JP2003229022A - High polymer solid electrolyte and its manufacturing method - Google Patents

High polymer solid electrolyte and its manufacturing method

Info

Publication number
JP2003229022A
JP2003229022A JP2002027432A JP2002027432A JP2003229022A JP 2003229022 A JP2003229022 A JP 2003229022A JP 2002027432 A JP2002027432 A JP 2002027432A JP 2002027432 A JP2002027432 A JP 2002027432A JP 2003229022 A JP2003229022 A JP 2003229022A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
salt monomer
group
salt
polymer
solid electrolyte
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002027432A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3883442B2 (en
Inventor
Mutsuhiro Matsuyama
睦宏 松山
Tamotsu Orihara
保 織原
Takeshi Watanabe
毅 渡邉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Bakelite Co Ltd filed Critical Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority to JP2002027432A priority Critical patent/JP3883442B2/en
Publication of JP2003229022A publication Critical patent/JP2003229022A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3883442B2 publication Critical patent/JP3883442B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high polymer solid electrolyte having an excellent safety, stability with age, and displaying a high ion conductivity of 10<SP>-3</SP>S/cm or more, which is excellent in moldability and is simply manufactured in a condition wherein impurities are lessened as far as possible. <P>SOLUTION: After uniformly mixing a salt monomer precursor having ionic interaction and one or more kinds of polymerizable monomer having good compatibility with the salt monomer precursor together with other constituents at room temperature or lower temperatures, the salt monomer precursor is converted to a salt monomer by heating the mixture at room temperature or higher temperatures, or by action of active ray, and a copolymerized polymer with a specific structure forming a matrix is produced by copolymerizing reaction of the salt monomer and the copolymerizable monomer. <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】この発明は、高分子固体電解
質に関し、さらに詳しくは、高分子マトリックス中にお
いて、主としてリチウム系金属化合物を電荷のキャリア
として含有することにより、高いイオン導電性を発揮
し、かつ漏液等が無く安全性及び経時安定性、成形性に
優れた高分子固体電解質の調製過程において、吸湿性が
高い等の理由により通常の方法では高純度精製の困難な
塩モノマーを、予め合成及び精製することなく、塩モノ
マーの前駆体を、高分子固体電解質の他の構成成分と室
温若しくは室温以下の温度で混合した後、室温若しくは
室温以上の温度で加熱することにより、所期の塩モノマ
ーが高分子固体電解質内部で形成されることを特徴とす
る、高分子固体電解質及びその製造方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer solid electrolyte, and more specifically, it exhibits high ionic conductivity by mainly containing a lithium metal compound as a charge carrier in a polymer matrix, In addition, in the process of preparing a solid polymer electrolyte having excellent stability and stability over time without liquid leakage, and excellent moldability, salt monomers that are difficult to purify in high purity by a conventional method due to high hygroscopicity, etc. Without synthesizing and purifying, the precursor of the salt monomer is mixed with other components of the solid polymer electrolyte at room temperature or below room temperature, and then heated at room temperature or above room temperature to obtain the desired product. The present invention relates to a polymer solid electrolyte and a method for producing the same, wherein a salt monomer is formed inside the polymer solid electrolyte.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯電話やPDA,ノートパソコ
ンに代表される情報携帯機器、屋外における使用頻度の
高いMDプレーヤー,MP3プレーヤー,デジタルカメ
ラ等の携帯機器、あるいはこれからの高齢化社会に需要
が増えることが予測される、携帯用医療器具やPHSタ
イプ福祉機器類などの普及に伴い、より軽量、小容積
で、安価、安全、高出力な二次電池に対する需要が高ま
ってきている。そしてそれらの要求を満たす電源用二次
電池材料として、高分子固体電解質が注目されてきてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for portable information devices such as mobile phones, PDAs, and notebook computers, portable devices such as MD players, MP3 players, and digital cameras that are frequently used outdoors, or the aging society in the future. With the spread of portable medical devices and PHS type assistive devices, which are expected to increase, demand for lighter, smaller volume, cheaper, safer, and higher-power secondary batteries is increasing. Polymer solid electrolytes have been attracting attention as secondary battery materials for power supplies that meet these requirements.

【0003】従来、二次電池用電解質としては一般に、
電気化学的にみて比較的安定な有機溶媒に、イオン性化
合物を溶解させた液体電解質が用いられてきた。しかし
この場合、電池内部に流動性のある液体を含有するた
め、長期間使用した場合や電池自身が何らかの理由によ
り外部から加熱された場合、あるいは機器の故障により
過充電されたり物理的に損壊した場合に、人体に被害あ
るいは使用機器に障害を与えうる電解液が電池内部から
外部に漏出する危険性を常に孕んでいた。
Conventionally, as an electrolyte for secondary batteries, generally,
A liquid electrolyte in which an ionic compound is dissolved in an organic solvent that is relatively stable electrochemically has been used. However, in this case, since the fluid contains a fluid liquid inside the battery, it has been overcharged or physically damaged due to long-term use, when the battery itself was externally heated for some reason, or due to equipment failure. In this case, there has always been a risk that the electrolytic solution, which may damage the human body or damage the equipment used, leaks from the inside of the battery to the outside.

【0004】このため、これまでに種々の方法により、
電解液の外部への漏出を防ぐための試みが為されてき
た。電解液に高分子化合物を含有若しくは含浸させ、電
解液全体をゲル状物とすることによる方法は、その一つ
としてあげられる。ゲル化方法には、ポリマー同士の相
互作用により物理的にゲル化させる方法と、架橋剤を用
いて共有結合により直接的にポリマー同士を連結する方
法とがある。一般に前者を物理ゲル、後者を化学ゲルと
呼称することが多い。これらは柔軟であるため成型が容
易であり、また比較的軽量なものが多く、これらの点が
二次電池用に狭いスペースしか確保できない小型機器類
には、設計上の大きなメリットとなっている。しかし比
較的多くの有機溶媒を含むため、高温域における形態安
定性が不十分なものも多く、例えば、不測の事象に於い
て長時間高温条件にさらされた場合に液漏れを起こした
り、あるいは内圧上昇により電池容器が圧力損壊する例
も見受けられた。
Therefore, various methods have been used so far.
Attempts have been made to prevent the electrolyte from leaking to the outside. One of them is a method in which the electrolytic solution contains or is impregnated with a polymer compound and the entire electrolytic solution is made into a gel. The gelling method includes a method of physically gelling by interaction between polymers and a method of directly linking polymers by covalent bond using a cross-linking agent. In general, the former is often called a physical gel and the latter is often called a chemical gel. Since these are flexible, they are easy to mold, and many are relatively lightweight, which is a great design advantage for small devices that can secure only a small space for secondary batteries. . However, since it contains a relatively large amount of organic solvent, there are many cases where the morphological stability in the high temperature region is insufficient, and for example, in an unexpected event, liquid leakage occurs when exposed to high temperature conditions for a long time, or There was also an example in which the pressure in the battery container was damaged due to an increase in internal pressure.

【0005】その一方で、有機溶媒を全く含まないいわ
ゆる「全固体型電解質」の開発もこれまで活発に行われ
てきた。各種リチウム塩とポリエチレンオキサイドの混
合物がその一例としてあげられる。この場合、上記のよ
うな漏液等の被害はほぼ克服されているが、液状部分が
存在しないが故に低温領域での電池特性が悪く、比較的
高温でなければ所定の電導度を発現できない系が多い。
これは人間の活動領域において比較的低温条件にさらさ
れる機会の多い各種携帯機器にとっては、致命的な欠点
と言えよう。
On the other hand, so-called "all solid electrolytes" containing no organic solvent have been actively developed. An example is a mixture of various lithium salts and polyethylene oxide. In this case, the damages such as liquid leakage as described above are almost overcome, but the battery characteristics are poor in the low temperature region because there is no liquid portion, and the system cannot develop a predetermined conductivity unless the temperature is relatively high. There are many.
This is a fatal drawback for various portable devices that are often exposed to relatively low temperature conditions in the human activity area.

