JP2003303617A - 電解塩と錯体を形成可能な分子を添加した電解質及びこれを用いたリチウム二次電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電解塩と錯体を形成可能な分子を添加した電
解質及びこれを用いたリチウム二次電池を提供する。 【解決手段】 イオン伝導するための媒体に含まれる電
解塩に対して、該電解塩の陰イオンと錯化合物を形成可
能な分子を添加して得られることを特徴とする電解質

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解塩と錯体を形
成可能な分子を添加した電解質及び該電解質を用いたリ
チウム二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、電解液に水を用いた場合に最もイ
オン伝導度の高いイオン導電性二次電池等が得られる。
しかし、高密度高容量が求められる二次電池等には、酸
化還元電位の最も卑なリチウム等を電極及び／又は移動
イオンとして用いられている。このため、これらの高容
量な二次電池等の電解液に、水を使用することができな
かった。

【０００３】このように、イオンを移動させる能力のあ
る媒体には、耐電性とともに、その媒体中を移動するた
めのイオン源として存在する無機塩を溶かすことのでき
る媒体が求められた。その媒体に、液体を使用する場合
には、非水系の溶剤として、有機溶剤の一種である非プ
ロトン性有機溶剤が使用されてきた。また、固体電解質
系の場合には、液体と同様な特性を有するポリマとし
て、ポリエチレンオキシド等が使用されてきた（Britis
h Polymer Journal, 7, 319(1975)）。

【０００４】ところで、イオン移動媒体として、非プロ
トン性有機溶剤を使用する理由は、その溶剤が、多種多
様な有機溶剤が知られている中で、無機塩を可溶化でき
るという点である。このため、電解質に用いる溶剤の選
択肢は、限定されるという問題を生じた。また、そのよ
うな限られた溶剤の中で、イオン移動媒体を選択するた
め、非プロトン性有機溶剤に起因するイオン伝導度の低
下という問題を避けることができなかった。

【０００５】また、イオン移動媒体として、ポリマを使
用した場合、固体である無機塩を固体であるポリマに溶
解するため、無機塩内の陽イオンが非常に強くポリマと
相互作用する。このため、高温下でのみしか実用的なイ
オン伝導度を達成することができなかった。

【０００６】そこで、イオン導電性二次電池のイオン伝
導度を高めることを目的として以下の方法が行われてい
る。無機塩に陰イオンが大きなイオン半径を有するも
のを使う方法（リチウムイオン二次電池、芳尾真幸／小
沢昭弥編、日刊工業新聞社）、自由末端の多くある、
ガラス転移温度をできるだけ低くしたポリマを使用する
方法（技術動向セミナー「シリーズIT革命を支える・Ｉ
ＩＩ―リチウムポリマー電池」）、室温で溶融塩を形
成する電解塩を利用する方法（分子機能材料と素子開
発、エス・ティー・エス発行）等が知られている。

