JP2003257239A - Cross-linked polymer solid electrolyte and battery - Google Patents

Cross-linked polymer solid electrolyte and battery

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JP2003257239A
JP2003257239A JP2002059990A JP2002059990A JP2003257239A JP 2003257239 A JP2003257239 A JP 2003257239A JP 2002059990 A JP2002059990 A JP 2002059990A JP 2002059990 A JP2002059990 A JP 2002059990A JP 2003257239 A JP2003257239 A JP 2003257239A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cross-linked polymer solid electrolyte that is superior in mechanical property and ion conduction. <P>SOLUTION: This is a cross-linked polymer solid electrolyte that is obtained from (A) a siloxane compound having two or more functional groups capable of cross-linking, (B) a polymer having ether linkage containing a functional group capable of cross-linking, (C) an electrolyte salt compound, and (D) a siloxane compound having one reactive group existing as necessary. <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】本発明は高分子化合物と添加
剤と電解質塩化合物とを含む電解質に関し、特に、電
池、キャパシター、センサー等の電気化学デバイス用材
料として好適な架橋高分子固体電解質に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrolyte containing a polymer compound, an additive and an electrolyte salt compound, and more particularly to a crosslinked polymer solid electrolyte suitable as a material for electrochemical devices such as batteries, capacitors and sensors.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電池、キャパシター、センサーな
どの電気化学デバイスを構成する電解質は、イオン伝導
性の点から溶液またはペースト状のものが用いられてい
るが、液漏れによる機器の損傷の恐れがあること、また
電解液を含浸させるセパレーターを必要とするので、デ
バイスの超小型化、薄型化に限界があることなどの問題
点が指摘されている。これに対し無機結晶性物質、無機
ガラス、有機高分子系物質などの固体電解質が提案され
ている。有機高分子系物質は一般に加工性、成形性に優
れ、得られる固体電解質が柔軟性、曲げ加工性を有し、
応用されるデバイスの設計の自由度が高くなることなど
の点からその進展が期待されている。しかしながら、イ
オン伝導性の面では他の材質より劣っているのが現状で
ある。
2. Description of the Related Art Conventionally, electrolytes that constitute electrochemical devices such as batteries, capacitors and sensors have been used in the form of solutions or pastes from the viewpoint of ionic conductivity, but there is a risk of damage to equipment due to liquid leakage. However, it has been pointed out that there are limitations to ultra-miniaturization and thinning of the device because of the need for a separator impregnated with an electrolytic solution. On the other hand, solid electrolytes such as inorganic crystalline substances, inorganic glass, and organic polymer substances have been proposed. Organic polymer materials are generally excellent in workability and moldability, and the resulting solid electrolyte has flexibility and bendability,
The progress is expected from the standpoint of increasing the degree of freedom in the design of applied devices. However, at present, it is inferior to other materials in terms of ion conductivity.

【0003】エチレンオキシドの単独重合体とアルカリ
金属イオン系におけるイオン伝導性の発見より、高分子
固体電解質の研究は活発に行われるようになった。その
結果、ポリマーマトリックスとしては、その運動性の高
さ及び金属カチオンの溶解性の点でポリエチレンオキシ
ドなどのポリエーテルが最も有望と考えられている。イ
オンの移動はポリマーの結晶部ではなくアモルファス部
分で起こることが予測されている。それ以来、ポリエチ
レンオキシドの結晶性を低下させるために、種々のエポ
キシドとの共重合が行われてきている。特公昭62-2
49361号公報には、エチレンオキシドとプロピレン
オキシドとの共重合体からなる固体電解質、米国特許U
SP 4,818,644号公報にはエチレンオキシドと
メチルグリシジルエーテルとの共重合体からなる固体電
解質が示されている。しかしながら、いずれもイオン伝
導度は必ずしも満足のいくものではなかった。
The discovery of ionic conductivity in homopolymers of ethylene oxide and alkali metal ion systems has led to active research on polymer solid electrolytes. As a result, polyethers such as polyethylene oxide are considered to be the most promising polymer matrix in terms of its high mobility and solubility of metal cations. It is predicted that the migration of ions will occur in the amorphous part of the polymer rather than the crystalline part. Since then, copolymerization with various epoxides has been carried out in order to reduce the crystallinity of polyethylene oxide. Japanese Examined Japanese Patent Sho 62-2
Japanese Patent No. 49361 discloses a solid electrolyte composed of a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide.
SP 4,818,644 discloses a solid electrolyte composed of a copolymer of ethylene oxide and methyl glycidyl ether. However, the ionic conductivity was not always satisfactory in all cases.

【0004】共重合体に特定のアルカリ金属塩を含有さ
せて高分子固体電解質に応用する試みが本出願人を含む
特開平9−324114号公報に提案されているが、電
解質のフィルム強度を上げるために、このポリマー電解
質を架橋すると分子の運動性が低下することにより、イ
オン伝導性の低下をもたらしている。実用的に充分な伝
導度の値は得られていない。
An attempt to incorporate a specific alkali metal salt into a copolymer and apply it to a polymer solid electrolyte has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-324114 including the applicant of the present invention, but the film strength of the electrolyte is increased. Therefore, when the polymer electrolyte is crosslinked, the mobility of molecules is reduced, resulting in a reduction in ionic conductivity. Practically sufficient conductivity values have not been obtained.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、機械
的特性およびイオン伝導性が優れた架橋高分子固体電解
質を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a crosslinked polymer solid electrolyte having excellent mechanical properties and ionic conductivity.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、(A)架橋可
能な官能基を2個以上有するシロキサン化合物、(B)
架橋可能な官能基を含むエーテル結合を有する重合体、
(C)電解質塩化合物、および(D)必要に応じて存在
する、反応性基を1個有するシロキサン化合物から得ら
れる架橋高分子固体電解質を提供する。さらに、本発明
は、前記架橋高分子固体電解質を用いた電池をも提供す
る。
The present invention provides (A) a siloxane compound having two or more crosslinkable functional groups, and (B)
A polymer having an ether bond containing a crosslinkable functional group,
A crosslinked polymer solid electrolyte obtained from (C) an electrolyte salt compound and (D) a siloxane compound having one reactive group, which is optionally present. Furthermore, the present invention also provides a battery using the crosslinked polymer solid electrolyte.

【0007】架橋高分子固体電解質が、可塑剤、特に、
エチレンオキシド単位(オキシエチレン鎖)を有する有
機ケイ素を含む可塑剤を含有すると、ポリマーの結晶化
が抑制されガラス転移温度が低下し、低温でも無定形相
が多く形成されるためにイオン伝導度が良くなる。本発
明の架橋高分子固体電解質を用いると、内部抵抗の小さ
い高性能の電池が得られることも見いだした。本発明の
架橋高分子固体電解質は、ゲル状であってよい。ここ
で、ゲルとは非プロトン性有機溶媒等の溶媒によって膨
潤したポリマーである。
The crosslinked polymer solid electrolyte is a plasticizer, especially
When a plasticizer containing an organosilicon having an ethylene oxide unit (oxyethylene chain) is contained, crystallization of the polymer is suppressed, the glass transition temperature is lowered, and many amorphous phases are formed even at low temperatures, resulting in good ionic conductivity. Become. It was also found that a high-performance battery having a small internal resistance can be obtained by using the crosslinked polymer solid electrolyte of the present invention. The crosslinked polymer solid electrolyte of the present invention may be in the form of gel. Here, the gel is a polymer swollen by a solvent such as an aprotic organic solvent.

【0008】架橋可能な官能基を2個以上有するシロキ
サン化合物(A)は、少なくとも2つの架橋可能な官能
基および少なくとも1つのオキシエチレン鎖を有するシ
ロキサン化合物であることが好ましい。架橋可能な官能
基における反応性基は、一般に、(a)エチレン性不飽
和基、(b)水素化ケイ素基、(c)エポキシ基または
(d)水酸基である。好ましくは、エチレン性不飽和基
である。
The siloxane compound (A) having two or more crosslinkable functional groups is preferably a siloxane compound having at least two crosslinkable functional groups and at least one oxyethylene chain. The reactive group in the crosslinkable functional group is generally (a) an ethylenically unsaturated group, (b) a silicon hydride group, (c) an epoxy group or (d) a hydroxyl group. It is preferably an ethylenically unsaturated group.

【0009】シロキサン化合物(A)は、特に好ましく
は下記式(A−1)、(A−2)または(A−3)で表
される化合物である。
The siloxane compound (A) is particularly preferably a compound represented by the following formula (A-1), (A-2) or (A-3).

【0010】[0010]

【化9】 [式中、RおよびRはCH=CCHCO-またはCH=CH
CO-または炭素数2〜5のアルケニルオキシ基、Rおよ
びRは各々-(CH)p-または-(CH)q-(但し、p, qは0
〜3の整数)を表し、a, b およびcは0〜50の整数であ
る。]
[Chemical 9] [Wherein R 3 and R 6 are CH 2 = CCH 3 CO 2 -or CH 2 = CH
CO 2 -or an alkenyloxy group having 2 to 5 carbon atoms, R 4 and R 5 are each-(CH 2 ) p- or-(CH 2 ) q- (where p and q are 0
~ Integer of 3), a, b and c are integers of 0 to 50. ]

【0011】[0011]

【化10】 [式中、RおよびR10はCH=CCHCOCH-また
はCH=CHCOCH-または炭素数2〜5のアルケニル
基、RおよびRは各々-(CH)r-または-(CH)s-(但
し、r, sは0〜3の整数)を表し、dおよびeおよびfは0〜2
5の整数を示す。]
[Chemical 10] [Wherein R 7 and R 10 are CH 2 ═CCH 3 CO 2 C 3 H 6 — or CH 2 ═CHCO 2 C 3 H 6 — or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, and R 8 and R 9 are each - (CH 2) r - or - (CH 2) s - (where, r, s is an integer of 0 to 3) represents a, the d and e and f 0 to 2
Indicates an integer of 5. ]

【0012】[0012]