【0006】一方で、ゲル型電解質及び全固体型電解質
にみられる欠点を克服するため、常温で流動性を有する
イオン性化合物、いわゆる「常温溶融塩」を何らかの高
分子化合物と組み合わせて、電解質として用いる試みも
為されている。しかしハロゲン化アルミニウム化合物等
の比較的危険性の高い化合物を利用したものが多く、安
全性の点から問題が大きい。また従来検討されてきたイ
ミダゾリウム型化合物は電位窓を広く確保することが難
しいため、高容量化を目的としてリチウム電池等に適用
する際には困難を伴うことが多いという欠点を有する。
On the other hand, in order to overcome the drawbacks found in gel-type electrolytes and all-solid-state electrolytes, an ionic compound that has fluidity at room temperature, a so-called "normal temperature molten salt", is combined with any polymer compound to form an electrolyte. Attempts to use it have also been made. However, many of them use relatively dangerous compounds such as aluminum halide compounds, which poses a serious problem from the viewpoint of safety. In addition, since it has been difficult to secure a wide potential window for the imidazolium type compound which has been conventionally studied, it has a drawback that it is often difficult to apply it to a lithium battery or the like for the purpose of increasing the capacity.

【0007】また、常温溶融塩は、常温で液状若しくは
ペースト状といった形態をとることが多く、且つ蒸気圧
は著しく低いものが多いため、通常の方法による精製に
は必然的に多大な困難が伴う。しかしその半面、蒸気圧
が著しく低く、場合によっては粘凋な液状であり、且つ
電導度は比較的高いため、精製の困難な点さえクリアで
きれば、固体電解質構成成分として満足すべき諸条件の
殆ど全てを満たす稀有な素材であるのも確かである。
[0007] Further, since the room temperature molten salt often takes the form of a liquid or a paste at room temperature and the vapor pressure thereof is extremely low in many cases, refining by an ordinary method inevitably involves great difficulty. . However, on the other hand, since the vapor pressure is extremely low, it is a viscous liquid in some cases, and the electric conductivity is relatively high, most of the various conditions that should be satisfied as a solid electrolyte constituent if the difficulty of purification can be cleared. It is certain that it is a rare material that satisfies all requirements.

【0008】一方で、無機化合物をベースポリマーとし
た固体電解質の開発も最近活発に行われており、中には
室温付近で比較的高い電導度を示しうる例も報告されて
いる。しかしいずれも、可撓性に乏しいため成型が困難
であるという欠点を克服しきれておらず、製品化する上
での最大の障害となっていることは否めない。
On the other hand, solid electrolytes containing inorganic compounds as a base polymer have been actively developed recently, and some of them have been reported to have a relatively high conductivity near room temperature. However, none of them has been able to overcome the drawback that molding is difficult because of poor flexibility, and it cannot be denied that they are the biggest obstacles to commercialization.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように、
二次電池用途の固体電解質としては様々な系がこれまで
提案されてきており、次世代の固体電解質に向けて年々
開発競争も熾烈を極める情勢となってきている。どの様
式においても一長一短があるため一概に優劣を論じるこ
とは出来ないが、成型性に優れ比較的電導度も高い点な
どを理由に、ゲル状電解質に関する研究がこれまで活発
に行われてきている。しかし電導度の問題さえ解決でき
るならば、より安定性/安全性の高い全固体型電解質の
方が望ましいと考えられる。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above,
Various types of solid electrolytes have been proposed so far for secondary battery applications, and the development competition for the next-generation solid electrolytes is becoming fierce every year. Although there are advantages and disadvantages in all modes, it is not possible to unequivocally discuss superiority or inferiority, but research on gel electrolytes has been actively conducted so far because of its excellent moldability and relatively high conductivity. . However, if even the conductivity problem can be solved, a more stable / safer all-solid-state electrolyte would be preferable.

【0010】ここでいま一度、それぞれの系における問
題点を整理すると、ゲル状固体電解質の場合は、比較
的多量の溶媒を含むことに伴う漏液,発火の危険性,
経時安定性(ゲル骨格の部分結晶化に伴う固液分離が無
いかどうか)等が挙げられ、全固体型電解質の場合は、
低温域における電導度の劣化,成型性等が挙げられ
よう。
Here, once again, when the problems in each system are sorted out, in the case of a gelled solid electrolyte, there is a risk of liquid leakage and ignition due to the inclusion of a relatively large amount of solvent,
Stability over time (whether there is no solid-liquid separation due to partial crystallization of the gel skeleton), etc. In the case of an all-solid electrolyte,
The deterioration of electrical conductivity at low temperature, moldability, etc. may be mentioned.

【0011】常温溶融塩を固体電解質の構成成分の一つ
として適用する場合は、さらに構成成分の合成及び精
製操作の困難さ、が挙げられる。また、高分子固体電解
質を構成する原料としての化学種の組み合わせによって
は、高分子固体電解質に含有される高分子量成分と他の
構成成分の相溶性、あるいは金属塩と他の構成成分の相
溶性など、構成成分同士の相溶性が良好でないために製
造上大きな問題をきたす恐れがあり、この場合は、高
分子固体電解質の構成成分同士の相溶性の改良も重要な
課題となる。
When the room temperature molten salt is applied as one of the constituents of the solid electrolyte, it is further difficult to synthesize and purify the constituents. Further, depending on the combination of chemical species as raw materials constituting the polymer solid electrolyte, the compatibility of the high molecular weight component and other components contained in the polymer solid electrolyte, or the compatibility of the metal salt and other components. As described above, the compatibility between the constituent components is not good, which may cause a large problem in production. In this case, improvement of the compatibility between the constituent components of the solid polymer electrolyte is also an important issue.

【0012】そこでこの発明の主たる目的は、室温付近
でも10-3S/cm以上の、高いイオン導電性を発現
し、且つ可尭性、機械強度、柔軟性、経時安定性に優
れ、尚且つ人間の活動圏内に於いて十分に安全な高分子
固体電解質を、出来るだけ簡便に且つ不純物の出来るだ
け少ない状態で得ることとする。
Therefore, the main object of the present invention is to exhibit a high ionic conductivity of 10 -3 S / cm or more even near room temperature, and to be excellent in flexibility, mechanical strength, flexibility and stability over time. It is intended to obtain a polymer solid electrolyte which is sufficiently safe in the human activity area as easily as possible and in a state where impurities are as small as possible.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、イオン的相
互作用を有する塩モノマーを、高分子マトリックス中に
均一に分散させる際に、塩モノマーそのものを直接用い
るのではなく、予め高度に精製された塩モノマー前駆体
を均一に系中に分散させた後、これを熱エネルギー若し
くは活性光線の作用により、塩モノマーへ変換せしめる
ことにより、内部構造がより均質で且つ不純物や水分の
含有量の少ない、高分子固体電解質が得られることを見
出し、さらに検討を進めて本発明を完成させるに至っ
た。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that when a salt monomer having an ionic interaction is uniformly dispersed in a polymer matrix. In addition, instead of directly using the salt monomer itself, a highly purified salt monomer precursor is uniformly dispersed in the system and then converted into a salt monomer by the action of heat energy or actinic rays. According to the above, it was found that a solid polymer electrolyte having a more uniform internal structure and a low content of impurities and water can be obtained, and further studies were conducted to complete the present invention.

【0014】即ち本発明は、イオン的相互作用を有する
塩モノマー成分と、1種類以上の重合性モノマー成分と
からなる、特定構造の共重合ポリマー、金属塩、および
可塑剤からなる高分子固体電解質であって、特定構造の
共重合ポリマーが、塩モノマー前駆体と、該塩モノマー
前駆体と相溶性の良い1種類以上の重合性モノマーと
を、他の構成成分と共に、室温若しくは室温以下の温度
で均一に混合した後、室温若しくは室温以上の温度で加
熱し、若しくは活性光線の作用により、塩モノマー前駆
体を塩モノマーに変換させると共に、該塩モノマーと重
合性モノマーとの共重合反応により生成せしめたもので
あることを特徴とする高分子固体電解質であり、さらに
はその製造方法である。
That is, the present invention provides a polymer solid electrolyte comprising a copolymerized polymer having a specific structure, which comprises a salt monomer component having an ionic interaction and one or more kinds of polymerizable monomer components, a metal salt, and a plasticizer. Wherein the copolymer having a specific structure comprises a salt monomer precursor and one or more kinds of polymerizable monomers having good compatibility with the salt monomer precursor, together with other components, at room temperature or a temperature of room temperature or lower. After uniformly mixing with, heated at room temperature or room temperature or higher, or by the action of actinic rays, the salt monomer precursor is converted into a salt monomer, and at the same time produced by the copolymerization reaction of the salt monomer and the polymerizable monomer. It is a polymer solid electrolyte characterized by being a product and a method for producing the same.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明は、イオン的相互作用を有
する塩モノマーそのものを直接用いるのではなく、塩モ
ノマーの前駆体を予め高度に精製し、重合性モノマーを
含む系中に均一に混合した後、これを塩モノマーへ変換
せしめると共に共重合させることにより、内部構造がよ
り均質で且つ不純物や水分の含有量の少ない、高分子固
体電解質を得ることを骨子とする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention does not directly use the salt monomer having an ionic interaction itself, but preliminarily highly purifies the precursor of the salt monomer and uniformly mixes it in the system containing the polymerizable monomer. After that, the main point is to obtain a polymer solid electrolyte having a more homogeneous internal structure and a low content of impurities and water by converting this into a salt monomer and copolymerizing it.

