the outside of the insulated container made of aluminum so that charging and discharging can be performed through the electrode. The battery using the polymer electrolyte of the present invention thus obtained becomes a secondary battery capable of alternating charging and discharging.

【0024】上記正極集電体シートとしては、例えば、
アルミニウム箔、ニッケル箔、金箔、銀箔、チタン箔等
が挙げられるが、高電位に対する安定性の見地からはア
ルミニウム箔であることが好ましい。前記正極材料とし
ては、例えば、Li1-xCoO2、Li1-xNiO2、Li
1-xMn24、Li1-xMO2、(0<X<1、MはC
o、Ni、Mn、Fe等の複合体)、Li2-yMn24
(0<y<2)、Li1-x25(0<X<1)、Li
2- y25(0<y<2)、Li1-x′Nb25(0<
X′<1.2)等の酸化物、Li1-xTiS2、Li1-x
MoS2、Li1-xNbSe2、Li1-ZNbSe3(0<
Z<3)等の金属カルコゲナイド、ジチオール誘導体、
ジスルフィド誘導体などの有機化合物などが挙げられ
る。これらは単独で又は2種類以上を組み合わせて使用
される。
As the positive electrode current collector sheet, for example,
Examples of the aluminum foil, nickel foil, gold foil, silver foil, titanium foil and the like are preferred, and the aluminum foil is preferable from the viewpoint of stability against high potential. Examples of the positive electrode material include Li 1-x CoO 2 , Li 1-x NiO 2 , Li
1-x Mn 2 O 4 , Li 1-x MO 2 , (0 <X <1, M is C
o, Ni, Mn, Fe, etc.), Li 2-y Mn 2 O 4
(0 <y <2), Li 1-x V 2 O 5 (0 <X <1), Li
2- y V 2 O 5 (0 <y <2), Li 1-x ′ Nb 2 O 5 (0 <
Oxides such as X ′ <1.2), Li 1-x TiS 2 , Li 1-x
MoS 2 , Li 1-x NbSe 2 , Li 1-Z NbSe 3 (0 <
Metal chalcogenides such as Z <3), dithiol derivatives,
Examples thereof include organic compounds such as disulfide derivatives. These are used alone or in combination of two or more.

【0025】前記負極集電体シートとしては、例えば、
銅箔、ニッケル箔、金箔、銀箔等が挙げられ、良好な電
子導電性、及び廉価性の見地からは銅箔であることが好
ましい。前記負極材料としては、例えば、金属リチウ
ム、アルミ・リチウム合金、マグネシウム・アルミ・リ
チウム合金等の金属リチウム、グラファイト、非晶質炭
素、低温焼成高分子等の炭素材料、AlSb、Mg2
e、N系材料、SnM′系酸化物(M′はSi、Ge、
Pb等を示す)、Si1-yM″yZ(M″はW、Sn、
Pb、B等を示す)等の複合酸化物、酸化チタン、酸化
鉄などの金属酸化物のリチウム固溶体、Li7MnN4
Li3FeN4、Li3-xCoxN、Li3-xNiN、Li
3-xCuxN、Li3BN2、Li3AlN2、Li3SiN3
等の窒化物などのセラミックスなどが挙げられる。これ
らは単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。
Examples of the negative electrode current collector sheet include:
Copper foil, nickel foil, gold foil, silver foil and the like can be mentioned, and from the viewpoint of good electronic conductivity and low cost, copper foil is preferable. Examples of the negative electrode material include metal lithium, metal lithium such as aluminum-lithium alloy, magnesium-aluminum-lithium alloy, etc., graphite, amorphous carbon, carbon material such as low temperature calcined polymer, AlSb, Mg 2 G.
e, N-based material, SnM'-based oxide (M 'is Si, Ge,
Pb, etc.), Si 1-y M ″ y O Z (M ″ is W, Sn,
Pb, B, etc.), a lithium solid solution of a metal oxide such as titanium oxide or iron oxide, Li 7 MnN 4 ,
Li 3 FeN 4 , Li 3-x Co x N, Li 3-x NiN, Li
3-x Cu x N, Li 3 BN 2, Li 3 AlN 2, Li 3 SiN 3
Ceramics such as nitrides. These are used alone or in combination of two or more.