【化11】 [式中、R11 は CH=CCHCOCH- または CH
=CHCOCH- または炭素数2〜5のアルケニル基、R
13はCH=CCHCO-または CH=CHCO- または炭
素数 2〜5 のアルケニルオキシ基、R12は-(CH)t-
(但し、tは0〜3の整数)を表し、gおよびhは0〜25の整数
を示す。]
[Chemical 11] [Wherein R 11 is CH 2 = CCH 3 CO 2 C 3 H 6 -or CH 2
= CHCO 2 C 3 H 6 -or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, R
13 is CH 2 = CCH 3 CO 2 -or CH 2 = CHCO 2 -or an alkenyloxy group having 2 to 5 carbon atoms, and R 12 is-(CH 2 ) t-.
(However, t is an integer of 0 to 3) and g and h are integers of 0 to 25. ]

【0013】エーテル結合を有する重合体(B)は、一
般に、主鎖にオキシエチレン鎖を有し、側鎖に反応性基
を有する重合体であってよい。重合体(B)において、
反応性基は(a)エチレン性不飽和基、(b)メチルエポキシ
基、または(c)ハロゲン原子である。反応性基は、好ま
しくは、エチレン性不飽和基である。重合体(B)は、
少なくとも2種の単量体から製造される共重合体であっ
てよい。重合体(B)は、一般に、エチレンオキシドモ
ノマーと、反応性基を有するオキシラン化合物モノマー
を重合して得られる共重合体である。
The polymer (B) having an ether bond may generally be a polymer having an oxyethylene chain in the main chain and a reactive group in the side chain. In the polymer (B),
The reactive group is (a) an ethylenically unsaturated group, (b) a methylepoxy group, or (c) a halogen atom. The reactive group is preferably an ethylenically unsaturated group. The polymer (B) is
It may be a copolymer produced from at least two monomers. The polymer (B) is generally a copolymer obtained by polymerizing an ethylene oxide monomer and an oxirane compound monomer having a reactive group.

【0014】重合体(B)は、下記式(B−1)で表さ
れる構成単位と、下記式(B−2)で表される構成単位
と下記式(B−3)で表される架橋可能な構成単位を含
む共重合体であることが好ましい。
The polymer (B) is represented by the constitutional unit represented by the following formula (B-1), the constitutional unit represented by the following formula (B-2) and the following formula (B-3). It is preferably a copolymer containing a crosslinkable structural unit.

【0015】[0015]

【化12】 [Chemical 12]

【化13】 [式中、Rは炭素数1〜20の炭化水素基、特にアル
キル基、または-CH-O-(-CH-CH-O-)-CHまたは
-CH-O-CH[(-CH-CH-O-)-CH]を表し、nは0〜
12の整数である。]
[Chemical 13] [Wherein R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, particularly an alkyl group, or —CH 2 —O — (— CH 2 —CH 2 —O—) n —CH 3 or
-CH 2 -O-CH [(- CH 2 -CH 2 -O-) n -CH 3] represents 2, n is 0
It is an integer of 12. ]

【0016】[0016]

【化14】 [式中、Rは反応性基を有する官能基を表す。][Chemical 14] [In the formula, R 2 represents a functional group having a reactive group. ]

【0017】構成単位(B−1)はエチレンオキサイド
によって形成される。構成単位(B−2)を形成するオ
キシラン化合物には、置換基を有していてもよいアルキ
レンオキサイド、グリシジルエーテル化合物などがあ
る。具体的には、プロピレンオキシド、メチルグリシジ
ルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、スチレンオキ
シド、フェニルグリシジルエーテル、1,2-エポキシヘキ
サンなどのオキシラン化合物、エチレングリコールメチ
ルグリシジルエーテル、ジエチレングリコールメチルグ
リシジルエーテル、トリエチレングリコールメチルグリ
シジルエーテル、1,3-ビス(2-メトキシエトキシ)プロパ
ン2-グリシジルエーテル、1,3-ビス[2-(2-メトキシエト
キシ)エトキシ]プロパン2-グリシジルエーテルが挙げら
れる。
The structural unit (B-1) is formed of ethylene oxide. Examples of the oxirane compound forming the structural unit (B-2) include an alkylene oxide which may have a substituent and a glycidyl ether compound. Specifically, propylene oxide, methyl glycidyl ether, butyl glycidyl ether, styrene oxide, phenyl glycidyl ether, oxirane compounds such as 1,2-epoxyhexane, ethylene glycol methyl glycidyl ether, diethylene glycol methyl glycidyl ether, triethylene glycol methyl glycidyl Examples thereof include ether, 1,3-bis (2-methoxyethoxy) propane 2-glycidyl ether, and 1,3-bis [2- (2-methoxyethoxy) ethoxy] propane 2-glycidyl ether.

【0018】構成単位(B−3)は、(a)エチレン性不
飽和基、(b)メチルエポキシ基、または(c)ハロゲン原子
から選択された反応基を有するオキシラン化合物によっ
て形成できる。
The structural unit (B-3) can be formed by an oxirane compound having a reactive group selected from (a) an ethylenically unsaturated group, (b) a methylepoxy group, or (c) a halogen atom.

【0019】(a)エチレン性不飽和基を有するオキシラ
ン化合物には、アリルグリシジルエーテル、4-ビニルシ
クロヘキシルグリシジルエーテル、α-テルピニルグリ
シジルエーテル、シクロヘキセニルメチルグリシジルエ
ーテル、p-ビニルベンジルグリシジルエーテル、アリ
ルフェニルグリシジルエーテル、ビニルグリシジルエー
テル、3,4-エポキシ-1-ブテン、3,4-エポキシ-1-ペンテ
ン、4,5-エポキシ-2-ペンテン、1,2-エポキシ-5,9-シク
ロドデカジエン、3,4-エポキシ-1-ビニルシクロヘキセ
ン、1,2-エポキシ-5-シクロオクテン、アクリル酸グリ
シジル、メタクリル酸グリシジル、ソルビン酸グリシジ
ル、ケイ皮酸グリシジル、クロトン酸グリシジル、グリ
シジル-4-ヘキセノエートが用いられる。好ましくは、
アリルグリシジルエーテル、アクリル酸グリシジル、メ
タクリル酸グリシジルが挙げられる。
(A) The oxirane compound having an ethylenically unsaturated group includes allyl glycidyl ether, 4-vinylcyclohexyl glycidyl ether, α-terpinyl glycidyl ether, cyclohexenyl methyl glycidyl ether, p-vinylbenzyl glycidyl ether, Allylphenyl glycidyl ether, vinyl glycidyl ether, 3,4-epoxy-1-butene, 3,4-epoxy-1-pentene, 4,5-epoxy-2-pentene, 1,2-epoxy-5,9-cyclo Dodecadiene, 3,4-epoxy-1-vinylcyclohexene, 1,2-epoxy-5-cyclooctene, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl sorbate, glycidyl cinnamate, glycidyl crotonic acid, glycidyl-4- Hexenoate is used. Preferably,
Examples include allyl glycidyl ether, glycidyl acrylate, and glycidyl methacrylate.

【0020】(b)メチルエポキシ基を有するオキシラン
化合物には、2,3-エポキシプロピル-2',3'-エポキシ-2'
-メチルプロピルエーテル、及びエチレングリコール-2,
3-エポキシプロピル-2',3'-エポキシ-2'-メチルプロピ
ルエーテルが挙げられる。
(B) The oxirane compound having a methylepoxy group includes 2,3-epoxypropyl-2 ', 3'-epoxy-2'.
-Methylpropyl ether, and ethylene glycol-2,
3-epoxypropyl-2 ', 3'-epoxy-2'-methylpropyl ether may be mentioned.

【0021】(c)ハロゲン原子を有するオキシラン化合
物には、ハロゲン原子を有する単量体の例は、エピブロ
モヒドリン、エピヨードヒドリン、エピクロロヒドリン
である。
In the oxirane compound having a halogen atom (c), examples of the monomer having a halogen atom are epibromohydrin, epiiodohydrin and epichlorohydrin.

【0022】エーテル結合を有する共重合体の重合法
は、エチレンオキサイド部分の開環反応により共重合体
を得る重合法であり、本出願人の特開昭63−1547
36号公報および特開昭62−169823号公報に記
載の方法と同様にして行われる。
The polymerization method of a copolymer having an ether bond is a polymerization method of obtaining a copolymer by a ring-opening reaction of an ethylene oxide moiety, and is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-1547 of the present applicant.
It is carried out in the same manner as the method described in JP-A No. 36 and JP-A-62-169823.

【0023】本発明の架橋高分子固体電解質は、反応性
基を1個有するシロキサン化合物(D)を含有してもよ
い。反応性基を1個有するシロキサン化合物(D)は、
反応性基およびオキシエチレン鎖を有するシロキサン化
合物が好ましい。反応性基の例は、エチレン性不飽和
基、水素化ケイ素基、エポキシ基および水酸基である。
反応性基はエチレン性不飽和基であることが好ましい。
シロキサン化合物(D)は、特に好ましくは下記式(D
−1)または(D−2)で表される化合物である。
The crosslinked polymer solid electrolyte of the present invention may contain a siloxane compound (D) having one reactive group. The siloxane compound (D) having one reactive group is
A siloxane compound having a reactive group and an oxyethylene chain is preferable. Examples of reactive groups are ethylenically unsaturated groups, silicon hydride groups, epoxy groups and hydroxyl groups.
The reactive group is preferably an ethylenically unsaturated group.
The siloxane compound (D) is particularly preferably the following formula (D
-1) or a compound represented by (D-2).

【0024】[0024]

【化15】 [式中、R14はCH=CCHCOCH-またはCH=CHC
OCH-または炭素数2〜5のアルケニル基、R16
炭素数1〜3のアルキル基、R15は-(CH)u-(但し、uは
0〜3の整数)を表し、iおよびjは0〜50の整数を示す。]
[Chemical 15] [Wherein R 14 is CH 2 = CCH 3 CO 2 C 3 H 6 -or CH 2 = CHC
O 2 C 3 H 6 -or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, R 16 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R 15 is-(CH 2 ) u- (where u is
(Integer of 0 to 3), i and j represent an integer of 0 to 50. ]

【0025】[0025]

【化16】 [式中、R17はCH=CCHCO-またはCH=CHCO-ま
たは炭素数2〜5のアルケニルオキシ基、R18は-(CH)
v-(但し、vは0〜3の整数)を表し、kおよびmは0〜50の整
数を示す。]
[Chemical 16] [Wherein R 17 is CH 2 ═CCH 3 CO 2 — or CH 2 ═CHCO 2 — or an alkenyloxy group having 2 to 5 carbon atoms, and R 18 is — (CH 2 ).
v- (however, v is an integer of 0 to 3) and k and m are integers of 0 to 50. ]

【0026】架橋可能な官能基を2個以上有するシロキ
サン化合物(A)の量は、重合体(B)100重量部に
対して、0.1〜50重量部、例えば1〜30重量部、
特に5〜25重量部であってよい。であってよい。必要
に応じて使用される反応性基を1個有するシロキサン化
合物(D)の量は、、重合体(B)100重量部に対し
て、0.1〜50重量部、例えば1〜30重量部、特に
5〜25重量部であってよい。
The amount of the siloxane compound (A) having two or more crosslinkable functional groups is 0.1 to 50 parts by weight, for example 1 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polymer (B).
It may especially be 5 to 25 parts by weight. May be The amount of the siloxane compound (D) having one reactive group used as necessary is 0.1 to 50 parts by weight, for example 1 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polymer (B). , In particular 5 to 25 parts by weight.