【0016】この方法によれば、固体状の塩モノマー
が、固体電解質の他の構成成分との相溶性が良好でない
場合でも、塩モノマー前駆体は極性が比較的低いため、
他の構成成分との相溶性が良い場合が多く、塩モノマー
成分を系中に均一に分散させることが可能になる。この
塩モノマー前駆体は、室温若しくはそれ以下の温度では
化学変化若しくは物理変化を起こさず、安定に存在しう
る化合物であるが、熱エネルギー若しくは活性光線によ
り処理されて所期の塩モノマーへと変換され、同時に重
合性官能基の作用により、高分子マトリックス中に共有
結合により安定に固定化される。
According to this method, even if the solid salt monomer does not have good compatibility with the other components of the solid electrolyte, the salt monomer precursor has a relatively low polarity.
In many cases, the compatibility with other constituent components is good, and the salt monomer component can be uniformly dispersed in the system. This salt monomer precursor is a compound that does not undergo chemical or physical changes at room temperature or lower and can exist stably, but is converted to the desired salt monomer by being treated with heat energy or actinic rays. At the same time, due to the action of the polymerizable functional group, it is stably immobilized in the polymer matrix by a covalent bond.

【0017】この高分子固体電解質の内に、アルカリ金
属塩若しくはアルカリ土類金属塩及び可塑剤を均一に共
存させることにより、電荷キャリアとして機能する化学
種の移動度を大きく低下させることが無く、高いイオン
導電性を発揮でき、かつ漏液等が無く安全性及び経時安
定性、成形性に優れた高分子固体電解質が実現される。
By uniformly coexisting the alkali metal salt or alkaline earth metal salt and the plasticizer in the polymer solid electrolyte, the mobility of the chemical species functioning as a charge carrier is not significantly lowered, A solid polymer electrolyte that can exhibit high ionic conductivity, is free from liquid leakage, and is excellent in safety, stability over time, and moldability is realized.

【0018】このような塩モノマー前駆体としては、一
般式[I]で表され、重合性官能基を備えた含窒素化合
物、及び重合性官能基を備えた有機酸エステルから構成
され、また、一般式[II]で表され、重合性官能基を備え
た含硫黄化合物、及び重合性官能基を備えた有機酸エス
テルから構成されるものが挙げら、また、これらの混合
物でも良い。
Such a salt monomer precursor is represented by the general formula [I] and comprises a nitrogen-containing compound having a polymerizable functional group and an organic acid ester having a polymerizable functional group. Examples thereof include those represented by the general formula [II], which are composed of a sulfur-containing compound having a polymerizable functional group and an organic acid ester having a polymerizable functional group, and a mixture thereof may be used.

【0019】[0019]

【化3】 [Chemical 3]

【0020】一般式[I]において、X1,X2はR3及び
2−P2の組み合わせからなり、P1,P2はそれぞれ重
合性官能基を含む置換基、Acは一般式[I]で表される
化合物が塩モノマーに変換されたとき、イオン的相互作
用に直接的に関与する官能基を表し、R1,R2,R3
4,R5はそれぞれアルキル基、アルケニル基、アラル
キル基、アラルケニル基、アルコキシアルキル基、アシ
ルオキシアルキル基、スルホアルキル基、アリール基、
あるいは芳香族複素環残基等からなる。X2,R4,R5
はいずれか一対若しくはそれ以上が相互に共有結合によ
り連結され、環状構造を形成していても構わない。ま
た、X2−N,R4−N,R5−Nに示される共有結合の
いづれか一つが、単結合でなく二重結合である場合は、
4,R5のいづれか一つは存在しない。また、P1−R1
及びP2−R2は複数の共有結合により連結されていても
良く、P2はR2のほかR3,R4,R5と同時に共有結合
により連結されていても構わない。また、P1もしくは
1は、P2,R2,R3,R4,R 5の1つ以上の部位と、
一つ以上の共有結合により連結されていても構わない。
同様にP2もしくはR2は、P1,R1の1つ以上の部位と
一つ以上の共有結合により連結されていても構わない。
但し、何れの場合もこれらの相互連結によりP1及びP2
の重合性は阻害されない。このような塩モノマー前駆体
は、いずれか1種もしくは複数種が混合されていても良
い。
In the general formula [I], X1, X2Is R3as well as
R2-P2P combination of1, P2Each is heavy
Ac represents a substituent containing a compatible functional group, represented by the general formula [I].
When a compound is converted into a salt monomer, ionic interactions
R represents a functional group directly involved in1, R2, R3
RFour, RFiveAre an alkyl group, an alkenyl group, and aral, respectively.
Kill group, aralkenyl group, alkoxyalkyl group, acyl group
Ruoxyalkyl group, sulfoalkyl group, aryl group,
Alternatively, it comprises an aromatic heterocyclic residue or the like. X2, RFour, RFive
Any one or more of them are covalently bonded to each other.
May be linked together to form a ring structure. Well
X2-N, RFour-N, RFive-N of the covalent bond
If either one is a double bond instead of a single bond,
RFour, RFiveThere is no one of them. Also, P1-R1
And P2-R2Are linked by multiple covalent bonds
Well, P2Is R2Besides R3, RFour, RFiveAt the same time covalent bond
It may be connected by. Also, P1Or
R1Is P2, R2, R3, RFour, R FiveOne or more parts of
It may be linked by one or more covalent bonds.
Similarly P2Or R2Is P1, R1One or more parts of
It may be linked by one or more covalent bonds.
However, in any case, P is connected by these interconnections.1And P2
The polymerizability of is not impaired. Such salt monomer precursor
May be any one kind or a mixture of plural kinds.
Yes.

【0021】[0021]

【化4】 [Chemical 4]

【0022】一般式[II]において、X3,X4はR8及び
7−P4の組み合わせからなり、P3,P4はそれぞれ重
合性官能基を含む置換基、Acは一般式[II]で表される
化合物が塩モノマーに変換されたとき、イオン的相互作
用に直接的に関与する官能基を表し、R6,R7,R8
9はそれぞれアルキル基、アルケニル基、アラルキル
基、アラルケニル基、アルコキシアルキル基、アシルオ
キシアルキル基、スルホアルキル基、アリール基、ある
いは芳香族複素環残基等からなる。X4,R9は相互に共
有結合により連結され環状構造を形成していても構わな
い。また、X4−Sに示される共有結合が単結合でな
く、二重結合である場合は、R9は存在しない。また、
3−R6及びP4−R7は複数の共有結合により連結され
ていてもよく、P4はR7のほかR8,R9と同時に共有結
合により連結されていても構わない。また、P3もしく
はR6は、P4,R7,R8,R9の1つ以上の部位と、一
つ以上の共有結合により連結されていても構わない。同
様にP4もしくはR7は、P3,R6の1つ以上の部位と一
つ以上の共有結合により連結されていても構わない。但
し、何れの場合もこれらの相互連結によりP3及びP4
重合性は阻害されない。このような塩モノマー前駆体
は、いずれか1種もしくは複数種が混合されていても良
い。
In the general formula [II], X 3 and X 4 are a combination of R 8 and R 7 -P 4 , P 3 and P 4 are substituents each containing a polymerizable functional group, and Ac is a general formula [II]. II] represents a functional group directly involved in ionic interaction when the compound represented by the formula [II] is converted to a salt monomer, and R 6 , R 7 , R 8 and
Each R 9 is composed of an alkyl group, an alkenyl group, an aralkyl group, an aralkenyl group, an alkoxyalkyl group, an acyloxyalkyl group, a sulfoalkyl group, an aryl group, an aromatic heterocyclic residue or the like. X 4 and R 9 may be linked to each other by a covalent bond to form a cyclic structure. When the covalent bond represented by X 4 -S is not a single bond but a double bond, R 9 does not exist. Also,
P 3 -R 6 and P 4 -R 7 may be linked by a plurality of covalent bonds, P 4 is may be covalently linked at the same time as other R 8, R 9 of R 7. Further, P 3 or R 6 may be linked to one or more sites of P 4 , R 7 , R 8 and R 9 by one or more covalent bonds. Similarly, P 4 or R 7 may be linked to one or more sites of P 3 and R 6 by one or more covalent bonds. However, in any case, the polymerizability of P 3 and P 4 is not hindered by their mutual connection. Any one kind or a plurality of kinds of such salt monomer precursors may be mixed.