【０００７】これら従来の方法は、それなりに成果をあ
げているが、高イオン伝導度を要求されるイオン導電性
の電気化学デバイスに適用可能な水準に達していない。
それぞれ次の問題点を有している。の方法について
は、その合成が非常に難しく、また、その取り扱いに注
意を必要とする。の方法では、イオン伝導度がポリマ
のガラス転移温度に依存するが、すでに限界近くまでポ
リマのガラス転移温度は下げられており、これ以上、イ
オン伝導度を上げることが難しい。また、の方法で
は、室温溶融塩に耐電性が不足しているため、高密度高
容量な二次電池の電解質として用いることができない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】請求項１記載の発明
は、高イオン伝導性のある電解質を提供するものであ
る。請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に加え
て、輸率の高い電解質を提供するものである。請求項３
記載の発明は、請求項１及び２記載の発明に加えて、種
々の形態を有する電池に適応可能な電解質を提供するも
のである。請求項４記載の発明は、請求項１、２及び３
記載の発明に加えて、さらに高いイオン伝導性を有する
電解質を提供するものである。請求項５記載の発明は、
請求項１、２、３及び４記載の発明に加えて、強度に優
れた電解質を提供するものである請求項６記載の発明
は、イオン伝導性の高いリチウム二次電池を提供するも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は次のものに関す
る。 （１） イオン伝導するための媒体に含まれる電解塩に
対して、該電解塩の陰イオンと錯化合物を形成可能な分
子を添加して得られることを特徴とする電解質 （２） 電解塩の陰イオンと錯化合物形成可能な分子
が、電気的中性かつイオン伝導するための媒体に可溶な
ことを特徴とする上記（１）記載の電解質 （３） イオンを伝導するための媒体が、有機溶剤、又
は該有機溶剤にゲル化能を有する分子を添加することに
より得られるゲル、又はイオン導電性のある高分子から
なることを特徴とする上記（１）又は（２）記載の電解
質 （４） 有機溶剤が、炭化水素系溶媒、ハロゲン化炭化
水素系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、エステル
系溶媒、炭化水素系溶媒及び／又は非プロトン性有機溶
媒の一種もしくは二種以上の混合物からなることを特徴
とする上記（１）、（２）又は（３）記載の電解質 （５） ゲル化能を有する分子が、分子間非共有結合に
よりネットワークを形成可能な自己組織性分子、又は自
己組織性高分子、もしくは、共有結合によりネットワー
クを形成する熱硬化性高分子からなることを特徴とする
上記（１）、（２）、（３）又は（４）記載の電解質 （６）上記（１）、（２）、（３）、（４）又は（５）
記載の電解質を用いたリチウム二次電池

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の電解質は、イオン伝導す
るための媒体に含まれる電解塩に対して、該電解塩の陰
イオンと錯化合物を形成可能な分子を含むことを必須成
分とする。本発明におけるイオン伝導するための媒体に
含まれる電解塩に対して、該電解塩の陰イオンと錯化合
物を形成可能な分子としては、酸化アルミニウム、酸化
ホウ素、及び酸化ケイ素等の酸化物、テトラシアノエチ
レン、及びトリクロロエチレン等のオレフィン、７，
７，８，８―テトラシアノキノジメタン、及び２，３，
５，６−テトラフルオロー７，７，８，８−テトラシア
ノキノジメタン等のキノジメタン、トリニトロベンゼ
ン、トリシアノベンゼン、トリシアノトルエン、ヘキサ
フルオロベンゼン、ペンタフルオロベンゼン、ペンタフ
ルオロトルエン、ペンタフルオロアニソール、ジフルオ
ロアニソール及びテトラフルオロベンゼン等の芳香族化
合物、トリメトキシボラン、トリエトキシボラン、トリ
（１−メチル−２−エトキシ）ボラン、トリ（ｎ−プロ
ポキシ）ボラン、トリ（ｎ−ブトキシ）ボラン、トリ
（ｉｓｏ−ブトキシ）ボラン、トリ（ｔｅｒｔ−ブトキ
シ）ボラン、トリ（ｎ−ヘキシノキシ）ボラン、トリ
（ｎ−シクロヘキサノキシ）ボラン、トリ（２，２，２
−トリフルオロエトキシ）ボラン、トリ（１，１，１−
ヘプタフルオロブトキシ）ボラン、トリ（１，１−ヘキ
サフルオロジメチルメトキシ）ボラン、トリ（ノナフル
オロ−ｔｅｒｔ−ブトキシ）ボラン、トリ（１−フェニ
ル−１，１−トリフルオロジメチルメトキシ）ボラン、
トリフェノキシボラン、トリベンゾイロキシボラン、ト
リ（４−フルオロフェノキシ）ボラン、トリ（２，４−
ジフルオロフェノキシ）ボラン、トリ（２，３，４，５
−テトラフルオロフェノキシ）ボラン、トリペンタフル
オロフェノキシボラン、トリ（２−トリフルオロメチル
フェノキシ）ボラン、トリ（２，４−トリフルオロメチ
ルフェノキシ）ボラン、ペンタフルオロフェニルボラン
等のボラン類、