【0027】エーテル結合を有する重合体(B)を得る
ための重合反応は次のようにして行える。開環重合用触
媒として有機アルミニウムを主体とする触媒系、有機亜
鉛を主体とする触媒系、有機錫-リン酸エステル縮合物
触媒系などを用いて、モノマーを溶媒の存在下又は不存
在下、反応温度10〜80℃、撹拌下で反応させることによ
ってポリエーテル重合体が得られる。なかでも、重合
度、あるいは作られる多重合体の性質などの点から、有
機錫-リン酸エステル縮合物触媒系が特に好ましい。重
合反応において反応性基は反応せず、反応性基を有する
重合体が得られる。
The polymerization reaction for obtaining the polymer (B) having an ether bond can be carried out as follows. Using a catalyst system mainly composed of organoaluminum as a catalyst for ring-opening polymerization, a catalyst system mainly composed of organozinc, an organotin-phosphoric acid ester condensate catalyst system, etc., in the presence or absence of a solvent for a monomer, A polyether polymer is obtained by reacting at a reaction temperature of 10 to 80 ° C under stirring. Among them, the organotin-phosphoric acid ester condensate catalyst system is particularly preferable in terms of the degree of polymerization or the properties of the polypolymer to be produced. The reactive group does not react in the polymerization reaction, and a polymer having a reactive group is obtained.

【0028】重合体(B)が構成単位(B−1)、構成
単位(B−2)および構成単位(B−3)からなる場合
に、構成単位(B−1)を形成するエチレンオキシドの
量は重合体(B)の5〜90重量%、好ましくは10〜90 重
量%、構成単位(B−2)を形成するオキシラン化合物
の量は重合体(B)の90〜5重量%、好ましくは90〜10
重量%、構成単位(B−3)を形成するオキシラン化合
物の量は重合体(B)の1〜30重量%、好ましくは3〜20
重量%である。
When the polymer (B) is composed of the structural unit (B-1), the structural unit (B-2) and the structural unit (B-3), the amount of ethylene oxide forming the structural unit (B-1). Is 5 to 90% by weight, preferably 10 to 90% by weight of the polymer (B), and the amount of the oxirane compound forming the structural unit (B-2) is 90 to 5% by weight of the polymer (B), preferably 90-10
The amount of the oxirane compound forming the structural unit (B-3) is 1 to 30% by weight, preferably 3 to 20% by weight of the polymer (B).
% By weight.

【0029】構成単位(B−3)を形成する架橋可能な
オキシラン化合物の割合が 30 重量%以下である場合
に、架橋された重合体は、イオン伝導度が良好である。
構成単位(B−1)を形成するエチレンオキシドの割合
が 5 重量%以上である場合に、低温でも電解質塩化合
物が溶けやすいために、イオン伝導度が高い。一般にガ
ラス転移温度を下げることによりイオン伝導性が向上す
ることは知られているが、本発明の架橋高分子固体電解
質の場合はイオン伝導性の向上効果は格段に大きいこと
がわかった。
When the proportion of the crosslinkable oxirane compound forming the structural unit (B-3) is 30% by weight or less, the crosslinked polymer has good ionic conductivity.
When the proportion of ethylene oxide forming the structural unit (B-1) is 5% by weight or more, the electrolyte salt compound is easily dissolved even at a low temperature, so that the ionic conductivity is high. Although it is generally known that the ionic conductivity is improved by lowering the glass transition temperature, it was found that the crosslinked polymer solid electrolyte of the present invention has a remarkably large effect of improving the ionic conductivity.

【0030】架橋高分子固体電解質に使われる重合体
(B)の分子量は、良好な加工性、成形性、機械的強
度、柔軟性を得るために、重量平均分子量 10〜10
の範囲内、好ましくは 10〜10の範囲内のものが適
する。
The polymer (B) used in the crosslinked polymer solid electrolyte has a weight average molecular weight of 10 4 to 10 7 in order to obtain good processability, moldability, mechanical strength and flexibility.
Those within the range of 10 5 to 10 6 , preferably within the range of 10 5 to 10 6 are suitable.

【0031】架橋可能な官能基がエチレン性不飽和基で
あるシロキサン化合物(A)、架橋可能な官能基がエチ
レン性不飽和基である重合体(B)、および反応性基が
エチレン性不飽和基であるシロキサン化合物(D)であ
る場合の架橋方法としては、有機過酸化物、アゾ化合物
等から選ばれるラジカル開始剤、紫外線、電子線等の活
性エネルギー線が用いられる。
A siloxane compound (A) whose crosslinkable functional group is an ethylenically unsaturated group, a polymer (B) whose crosslinkable functional group is an ethylenically unsaturated group, and an ethylenically unsaturated reactive group As the crosslinking method in the case of the siloxane compound (D) which is a group, a radical initiator selected from organic peroxides, azo compounds and the like, and active energy rays such as ultraviolet rays and electron rays are used.

【0032】有機過酸化物としては、ケトンパーオキサ
イド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、
ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、
パーオキシエステル等、通常架橋用途に使用されている
ものが用いられ、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-3,3,5
-トリメチルシクロヘキサン、ジ-t-ブチルパーオキサイ
ド、t-ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキ
サイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘ
キサン、ベンゾイルパーオキサイド、等が挙げられる。
有機過酸化物の添加量は有機過酸化物の種類により異な
るが、通常、成分(A)、(B)、(C)および(D)
の合計100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲内
である。
Examples of the organic peroxide include ketone peroxide, peroxyketal, hydroperoxide,
Dialkyl peroxide, diacyl peroxide,
The ones that are usually used for crosslinking such as peroxyester are used, and 1,1-bis (t-butylperoxy) -3,3,5
-Trimethylcyclohexane, di-t-butyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, benzoyl peroxide, etc. Can be mentioned.
The addition amount of the organic peroxide varies depending on the type of the organic peroxide, but is usually the components (A), (B), (C) and (D).
In the range of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight in total.

【0033】アゾ化合物としてはアゾニトリル化合物、
アゾアミド化合物、アゾアミジン化合物等、通常架橋用
途に使用されているものが用いられ、2,2'-アゾビスイ
ソブチロニトリル、2,2'-アゾビス(2-メチルブチロニト
リル)、2,2'-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロ
ニトリル)、2,2-アゾビス(2-メチル-N-フェニルプロピ
オンアミジン)二塩酸塩、2,2'-アゾビス[2-(2-イミダゾ
リン-2-イル)プロパン]、2,2'-アゾビス[2-メチル-N-
(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2'-アゾビ
ス(2-メチルプロパン)、2,2'-アゾビス[2-(ヒドロキシ
メチル)プロピオニトリル]等が挙げられる。アゾ化合物
の添加量はアゾ化合物の種類により異なるが、通常、成
分(A)、(B)、(C)および(D)の合計100重
量部に対して、 0.1〜10 重量部の範囲内である。
As the azo compound, an azonitrile compound,
Azoamide compounds, azoamidine compounds and the like which are usually used for crosslinking are used, 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2 '-Azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2-azobis (2-methyl-N-phenylpropionamidine) dihydrochloride, 2,2'-azobis [2- (2-imidazoline -2-yl) propane], 2,2'-azobis [2-methyl-N-
(2-hydroxyethyl) propionamide], 2,2′-azobis (2-methylpropane), 2,2′-azobis [2- (hydroxymethyl) propionitrile] and the like. The addition amount of the azo compound varies depending on the kind of the azo compound, but is usually within the range of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the components (A), (B), (C) and (D). is there.

【0034】紫外線等の活性エネルギー線照射による架
橋においては、増感助剤としてジエトキシアセトフェノ
ン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オ
ン、フェニルケトン等のアセトフェノン類、ベンゾイ
ン、ベンゾインメチルエーテル等のベンゾインエーテル
類、ベンゾフェノン、4-フェニルベンゾフェノン等のベ
ンゾフェノン類、2-イソプロピルチオキサントン、2,4-
ジメチルチオキサントン等のチオキサントン類、3-スル
ホニルアジド安息香酸、4-スルホニルアジド安息香酸等
のアジド類等を任意に用いることができる。
In crosslinking by irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays, acetophenones such as diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one and phenylketone as sensitization aids, benzoin, Benzoin ethers such as benzoin methyl ether, benzophenone, benzophenones such as 4-phenylbenzophenone, 2-isopropylthioxanthone, 2,4-
Thioxanthones such as dimethylthioxanthone and azides such as 3-sulfonylazidobenzoic acid and 4-sulfonylazidobenzoic acid can be optionally used.

【0035】架橋可能な官能基が水素化ケイ素基である
シロキサン化合物(A)、および架橋可能な官能基がエ
チレン性不飽和基である重合体(B)、である場合の架
橋方法としては、ヒドロシリル化反応が用いられる。
When the siloxane compound (A) in which the crosslinkable functional group is a silicon hydride group and the polymer (B) in which the crosslinkable functional group is an ethylenically unsaturated group are: A hydrosilylation reaction is used.