【0023】塩モノマーを構成するカチオンに変換され
るカチオン前駆体部位と、アニオンに変換されるアニオ
ン前駆体部位のモル比は、50/1から1/50の範囲
にあることが望ましく、さらには10/1から1/1で
あることが望ましいが、特にこの範囲に限定されるもの
ではない。
The molar ratio of the cation precursor site converted to the cation constituting the salt monomer and the anion precursor site converted to the anion is preferably in the range of 50/1 to 1/50, and further, It is preferably 10/1 to 1/1, but is not particularly limited to this range.

【0024】これらの塩モノマー前駆体は、室温若しく
はそれ以下の温度では、化学変化若しくは物理変化を起
こすことはなく安定な化合物であるが、室温若しくは室
温以上の温度で、加熱し若しくは活性光線により処理す
ることにより、一般式[III]または一般式[IV]で表され
る構造の、塩モノマーに変換される。
These salt monomer precursors are stable compounds that do not undergo any chemical or physical changes at room temperature or below, but are stable at room temperature or above room temperature, or by actinic rays. By the treatment, it is converted into a salt monomer having a structure represented by the general formula [III] or the general formula [IV].

【0025】[0025]

【化5】 [Chemical 5]

【0026】一般式[III]の化合物は、重合性官能基を
備えたアルキル四級アンモニウムカチオンまたは含窒素
複素環式カチオン、及び重合性官能基を備えた有機酸ア
ニオンから構成されており、Ac-はイオン的相互作用に
直接的に関与するイオン性官能基を表す。
The compound of the general formula [III] is composed of an alkyl quaternary ammonium cation having a polymerizable functional group or a nitrogen-containing heterocyclic cation, and an organic acid anion having a polymerizable functional group. - represents an ionic functional groups directly involved in ionic interactions.

【0027】[0027]

【化6】 [Chemical 6]

【0028】一般式[IV]の化合物は、重合性官能基を備
えたスルホニウムカチオン、及び重合性官能基を備えた
有機酸アニオンから構成されており、Ac-はイオン的相
互作用に直接的に関与するイオン性官能基を表す。
The compound of the general formula [IV] is composed of a sulfonium cation having a polymerizable functional group and an organic acid anion having a polymerizable functional group, and Ac is directly involved in ionic interaction. Represents an ionic functional group involved.

【0029】尚、イオン的相互作用に直接的に関与する
イオン性官能基Ac-としては、例えば、カルボキシル
基、スルホキシル基等はその一例として挙げられるが、
本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。ま
た、塩モノマーを構成するカチオン部位とアニオン部位
のモル比、すなわちカチオン/アニオン比は10/1か
ら1/10の範囲にあることが望ましく、さらには1/
1であることが望ましいが、特にこの範囲に限定されな
い。なお、この比が1/1でない場合は、金属塩等の高
分子固体電解質の他の構成成分との間で電荷バランスが
図られていれば良い。
[0029] Incidentally, the ionic functional group Ac directly involved in ionic interactions - as, for example, a carboxyl group, but sulfoxyl group can be mentioned as an example,
The present invention is not limited to these specific examples. Further, the molar ratio of the cation site and the anion site constituting the salt monomer, that is, the cation / anion ratio is preferably in the range of 10/1 to 1/10, and further 1 /
It is preferably 1, but not particularly limited to this range. If this ratio is not 1/1, it is sufficient if the charge balance is achieved with other components of the solid polymer electrolyte such as metal salts.

【0030】塩モノマーを構成するカチオンとアニオン
のモル比が1/1でない場合は、電荷バランスを図るた
めに、重合性官能基を備えていない高分子化学種若しく
は低分子化学種若しくは各種金属塩等の添加を行うのが
望ましい。但しこの場合、電解質中におけるカチオン性
キャリアー(例えばリチウムイオン等)の輸率低下を避
けるために、アニオン性キャリアーの移動度は低いか、
もしくは移動度の比較的高いアニオン性化学種(ハロゲ
ンアニオン等)の電解質中に含まれる濃度が低い方が好
ましい。この条件を満たすものであれば如何様な化学種
でも実使用に供することは可能であるが、電導度等の電
気的特性において良好な結果を得るためには、特に移動
度の高いアニオン性化学種、即ちハロゲンアニオン濃度
が、500ppm以下であることが望ましい。常温溶融
塩を使用した従来の固体電解質の場合、対アニオンとし
て例えばAlCl4-等の金属酸アニオンを使用する場合が
あるが、この場合、高分子固体電解質の調製直後はハロ
ゲンイオンが低濃度しか含有されていなくても、長期に
渡る使用に際し、大気中からの吸湿により分解して系中
に大量のハロゲンアニオンを発生し、その結果電池特性
の悪化をもたらす事例が多々見受けられた。本発明者ら
の開発した高分子固体電解質は塩モノマーを使用するこ
とを特徴とするが、塩モノマー合成過程において対アニ
オンを重合性官能基を備えた対アニオンと交換したり、
あるいは対イオンの交換が対カチオンと同時に行えるた
め、移動度の高いフリーのハロゲンアニオン含有量を低
減することが容易であると言う特徴を有する。
When the molar ratio of the cation and the anion constituting the salt monomer is not 1/1, in order to balance the charge, a high molecular weight chemical species or a low molecular weight chemical species having no polymerizable functional group or various metal salts Etc. are preferably added. However, in this case, in order to avoid a decrease in the transport number of the cationic carrier (for example, lithium ions) in the electrolyte, the mobility of the anionic carrier is low,
Alternatively, it is preferable that the concentration of anionic species having a relatively high mobility (halogen anion, etc.) contained in the electrolyte is low. Although any chemical species satisfying this condition can be put to practical use, in order to obtain good results in electrical characteristics such as electric conductivity, anionic chemicals with particularly high mobility are required. It is desirable that the species, that is, the halogen anion concentration is 500 ppm or less. In the case of a conventional solid electrolyte using a room temperature molten salt, a metal acid anion such as AlCl 4 − may be used as a counter anion, but in this case, the halogen ion has only a low concentration immediately after the preparation of the polymer solid electrolyte. Even if it was not contained, there were many cases in which it decomposed due to moisture absorption from the atmosphere to generate a large amount of halogen anions in the system during long-term use, resulting in deterioration of battery characteristics. The polymer solid electrolyte developed by the present inventors is characterized by using a salt monomer, but in the process of synthesizing a salt monomer, the counter anion is exchanged with a counter anion having a polymerizable functional group,
Alternatively, since the counter ion can be exchanged at the same time as the counter cation, it is easy to reduce the content of the halogen anion having high mobility.

【0031】熱エネルギー若しくは活性光線の作用によ
り変換されて生成した塩モノマーと、重合性モノマーと
の重合反応としては、ラジカル重合、イオン重合、配位
重合、縮重合、付加重合等、種々の既知の重合方法が可
能であり、重合操作の簡便さ故にラジカル重合、配位重
合、縮重合、付加重合が望ましいが、特にこれらに限定
されない。
As the polymerization reaction of the salt monomer formed by being converted by the action of heat energy or actinic ray and the polymerizable monomer, various known methods such as radical polymerization, ionic polymerization, coordination polymerization, polycondensation, addition polymerization, etc. However, radical polymerization, coordination polymerization, polycondensation, and addition polymerization are preferable because of the simplicity of the polymerization operation, but are not particularly limited thereto.