【００１１】Ｎ，Ｎ'−ジメチル−Ｎ，Ｎ'−ジトリフロ
オロメタンスルフォニルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ'−
テトラトリフルオロメタンスルフォニルエチレンジアミ
ン、Ｎ，Ｎ'，Ｎ"−ペンタトリフルオロメタンスルフォ
ニルジエチレントリアミン、Ｎ，Ｎ'，Ｎ"，Ｎ"'−ヘキ
サトリフルオロメタンスルフォニルトリエチレンテトラ
ミン、Ｎ，Ｎ'，Ｎ"，Ｎ"'，Ｎ""，Ｎ""'−オクタトリ
フルオロメタンスルフォニルヘプタエチレンジアミン、
Ｎ，Ｎ'，Ｎ"，Ｎ"'−テトラトリフルオロメタンスルフ
ォニルー１，４，８，１１−テトラアザシクロテトラデ
カン、Ｎ，Ｎ'，Ｎ"，Ｎ"'，Ｎ""，Ｎ""'−ヘキサトリ
フルオロメタンスルフォニルー１，４，７，１０，１
３，１６−ヘキサアザシクロオクタデカン、トリ（Ｎ，
Ｎ−ジトリフルオロメタンスルフォニルエチルアミノ）
アミン等のアミン類

【００１２】トリフルオロボロキシン、トリクロロボロ
キシン、トリブロモボロキシン、トリメチルボロキシ
ン、トリエチルボロキシン、トリ−Ｎ，Ｎ−ジメチルア
ミノボロキシン、トリメトキシボロキシン、トリエトシ
キボロキシン、トリ（ｎ−プロポキシ）ボロキシン、ト
リ（１−メチルエトキシ）ボロキシン、トリ（ｎ−ブト
キシ）ボロキシン、トリ（ｉｓｏ−ブトキシ）ボロキシ
ン、トリ（ｔｅｒｔ−ブトキシ）ボロキシン、トリ（ｎ
−ペンタノキシ）ボロキシン、トリ（ｎ−ヘキサノキ
シ）ボロキシン、トリヘプタノキシボロキシン、トリエ
チレングリコールモノメチルエーテルオキシボロキシ
ン、トリエチレングリコールモノエチルエーテルオキシ
ボロキシン、トリジエチレングリコールモノメチルエー
テルオキシボロキシン、トリジエチレングリコールモノ
エチルエーテルオキシボロキシン、トリ（シクロヘキサ
ノキシ）ボロキシン、トリ（トリシクロ〔５．２．１．
０^2,6〕デカ−８−イルオキシ）ボロキシン、トリノル
ボルノキシボロキシン、トリフェニルノルボルノキシボ
ロキシン、トリシアノノルボルノキシボロキシン、トリ
イソノルボルノキシボロキシン、トリアダマントキシボ
ロキシン、トリシクロデカノキシボロキシン、トリメン
トキシボロキシン、トリフェノキシボロキシン、及びト
リベンゾイロキシボロキシン等のトリ官能基置換型ボロ
キシン、該ボロキシン類に対応したチオボロキシン類、
カリックス［６］アレーン誘導体の水素添加物等の大環
状化合物等が挙げられる。それらの中でも、

【００１３】酸化ホウ素、７，７，８，８―テトラシア
ノキノジメタン、２，３，５，６−テトラフルオロー
７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン、ヘキサフ
ルオロベンゼン、ジフルオロアニソール、トリメトキシ
ボロキシン、トリエトキシボロキシン、トリ（ｎ−プロ
ポキシ）ボロキシン、トリ（ｎ−ブトキシ）ボロキシ
ン、トリ（ｎ−ペントキシ）ボロキシン、トリ（ｎ−ヘ
キサノキシ）ボロキシン、トリエチレングリコールモノ
メチルエーテルオキシボロキシン、トリジエチレングリ
コールモノメチルエーテルオキシボロキシン、及びカリ
ックスアレーンが特に好ましい。これらの化合物は１種
又は２種以上で使用してもよい。また、目的の機能を有
する、電解塩の陰イオンと錯化合物を形成可能な分子で
あれば良いので、ここに挙げた分子に特に制限されるも
のではない。

【００１４】本発明における電解塩としては、無機酸、
有機酸、無機塩、有機塩等が挙げられる。上記無機酸及
び無機塩としては、例えば、テトラフルオロホウ酸、ヘ
キサフルオロリン酸、過塩素酸、ヘキサフルオロ砒素
酸、硝酸、硫酸、リン酸、フッ酸、塩酸、シュウ酸、臭
化水素酸、ヨウ化水素酸等の無機酸、これらの無機酸を
中和して得られる無機塩などが挙げられる。これらは単
独で又は２種類以上を組み合わせて使用される。