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明の実施例及びその比較例によっ
て本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。本実施例で得られた
高分子電解質の評価方法を以下に示す。 <電解液保持性>ゲル電解質作製直後の重量と、アルゴ
ン雰囲気下で一日放置したゲル電解質重量を測定し、次
式より電解液保持性を算出した。 電解液保持性=(一日放置後のゲル電解質重量/ゲル電
解質作製直後の重量)×100 <イオン伝導度>イオン伝導度の測定は、25℃におい
て高分子電解質をステンレス鋼電極で挟み込むことで電
気化学セルを構成し、電極間に交流を印加して抵抗成分
を測定する交流インピーダンス法を用いて行い、コール
・コールプロットの実数インピーダンス切片から計算し
た。 <界面抵抗>電極/高分子電解質界面抵抗は、25℃に
おいて高分子電解質をリチウム電極同士で挟み込むこと
で電気化学セルを構成し、電気化学セルを構成して1時
間後、電極間に交流を印加して抵抗成分を測定する交流
インピーダンス法を用いて行い、コール・コールプロッ
トの実数インピーダンス切片から計算した。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples of the present invention and comparative examples thereof, but the present invention is not limited to these examples. The evaluation method of the polymer electrolyte obtained in this example is shown below. <Retention of Electrolyte Solution> The weight immediately after preparation of the gel electrolyte and the weight of the gel electrolyte left for one day in an argon atmosphere were measured, and the electrolyte retention was calculated from the following formula. Electrolyte retaining property = (weight of gel electrolyte after standing for one day / weight immediately after preparation of gel electrolyte) x 100 <Ion conductivity> The ion conductivity was measured by sandwiching a polymer electrolyte at 25 ° C with stainless steel electrodes. An electrochemical cell was constructed, an alternating current impedance method in which an alternating current was applied between electrodes to measure a resistance component was used, and calculation was performed from a real impedance intercept of a Cole-Cole plot. <Interfacial resistance> Electrode / polymer electrolyte interface resistance is an electrochemical cell constructed by sandwiching a polymer electrolyte between lithium electrodes at 25 ° C. One hour after the electrochemical cell is constructed, an alternating current is applied between the electrodes. It was carried out by using the AC impedance method in which the resistance component was applied and measured, and was calculated from the real impedance intercept of the Cole-Cole plot.

【0027】<アクリルポリマーA〜Dの製造方法>混
合機及び冷却器を備えた反応器に表1に示す配合物
(I)を入れ、90〜95℃に加熱し、表1に示す配合
物(II)を添加し、2〜5時間保温する。次に表1に
示す配合物(III)を2時間で滴下し、更に3〜6時
間保温する。冷却後、メチルエチルケトンを固形分が約
30%になるように加えてポリマーを溶解する。このポ
リマー溶液に表1に示す配合物(IV)を加えて70〜
75℃に加熱し、6〜12時間保温する。冷却後、メタ
ノールを加えて重合物を沈降させ、吸引濾過、真空乾燥
により有機溶媒を除去してアクリルポリマーA〜Dを得
る。この重合体A〜Dの重量平均分子量は、以下に示す
方法で測定した。
<Production Method of Acrylic Polymers A to D> The compound (I) shown in Table 1 was placed in a reactor equipped with a mixer and a condenser and heated to 90 to 95 ° C. to prepare the compound shown in Table 1. (II) is added and kept warm for 2 to 5 hours. Next, the compound (III) shown in Table 1 is added dropwise over 2 hours, and the mixture is kept warm for 3 to 6 hours. After cooling, methyl ethyl ketone is added to a solid content of about 30% to dissolve the polymer. Compound (IV) shown in Table 1 was added to this polymer solution to obtain 70-
Heat to 75 ° C and keep warm for 6-12 hours. After cooling, methanol is added to precipitate the polymer, and the organic solvent is removed by suction filtration and vacuum drying to obtain acrylic polymers A to D. The weight average molecular weights of the polymers A to D were measured by the method described below.