【0032】本発明に用いられる塩モノマー前駆体か
ら、塩モノマーへの変換方法としては、熱エネルギー若
しくは活性光線の利用が挙げられるが、室温以上の加熱
によりアミン若しくはチオエーテルを、アルキレーショ
ンする方法が最も好ましい。特に、有機酸エステルとし
てアルキル若しくはアリールスルホン酸エステル、アミ
ンとしてトリアルキルアミン若しくはアルキルアリール
アミンを用いた場合は、良好な収率でアルキル化反応が
進行し、反応系内に均一に分散した状態で塩モノマーが
生成する。更に、このとき同時に重合性官能基による重
合反応を並行して行った場合、塩モノマーが系内に均一
に分散したまま固体化するので、内部組成の均質な高分
子固体電解質が得られる。なお、上記に挙げた前駆体及
び反応様式に限らず、極性転換可能であれば特にこれら
に限定されない。
As a method for converting the salt monomer precursor used in the present invention into a salt monomer, use of heat energy or actinic light can be mentioned. A method of alkylating an amine or thioether by heating at room temperature or higher is available. Most preferred. In particular, when an alkyl or aryl sulfonic acid ester is used as the organic acid ester and a trialkylamine or an alkylarylamine is used as the amine, the alkylation reaction proceeds at a good yield, and the alkyl ester is uniformly dispersed in the reaction system. A salt monomer is produced. Further, at this time, when the polymerization reaction by the polymerizable functional group is simultaneously performed in parallel, the salt monomer is solidified while being uniformly dispersed in the system, so that a solid polymer electrolyte having a uniform internal composition can be obtained. The precursors and the reaction modes listed above are not limited to the above and are not particularly limited as long as the polarity can be changed.

【0033】本発明に用いられる、塩モノマー前駆体と
相溶性の良い1種以上類の重合性モノマーは、高分子固
体電解質の可塑性、成形性、熱安定性の調節の目的の
他、高分子固体電解質の未硬化原液の粘度調節の目的の
ために添加せしめるもので、イオン性解離基を持たない
ものが好ましい。この目的のための重合性モノマーとし
ては、上記塩モノマーとラジカル共重合させる場合は、
炭素−炭素二重結合を有するカルボン酸エステル、スル
ホン酸エステル、若しくは芳香族化合物であることが好
ましく、さらにはアクリル酸エステル、メタクリル酸エ
ステル、スルホン酸エステル、アクリルアミド、メタク
リルアミド、スルホンアミド、若しくは置換基を備えた
スチレン誘導体等に代表されるアリール化合物が望まし
いが、上記塩モノマーと共重合可能な化学種であれば特
に限定されない。また、電池特性上何ら問題が無けれ
ば、前記の一般式[I],一般式[II]に示した、塩モノマ
ー前駆体化合物のいずれかと同一の化合物であっても良
い。
The one or more kinds of polymerizable monomers having a good compatibility with the salt monomer precursor used in the present invention are polymers for controlling plasticity, moldability and thermal stability of the polymer solid electrolyte. It is added for the purpose of adjusting the viscosity of the uncured undiluted solution of the solid electrolyte, and preferably has no ionic dissociative group. As the polymerizable monomer for this purpose, when radically copolymerizing with the salt monomer,
A carboxylic acid ester, a sulfonic acid ester, or an aromatic compound having a carbon-carbon double bond is preferable, and further, an acrylic acid ester, a methacrylic acid ester, a sulfonic acid ester, an acrylamide, a methacrylamide, a sulfonamide, or a substitution. An aryl compound represented by a styrene derivative having a group is preferable, but it is not particularly limited as long as it is a chemical species that can be copolymerized with the salt monomer. Further, as long as there is no problem in battery characteristics, the compound may be the same as any of the salt monomer precursor compounds shown in the above general formulas [I] and [II].

【0034】塩モノマー前駆体と重合性モノマーの相溶
性は、塩モノマー前駆体、重合性モノマー、及び他の構
成成分を混合した直後の、未硬化原液の状態で透明均一
な溶液若しくはペーストの形態をとるものが最も好まし
い。但し、実際に高分子固体電解質を製造する際に、必
然的に必要とされる有限な時間の範囲で、乳化、エマル
ジョン、コロイド、コアセルベートなどの状態で十分安
定に形態維持可能であれば、透明均一な溶液となりうる
重合性単量体に限らず種々の重合性単量体が適用可能で
ある。
The compatibility of the salt monomer precursor and the polymerizable monomer is determined by the form of a transparent and uniform solution or paste in the state of an uncured undiluted solution immediately after mixing the salt monomer precursor, the polymerizable monomer, and other constituent components. Is most preferred. However, when the solid polymer electrolyte is actually produced, it is transparent as long as it can maintain its shape sufficiently stably in the state of emulsification, emulsion, colloid, coacervate, etc. within the finite time range which is inevitably required. Not only the polymerizable monomer that can form a uniform solution, various polymerizable monomers can be applied.

【0035】本発明に用いられる金属塩としては、Li
PF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiAsF6、LiB
4、LiN(CF3SO32、C49SO3Li、LiC
(CF3SO23、LiFが挙げられ、これらを単独若し
くは2種以上を混合して用いても構わない。
The metal salt used in the present invention is Li
PF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiAsF 6 , LiB
F 4 , LiN (CF 3 SO 3 ) 2 , C 4 F 9 SO 3 Li, LiC
(CF 3 SO 2 ) 3 and LiF may be mentioned, and these may be used alone or in admixture of two or more.

【0036】本発明に用いられる可塑剤としては、プロ
ピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート
(EC)、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、エチルメチルカーボネート、ジメトキシエタン、テ
トラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルスルホキシ
ド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等が
挙げら挙げられ、これらを単独若しくは2種以上を混合
して用いても構わない。但し、全固体高分子電解質とし
ての特質を実現するため、可塑剤の添加量は高分子固体
電解質全体に対して30wt%以下であることが望まし
い。
As the plasticizer used in the present invention, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxane, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide. And the like. These may be used alone or in combination of two or more. However, in order to realize the characteristics of the all solid polymer electrolyte, it is desirable that the addition amount of the plasticizer is 30 wt% or less with respect to the entire polymer solid electrolyte.

【0037】[0037]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明するが、本発明はこれによって何ら限定されるもので
はない。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on examples, but the present invention is not limited thereto.

【0038】[実施例1] 塩モノマーAの前駆体A−1:p−スチレンスルホン酸
メチルエステルの合成 スチレンスルホニルクロリド20.3g(100mmo
l)を、無水メタノール200mlに均一に溶解する。
これに28wt%ナトリウムメトキシド/メタノール溶
液19.5gを、攪拌しながら室温でゆっくり滴下する
と定量的に反応が進行した。反応液を蒸留水で希釈した
後、クロロホルムで生成物を抽出し、炭酸水素ナトリウ
ム水溶液及び蒸留水で洗浄し、回収したクロロホルム相
を減圧濃縮して、粗生成物を回収した。粗生成物は常法
により減圧蒸留を行って精製し、淡黄色透明な液状生成
物:スチレンスルホン酸メチルエステルを得た。
Example 1 Precursor A-1 of Salt Monomer A: Synthesis of p-Styrenesulfonic Acid Methyl Ester 20.3 g (100 mmo) of styrenesulfonyl chloride
l) is homogeneously dissolved in 200 ml of anhydrous methanol.
To this, 19.5 g of a 28 wt% sodium methoxide / methanol solution was slowly added dropwise at room temperature with stirring, and the reaction proceeded quantitatively. After the reaction solution was diluted with distilled water, the product was extracted with chloroform, washed with an aqueous sodium hydrogen carbonate solution and distilled water, and the recovered chloroform phase was concentrated under reduced pressure to recover a crude product. The crude product was purified by vacuum distillation according to a conventional method to obtain a pale yellow and transparent liquid product: styrenesulfonic acid methyl ester.