【００１５】前記有機酸及び有機塩としては、例えば、
トリフルオロメタンスルホン酸、ヘプタフルオロプロピ
ルスルホン酸、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）
イミド酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、プロピオン酸、ベ
ンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ｎ−ヘキサン
スルホン酸、ｎ−オクチルスルホン酸、ドデシルスルホ
ン酸、セチルスルホン酸、４−ドデシルベンゼンスルホ
ン酸、カンファースルホン酸、ポリ（ビニル）スルホン
酸、ジノニルナフタレンスルホン酸、ナフタレンスルホ
ン酸、ｐ−クロロベンゼンスルホン酸、フェノールスル
ホン酸、フェノールジスルホン酸、トリクロロベンゼン
スルホン酸、４−ニトロトルエン−２−スルホン酸、１
−オクタンスルホン酸、スルホン化ポリスチレン、スル
ホン化ポリエチレン、ニトロベンゼンスルホン酸、２−
スルホ安息香酸、３−ニトロベンゼンスルホン酸、４−
オクチルベンゼンスルホン酸、２−メチルー５−イソプ
ロピルベンゼンスルホン酸、スルホコハク酸、スルホグ
ルタル酸、スルホアジピン酸、スルホピメリン酸、スル
ホスベリン酸、スルホアゼライン酸、スルホセバシン
酸、２−スルホー３−メチルエチルジカルボン酸等の有
機酸、これらの有機酸を中和して得られる有機塩等が挙
げられる。これらは、１種又は２種以上を組み合わせて
使用しても良い。

【００１６】また、無機塩、有機塩等の塩型電解塩のカ
チオンとしては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類
金属、遷移金属、希土類金属等が挙げられる。これらの
カチオンは使用する用途によっては好ましい種類が異な
り、本発明の電解質を用いてリチウムイオン電池として
使用する場合には、例えば、添加する電解塩として、リ
チウム塩を用いることが好ましい。特にリチウムイオン
電池として利用する場合、広い電位窓を有することが必
要であり、電解塩として電気化学的に安定なリチウム塩
が好ましく、例えば、ＬｉＣｌ、ＬｉＦ、ＬｉＣｌＯ
４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ
３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３及びＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ
２）２等が挙げられる。これらは１種又は２種以上を組
み合わせて使用しても良い。

【００１７】本発明における有機溶剤としては、以下に
制限されるものではないが、例えばヘキサン、石油エー
テル、シクロヘキサン、ベンゼン及び、トルエン、キシ
レン等の炭化水素系溶媒、塩化メチレン、クロロホル
ム、四塩化炭素、クロロベンゼン、及びジクロロエチレ
ン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、エチルエーテル、イ
ソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、１，２−ジ
メトキシエタン、１，４−ジオキサン、ジグライム、及
びアニソール等のエーテル系溶媒、アセトン、メチルエ
チルケトン、２−ペンタノン、及び３−ペンタノン等の
ケトン系溶媒、ギ酸エチル、酢酸エチル、γブチルラク
トン、及び酢酸ブチル等のエステル系溶媒、アセトニト
リル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホ
キシド、ヘキサメチルホスホルアミド、Ｎ−メチルピロ
リドン、ジメチルカーボネート、エチレンカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、
ブチレンカーボネート、メチルエチルカーボネート等の
非プロトン性有機溶媒が挙げられる。これらの有機溶剤
は１種又は２種以上で使用してもよい。

【００１８】本発明におけるゲル化能を有する分子とし
ては、以下に制限されるものではないが、例えば１２−
ヒドロキシステアリン酸、Ｎ−ラウロイル−Ｌ−グルタ
ミン酸−ビス−ｎ−ブチルアミド、１，２，３，４−ジ
ベンジリデン−Ｄ−ソルビトール、ジアルキルリン酸ア
ルミニウム、２，３−ビス−ｎ−ヘキサデシロキシアン
トラセン、トリアルキル−シス−１，３，５−シクロヘ
キサントリカルボキシアミド、コレステロール誘導体、
及びシクロヘキサンジアミノ誘導体等の低分子ゲル化剤
（オイルゲル化剤）、ポリアクリルニトリル及びポリフ
ッ化ビニリデン等の自己組織性高分子、ならびにビニル
モノマーの重合物等における３次元網目構造内に電解液
を保持させるような化学架橋型の熱硬化性高分子等が挙
げられる。

【００１９】本発明におけるイオン導電性のある高分子
としては、ポリエチレンエーテル、ポリプロピレンエー
テル、ポリエチレンイミン、ポリフォスファゼン、及び
ポリビニルアルコール等が挙げられる。

【００２０】本発明における該電解塩の陰イオンと錯化
合物を形成可能な分子の添加量は、イオン伝導するため
の媒体に対して、０．０１〜５０重量％であることが好
ましく、０．１〜４０重量％であることがより好まし
い。この添加量が０．０１重量％未満では、電解塩が媒
体に溶解しない傾向があり、５０重量％を超えると充放
電特性が低くなる傾向にある。

【００２１】本発明における電解塩の添加量は、イオン
伝導するための媒体に対して、０．０１〜５０重量％で
あることが好ましく、０．１〜３０重量％であることが
より好ましい。この添加量が０．０１重量％未満では、
イオン伝導度が低くなる傾向があり、５０重量％を超え
ると塩が析出する傾向がある。

【００２２】本発明におけるゲル化能を有する分子の添
加量は、有機溶剤に対して、０．０１〜８０重量％であ
ることが好ましく、０．１〜７０重量％であるこがより
好ましい。この添加量が０．０１重量％未満では、ゲル
を形成しにくい傾向があり、８０重量％を超えると電極
との界面抵抗が高くなる傾向がある。

【００２３】本発明におけるイオンを伝導するための媒
体には、アルミナ、シリカ、酸化マグネシウム、タル
ク、チタン酸バリウム、硫酸バリウム等の微粒状充填
剤、ビクトリアピュアブルー等の染料、フタロシアニン
グリーン等の顔料等の着色剤等を含有させても良い。

【００２４】本発明におけるイオンを伝導するための媒
体には、必要に応じて、ビブチルフタレート、ジブチル
フタレート等の可塑剤、りん酸エステル系等の難燃剤、
ベンゾトリアゾール等の密着性付与剤、シリコン系のレ
ベリング剤、フェノール系、チオエーテル系などの抗酸
化剤などを添加して使用してもよい。

【００２５】本発明における電解質の厚みは、用途によ
り異なるが、１〜１０００μｍであることが好ましく、
２〜５００μｍであることがより好ましい。この厚みが
１μｍ未満では工業的に塗工困難である傾向があり、１
０００μｍを超えると充放電特性が充分でない傾向があ
る。

【００２６】本発明における電解質のイオン導電性は、
１０^−９〜１０^−１Ｓ／ｃｍであることが好ましく、１
０^−８〜１０^−１Ｓ／ｃｍであることが特に好ましい。

【００２７】本発明の電解質は、電気化学的デバイスに
も使用することができる。前記電気化学的デバイスと
は、例えば、電気化学的変化により、エネルギーを蓄
積、増減、放出等するものであれば特に制限はなく、リ
チウム電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、
燃料電池等の電池、電気化学センサーなどの電気化学的
デバイス等が挙げられる。

【００２８】また、本発明の電解質は、電位差による色
調変化を発現することから室内温度調整用の調光デバイ
ス、これらを応用した機器などにも応用できる。

【００２９】本発明の電解質を用いた電池は、前記電解
質を介して正極と負極が接合することで構成される。上
記電池がリチウム電池の場合、電解質にはリチウム塩が
含有される。この際、電池の正極及び負極としてリチウ
ムの吸蔵放出可能な物質を用いる。上記正極としては、
負極に対して高い電位を有する材料であれば特に制限が
なく、電子伝導性高分子化合物部分が正極活物質材料と
して働くためそれ単独で用いても良いが、以下に示す正
極材料を併用しても良い。