【0028】[重量平均分子量の測定方法]ゲルパーミ
エイションクロマトグラフィー法(GPC)により標準
ポリスチレンによる検量線を用いて測定する。 〈GPC条件〉 使用機器:日立635型HPLC〔(株)日立製作所〕 カラム :ゲルパックR440、R450、R400M
〔日立化成工業(株)製商品名〕溶離液 :テトラヒド
ロフラン 測定温度:40℃ 流量 :2.0ml/min. 検出器 :示差屈折計 測定結果は表1に示す。なお、ガラス転移温度は、計算
値である。(参考データ:塗料用合成樹脂入門:北岡協
三)
[Measurement method of weight average molecular weight] The weight average molecular weight is measured by gel permeation chromatography (GPC) using a calibration curve based on standard polystyrene. <GPC conditions> Equipment used: Hitachi 635 type HPLC [Hitachi, Ltd.] Column: Gel pack R440, R450, R400M
[Hitachi Chemical Co., Ltd. product name] Eluent: Tetrahydrofuran Measurement temperature: 40 ° C. Flow rate: 2.0 ml / min. Detector: Differential refractometer measurement results are shown in Table 1. The glass transition temperature is a calculated value. (Reference data: Introduction to synthetic resins for paints: Kyozo Kitaoka)

【0029】1.高分子電解質の作製 実施例1 アクリルポリマーA100重量部と熱重合開始剤として
過酸化ベンゾイル0.1重量部を、1mol/l LiBF4
のエチレンカーボネートとジメチルカーボネート(体積
比:1/1)電解液2000重量部に溶解させ、この溶
液を厚さ100μmのシリコーンゴムスペーサーを設け
たガラス基板上に注ぎ、そこに別のガラス基板を被せて
完全に密封して、アルゴン雰囲気下、80℃で3時間熱
反応させて厚さ100μmの実施例1による高分子電解
質を得た。得られた実施例1による高分子電解質の電解
液保持性、イオン伝導度、界面抵抗を評価した結果を表
2に示す。
1. Preparation of Polymer Electrolyte Example 1 100 parts by weight of acrylic polymer A and 0.1 part by weight of benzoyl peroxide as a thermal polymerization initiator were added to 1 mol / l LiBF 4
Dissolve in 2000 parts by weight of electrolytic solution of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (volume ratio: 1/1), pour this solution on a glass substrate provided with a silicone rubber spacer having a thickness of 100 μm, and cover it with another glass substrate. Completely sealed, and thermally reacted at 80 ° C. for 3 hours in an argon atmosphere to obtain a polymer electrolyte according to Example 1 having a thickness of 100 μm. Table 2 shows the results of evaluation of the electrolyte retention, ionic conductivity, and interface resistance of the obtained polymer electrolyte according to Example 1.

【0030】実施例2 アクリルポリマーA100重量部と重合性多官能モノマ
ーとしてトリメチロールプロパントリメタクリレート5
重量部及び光重合開始剤としてベンゾフェノン1重量部
を、1mol/l LiBF4のエチレンカーボネートとジエ
チルカーボネート(体積比:1/1)電解液2000重
量部に溶解させ、この溶液を厚さ100μmのシリコー
ンゴムスペーサーを設けたガラス基板上に注ぎ、そこに
別のガラス基板を被せて完全に密封して、アルゴン雰囲
気下、1J/cmの紫外線を照射して厚さ100μm
の実施例2による高分子電解質を得た。得られた実施例
2による高分子電解質の電解液保持性、イオン伝導度、
界面抵抗を評価した結果を表2に示す。
Example 2 100 parts by weight of acrylic polymer A and trimethylolpropane trimethacrylate 5 as a polymerizable polyfunctional monomer
Parts by weight and 1 part by weight of benzophenone as a photopolymerization initiator are dissolved in 2000 parts by weight of 1 mol / l LiBF 4 ethylene carbonate and diethyl carbonate (volume ratio: 1/1) electrolytic solution, and this solution is used to form a silicone having a thickness of 100 μm. It is poured onto a glass substrate provided with a rubber spacer, covered with another glass substrate and completely sealed, and is irradiated with 1 J / cm 2 of ultraviolet rays in an argon atmosphere to have a thickness of 100 μm.
A polymer electrolyte according to Example 2 was obtained. The electrolyte solution retention, ionic conductivity, and
Table 2 shows the results of evaluating the interface resistance.