【0036】ヒドロシリル化反応の触媒の例としては、
パラジウム、白金などの遷移金属あるいはそれらの化合
物、錯体が挙げられる。また、過酸化物、アミン、ホス
フィンも用いられる。最も一般的な触媒はジクロロビス
(アセトニトリル)パラジウム(II)、クロロトリス(ト
リフェニルホスフィン)ロジウム(I)、塩化白金酸が挙
げられる。
Examples of catalysts for the hydrosilylation reaction include:
Examples thereof include transition metals such as palladium and platinum, their compounds, and complexes. Further, peroxides, amines and phosphines are also used. The most common catalyst is dichlorobis
(Acetonitrile) palladium (II), chlorotris (triphenylphosphine) rhodium (I), and chloroplatinic acid.

【0037】架橋可能な官能基がメチルエポキシ基であ
る重合体(B)、および、架橋可能な官能基がエポキシ
基であるシロキサン化合物(A)である場合の架橋方法
としては、ポリアミン類、酸無水物類などが用いられ
る。
When the polymer (B) in which the crosslinkable functional group is a methylepoxy group and the siloxane compound (A) in which the crosslinkable functional group is an epoxy group are used, crosslinking methods include polyamines and acids. Anhydrides and the like are used.

【0038】ポリアミン類としては、ジエチレントリア
ミン、ジプロピレントリアミンなどの脂肪族ポリアミ
ン、4,4'-ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジフ
ェニルスルホン、m-フェニレンジアミン、キシリレンジ
アミンなどの芳香族ポリアミン等が挙げられる。ポリア
ミンの添加量はポリアミンの種類により異なるが、通
常、成分(A)、(B)、(C)および(D)の合計
100重量部に対して、0.1〜10 重量部の範囲である。
Examples of polyamines include aliphatic polyamines such as diethylenetriamine and dipropylenetriamine, aromatic polyamines such as 4,4′-diaminodiphenyl ether, diaminodiphenyl sulfone, m-phenylenediamine and xylylenediamine. The amount of polyamine added varies depending on the type of polyamine, but is usually the sum of components (A), (B), (C) and (D).
It is in the range of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight.

【0039】酸無水物類としては、無水マレイン酸、無
水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラ
メチレン無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸等
が挙げられる。酸無水物類の添加量は酸無水物の種類に
より異なるが、通常、成分(A)、(B)および(D)
の合計100重量部に対して、 0.1〜10 重量部の範囲
である。これらの架橋には促進剤を用いても良く、ポリ
アミン類の架橋反応にはフェノール、クレゾール、レゾ
ルシンなどがあり、酸無水物類の架橋反応にはベンジル
ジメチルアミン、2-(ジメチルアミノエチル)フェノー
ル、ジメチルアニリンなどがある。促進剤の添加量は促
進剤により異なるが、通常、架橋剤100重量部に対し
て0.1〜10重量部の範囲である。
Examples of the acid anhydrides include maleic anhydride, phthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, tetramethylene maleic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride and the like. The addition amount of the acid anhydrides varies depending on the type of the acid anhydride, but is usually components (A), (B) and (D).
In the range of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight in total. An accelerator may be used for these crosslinking, and there are phenol, cresol, resorcin, etc. for the crosslinking reaction of polyamines, and benzyldimethylamine, 2- (dimethylaminoethyl) phenol for the crosslinking reaction of acid anhydrides. , Dimethylaniline, etc. The amount of the accelerator added varies depending on the accelerator, but is usually in the range of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the crosslinking agent.

【0040】架橋可能な官能基が水酸基であるシロキサ
ン化合物(A)、および、架橋可能な官能基がハロゲン
原子含有基である重合体(B)である場合の架橋方法と
しては、金属ナトリウムあるいは水素化ナトリウムなど
が用いられる。また、架橋高分子固体電解質が、更に受
酸剤となる金属化合物を含むことは、ハロゲン含有ポリ
マーの熱安定性の見地から有効である。このような受酸
剤となる金属酸化物としては、マグネシア、水酸化マグ
ネシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ステ
アリン酸カルシウム、鉛丹、ステアリン酸錫等を挙げる
ことができる。上記酸受酸剤となる金属化合物の配合量
は種類により異なるが、通常、成分(A)、(B)、
(C)および(D)の合計100重量部に対して、0.1
〜30重量部である。
When the siloxane compound (A) in which the crosslinkable functional group is a hydroxyl group and the polymer (B) in which the crosslinkable functional group is a halogen atom-containing group are used, the crosslinking method is metallic sodium or hydrogen. Sodium chloride or the like is used. Further, it is effective from the viewpoint of the thermal stability of the halogen-containing polymer that the crosslinked polymer solid electrolyte further contains a metal compound serving as an acid acceptor. Examples of the metal oxide serving as such an acid acceptor include magnesia, magnesium hydroxide, magnesium carbonate, calcium silicate, calcium stearate, red lead, and tin stearate. The amount of the metal compound serving as the acid-accepting agent varies depending on the type, but usually the components (A), (B),
0.1 to 100 parts by weight of the total of (C) and (D)
~ 30 parts by weight.

【0041】本発明において用いられる電解質塩化合物
(C)は、ポリエーテル重合体又は該重合体の架橋体、
および可塑剤からなる混合物に可溶であることが好まし
い。本発明においては、以下に挙げる塩化合物が好まし
く用いられる。
The electrolyte salt compound (C) used in the present invention is a polyether polymer or a crosslinked product of the polymer.
It is preferably soluble in a mixture of and a plasticizer. In the present invention, the salt compounds listed below are preferably used.

【0042】即ち、金属陽イオン、アンモニウムイオ
ン、アミジニウムイオン、及びグアニジウムイオンから
選ばれた陽イオンと、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素
イオン、過塩素酸イオン、チオシアン酸イオン、テトラ
フルオロホウ素酸イオン、硝酸イオン、AsF 、PF
、ステアリルスルホン酸イオン、オクチルスルホン酸
イオン、ドデシルベンゼンスルホン酸イオン、ナフタレ
ンスルホン酸イオン、ドデシルナフタレンスルホン酸イ
オン、7,7,8,8-テトラシアノ-p-キノジメタンイオン、
XSO 、[(XSO)(XSO)N]、[(XSO)(X
SO)(XSO)C] 、及び[(XSO)(XSO)YC]
から選ばれた陰イオンとからなる化合物が挙げられる。
但し、X、X、X及びYは電子吸引性基である。好ま
しくは X、X、及び Xは各々独立して炭素数が1
から6のパーフルオロアルキル基又は炭素数が6から1
3のパーフルオロアリール基であり、Yはニトロ基、ニ
トロソ基、カルボニル基、カルボキシル基又はシアノ基
である。X、X及びXは各々同一であっても、異な
っていてもよい。金属陽イオンとしては遷移金属の陽イ
オンを用いる事ができる。好ましくは Mn、Fe、Co、Ni、Cu、
Zn 及び Ag 金属から選ばれた金属の陽イオンが用いら
れる。又、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca及びBa金属から選ばれ
た金属の陽イオンを用いても好ましい結果が得られる。
電解質塩化合物として前述の化合物を2種類以上併用す
ることは自由である。
That is, metal cation, ammonium ion
From aluminium, amidinium, and guanidinium ions
Selected cations, chlorine ions, bromine ions, iodine
Ion, perchlorate ion, thiocyanate ion, tetra
Fluoroborate ion, nitrate ion, AsF6 , PF6
, Stearyl sulfonate ion, octyl sulfonate
Ion, dodecylbenzene sulfonate ion, naphthale
Sulfonate ion, dodecylnaphthalene sulfonate a
On, 7,7,8,8-tetracyano-p-quinodimethane ion,
X1SOThree , [(X1SOTwo) (XTwoSOTwo) N], [(X1SOTwo) (XTwo
SOTwo) (XThreeSOTwo) C] , And [(X1SOTwo) (XTwoSOTwo) YC] 
And an anion selected from
However, X1, XTwo, XThreeAnd Y are electron withdrawing groups. Preferred
X1, XTwo, And XThreeEach independently has 1 carbon
To 6 perfluoroalkyl groups or 6 to 1 carbon atoms
3 is a perfluoroaryl group, Y is a nitro group, and
Troso group, carbonyl group, carboxyl group or cyano group
Is. X1, XTwoAnd XThreeAre the same, but different
You may As the metal cation, the transition metal cation
You can use on. Preferably Mn, Fe, Co, Ni, Cu,
The cations of metals selected from Zn and Ag metals are used.
Be done. Also, selected from Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca and Ba metals.
Preferred results are also obtained with different metal cations.
Use two or more of the above compounds together as electrolyte salt compounds
You are free to do anything.

【0043】本発明において、電解質塩化合物(C)の
使用量は、重合体(B) 100 重量部に対して1〜10
0重量部、好ましくは10〜80重部の範囲がよい。電
解質塩化合物(C)の量が100重量部未満であると加
工性、成形性及び得られた固体電解質の機械的強度や柔
軟性が良好であり、さらにイオン伝導性も良好である。
In the present invention, the amount of the electrolyte salt compound (C) used is 1 to 10 with respect to 100 parts by weight of the polymer (B).
The range is 0 parts by weight, preferably 10 to 80 parts by weight. When the amount of the electrolyte salt compound (C) is less than 100 parts by weight, workability, moldability and mechanical strength and flexibility of the obtained solid electrolyte are good, and further, ion conductivity is also good.

【0044】本発明においてはイオン伝導性をさらに高
めるために、(E)可塑剤を配合して、電解質をゲル状
で用いても構わない。可塑剤(E)としては非プロトン
性有機溶媒およびエチレンオキシド単位(オキシエチレ
ン鎖)を有する化合物が好ましい。
In the present invention, in order to further improve the ionic conductivity, the (E) plasticizer may be blended and the electrolyte may be used in the form of gel. The plasticizer (E) is preferably an aprotic organic solvent and a compound having an ethylene oxide unit (oxyethylene chain).