【００３０】上記正極材料としては、例えば、Ｌｉ
_１−ｘＣｏＯ_２、Ｌｉ_１−ｘＮｉＯ_２、Ｌｉ_１−ｘＭｎ
_２Ｏ_４、Ｌｉ_１−ｘＭＯ_２（０＜ｘ＜１，ＭはＣｏ、Ｎ
ｉ、Ｍｎ、Ｆｅ等の複合体）、Ｌｉ_２−ｙＭｎ_２Ｏ
_４（０＜ｙ＜２）、Ｌｉ_１−ｘＶ_２Ｏ_５（０＜ｘ＜
１）、Ｌｉ_２−ｙＶ_２Ｏ_５（０＜ｙ＜２）Ｌｉ_１−ｘ'
Ｎｂ_２Ｏ_５（０＜ｘ'＜１．２）等の酸化物、Ｌｉ
_１−ｘＴｉＳ_２、Ｌｉ_１−ｘＭｏＳ_２、Ｌｉ_１−ｚＮｂ
Ｓｅ_３（０＜ｚ＜３）等の金属カルコゲナイト、ジチオ
ール誘導体、ジスルフィド誘導体などの有機化合物など
が挙げられる。

【００３１】上記負極材料としては、上記正極に対して
低い電位を有する材料を用いることができ、例えば、金
属リチウム、アルミ・リチウム合金、マグネシウム・ア
ルミ・リチウム合金等の金属リチウム、ＡｌＳｂ、Ｍｇ
_２Ｇｅ、ＮｉＳｉ_２等の金属間化合物、グラファイト、
コークス、低温焼成高分子等の炭素系材料、ＳｎＭ'系
酸化物（Ｍ'はＳｉ、Ｇｅ、Ｐｂ等を示す）、Ｓｉ
_１−ｙＭ"_ｙＯ_ｚ（Ｍ"は、Ｗ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂ等を示
す）等の複合酸化物、酸化チタン、酸化鉄などの金属酸
化物のリチウム固溶体、Ｌｉ_７ＭｎＮ_４、Ｌｉ_３ＦｅＮ
_４、Ｌｉ_３−ｘＣｏｘＮ、Ｌｉ_３−ｘＮｉＮ、Ｌｉ
_３−ｘＣｏ_ｘＮ、Ｌｉ_３−ｘＣｕ_ｘＮ、Ｌｉ_３ＢＮ_２、
Ｌｉ_３ＡｌＮ_２、Ｌｉ_３ＳｉＮ_３等の窒化物などのセラ
ミックスなどが挙げられる。

【００３２】なお、リチウムイオンを負極で還元して金
属リチウムとして利用する場合は、電子伝導性を有する
材料であれば良いので、上記には限定されない。

【００３３】前記電極は、上記の材料を所定の形状に成
形加工することが好ましく、電極の形状としては、例え
ば、連続体、粉末材料のバインダー分散体等が挙げられ
る。上記連続体の成形加工法としては、例えば、電解、
蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、溶融加工、焼結、圧縮
等の成形加工方法が挙げられる。

【００３４】前記粉末材料のバインダー分散体の成形加
工方法としては、例えば、粉末状の電極材料をバインダ
ーとともに混合して成形する成形加工方法等が挙げられ
る。これらのバインダー材料としては、ポリフッ化ビニ
リデン等のイオン導電性高分子、スチレン・ブタジエン
系ラテックス、ポリフッ化エチレン系繊維ラテックス等
の非イオン伝導性高分子、呉羽化学工業（株）製ＫＦ１
０００などが用いられる。

【００３５】上記電池の形状は、正極材と負極材とが上
記電解質を介して接合した構造を有し、例えば、膜状の
構成要素を順次積層した正極材／電解質／負極材を単位
として、シート状、ロール状等の構造とすることがで
き、電池の形態は、コイル型、シート型又はフィルム
型、円筒型、角型などの任意の形態でよい。外装体とし
て、例えば、ポリプロピレン／変性ポリプロピレン／ア
ルミニウムからなるアルミラミネート材で、正極材／電
解質膜／負極材からなる積層体を挟み込み、シールする
ことで、可とう性がある薄い電池を製造することができ
る。また、電池単位の電極同士を並列又は直列に接続し
た組電池とすることも可能である。特に、直列接続数に
よって電圧を増加させることができる特徴を有する。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の実施例及びその比較例によっ
て本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。本実施例で得られた
電解質の評価方法を以下に示す。

【００３７】＜イオン伝導度＞イオン伝導度の測定は、
２５℃において電解質をステンレス鋼電極で挟み込むこ
とで電気化学セルを構成し、電極間に交流を印加して抵
抗成分を測定する交流インピーダンス法を用いて行い、
コール・コールプロットの実数インピーダンス切片から
計算した。

【００３８】＜電解塩の陰イオンと錯化合物形成可能な
分子の合成方法＞ １）トリベンジロキシボロキシン（ＴＢＢ）の合成 乾燥窒素雰囲気下、コンデンサーの付いた１００ｍｌナ
ス型フラスコにＴＨＦ、ベンジルアルコール（１０
ｇ）、及びホウ酸（２．１ｇ）を加えた。十分攪拌した
後、窒素気流下、１２０度で６時間還流を行い、その
後、減圧下で更に１２０度３時間の加熱を行なった。そ
の結果、ＴＢＢ（１０ｇ）が得られた。

【００３９】２）カリックス［６］アレーン水素添加物
（Ｃ［６］ＡＨ）の合成 １００ｍｌの耐圧性オートクレーブに、カリックス
［６］アレーン（１０ｇ）、メチルシクロヘキサン（５
０ｇ）、エタノール（２ｇ）及びＮｉ−ケイソウ土触媒
（１０ｇ）を加えた。十分攪拌した後、水素圧２０ＭＰ
ａ・１５０度で６時間の加熱を行なった。加熱終了後、
触媒をろ過によりとり除き、エバポレーターでエタノー
ル及びメチルシクロヘキサンを除くことにより、Ｃ
［６］ＡＨ（７ｇ）が得られた。

【００４０】３）トリ（２，２，２−トリフルオロエト
キシ）ボラン（ＴＦＢ）の合成 −２０度に冷却したボランメチルスルフィド錯体（４ｍ
ｌ）の入ったフラスコに、２，２，２−トリフルオロエ
タノール（０．１２ｍｏｌ）を２０分かけて、滴下し
た。続いて、その混合物を４８ｈ室温で攪拌した。そし
て、ペンタン（１００ｍｌ）を加えた後、エバポレータ
ーにより、ペンタンとメチルスルフィドを系内から除く
ことにより、ＴＦＢ（３ｇ）を得た。

【００４１】＜ゲル電解質用高分子（アクリルポリマ
１）の合成方法＞混合機及び冷却器を備えた２００ｍｌ
のフラスコに、ｎ−ブチルアクリレート（５７ｇ）、エ
チルアクリレート（１５ｇ）、アクリロニトリル（２６
ｇ）、２−ヒドロキシエチルメタクリレート（２ｇ）、
メチルエチルケトン（３０ｇ）及びアゾイソブチロニト
リル（０．１ｇ）を加えて十分に攪拌後、９０℃で４時
間保温する。次にｔ−ブチルパーオキシベンゾエート
（０．５ｇ）およびメチルエチルケトン（２０ｇ）を２
時間で滴下し、更に４時間保温する。冷却後、メチルエ
チルケトンを固形分が約３０％になるように加えてポリ
マーを溶解する。このポリマー溶液に２−イソシアネー
トエチルメタクリレート（２．５ｇ）、メトキノン
（０．０２ｇ）およびメチルエチルケトン（５ｇ）を加
えて７５℃に加熱し、８時間保温する。冷却後、メタノ
ールを加えて重合物を沈降させ、吸引濾過、真空乾燥に
より有機溶媒を除去してアクリルポリマ１を得た。

【００４２】＜電解質の作成＞

【実施例１】１００ｍｌの丸底フラスコに、表１に示す
有機溶剤、電解塩、及び添加分子を加え、均一になるま
で攪拌した。この溶液（電解質）をイオン伝導度の測定
に供した。その結果を表２に示す

【００４３】

【実施例２〜４、比較例１〜３】表１に示す配合表に従
い、実施例１と同様に電解質を作成し、イオン伝導度の
測定の供した。

【００４４】

【実施例５】１００ｍｌの丸底フラスコに、表１に示す
有機溶剤、アクリルポリマＰ１、電解塩、添加分子、及
び過酸化ベンゾイルを加え、均一になるまで攪拌した。
この溶液を、厚さ５０μｍのポリフッ化エチレン系繊維
製の基板上にアプリケーターで塗布し、８０℃で３時間
加熱を行ない、膜厚が５０μmのゲル電解質を得た。得
られたゲル電解質は、イオン伝導度の測定に供した。そ
の評価した結果を表２に示す。

【００４５】

【実施例６】１００ｍｌの丸底フラスコに、表１に示す
ＰＥＯ（アルドリッチ社製）、電解塩、及び添加分子を
加え、７０度に加温して均一になるまで攪拌し、厚さ５
０μｍのポリフッ化エチレン系繊維製の基板上にアプリ
ケーターで塗布し、固体電解質を得た。この電解質につ
いて、イオン伝導度を測定した。

【００４６】

【比較例４】添加分子を加えなかった以外、実施例５と
同様の方法により、ゲル電解質を得、イオン伝導度の測
定を行なった。

【００４７】

【比較例５】添加分子を加えなかった以外、実施例６と
同様の方法により、固体電解質を得、イオン伝導度の測
定を行なった。

【００４８】

【表１】 *１：ゲル化もしくは固体電解質のための高分子*２：電
解塩の陰イオンと錯化合物を形成可能な分子 ＥＣ：エチレンカーボネート、ＤＭＣ：ジメチルカーボ
ネート、ＴＬＳ：トルエン、ＴＭＢ：トリメトキシボロ
キシン（ａｌｄｒｉｃｈ社製）、ＴＢＢ：トリベンジロ
キシボロキシン、ＢＯ：酸化ホウ素、Ｃ［６］ＡＨ：カ
リックス［６］アレーン水素添加物、ＴＦＢ：トリ
（２，２，２−トリフルオロエトキシ）ボラン、Ｐ１：
アクリルポリマ１

【００４９】

【表２】評価結果

【００５０】

【発明の効果】請求項１記載の電解質は、高イオン伝導
性を必要とするリチウム二次電池に用いられる電解質等
に好適である。請求項２記載の発明は、請求項１記載の
効果を奏し、さらに電解質の電気化学的特性の中で、イ
オン輸率に優れる。請求項３記載の発明は、請求項１及
び２記載の効果を奏し、さらに種々の電池における形態
の違いに対して、優れた適応性を示す。請求項４記載の
発明は、請求項１、２及び３記載の効果を奏し、さらに
電解質の電気化学的特性の中で、イオン導電性に優れ
る。請求項５記載の発明は、請求項１、２及び３記載の
効果を奏し、さらに電解質の強度に優れる。請求項６記
載の電気化学デバイス等は、イオン伝導性に優れ、リチ
ウム電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、燃
料電池及び電気化学センサー等に好適である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン伝導するための媒体に含まれる電
   解塩に対して、該電解塩の陰イオンと錯化合物を形成可
   能な分子を添加して得られることを特徴とする電解質
2. 【請求項２】 電解塩の陰イオンと錯化合物形成可能な
   分子が、電気的中性かつイオン伝導するための媒体に可
   溶なことを特徴とする請求項１記載の電解質
3. 【請求項３】 イオンを伝導するための媒体が、有機溶
   剤、又は該有機溶剤にゲル化能を有する分子を添加する
   ことにより得られるゲル、又はイオン導電性のある高分
   子からなることを特徴とする請求項１又は２記載の電解
   質
4. 【請求項４】 有機溶剤が、炭化水素系溶媒、ハロゲン
   化炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、エ
   ステル系溶媒、炭化水素系溶媒及び／又は非プロトン性
   有機溶媒の一種もしくは二種以上の混合物からなること
   を特徴とする請求項１、２又は３記載の電解質
5. 【請求項５】 ゲル化能を有する分子が、分子間非共有
   結合によりネットワークを形成可能な自己組織性分子、
   又は自己組織性高分子、もしくは、共有結合によりネッ
   トワークを形成する熱硬化性高分子からなることを特徴
   とする請求項１、２、３又は４記載の電解質
6. 【請求項６】 請求項１、２、３、４又は５記載の電解
   質を用いたリチウム二次電池