【0039】塩モノマーAの前駆体A−2:p−ジエチ
ルアミノメチルスチレンの合成 ジエチルアミン7.3
1g(100mmol),炭酸カリウム7.60g(55
mmol),特級エタノール100ml,および蒸留水
5mlの懸濁液を、室温で緩やかに攪拌しながら、クロ
ロメチルスチレン15.3g(100mmol)/特級
エタノール希釈液をゆっくり滴下した。滴下終了後は、
攪拌をやや強めにして終夜室温で攪拌した。反応液は濾
過して不溶分を除去した後、濾液を塩酸酸性にしてトル
エンを加えて分液操作を行い、水相のみ回収した。この
水相を5N水酸化ナトリウム水溶液で塩基性とし、トル
エンを加えて分液操作を行い、トルエン相を回収した。
このトルエン相を無水硫酸ナトリウム上で一晩乾燥させ
た後、溶媒を減圧溜去し、生成物:p−ジエチルアミノ
メチルスチレンを得た。
Precursor A-2 of Salt Monomer A: Synthesis of p-Diethylaminomethylstyrene Diethylamine 7.3
1 g (100 mmol), potassium carbonate 7.60 g (55
mmol), 100 ml of special grade ethanol, and 5 ml of distilled water were gently stirred at room temperature, and 15.3 g (100 mmol) of chloromethylstyrene / diluted grade of special grade ethanol was slowly added dropwise. After the dropping,
The stirring was slightly increased and the mixture was stirred overnight at room temperature. After the reaction solution was filtered to remove insoluble matter, the filtrate was acidified with hydrochloric acid and toluene was added for liquid separation operation to collect only the aqueous phase. The aqueous phase was made basic with a 5N sodium hydroxide aqueous solution, toluene was added to perform liquid separation operation, and the toluene phase was recovered.
After the toluene phase was dried over anhydrous sodium sulfate overnight, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a product: p-diethylaminomethylstyrene.

【0040】高分子固体電解質の調製 上記塩モノマー前駆体A−1:0.0119g、前駆体
A−2:0.0114g、エチレングリコールジメタク
リレート0.0119g、およびメチルアクリレート0.
0897mlの、(1M)LiPF6[EC/PC]溶液0.
744mlを、室温で混合し均一に溶解させた。この溶
液を十分に脱気したのち、50℃/30minの加熱処
理を行った。処理後すぐに240mMベンゾイルパーオ
キサイド[EC/PC]溶液0.167mlを加えて攪拌
し、均一に溶解させ、引き続きこの溶液を80℃で10
0分加熱し、淡黄色透明のゲル状高分子電解質を得た。
Preparation of Polymer Solid Electrolyte The above salt monomer precursor A-1: 0.01119 g, precursor A-2: 0.0114 g, ethylene glycol dimethacrylate 0.0119 g, and methyl acrylate 0.1.
0897 ml of (1M) LiPF 6 [EC / PC] solution 0.
744 ml was mixed at room temperature and dissolved uniformly. After sufficiently degassing this solution, heat treatment was performed at 50 ° C./30 min. Immediately after the treatment, 0.167 ml of a 240 mM benzoyl peroxide [EC / PC] solution was added and stirred to uniformly dissolve the solution.
After heating for 0 minutes, a pale yellow transparent gel-like polymer electrolyte was obtained.

【0041】高分子固体電解質の電導度評価 上記で得られた高分子電解質について、交流インピーダ
ンス法により電導度を測定した。測定の際の周波数範囲
は50Hz〜30MHz、電圧は0.5Vとした。測定
の結果、室温(20℃)に於ける電導度は4.75×1
-3S/cmであった。この淡黄色透明のゲル状固体
は、2ヶ月経過後も変色/分解等は観察されなかった。
Conductivity Evaluation of Polymer Solid Electrolyte The conductivity of the polymer electrolyte obtained above was measured by an AC impedance method. The frequency range at the time of measurement was 50 Hz to 30 MHz, and the voltage was 0.5 V. As a result of the measurement, the electric conductivity at room temperature (20 ° C) is 4.75 x 1
It was 0 -3 S / cm. This pale yellow transparent gel-like solid did not show discoloration / decomposition or the like even after 2 months.

【0042】[実施例2] 高分子固体電解質の調製 上記塩モノマー前駆体A−1:0.6443g、前駆体
A−2:0.6152g、エチレングリコールジメタク
リレート0.0991g、ジメチルアクリルアミド0.1
02ml、エチレンカーボネート/プロピレンカーボネ
ート[1mol/1mol]混合溶媒0.150ml、および過塩素
酸リチウム粉末0.2128gを、室温で混合し暫く攪
拌して均一に溶解させた。これに引き続き240mMベ
ンゾイルパーオキサイド[EC/PC]溶液0.167m
lを加えて攪拌し、均一に溶解させた。この溶液を十分
に脱気したのち、80℃で100分加熱し、無色透明で
かつ柔軟な固体高分子電解質を得た。
Example 2 Preparation of Polymer Solid Electrolyte The above salt monomer precursor A-1: 0.6443 g, precursor A-2: 0.6152 g, ethylene glycol dimethacrylate 0.0991 g, dimethylacrylamide 0.1.
02 ml, ethylene carbonate / propylene carbonate [1 mol / 1 mol] mixed solvent 0.150 ml, and lithium perchlorate powder 0.2128 g were mixed at room temperature and stirred for a while to be uniformly dissolved. Subsequent to this, 240 mM benzoyl peroxide [EC / PC] solution 0.167 m
1 was added and stirred to dissolve uniformly. After thoroughly degassing this solution, it was heated at 80 ° C. for 100 minutes to obtain a colorless, transparent and flexible solid polymer electrolyte.

【0043】高分子固体電解質の電導度評価 得られた高分子電解質について、実施例1と同様にして
電導度を測定した結果、電導度は5.81×10-3S/
cmで、2ヶ月経過後も変色/分解等は観察されなかっ
た。
Conductivity Evaluation of Polymer Solid Electrolyte The conductivity of the obtained polymer electrolyte was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the conductivity was 5.81 × 10 −3 S /
In cm, discoloration / decomposition etc. were not observed even after 2 months.

【0044】[比較例1] 塩モノマーAの合成 実施例で得られた塩モノマー前駆体A−1:3.965
g(20mmol)、及びA−2:3.786g(20
mmol)を均一に混合し、50℃/60min加熱攪
拌した。反応は定量的に進行した。得られた粘凋な生成
物に、テトラヒドロフランを加えてほぐし、白色固形物
を回収した。これを再結晶により精製し、塩モノマーA
を得た。
[Comparative Example 1] Synthesis of salt monomer A Salt monomer precursor A-1 obtained in Example: 3.965
g (20 mmol), and A-2: 3.786 g (20
(mmol) was uniformly mixed, and heated and stirred at 50 ° C./60 min. The reaction proceeded quantitatively. Tetrahydrofuran was added to the obtained viscous product to loosen it, and a white solid substance was collected. This was purified by recrystallization and salt monomer A
Got

【0045】[高分子固体電解質の調製]実施例1にお
いて、高分子固体電解質を調製する際に、塩モノマー前
駆体A−1及びA−2の代わりに、上記で得られた塩モ
ノマーAを用いたが、この塩モノマーAは、LiPF
6[EC/PC]溶液に対する溶解性が低く、均一溶液と
ならなかった。
[Preparation of Polymer Solid Electrolyte] In Example 1, when the polymer solid electrolyte was prepared, the salt monomer A obtained above was used instead of the salt monomer precursors A-1 and A-2. The salt monomer A used was LiPF.
6 Solubility in [EC / PC] solution was low, and a uniform solution was not obtained.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明に拠れば、室温付近でも10-3
/cm以上の、高いイオン導電性を発現し、且つ可尭
性、機械強度、柔軟性、経時安定性に優れた高分子固体
電解質を、簡便に、且つ不純物の出来るだけ少ない状態
で製造することが可能となる。
According to the present invention, 10 -3 S even at room temperature
/ Cm or more, to express a high ionic conductivity, excellent in flexibility, mechanical strength, flexibility, stability over time, to produce a solid polymer electrolyte easily and in a state with as few impurities as possible Is possible.