【0045】本発明に用いられる非プロトン性有機溶媒
としては、非プロトン性のエーテル類及びエステル類が
用いられる。具体的には、プロピレンカーボネート、γ
-ブチロラクトン、ブチレンカーボネート、エチレンカ
ーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカー
ボネート、ジエチルカーボネート、1,2-ジメトキシエタ
ン、1,2-ジメトキプロパン、3-メチル-2-オキサゾリド
ン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラ
ン、1,3-ジオキソラン、4,4-メチル-1,3-ジオキソラ
ン、tert-ブチルエーテル、iso-ブチルエーテル、1,2-
エトキシメトキシエタン、エチレングリコールジメチル
エーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、トリ
エチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレング
リコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコール
ジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチル
エーテル等が挙げられ、これらの2種以上の混合物を用
いても良い。特に好ましいのはプロピレンカーボネー
ト、γ-ブチロラクトン、ブチレンカーボネート、3-メ
チル-2-オキサゾリンである。
As the aprotic organic solvent used in the present invention, aprotic ethers and esters are used. Specifically, propylene carbonate, γ
-Butyrolactone, butylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, diethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-dimethoxypropane, 3-methyl-2-oxazolidone, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1 , 3-Dioxolane, 4,4-methyl-1,3-dioxolane, tert-butyl ether, iso-butyl ether, 1,2-
Examples include ethoxymethoxyethane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol diethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, and tetraethylene glycol diethyl ether. Even if a mixture of two or more of these is used, good. Particularly preferred are propylene carbonate, γ-butyrolactone, butylene carbonate and 3-methyl-2-oxazoline.

【0046】エチレンオキシド単位を有する化合物とし
ては、エーテル化合物及び有機ケイ素化合物が用いられ
る。具体的には、エチレンオキシド単位を有するエーテ
ル化合物はトリエチレングリコールジメチルエーテル、
トリエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチ
レングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリ
コールジエチルエーテル、オリゴエチレングリコールジ
メチルエーテル等が挙げられる。
As the compound having an ethylene oxide unit, an ether compound and an organic silicon compound are used. Specifically, the ether compound having an ethylene oxide unit is triethylene glycol dimethyl ether,
Examples thereof include triethylene glycol diethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol diethyl ether, oligoethylene glycol dimethyl ether, and the like.

【0047】エチレンオキシド単位を有する有機ケイ素
化合物は、下記式(i)、(ii)および(iii)で
表されるものが挙げられる。
Examples of the organosilicon compound having an ethylene oxide unit include those represented by the following formulas (i), (ii) and (iii).

【0048】[0048]

【化17】 [式中、A11、A12、A13およびA14は各々異なっ
てよく、-(-CH)p-(但し、P は0〜3の整数)を表し、X
11、X12、X13およびX14は各々異なってよく、
メチル基またはエチル基を表し、p1、q1、r1 および s1
は1〜50 の整数である。]
[Chemical 17] [In the formula, A 11 , A 12 , A 13 and A 14 may be different from each other, and represent-(-CH 2 ) p- (where P is an integer of 0 to 3);
11 , X 12 , X 13 and X 14 may each be different,
Represents a methyl or ethyl group, p1, q1, r1 and s1
Is an integer from 1 to 50. ]

【0049】[0049]

【化18】 [式中、A21、A22およびA23は各々異なってよ
く、-(-CH)p-(但し、Pは0〜3の整数) を表し、
X21、X22、X23およびX24は各々異なってよく、
メチル基またはエチル基を表し、t1、u1 および v1 は1
〜50 の整数である。]
[Chemical 18] [In the formula, A 21 , A 22 and A 23 may be different from each other and represent-(-CH 2 ) p- (where P is an integer of 0 to 3),
X 21 , X 22 , X 23 and X 24 may each be different,
Represents a methyl or ethyl group, where t1, u1 and v1 are 1
It is an integer from ~ 50. ]

【0050】[0050]

【化19】 [式中、A31およびA32は各々異なってよく、-(-CH
)p-(但し、Pは0〜3の整数) を表し、X31、X32、X
33、X34、X35およびX36は各々異なってよく、
メチル基またはエチル基を表し、w1およびy1は1〜50の
整数、x1<w1かつx1<y1である。]
[Chemical 19] [In the formula, A 31 and A 32 may be different from each other, and-(-CH
2 ) p − (where P is an integer of 0 to 3), and X 31 , X 32 , X
33 , X 34 , X 35 and X 36 may each be different,
Represents a methyl group or an ethyl group, w1 and y1 are integers of 1 to 50, x1 <w1 and x1 <y1. ]

【0051】可塑剤(E)の配合割合は任意であるが、
重合体(B)100 重量部に対して、5〜2,000重量
部、好ましくは20〜1,000 重量部である。
The mixing ratio of the plasticizer (E) is optional,
The amount is 5 to 2,000 parts by weight, preferably 20 to 1,000 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polymer (B).

【0052】高分子固体電解質として使用する際に難燃
性が必要な場合には、難燃剤を配合することができる。
難燃剤として、臭素化エポキシ化合物、テトラブロムビ
スフェノールA、塩素化パラフィン等のハロゲン化物、
三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、水酸化アルミニ
ウム、水酸化マグネシウム、リン酸エステル、ポリリン
酸塩、及びホウ酸亜鉛から選択して有効量を添加する。
When flame retardancy is required when used as a polymer solid electrolyte, a flame retardant can be added.
As flame retardants, brominated epoxy compounds, tetrabrom bisphenol A, halides such as chlorinated paraffin,
Add an effective amount selected from antimony trioxide, antimony pentoxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, phosphates, polyphosphates, and zinc borate.

【0053】本発明の架橋高分子固体電解質の製造方法
は特に制約はないが、通常夫々の成分を機械的に混合す
ればよい。架橋を必要とする重合体の場合には、全ての
成分を混合した後、熱または紫外線の活性化エネルギー
線照射により架橋させるなどの方法によって製造される
が、架橋後に可塑剤に長時間浸漬して含浸させても良
い。機械的に混合する手段としては、スターラー等の攪
拌機、ニーダー類、オープンロール、押出機などを任意
に使用できる。
The method for producing the crosslinked polymer solid electrolyte of the present invention is not particularly limited, but usually the respective components may be mechanically mixed. In the case of a polymer requiring cross-linking, it is produced by a method in which all components are mixed and then cross-linked by activating energy rays of heat or ultraviolet rays, but after the cross-linking, it is immersed in a plasticizer for a long time. You may impregnate it. As a means for mechanically mixing, a stirrer or other stirrer, a kneader, an open roll, an extruder or the like can be arbitrarily used.

【0054】反応性基が反応性ケイ素基である場合に、
架橋反応に用いられる水の量は、雰囲気中の湿気によっ
ても容易に起こるので特に制限されない。短時間冷水又
は温水浴に通すか、又はスチーム雰囲気にさらす事で架
橋する事もできる。
When the reactive group is a reactive silicon group,
The amount of water used for the cross-linking reaction is not particularly limited because it easily occurs due to humidity in the atmosphere. It is also possible to crosslink by passing it through cold water or a hot water bath for a short time, or by exposing it to a steam atmosphere.

【0055】反応性基がエチレン性不飽和基である場合
に、ラジカル開始剤を利用すると、10℃〜200℃の温度
条件下 1 分〜20 時間で架橋反応が終了する。また、紫
外線等のエネルギー線を利用する場合、一般には増感剤
が用いられる。通常、10℃〜150℃の温度条件下0.1秒〜
1 時間で架橋反応が終了する。水素化ケイ素を有する架
橋剤では 10℃〜180℃の温度条件下 10分〜10 時間で架
橋反応が終了する。
When the reactive group is an ethylenically unsaturated group and a radical initiator is used, the crosslinking reaction is completed in 1 minute to 20 hours under the temperature condition of 10 ° C. to 200 ° C. Further, when utilizing energy rays such as ultraviolet rays, a sensitizer is generally used. Normally, 0.1 seconds to 10 ℃ to 150 ℃
The crosslinking reaction is completed in 1 hour. With a crosslinking agent containing silicon hydride, the crosslinking reaction is completed within 10 minutes to 10 hours under the temperature condition of 10 ° C to 180 ° C.

【0056】電解質塩化合物および添加剤(即ち、シロ
キサン化合物(A)および(C)ならびに可塑剤(E)
など)をポリマーに混合する方法は特に制約されない
が、電解質塩化合物および添加剤を含む有機溶媒にポリ
エーテル重合体を長時間浸漬して含浸させる方法、電解
質塩化合物および添加剤をポリエーテル重合体へ機械的
に混合させる方法、ポリエーテル重合体および電解質塩
化合物を添加剤に溶かして混合させる方法あるいはポリ
エーテル重合体を一度他の有機溶媒に溶かした後、添加
剤を混合させる方法などがある。有機溶媒を使用して製
造する場合は、各種の極性溶媒、例えばテトラヒドロフ
ラン、アセトン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルスルホキシド、ジオキサン、メチルエチル
ケトン、メチルイソブチルケトン等が単独、或いは混合
して用いられる。
Electrolyte salt compounds and additives (ie siloxane compounds (A) and (C) and plasticizers (E))
Is not particularly limited, but a method of immersing the polyether polymer in an organic solvent containing an electrolyte salt compound and an additive for a long time to impregnate the electrolyte salt compound and the additive with the polyether polymer Mechanical mixing method, a method in which a polyether polymer and an electrolyte salt compound are dissolved in an additive and mixed, or a method in which the polyether polymer is once dissolved in another organic solvent and then the additive is mixed. . When manufacturing using an organic solvent, various polar solvents such as tetrahydrofuran, acetone, acetonitrile, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dioxane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc. may be used alone or in combination.

【0057】本発明の架橋高分子固体電解質は機械的強
度と柔軟性に優れており、その性質を利用して大面積薄
膜形状の固体電解質とすることが容易に得られる。例え
ば本発明の架橋高分子固体電解質を用いた電池の作製が
可能である。この場合、正極材料としてはリチウム-マ
ンガン複合酸化物、コバルト酸リチウム、五酸化バナジ
ウム、オリビン型リン酸鉄、ポリアセチレン、ポリピレ
ン、ポリアニリン、ポリフェニレン、ポリフェニレンサ
ルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリピロー
ル、ポリフラン、ポリアズレン等がある。負極材料とし
てはリチウムがグラファイトあるいはカーボンの層間に
吸蔵された層間化合物、リチウム金属、リチウム-鉛合
金等がある。また高い電気伝導性を利用してアルカリ金
属イオン、Cuイオン、Caイオン、及び Mgイオン等の陽
イオンのイオン電極の隔膜としての利用も考えられる。
本発明の架橋高分子固体電解質は特に電池、キャパシタ
ー、センサー等の電気化学デバイス用材料として好適で
ある。
The crosslinked polymer solid electrolyte of the present invention is excellent in mechanical strength and flexibility, and it is easy to obtain a solid electrolyte in the form of a large-area thin film by utilizing its properties. For example, it is possible to manufacture a battery using the crosslinked polymer solid electrolyte of the present invention. In this case, the positive electrode material includes lithium-manganese composite oxide, lithium cobalt oxide, vanadium pentoxide, olivine-type iron phosphate, polyacetylene, polypyrene, polyaniline, polyphenylene, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polypyrrole, polyfuran, polyazulene, etc. . Examples of the negative electrode material include an intercalation compound in which lithium is intercalated between graphite or carbon layers, lithium metal, and a lithium-lead alloy. It is also possible to use cations such as alkali metal ions, Cu ions, Ca ions, and Mg ions as diaphragms of ion electrodes by utilizing their high electrical conductivity.
The crosslinked polymer solid electrolyte of the present invention is particularly suitable as a material for electrochemical devices such as batteries, capacitors and sensors.

【0058】ポリマー電解質は、一次電池または二次電
池、例えばリチウム二次電池において使用できる。電池
におけるポリマー電解質の厚さは、特に限定されるもの
ではないが、例えば、2μm〜2mmであってよい。
The polymer electrolyte can be used in primary batteries or secondary batteries, for example lithium secondary batteries. The thickness of the polymer electrolyte in the battery is not particularly limited, but may be, for example, 2 μm to 2 mm.

【0059】[0059]

【実施例】以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明
する。ポリエーテル共重合体のモノマー換算組成は H
NMR スペクトルにより求めた。ポリエーテル共重合体
の分子量測定にはゲルパーミエーションクロマトグラフ
ィー測定を行い、標準ポリスチレン換算により分子量を
算出した。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測
定は株式会社島津製作所の測定装置 RID-10A、昭和電工
(株)製カラムのショウデックスKD-807、KD-806、KD-8
06M及びKD-803、及び溶媒ジメチルホルムアミドを用い
て60℃で行った。ガラス転移温度、融解熱量は理学電気
(株)製示差走査熱量計 DSC 8230B を用い、窒素雰囲気
中、温度範囲-100〜80℃、昇温速度 10℃/min で測定し
た。イオン伝導度σを測定するためにサンプルフィルム
を事前に 30℃、12 時間真空乾燥を行った。イオン伝導
度の測定は 10℃で行い、フィルムを SUS 製の電極では
さみ、電圧 0.5V、周波数範囲 5Hz〜1MHz の交流法を用
い、複素インピーダンス法により算出した。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples. The monomer equivalent composition of the polyether copolymer is 1 H
It was determined by NMR spectrum. Gel permeation chromatography measurement was performed to measure the molecular weight of the polyether copolymer, and the molecular weight was calculated by standard polystyrene conversion. Gel permeation chromatography measurement is performed by Shimadzu Corporation RID-10A, Showa Denko KK column Showdex KD-807, KD-806, KD-8
Performed at 60 ° C. using 06M and KD-803, and the solvent dimethylformamide. Glass transition temperature and heat of fusion are Rigaku Denki
The measurement was performed using a differential scanning calorimeter DSC 8230B manufactured by Co., Ltd. in a nitrogen atmosphere at a temperature range of -100 to 80 ° C and a temperature rising rate of 10 ° C / min. In order to measure the ionic conductivity σ, the sample film was vacuum dried in advance at 30 ° C for 12 hours. The ionic conductivity was measured at 10 ° C., the film was sandwiched between SUS electrodes, and calculated by the complex impedance method using an AC method with a voltage of 0.5 V and a frequency range of 5 Hz to 1 MHz.

【0060】合成例(触媒の製造)撹拌機、温度計及び
蒸留装置を備えた3つ口フラスコにトリブチル錫クロラ
イド10g及びトリブチルホスフェート 35g を入れ、窒素
気流下に撹拌しながら 250℃で20分間加熱して留出物を
留去させ残留物として固体状の縮合物質を得た。以後こ
れを重合用触媒として使用した。
Synthesis Example (Production of Catalyst) 10 g of tributyltin chloride and 35 g of tributyl phosphate were placed in a three-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer and a distillation apparatus, and heated at 250 ° C. for 20 minutes while stirring under a nitrogen stream. The distillate was distilled off to obtain a solid condensed substance as a residue. Thereafter, this was used as a polymerization catalyst.

【0061】重合例1(架橋可能な官能基を含むエーテ
ル結合を有する共重合体の製造) 内容量3Lのガラス製4つ口フラスコの内部を窒素置換
し、これに触媒として合成例(触媒の製造)で得られた
縮合物質2gと水分10ppm以下に調整した下記式(1
1)に示したオキシラン化合物(EM)110g、メタクリル
酸グリシジル 18g及び溶媒としてn−ヘキサン 1,000g
を仕込み、エチレンオキシド 90g はEMの重合率をガ
スクロマトグラフィーで追跡しながら、逐次添加した。
重合反応はメタノールで停止した。デカンテーションに
よりポリマーを取り出した後、常圧下 40℃で 24 時
間、更に減圧下 45℃で 10時間乾燥してポリマー 200g
を得た。この共重合体のガラス転移温度は -71℃、重量
平均分子量は 105万、融解熱量は 5J/g であった。H
NMR スペクトルによるこの重合体のモノマー換算組成分
析結果はエチレンオキシド 43wt%、EM 50wt%、メタク
リル酸グリシジル 7wt%であった。
Polymerization Example 1 (Production of Copolymer Having Ether Bond Containing Crosslinkable Functional Group) The inside of a glass 4-necked flask having an internal volume of 3 L was replaced with nitrogen, and a synthetic example (catalyst The following formula (1) adjusted to 2 g of the condensed substance obtained in
110 g of oxirane compound (EM) shown in 1), 18 g of glycidyl methacrylate and 1,000 g of n-hexane as a solvent.
90 g of ethylene oxide was sequentially added while the polymerization rate of EM was monitored by gas chromatography.
The polymerization reaction was stopped with methanol. After removing the polymer by decantation, it was dried at 40 ° C under normal pressure for 24 hours and then under reduced pressure at 45 ° C for 10 hours to obtain 200 g of polymer.
Got The glass transition temperature of this copolymer was −71 ° C., the weight average molecular weight was 1.05 million, and the heat of fusion was 5 J / g. 1 H
The results of monomer-based composition analysis of this polymer by NMR spectrum were ethylene oxide 43 wt%, EM 50 wt%, and glycidyl methacrylate 7 wt%.

【0062】[0062]

【化20】 [Chemical 20]

【0063】重合例2(架橋可能な官能基を含むエーテ
ル結合を有する共重合体の製造) 内容量3Lのガラス製4つ口フラスコの内部を窒素置換
し、これに触媒として合成例(触媒の製造)で得られた
縮合物質 2g と水分 10ppm 以下に調整した下記式(1
2)に示したオキシラン化合物(GM) 100g、アリルグ
リシジルエーテル 10g及び溶媒としてn−ヘキサン 1,
000g を仕込み、エチレンオキシド 120gはGMの重合率
をガスクロマトグラフィーで追跡しながら、逐次添加し
た。重合反応はメタノールで停止した。デカンテーショ
ンによりポリマーを取り出した後、常圧下 40℃で 24
時間、更に減圧下45℃で10時間乾燥してポリマー 205g
を得た。この共重合体のガラス転移温度は -74℃、重量
平均分子量は 115万、融解熱量は 3J/g であった。H
NMR スペクトルによるこの重合体のモノマー換算組成分
析結果はエチレンオキシド 53wt%、GM 43wt%、アリル
グリシジルエーテル 4wt%であった。
Polymerization Example 2 (Production of a Copolymer Having an Ether Bond Containing a Crosslinkable Functional Group) The inside of a glass 4-necked flask having an internal volume of 3 L was replaced with nitrogen, and a synthetic example (catalyst 2 g of the condensed material obtained in (Production) and the following formula (1
100 g of the oxirane compound (GM) shown in 2), 10 g of allyl glycidyl ether and n-hexane as the solvent 1,
000 g was charged, and 120 g of ethylene oxide was sequentially added while the polymerization rate of GM was monitored by gas chromatography. The polymerization reaction was stopped with methanol. After removing the polymer by decantation, it is kept at 40 ° C under normal pressure for 24 hours.
205 g of polymer after drying for 10 hours at 45 ° C under reduced pressure
Got The glass transition temperature of this copolymer was -74 ° C, the weight average molecular weight was 1.15 million, and the heat of fusion was 3 J / g. 1 H
The results of analysis of the monomer-converted composition of this polymer by NMR spectrum were ethylene oxide 53 wt%, GM 43 wt%, and allyl glycidyl ether 4 wt%.

【0064】[0064]

【化21】 [Chemical 21]

【0065】実施例1 重合例1で得られたポリマー(エチレンオキシド/EM/
メタクリル酸グリシジル3元共重合体) 1g、下記式
(13)に示した架橋可能な官能基を2個有するシロキ
サン化合物 0.1g、下記式(14)に示した反応性基を
1個有するシロキサン化合物 0.2g、リチウム塩化合物
としてリチウムビス(トリフルオロメチルスルフォニル)
イミド(LiTFSI) 0.6g、重合開始剤として過酸化ベンゾ
イル 0.015g をアセトニトリル 50g 中で均一になるま
で混合させた後、ポリエチレンテレフタレート(PE
T)フィルム上に塗布した。 その後、30℃で 12時間減
圧乾燥し、更に、100℃、2時間、窒素雰囲気下で加熱
を行い、50μm の架橋フィルムを得た。 イオン伝導度
は 4.2 x 10−5 S/cm であった。
Example 1 The polymer obtained in Polymerization Example 1 (ethylene oxide / EM /
Glycidyl methacrylate terpolymer) 1 g, siloxane compound 0.1 g having two crosslinkable functional groups represented by the following formula (13), siloxane compound having one reactive group represented by the following formula (14) 0.2 g, lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) as a lithium salt compound
After mixing 0.6 g of imide (LiTFSI) and 0.015 g of benzoyl peroxide as a polymerization initiator in 50 g of acetonitrile until homogeneous, polyethylene terephthalate (PE
T) Coated on film. Then, it was dried under reduced pressure at 30 ° C. for 12 hours, and further heated at 100 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a crosslinked film of 50 μm. The ionic conductivity was 4.2 x 10 -5 S / cm.

【0066】[0066]

【化22】 [Chemical formula 22]

【化23】 [Chemical formula 23]

【0067】実施例2 重合例2で得られたポリマー(エチレンオキシド/GM/
アリルグリシジルエーテル3元共重合体) 1g、式(1
3)に示した架橋可能な官能基を2個有するシロキサン
化合物 0.2g、リチウム塩化合物としてLiTFSI 0.6g、
重合開始剤として過酸化ベンゾイル 0.015g をアセトニ
トリル 50g 中で均一になるまで混合させた後、PET
フィルム上に塗布した。 その後、30℃で 12時間減圧乾
燥し、更に、100℃、2時間、窒素雰囲気下で加熱を行
い、50μm の架橋フィルムを得た。 イオン伝導度は 3.
1 x 10−5 S/cm であった。
Example 2 The polymer obtained in Polymerization Example 2 (ethylene oxide / GM /
Allyl glycidyl ether terpolymer) 1 g, formula (1
0.2 g of a siloxane compound having two crosslinkable functional groups shown in 3), 0.6 g of LiTFSI as a lithium salt compound,
As a polymerization initiator, 0.015 g of benzoyl peroxide was mixed in 50 g of acetonitrile until homogeneous, and then PET was used.
It was applied on a film. Then, it was dried under reduced pressure at 30 ° C. for 12 hours, and further heated at 100 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a crosslinked film of 50 μm. Ionic conductivity is 3.
It was 1 × 10 −5 S / cm.

【0068】実施例3 重量平均分子量が 70万であるエチレンオキシド/プロピ
レンオキシド/メタクリル酸グリシジル(=60/32/8 wt%)
3元共重合体 1g、実施例2における式(13)に示し
た架橋可能な官能基を2個有するシロキサン化合物 0.2
g、下記式(15)に示したオキシエチレン鎖を有する
化合物(可塑剤) 0.5g、リチウム塩化合物としてLiTFSI
0.6g、重合開始剤として過酸化ベンゾイル 0.015g を
アセトニトリル 50g 中で均一になるまで混合させた
後、PETフィルム上に塗布した。その後、30℃で 12
時間減圧乾燥し、更に、100℃、2時間、窒素雰囲気下
で加熱を行い、50μm の架橋フィルムを得た。 イオン
伝導度は 1.2 x 10−4 S/cm であった。
Example 3 Ethylene oxide / propylene oxide / glycidyl methacrylate having a weight average molecular weight of 700,000 (= 60/32/8 wt%)
Ternary copolymer 1 g, siloxane compound 0.2 having two crosslinkable functional groups represented by the formula (13) in Example 2 0.2
g, a compound having an oxyethylene chain represented by the following formula (15) (plasticizer) 0.5 g, LiTFSI as a lithium salt compound
0.6 g and 0.015 g of benzoyl peroxide as a polymerization initiator were mixed in 50 g of acetonitrile until uniform, and then coated on a PET film. Then, at 30 ℃ 12
It was dried under reduced pressure for an hour and further heated at 100 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a crosslinked film of 50 μm. The ionic conductivity was 1.2 x 10 -4 S / cm.

【0069】[0069]

【化24】 [Chemical formula 24]

【0070】実施例4 電解質として実施例1で得られた高分子固体電解質、負
極としてリチウム金属箔、及び正極活物質としてコバル
ト酸リチウム(LiCoO)を用いて二次電池を構成した。
高分子固体電解質のサイズは 10 mm X 10 mm X 0.05 mm
である。リチウム箔のサイズは 10 mm X 10 mm X 0.1 m
mである。コバルト酸リチウムは所定量の炭酸リチウム
及び炭酸コバルト粉体を混合した後 900℃で5時間焼成
する事により調製した。次にこれを粉砕し、得られたコ
バルト酸リチウム 85重量部に対してアセチレンブラッ
ク5 重量部と重合例1で得られたポリマー 10 重量部、
LiTFSI 5 重量部を加えロールで混合した後、3MPa の圧
力で 10 mm X 10 mm X 0.2mm にプレス成形して電池の
正極とした。
Example 4 A secondary battery was constructed using the polymer solid electrolyte obtained in Example 1 as an electrolyte, a lithium metal foil as a negative electrode, and lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material.
Polymer solid electrolyte size is 10 mm x 10 mm x 0.05 mm
Is. Lithium foil size is 10 mm x 10 mm x 0.1 m
m. Lithium cobalt oxide was prepared by mixing a predetermined amount of lithium carbonate and cobalt carbonate powder and then firing at 900 ° C. for 5 hours. Next, this was pulverized, and to 85 parts by weight of the obtained lithium cobalt oxide, 5 parts by weight of acetylene black and 10 parts by weight of the polymer obtained in Polymerization Example 1,
After adding 5 parts by weight of LiTFSI and mixing with a roll, press molding was performed at a pressure of 3 MPa to 10 mm X 10 mm X 0.2 mm to obtain a battery positive electrode.

【0071】実施例1で得られた高分子固体電解質をリ
チウム金属箔と正極板ではさみ、界面が密着するように
1 MPa の圧力をかけながら 25℃で電池の充放電特性を
調べた。初期の端子電圧 3.8 Vでの放電電流は 0.1 mA/
cmであり、0.1 mA/cmで充電可能であった。本実施
例の電池は容易に薄いものに作製できるので、軽量でし
かも大容量の電池になる。
The polymer solid electrolyte obtained in Example 1 was sandwiched between a lithium metal foil and a positive electrode plate so that the interface was in close contact.
The charge / discharge characteristics of the battery were examined at 25 ° C while applying a pressure of 1 MPa. The initial discharge voltage at the terminal voltage of 3.8 V is 0.1 mA /
cm 2, and was chargeable at 0.1 mA / cm 2. Since the battery of this embodiment can be easily made thin, the battery is lightweight and has a large capacity.

【0072】実施例5 電解質として実施例2で得られた高分子固体電解質、負
極としてリチウム金属箔、及び正極活物質としてコバル
ト酸リチウム(LiCoO)を用いて二次電池を構成した。
高分子固体電解質のサイズは 10 mm X 10 mm X 0.05 mm
である。リチウム箔のサイズは 10 mm X 10 mm X 0.1 m
mである。コバルト酸リチウムは所定量の炭酸リチウム
及び炭酸コバルト粉体を混合した後 900℃で 5 時間焼
成する事により調製した。次にこれを粉砕し、得られた
コバルト酸リチウム 85 重量部に対してアセチレンブラ
ック5重量部と重合例2で得られたポリマー 10 重量
部、リチウムビス(トリフルオロメチルスルフォニル)イ
ミド(LiTFSI) 5 重量部を加えロールで混合した後、3MP
a の圧力で 10 mm X 10 mmX 0.2 mm にプレス成形して
電池の正極とした。
Example 5 A secondary battery was constructed by using the polymer solid electrolyte obtained in Example 2 as an electrolyte, a lithium metal foil as a negative electrode, and lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material.
Polymer solid electrolyte size is 10 mm x 10 mm x 0.05 mm
Is. Lithium foil size is 10 mm x 10 mm x 0.1 m
m. Lithium cobalt oxide was prepared by mixing a predetermined amount of lithium carbonate and cobalt carbonate powder and then firing at 900 ° C. for 5 hours. Next, this was pulverized, and to 85 parts by weight of the obtained lithium cobalt oxide, 5 parts by weight of acetylene black, 10 parts by weight of the polymer obtained in Polymerization Example 2 and lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (LiTFSI) 5 were added. Add 3 parts by weight and roll to mix, then 3MP
It was pressed into a size of 10 mm X 10 mm X 0.2 mm at the pressure of a to obtain a battery positive electrode.

【0073】実施例2で得られた高分子固体電解質をリ
チウム金属箔と正極板ではさみ、界面が密着するように
1MPaの圧力をかけながら 25℃で電池の充放電特性を調
べた。初期の端子電圧 3.8 Vでの放電電流は 0.1 mA/cm
であり、0.1 mA/cmで充電可能であった。本実施例
の電池は容易に薄いものに作製できるので、軽量でしか
も大容量の電池になる。
The polymer solid electrolyte obtained in Example 2 was sandwiched between a lithium metal foil and a positive electrode plate so that the interface was adhered.
The charge / discharge characteristics of the battery were examined at 25 ° C while applying a pressure of 1 MPa. Discharge current at initial terminal voltage of 3.8 V is 0.1 mA / cm
2 and was chargeable at 0.1 mA / cm 2 . Since the battery of this embodiment can be easily made thin, the battery is lightweight and has a large capacity.

【0074】実施例6 電解質として実施例3で得られた高分子固体電解質、負
極としてリチウム金属箔、及び正極活物質としてコバル
ト酸リチウム(LiCoO)を用いて二次電池を構成した。
高分子固体電解質のサイズは 10 mm X 10 mm X 0.05 mm
である。リチウム箔のサイズは 10 mm X 10 mm X 0.1 m
mである。コバルト酸リチウムは所定量の炭酸リチウム
及び炭酸コバルト粉体を混合した後 900℃で 5時間焼成
する事により調製した。次にこれを粉砕し、得られたコ
バルト酸リチウム 85 重量部に対してアセチレンブラッ
ク5 重量部と重合例2で得られたポリマー 10重量部、
リチウムビス(トリフルオロメチルスルフォニル)イミド
(LiTFSI) 5 重量部、式(15)に示したシロキサン化
合物 5 重量部を加えロールで混合した後、3MPa の圧力
で 10 mm X 10 mmX 0.2 mm にプレス成形して電池の正
極とした。
Example 6 A secondary battery was constructed by using the polymer solid electrolyte obtained in Example 3 as an electrolyte, a lithium metal foil as a negative electrode, and lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material.
Polymer solid electrolyte size is 10 mm x 10 mm x 0.05 mm
Is. Lithium foil size is 10 mm x 10 mm x 0.1 m
m. Lithium cobalt oxide was prepared by mixing a predetermined amount of lithium carbonate and cobalt carbonate powder and then firing at 900 ° C. for 5 hours. Next, this was pulverized, and to 85 parts by weight of the obtained lithium cobalt oxide, 5 parts by weight of acetylene black and 10 parts by weight of the polymer obtained in Polymerization Example 2,
Lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide
5 parts by weight of (LiTFSI) and 5 parts by weight of the siloxane compound represented by the formula (15) were added and mixed with a roll, and then press-molded at a pressure of 3 MPa to 10 mm X 10 mm X 0.2 mm to obtain a battery positive electrode.

【0075】実施例3で得られた高分子固体電解質をリ
チウム金属箔と正極板ではさみ、界面が密着するように
1MPaの圧力をかけながら 25℃で電池の充放電特性を調
べた。初期の端子電圧 3.8 Vでの放電電流は 0.1 mA/cm
であり、0.1 mA/cmで充電可能であった。本実施例
の電池は容易に薄いものに作製できるので、軽量でしか
も大容量の電池になる。
The polymer solid electrolyte obtained in Example 3 was sandwiched between a lithium metal foil and a positive electrode plate so that the interface was in close contact.
The charge / discharge characteristics of the battery were examined at 25 ° C while applying a pressure of 1 MPa. Discharge current at initial terminal voltage of 3.8 V is 0.1 mA / cm
2 and was chargeable at 0.1 mA / cm 2 . Since the battery of this embodiment can be easily made thin, the battery is lightweight and has a large capacity.

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明の架橋高分子固体電解質は加工
性、成形性、機械的強度、柔軟性や耐熱性などに優れて
おり、かつそのイオン伝導性は著しく改善されている。
したがって固体電池(特に、二次電池)をはじめ、大容
量コンデンサー、表示素子、例えばエレクトロクロミッ
クディスプレイなど電子機器への応用、更にゴムやプラ
スチック材料用の帯電防止剤又は制電材料への応用が期
待される。
The crosslinked polymer solid electrolyte of the present invention is excellent in workability, moldability, mechanical strength, flexibility and heat resistance, and its ionic conductivity is remarkably improved.
Therefore, it is expected to be applied to large-capacity capacitors and display devices such as solid-state batteries (particularly secondary batteries), electronic devices such as electrochromic displays, and antistatic agents or antistatic materials for rubber and plastic materials. To be done.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田渕 雅人 大阪府大阪市西区江戸堀1丁目10番8号 ダイソー株式会社内 (72)発明者 村上 悟史 大阪府大阪市西区江戸堀1丁目10番8号 ダイソー株式会社内 Fターム(参考) 4J002 CH02X CP12W CP123 CP18W CP183 DD006 DD026 DG016 DK006 EV236 FD206 GQ02 5G301 CA08 CA16 CA30 CD01 5H029 AJ01 AK03 AL12 AM12 AM16 HJ20    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Masato Tabuchi             1-10-8 Edobori, Nishi-ku, Osaka City, Osaka Prefecture             Within Daiso Corporation (72) Inventor Satoshi Murakami             1-10-8 Edobori, Nishi-ku, Osaka City, Osaka Prefecture             Within Daiso Corporation F-term (reference) 4J002 CH02X CP12W CP123 CP18W                       CP183 DD006 DD026 DG016                       DK006 EV236 FD206 GQ02                 5G301 CA08 CA16 CA30 CD01                 5H029 AJ01 AK03 AL12 AM12 AM16                       HJ20

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (A)架橋可能な官能基を2個以上有す
るシロキサン化合物、(B)架橋可能な官能基を含むエ
ーテル結合を有する重合体、(C)電解質塩化合物、お
よび(D)必要に応じて存在する、反応性基を1個有す
るシロキサン化合物から得られる架橋高分子固体電解
質。
1. A siloxane compound having two or more crosslinkable functional groups, (B) a polymer having an ether bond containing a crosslinkable functional group, (C) an electrolyte salt compound, and (D) necessary. A crosslinked solid polymer electrolyte obtained from a siloxane compound having one reactive group, which is present according to the above.
【請求項2】 前記架橋可能な官能基を2個以上有する
シロキサン化合物(A)は、下記式(A−1)、(A−
2)または(A−3)で表される化合物である請求項1
記載の架橋高分子固体電解質。 【化1】 [式中、RおよびRはCH=CCHCO-またはCH=CH
CO-または炭素数2〜5のアルケニルオキシ基、Rおよ
びRは各々-(CH)p-または-(CH)q-(但し、p, q は
0〜3 の整数)を表し、a, b および c は 0〜50 の整数
である。] 【化2】 [式中、RおよびR10はCH=CCHCOCH-また
はCH=CHCOCH-または炭素数2〜5のアルケニル
基、RおよびRは各々-(CH)r-または-(CH)s-(但
し、r, sは0〜3の整数)を表し、dおよびeおよびfは0〜2
5の整数を示す。] 【化3】 [式中、R11はCH=CCHCOCH-またはCH=CHC
OCH-または炭素数2〜5のアルケニル基、R13はC
H=CCHCO-またはCH=CHCO-または炭素数2〜5の
アルケニルオキシ基、R12は-(CH)t-(但し、tは0〜3
の整数)を表し、gおよびhは0〜25の整数を示す。]
2. The siloxane compound (A) having two or more crosslinkable functional groups is represented by the following formulas (A-1) and (A-
The compound represented by 2) or (A-3).
The crosslinked polymer solid electrolyte described. [Chemical 1] [Wherein R 3 and R 6 are CH 2 = CCH 3 CO 2 -or CH 2 = CH
CO 2 -or an alkenyloxy group having 2 to 5 carbon atoms, R 4 and R 5 are each-(CH 2 ) p- or-(CH 2 ) q- (where p and q are
An integer of 0 to 3), and a, b and c are integers of 0 to 50. ] [Chemical 2] [Wherein R 7 and R 10 are CH 2 ═CCH 3 CO 2 C 3 H 6 — or CH 2 ═CHCO 2 C 3 H 6 — or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, and R 8 and R 9 are each - (CH 2) r - or - (CH 2) s - (where, r, s is an integer of 0 to 3) represents a, the d and e and f 0 to 2
Indicates an integer of 5. ] [Chemical 3] [Wherein R 11 is CH 2 = CCH 3 CO 2 C 3 H 6 -or CH 2 = CHC
O 2 C 3 H 6 -or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, R 13 is C
H 2 = CCH 3 CO 2 - or CH 2 = CHCO 2 - or alkenyloxy group having 2 to 5 carbon atoms, R 12 is - (CH 2) t - (where, t is 0 to 3
Is an integer) and g and h are integers from 0 to 25. ]
【請求項3】 前記重合体(B)は、下記式(B−1)
で表される構成単位と、下記式(B−2)で表される構
成単位と下記式(B−3)で表される架橋可能な構成単
位を含む共重合体である請求項1記載の架橋高分子固体
電解質。 【化4】 【化5】 [式中、Rは炭素数1〜20の炭化水素基、特にアル
キル基、または-CH-O-(-CH-CH-O-)-CHまたは
-CH-O-CH[(-CH-CH-O-)-CH]を表し、nは0〜
12 の整数である。] 【化6】 [式中、R は反応性基を有する官能基を表す。]
3. The polymer (B) has the following formula (B-1):
The copolymer containing the structural unit represented by, the structural unit represented by the following formula (B-2), and the crosslinkable structural unit represented by the following formula (B-3). Crosslinked polymer solid electrolyte. [Chemical 4] [Chemical 5] [Wherein R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, particularly an alkyl group, or —CH 2 —O — (— CH 2 —CH 2 —O—) n —CH 3 or
-CH 2 -O-CH [(- CH 2 -CH 2 -O-) n -CH 3] represents 2, n is 0
It is an integer of 12. ] [Chemical 6] [In the formula, R 2 represents a functional group having a reactive group. ]
【請求項4】 前記反応性基を1個有するシロキサン化
合物(D)は、下記式(D−1)または下記式(D−
2)で表される化合物である請求項1記載の架橋高分子
固体電解質。 【化7】 [式中、R14はCH=CCHCOCH-またはCH=CHC
OCH-または炭素数2〜5 のアルケニル基、R16
炭素数1〜3のアルキル基、R15は-(CH)u-(但し、uは
0〜3の整数)を表し、iおよびjは0〜50の整数を示す。] 【化8】 [式中、R17はCH=CCHCO-またはCH=CHCO-ま
たは炭素数2〜5のアルケニルオキシ基、R18は-(CH)
v-(但し、vは0〜3の整数)を表し、kおよびmは0〜50の整
数を示す。]
4. The siloxane compound (D) having one reactive group has the formula (D-1) or the formula (D-).
The crosslinked polymer solid electrolyte according to claim 1, which is a compound represented by 2). [Chemical 7] [Wherein R 14 is CH 2 = CCH 3 CO 2 C 3 H 6 -or CH 2 = CHC
O 2 C 3 H 6 -or an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, R 16 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, R 15 is-(CH 2 ) u- (where u is
(Integer of 0 to 3), i and j represent an integer of 0 to 50. ] [Chemical 8] [Wherein R 17 is CH 2 ═CCH 3 CO 2 — or CH 2 ═CHCO 2 — or an alkenyloxy group having 2 to 5 carbon atoms, and R 18 is — (CH 2 ).
v- (however, v is an integer of 0-3), k and m show the integer of 0-50. ]
【請求項5】 エーテル結合を有する重合体(B)は重
量平均分子量が、10 〜10である請求項1または請求
項2に記載の架橋高分子固体電解質。
5. The polymer (B) having an ether bond is a heavy polymer.
Weight average molecular weight is 10 Four~Ten7Claim 1 or claim
Item 3. The crosslinked polymer solid electrolyte according to Item 2.
【請求項6】更に、(E)非プロトン性有機溶媒および
オキシエチレン鎖を有する化合物からなる群から選択さ
れた可塑剤を含んでなる架橋高分子固体電解質。
6. A crosslinked polymer solid electrolyte further comprising (E) an aprotic organic solvent and a plasticizer selected from the group consisting of compounds having an oxyethylene chain.
【請求項7】 電解質塩化合物はリチウム塩化合物であ
る請求項1〜6のいずれかに記載の架橋高分子固体電解
質。
7. The crosslinked polymer solid electrolyte according to claim 1, wherein the electrolyte salt compound is a lithium salt compound.
【請求項8】 請求項1〜7のいずれかに記載の架橋高
分子固体電解質、正極および負極からなる電池。
8. A battery comprising the crosslinked polymer solid electrolyte according to claim 1, a positive electrode and a negative electrode.
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