【0031】実施例3 アクリルポリマーB100重量部と熱重合開始剤として
過酸化ベンゾイル0.1重量部を、1mol/l LiBF4
のエチレンカーボネートとメチルエチルカーボネート
(体積比:1/1)の混合系電解液2000重量部に溶
解させ、この溶液を厚さ100μmのシリコーンゴムス
ペーサーを設けたガラス基板上に注ぎ、そこに別のガラ
ス基板を被せて完全に密封して、アルゴン雰囲気下、8
0℃で3時間熱反応させて厚さ100μmの実施例3に
よる高分子電解質を得た。得られた実施例3による高分
子電解質の電解液保持性、イオン伝導度、界面抵抗を評
価した結果を表2に示す。
Example 3 100 parts by weight of acrylic polymer B and 0.1 part by weight of benzoyl peroxide as a thermal polymerization initiator were added to 1 mol / l LiBF 4
Dissolved in 2000 parts by weight of a mixed electrolyte of ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate (volume ratio: 1/1), and this solution was poured onto a glass substrate provided with a silicone rubber spacer having a thickness of 100 μm. Cover with a glass substrate and seal it completely.
A thermal reaction was performed at 0 ° C. for 3 hours to obtain a polymer electrolyte according to Example 3 having a thickness of 100 μm. Table 2 shows the results of evaluation of the electrolyte retention, ionic conductivity, and interfacial resistance of the obtained polymer electrolyte according to Example 3.

【0032】実施例4 アクリルポリマーC100重量部と重合性多官能モノマ
ーとしてペンタエリスリトールテトラアクリレート10
重量部及び熱重合開始剤として過酸化ベンゾイル0.1
重量部を、1mol/l LiN(CF3SO22のエチレン
カーボネートとジメチルカーボネート(体積比:1/
1)の混合系電解液2000重量部に溶解させ、この溶
液を厚さ100μmのシリコーンゴムスペーサーを設け
たガラス基板上に注ぎ、そこに別のガラス基板を被せて
完全に密封して、アルゴン雰囲気下、80℃で3時間熱
反応させて厚さ100μmの実施例4による高分子電解
質を得た。得られた実施例4による高分子電解質の電解
液保持性、イオン伝導度、界面抵抗を評価した結果を表
2に示す。
Example 4 100 parts by weight of acrylic polymer C and pentaerythritol tetraacrylate 10 as a polymerizable polyfunctional monomer
0.1 part by weight and benzoyl peroxide as a thermal polymerization initiator
By weight, 1 mol / l LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ethylene carbonate and dimethyl carbonate (volume ratio: 1 /
Dissolve it in 2000 parts by weight of the mixed electrolyte solution of 1), pour this solution on a glass substrate provided with a silicone rubber spacer having a thickness of 100 μm, cover it with another glass substrate and completely seal it, and then carry out an argon atmosphere. The mixture was thermally reacted at 80 ° C. for 3 hours to obtain a polymer electrolyte of Example 4 having a thickness of 100 μm. Table 2 shows the results of evaluation of the electrolyte retention, ionic conductivity, and interfacial resistance of the obtained polymer electrolyte according to Example 4.

【0033】実施例5 アクリルポリマーとしてDを用いる以外は実施例1と同
様にして実施例5の高分子電解質を得た。得られた実施
例5による高分子電解質の電解液保持性、イオン伝導
度、界面抵抗を評価した結果を表2に示す。
Example 5 A polymer electrolyte of Example 5 was obtained in the same manner as in Example 1 except that D was used as the acrylic polymer. Table 2 shows the results of evaluation of the electrolyte retention, ionic conductivity, and interfacial resistance of the obtained polymer electrolyte according to Example 5.

【0034】比較例1 平均分子量1136のポリエチレングリコールジメタク
リレート(新中村化学社製)100重量部と熱重合開始
剤として過酸化ベンゾイル0.1重量部を、1mol/l
LiBF4のエチレンカーボネートとジメチルカーボネ
ート(体積比:1/1)の混合系電解液1000重量部
に溶解させ、この溶液を厚さ100μmのシリコーンゴ
ムスペーサーを設けたガラス基板上に注ぎ、そこに別の
ガラス基板を被せて完全に密封して、アルゴン雰囲気
下、80℃で3時間熱反応させて厚さ100μmの比較
例1による高分子電解質を得た。得られた比較例1によ
る高分子電解質の電解液保持性、イオン伝導度、界面抵
抗を評価した結果を表2に示す。
Comparative Example 1 100 parts by weight of polyethylene glycol dimethacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) having an average molecular weight of 1136 and 0.1 part by weight of benzoyl peroxide as a thermal polymerization initiator were used at 1 mol / l.
It is dissolved in 1000 parts by weight of a mixed electrolyte solution of LiBF 4 ethylene carbonate and dimethyl carbonate (volume ratio: 1/1), and this solution is poured onto a glass substrate provided with a silicone rubber spacer having a thickness of 100 μm, and the solution is separately added thereto. Then, the glass substrate was completely sealed and heat-reacted at 80 ° C. for 3 hours in an argon atmosphere to obtain a polymer electrolyte of Comparative Example 1 having a thickness of 100 μm. Table 2 shows the results of evaluation of the electrolyte retention, ionic conductivity, and interface resistance of the obtained polymer electrolyte according to Comparative Example 1.

【0035】比較例2 メチルメタクリレート45重量部、アクリロニトリル4
5重量部、トリエチレングリコールジメタクリレート1
0重量部と過酸化ベンゾイル0.1重量部を、1mol/l
LiBF4のエチレンカーボネートとジメチルカーボネ
ート(体積比:1/1)の混合系電解液1000重量部
に溶解させ、この溶液を厚さ100μmのシリコーンゴ
ムスペーサーを設けたガラス基板上に注ぎ、そこに別の
ガラス基板を被せて完全に密封して、アルゴン雰囲気
下、80℃で3時間熱反応させて厚さ100μmの比較
例2による高分子電解質を得た。得られた比較例2によ
る高分子電解質の電解液保持性、イオン伝導度、界面抵
抗を評価した結果を表2に示す。
Comparative Example 2 45 parts by weight of methyl methacrylate, acrylonitrile 4
5 parts by weight, triethylene glycol dimethacrylate 1
0 part by weight and 0.1 part by weight of benzoyl peroxide are added to 1 mol / l.
It is dissolved in 1000 parts by weight of a mixed electrolyte solution of LiBF 4 ethylene carbonate and dimethyl carbonate (volume ratio: 1/1), and this solution is poured onto a glass substrate provided with a silicone rubber spacer having a thickness of 100 μm, and the solution is separately added thereto. Then, the glass substrate was completely sealed, and heat reaction was performed at 80 ° C. for 3 hours in an argon atmosphere to obtain a polymer electrolyte according to Comparative Example 2 having a thickness of 100 μm. Table 2 shows the results of evaluation of the electrolyte retention, ionic conductivity, and interface resistance of the obtained polymer electrolyte according to Comparative Example 2.

【0036】比較例3 ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重
合物(エルフ・アトケム社製)1gを、アセトン5gに
溶解した。この溶液を、ガラス基板上にアプリケーター
で塗布し、常圧下アルゴン雰囲気中2時間放置した後、
真空下60℃で12時間乾燥してアセトンを除去し、膜
厚が40μmのポリマーフィルムを得た。このポリマー
フィルムを1mol/l LiBF4のエチレンカーボネート
とジメチルカーボネート(体積比:1/1)の混合系電
解液により膨潤させて比較例2による高分子電解質を得
た。得られた比較例2による高分子電解質のイオン伝導
度、破断強度、引張弾性率を評価した結果を表2に示
す。
Comparative Example 3 1 g of a polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (manufactured by Elf Atchem) was dissolved in 5 g of acetone. This solution was applied onto a glass substrate with an applicator and left for 2 hours in an argon atmosphere under normal pressure.
Acetone was removed by drying at 60 ° C. for 12 hours under vacuum to obtain a polymer film having a thickness of 40 μm. The polymer film was swollen with a mixed electrolyte of 1 mol / l LiBF 4 of ethylene carbonate and dimethyl carbonate (volume ratio: 1/1) to obtain a polymer electrolyte according to Comparative Example 2. Table 2 shows the results of evaluation of the ionic conductivity, breaking strength and tensile modulus of the obtained polymer electrolyte according to Comparative Example 2.

【0037】2.電池の作製 実施例6 コバルト酸リチウム(日本化学工業社製)と黒鉛(日本
黒鉛社製)とポリフッ化ビニリデン(呉羽化学工業社
製)とを、80:10:10体積%の割合で混合し、N
−メチル−2−ピロリドンに投入混合して、スラリー状
の溶液を作製した。厚さ20μmのアルミニウム箔にこ
の溶液を塗布、乾燥した。合剤塗布量は、289g/m
2であった。合剤かさ密度が3.6g/cm3になるよう
にプレスし、1cm×1cmに切断して正極シートを作
製した。負極シートには金属リチウムを用いた。上記の
ようにして作製した正極シートと負極シートの間に、実
施例2で作製した高分子電解質を0.098MPaの荷
重かけて挟み込み、空気が入らない密閉構造の電池を作
製した。20℃において、充電電流0.5mAで4.2
Vまで定電流充電を行い、電圧が4.2Vに達した後、
放電電流0.5mAで放電終止電圧3.5Vに至るまで
定電流放電を行った。上記充電条件で再度充電を行い、
5.0mAで放電終止電圧3.5Vに至るまで定電流放
電を行った。ここで、0.5mAで放電した時の容量を
100%とした場合に対し、5.0mAで放電した時の
容量を相対比較したものを、大電流放電特性とした。得
られた実施例6による電池の大電流放電特性を評価した
結果を表3に示す。
2. Preparation of Battery Example 6 Lithium cobalt oxide (manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.), graphite (manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.) and polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd.) were mixed at a ratio of 80:10:10 volume%. , N
-Methyl-2-pyrrolidone was added and mixed to prepare a slurry-like solution. This solution was applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm and dried. Mixture application amount is 289 g / m
Was 2 . The mixture was pressed so that the bulk density was 3.6 g / cm 3 and cut into 1 cm × 1 cm to prepare a positive electrode sheet. Metal lithium was used for the negative electrode sheet. The polymer electrolyte produced in Example 2 was sandwiched between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet produced as described above under a load of 0.098 MPa to produce a battery having a sealed structure in which air does not enter. 4.2 at a charging current of 0.5 mA at 20 ° C
After constant current charging up to V and the voltage reached 4.2V,
A constant current discharge was performed at a discharge current of 0.5 mA until the discharge end voltage of 3.5 V was reached. Recharge under the above charging conditions,
Constant current discharge was performed at 5.0 mA until the discharge end voltage reached 3.5 V. Here, the capacity when discharged at 0.5 mA was set to 100%, and the capacity when discharged at 5.0 mA was relatively compared, and the large current discharge characteristics were obtained. Table 3 shows the results of evaluating the large-current discharge characteristics of the obtained battery according to Example 6.

【0038】実施例7 実施例3で作製した高分子電解質を用いる以外は、実施
例6と同様にして電池を作製した。得られた実施例7に
よる電池の大電流放電特性を評価した結果を表3に示
す。
Example 7 A battery was produced in the same manner as in Example 6 except that the polymer electrolyte produced in Example 3 was used. Table 3 shows the results of evaluating the large-current discharge characteristics of the obtained battery according to Example 7.

【0039】実施例8 平均粒径20μmの非晶質炭素(呉羽化学工業社製)と
ポリフッ化ビニリデン(呉羽化学工業社製)とを90:
10体積%の割合で混合し、N−メチル−2−ピロリド
ンに投入混合して、スラリー状の溶液を作製した。厚さ
10μmの銅箔にこの溶液を塗布、乾燥した。合剤塗布
量は、65g/m2であった。合剤かさ密度が1.0g
/cm3になるようにプレスし、1.2cm×1.2c
mに切断して負極シートを作製した。この負極シートと
実施例6で作製した正極シートの間に、実施例3で作製
した高分子電解質を0.098MPaの荷重をかけて挟
み込み、空気が入らない密閉構造の電池を作製した。2
0℃において、充電電流0.5mAで4.2Vまで定電
流充電を行い、電圧が4.2Vに達した時点で定電圧充
電に切り替え、さらに全充電時間が10時間になるまで
充電を続けた後、放電電流0.5mAで放電終止電圧
2.5Vに至るまで定電流放電を行った。この条件での
充電・放電を2サイクル行い、3サイクル目は、上記充
電条件で充電した後、放電電流5.0mAで放電終止電
圧2.5Vに至るまで定電流放電を行った。ここで、2
サイクル目の0.5mAで放電した時の容量を100%
とした場合に対して、3サイクル目の5.0mAで放電
した時の容量を相対比較したものを、大電流放電特性と
した。得られた実施例6による電池の大電流放電特性を
評価した結果を表3に示す。
Example 8 Amorphous carbon having an average particle size of 20 μm (manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd.) and polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd.) were mixed at 90:
The mixture was mixed at a ratio of 10% by volume, and was added and mixed into N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a slurry-like solution. This solution was applied to a copper foil having a thickness of 10 μm and dried. The mixture coating amount was 65 g / m 2 . Mixture bulk density is 1.0g
/ Cm 3 Press to 1.2cm × 1.2c
A negative electrode sheet was produced by cutting into m. The polymer electrolyte prepared in Example 3 was sandwiched between the negative electrode sheet and the positive electrode sheet prepared in Example 6 by applying a load of 0.098 MPa to prepare a battery having a sealed structure in which air does not enter. Two
At 0 ° C., constant current charging was performed at a charging current of 0.5 mA up to 4.2 V, switching to constant voltage charging when the voltage reached 4.2 V, and charging was continued until the total charging time reached 10 hours. After that, constant current discharge was performed at a discharge current of 0.5 mA until a discharge end voltage of 2.5 V was reached. Charging / discharging under these conditions was performed for 2 cycles, and for the 3rd cycle, after charging under the above-mentioned charging conditions, constant current discharging was performed at a discharge current of 5.0 mA until a discharge end voltage of 2.5 V was reached. Where 2
100% capacity when discharged at 0.5 mA at cycle
In comparison with the above case, a comparative comparison of the capacities when discharged at 5.0 mA in the third cycle was taken as the large current discharge characteristic. Table 3 shows the results of evaluating the large-current discharge characteristics of the obtained battery according to Example 6.

【0040】実施例9 実施例5で作製した高分子電解質を用いる以外は、実施
例8と同様にして電池を作製した。得られた実施例9に
よる電池のサイクル寿命を評価した結果を表3に示す。
Example 9 A battery was prepared in the same manner as in Example 8 except that the polymer electrolyte prepared in Example 5 was used. Table 3 shows the results of evaluating the cycle life of the obtained battery according to Example 9.

【0041】比較例4 比較例1で作製した高分子電解質を用いる以外は、実施
例6と同様にして電池を作製した。得られた比較例4に
よる電池のサイクル寿命を評価した結果を表3に示す。
Comparative Example 4 A battery was prepared in the same manner as in Example 6 except that the polymer electrolyte prepared in Comparative Example 1 was used. Table 3 shows the results of evaluation of the cycle life of the obtained battery according to Comparative Example 4.

【0042】比較例5 比較例2で作製した高分子電解質を用いる以外は、実施
例8と同様にして電池を作製した。得られた比較例5に
よる電池のサイクル寿命を評価した結果を表3に示す。
Comparative Example 5 A battery was prepared in the same manner as in Example 8 except that the polymer electrolyte prepared in Comparative Example 2 was used. Table 3 shows the results of evaluation of the cycle life of the obtained battery according to Comparative Example 5.

【0043】比較例6 比較例3で作製した高分子電解質を用いる以外は、実施
例8と同様にして電池を作製した。得られた比較例6に
よる電池のサイクル寿命を評価した結果を表3に示す。
Comparative Example 6 A battery was prepared in the same manner as in Example 8 except that the polymer electrolyte prepared in Comparative Example 3 was used. Table 3 shows the evaluation results of the cycle life of the obtained battery according to Comparative Example 6.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】[0045]

【表2】 [Table 2]

【0046】[0046]

【表3】 [Table 3]

【0047】表2に示されるように、実施例1〜5の高
分子電解質は、高電解液保持性、高イオン伝導度を有
し、低界面抵抗化にも優れていることが分かる。これに
対し、比較例1の高分子電解質は、実施例1〜5の高分
子電解質と比べて電解液保持性、イオン伝導度は同等で
あるが、界面抵抗が大きいことが分かる。また、比較例
2の高分子電解質は、実施例1〜5の高分子電解質と比
べて電解液保持性は同等であるが、イオン伝導度が劣
り、界面抵抗も大きいことが分かる。また、比較例3の
高分子電解質は、実施例1〜5の高分子電解質と比べて
電解液保持性、イオン伝導度が劣っており、界面抵抗も
大きいことが分かる。また、表3に示されるように、実
施例2〜5の高分子電解質を用いた実施例6〜9の電池
は、大電流放電特性に優れることが分かる。これに対
し、比較例1〜3の高分子電解質を用いた比較例4〜6
の電池は、実施例6〜9の電池と比べて大電流放電特性
に劣ることが分かる。
As shown in Table 2, it can be seen that the polymer electrolytes of Examples 1 to 5 have high electrolyte retention and high ionic conductivity and are excellent in low interface resistance. On the other hand, the polymer electrolyte of Comparative Example 1 has the same electrolytic solution retention property and ionic conductivity as the polymer electrolytes of Examples 1 to 5, but it is found that the interfacial resistance is large. Further, it can be seen that the polymer electrolyte of Comparative Example 2 is equivalent to the polymer electrolytes of Examples 1 to 5 in electrolyte retention, but is inferior in ionic conductivity and large in interfacial resistance. Further, it is understood that the polymer electrolyte of Comparative Example 3 is inferior in electrolyte retention and ionic conductivity and has a large interface resistance as compared with the polymer electrolytes of Examples 1 to 5. In addition, as shown in Table 3, it is understood that the batteries of Examples 6 to 9 using the polymer electrolytes of Examples 2 to 5 are excellent in large current discharge characteristics. On the other hand, Comparative Examples 4 to 6 using the polymer electrolytes of Comparative Examples 1 to 3
It can be seen that the battery of No. 6 is inferior to the large current discharge characteristics as compared with the batteries of Examples 6 to 9.

【0048】[0048]

【発明の効果】本発明の高分子電解質は、非水電解液の
保持性、イオン伝導度及び電極との界面抵抗の低減に優
れる。また、本発明の高分子電解質は、上記の効果を奏
し、さらに非水電解液の保持性、イオン伝導度及び電極
との界面抵抗の低減に優れる。本発明の電池は、大電流
放電特性に優れる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The polymer electrolyte of the present invention is excellent in retention of a non-aqueous electrolyte, ionic conductivity, and reduction of interfacial resistance with an electrode. Further, the polymer electrolyte of the present invention has the above-mentioned effects and is further excellent in the retention of the non-aqueous electrolyte, the ionic conductivity, and the reduction of the interfacial resistance with the electrode. The battery of the present invention is excellent in large current discharge characteristics.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (A)一般式(1)で示される(メタ)
アクリレートに由来する構造単位35〜89重量%と一
般式(2)で示される重合性官能基を有する構造単位1
1〜65重量%を含有する重量平均分子量が1,000
〜100,000であるアクリルポリマー、(B)熱あ
るいは光重合開始剤及び(C)アルカリ金属塩を含む非
水電解液からなる重合性樹脂組成物を、熱あるいは光重
合によってゲル化させてなることを特徴とする高分子電
解質。 【化1】 【化2】 (式中、Rは水素あるいはメチル基を表し、R1は水素、C
1〜C8の直鎖アルキル基あるいは脂環式アルキル基を表
し、Xは、-CH2CH2-、-(CH2CH2O)pCH2CH2-{pは1〜50
0までの整数}、-R2-OCONH-R3-あるいは-R4-CH(OH)CH2-
を表し、R2、R3及びR4はそれぞれ独立にC1〜C8の直鎖ア
ルキレン基あるいは脂環式アルキレン基を表す。)
1. (A) (meta) represented by the general formula (1)
Structural unit 1 having 35 to 89% by weight of a structural unit derived from acrylate and a polymerizable functional group represented by the general formula (2)
Weight average molecular weight of 1-65% by weight is 1,000
A polymerizable resin composition comprising a non-aqueous electrolytic solution containing an acrylic polymer of 100 to 100,000 (B) heat or photopolymerization initiator and (C) alkali metal salt is gelated by heat or photopolymerization. A polymer electrolyte characterized by the following. [Chemical 1] [Chemical 2] (In the formula, R represents hydrogen or a methyl group, R 1 is hydrogen, C
1 to C 8 represents a linear alkyl group or an alicyclic alkyl group, X is —CH 2 CH 2 —, — (CH 2 CH 2 O) p CH 2 CH 2 — {p is 1 to 50
An integer up to 0}, -R 2- OCONH-R 3 -or -R 4- CH (OH) CH 2-
And R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a C 1 to C 8 linear alkylene group or an alicyclic alkylene group. )
【請求項2】 アクリルポリマー(A)が、一般式
(3)で示される(メタ)アクリロニトリルに由来する
構造単位を0.1〜54重量%含有する請求項1記載の
高分子電解質。 【化3】 (式中、Rは水素あるいはメチル基を表す。)
2. The polymer electrolyte according to claim 1, wherein the acrylic polymer (A) contains 0.1 to 54% by weight of a structural unit derived from (meth) acrylonitrile represented by the general formula (3). [Chemical 3] (In the formula, R represents hydrogen or a methyl group.)
【請求項3】 (A)及び(C)成分の総重量に対し、
(A)成分の組成量が1〜5重量%である請求項1又は
2記載の高分子電解質。
3. Based on the total weight of the components (A) and (C),
The polymer electrolyte according to claim 1 or 2, wherein the composition amount of the component (A) is 1 to 5% by weight.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の高分子
電解質を用いた電池。
4. A battery using the polymer electrolyte according to claim 1.
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