───────────────────────────────────────────────────── 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) // H01M 10/40 H01M 10/40 B Fターム(参考) 4J011 PA06 PA26 PA30 PA35 PA37 PA45 PB23 PB27 PC02 PC08 4J100 AB07P AB07Q AL02R AL03R AL62R AM15R AM19R BA32P BA55Q CA04 CA05 EA03 FA18 JA43 5G301 CA08 CA16 CA30 CD01 5H029 AJ06 AM16 CJ02 DJ09 HJ01 HJ02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) // H01M 10/40 H01M 10/40 BF term (reference) 4J011 PA06 PA26 PA30 PA35 PA37 PA45 PB23 PB27 PC02 PC08 4J100 AB07P AB07Q AL02R AL03R AL62R AM15R AM19R BA32P BA55Q CA04 CA05 EA03 FA18 JA43 5G301 CA08 CA16 CA30 CD01 5H029 AJ06 AM16 CJ02 DJ09 HJ01 HJ02

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 イオン的相互作用を有する塩モノマー成
分と、1種類以上の重合性モノマー成分とからなる、特
定構造の共重合ポリマー、金属塩、および可塑剤からな
る高分子固体電解質であって、特定構造の共重合ポリマ
ーが、塩モノマー前駆体と、該塩モノマー前駆体と相溶
性の良い1種類以上の重合性モノマーとを、他の構成成
分と共に、室温若しくは室温以下の温度で均一に混合し
た後、室温若しくは室温以上の温度で加熱し、若しくは
活性光線の作用により、塩モノマー前駆体を塩モノマー
に変換させると共に、該塩モノマーと重合性モノマーと
の共重合反応により生成せしめたものであることを特徴
とする高分子固体電解質。
1. A polymer solid electrolyte comprising a copolymerized polymer having a specific structure, comprising a salt monomer component having ionic interaction and one or more polymerizable monomer components, a metal salt, and a plasticizer. , A copolymer having a specific structure, a salt monomer precursor, and one or more polymerizable monomers having good compatibility with the salt monomer precursor, together with other constituents, at room temperature or at a temperature of room temperature or less After mixing, the salt monomer precursor is converted into a salt monomer by heating at room temperature or a temperature higher than room temperature, or by the action of actinic rays, and at the same time, it is produced by a copolymerization reaction of the salt monomer and a polymerizable monomer. A solid polymer electrolyte characterized by:
【請求項2】 塩モノマー前駆体が、一般式[I]で表さ
れ、重合性官能基を備えた含窒素化合物と、重合性官能
基を備えた有機酸エステルとから構成されることを特徴
とする、請求項1記載の高分子固体電解質。 【化1】 式中、X1,X2はR3及びR2−P2の組み合わせからな
り、P1,P2はそれぞれ重合性官能基を含む置換基、A
cは一般式[I]で表される化合物が塩モノマーに変換さ
れたとき、イオン的相互作用に直接的に関与する官能基
を表し、R1,R2,R3,R4,R5はそれぞれアルキル
基、アルケニル基、アラルキル基、アラルケニル基、ア
ルコキシアルキル基、アシルオキシアルキル基、スルホ
アルキル基、アリール基、あるいは芳香族複素環残基等
からなる。X2,R4,R5はいずれか一対若しくはそれ
以上が相互に共有結合により連結され、環状構造を形成
していても構わない。また、X2−N,R4−N,R5
Nに示される共有結合のいづれか一つが、単結合でなく
二重結合である場合は、R4,R5のいづれか一つは存在
しない。また、P1−R1及びP2−R2は複数の共有結合
により連結されていても良く、P2はR2のほかR3
4,R5と同時に共有結合により連結されていても構わ
ない。また、P1もしくはR1は、P2,R2,R3,R4
5の1つ以上の部位と、一つ以上の共有結合により連
結されていても構わない。同様にP2もしくはR2は、P
1,R1の1つ以上の部位と一つ以上の共有結合により連
結されていても構わない。但し、何れの場合もこれらの
相互連結によりP1及びP2の重合性は阻害されない。こ
のような塩モノマー前駆体は、いずれか1種もしくは複
数種が混合されていても良い。
2. The salt monomer precursor is represented by the general formula [I] and is composed of a nitrogen-containing compound having a polymerizable functional group and an organic acid ester having a polymerizable functional group. The polymer solid electrolyte according to claim 1. [Chemical 1] Wherein, X 1, X 2 is a combination of R 3 and R 2 -P 2, substituents containing respectively P 1, P 2 polymerizable functional group, A
c represents a functional group directly involved in ionic interaction when the compound represented by the general formula [I] is converted into a salt monomer, and R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 Are each an alkyl group, an alkenyl group, an aralkyl group, an aralkenyl group, an alkoxyalkyl group, an acyloxyalkyl group, a sulfoalkyl group, an aryl group, or an aromatic heterocyclic residue. Any one or more of X 2 , R 4 and R 5 may be mutually linked by a covalent bond to form a cyclic structure. Further, X 2 -N, R 4 -N , R 5 -
When one of the covalent bonds represented by N is a double bond instead of a single bond, then one of R 4 and R 5 does not exist. Also, P 1 -R 1 and P 2 -R 2 may also be connected by a plurality of covalent bonds, P 2 Other R 2 R 3,
It may be linked by a covalent bond at the same time as R 4 and R 5 . Further, P 1 or R 1 is P 2 , R 2 , R 3 , R 4 ,
It may be linked to one or more sites of R 5 by one or more covalent bonds. Similarly, P 2 or R 2 is P
It may be linked to one or more sites of 1 , R 1 by one or more covalent bonds. However, in any case, the polymerizability of P 1 and P 2 is not hindered by their mutual connection. Any one kind or a plurality of kinds of such salt monomer precursors may be mixed.
【請求項3】 塩モノマー前駆体が、一般式[II]で表さ
れ、重合性官能基を備えた含硫黄化合物と、重合性官能
基を備えた有機酸エステルから構成されることを特徴と
する、請求項1記載の高分子固体電解質。 【化2】 式中,X3,X4はR8及びR7−P4の組み合わせからな
り、P3,P4はそれぞれ重合性官能基を含む置換基、A
cは一般式[II]で表される化合物が塩モノマーに変換さ
れたとき、イオン的相互作用に直接的に関与する官能基
を表し、R6,R7,R8,R9はそれぞれアルキル基、ア
ルケニル基、アラルキル基、アラルケニル基、アルコキ
シアルキル基、アシルオキシアルキル基、スルホアルキ
ル基、アリール基、あるいは芳香族複素環残基等からな
る。X4,R9は相互に共有結合により連結され環状構造
を形成していても構わない。また、X4−Sに示される
共有結合が単結合でなく、二重結合である場合は、R9
は存在しない。また、P3−R6及びP4−R7は複数の共
有結合により連結されていてもよく、P4はR7のほかR
8,R9と同時に共有結合により連結されていても構わな
い。また、P3もしくはR6は、P4,R7,R8,R9の1
つ以上の部位と、一つ以上の共有結合により連結されて
いても構わない。同様にP4もしくはR7は、P3,R6
1つ以上の部位と一つ以上の共有結合により連結されて
いても構わない。但し、何れの場合もこれらの相互連結
によりP3及びP4の重合性は阻害されない。このような
塩モノマー前駆体は、いずれか1種もしくは複数種が混
合されていても良い。
3. The salt monomer precursor is represented by the general formula [II] and comprises a sulfur-containing compound having a polymerizable functional group and an organic acid ester having a polymerizable functional group. The polymer solid electrolyte according to claim 1. [Chemical 2] Wherein, X 3, X 4 is a combination of R 8 and R 7 -P 4, substituents containing P 3, P 4 are each polymerizable functional group, A
c represents a functional group directly involved in ionic interaction when the compound represented by the general formula [II] is converted into a salt monomer, and R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are each an alkyl group. A group, an alkenyl group, an aralkyl group, an aralkenyl group, an alkoxyalkyl group, an acyloxyalkyl group, a sulfoalkyl group, an aryl group, or an aromatic heterocyclic residue. X 4 and R 9 may be linked to each other by a covalent bond to form a cyclic structure. In addition, when the covalent bond represented by X 4 -S is not a single bond but a double bond, R 9
Does not exist. In addition, P 3 -R 6 and P 4 -R 7 may be linked by a plurality of covalent bonds, and P 4 is R 7 as well as R 7 .
It may be linked by a covalent bond at the same time as 8 and R 9 . Further, P 3 or R 6 is 1 of P 4 , R 7 , R 8 and R 9 .
It may be linked to one or more sites by one or more covalent bonds. Similarly, P 4 or R 7 may be linked to one or more sites of P 3 and R 6 by one or more covalent bonds. However, in any case, the polymerizability of P 3 and P 4 is not hindered by their mutual connection. Any one kind or a plurality of kinds of such salt monomer precursors may be mixed.
【請求項4】 塩モノマー前駆体が、一般式[I]で表さ
れる化合物と一般式[II]で表される化合物とを、混合し
たものであることを特徴とする、請求項1記載の高分子
固体電解質。
4. The salt monomer precursor is a mixture of a compound represented by the general formula [I] and a compound represented by the general formula [II], wherein the salt monomer precursor is a mixture. Polymer solid electrolyte.
【請求項5】 塩モノマーに含まれるカチオンの対アニ
オンとして含まれる、ハロゲンイオン、すなわちF-
Cl-、Br-、又はI-の量が、高分子固体電解質全体に
対して500ppm以下であることを特徴とする、請求
項1ないし請求項4のいずれかに記載の高分子固体電解
質。
5. A halogen ion, ie, F , contained as a counter anion of the cation contained in the salt monomer.
5. The solid polymer electrolyte according to claim 1, wherein the amount of Cl , Br , or I is 500 ppm or less with respect to the total solid polymer electrolyte.
【請求項6】 塩モノマー前駆体と相溶性の良い重合性
モノマーが、イオン性解離基を持たないものであること
を特徴とする、請求項1ないし請求項5のいずれかに記
載の高分子固体電解質。
6. The polymer according to claim 1, wherein the polymerizable monomer having a good compatibility with the salt monomer precursor has no ionic dissociative group. Solid electrolyte.
【請求項7】 金属塩が、アルカリ金属塩若しくはアル
カリ土類金属塩を、単独若しくは2種以上を混合したも
のであることを特徴とする、請求項1〜請求項6のいず
れかに記載の高分子固体電解質。
7. The metal salt according to claim 1, wherein the metal salt is an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt, or a mixture of two or more thereof. Polymer solid electrolyte.
【請求項8】 イオン的相互作用を有する塩モノマー成
分と、1種類以上の重合性モノマー成分とからなる、特
定構造の共重合ポリマー、金属塩、および可塑剤からな
る高分子固体電解質の製造方法であって、塩モノマー前
駆体と、該塩モノマー前駆体と相溶性が良く1種類以上
の重合性モノマーとを、他の構成成分と共に、室温若し
くは室温以下の温度で均一に混合した後、室温若しくは
室温以上の温度で加熱し、若しくは活性光線の作用によ
り、塩モノマー前駆体を塩モノマーに変換させると共
に、該塩モノマーと重合性モノマーとの重合反応によ
り、特定構造の共重合ポリマーを生成させることを特徴
とする高分子固体電解質の製造方法。
8. A method for producing a polymer solid electrolyte comprising a copolymerized polymer having a specific structure, comprising a salt monomer component having ionic interaction and one or more polymerizable monomer components, a metal salt, and a plasticizer. Where the salt monomer precursor and one or more polymerizable monomers having good compatibility with the salt monomer precursor are uniformly mixed at room temperature or at a temperature of room temperature or less with other components, Alternatively, the salt monomer precursor is converted into a salt monomer by heating at room temperature or higher, or by the action of actinic rays, and a copolymerization polymer having a specific structure is produced by a polymerization reaction between the salt monomer and a polymerizable monomer. A method for producing a polymer solid electrolyte, comprising:
【請求項9】 塩モノマー前駆体が、前記一般式[I]で
表され重合性官能基を備えた含窒素化合物、若しくは、
前記一般式[II]で表され重合性官能基を備えた含硫黄化
合物と、重合性官能基を備えた有機酸エステルとから構
成されたもの、又は、それらの混合物であることを特徴
とする、請求項8記載の高分子固体電解質の製造方法。
9. The salt monomer precursor is a nitrogen-containing compound represented by the general formula [I] and having a polymerizable functional group, or
Characterized by comprising a sulfur-containing compound represented by the general formula [II] having a polymerizable functional group, and an organic acid ester having a polymerizable functional group, or a mixture thereof. The method for producing a polymer solid electrolyte according to claim 8.
JP2002027432A 2002-02-04 2002-02-04 Polymer solid electrolyte and method for producing the same Expired - Fee Related JP3883442B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002027432A JP3883442B2 (en) 2002-02-04 2002-02-04 Polymer solid electrolyte and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002027432A JP3883442B2 (en) 2002-02-04 2002-02-04 Polymer solid electrolyte and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003229022A true JP2003229022A (en) 2003-08-15
JP3883442B2 JP3883442B2 (en) 2007-02-21

Family

ID=27748956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002027432A Expired - Fee Related JP3883442B2 (en) 2002-02-04 2002-02-04 Polymer solid electrolyte and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3883442B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005108553A (en) * 2003-09-29 2005-04-21 Sumitomo Bakelite Co Ltd Whole solid electrolyte, its manufacturing method, and secondary battery using whole solid electrolyte
JP2005142024A (en) * 2003-11-06 2005-06-02 Sumitomo Bakelite Co Ltd Solid polyelectrolyte and secondary battery using the same
JP2005276613A (en) * 2004-03-24 2005-10-06 Sumitomo Bakelite Co Ltd High polymer solid electrolyte and secondary battery using it
JP2006236933A (en) * 2005-02-28 2006-09-07 Sumitomo Bakelite Co Ltd Composition for ion conductive electrolyte, ion conductive electrolyte and seecondary cell using above ion conductiv electrolyte
JP2007106849A (en) * 2005-10-12 2007-04-26 Sumitomo Bakelite Co Ltd Electrolyte resin composition, ion conducting electrolyte and secondary battery using it

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005108553A (en) * 2003-09-29 2005-04-21 Sumitomo Bakelite Co Ltd Whole solid electrolyte, its manufacturing method, and secondary battery using whole solid electrolyte
JP4622220B2 (en) * 2003-09-29 2011-02-02 住友ベークライト株式会社 ALL-SOLID ELECTROLYTE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND SECONDARY BATTERY USING THE ALL-SOLID ELECTROLYTE
JP2005142024A (en) * 2003-11-06 2005-06-02 Sumitomo Bakelite Co Ltd Solid polyelectrolyte and secondary battery using the same
JP2005276613A (en) * 2004-03-24 2005-10-06 Sumitomo Bakelite Co Ltd High polymer solid electrolyte and secondary battery using it
JP2006236933A (en) * 2005-02-28 2006-09-07 Sumitomo Bakelite Co Ltd Composition for ion conductive electrolyte, ion conductive electrolyte and seecondary cell using above ion conductiv electrolyte
JP2007106849A (en) * 2005-10-12 2007-04-26 Sumitomo Bakelite Co Ltd Electrolyte resin composition, ion conducting electrolyte and secondary battery using it

Also Published As

Publication number Publication date
JP3883442B2 (en) 2007-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH1083821A (en) Molten salt type high polymer electrolyte
TW201723002A (en) Use of particular polymers as charge storage means
KR20120068038A (en) Fluoroalkane derivative, gelling agent and gel composition
JP2014029796A (en) Lithium ion conductive crystallized solid electrolyte, and method for manufacturing the same
US10665896B2 (en) Polymer network single-ion conductors with flexible linker
JP3883442B2 (en) Polymer solid electrolyte and method for producing the same
JP4407502B2 (en) Lithium ion conductive electrolyte and secondary battery using the same
JP4830314B2 (en) Composition for ion conductive electrolyte, ion conductive electrolyte, and secondary battery using the ion conductive electrolyte
JP3883439B2 (en) Polymer solid electrolyte
JP4389454B2 (en) Polymer solid electrolyte
JP2010287446A (en) Electrolyte for secondary battery
JP2003142160A (en) Lithium ion conductive gel-form electrolyte and polymer lithium ion secondary battery
JP2006269303A (en) Ion conducting electrolyte and secondary battery using it
JPS58188062A (en) Electrochemical battery of solid state
JP2002208310A (en) Ion conductive polymer and polymer solid electrolyte and battery using these
JP2002279826A (en) Polymer electrolyte gel and manufacturing method of the same
JP4273803B2 (en) Polymer solid electrolyte
JP2003213066A (en) Lithium ion-conductive gel-like electrolyte
JP2006286351A (en) Lithium ion conductive electrolyte, composition for the same, its manufacturing method, and secondary battery
JP2006185831A (en) Composition for lithium ion conductive electrolyte and production method for lithium ion conductive electrolyte
JP4145617B2 (en) Lithium ion conductive gel electrolyte
JP4300954B2 (en) Polymer solid electrolyte
JP2006182975A (en) Composition for electrolyte, ion conductive electrolyte obtained from the composition and secondary battery using the electrolyte
JP4945992B2 (en) Ion conductive electrolyte and secondary battery using the ion conductive electrolyte
JP2004119318A (en) Lithium ion conductive fully solid electrolyte and lithium ion conductive gelatinous electrolyte

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041208

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060829

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060901

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061020

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20061114

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20061114

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101124

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111124

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111124

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121124

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131124

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees