JP2005285332A - Polymer solid electrolyte battery - Google Patents

Polymer solid electrolyte battery Download PDF

Info

Publication number
JP2005285332A
JP2005285332A JP2004068707A JP2004068707A JP2005285332A JP 2005285332 A JP2005285332 A JP 2005285332A JP 2004068707 A JP2004068707 A JP 2004068707A JP 2004068707 A JP2004068707 A JP 2004068707A JP 2005285332 A JP2005285332 A JP 2005285332A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
formula
repeating unit
unit represented
copolymer
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
JP2004068707A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005285332A5 (en
JP4937497B2 (en
Inventor
Kiyoshi Kawamura
潔 河村
Mikiya Shimada
幹也 島田
Takeshi Shintani
武士 新谷
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.)
Nippon Soda Co Ltd
Original Assignee
Nippon Soda 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 Nippon Soda Co Ltd filed Critical Nippon Soda Co Ltd
Priority to JP2004068707A priority Critical patent/JP4937497B2/en
Publication of JP2005285332A publication Critical patent/JP2005285332A/en
Publication of JP2005285332A5 publication Critical patent/JP2005285332A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4937497B2 publication Critical patent/JP4937497B2/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

  • Secondary Cells (AREA)
  • Graft Or Block Polymers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymer solid electrolyte battery excellent in cycle characteristics by using a polymer solid electrolyte with high ionic conductivity, high thermal characteristics, and high physical characteristics. <P>SOLUTION: The polymer solid electrolyte battery comprises the polymer solid electrolyte and electrodes, the polymer solid electrolyte is a crosslinked body formed by the reaction of a copolymer having a repeating unit induced from methoxypolyethylene methacrylate or the like and a repeating unit having a crosslinked point induced from 2-hydroxyethyl acrilate or the like and a crosslinker, and the electrode contains an electrode active material and a copolymer having a block chain A11 having a repeating unit induced from methoxypolyethylenegrycol methacrylate or the like, a block chain B11 having a repeating unit induced from styrene or the like, and a block chain C11 in the arrangement in the order of B11, A11, and C11. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、2次電池用として特に有用な高分子固体電解質電池に関する。   The present invention relates to a polymer solid electrolyte battery particularly useful as a secondary battery.

固体型リチウム二次電池の正極の充放電サイクル特性を向上させる方法として、リチウム二次電池用の正極を製造する方法であって、(1)3V級Mn酸化物、導電助剤、バインダー及び有機溶媒を含む混合物からなる電極層を集電体上に形成する第一工程、(2)電極層を乾燥することにより有機溶媒を除去して極板を得る第二工程、(3)極板をプレス成形する第三工程及び(4)リチウムイオン伝導性高分子電解質を電極層に含浸させる第四工程を有することを特徴とする固体型リチウム二次電池用複合正極の製造方法が知られている。(特許文献1を参照)
特開2002−157998号公報
A method for producing a positive electrode for a lithium secondary battery as a method for improving the charge / discharge cycle characteristics of a positive electrode of a solid-state lithium secondary battery, comprising: (1) 3V class Mn oxide, conductive additive, binder and organic A first step of forming an electrode layer comprising a mixture containing a solvent on the current collector, (2) a second step of obtaining an electrode plate by removing the organic solvent by drying the electrode layer, and (3) an electrode plate There is known a method for producing a composite positive electrode for a solid-state lithium secondary battery, comprising a third step of press molding and (4) a fourth step of impregnating an electrode layer with a lithium ion conductive polymer electrolyte. . (See Patent Document 1)
JP 2002-157998 A

しかしながら、電極に含浸させるリチウムイオン伝導性高分子電解質と電解質用いる高分子の組み合わせによっては、十分な導電性が得られない場合があるとの問題があった。   However, there is a problem that sufficient conductivity may not be obtained depending on the combination of the lithium ion conductive polymer electrolyte impregnated in the electrode and the polymer used in the electrolyte.

本発明は、イオン伝導度、熱的特性、及び物理的特性の優れた高分子固体電解質を用いてサイクル特性の優れた電池を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a battery having excellent cycle characteristics using a polymer solid electrolyte having excellent ion conductivity, thermal characteristics, and physical characteristics.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、イオン伝導性部位を有する共重合体の架橋体と電解質塩からなる固体電解質に、該共重合体とその構成単位の50%以上が同一である共重合体を含む電極を組み合わせることにより、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have obtained a solid electrolyte composed of a cross-linked copolymer having an ion conductive site and an electrolyte salt, and 50% or more of the copolymer and its constituent units. The inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by combining electrodes containing copolymers having the same number, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、
(1)高分子固体電解質及び電極からなる電池において、高分子固体電解質が、式(I)
That is, the present invention
(1) In a battery comprising a polymer solid electrolyte and an electrode, the polymer solid electrolyte is represented by the formula (I)

Figure 2005285332
Figure 2005285332

(式中、R1〜R3は、それぞれ独立して、水素原子又はC1〜10炭化水素基を表し、R1とR3は結合して環を形成してもよく、R4a及びR4bは、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表し、R5は、水素原子、炭化水素基、アシル基又はシリル基を表し、mは1〜100のいずれかの整数を表し、mが2以上の場合、R4a同士、R4b同士は、同一又は相異なっていてもよい。)で表される繰り返し単位、、及び式(II) (In the formula, R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom or a C 1-10 hydrocarbon group, and R 1 and R 3 may combine to form a ring; R 4a and R 4b Each independently represents a hydrogen atom or a methyl group, R 5 represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group, an acyl group or a silyl group, m represents an integer of 1 to 100, and m represents 2 In the above case, R 4a and R 4b may be the same or different.), And the formula (II)

Figure 2005285332
Figure 2005285332

(式中、R6及びR8は、それぞれ独立して、水素原子、またはC1〜C10炭化水素基を表し、R6とR8は、結合して環を形成してもよく、R7は、水素原子、C1〜C10炭化水素基、水酸基、炭化水素オキシ基、カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、エステル基または、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基、酸無水物基、及びアミノ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する有機基を表し、R9は、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基、酸無水物基、及びアミノ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する有機基を表す。)で表される繰り返し単位を有する共重合体と架橋剤との反応により得られた架橋体であり、電極が、電極活物質、及び式(XX) (Wherein, R 6 and R 8 are each independently, represent a hydrogen atom or a C1~C10 hydrocarbon group,, R 6 and R 8 may be bonded to form a ring, R 7 is , Hydrogen atom, C1-C10 hydrocarbon group, hydroxyl group, hydrocarbon oxy group, carboxyl group, acid anhydride group, amino group, ester group, or hydroxyl group, carboxyl group, epoxy group, acid anhydride group, and amino group Represents an organic group having at least one functional group selected from the group consisting of: R 9 represents at least one functional group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carboxyl group, an epoxy group, an acid anhydride group, and an amino group. A cross-linked product obtained by the reaction of a copolymer having a repeating unit represented by the formula (XX) with a cross-linking agent, the electrode comprising an electrode active material, and the formula (XX)

Figure 2005285332
Figure 2005285332

(式中、R1a〜R3aは、それぞれ独立して、水素原子、またはC1〜C10炭化水素基を表し、R1aとR3aは、結合して環を形成してもよく、R4a1、R4b1は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し、R5aは、水素原子、炭化水素基、アシル基、または、シリル基を表し、m1は2〜100のいずれかの整数を表し、R4a1、R4b1同士は、同一または、相異なっていてもよい。)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖A11、及び式(XXI) (Wherein R 1a to R 3a each independently represents a hydrogen atom or a C1 to C10 hydrocarbon group, R 1a and R 3a may combine to form a ring, R 4a1 , R 4b1 independently represents a hydrogen atom or a methyl group, R 5a represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group, an acyl group, or a silyl group, m1 represents any integer of 2 to 100, R 4a1 and R4b1 may be the same or different from each other.) A block chain A11 having a repeating unit represented by formula (XXI):

Figure 2005285332
Figure 2005285332

(式中、R6a〜R8aは、それぞれ独立に、水素原子、またはC1〜C10炭化水素基を表し、R9aは、アリール基を表す。)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖B11、及びブロック鎖C11が、B11、A11、C11の順の配列を有する共重合体を含む電極であることを特徴とする電池に関し、
(2)架橋剤を、式(II)で表される繰り返し単位1モルに対して、0.01〜2モルの範囲で用いることを特徴とする(1)に記載の電池、
(3)架橋剤を、式(II)で表される繰り返し単位1モルに対して、0.1〜1モルの範囲で用いることを特徴とする(1)に記載の電池、
(4)式(I)及び式(II)で表される繰り返し単位を有する共重合体中、式(I)で表される繰り返し単位を5モル以上含むことを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の電池、
(5)式(I)及び式(II)で表される繰り返し単位を有する共重合体中、式(II)で表される繰り返し単位を5モル以上含むことを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の電池、
(6)式(I)で表される繰り返し単位のモル数が、共重体中の総繰り返し単位モル数に対して、5〜99%の範囲であり、式(II)で表される繰り返し単位のモル数が、共重合体中の総繰り返し単位モル数に対して、1〜95%の範囲であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の電池、
(7)式(I)で表される繰り返し単位と式(II)で表される繰り返し単位が、ブロックで結合していることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載の電池に関する。
(8)式(I)及び式(II)で表される繰り返し単位を有する共重合体が、さらに、重合性不飽和単量体から誘導される式(I)及び式(II)と異なる繰り返し単位を含むことを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載の電池に関し、
(9)重合性不飽和単量体から誘導される式(I)及び式(II)と異なる繰り返し単位が、式(III)
(Wherein R 6a to R 8a each independently represents a hydrogen atom or a C1 to C10 hydrocarbon group, and R 9a represents an aryl group), a block chain B11 having a repeating unit represented by: And a battery characterized in that the block chain C11 is an electrode comprising a copolymer having a sequence of B11, A11, C11 in order,
(2) The battery according to (1), wherein the crosslinking agent is used in a range of 0.01 to 2 mol with respect to 1 mol of the repeating unit represented by the formula (II).
(3) The battery according to (1), wherein the crosslinking agent is used in a range of 0.1 to 1 mol with respect to 1 mol of the repeating unit represented by the formula (II).
(4) The copolymer having repeating units represented by formula (I) and formula (II) contains 5 mol or more of repeating units represented by formula (I) (1) to (1) 3) The battery according to any one of
(5) The copolymer having repeating units represented by formula (I) and formula (II) contains 5 mol or more of repeating units represented by formula (II) (1) to (1) 4) the battery according to any one of
(6) The number of moles of the repeating unit represented by formula (I) is in the range of 5 to 99% with respect to the total number of moles of repeating units in the copolymer, and the repeating unit represented by formula (II) The battery according to any one of (1) to (5), wherein the number of moles is in the range of 1 to 95% with respect to the total number of moles of repeating units in the copolymer,
(7) The repeating unit represented by the formula (I) and the repeating unit represented by the formula (II) are bonded by a block, as described in any one of (1) to (6) It relates to batteries.
(8) The copolymer having repeating units represented by formula (I) and formula (II) is further different from the formula (I) and formula (II) derived from the polymerizable unsaturated monomer. The battery according to any one of (1) to (7), comprising a unit,
(9) The repeating unit different from the formula (I) and the formula (II) derived from the polymerizable unsaturated monomer is represented by the formula (III)

Figure 2005285332
Figure 2005285332

(式中、R10〜R12は、それぞれ独立に、水素原子、またはC1〜C10炭化水素基を表し、R13は、アリール基、またはヘテロアリール基を表す。)、及び式(IV) (Wherein R 10 to R 12 each independently represents a hydrogen atom or a C 1 to C 10 hydrocarbon group, and R 13 represents an aryl group or a heteroaryl group) and formula (IV)

Figure 2005285332
Figure 2005285332

(式中、R14〜R16は、それぞれ独立に、水素原子、またはC1〜10炭化水素基を表し、R14とR16は、結合して環を形成してもよく、R17は、C1〜12アルキル基、アリール基、脂環式炭化水素基、またはヘテロ環基を表す。)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位であることを特徴とする(8)に記載の電池、
(10)重合性不飽和単量体から誘導される式(I)及び式(II)と異なる繰り返し単位を、5モル以上含むことを特徴とする(8)または(9)に記載の電池、
(11)式(I)で表される繰り返し単位、式(II)で表される繰り返し単位、並びに重合性不飽和単量体から誘導される式(I)及び式(II)と異なる繰り返し単位が、ブロックで結合していることを特徴とする(8)〜(10)のいずれかに記載の電池、
(12)式(I)で表されるくり返し単位と重合性不飽和単量体から誘導される式(I)及び式(II)と異なる繰り返し単位の合計モル数が、共重体中の総繰り返し単位モル数に対して、5〜99%の範囲であり、式(II)で表される繰り返し単位のモル数が、共重合体中の総繰り返し単位モル数に対して、1〜95%の範囲であることを特徴とする(8)〜(11)のいずれかに記載の電池、
(13)共重合体中の総繰り返し単位モル数に対して、式(I)で表される繰り返し単位のモル数が9.9〜80%の範囲であり、式(II)で表される繰り返し単位のモル数が0.1〜50%の範囲であり、重合性不飽和単量体から誘導される式(I)及び式(II)と異なる繰り返し単位のモル数が19.9〜90%であることを特徴とする(8)〜(12)のいずれかに記載の電池に関する。
(14)式(I)及び式(II)で表される繰り返し単位を有する共重合体が、式(I)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖A、式(II)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖B1及び該ブロック鎖B1と同一又は相異なっていてもよい式(II)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖B2、並びに、式(III)
(Wherein, R 14 to R 16 each independently represent a hydrogen atom or a C1~10 hydrocarbon group,, R 14 and R 16 are taken together, may form a ring, R 17 is (C1-12 represents an alkyl group, an aryl group, an alicyclic hydrocarbon group, or a heterocyclic group.) (8), which is at least one repeating unit selected from repeating units represented by (8). The battery described,
(10) The battery according to (8) or (9), comprising 5 mol or more of a repeating unit different from the formula (I) and the formula (II) derived from a polymerizable unsaturated monomer,
(11) Repeating unit represented by formula (I), repeating unit represented by formula (II), and repeating unit different from formula (I) and formula (II) derived from a polymerizable unsaturated monomer Are connected by a block, The battery according to any one of (8) to (10),
(12) The total number of moles of repeating units different from the formula (I) and the formula (II) derived from the repeating unit represented by the formula (I) and the polymerizable unsaturated monomer is the total number of repeats in the copolymer. The number of moles of the repeating unit represented by the formula (II) is from 1 to 95% based on the total number of moles of repeating units in the copolymer. The battery according to any one of (8) to (11),
(13) The number of moles of the repeating unit represented by the formula (I) is in the range of 9.9 to 80% with respect to the total number of repeating unit moles in the copolymer, and is represented by the formula (II). The number of moles of the repeating unit is in the range of 0.1 to 50%, and the number of moles of the repeating unit different from the formula (I) and the formula (II) derived from the polymerizable unsaturated monomer is 19.9 to 90. % Of the battery according to any one of (8) to (12).
(14) A copolymer having a repeating unit represented by formula (I) and formula (II) is a block chain A having a repeating unit represented by formula (I), and a repeat represented by formula (II) A block chain B1 having a unit, a block chain B2 having a repeating unit represented by the formula (II) which may be the same as or different from the block chain B1, and a formula (III)

Figure 2005285332
Figure 2005285332

(式中、R10〜R12は、それぞれ独立して、水素原子又はC1〜C10炭化水素基を表し、R13は、アリール基又はヘテロアリール基を表す。)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖C1及び該ブロック鎖C1と同一又は相異なっていてもよい式(III)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖C2が、B1、C1、A、C2、B2の順の配置を有する共重合体であることを特徴とする(9)〜(13)のいずれかに記載の電池に関し、
(15)B1、C1、A、C2、B2の順の配置が、B1−C1−A−C2−B2の結合した配列であることを特徴とする(14)に記載の電池、
(16)式(II)で表される繰り返し単位が、式(IVA)
(Wherein R 10 to R 12 each independently represents a hydrogen atom or a C1 to C10 hydrocarbon group, and R 13 represents an aryl group or a heteroaryl group). The block chain C1 and the block chain C2 having the repeating unit represented by the formula (III) which may be the same as or different from the block chain C1 are arranged in the order B1, C1, A, C2, B2. The battery according to any one of (9) to (13), which is a polymer,
(15) The battery according to (14), wherein the arrangement in the order of B1, C1, A, C2, and B2 is an array in which B1-C1-A-C2-B2 is combined.
(16) The repeating unit represented by the formula (II) is represented by the formula (IVA)

Figure 2005285332
Figure 2005285332

(式中、R18〜R20は、それぞれ独立して、水素原子又はC1〜C10炭化水素基を表し、R18とR20は結合して環を形成してもよく、R21はC1〜C6アルキレン基、C6〜C10の2価芳香族炭化水素基、C3〜C10の2価脂環式炭化水素基、又はこれらを複合した2価有機基を表す。)で表される繰り返し単位、式(V) (Wherein R 18 to R 20 each independently represents a hydrogen atom or a C1 to C10 hydrocarbon group, R 18 and R 20 may be bonded to form a ring, and R 21 represents C1 to C20) A C6 alkylene group, a C6 to C10 divalent aromatic hydrocarbon group, a C3 to C10 divalent alicyclic hydrocarbon group, or a divalent organic group in which these are combined.) (V)

Figure 2005285332
Figure 2005285332

(式中、R22〜R24は、それぞれ独立して、水素原子又はC1〜C10炭化水素基を表し、pは1〜3のいずれかの整数を表す。)で表される繰り返し単位、式(VI) (Wherein R 22 to R 24 each independently represents a hydrogen atom or a C 1 to C 10 hydrocarbon group, and p represents an integer of 1 to 3), (VI)

Figure 2005285332
Figure 2005285332

(式中、R181、R191及びR201は、それぞれ独立して、水素原子又はC1〜C10炭化水素基を表し、R181とR201は結合して環を形成してもよく、R211はC1〜C6アルキレン基、C6〜C10の2価芳香族炭化水素基、C3〜C10の2価脂環式炭化水素基、又はこれからを複合した2価有機基を表し、R212は、水素原子又はC1〜C4アルキル基を表す。)で表される繰り返し単位、又は式(VII) (Wherein, R 181, R 191 and R 201 each independently represent a hydrogen atom or a C1~C10 hydrocarbon group, R 181 and R 201 may be combined to form a ring, R 211 Represents a C1 to C6 alkylene group, a C6 to C10 divalent aromatic hydrocarbon group, a C3 to C10 divalent alicyclic hydrocarbon group, or a divalent organic group composed of these, and R 212 represents a hydrogen atom. Or a C1-C4 alkyl group) or a repeating unit represented by formula (VII)

Figure 2005285332
Figure 2005285332

(式中、R281、R291及びR301は、それぞれ独立して、水素原子又はC1〜C10炭化水素基を表し、R281とR301は結合して環を形成してもよく、R311は水素原子又は式(VIII) (Wherein R 281 , R 291 and R 301 each independently represents a hydrogen atom or a C1-C10 hydrocarbon group, R 281 and R 301 may combine to form a ring, R 311 Is a hydrogen atom or formula (VIII)

Figure 2005285332
Figure 2005285332

(式中、R411は、C1〜C6アルキレン基、C6〜C10の2価芳香族炭化水素基、C3〜C10の2価脂環式炭化水素基、又はこれらを複合した2価有機基を表す。)で表される官能基を表す。)で表される繰り返単位であることを特徴とする(1)〜(15)のいずれかに記載の電池、
(17)架橋体が、架橋剤由来のウレタン結合を含むことを特徴とする(1)〜(16)のいずれかに記載の電池、
(18)架橋剤が、分子内に2個以上のイソシアネート基を含むポリイソシアネート化合物、又は分子内に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物であることを特徴とする(1)〜(17)のいずれかに記載の電池、
(19)式(I)及び式(II)で表される繰り返し単位を含む共重合体の数平均分子量が、5,000〜1,000,000の範囲であることを特徴とする(1)〜(18)のいずれかに記載の電池、
(20)電解質塩が、アルカリ金属塩、4級アンモニウム塩、4級ホスホニウム塩、遷移金属塩、及びプロトン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする(1)〜(19)のいずれかに記載の電池、
(21)電解質塩が、リチウム塩であることを特徴とする(1)〜(20)のいずれかに記載の電池に関する。
(22)ブロック鎖C11が、式(XXII)
(Wherein, R 411 represents a C1~C6 alkylene group, a divalent aromatic hydrocarbon group of C6-C10, 2 Ataiabura cyclic hydrocarbon group C3 -C10, or a divalent organic group that combines these .) Represents a functional group. The battery according to any one of (1) to (15), wherein the battery is a repeating unit represented by:
(17) The battery according to any one of (1) to (16), wherein the crosslinked body includes a urethane bond derived from a crosslinking agent,
(18) The crosslinking agent is a polyisocyanate compound having two or more isocyanate groups in the molecule, or an epoxy compound having two or more epoxy groups in the molecule (1) to (17) The battery according to any one of
(19) The number average molecular weight of the copolymer containing the repeating units represented by formula (I) and formula (II) is in the range of 5,000 to 1,000,000 (1) The battery according to any one of to (18),
(20) The electrolyte salt is at least one selected from the group consisting of alkali metal salts, quaternary ammonium salts, quaternary phosphonium salts, transition metal salts, and proton acids (1) to (19) ) The battery according to any one of
(21) The battery according to any one of (1) to (20), wherein the electrolyte salt is a lithium salt.
(22) The block chain C11 is represented by the formula (XXII)

Figure 2005285332
Figure 2005285332

(式中、R10a〜R12aは、それぞれ独立に、水素原子、またはC1〜C10炭化水素基を表し、R13aは、アリール基またはヘテロアリール基を表す。)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖であることを特徴とする(1)〜(21)のいずかに記載の電池に関し、
(23)ブッロク鎖B11、A11、C11の順の配置が、B11−A11−C11で結合した配列であることを特徴とする(1)〜(22)のいずれかに記載の電池、
(24)式(XX)で表される繰り返し単位を10モル以上含むことを特徴とする(1)〜(23)のいずれかに記載の電池、
(25)式(XXI)で表される繰り返し単位を5モル以上含むことを特徴とする(1)〜(24)のいずれかに記載の電池、
(26)式(XXII)で表される繰り返し単位を5モル以上含むことを特徴とする(22)〜(25)のいずれかに記載の電池、
(27)式(XX)におけるm1が、5〜100のいずれかの整数であることを特徴とする(1)〜(26)のいずれかに記載の電池、
(28)式(XX)におけるm1が、10〜100のいずれかの整数であることを特徴とする(1)〜(26)のいずれかに記載の電池、
(29)式(XXII)におけるR13aがアリール基であり、式(XXII)で表される繰り返し単位を5以上含むことを特徴とする(22)〜(28)のいずれかに記載の電池、
(30)式(XX)で表される繰り返し単位と、式(XXI)で表される繰り返し単位及びブロック鎖Cに含まれる繰り返し単位の合計とのモル比((XX)/((XXI)+C))が1/30〜30/1の範囲であることを特徴とする(1)〜(29)のいずれかに記載の電池、
(31)式(XX)で表される繰り返し単位と式(XXI)で表される繰り返し単位及び式(XXII)で表される繰り返し単位の合計とのモル比((XX)/((XXI)+(XXII)))が1/30〜30/1の範囲であることを特徴とする(22)〜(30)のいずれかに記載の電池、
(32)B11、A11、C11の順の配列を有する共重合体の数平均子量が5,000〜1,000,000の範囲であることを特徴とする(1)〜(31)のいずれかに記載の電池、
(33)電極中に、さらに電解質塩を含有することを特徴とする(1)〜(32)のいずれかに記載の電池、
(34)電極中に、共重合体及び電解質塩を、0.5〜15重量%の範囲で含有することを特徴とする(1)〜(33)のいずれかに記載の電池、
(35)電極が正極であり、さらに導電材を含有することを特徴とする(1)〜(34)のいずれかに記載の電池に関する。
(36)高分子固体電解質及び電極からなる電池において、高分子固体電解質がイオン伝導性部位を有する共重合体の架橋体を含み、電極が、該共重合体と同一の繰り返し単位を有する共重合体を含むことを特徴とする電池に関し、
(37)該共重合体と同一の繰り返し単位を有する共重合体中、同一の繰り返し単位部分が、50モル%以上であることを特徴とする(36)に記載の電池に関する。
に関する。
(Wherein R 10a to R 12a each independently represents a hydrogen atom or a C1 to C10 hydrocarbon group, and R 13a represents an aryl group or a heteroaryl group). Regarding the battery according to any one of (1) to (21), which is a block chain,
(23) The battery according to any one of (1) to (22), wherein the block chain B11, A11, and C11 are arranged in order of B11-A11-C11.
(24) The battery according to any one of (1) to (23), comprising 10 mol or more of a repeating unit represented by the formula (XX),
(25) The battery according to any one of (1) to (24), comprising 5 mol or more of a repeating unit represented by the formula (XXI),
(26) The battery according to any one of (22) to (25), comprising 5 mol or more of a repeating unit represented by the formula (XXII),
(27) The battery according to any one of (1) to (26), wherein m1 in formula (XX) is an integer of 5 to 100,
(28) The battery according to any one of (1) to (26), wherein m1 in formula (XX) is any integer of 10 to 100,
(29) The battery according to any one of (22) to (28), wherein R 13a in formula (XXII) is an aryl group and contains 5 or more repeating units represented by formula (XXII),
(30) Molar ratio ((XX) / ((XXI) + C) of the repeating unit represented by the formula (XX) and the total of the repeating unit represented by the formula (XXI) and the repeating unit contained in the block chain C )) Is in the range of 1/30 to 30/1, the battery according to any one of (1) to (29),
(31) Molar ratio ((XX) / ((XXI)) of the repeating unit represented by the formula (XX), the repeating unit represented by the formula (XXI), and the total of the repeating unit represented by the formula (XXII) + (XXII))) is in the range of 1/30 to 30/1, the battery according to any one of (22) to (30),
(32) Any one of (1) to (31), wherein the number average molecular weight of the copolymer having an order of B11, A11, and C11 is in the range of 5,000 to 1,000,000 The battery according to
(33) The battery according to any one of (1) to (32), wherein the electrode further contains an electrolyte salt,
(34) The battery according to any one of (1) to (33), wherein the electrode contains a copolymer and an electrolyte salt in a range of 0.5 to 15% by weight,
(35) The battery according to any one of (1) to (34), wherein the electrode is a positive electrode and further contains a conductive material.
(36) In a battery comprising a solid polymer electrolyte and an electrode, the solid polymer electrolyte includes a crosslinked polymer having an ion conductive site, and the electrode has a repeating unit having the same repeating unit as that of the copolymer. Regarding batteries characterized by including coalescence,
(37) The battery according to (36), wherein in the copolymer having the same repeating unit as the copolymer, the same repeating unit part is 50 mol% or more.
About.

本発明の高分子固体電解質電池は、サイクル特性に優れており、2次電池として優れており、産業上の利用価値は高い。   The solid polymer electrolyte battery of the present invention has excellent cycle characteristics, is excellent as a secondary battery, and has high industrial utility value.

本発明の電池に用いられる高分子固体電解質用組成物、または高分子固体電解質は、式(I)及び式(II)で表される繰り返し単位を必須構成単位とする共重合体、及び電解質塩を含むことを特徴とする。   The polymer solid electrolyte composition or polymer solid electrolyte used in the battery of the present invention includes a copolymer having a repeating unit represented by formula (I) and formula (II) as an essential constituent unit, and an electrolyte salt. It is characterized by including.

一般式(I)で表される繰り返し単位中、R1〜R3は、それぞれ独立して、水素原子、又はメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基等の炭素数1〜10の炭化水素基を表し、R1とR3は結合して環を形成してもよい。R4a及びR4bは、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表す。R5は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、フェニル基、置換フェニル基、ナフチル基等の炭化水素基、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基等のアシル基、トリメチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、ジメチルフェニルシリル基等のシリル基などを表す。 In the repeating unit represented by the general formula (I), R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, sec- A hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms such as a butyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, a phenyl group, a naphthyl group, and a benzyl group may be represented, and R 1 and R 3 may combine to form a ring. R 4a and R 4b each independently represent a hydrogen atom or a methyl group. R 5 is methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-hexyl group, phenyl group, substituted phenyl group, naphthyl group. And a hydrocarbon group such as formyl group, acetyl group, propionyl group, butyryl group and the like, acyl group such as trimethylsilyl group, t-butyldimethylsilyl group, dimethylphenylsilyl group and the like.

1〜R5において、適当な炭素原子上に置換基を有していてもよく、そのような置換基として具体的には、フッ素原子、クロル原子、ブロム原子等のハロゲン原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基等の炭化水素基、アセチル基、ベンゾイル基等のアシル基、ニトリル基、ニトロ基、メトキシ基、フェノキシ基等の炭化水素オキシ基、メチルチオ基、メチルスルフィニル基、メチルスルホニル基、アミノ基、ジメチルアミノ基、アニリノ基などを例示することができる。 R 1 to R 5 may have a substituent on an appropriate carbon atom. Specific examples of such a substituent include a halogen atom such as a fluorine atom, a chloro atom and a bromine atom, a methyl group, Hydrocarbon groups such as ethyl group, n-propyl group, phenyl group, naphthyl group and benzyl group, acyl groups such as acetyl group and benzoyl group, hydrocarbon oxy groups such as nitrile group, nitro group, methoxy group and phenoxy group, Examples thereof include a methylthio group, a methylsulfinyl group, a methylsulfonyl group, an amino group, a dimethylamino group, and an anilino group.

mは、1〜100のいずれかの整数を表し、好ましくは2〜50のいずれかの整数を表し、各繰り返し単位におけるmの値は、同一でも、相異なっていてもよい。また、mが、2以上の場合には、R4a同士、R4b同士は同一でも、相異なっていてもよい。また、式(I)で表される繰り返し単位のモル数は、mの値にもよるが5以上が好ましく、さらに10以上がより好ましい。 m represents any integer of 1 to 100, preferably any one of 2 to 50, and the value of m in each repeating unit may be the same or different. When m is 2 or more, R 4a and R 4b may be the same or different. The number of moles of the repeating unit represented by formula (I) is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, although it depends on the value of m.

式(I)で表される繰り返し単位として、具体的には以下の化合物から誘導される繰り返し単位を例示することができる。また、これらの繰り返し単位は、一種単独でも、2種以上を混合していても構わない。   Specific examples of the repeating unit represented by the formula (I) include repeating units derived from the following compounds. These repeating units may be used alone or in combination of two or more.

2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2−メトキシプロピル(メタ)アクリレート、2−エトキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(エチレングリコールの単位数は2〜100)(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(プロピレングリコールの単位数は2〜100)(メタ)アクリレート、エトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクトキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ラウロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ステアロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、「ブレンマーPMEシリーズ」〔式(I)においてR1=R2=水素原子、R3=メチル基、m=2〜90に相当する単量体〕(日本油脂製)、アセチルオキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ベンゾイルオキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、トリメチルシリルオキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、t−ブチルジメチチルシリルオキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコールシクロヘキセン−1−カルボキシレート、メトキシポリエチレングリコール−シンナメート。 2-methoxyethyl (meth) acrylate, 2-ethoxyethyl (meth) acrylate, 2-methoxypropyl (meth) acrylate, 2-ethoxypropyl (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (the number of units of ethylene glycol is 2 to 100) (Meth) acrylate, ethoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, phenoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, methoxypolypropylene glycol (propylene glycol has 2 to 100 units) (meth) acrylate, ethoxypolypropylene glycol (meth) acrylate, phenoxypolypropylene Glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, poly Propylene glycol mono (meth) acrylate, polyethylene glycol-polypropylene glycol mono (meth) acrylate, octoxy polyethylene glycol-polypropylene glycol mono (meth) acrylate, lauroxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate, stearoxy polyethylene glycol mono (meth) Acrylate, “Blenmer PME series” [monomer corresponding to R 1 = R 2 = hydrogen atom, R 3 = methyl group, m = 2 to 90 in formula (I)] (manufactured by NOF Corporation), acetyloxypolyethylene glycol (Meth) acrylate, benzoyloxypolyethylene glycol (meth) acrylate, trimethylsilyloxypolyethylene glycol (meth) acrylate, t-butyldimethylmethyrylio Shi polyethylene glycol (meth) acrylate, methoxy polyethylene glycol cyclohexene-1-carboxylate, methoxy polyethylene glycol - cinnamate.

また、式(II)で表される繰り返し単位中、R6及びR8は、それぞれ独立して、水素原子、又はメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基等の炭素数1〜10の炭化水素基を表し、R6とR8は結合して環を形成してもよい。R7は、水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、水酸基、メトキシ基、エトキシ基、フェノキシ基等の炭化水素オキシ基、カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、エステル基、又は、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基、酸無水物基、及びアミノ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する有機基を表し、R9は、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基、酸無水物基、及びアミノ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する有機基を表し、そのような有機基として具体的には下記式に表す有機基を例示することができる。但し、下記式中、p1は1〜3のいずれかの整数を表す。 In the repeating unit represented by the formula (II), R 6 and R 8 are each independently a hydrogen atom, or a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, sec. -Represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms such as a butyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, a phenyl group, a naphthyl group, or a benzyl group, and R 6 and R 8 may combine to form a ring. . R 7 is a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a hydroxyl group, a methoxy group, an ethoxy group, a phenoxy group or other hydrocarbon oxy group, a carboxyl group, an acid anhydride group, an amino group, an ester group, or Represents an organic group having at least one functional group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carboxyl group, an epoxy group, an acid anhydride group, and an amino group, and R 9 represents a hydroxyl group, a carboxyl group, an epoxy group, and an acid anhydride. An organic group having at least one functional group selected from the group consisting of a group and an amino group is represented, and specific examples of such an organic group include organic groups represented by the following formulae. However, p1 represents the integer in any one of 1-3 in a following formula.

Figure 2005285332
Figure 2005285332


また、R6〜R9は、適当な炭素原子上に、置換基を有していてもよく、そのような置換基として、具体的にはフッ素原子、クロル原子、又はブロム原子等のハロゲン原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基等の炭化水素基、アセチル基、ベンゾイル基等のアシル基、ニトリル基、ニトロ基、メトキシ基、フェノキシ基等の炭化水素オキシ基、メチルチオ基、メチルスルフィニル基、メチルスルホニル基、アミノ基、ジメチルアミノ基、アニリノ基などを例示することができる。 R 6 to R 9 may have a substituent on an appropriate carbon atom. Specific examples of such a substituent include a halogen atom such as a fluorine atom, a chloro atom, or a bromine atom. , Hydrocarbon groups such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, phenyl group, naphthyl group and benzyl group, acyl groups such as acetyl group and benzoyl group, carbonization such as nitrile group, nitro group, methoxy group and phenoxy group Examples thereof include a hydrogenoxy group, a methylthio group, a methylsulfinyl group, a methylsulfonyl group, an amino group, a dimethylamino group, and an anilino group.

上記例示された式(II)で表される繰り返し単位のなかでも、式(IVA)、式(V)、式(VI)、又は式(VII)で表される繰り返し単位を特に好ましく例示することができる。   Among the repeating units represented by the formula (II) exemplified above, the repeating unit represented by the formula (IVA), the formula (V), the formula (VI), or the formula (VII) is particularly preferably exemplified. Can do.

式(IVA)中、R18〜R20は、それぞれ独立して、水素原子、又はメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基等の炭素数1〜10の炭化水素基を表し、R18とR20は結合して環を形成してもよい。R21は、メチレン基、エチレン基、1−メチルエチレン基、プロピレン基等のC1〜C6アルキレン基、フェニレン基、ナフチレン基等のC6〜C10の2価芳香族炭化水素基、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロへキシレン基、シクロヘキシレン基、アダマンタンジイル基等の炭素数3〜10の2価脂環式炭化水素基を表す。また、R21は、上記したアルキレン基、2価芳香族炭化水素基、及び2価脂環式炭化水素基からなる群から選ばれる2以上を複合した2価の有機基を表す。R18〜R21は、適当な炭素原子上に置換基を有していてもよく、そのような置換基として具体的には、フッ素原子、クロル原子、又はブロム原子等のハロゲン原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基等の炭化水素基、アセチル基、ベンゾイル基等のアシル基、ニトリル基、ニトロ基、メトキシ基、フェノキシ基等の炭化水素オキシ基、メチルチオ基、メチルスルフィニル基、メチルスルホニル基、アミノ基、ジメチルアミノ基、アニリノ基などを例示することができる。 In the formula (IVA), R 18 to R 20 are each independently a hydrogen atom or a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, an isobutyl group, t - butyl group, a phenyl group, a naphthyl group, a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms such as benzyl group, R 18 and R 20 may form a ring. R 21 is a C1-C6 alkylene group such as a methylene group, an ethylene group, a 1-methylethylene group or a propylene group, a C6-C10 divalent aromatic hydrocarbon group such as a phenylene group or a naphthylene group, a cyclopropylene group, a cyclopropylene group, A divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 10 carbon atoms such as a butylene group, a cyclohexylene group, a cyclohexylene group and an adamantanediyl group is represented. R 21 represents a divalent organic group in which two or more selected from the group consisting of the above-described alkylene group, divalent aromatic hydrocarbon group, and divalent alicyclic hydrocarbon group are combined. R 18 to R 21 may have a substituent on an appropriate carbon atom. Specific examples of such a substituent include a halogen atom such as a fluorine atom, a chloro atom, or a bromine atom, and a methyl group. Hydrocarbon groups such as ethyl group, n-propyl group, phenyl group, naphthyl group and benzyl group, acyl groups such as acetyl group and benzoyl group, hydrocarbon oxy groups such as nitrile group, nitro group, methoxy group and phenoxy group , Methylthio group, methylsulfinyl group, methylsulfonyl group, amino group, dimethylamino group, anilino group and the like.

式(IVA)で表される繰り返し単位の具体的な例として下記式に示す化合物より誘導される繰り返し単位を例示することができる。これらは、1種単独で、また2種以上混合して用いることができる。   Specific examples of the repeating unit represented by the formula (IVA) include a repeating unit derived from a compound represented by the following formula. These may be used alone or in combination of two or more.

Figure 2005285332
Figure 2005285332

式(V)中、R22〜R24は、それぞれ独立して、水素原子、又はメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基等の炭素数1〜10の炭化水素基を表し、pは1〜3のいずれかの整数を表し、水酸基の置換位置は特に限定されない。また、R22〜R24、及びフェニル基上の適当な炭素上には、置換基を有していてもよく、そのような置換基として、具体的には、フッ素原子、クロル原子、又はブロム原子等ハロゲン原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基等の炭化水素基、アセチル基、ベンゾイル基等のアシル基、ニトリル基、ニトロ基、メトキシ基、フェノキシ基等の炭化水素オキシ基、メチルチオ基、メチルスルフィニル基、メチルスルホニル基、アミノ基、ジメチルアミノ基、アニリノ基等を例示することができる。 In the formula (V), R 22 to R 24 are each independently a hydrogen atom or a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, an isobutyl group, t -A C1-C10 hydrocarbon group, such as a butyl, a phenyl group, a naphthyl group, a benzyl group, p represents the integer in any one of 1-3, and the substitution position of a hydroxyl group is not specifically limited. Further, R 22 to R 24 and an appropriate carbon on the phenyl group may have a substituent, and as such a substituent, specifically, a fluorine atom, a chloro atom, or a bromine Halogen atoms such as atoms, hydrocarbon groups such as methyl, ethyl, n-propyl, phenyl, naphthyl and benzyl, acyl groups such as acetyl and benzoyl, nitrile, nitro, methoxy and phenoxy Examples thereof include a hydrocarbon oxy group such as a group, a methylthio group, a methylsulfinyl group, a methylsulfonyl group, an amino group, a dimethylamino group, and an anilino group.

式(V)で表される繰り返し単位として具体的には、下記式に表される化合物から誘導される繰り返し単位を例示することができる。これらは、1種単独で、また2種以上を混合して用いることできる。   Specific examples of the repeating unit represented by the formula (V) include a repeating unit derived from a compound represented by the following formula. These can be used alone or in combination of two or more.

Figure 2005285332
Figure 2005285332

式(VI)中、R181、R191及びR201は、それぞれ独立して、水素原子、又はメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基等の炭素数1〜10の炭化水素基を表し、R181とR201は結合して環を形成してもよい。R211は、メチレン基、エチレン基、1−メチルエチレン基、プロピレン基等のC1〜C6アルキレン基、フェニレン基、ナフチレン基等のC6〜C10の2価芳香族炭化水素基、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロへキシレン基、アダマンタンジイル基等の炭素数3〜10の2価脂環式炭化水素基を表す。また、R211は、上記したアルキレン基、2価芳香族炭化水素基、及び2価脂環式炭化水素基からなる群から選ばれる2以上を複合した2価の有機基を表す。R212は、水素原子、又はメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基等のC1〜C4アルキル基を表す。R181、R191、R201及びR212は、適当な炭素原子上に置換基を有していてもよく、そのような置換基として具体的には、フッ素原子、クロル原子、又はブロム原子等のハロゲン原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基等の炭化水素基、アセチル基、ベンゾイル基等のアシル基、ニトリル基、ニトロ基、メトキシ基、フェノキシ基等の炭化水素オキシ基、メチルチオ基、メチルスルフィニル基、メチルスルホニル基、アミノ基、ジメチルアミノ基、アニリノ基などを例示することができる。 In formula (VI), R 181 , R 191 and R 201 are each independently a hydrogen atom, or a methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, isobutyl. Represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms such as a group, t-butyl group, phenyl group, naphthyl group, and benzyl group, and R 181 and R 201 may combine to form a ring. R 211 are methylene, ethylene, 1-methylethylene group, C1 -C6 alkylene group such as propylene group, a phenylene group, a divalent aromatic hydrocarbon group C6~C10 of such a naphthylene group, a cyclopropylene group, a cycloalkyl Represents a divalent alicyclic hydrocarbon group having 3 to 10 carbon atoms such as a butylene group, a cyclohexylene group and an adamantanediyl group. R 211 represents a divalent organic group in which two or more selected from the group consisting of the above-described alkylene group, divalent aromatic hydrocarbon group, and divalent alicyclic hydrocarbon group are combined. R212 represents a hydrogen atom or a C1-C4 alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, an isobutyl group, or a t-butyl group. R 181 , R 191 , R 201, and R 212 may have a substituent on an appropriate carbon atom. Specific examples of such a substituent include a fluorine atom, a chloro atom, or a bromine atom. Halogen atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, phenyl group, naphthyl group, benzyl group and other hydrocarbon groups, acetyl group, benzoyl group and other acyl groups, nitrile group, nitro group, methoxy group, phenoxy group Examples thereof include a hydrocarbonoxy group such as methylthio group, methylsulfinyl group, methylsulfonyl group, amino group, dimethylamino group, and anilino group.

式(VI)で表される繰り返し単位の具体的な例として下記式に示す化合物より誘導される繰り返し単位を例示することができる。これらは、1種単独で、または2種以上を混合して用いることができる。   Specific examples of the repeating unit represented by the formula (VI) include a repeating unit derived from a compound represented by the following formula. These can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

Figure 2005285332
Figure 2005285332

式(VII)中、R281、R291及びR301は、それぞれ独立して、水素原子、又はメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基等の炭素数1〜10の炭化水素基を表し、R281とR301は結合して環を形成してもよい。R311は、水素原子又は、式(VIII)で表される官能基を表す。式(VIII)中、R411は、メチレン基、エチレン基、1−メチルエチレン基、プロピレン基等のC1〜C6アルキレン基、フェニレン基、ナフチレン基等のC6〜C10の2価芳香族炭化水素基、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロへキシレン基、アダマンタンジイル基等の炭素数3〜10の2価脂環式炭化水素基を表す。また、R411は、上記したアルキレン基、2価芳香族炭化水素基、及び2価脂環式炭化水素基からなる群から選ばれる2以上を複合した2価の有機基を表す。R281、R291、R301、R311及びR411は、適当な炭素原子上に置換基を有していてもよく、そのような置換基として具体的には、フッ素原子、クロル原子、ブロム原子等のハロゲン原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基等の炭化水素基、アセチル基、ベンゾイル基等のアシル基、ニトリル基、ニトロ基、メトキシ基、フェノキシ基等の炭化水素オキシ基、メチルチオ基、メチルスルフィニル基、メチルスルホニル基、アミノ基、ジメチルアミノ基、アニリノ基などを例示することができる。 In formula (VII), R 281 , R 291 and R 301 are each independently a hydrogen atom, or a methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, isobutyl group. Represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms such as a group, t-butyl group, phenyl group, naphthyl group, and benzyl group, and R 281 and R 301 may combine to form a ring. R 311 represents a hydrogen atom or a functional group represented by the formula (VIII). Wherein (VIII), R 411 are methylene, ethylene, 1-methylethylene group, C1 -C6 alkylene group such as propylene group, a phenylene group, a divalent aromatic hydrocarbon group C6~C10 of such naphthylene group Represents a C 3-10 divalent alicyclic hydrocarbon group such as cyclopropylene group, cyclobutylene group, cyclohexylene group, adamantanediyl group. R 411 represents a divalent organic group in which two or more selected from the group consisting of the above-described alkylene group, divalent aromatic hydrocarbon group, and divalent alicyclic hydrocarbon group are combined. R 281 , R 291 , R 301 , R 311 and R 411 may have a substituent on an appropriate carbon atom. Specific examples of such a substituent include a fluorine atom, a chloro atom, and bromine. Halogen atoms such as atoms, hydrocarbon groups such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, phenyl group, naphthyl group and benzyl group, acyl groups such as acetyl group and benzoyl group, nitrile group, nitro group, methoxy group, Examples thereof include hydrocarbon oxy groups such as phenoxy group, methylthio group, methylsulfinyl group, methylsulfonyl group, amino group, dimethylamino group, and anilino group.

式(VII)で表される繰り返し単位の具体的な例として下記式に示す化合物より誘導される繰り返し単位を例示することができる。これらは1種単独で、または2種以上を混合して用いることができる。   Specific examples of the repeating unit represented by formula (VII) include a repeating unit derived from a compound represented by the following formula. These can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

Figure 2005285332
Figure 2005285332

式(IVA)〜式(VII)で例示された繰り返し単位以外の式(II)で表される繰り返し単位の具体例として、下記式で表される化合物から誘導される繰り返し単位をさらに、例示することができる。これらは、1種単独で、または2種以上を混合して用いることができる。   Specific examples of the repeating unit represented by the formula (II) other than the repeating units exemplified by the formula (IVA) to the formula (VII) further include a repeating unit derived from a compound represented by the following formula: be able to. These can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

Figure 2005285332
Figure 2005285332

式(II)で表される繰り返し単位のモル数は、架橋反応により充分な、熱的特性、物理的特性を有する膜を成形できる範囲であれば、特に制限されないが、5モル以上であるのが好ましい。   The number of moles of the repeating unit represented by the formula (II) is not particularly limited as long as the film having sufficient thermal properties and physical properties can be formed by the crosslinking reaction, but is 5 moles or more. Is preferred.

式(I)及び式(II)で表される繰り返し単位を有する共重合体中、式(I)で表される繰り返し単位モル数は、共重合体中の総モル数に対して、5〜99%の範囲であるのが好ましい。5%より少ない場合には、充分な導電性が得られず、99%より多い場合には、充分な熱的特性、物理的特性が得られない場合がある。   In the copolymer having the repeating units represented by the formula (I) and the formula (II), the number of moles of the repeating unit represented by the formula (I) is 5 to 5 with respect to the total number of moles in the copolymer. A range of 99% is preferred. When it is less than 5%, sufficient conductivity cannot be obtained, and when it is more than 99%, sufficient thermal characteristics and physical characteristics may not be obtained.

式(I)で表される繰り返し単位と式(II)で表される繰り返し単位の結合様式は、特に制限されないが、ブロックで結合しているのが好ましい。ブロックで結合することにより、成形または成膜した際にミクロ相分離構造を発現し、固体状態でも、良好なイオン導電率を示す。尚、ブロックで結合しているとは、式(I)、式(II)で表される繰り返し単位を含むポリマー鎖が、直接または他のポリマー鎖もしくは連結基で間接的に結合していることを意味する。この際、他のポリマー鎖は、ホモポリマーでも、2元以上の共重合体であってもよく、共重合体の場合には、その中の結合状態は特に制限されず、ランダムであっても、ブロックであってもよい。また、式(I)、式(II)で表される繰り返し単位を含むポリマー鎖とは、式(I)または式(II)で表される繰り返し単位のみからなるポリマー鎖、式(I)または式(II)で表される繰り返し単位と他の成分からなる共重合ポリマー鎖を意味する。   The bonding mode of the repeating unit represented by the formula (I) and the repeating unit represented by the formula (II) is not particularly limited, but is preferably bonded by a block. By bonding with a block, a micro phase separation structure is developed when molding or film formation, and good ionic conductivity is exhibited even in a solid state. The term “bonded by a block” means that the polymer chain containing the repeating unit represented by formula (I) or formula (II) is bonded directly or indirectly with another polymer chain or a linking group. Means. At this time, the other polymer chain may be a homopolymer or a copolymer of two or more. In the case of a copolymer, the bonding state in the polymer chain is not particularly limited, and may be random. It may be a block. Moreover, the polymer chain containing the repeating unit represented by the formula (I) or the formula (II) is a polymer chain consisting only of the repeating unit represented by the formula (I) or the formula (II), the formula (I) or It means a copolymer chain composed of the repeating unit represented by formula (II) and other components.

また、式(I)及び式(II)で表される繰り返し単位以外に、必要に応じて、式(I)及び式(II)とは異なる重合性不飽和単量体から誘導される繰り返し単位を含ませることができる。   In addition to the repeating units represented by formula (I) and formula (II), if necessary, repeating units derived from a polymerizable unsaturated monomer different from formula (I) and formula (II) Can be included.

上記した重合性不飽和単量体から誘導体される繰り返し単位は、ラジカル重合やイオン重合で重合可能な単量体を重合して得られる繰り返し単位であれば特に制限がないが、式(III)、または式(IV)で表される繰り返し単位を好ましく例示することができる。   The repeating unit derived from the polymerizable unsaturated monomer is not particularly limited as long as it is a repeating unit obtained by polymerizing a monomer that can be polymerized by radical polymerization or ionic polymerization. Or a repeating unit represented by the formula (IV) can be preferably exemplified.

式(III)中、R10〜R12は、それぞれ独立に、水素原子、または、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基等の炭素数1〜10の炭化水素基を表し、R13は、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等のアリール基、2−ピリジル基、4−ピリジル基等のヘテロアリール基を表す。R10〜R13は、適当な炭素原子上に置換基を有していてもよく、そのよなうな置換基として、具体的には、フッ素原子、クロル原子、またはブロム原子等ハロゲン原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基等の炭化水素基、アセチル基、ベンゾイル基等のアシル基、ニトリル基、ニトロ基、メトキシ基、フェノキシ基等の炭化水素オキシ基、メチルチオ基、メチルスルフィニル基、メチルスルホニル基、アミノ基、ジメチルアミノ基、アニリノ基等を例示することができる。 In the formula (III), R 10 to R 12 are each independently a hydrogen atom or a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, an isobutyl group, t - butyl group, a phenyl group, a naphthyl group, a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms such as benzyl group, R 13 is a phenyl group, a naphthyl group, an aryl group such as an anthracenyl group, a 2-pyridyl group, 4- Represents a heteroaryl group such as a pyridyl group; R 10 to R 13 may have a substituent on an appropriate carbon atom. Specific examples of such a substituent include a halogen atom such as a fluorine atom, a chloro atom, or a bromine atom, methyl Group, ethyl group, n-propyl group, phenyl group, naphthyl group, benzyl group and other hydrocarbon groups, acetyl group, benzoyl group and other acyl groups, nitrile group, nitro group, methoxy group, phenoxy group and other hydrocarbon oxy groups Examples thereof include a group, a methylthio group, a methylsulfinyl group, a methylsulfonyl group, an amino group, a dimethylamino group, and an anilino group.

式(III)で表される繰り返し単位として、具体的には、以下の化合物より誘導される繰り返し単位を例示することができ、これらは1種単独で、または2種以上を混合して用いることができる。   Specific examples of the repeating unit represented by the formula (III) include repeating units derived from the following compounds, and these may be used alone or in combination of two or more. Can do.

スチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、α−メチルスチレン、p−t−ブトキシスチレン、m−t−ブトキシスチレン、2,4−ジメチルスチレン、m−クロロスチレン、p−クロロスチレン、1−ビニルナフタレン、9−ビニルアントラセン、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、桂皮酸メチル等。     Styrene, o-methylstyrene, p-methylstyrene, pt-butylstyrene, α-methylstyrene, pt-butoxystyrene, mt-butoxystyrene, 2,4-dimethylstyrene, m-chlorostyrene, p-chlorostyrene, 1-vinylnaphthalene, 9-vinylanthracene, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, methyl cinnamate and the like.

式(IV)中、R14〜R16は、それぞれ独立に、水素原子、または、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基等の炭素数1〜10の炭化水素基を表し、R14とR16は、結合して環を形成してもよく、R17は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等の炭素数1〜12の炭化水素基、2−ピリジル基、4−ピリジル基等のヘテロ環基を表し、特に、C1〜C12アルキル基、アリール基、脂環式炭化水素基、ヘテロ環基を好ましく例示することができる。 In the formula (IV), R 14 to R 16 are each independently a hydrogen atom or a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, an isobutyl group, t -Represents a C1-C10 hydrocarbon group such as a butyl group, a phenyl group, a naphthyl group, or a benzyl group, R 14 and R 16 may combine to form a ring, and R 17 represents a methyl group , Ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, phenyl group, naphthyl group, benzyl group, cyclopropyl group, cyclohexyl group, norbornyl group, adamantyl Represents a heterocyclic group such as a C1-C12 hydrocarbon group, 2-pyridyl group, 4-pyridyl group, etc., particularly a C1-C12 alkyl group, an aryl group, an alicyclic hydrocarbon group, a heterocyclic ring Like group It can be laid exemplified.

14〜R17は、適当な炭素原子上に置換基を有していてもよく、そのような置換基として、具体的には、フッ素原子、クロル原子、またはブロム原子等ハロゲン原子、メチル基、エチル基、n−プロピル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル基等の炭化水素基、アセチル基、ベンゾイル基等のアシル基、ニトリル基、ニトロ基、メトキシ基、フェノキシ基等の炭化水素オキシ基、メチルチオ基、メチルスルフィニル基、メチルスルホニル基、アミノ基、ジメチルアミノ基、アニリノ基等を例示することができる。 R 14 to R 17 may have a substituent on an appropriate carbon atom. Specific examples of such a substituent include a halogen atom such as a fluorine atom, a chloro atom, or a bromine atom, and a methyl group. Hydrocarbon groups such as ethyl group, n-propyl group, phenyl group, naphthyl group and benzyl group, acyl groups such as acetyl group and benzoyl group, hydrocarbon oxy groups such as nitrile group, nitro group, methoxy group and phenoxy group , Methylthio group, methylsulfinyl group, methylsulfonyl group, amino group, dimethylamino group, anilino group and the like.

式(IV)で表される繰り返し単位として、具体的には、以下の化合物より誘導される繰り返し単位を例示することができ、これらは1種単独で、または2種以上を混合して用いることができる。   Specific examples of the repeating unit represented by the formula (IV) include repeating units derived from the following compounds. These may be used alone or in combination of two or more. Can do.

(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニル、(メタ)アクリル酸1−アダマンチル、(メタ)アクリル酸2−メチル−2−アダマンチル、(メタ)アクリル酸1−メチレンアダマンチル、(メタ)アクリル酸1−エチレンアダマンチル、(メタ)アクリル酸3,7−ジメチル−1−アダマンチル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカニル、(メタ)アクリル酸ノルボルナン、(メタ)アクリル酸メンチル 、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフラニル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロピラニル、(メタ)アクリル酸3−オキソシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ブチロラクトン、(メタ)アクリル酸メバロニックラクトン。   Methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, (meth) acrylic Isobornyl acid, dicyclopentenyl (meth) acrylate, 1-adamantyl (meth) acrylate, 2-methyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 1-methyleneadamantyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid 1 -Ethylene adamantyl, 3,7-dimethyl-1-adamantyl (meth) acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate, norbornane (meth) acrylate, menthyl (meth) acrylate, n- (meth) acrylate Propyl, isopropyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate , Isomethyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, tetrahydrofuranyl (meth) acrylate, tetrahydropyranyl (meth) acrylate, (meth) 3-oxocyclohexyl acrylate, butyrolactone (meth) acrylate, mevalonic lactone (meth) acrylate.

式(I)、及び式(II)で表される繰返し単位と異なる繰り返し単位であって、式(III)、式(IV)で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位として、さらに以下の化合物から誘導される繰り返し単位を例示することができ、これらは1種単独で、または2種以上を混合して用いることができる。   A repeating unit different from the repeating units represented by formula (I) and formula (II), and a repeating unit other than the repeating units represented by formula (III) and formula (IV), The repeating unit induced | guided | derived can be illustrated, These can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、1,6−ヘキサジエン、4,5−ジエチル−1,3−オクタジエン、3−ブチル−1,3−オクタジエン、クロロプレンなどの共役ジエン類、N−メチルマレイミド、N−フェニルマレイミド等のα,β−不飽和カルボン酸イミド類、(メタ)アクリロニトリルなどのα,β−不飽和ニトリル類。   1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, 2-methyl-1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, 1,6-hexadiene, 4, Conjugated dienes such as 5-diethyl-1,3-octadiene, 3-butyl-1,3-octadiene, chloroprene, α, β-unsaturated carboxylic imides such as N-methylmaleimide, N-phenylmaleimide, ( Α, β-unsaturated nitriles such as (meth) acrylonitrile.

式(I)及び式(II)で表される繰り返し単位以外の重合性不飽和単量体から誘導される繰り返し単位のモル数は、特に制限されないが、式(I)で表される繰り返し単位との合計で、5モル以上が好ましく、さらに10モル以上であるのが好ましい。   The number of moles of the repeating unit derived from the polymerizable unsaturated monomer other than the repeating unit represented by formula (I) and formula (II) is not particularly limited, but the repeating unit represented by formula (I) Is preferably 5 mol or more, and more preferably 10 mol or more.

また、式(I)で表される繰り返し単位と、式(I)及び式(II)で表される繰り返し単位以外の重合性不飽和単量体から誘導される繰り返し単位の合計モル数は、共重合体中の総繰り返し単位モル数に対して、1〜95%の範囲であるのが好ましい。1%以下では、イオン伝導性が低下し、95%以上では、熱的特性、物理的特性が低下する場合がある。   Further, the total number of moles of repeating units derived from a polymerizable unsaturated monomer other than the repeating units represented by the formula (I) and the repeating units represented by the formulas (I) and (II) is: It is preferably in the range of 1 to 95% based on the total number of moles of repeating units in the copolymer. If it is 1% or less, the ionic conductivity is lowered, and if it is 95% or more, the thermal characteristics and physical characteristics may be lowered.

本発明における式(I)で表される繰り返し単位を含むポリマー鎖(A)、式(II)で表される繰り返し単位を含むポリマー鎖(B)、式(I)及び式(II)で表される繰り返し単位以外の不飽和結合単量体から誘導される繰り返し単位を含むポリマー鎖(C)の結合状態は、特に制限されず、ブロックで結合しているのが好ましい。ブロックで結合することにより、成形または成膜した際にミクロ相分離構造を発現し、固体状態でも、良好なイオン導電率を示す。尚、ブロックで結合しているとは、各ポリマー鎖(A)、(B)、(C)が、直接または他のポリマー鎖もしくは連結基で間接的に結合していることを意味する。また、各ポリマー鎖を構成する繰り返し単位間の成分比が徐々に変化するテーパーブロックも本発明でいうブロック結合に含まれることとする。この際、他のポリマー鎖は、ホモポリマーでも、2元以上の共重合体であってもよく、共重合体の場合には、その中の結合状態は特に制限されず、ランダム、テーパーブロック、ブロックであってもよい。また、式(I)等で表される繰り返し単位を含むポリマー鎖(A)等とは、式(I)等で表される繰り返し単位のみからなるポリマー鎖、式(I)等で表される繰り返し単位と他の成分からなる共重合ポリマー鎖を意味する。   In the present invention, a polymer chain (A) containing a repeating unit represented by formula (I), a polymer chain (B) containing a repeating unit represented by formula (II), a formula (I) and a formula (II) The bonding state of the polymer chain (C) containing a repeating unit derived from an unsaturated bond monomer other than the repeating unit is not particularly limited, and is preferably bonded by a block. By bonding with a block, a micro phase separation structure is developed when molding or film formation, and good ionic conductivity is exhibited even in a solid state. The term “bonded by a block” means that each polymer chain (A), (B), (C) is bonded directly or indirectly by another polymer chain or a linking group. Further, a taper block in which the component ratio between repeating units constituting each polymer chain gradually changes is also included in the block bond referred to in the present invention. In this case, the other polymer chain may be a homopolymer or a copolymer of two or more. In the case of a copolymer, the bonding state in the polymer is not particularly limited, and is random, tapered block, It may be a block. Further, the polymer chain (A) or the like containing a repeating unit represented by the formula (I) or the like is represented by a polymer chain consisting only of a repeating unit represented by the formula (I) or the like, or a formula (I) or the like. It means a copolymer chain composed of repeating units and other components.

各ポリマー鎖(A)、(B)、(C)のブロック結合状態として、[(A)−(B)]j、[(A)−(B)−(C)]j、[(A)−(B)−(A)]j、[(C)−(B)−(A)−(B)−(C)]j(jは、1以上の整数を表す)等を例示することができる。   As the block bonding state of each polymer chain (A), (B), (C), [(A)-(B)] j, [(A)-(B)-(C)] j, [(A) -(B)-(A)] j, [(C)-(B)-(A)-(B)-(C)] j (j represents an integer of 1 or more), etc. it can.

また、上記各ブロックポリマーをそれぞれカップリング剤の残基を介して下記式(11)〜(14)で表わされるような、セグメントが延長または分岐されたブロックコポリマーとすることもできる。 尚、式中、wは1以上の整数を表し、Xはカップリング剤の残基を表す。   Moreover, each said block polymer can also be made into the block copolymer by which the segment was extended or branched as represented by following formula (11)-(14) through the residue of a coupling agent, respectively. In the formula, w represents an integer of 1 or more, and X represents a residue of the coupling agent.

Figure 2005285332
Figure 2005285332

中でも、無極性ポリマー鎖でありポリマー鎖(C)を含有させた場合には、ミクロ相分離状態を発現し、イオン伝導性を向上させることができる。   Especially, when it is a non-polar polymer chain and a polymer chain (C) is contained, a microphase separation state can be expressed and ion conductivity can be improved.

ポリマー鎖(C)として、式(III)で表される繰り返し単位を有するポリマー鎖を用いた場合、本発明における共重合体は、式(I)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖A、式(II)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖B1及びB2、並びに式(III)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖C1及びC2が、共重合体中において、B1、C1、A、C2、B2の順で配置している共重合体を好ましく用いることができる。各ブロック鎖が、B1、C1、A、C2、B2の順で配置しているとは、各ブロック鎖が、直接結合していても、連結基、重合鎖等の他の構成単位をはさんで結合していてもよいことを意味する。そして、上記他の構成単位としては、各ブロック鎖がそれぞれ対応する繰り返し単位式(I)〜(III)以外に、構成単位として含む他の繰返し単位を挙げることができ、この他の繰返し単位と繰り返し単位式(I)〜(III)との重合形式は特に制限されず、ランダム重合、ブロック重合、交互重合等のいずれの重合形式であってもよい。また、構成単位として他の重合鎖を他の繰返し単位として含む場合、ホモポリマーでも、2元以上の共重合体であってもよく、共重合体の場合には、その中の結合状態は特に制限されず、ランダム、ブロック、又は徐々に成分比が変化するグラジエントであってもよい。中でも、各ブロック鎖が、B1−C1−A−C2−B2の順で結合して配列している場合が好ましい。この場合、結合しているとは、各ブロック鎖が直接結合している場合、酸素原子、アルキレン基等の低分子の連結基を介して結合している場合等を意味する。また、配列又は結合しているB1及びB2、C1及びC2は、同一であっても又は相異なっていてもよい。   When a polymer chain having a repeating unit represented by the formula (III) is used as the polymer chain (C), the copolymer in the present invention is a block chain A having a repeating unit represented by the formula (I), In the copolymer, block chains B1 and B2 having a repeating unit represented by the formula (II) and block chains C1 and C2 having a repeating unit represented by the formula (III) are B1, C1, A, A copolymer disposed in the order of C2 and B2 can be preferably used. Each block chain is arranged in the order of B1, C1, A, C2, and B2. Even if each block chain is directly bonded, it sandwiches other structural units such as a linking group and a polymer chain. Means that they may be bonded together. In addition to the repeating unit formulas (I) to (III) to which the respective block chains correspond, the other repeating units may include other repeating units included as a constituent unit. The polymerization mode with the repeating unit formulas (I) to (III) is not particularly limited, and may be any polymerization mode such as random polymerization, block polymerization, or alternating polymerization. Further, when it contains other polymer chains as other repeating units as a structural unit, it may be a homopolymer or a copolymer of two or more, and in the case of a copolymer, the bonding state in that is particularly The gradient is not limited and may be random, block, or a gradient in which the component ratio gradually changes. Especially, the case where each block chain | strand is couple | bonded and arranged in order of B1-C1-A-C2-B2 is preferable. In this case, “bonded” means that each block chain is directly bonded, or is bonded via a low-molecular linking group such as an oxygen atom or an alkylene group. Also, B1 and B2, C1 and C2 that are arranged or bonded may be the same or different.

この場合、 式(I)、式(II)及び式(III)で表される繰り返し単位を有する共重合体中、式(I)で表される繰り返し単位モル数は、9.9〜80%の範囲であり、式(II)で表される繰り返し単位のモル数が0.1〜50%の範囲であり、式(III)で表される繰り返し単位のモル数が19.9〜90%の範囲であるのが好ましい。式(I)で表される繰り返し単位が9.9%以上では、より充分な導電性を得ることができ、80%以内では、より充分な熱的特性、物理的特性を得ることができる。式(II)で表される繰り返し単位が、0.1%以上では、架橋密度が低くなく、より充分な熱的特性、物理的特性を得ることができ、50%以内では、より充分な導電性を得ることができる。式(III)で表される繰り返し単位が、19.9%以上では、より充分な熱的特性、物理的特性を得ることができ、90%以内では、より充分な導電性を得ることができる。   In this case, the number of moles of the repeating unit represented by the formula (I) in the copolymer having the repeating unit represented by the formula (I), the formula (II) and the formula (III) is 9.9 to 80%. The number of moles of the repeating unit represented by the formula (II) is in the range of 0.1 to 50%, and the number of moles of the repeating unit represented by the formula (III) is 19.9 to 90%. It is preferable that it is the range of these. When the repeating unit represented by the formula (I) is 9.9% or more, more sufficient conductivity can be obtained, and within 80%, more sufficient thermal characteristics and physical characteristics can be obtained. When the repeating unit represented by the formula (II) is 0.1% or more, the crosslinking density is not low, and sufficient thermal and physical properties can be obtained. Sex can be obtained. When the repeating unit represented by the formula (III) is 19.9% or more, more sufficient thermal characteristics and physical characteristics can be obtained, and within 90%, more sufficient conductivity can be obtained. .

式(I)及び(II)で表される繰り返し単位、さらに必要に応じて添加される式(III)、式(IV)等のその他の繰り返し単位を含む本発明の共重合体の数平均分子量は、特に、制限されないが、5,000〜1,000,000の範囲を好ましく例示することができる。5,000より大きい場合には、熱的特性、物理的特性が向上し、1,000,000より小さい場合には、成形性、又は成膜性が向上する。また、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)は、特に制限されないが、後述するミクロ相分離構造を形成するために、1.01〜2.50、さらに1.01〜1.50の範囲が好ましい。   The number average molecular weight of the copolymer of the present invention comprising repeating units represented by formulas (I) and (II), and other repeating units such as formula (III) and formula (IV) added as necessary Although there is no particular limitation, 5,000 to 1,000,000 can be preferably exemplified. When it is larger than 5,000, the thermal characteristics and physical characteristics are improved, and when it is smaller than 1,000,000, the moldability or film formability is improved. Further, the ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) is not particularly limited, but in order to form a microphase separation structure described later, 1.01 to 2.50, A range of 1.01-1.50 is preferred.

本発明に使用される共重合体は、下記式(XI)、式(XII)で表される化合物を用い、ラジカル重合法、リビングラジカル重合法、リビングアニオン重合法等の公知の方法を用いて、製造することができる。   The copolymer used in the present invention is a compound represented by the following formula (XI) or formula (XII), using a known method such as a radical polymerization method, a living radical polymerization method, or a living anion polymerization method. Can be manufactured.

また、必要に応じて組み込まれる式(I)及び式(II)で表される繰り返し単位以外の不飽和単量体から誘導される繰り返し単位についても、例えば、下記式(XIII)、式(XIV)で表される単量体をさらに用いることで同様に製造することができる。   Further, for repeating units derived from unsaturated monomers other than the repeating units represented by formula (I) and formula (II) incorporated as necessary, for example, the following formula (XIII), formula (XIV) It can manufacture similarly by further using the monomer represented by.

Figure 2005285332
Figure 2005285332

式(XI)〜(XIV)中のR1〜R17は、前記と同じ意味を表す。 R 1 to R 17 in the formulas (XI) to (XIV) have the same meaning as described above.

また、好ましい重合形態であるブロック共重合体を例にとり、さらに詳細に説明すると、
(イ)式(I)または式(II)で表される繰り返し単位の一方を合成した後、引き続いて他方を合成して、ブロックコポリマーを製造する方法、
(ロ)式(I)および式(II)で表される繰り返し単位を別々に合成した後、カップリング反応により、それぞれを結合してブロックコポリマーを製造する方法、
(ハ)分子中に式(I)で表される繰り返し単位を有する重合開始剤を用いて式(II)で表される繰り返し単位を合成してブロックコポリマーを製造する方法、
(ニ)分子中に式(II)で表される繰り返し単位を有する重合開始剤を用いて式(I)で表される繰り返し単位を合成してブロックコポリマーを製造する方法、
等を、さらに例示することができる。
Further, taking a block copolymer which is a preferable polymerization form as an example, it will be described in more detail.
(A) A method of producing a block copolymer by synthesizing one of the repeating units represented by formula (I) or formula (II) and then synthesizing the other.
(B) a method of separately synthesizing repeating units represented by formula (I) and formula (II), and then coupling each of them by a coupling reaction to produce a block copolymer;
(C) A method for producing a block copolymer by synthesizing a repeating unit represented by the formula (II) using a polymerization initiator having a repeating unit represented by the formula (I) in the molecule;
(D) a method for producing a block copolymer by synthesizing a repeating unit represented by formula (I) using a polymerization initiator having a repeating unit represented by formula (II) in the molecule;
Etc. can be further exemplified.

特に、上記したB1、C1、A、C2、B2の順で配置している共重合体を製造する場合には、式(XI)、式(XII)、及び式(XIII)で表される化合物を用い、遷移金属錯体を触媒、ハロゲン原子を1又は複数含む有機ハロゲン化合物を重合開始剤とするリビングラジカル重合法、安定ラジカルによるリビングラジカル重合法、リビングアニオン重合法等の公知の方法を用いて製造するのが好ましく、中でも、遷移金属錯体を触媒、ハロゲン原子を1又は複数含む有機ハロゲン化合物を重合開始剤とするリビングラジカル重合法を特に好ましく例示することができる。   In particular, in the case of producing a copolymer arranged in the order of B1, C1, A, C2, and B2, the compounds represented by formula (XI), formula (XII), and formula (XIII) A known method such as a living radical polymerization method using a transition metal complex as a catalyst and an organic halogen compound containing one or more halogen atoms as a polymerization initiator, a living radical polymerization method using a stable radical, or a living anion polymerization method. In particular, a living radical polymerization method using a transition metal complex as a catalyst and an organic halogen compound containing one or more halogen atoms as a polymerization initiator can be particularly preferably exemplified.

さらに詳細に説明すると、(イ)式(XI)で表される化合物を、リビングラジカル重合法において、2官能開始剤を用いて反応させることにより得られる2官能ブロック鎖等の各ブロック鎖を含むマクロ開始剤に、さらに他のブロック鎖を構成する単量体を反応させて遂次にブロック鎖を伸長して製造する方法や、(ロ)式(XI)の代わりに式(XII)で表される化合物を用い、単官能開始剤を用い、他は(イ)と同様に行い、端から順次ブロック鎖を伸長して製造する方法や、(ハ)各ブロック鎖、又は、各ブロック鎖の一部を所定の配列で重合体した後、カップリング反応により製造する方法、等を例示することができる。上記リビングラジカル重合は、遷移金属錯体を触媒及びハロゲン原子を分子内に1つ以上有する有機ハロゲン化合物を開始剤に用いて行うことができる。   More specifically, (B) each block chain such as a bifunctional block chain obtained by reacting the compound represented by formula (XI) with a bifunctional initiator in a living radical polymerization method is included. A method in which a macroinitiator is further reacted with a monomer that constitutes another block chain and then the block chain is extended, or (b) expressed by formula (XII) instead of formula (XI) Using the compound to be prepared, using a monofunctional initiator, the others are performed in the same manner as in (a), and the method of producing by sequentially extending the block chain from the end, or (c) each block chain, or each block chain Examples thereof include a method in which a part is polymerized in a predetermined sequence and then produced by a coupling reaction. The living radical polymerization can be performed using a transition metal complex as a catalyst and an organic halogen compound having one or more halogen atoms in the molecule as an initiator.

リビングラジカル重合法による共重合体の製造方法として、具体的には、
(i)例えば、第一の単量体の転化率が100%に達した後、第二の単量体を添加して重合を完結させ、これを繰り返すことによりブロック共重合体を得る単量体を逐次的に添加する方法、
(ii)第一の単量体の転化率が100%に達しなくとも目標の重合度又は分子量に達した段階で第二の単量体を加えて重合を継続し、ブロック鎖間にランダム部分が存在するグラジエント共重合体が得る方法、
(iii)第一の単量体の転化率が100%に達しなくとも目標の重合度又は分子量に達した段階で一旦反応を停止、系外に重合体を取りだし、得られた重合体をマクロ開始剤として他の単量体を加えて共重合を断続的に進め、ブロック共重合体を得る方法、
等を例示することができる。
As a method for producing a copolymer by the living radical polymerization method, specifically,
(I) For example, after the conversion rate of the first monomer reaches 100%, the second monomer is added to complete the polymerization, and this is repeated to obtain a block copolymer A method of sequentially adding the body,
(Ii) Even if the conversion rate of the first monomer does not reach 100%, the polymerization is continued by adding the second monomer at the stage where the target degree of polymerization or molecular weight is reached, and random parts are formed between the block chains. A method for obtaining a gradient copolymer in which
(Iii) Even if the conversion rate of the first monomer does not reach 100%, the reaction is stopped once it reaches the target degree of polymerization or molecular weight, and the polymer is taken out of the system. A method of obtaining a block copolymer by intermittently advancing copolymerization by adding other monomers as an initiator,
Etc. can be illustrated.

各重合法で用いる反応条件は特に限定されず、公知の反応条件を用いることができる。   The reaction conditions used in each polymerization method are not particularly limited, and known reaction conditions can be used.

リビングラジカル重合法、及びリビングアニオン重合法を用い、分子内に水酸基、カルボキシル基等の活性水素を有する化合物を用いる場合には、必要に応じてシリル化、アセタール化、BOC化等公知の保護化反応により活性水素を保護してから重合反応に供し、重合後、酸、アルカリ等により脱保護化反応を行うことにより製造することができる。   When living radical polymerization method and living anion polymerization method are used and a compound having an active hydrogen such as a hydroxyl group or a carboxyl group is used in the molecule, known protection such as silylation, acetalization, BOC conversion, etc. It can be produced by protecting the active hydrogen by the reaction and then subjecting it to a polymerization reaction, followed by a deprotection reaction with an acid, alkali or the like after the polymerization.

共重合反応過程の追跡及び反応終了の確認は、ガスクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー、ゲル浸透クロマトグラフィー、膜浸透圧法、NMRなどにより容易に行うことができる。共重合反応終了後は、カラム精製、又は、例えば水や貧溶媒中に投入して析出したポリマー分を濾過、乾燥させるなど、通常の分離精製方法を適用することにより共重合体を得ることができる。   Tracking of the copolymerization reaction process and confirmation of the completion of the reaction can be easily performed by gas chromatography, liquid chromatography, gel permeation chromatography, membrane osmotic pressure method, NMR or the like. After completion of the copolymerization reaction, a copolymer can be obtained by applying a normal separation / purification method such as column purification, or filtering and drying a polymer component deposited in, for example, water or a poor solvent. it can.

本発明のポリマーとしては、イオン伝導性を有するポリマーセグメント(P1)、イオン伝導性を有さないポリマーセグメント(P2)、架橋点を有するポリマーセグメント(P3)が、P3、P2、P1、P2、P3の順の配置を有するもの好ましく例示することができ、イオン伝導性を有するポリマーセグメント(P1)としては前記ブロック鎖Aを、イオン伝導性を有さないポリマーセグメント(P2)としては前記ブロック鎖B1やB2を、架橋点を有するポリマーセグメント(P3)としては前記ブロック鎖C1やC2を具体的に例示することができ、本発明のポリマーの製造方法としては、前記共重合体の製造方法を具体的に例示することができる。   Examples of the polymer of the present invention include a polymer segment (P1) having ionic conductivity, a polymer segment (P2) having no ionic conductivity, and a polymer segment (P3) having a crosslinking point, such as P3, P2, P1, P2, Examples of the polymer segment (P1) having an ionic conductivity are the block chain A, and the polymer chain (P2) having no ionic conductivity is the block chain. B1 and B2 can be specifically exemplified as the polymer chain (P3) having a crosslinking point, and the block chain C1 and C2 can be specifically exemplified. As a method for producing the polymer of the present invention, the method for producing the copolymer is as follows. Specific examples can be given.

本発明の高分子固体電解質用組成物は、上述の共重合体と電解塩を含むことを特徴とし、さらに、架橋剤を含む場合が好ましい。上記共重合体は、構成単位が異なる2種以上のものを混合して用いることもできるが、ミクロ相分離構造を有する共重合体であることが好ましい。   The composition for a polymer solid electrolyte of the present invention is characterized by containing the above-mentioned copolymer and an electrolytic salt, and further preferably contains a crosslinking agent. The copolymer may be a mixture of two or more types having different structural units, but is preferably a copolymer having a microphase separation structure.

上記架橋剤としては、式(II)で表される繰り返し単位に含まれる水酸基等の反応点と反応して架橋するものであれば、特に制限はされないが、具体的には、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、水添化ジフェニルメタンジイソシアネート(H−MDI)、トリフェニルメタントリイソシアネート、ポリフェニルメタンポリイソシアネート(クルードMDI)、変性ジフェニルメタンジイソシアネート(変性MDI)、水添化キシリレンジイソシアネート(H−XDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHMDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(m−TMXDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ノルボルネンジイソシアネート(NBDI)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(H6XDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート等のポリイソシアネートあるいははこれらポリイソシアネートの三量体化合物、これらポリイソシアネートとポリオールの反応生成物等を例示することができる。また、イソシアネート基の一部、又は全部をフエノール化合物やオキシム類等公知のブロック化剤を用いてブロックしたブロックイソシアネート類を用いてもよい。また、必要に応じて、エチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキサメチレン−1,6−ジオール、ポリエチレングリコール等の鎖伸長剤を併用することもできる。   The crosslinking agent is not particularly limited as long as it crosslinks by reacting with a reactive site such as a hydroxyl group contained in the repeating unit represented by the formula (II). Specifically, tolylene diisocyanate ( TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), hydrogenated diphenylmethane diisocyanate (H-MDI), triphenylmethane triisocyanate, polyphenylmethane polyisocyanate (crude MDI), modified diphenylmethane diisocyanate (modified MDI), hydrogenated xylylene diisocyanate (H-XDI), xylylene diisocyanate (XDI), hexamethylene diisocyanate (HMDI), trimethylhexamethylene diisocyanate (TMHMDI), tetramethylxylylene diisocyanate (m-TMXDI) Polyisocyanates such as isophorone diisocyanate (IPDI), norbornene diisocyanate (NBDI), 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane (H6XDI), 1,5-naphthalene diisocyanate, etc., or trimer compounds of these polyisocyanates, these polyisocyanates A reaction product of an isocyanate and a polyol can be exemplified. Moreover, you may use the blocked isocyanate which blocked some or all of the isocyanate group using well-known blocking agents, such as a phenol compound and oximes. Moreover, chain extenders, such as ethylene glycol, propylene glycol, hexamethylene-1,6-diol, polyethylene glycol, can also be used together as needed.

ポリイソシアネート化合物を用いる場合には、必要に応じて、硬化促進剤として、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、ヘキサメチレンテトラミン等のアミン類、ナフテン酸コバルト、テトラ−n−ブチルチン、ジブチルチンジラウレートなどの重金属化合物類等を用いることもできる。   When a polyisocyanate compound is used, if necessary, heavy metal compounds such as amines such as triethylamine, triethylenediamine and hexamethylenetetramine, cobalt naphthenate, tetra-n-butyltin and dibutyltin dilaurate are used as curing accelerators. Etc. can also be used.

また、他の架橋剤として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、ポリグリコール型エポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、イソシアヌル酸型エポキシ樹脂、ハロゲン化ビスフェノールA型エポキシ樹脂等等の2以上のエポキシ基を含む化合物等を例示することができ、必要に応じて、硬化促進剤として、ベンジルジメチルアミンなどの3級アミン類、2−エチルイミダゾール等のイミダゾール類を用いることができる。   Other crosslinking agents include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, hydrogenated bisphenol A type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, glycidyl ester type epoxy resin, polyglycol type epoxy. Examples include compounds containing two or more epoxy groups such as resins, alicyclic epoxy resins, glycidylamine type epoxy resins, isocyanuric acid type epoxy resins, halogenated bisphenol A type epoxy resins, and the like. As a curing accelerator, tertiary amines such as benzyldimethylamine and imidazoles such as 2-ethylimidazole can be used.

さらに、他の架橋剤として、通常、エポキシ樹脂用硬化剤として用いられているもの、例えば、トリエチレンジアミン、トリエチレンテトラミン等の脂肪族ポリアミン類、ジアミノジフェニルメタン等の芳香族ポリアミン類、N−アミノエチルピペラジン等の脂環族ポリアミン類、4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等の酸無水物類、フェノールノボラック樹脂、クレゾ−ルノボラック樹脂、ポリ−p−ヒドロキシスチレン等のポリフェノール類、ジシアンジアミド、ポリアミド樹脂等を例示することができ、他の硬化剤として、三フッ化ホウ素アミンコンプレックス、各種オニウム塩等を例示することができる。また、酸無水物類やポリフェノール類を架橋剤として用いるとき、必要に応じて公知の硬化促進剤、例えば前記した3級アミン類やイミダゾール類を用いることができる。   Furthermore, as other crosslinking agents, those usually used as curing agents for epoxy resins, for example, aliphatic polyamines such as triethylenediamine and triethylenetetramine, aromatic polyamines such as diaminodiphenylmethane, N-aminoethyl Alicyclic polyamines such as piperazine, acid anhydrides such as 4-methylhexahydrophthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, phenol novolac resin, cresol novolac resin, poly-p-hydroxystyrene, etc. Polyphenols, dicyandiamide, polyamide resin, and the like. Other examples of the curing agent include boron trifluoride amine complex, various onium salts, and the like. Further, when acid anhydrides or polyphenols are used as a crosslinking agent, known curing accelerators such as the above-mentioned tertiary amines and imidazoles can be used as necessary.

架橋剤としては、特に、ポリイソシアネート化合物、またはポリエポキシ化合物を好ましく例示することができ、これらの架橋剤は、1種単独で、また、2種以上を併用して用いることができる。また、これらの硬化剤又は硬化促進剤も、1種単独で、また2種以上を併用して用いることもできる。また、式(II)で表される繰り返し単位中に、エポキシ基を有する場合には、見かけ上、エポキシ硬化剤が架橋剤となるものとする。   Particularly preferred examples of the crosslinking agent include polyisocyanate compounds or polyepoxy compounds, and these crosslinking agents can be used alone or in combination of two or more. Moreover, these hardening | curing agents or hardening accelerators can also be used individually by 1 type and in combination of 2 or more types. Moreover, when it has an epoxy group in the repeating unit represented by Formula (II), an epoxy hardening | curing agent shall become a crosslinking agent apparently.

式(II)で表される繰り返し単位中に含まれる反応性基、架橋剤の組み合わせは、反応するものであれば、特に制限はされないが、具体的には、式(II)で表される繰り返し単位中の反応性基が水酸基である場合、架橋剤としてポリイソシアネート化合物が好ましく、反応性基がカルボキシル基、アミノ基、又はフェノール性水酸基の場合には、架橋剤としてポリエポキシ化合物が好ましい。   The combination of the reactive group and the crosslinking agent contained in the repeating unit represented by the formula (II) is not particularly limited as long as it reacts. Specifically, the combination is represented by the formula (II). When the reactive group in the repeating unit is a hydroxyl group, a polyisocyanate compound is preferable as the crosslinking agent, and when the reactive group is a carboxyl group, an amino group, or a phenolic hydroxyl group, a polyepoxy compound is preferable as the crosslinking agent.

用いる架橋剤の量は特に制限されないが、架橋点を有する式(II)で表される繰り返し単位1モルに対して、0.01〜2モルの範囲が好ましく、さらに0.1〜1モルの範囲が好ましい。0.01モル以上では、より充分な熱的特性、物理的特性が得られ、2以内では、より充分な導電率が得られことになる。   The amount of the crosslinking agent to be used is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.01 to 2 mol, more preferably 0.1 to 1 mol, per 1 mol of the repeating unit represented by the formula (II) having a crosslinking point. A range is preferred. If it is 0.01 mol or more, more sufficient thermal characteristics and physical characteristics can be obtained, and if it is within 2, more sufficient conductivity can be obtained.

本発明で使用する電解質塩としては、特に限定されるものではなく、電荷でキャリアーとしたいイオンを含んだ電解質を用いればよいが、硬化して得られる高分子固体電解質中での解離定数が大きいことが望ましく、アルカリ金属塩、(CH34NBF6等の4級アンモニウム塩、(CH34PBF6等の4級ホスホニウム塩、AgClO4等の遷移金属塩あるいは塩酸、過塩素酸、ホウフッ化水素酸等のプロトン酸が使用出来、アルカリ金属塩、4級アンモニウム塩、4級ホスホニウム塩又は遷移金属塩の使用が好ましい。 The electrolyte salt used in the present invention is not particularly limited, and an electrolyte containing an ion that is desired to be a carrier by charge may be used, but the dissociation constant in the polymer solid electrolyte obtained by curing is large. Desirably, an alkali metal salt, a quaternary ammonium salt such as (CH 3 ) 4 NBF 6 , a quaternary phosphonium salt such as (CH 3 ) 4 PBF 6 , a transition metal salt such as AgClO 4, hydrochloric acid, perchloric acid, Protic acids such as borohydrofluoric acid can be used, and alkali metal salts, quaternary ammonium salts, quaternary phosphonium salts or transition metal salts are preferably used.

使用しうるアルカリ金属塩の具体例としては、例えばLiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiC(CF3SO23、LiC(CH3)(CF3SO22、LiCH(CF3SO22、LiCH2(CF3SO2)、LiC25SO3、LiN(C25SO22、LiB(CF3SO22、LiPF6、LiClO4、LiI、LiBF4、LiSCN、LiAsF6、NaCF3SO3、NaPF6、NaClO4、NaI、NaBF4、NaAsF6、KCF3SO3、KPF6、KI、LiCF3CO3、NaClO3、NaSCN、KBF4、Mg(ClO42、Mg(BF42等を例示することができ、これら電解質塩は混合し、使用しても良く、中でもリチウム塩が好ましい。 Specific examples of the alkali metal salt that can be used include LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC (CH 3 ) (CF 3 SO 2 ) 2 , LiCH (CF 3 SO 2 ) 2 , LiCH 2 (CF 3 SO 2 ), LiC 2 F 5 SO 3 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiB (CF 3 SO 2 ) 2 , LiPF 6 , LiClO 4 , LiI, LiBF 4 , LiSCN, LiAsF 6 , NaCF 3 SO 3 , NaPF 6 , NaClO 4 , NaI, NaBF 4 , NaAsF 6 , KCF 3 SO 3 , KPF 6 , KI, LiCF 3 CO 3 , NaClO 3 , NaSCN, KBF 4 Mg (ClO 4 ) 2 , Mg (BF 4 ) 2 and the like can be exemplified, and these electrolyte salts may be mixed and used, among which lithium salt is preferable.

これら電解質塩の添加量は、高分子電解質の基材高分子である共重合体のアルキレンオキサイドユニットに対して、0.005〜80モル%、好ましくは0.01〜50モル%の範囲である。本発明の高分子固体電解質用組成物は、上記した共重合体、架橋剤に電解質塩を添加混合(複合)させることにより製造することができるが、添加複合させる方法には特に制限なく、例えば、共重合体、架橋剤と電解質塩とをテトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、アセトニトリル、エタノール、ジメチルホルムアミド等の適当な溶媒に溶解させる方法、共重合体、架橋剤と電解質塩とを常温又は加熱下に機械的に混合する方法等が挙げられる。   The amount of the electrolyte salt added is in the range of 0.005 to 80 mol%, preferably 0.01 to 50 mol%, based on the alkylene oxide unit of the copolymer that is the base polymer of the polymer electrolyte. . The composition for a solid polymer electrolyte of the present invention can be produced by adding and mixing (combining) an electrolyte salt with the above-described copolymer and cross-linking agent. , A method in which a copolymer, a crosslinking agent and an electrolyte salt are dissolved in an appropriate solvent such as tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone, acetonitrile, ethanol, dimethylformamide, and a copolymer, a crosslinking agent and an electrolyte salt are mechanically heated at room temperature or under heating. And the like.

本発明のポリマー固体電解質用組成物としては、イオン伝導性を有するポリマーセグメント(P1)、イオン伝導性を有さないポリマーセグメント(P2)、架橋点を有するポリマーセグメント(P3)が、P3、P2、P1、P2、P3の順の配置を有するポリマー、架橋剤及び電解質塩を含むものであれば特に制限されず、イオン伝導性を有するポリマーセグメント(P1)としては前記ブロック鎖Aを、イオン伝導性を有さないポリマーセグメント(P2)としては前記ブロック鎖B1やB2を、架橋点を有するポリマーセグメント(P3)としては前記ブロック鎖C1やC2を具体的に例示することができ、また、架橋剤及び電解質塩としては前記と同様のものを具体的に例示することができる。   As the polymer solid electrolyte composition of the present invention, polymer segment (P1) having ionic conductivity, polymer segment (P2) having no ionic conductivity, and polymer segment (P3) having a crosslinking point are represented by P3, P2 , P1, P2, and P3 are not particularly limited as long as they include a polymer having a sequence arrangement of P1, P2, and P3, a cross-linking agent, and an electrolyte salt. Examples of the polymer segment (P2) having no property include the block chains B1 and B2, and examples of the polymer segment (P3) having a crosslinking point include the block chains C1 and C2. Specific examples of the agent and the electrolyte salt are the same as those described above.

本発明の高分子固体電解質としては、上述の共重合体と電解質塩、好ましくは共重合体と架橋剤との反応により得られた架橋高分子と電解質塩を含むものであれば特に制限されないが、ネットワーク型ミクロ相分離構造を有するものが好ましい。また、架橋高分子としては、架橋剤を式(II)で表される繰り返し単位1モルに対して、0.01〜2モルの範囲、中でも0.1〜1モルの範囲で用いて硬化したものや、分子内に2個以上のイソシアネート基を含むポリイソシアネート化合物や分子内に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物を架橋剤として用いて硬化したものや、架橋剤由来のウレタン結合を含むものが好ましく、また、ミクロ相分離構造を有するものが好ましい。かかる架橋高分子は、共重合体と架橋剤とを、熱、紫外線、赤外線、遠赤外線、マイクロ波等の各種エネルギーにより架橋反応を行うことにより製造することができる。   The polymer solid electrolyte of the present invention is not particularly limited as long as it contains a crosslinked polymer and an electrolyte salt obtained by the reaction of the above-mentioned copolymer and an electrolyte salt, preferably a copolymer and a crosslinking agent. Those having a network type microphase separation structure are preferred. Moreover, as a crosslinked polymer, it was cured using a crosslinking agent in a range of 0.01 to 2 mol, particularly in a range of 0.1 to 1 mol, with respect to 1 mol of the repeating unit represented by the formula (II). Including a polyisocyanate compound having two or more isocyanate groups in the molecule, an epoxy compound having two or more epoxy groups in the molecule as a crosslinking agent, and a urethane bond derived from the crosslinking agent Those having a microphase separation structure are preferable. Such a crosslinked polymer can be produced by subjecting a copolymer and a crosslinking agent to a crosslinking reaction with various energies such as heat, ultraviolet rays, infrared rays, far infrared rays, and microwaves.

本発明の高分子固体電解質の製造方法としては、(i)共重合体と架橋剤を、熱等の各種エネルギーを用いて完全に架橋する手前で制御し、さらに電解質塩を添加して架橋、固化させる方法、(ii)架橋条件の異なる2種以上の共重合体、及び1種以上の架橋剤を、1つの共重合体のみが架橋する条件の下に架橋させた後、電解質塩を添加してさらに、架橋、固化させる方法、(iii)架橋条件の異なる2種以上の共重合体、1種以上の架橋剤、及び電解質塩を、1つの共重合体のみが架橋する条件の下に架橋させた後、さらに、架橋、固化させる方法、等を例示することができる。   As a method for producing a solid polymer electrolyte of the present invention, (i) a copolymer and a cross-linking agent are controlled before they are completely cross-linked using various energies such as heat, and further, an electrolyte salt is added to cross-link, Solidification method (ii) Two or more kinds of copolymers having different crosslinking conditions and one or more kinds of crosslinking agents are crosslinked under the condition that only one copolymer is crosslinked, and then an electrolyte salt is added. And (iii) two or more kinds of copolymers having different crosslinking conditions, one or more kinds of crosslinking agents, and an electrolyte salt under the condition that only one copolymer is crosslinked. Examples of the method of crosslinking and solidification after crosslinking are further exemplified.

特に、前記の高分子固体電解質用樹脂組成物を、シート状、膜状、フィルム状等の形状に成形後、前記エネルギーにより架橋させて、イオン伝導性シート・膜・フィルムとして機能するシート・膜・フィルム状架橋高分子体とするのが好ましく、この場合、加工面の自由度が広がり、応用上の大きな利点となる。   In particular, the resin composition for a solid polymer electrolyte is formed into a sheet shape, a film shape, a film shape, and the like, and then crosslinked by the energy to function as an ion conductive sheet / membrane / film. -It is preferable to use a film-like cross-linked polymer. In this case, the degree of freedom of the processed surface is widened, which is a great advantage in application.

シート状等の高分子固体電解質を製造する手段として、ロールコーター法、カーテンコーター法、スピンコート法、ディップ法、キャスト法等の各種コーティング手段により支持体上に前記高分子固体電解質用樹脂組成物を成膜させ、次いで前記エネルギーにより架橋反応を行い、その後支持体を除去することによりシート状等の高分子固体電解質が得ることができる。   As a means for producing a polymer solid electrolyte such as a sheet, the resin composition for a polymer solid electrolyte is formed on a support by various coating means such as a roll coater method, a curtain coater method, a spin coat method, a dip method, and a cast method. Then, a cross-linking reaction is performed with the energy, and then the support is removed to obtain a solid polymer electrolyte such as a sheet.

本発明のポリマー固体電解質としては、イオン伝導性を有するポリマーセグメント(P1)、イオン伝導性を有さないポリマーセグメント(P2)、架橋点を有するポリマーセグメント(P3)が、P3、P2、P1、P2、P3の順の配置を有するポリマーと架橋剤との反応により得られた架橋高分子、及び電解質塩とを含むものであれば特に制限されず、イオン伝導性を有するポリマーセグメント(P1)としては前記ブロック鎖Aを、イオン伝導性を有さないポリマーセグメント(P2)としては前記ブロック鎖B1やB2を、架橋点を有するポリマーセグメント(P3)としては前記ブロック鎖C1やC2を具体的に例示することができ、また、架橋剤及び電解質塩としては前記のものを具体的に例示することができる。また、上記P3、P2、P1、P2、P3の順の配置を有するポリマーとしては、ミクロ相分離構造を有しているものが好ましい。   The polymer solid electrolyte of the present invention includes a polymer segment (P1) having ionic conductivity, a polymer segment (P2) not having ionic conductivity, and a polymer segment (P3) having a crosslinking point, such as P3, P2, P1, The polymer segment (P1) having ion conductivity is not particularly limited as long as it contains a crosslinked polymer obtained by the reaction of a polymer having an arrangement of P2 and P3 with a crosslinking agent, and an electrolyte salt. Is specifically the block chain A, the polymer chain (P2) having no ion conductivity is the block chain B1 or B2, and the polymer segment (P3) having a crosslinking point is the block chain C1 or C2. Examples of the crosslinking agent and the electrolyte salt include those described above. Moreover, as a polymer which has arrangement | positioning of the order of said P3, P2, P1, P2, P3, what has a micro phase-separation structure is preferable.

本発明のイオン伝導性膜としては、イオン伝導性を有するポリマーセグメント(P1)、イオン伝導性を有さないポリマーセグメント(P2)及び架橋ポリマーセグメント(P4)を有するポリマーを含む膜であって、膜中にネートワーク型ミクロ相分離構造を含む膜や、イオン伝導性を有するポリマーセグメント(P1)、イオン伝導性を有さないポリマーセグメント(P2)、架橋点を有するポリマーセグメント(P3)を有するポリマーと架橋剤との反応により得られた架橋高分子を含む膜であって、膜中にネートワーク型ミクロ相分離構造を含む膜であれば特に制限されないが、上記P1、P2、P3を有するポリマーがミクロ相分離構造を形成していることが好ましい。イオン伝導性を有するポリマーセグメント(P1)としては前記ブロック鎖Aを、イオン伝導性を有さないポリマーセグメント(P2)としては前記ブロック鎖B1やB2を、架橋点を有するポリマーセグメント(P3)としては前記ブロック鎖C1やC2を具体的に例示することができ、また、架橋ポリマーセグメント(P4)としては前記架橋剤を具体的に例示することができる。本発明のイオン伝導性膜は、膜中にネットワーク型のミクロ相分離構造を含む構造を有することにより、イオン導電性(伝導性)を維持すると共に、物理的特性、熱的特性、特に膜強度を改善することができる。   The ion conductive membrane of the present invention is a membrane comprising a polymer segment having ion conductivity (P1), a polymer segment having no ion conductivity (P2), and a polymer having a crosslinked polymer segment (P4), The membrane includes a membrane including a natework type microphase separation structure, a polymer segment (P1) having ionic conductivity, a polymer segment (P2) having no ionic conductivity, and a polymer segment (P3) having a crosslinking point. A membrane containing a crosslinked polymer obtained by the reaction between a polymer and a crosslinking agent, and is not particularly limited as long as the membrane contains a natework type microphase separation structure in the membrane, but has the above P1, P2, and P3 It is preferable that the polymer forms a microphase separation structure. As the polymer segment (P1) having ion conductivity, the block chain A is used. As the polymer segment (P2) having no ion conductivity, the block chain B1 or B2 is used as the polymer segment (P3) having a crosslinking point. Can specifically illustrate the block chains C1 and C2, and the crosslinking agent can be specifically exemplified as the crosslinked polymer segment (P4). The ion conductive membrane of the present invention has a structure including a network-type microphase separation structure in the membrane, thereby maintaining ionic conductivity (conductivity), physical properties, thermal properties, particularly membrane strength. Can be improved.

本発明の高分子固体電解質電池は、上述の高分子固体電解質、又は高分子固体質用組成物を用いて成膜した固体電解質と、電極とをを備えたことを特徴とする。   The polymer solid electrolyte battery of the present invention includes a solid electrolyte formed by using the above-described polymer solid electrolyte or the polymer solid composition, and an electrode.

高分子固体電解質電池は、例えば、高分子固体電解質を予めフィルム等の成形体として使用し電極間に組み込む方法、又は電極上に先に述べた共重合体等のポリマーと電解質塩を含む組成物を、ロールコーター法、カーテンコーター法、スピンコート法、ディップ法、キャスト法等の各種コーティング手段により正極上に前記高分子固体電解質を成膜し、さらに、もう一方の電極を配置する方法等で、製造することができる。   The polymer solid electrolyte battery is, for example, a method in which a polymer solid electrolyte is used as a molded body such as a film in advance and incorporated between electrodes, or a composition containing a polymer such as a copolymer described above on the electrode and an electrolyte salt. The polymer solid electrolyte is formed on the positive electrode by various coating means such as a roll coater method, a curtain coater method, a spin coat method, a dip method, a cast method, and the other electrode is disposed. Can be manufactured.

電池に用いられる電極としては、電極活物質、先に述べた共重合体もしくは式(XX)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖A11及び式(XXI)で表される繰返し単位を有するブロック鎖B11及びブロック鎖C11が、B11、A11、C11の順の配列を有する共重合体を含有するのが好ましく、必要に応じて電解質塩を添加することもできる。また、電極が正極の場合に、さらに導電材を含む場合が好ましい。   As an electrode used for a battery, an electrode active material, a copolymer described above, or a block chain A11 having a repeating unit represented by the formula (XX) and a block chain having a repeating unit represented by the formula (XXI) It is preferable that B11 and the block chain C11 contain a copolymer having an order of B11, A11, and C11, and an electrolyte salt can be added as necessary. Further, when the electrode is a positive electrode, it is preferable that the electrode further contains a conductive material.

ブロック鎖C11は、任意の構成成分を有するブロック鎖を表し、ブロック鎖Bとブロック鎖C11は、同一でもまた、相異なっていてもよい。特に、式(XXII)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖を好ましく例示することができる。   The block chain C11 represents a block chain having an arbitrary component, and the block chain B and the block chain C11 may be the same or different. In particular, a block chain having a repeating unit represented by the formula (XXII) can be preferably exemplified.

ブロック鎖A11またはB11において式(XX)または(XXI)で表される繰り返し単位をそれぞれ有するとは、各ブロック鎖が対応する繰り返し単位以外に、他の繰返し単位を構成単位として含む場合及び含まない場合の両方を意味するものとする。また、他の繰返し単位を構成単位として含む場合、各式で表される繰返した単位との重合形式は特に制限されず、ランダム重合、ブロック重合、交互重合等のいずれの重合形式であっても構わない。   Having a repeating unit represented by the formula (XX) or (XXI) in the block chain A11 or B11 means that each block chain includes other repeating units as a constituent unit in addition to the corresponding repeating unit. Means both. Further, when other repeating units are included as constituent units, the polymerization mode with the repeated units represented by the respective formulas is not particularly limited, and any polymerization mode such as random polymerization, block polymerization, alternating polymerization, etc. may be used. I do not care.

また、各ブロック鎖が、B11、A11、C11の順の配列を有しているとは、各ブロック鎖が、直接結合していても、連結基、重合鎖等の他の構成単位をはさんで結合していてもよいことを意味する。構成単位として他の重合鎖を含む場合、ホモポリマーでも、2元以上の共重合体であってもよく、共重合体の場合には、その中の結合状態は特に制限されず、ランダム、ブロック、または徐々に成分比が変化するグラジエントであってもよい。中でも、各ブロック鎖が、B11−A11−C11で結合した配列を有している場合が好ましい。この場合、結合しているとは、各ブロック鎖が直接結合している場合、例えば、酸素原子、アルキレン基等の低分子の連結基を介して結合している場合等を意味する。   Each block chain has an order of B11, A11, and C11. Even if each block chain is directly bonded, it is sandwiched between other structural units such as a linking group and a polymer chain. Means that they may be bonded together. When other polymer chains are included as a structural unit, it may be a homopolymer or a copolymer of two or more, and in the case of a copolymer, the bonding state is not particularly limited, and may be random, block Or a gradient in which the component ratio gradually changes. Especially, the case where each block chain | strand has the arrangement | sequence couple | bonded by B11-A11-C11 is preferable. In this case, “bonded” means that each block chain is directly bonded, for example, bonded via a low-molecular linking group such as an oxygen atom or an alkylene group.

式(XX)で表される繰り返し単位は、式(I)で表される繰り返し単位に対応しており、式中に含まれる各記号は、m1で表される意味の一部を除いて、式(I)に含まれる同じ位置の各記号と同様の意味を表し、同様の具体例を例示することができる。また、m1は、5〜100のいずれかの整数、さらに10〜100のいずれかの整数であるのが特に好ましい。   The repeating unit represented by the formula (XX) corresponds to the repeating unit represented by the formula (I), and each symbol included in the formula excludes a part of the meaning represented by m1, The same meaning as each symbol of the same position contained in Formula (I) is represented, and the same specific example can be illustrated. M1 is particularly preferably an integer of 5 to 100, and more preferably an integer of 10 to 100.

式(XXI)で表される繰り返し単位は、式(III)で表される繰り返し単位に対応しており、式中に含まれる各記号は、R9aで表される意味の一部を除いて、式(III)に含まれる同じ位置の各記号と同様の意味を表し、同様の具体例を例示することができる。 The repeating unit represented by the formula (XXI) corresponds to the repeating unit represented by the formula (III), and each symbol contained in the formula excludes a part of the meaning represented by R 9a. The same meaning as each symbol of the same position contained in Formula (III) is represented, and the same specific example can be illustrated.

式(XXII)で表される繰り返し単位は、式(III)で表される繰り返し単位に対応しており、式中に含まれる各記号は、式(III)に含まれる同じ位置の各記号と同様の意味を表し、同様の具体例を例示することができる。特に、R13aが、アリール基であり、5モル以上含有する場合を好ましく例示することができる。 The repeating unit represented by the formula (XXII) corresponds to the repeating unit represented by the formula (III), and each symbol included in the formula includes each symbol at the same position included in the formula (III). It represents the same meaning and can illustrate the same specific example. In particular, the case where R 13a is an aryl group and contained in an amount of 5 mol or more can be preferably exemplified.

上記共重合体中、含まれる各繰り返し単位の量は特に限定されないが、式(XX)で表される繰返した単位は、10モル以上であるのが好ましく、式(XXI)、及び式(XXII)で表される繰り返し単位はそれぞれ5モル以上であるのが好ましい。   The amount of each repeating unit contained in the copolymer is not particularly limited, but the repeating unit represented by the formula (XX) is preferably 10 mol or more, and the formula (XXI) and the formula (XXII) It is preferable that the repeating unit represented by) is 5 mol or more.

上記共重合体は、式(XX)〜(XXII)で表される繰返し単位と異なる繰り返し単位を構成単位として含むことができ、そのような繰り返し単位として以下の化合物から誘導されるくり返し単位を例示することができる。また、これらの繰り返し単位は、ブロック鎖C11において、式(XXII)で表される繰り返し単位を含まない場合の繰り返し単位として用いることができる。これらの繰り返し単位は、1種単独でも、2種以上を混合していても構わない。   The copolymer can contain a repeating unit different from the repeating units represented by the formulas (XX) to (XXII) as a constituent unit, and examples of the repeating unit derived from the following compound as such a repeating unit. can do. Moreover, these repeating units can be used as a repeating unit in the block chain C11 when the repeating unit represented by the formula (XXII) is not included. These repeating units may be used alone or in combination of two or more.

(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニル、(メタ)アクリル酸1−アダマンチル、(メタ)アクリル酸2−メチル−2−アダマンチル、(メタ)アクリル酸1−メチレンアダマンチル、(メタ)アクリル酸1−エチレンアダマンチル、(メタ)アクリル酸3,7−ジメチル−1−アダマンチル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカニル、(メタ)アクリル酸ノルボルナン、(メタ)アクリル酸メンチル 、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフラニル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロピラニル、(メタ)アクリル酸3−オキソシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ブチロラクトン、(メタ)アクリル酸メバロニックラクトンなどの(メタ)アクリル酸、1,3−ブタジエン、イソプレン、2、3−ジメチル−1、3−ブタジエン、1、3−ペンタジエン、2−メチル−1、3−ペンタジエン、1、3−ヘキサジエン、1,6−ヘキサジエン、4、5−ジエチル−1、3−オクタジエン、3−ブチル−1、3−オクタジエン、クロロプレンなどの共役ジエン類、N−メチルマレイミド、N−フェニルマレイミド等のα,β−不飽和カルボン酸イミド類、(メタ)アクリロニトリルなどのα,β−不飽和ニトリル類等。   Methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, (meth) acrylic Isobornyl acid, dicyclopentenyl (meth) acrylate, 1-adamantyl (meth) acrylate, 2-methyl-2-adamantyl (meth) acrylate, 1-methyleneadamantyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid 1 -Ethylene adamantyl, 3,7-dimethyl-1-adamantyl (meth) acrylate, tricyclodecanyl (meth) acrylate, norbornane (meth) acrylate, menthyl (meth) acrylate, n- (meth) acrylate Propyl, isopropyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate , Isomethyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, tetrahydrofuranyl (meth) acrylate, tetrahydropyranyl (meth) acrylate, (meth) (Meth) acrylic acid such as 3-oxocyclohexyl acrylate, butyrolactone (meth) acrylate, mevalonic lactone (meth) acrylate, 1,3-butadiene, isoprene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene 1,3-pentadiene, 2-methyl-1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, 1,6-hexadiene, 4,5-diethyl-1,3-octadiene, 3-butyl-1,3-octadiene , Conjugated dienes such as chloroprene, N-methylmaleimide, N-phenylmale alpha, such as de, beta-unsaturated carboxylic acid imides, (meth) alpha, such as acrylonitrile, beta-unsaturated nitriles and the like.

さらに、分子内に式(XX)〜(XXII)で表される繰り返し単位を生成する単量体と共重合が可能な二重結合を有し、さらに水酸基、カルボキシル基、エポキシ基、酸無水物基、及びアミノ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を分子内に有する繰り返し単位を、構成単位として含ませることができ、そのような繰り返し単位として、以下の化合物から誘導される繰り返し単位を例示することができる。これらの繰り返し単位は、1種単独でも、2種以上を混合していても構わない。   Furthermore, it has a double bond capable of copolymerization with a monomer that generates a repeating unit represented by formulas (XX) to (XXII) in the molecule, and further has a hydroxyl group, a carboxyl group, an epoxy group, an acid anhydride. A repeating unit having in the molecule thereof at least one functional group selected from the group consisting of a group and an amino group can be included as a structural unit, and as such a repeating unit, a repeating unit derived from the following compound: Units can be exemplified. These repeating units may be used alone or in combination of two or more.

Figure 2005285332
Figure 2005285332

Figure 2005285332
Figure 2005285332

Figure 2005285332
Figure 2005285332

式(XX)で表される繰り返し単位と、式(XXI)で表される繰り返し単位及びブロック鎖Cに含まれる繰り返し単位の合計のモル比((XX)/((XXI)+C11))は、1/30〜30/1の範囲であるのが好ましい。また、ブロック鎖C11に式(XXII)で表される繰り返し単位を含む場合に、上記混合比におけるブロック鎖C11に含まれる繰り返し単位の代わりに、式(XXII)で表される繰り返し単位を当てはめることができる。   The molar ratio ((XX) / ((XXI) + C11)) of the repeating unit represented by the formula (XX), the repeating unit represented by the formula (XXI) and the repeating unit contained in the block chain C is: The range of 1/30 to 30/1 is preferable. When the block chain C11 contains a repeating unit represented by the formula (XXII), the repeating unit represented by the formula (XXII) should be applied instead of the repeating unit contained in the block chain C11 in the above mixing ratio. Can do.

また本発明の共重合体の数平均分子量は、特に限定されないが、5,000〜1,00,000の範囲が好ましい。数平均分子量が5,000より小さい場合には、熱的特性、物理的特性が低下し、1,000,000より大きい場合には、成形性、または成膜性が低下する。また、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比(Mw/Mn)は、特に制限されないが、後述するミクロ相分離構造を形成するために、1.01〜2.50、さらに1.01〜1.50の範囲が好ましい。   The number average molecular weight of the copolymer of the present invention is not particularly limited, but is preferably in the range of 5,000 to 1,000,000. When the number average molecular weight is smaller than 5,000, the thermal characteristics and physical characteristics are deteriorated, and when it is larger than 1,000,000, the moldability or film formability is deteriorated. Further, the ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) is not particularly limited, but in order to form a microphase separation structure described later, 1.01 to 2.50, A range of 1.01-1.50 is preferred.

上記共重合体は、ブロック鎖A11、B11、C11を特定の配列で有するものであれば、特にその構造は制限されないが、高いイオン導電性を保持するために膜構造中において、ミクロ相分離構造を発現する構成とすることが好ましく、特に、ネットワーク型のミクロ相分離構造を発現する構成とすることが好ましい。   The copolymer is not particularly limited as long as it has block chains A11, B11, and C11 in a specific arrangement. However, in order to maintain high ionic conductivity, a microphase separation structure is used in the membrane structure. In particular, it is preferable to adopt a configuration that expresses a network-type microphase separation structure.

上記共重合体は、各繰り返し単位を誘導しる重合性二重結合を有する化合物を用い、遷移金属錯体を触媒、ハロゲン原子を1又は複数含む有機ハロゲン化合物を重合開始剤とするリビングラジカル重合法、安定ラジカルによるリビングラジカル重合法、リビングアニオン重合法等の公知の方法、条件を用いて製造することができ、中でも、遷移金属錯体を触媒、ハロゲン原子を1又は複数含む有機ハロゲン化合物を重合開始剤とするリビングラジカル重合法を好ましく例示することができる。   The above copolymer is a living radical polymerization method using a compound having a polymerizable double bond for deriving each repeating unit, using a transition metal complex as a catalyst and an organic halogen compound containing one or more halogen atoms as a polymerization initiator. , Can be produced using known methods and conditions such as living radical polymerization method and living anion polymerization method using stable radicals. Among them, a transition metal complex is used as a catalyst, and an organic halogen compound containing one or more halogen atoms is initiated. A living radical polymerization method using an agent can be preferably exemplified.

用いる電極活物質は特に制限されず、従来から電極活物質として知られている種々のものを使用することができる。具体的には、金属リチウム、金属銀、金属亜鉛等の単体金属、Li−Al等の合金、黒鉛、カーボンブラック、フッ化グラファイト、ポリアセチレン、焼成,熱分解,CVD等によって得られる各種炭素系材料、MnO2、CoO2、V25、V26、TiO2、WO2、Cr25、Cr38、CuO、Cu227、Bi23、Bi2PB25、Mo82、LiCoO2等の金属酸化物、TiS2、TiS3、MoS2、CuCo24、VSe2、NbSe2CrS2、NbSe3等のカルコゲン化物、Ag2CrO4、Ag2MoO4、AgIO3、Ag227等の酸素酸銀、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ−p−フェニレン等のπ−共役系高分子等を例示することができる。 The electrode active material to be used is not particularly limited, and various materials conventionally known as electrode active materials can be used. Specifically, various carbon-based materials obtained by simple metals such as metallic lithium, metallic silver, metallic zinc, alloys such as Li-Al, graphite, carbon black, fluorinated graphite, polyacetylene, firing, thermal decomposition, CVD, etc. , MnO 2 , CoO 2 , V 2 O 5 , V 2 O 6 , TiO 2 , WO 2 , Cr 2 O 5 , Cr 3 O 8 , CuO, Cu 2 V 2 O 7 , Bi 2 O 3 , Bi 2 PB Metal oxides such as 2 O 5 , Mo 8 O 2 , LiCoO 2 , chalcogenides such as TiS 2 , TiS 3 , MoS 2 , CuCo 2 S 4 , VSe 2 , NbSe 2 CrS 2 , NbSe 3 , Ag 2 CrO 4 Examples thereof include silver oxyacids such as Ag 2 MoO 4 , AgIO 3 and Ag 2 P 2 O 7 , and π-conjugated polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene and poly-p-phenylene.

用いる電解質塩は、高分子電解質塩に用いられる電解質塩と同様のものを例示することができ、特に、LiClO4、LiCF3SO3、LiBF4、LiPF4、LiAsF6、LiAlCl4、LiBr、LiSCN、LiI、LiC(CF3SO23、LiN(CF3SO22、NaClO4、NaI、NaBF4、NaSCN、KPF6、KSCN等の各種ハロゲン化アルカリや、有機酸陰イオンを持つアルカリ金属塩を好ましく例示することができ、中でも、リチウム塩をさらに好ましく例示することができる。 The electrolyte salt to be used can be exemplified by the same electrolyte salt used for the polymer electrolyte salt, and in particular, LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiBF 4 , LiPF 4 , LiAsF 6 , LiAlCl 4 , LiBr, LiSCN , LiI, LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , NaClO 4 , NaI, NaBF 4 , NaSCN, KPF 6 , KSCN, and other alkali halides, and alkalis having organic acid anions Metal salts can be preferably exemplified, and among them, lithium salts can be more preferably exemplified.

用いる導電材としては、特に限定されないが、具体的には、ケッチェンブラック、カーボンブラック、アセチレンブラック、グラファイト、コークス粉末、黒鉛等を例示することができ、中でも、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等を好ましく例示することができる。   Although it does not specifically limit as a conductive material to be used, Specifically, ketjen black, carbon black, acetylene black, graphite, coke powder, graphite and the like can be exemplified, and among them, ketjen black, acetylene black, etc. It can be illustrated preferably.

電極に含まれる共重合体等のポリマーと電解質塩の量は、特に制限されるわけではないが、電極組成物全体(支持体を除く)の0.5〜15重量%の範囲が好ましい。0.5重量未満では、電解質との接触抵抗が大きく、15重量%以上では、導電性が低下する。   The amount of the polymer such as a copolymer and the electrolyte salt contained in the electrode is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.5 to 15% by weight of the entire electrode composition (excluding the support). If it is less than 0.5 weight, the contact resistance with the electrolyte is large, and if it is 15 weight% or more, the conductivity is lowered.

電極の製造方法は、特に制限されないが、例えば、支持体上に作成された電極活物質を含む層上に、ポリマーと電解質塩を含む溶液をキャスト又は塗布する方法、電極活物質、ポリマー、及び電解質塩を含む溶液を支持体上にキャスト又は塗布する方法等を例示することができる。   The method for producing the electrode is not particularly limited. For example, a method of casting or coating a solution containing a polymer and an electrolyte salt on a layer containing an electrode active material prepared on a support, an electrode active material, a polymer, and Examples thereof include a method of casting or coating a solution containing an electrolyte salt on a support.

用いるポリマーは、電解質塩と複合して導電性を示すポリマーが好ましく、さらに、電解質として用いられるポリマーであるのが好ましい。   The polymer to be used is preferably a polymer that exhibits conductivity when combined with an electrolyte salt, and more preferably a polymer that is used as an electrolyte.

用いる電解質塩は、電解質として用いられる塩であるのが好ましく、電解質として用いられる塩と、電極に用いられる塩は、同一素子内において、同一でも相異なっていてもよいが、同一であるのが好ましい。具体的には、先に述べた電解質塩と同様のものを例示することができる。   The electrolyte salt used is preferably a salt used as an electrolyte, and the salt used as an electrolyte and the salt used in the electrode may be the same or different in the same element, but are the same. preferable. Specifically, the same electrolyte salt as described above can be exemplified.

ポリマーと電解質塩を含む溶液の固形分濃度は、特に限定されないが、具体的には、0.5〜10重量%の範囲を好ましく例示することができる。   The solid content concentration of the solution containing the polymer and the electrolyte salt is not particularly limited, but specifically, a range of 0.5 to 10% by weight can be preferably exemplified.

電極活物質を含む層は、電極活物質以外に、バインダー及び電解質に用いるポリマーから選ばれる少なくとも1種を含有するのが好ましい。バインダーとしては、電極活物質を支持体上に固定し、導電性に影響を及ぼさない化合物であれば特に制限されないが、具体的には、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、スチレンブタジエンゴム等のゴム類等を例示することができ、中でも、フッ素樹脂(特にPVDF)を特に好ましく例示することができる。   The layer containing an electrode active material preferably contains at least one selected from polymers used for binders and electrolytes in addition to the electrode active material. The binder is not particularly limited as long as it is a compound that fixes an electrode active material on a support and does not affect conductivity. Specifically, fluorine such as polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene, etc. Resins and rubbers such as styrene butadiene rubber can be exemplified, and among them, a fluororesin (particularly PVDF) can be particularly preferably exemplified.

電解質として用いるポリマーは、電解質塩と複合して導電性性を示すポリマーであれば特に制限されず、電池の電解質として用いられるポリマーと、電極として用いられるポリマーは、同一素子内において、同一でも相異なっていてもよいが、同一であるのが好ましい。   The polymer used as the electrolyte is not particularly limited as long as it is a polymer that exhibits conductivity when combined with an electrolyte salt. The polymer used as the battery electrolyte and the polymer used as the electrode may be the same or in the same element. They may be different but are preferably the same.

電極活物質を含む層は、例えば、支持体上に、電極活物質、並びにバインダー及び電解質用いられるポリマーから選ばれる少なくとも1種を含む溶液を塗布し、乾燥させて製造することができる。塗布する方法は特に制限されず、ロールコーター法、カーテンコーター法、スピンコート法、ディップ法、キャスト法等の方法を用いることができる。   The layer containing an electrode active material can be produced, for example, by applying a solution containing at least one selected from an electrode active material and a polymer used as a binder and an electrolyte on a support and drying. The coating method is not particularly limited, and methods such as a roll coater method, a curtain coater method, a spin coat method, a dip method, and a cast method can be used.

キャスト、又は塗布する回数は、用いる溶液の固形分濃度にも関係するが、複数回行うのが好ましい。塗布する方法は特に制限されないが、ポリマーと電解質塩が電極活物質を含む層に浸透するように、塗布後溶媒が残存する方法が好ましい。溶液をキャスト又は塗布後、常圧、又は減圧下に徐々に溶媒を留去するのが好ましい。   The number of times of casting or coating is related to the solid content concentration of the solution to be used, but it is preferable to carry out multiple times. The method for coating is not particularly limited, but a method in which the solvent remains after coating so that the polymer and the electrolyte salt penetrate into the layer containing the electrode active material is preferable. After casting or coating the solution, the solvent is preferably distilled off gradually under normal pressure or reduced pressure.

以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, this invention is not limited to an Example.

(1)B−A−B型ブロックグラフト共重合体の合成
アルゴン雰囲気下において、トルエン1400gにジクロロトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム2.9g(3mmol)、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(日本油脂(株)製、ブレンマーPME−1000)600g(540mmol)を加えて均一に混合後、ジ−n−ブチルアミン1.6g(12mmol)、2,2−ジクロロアセトフェノン1.1g(6mmol)を加え、攪拌下、80℃に加温して重合反応を開始させた。重合反応を開始して41時間経過後に、重合反応系を0℃に冷却することにより重合反応を停止させた。重合率は52.0%であった。ついで重合液のカラム精製を行って金属錯体、未反応モノマー等を除去した後、トルエンを減圧下に留去してポリ−メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(P−PME1000−19と略す)を得た。得られたP−PME1000−19は、数平均分子量(Mn)=23800のポリマーであった。
(1) Synthesis of B-A-B type block graft copolymer Under argon atmosphere, 2.9 g (3 mmol) of dichlorotris (triphenylphosphine) ruthenium, 1 mol of toluene, methoxypolyethylene glycol monomethacrylate (Nippon Yushi Co., Ltd.) Manufactured by Bremermer PME-1000) and mixed uniformly, and then 1.6 g (12 mmol) of di-n-butylamine and 1.1 g (6 mmol) of 2,2-dichloroacetophenone were added and stirred. The polymerization reaction was started by heating to 0 ° C. After 41 hours from the start of the polymerization reaction, the polymerization reaction was stopped by cooling the polymerization reaction system to 0 ° C. The polymerization rate was 52.0%. Subsequently, column purification of the polymerization solution was performed to remove metal complexes, unreacted monomers, and the like, and then toluene was distilled off under reduced pressure to obtain poly-methoxypolyethylene glycol monomethacrylate (abbreviated as P-PME1000-19). The obtained P-PME1000-19 was a polymer having a number average molecular weight (Mn) of 23800.

アルゴン雰囲気下において、トルエン375gに、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルビス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム0.5g(0.63mmol)、P−PME1000−19:100g(0.42mmol)、スチレン25g(240mmol)、を加えて均一に混合後、ジ−n−ブチルアミン0.32g(2.5mmol)を加え、攪拌下、100℃に加温して重合反応を開始させた。重合反応を開始して94時間経過後に、重合反応系を0℃に冷却することにより重合反応を停止させた。スチレンの重合率は43%であった。重合液のカラム精製を行って金属錯体、未反応モノマーを除去した後、トルエンを減圧下に留去し、得られた共重合体についてGPC分析を行ったところ、Mn=264000の単分散ポリマーであり、13CNMRを測定したところ、共重合体中の繰り返し単位総モル数に対するPME−1000繰り返し単位モル数の比率が90%、St繰り返し単位モル数の比率が10%であるポリ(St−b−PME−1000−b−St)の構造を有する共重合体であった。   Under an argon atmosphere, 375 g of toluene, 0.5 g (0.63 mmol) of chloropentamethylcyclopentadienylbis (triphenylphosphine) ruthenium, 100 g (0.42 mmol) of P-PME1000-19: 25 g (240 mmol) of styrene , And then uniformly mixed, 0.32 g (2.5 mmol) of di-n-butylamine was added, and the mixture was heated to 100 ° C. with stirring to initiate the polymerization reaction. After 94 hours from the start of the polymerization reaction, the polymerization reaction system was cooled to 0 ° C. to stop the polymerization reaction. The polymerization rate of styrene was 43%. After column purification of the polymerization solution to remove the metal complex and unreacted monomer, toluene was distilled off under reduced pressure, and GPC analysis was performed on the resulting copolymer. As a result, a monodisperse polymer with Mn = 264000 was obtained. Yes, when 13CNMR was measured, it was found that the ratio of moles of PME-1000 repeating units to the total number of moles of repeating units in the copolymer was 90%, and the ratio of moles of St repeating units was 10%. PME-1000-b-St).

(2)電極の作成
LiCoO2粉末(日本化学工業製 セルシード C−10、粒径10〜15μm)340mgとケッチェンブラック(KB:ケッチェンブラックインターナショナル製)40mgを秤取り乳鉢で良く混合した。これにポリフッ化ビニリデン(PVdF:アルドリッチ製 分子量534,000)のN−メチルピロリドン(NMP)12重量%溶液170mgを加えスパチェラで良く混合し、80mm×200mm×50μm厚のアルミ箔集電体上に 幅40mm、間隙 50μmのドクターブレードで塗布し、100℃、24時間真空乾燥し、20Mpa/cm2でプレスして正極層を作成した。正極厚みは32μm、LiCoO2 5mg/cm2の含有量であった。
(2) Preparation of electrode 340 mg of LiCoO 2 powder (manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd., cell seed C-10, particle size: 10 to 15 μm) and 40 mg of ketjen black (KB: manufactured by ketjen black international) were weighed and mixed well in a mortar. To this was added 170 mg of a 12 wt% N-methylpyrrolidone (NMP) solution of polyvinylidene fluoride (PVdF: Aldrich, molecular weight 534,000), and mixed well with a spatula, and the mixture was placed on an aluminum foil current collector having a thickness of 80 mm × 200 mm × 50 μm. The positive electrode layer was formed by applying with a doctor blade having a width of 40 mm and a gap of 50 μm, followed by vacuum drying at 100 ° C. for 24 hours, and pressing at 20 Mpa / cm 2 . The positive electrode thickness was 32 μm, and the content of LiCoO 2 was 5 mg / cm 2 .

上記調製したB−A−B型ブロックグラフトポリマー200mgをテトラヒドロフラン(THF:和光純薬特級試薬)に溶解し,20重量%濃度の溶液とした。この溶液に無水LiClO4(和光純薬特級試薬)0.02gを溶解し,アセトニトリル(AN:和光純薬製特級試薬)を加えて5重量%濃度のポリマー及び電解質塩を含む溶液を調整した.この溶液2gを先に調整した塗布面積50mm×50mm正極シート上にキャストし、窒素気流下の常圧下の室温下で溶媒を除去後,窒素気流下の60℃の常圧下で1時間加熱し、窒素気流下の80℃の常圧下で1時間加熱した.その後,80℃の真空下で1時間乾燥し、120℃の真空下で3時間乾燥してポリマー含有正極とした。 200 mg of the B-A-B type block graft polymer prepared above was dissolved in tetrahydrofuran (THF: Wako Pure Chemicals special grade reagent) to give a 20% strength by weight solution. To this solution, 0.02 g of anhydrous LiClO 4 (Wako Pure Chemicals special grade reagent) was dissolved, and acetonitrile (AN: Wako Pure Chemicals special grade reagent) was added to prepare a solution containing a polymer and an electrolyte salt at a concentration of 5% by weight. 2 g of this solution was cast on a positive electrode sheet having a coating area of 50 mm × 50 mm prepared in advance, and after removing the solvent at room temperature under normal pressure under a nitrogen stream, heated at 60 ° C. under normal pressure for 1 hour under a nitrogen stream, The mixture was heated for 1 hour at 80 ° C. under normal pressure in a nitrogen stream. Then, it was dried under vacuum at 80 ° C. for 1 hour, and dried under vacuum at 120 ° C. for 3 hours to obtain a polymer-containing positive electrode.

(3)C−B−A−B−C型ブロック・グラフト共重合体の合成
アルゴン雰囲気下において、予めアルゴン脱気処理を行ったトルエン300gに、ジクロロトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム 0.96g(1mmol)、PME−1000:100g(90mmol)を加えて均一に混合後、ジ−n−ブチルアミン0.52g(4mmol)、2,2−ジクロロアセトフェノン0.19g(1mmol)を加え、攪拌下、80℃に加温して重合反応を開始させた。重合時間を開始して64時間経過後、反応系の温度を0℃に冷却して重合反応を停止させた。PME−1000の重合収率は66%であった。ついで、反応液のカラム精製を行って金属錯体と未反応モノマーを除去した後、減圧下に揮発分を除去して60℃で5時間減圧乾燥してポリPME−1000を得た。得られたポリPME−1000のGPC分析を行ったところ、Mn=190,000の単分散ポリマーであった。
(3) Synthesis of C—B—A—B—C type block / graft copolymer Under an argon atmosphere, 0.96 g of dichlorotris (triphenylphosphine) ruthenium was added to 300 g of toluene that had been previously degassed with argon. 1 mmol), PME-1000: 100 g (90 mmol) was added and mixed uniformly, then 0.52 g (4 mmol) of di-n-butylamine and 0.19 g (1 mmol) of 2,2-dichloroacetophenone were added, The polymerization reaction was started by heating to 0 ° C. After 64 hours from the start of the polymerization time, the temperature of the reaction system was cooled to 0 ° C. to stop the polymerization reaction. The polymerization yield of PME-1000 was 66%. Next, the reaction solution was subjected to column purification to remove the metal complex and unreacted monomer, and then the volatile matter was removed under reduced pressure, followed by drying under reduced pressure at 60 ° C. for 5 hours to obtain poly PME-1000. When the obtained poly PME-1000 was subjected to GPC analysis, it was a monodisperse polymer having Mn = 190,000.

次いで、アルゴン雰囲気下において、予め脱気処理を行ったトルエン89gに、クロロペンタメチルシクロペンタジェニルビス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム0.1g(0.12mmol)、ポリPME−1000:30g(0.16mmol)、スチレン8.0g(77mmol)、ジ−n−ブチルアミン0.15g(1.2mmol)を加えて均一に混合後、攪拌下、100℃に加温して共重合反応を開始させた。共重合反応を開始してから29時間後に反応系の温度を0℃に冷却して共重合反応を停止させた。スチレンの重合収率は32%であった。この反応液を前記同様カラム精製、及び減圧精製を行い、60℃で5時間減圧乾燥して得られたポリ(St−b−PME−1000−b−St)についてGPC分析を行ったところ、Mn=210,000の単分散ポリマーであった。   Next, in an argon atmosphere, 89 g of toluene that was previously degassed was added to 0.1 g (0.12 mmol) of chloropentamethylcyclopentagenylbis (triphenylphosphine) ruthenium, and 30 g (0.16 mmol) of poly PME-1000. ), 8.0 g (77 mmol) of styrene and 0.15 g (1.2 mmol) of di-n-butylamine were added and mixed uniformly, and then heated to 100 ° C. with stirring to initiate a copolymerization reaction. 29 hours after the start of the copolymerization reaction, the temperature of the reaction system was cooled to 0 ° C. to stop the copolymerization reaction. The polymerization yield of styrene was 32%. The reaction solution was subjected to column purification and reduced pressure purification as described above, and GPC analysis was performed on poly (St-b-PME-1000-b-St) obtained by drying under reduced pressure at 60 ° C. for 5 hours. = 210,000 monodisperse polymer.

次に、アルゴン雰囲気下、予めアルゴン脱気処理を行ったトルエン82gに、クロロペンタメチルシクロペンタジェニルビス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム0.08g(0.1mmol)、ポリ(St−b−PME−1000−b−St)20g(0.1mmol)、HEA7.4g(64mmol)、ジ−n−ブチルアミン0.1g(0.8mmol)を加えて均一に混合後、80℃に加温して共重合反応を開始させた。共重合反応を開始してから19時間後に反応系の温度を0℃に冷却して共重合反応を停止させた。GC分析の結果、HEAの重合転化率は42%であった。この反応液を前記同様カラム精製、及び減圧精製を行い、60℃で5時間減圧乾燥して得られた共重合体についてGPC分析を行ったところ、Mn=240,000の単分散ポリマーであり、13CNMRを測定したところ、共重合体中の繰り返し単位総モル数に対するPME−1000繰り返し単位モル数の比率が80%、St繰り返し単位モル数の比率が7%、HEA繰り返し単位モル数の比率が13%であるポリ(HEA−b−St−b−PME−1000−b−St−b−HEA)の構造を有する共重合体であった。   Next, 82 g of toluene that had been previously degassed with argon in an argon atmosphere was added 0.08 g (0.1 mmol) of chloropentamethylcyclopentagenylbis (triphenylphosphine) ruthenium, poly (St-b-PME-1000). -B-St) 20 g (0.1 mmol), HEA 7.4 g (64 mmol), di-n-butylamine 0.1 g (0.8 mmol) were added and mixed uniformly, and then heated to 80 ° C. for copolymerization reaction. Was started. 19 hours after starting the copolymerization reaction, the temperature of the reaction system was cooled to 0 ° C. to stop the copolymerization reaction. As a result of GC analysis, the polymerization conversion of HEA was 42%. The reaction solution was subjected to column purification and reduced pressure purification as described above, and GPC analysis was performed on the copolymer obtained by drying under reduced pressure at 60 ° C. for 5 hours. As a result, it was a monodisperse polymer with Mn = 240,000, When 13C NMR was measured, the ratio of the PME-1000 repeating unit moles to the total repeating unit moles in the copolymer was 80%, the St repeating unit moles ratio was 7%, and the HEA repeating unit mole ratio was 13%. %, Which is a copolymer having a poly (HEA-b-St-b-PME-1000-b-St-b-HEA) structure.

(4)固体電解質膜の作成
上記調製したC−B−A−B−C型ブロック・グラフト共重合体の20重量%THF溶液1gにLiClO4:0.02gを溶解し、トリレン−2,4−ジイソシアナ−ト(TDI:和光純薬製1級試薬)の10重量%溶液 0.12gを加え、さらにアセトン(AN:和光純薬製特級試薬)を加えて10重量%濃度の溶液を調製した。該溶液1.5gを上記ポリマー含有正極上にキャストし,窒素気流下の常圧、室温で溶媒を除去後,窒素気流下、80℃で1時間加熱し、さらに真空下、80℃で1時間加熱してTDIによる架橋処理を行い、さらに真空下、120℃で4時間加熱して、約40μm厚の固体電解質膜をポリマー含有正極上に形成した。
(4) Preparation of solid electrolyte membrane LiClO 4 : 0.02 g was dissolved in 1 g of a 20 wt% THF solution of the C—B—A—B—C type block / graft copolymer prepared above, and tolylene-2,4 -0.12 g of a 10 wt% solution of diisocyanate (TDI: Wako Pure Chemical's first grade reagent) was added, and acetone (AN: Wako Pure Chemical's special grade reagent) was further added to prepare a 10 wt% concentration solution. . 1.5 g of this solution was cast on the polymer-containing positive electrode, and after removing the solvent at normal pressure and room temperature under a nitrogen stream, heated at 80 ° C. for 1 hour under a nitrogen stream, and further at 80 ° C. for 1 hour under vacuum. The resultant was heated and subjected to a crosslinking treatment with TDI, and further heated at 120 ° C. for 4 hours under vacuum to form a solid electrolyte membrane having a thickness of about 40 μm on the polymer-containing positive electrode.

(5)充放電試験
固体電解質膜付き正極を18mmφにくり貫き、13mmφにくり貫いた金属Liシート(フルウチ化学製,250μm厚)を張付けて、2016型コインセルを組み立てて充放電試験を行った。試験条件を以下の通りであった。
<試験条件>
電圧範囲:3.0〜4.2V,
電流値:0.1C(172μA)
温度:60℃
充放電回数:20サイクル
その結果をまとめて表1に示す。
(5) Charge / Discharge Test A metal Li sheet (manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd., 250 μm thickness) punched through a solid electrolyte membrane positive electrode to 18 mmφ and stuck to 13 mmφ was attached, and a charge / discharge test was conducted by assembling a 2016 coin cell. The test conditions were as follows.
<Test conditions>
Voltage range: 3.0-4.2V,
Current value: 0.1 C (172 μA)
Temperature: 60 ° C
Table 1 summarizes the results of charging and discharging: 20 cycles.

(1)B−A−B型ブロックグラフト共重合体の合成
アルゴン雰囲気下において、トルエン280gにジクロロトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム0.58g(0.6mmol)、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(日本油脂(株)製、ブレンマーPME−550)120g(178mmol)を加えて均一に混合後、ジ−n−ブチルアミン0.31g(2.4mmol)、2,2−ジクロロアセトフェノン0.23g(1.2mmol)を加え、攪拌下、80℃に加温して重合反応を開始させた。重合反応を開始して29時間経過後に、重合反応系を0℃に冷却することにより重合反応を停止させた。重合率は82%であった。ついで重合液のカラム精製を行って金属錯体、未反応モノマー等を除去した後、トルエンを減圧下に留去してポリ−メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(P−PME550−20と略す)を得た。得られたP−PME550−20は、数平均分子量(Mn)=135800のポリマーであった。
(1) Synthesis of B-A-B type block graft copolymer Under an argon atmosphere, 280 g of toluene was mixed with 0.58 g (0.6 mmol) of dichlorotris (triphenylphosphine) ruthenium, methoxypolyethylene glycol monomethacrylate (Nippon Yushi ( Co., Ltd., Bremer PME-550) 120 g (178 mmol) was added and mixed uniformly, and then 0.31 g (2.4 mmol) of di-n-butylamine and 0.23 g (1.2 mmol) of 2,2-dichloroacetophenone were added. In addition, the polymerization reaction was started by heating to 80 ° C. with stirring. After 29 hours from the start of the polymerization reaction, the polymerization reaction was stopped by cooling the polymerization reaction system to 0 ° C. The polymerization rate was 82%. Subsequently, column purification of the polymerization solution was performed to remove metal complexes, unreacted monomers, and the like, and then toluene was distilled off under reduced pressure to obtain poly-methoxypolyethylene glycol monomethacrylate (abbreviated as P-PME550-20). The obtained P-PME550-20 was a polymer having a number average molecular weight (Mn) = 135800.

アルゴン雰囲気下において、トルエン468gに、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルビス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム0.24g(0.3mmol)、P−PME550−20:99.5g(1.0mmol)、スチレン17.6g(169mmol)を加えて均一に混合後、ジ−n−ブチルアミン0.26g(2.0mmol)を加え、攪拌下、100℃に加温して重合反応を開始させた。重合反応を開始して44時間経過後に、重合反応系を0℃に冷却することにより重合反応を停止させた。スチレンの重合率は34%であった。重合液のカラム精製を行って金属錯体、未反応モノマーを除去した後、トルエンを減圧下に留去し、得られた共重合体についてGPC分析を行ったところ、Mn=144000の単分散ポリマーであり、13CNMRを測定したところ、共重合体中の繰り返し単位総モル数に対するPME−550繰り返し単位モル数の比率が94%、St繰り返し単位モル数の比率が6%であるポリ(St−b−PME−550−b−St)の構造を有する共重合体であった。   Under an argon atmosphere, 468 g of toluene, 0.24 g (0.3 mmol) of chloropentamethylcyclopentadienylbis (triphenylphosphine) ruthenium, P-PME550-20: 99.5 g (1.0 mmol), styrene 17. After 6 g (169 mmol) was added and mixed uniformly, 0.26 g (2.0 mmol) of di-n-butylamine was added, and the mixture was heated to 100 ° C. with stirring to initiate the polymerization reaction. After 44 hours from the start of the polymerization reaction, the polymerization reaction was stopped by cooling the polymerization reaction system to 0 ° C. The polymerization rate of styrene was 34%. After column purification of the polymerization solution to remove the metal complex and unreacted monomer, toluene was distilled off under reduced pressure, and GPC analysis was performed on the resulting copolymer. As a result, a monodisperse polymer with Mn = 144000 was obtained. Yes, when 13C NMR was measured, it was found that the ratio of moles of PME-550 repeating units to the total number of moles of repeating units in the copolymer was 94%, and the ratio of moles of St repeating units was 6%. PME-550-b-St).

(2)上記得られた共重合体を用いる以外、実施例1と同様に高分子固体電解質電池を作成し、同様に充放電試験を行った。その結果をまとめて表1に示す。 (2) A polymer solid electrolyte battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the copolymer obtained above was used, and a charge / discharge test was similarly conducted. The results are summarized in Table 1.

(1)B−A−B型ブロックグラフト共重合体の合成
アルゴン雰囲気下において、トルエン225gにジクロロトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム0.24g(0.25mmol)、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(日本油脂(株)製、ブレンマーPME−1000)37.5g(33.7mmol)、及びメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(日本油脂(株)製、ブレンマーPME−400)37.5g(75.5mmol)を加えて均一に混合後、ジ−n−ブチルアミン0.13g(1mmol)、2,2−ジクロロアセトフェノン0.095g(0.5mmol)を加え、攪拌下、80℃に加温して重合反応を開始させた。重合反応を開始して69時間経過後に、重合反応系を0℃に冷却することにより重合反応を停止させた。重合率は65%であった。ついで重合液のカラム精製を行って金属錯体、未反応モノマー等を除去した後、トルエンを減圧下に留去してポリ−メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(P−PME1000/400−21と略す)を得た。得られたP−PME1000/400−21は、数平均分子量(Mn)=120000のポリマーであり、分子量分布(Mw/Mn)は、1.45であった。
(1) Synthesis of B-A-B type block graft copolymer Under an argon atmosphere, 225 g of toluene, 0.24 g (0.25 mmol) of dichlorotris (triphenylphosphine) ruthenium, methoxypolyethylene glycol monomethacrylate (Nippon Yushi ( Co., Ltd., Blemmer PME-1000) 37.5 g (33.7 mmol), and methoxypolyethylene glycol monomethacrylate (Nippon Yushi Co., Ltd., Blemmer PME-400) 37.5 g (75.5 mmol) were added uniformly. After mixing, 0.13 g (1 mmol) of di-n-butylamine and 0.095 g (0.5 mmol) of 2,2-dichloroacetophenone were added and heated to 80 ° C. with stirring to initiate the polymerization reaction. After 69 hours from the start of the polymerization reaction, the polymerization reaction was stopped by cooling the polymerization reaction system to 0 ° C. The polymerization rate was 65%. Next, column purification of the polymerization solution is performed to remove metal complexes, unreacted monomers, etc., and then toluene is distilled off under reduced pressure to obtain poly-methoxypolyethylene glycol monomethacrylate (abbreviated as P-PME1000 / 400-21). It was. The obtained P-PME1000 / 400-21 was a polymer having a number average molecular weight (Mn) = 120,000, and the molecular weight distribution (Mw / Mn) was 1.45.

アルゴン雰囲気下において、トルエン123gに、クロロペンタメチルシクロペンタジエニルビス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム0.1g(0.12mmol)、P−PME1000/400−21:24.6g(0.21mmol)、スチレン6.2g(59mmol)を加えて均一に混合後、ジ−n−ブチルアミン0.06g(2.0mmol)を加え、攪拌下、100℃に加温して重合反応を開始させた。重合反応を開始して20時間経過後に、重合反応系を0℃に冷却することにより重合反応を停止させた。スチレンの重合率は28%であった。重合液のカラム精製を行って金属錯体、未反応モノマーを除去した後、トルエンを減圧下に留去し、得られた共重合体についてGPC分析を行ったところ、Mn=129000の単分散ポリマーであり、13CNMRを測定したところ、共重合体中の繰り返し単位総モル数に対するPME−1000及びPME−400の合計の繰り返し単位モル数の比率が93%、St繰り返し単位モル数の比率が7%であるポリ(St−b−PME−1000/400−b−St)の構造を有する共重合体であった。   Under an argon atmosphere, 123 g of toluene, 0.1 g (0.12 mmol) of chloropentamethylcyclopentadienylbis (triphenylphosphine) ruthenium, P-PME1000 / 400-21: 24.6 g (0.21 mmol), styrene After adding 6.2 g (59 mmol) and mixing uniformly, 0.06 g (2.0 mmol) of di-n-butylamine was added, and the mixture was heated to 100 ° C. with stirring to initiate the polymerization reaction. After 20 hours from the start of the polymerization reaction, the polymerization reaction was stopped by cooling the polymerization reaction system to 0 ° C. The polymerization rate of styrene was 28%. After column purification of the polymerization solution to remove the metal complex and unreacted monomer, toluene was distilled off under reduced pressure, and GPC analysis was performed on the resulting copolymer. As a result, a monodisperse polymer with Mn = 129000 was obtained. Yes, when 13C NMR was measured, the ratio of the total number of repeating units of PME-1000 and PME-400 to the total number of moles of repeating units in the copolymer was 93%, and the ratio of the St repeating unit moles was 7%. It was a copolymer having a certain poly (St-b-PME-1000 / 400-b-St) structure.

(2)上記得られた共重合体を用いる以外、実施例19と同様に高分子固体電解質電池を作成し、同様に充放電試験を行った。その結果をまとめて表1に示す。 (2) A polymer solid electrolyte battery was prepared in the same manner as in Example 19 except that the copolymer obtained above was used, and a charge / discharge test was similarly conducted. The results are summarized in Table 1.

Figure 2005285332
Figure 2005285332

以上の充放電試験から、正極に架橋しない同質のポリマーを含有させることで活物質と高分子固体電解質の接触が改善され、固体電解質電池でも実用的な電池容量が得られることがわかった。また、2種以上の鎖長の異なるポリアルキレングリコール鎖を有するポリマーを正極に含有させることにより、より好ましい結果を得ることができた。   From the above charge and discharge tests, it was found that the contact between the active material and the polymer solid electrolyte was improved by containing a homogeneous polymer that was not crosslinked to the positive electrode, and a practical battery capacity was obtained even in the solid electrolyte battery. In addition, more favorable results could be obtained by including in the positive electrode polymers having two or more polyalkylene glycol chains having different chain lengths.

Claims (37)

高分子固体電解質及び電極からなる電池において、高分子固体電解質が、式(I)
Figure 2005285332

(式中、R1〜R3は、それぞれ独立して、水素原子又はC1〜10炭化水素基を表し、R1とR3は結合して環を形成してもよく、R4a及びR4bは、それぞれ独立して、水素原子又はメチル基を表し、R5は、水素原子、炭化水素基、アシル基又はシリル基を表し、mは1〜100のいずれかの整数を表し、mが2以上の場合、R4a同士、R4b同士は、同一又は相異なっていてもよい。)で表される繰り返し単位、及び式(II)
Figure 2005285332
(式中、R6及びR8は、それぞれ独立して、水素原子、またはC1〜C10炭化水素基を表し、R6とR8は、結合して環を形成してもよく、R7は、水素原子、C1〜C10炭化水素基、水酸基、炭化水素オキシ基、カルボキシル基、酸無水物基、アミノ基、エステル基または、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基、酸無水物基、及びアミノ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する有機基を表し、R9は、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基、酸無水物基、及びアミノ基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する有機基を表す。)で表される繰り返し単位を有する共重合体と架橋剤との反応により得られた架橋体と電解質塩を含む共重合体であり、電極が、電極活物質、及び式(XX)
Figure 2005285332
(式中、R1a〜R3aは、それぞれ独立して、水素原子、またはC1〜C10炭化水素基を表し、R1aとR3aは、結合して環を形成してもよく、R4a1、R4b1は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し、R5aは、水素原子、炭化水素基、アシル基、または、シリル基を表し、m1は2〜100のいずれかの整数を表し、R4a1、R4b1同士は、同一または、相異なっていてもよい。)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖A11、及び式(XXI)
Figure 2005285332
(式中、R6a〜R8aは、それぞれ独立に、水素原子、またはC1〜C10炭化水素基を表し、R9aは、アリール基を表す。)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖B11、及びブロック鎖C11が、B11、A11、C11の順の配置を有する共重合体を含む電極であることを特徴とする電池。
In a battery comprising a polymer solid electrolyte and an electrode, the polymer solid electrolyte has the formula (I)
Figure 2005285332

(In the formula, R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom or a C 1-10 hydrocarbon group, and R 1 and R 3 may combine to form a ring; R 4a and R 4b Each independently represents a hydrogen atom or a methyl group, R 5 represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group, an acyl group or a silyl group, m represents an integer of 1 to 100, and m represents 2 In the above case, R 4a and R 4b may be the same or different.) And a repeating unit represented by formula (II)
Figure 2005285332
(Wherein, R 6 and R 8 each independently represent a hydrogen atom or a C1~C10 hydrocarbon group,, R 6 and R 8 may be bonded to form a ring, R 7 is , Hydrogen atom, C1-C10 hydrocarbon group, hydroxyl group, hydrocarbon oxy group, carboxyl group, acid anhydride group, amino group, ester group, or hydroxyl group, carboxyl group, epoxy group, acid anhydride group, and amino group Represents an organic group having at least one functional group selected from the group consisting of: R 9 represents at least one functional group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carboxyl group, an epoxy group, an acid anhydride group, and an amino group. A cross-linked product obtained by the reaction of a copolymer having a repeating unit represented by formula (1) and a cross-linking agent, and a copolymer containing an electrolyte salt, the electrode comprising an electrode active material, and Formula (XX)
Figure 2005285332
(Wherein R 1a to R 3a each independently represents a hydrogen atom or a C1 to C10 hydrocarbon group, R 1a and R 3a may combine to form a ring, R 4a1 , R 4b1 independently represents a hydrogen atom or a methyl group, R 5a represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group, an acyl group, or a silyl group, m1 represents any integer of 2 to 100, R 4a1 and R4b1 may be the same or different from each other.) A block chain A11 having a repeating unit represented by formula (XXI):
Figure 2005285332
(Wherein R 6a to R 8a each independently represents a hydrogen atom or a C1 to C10 hydrocarbon group, and R 9a represents an aryl group), a block chain B11 having a repeating unit represented by: The battery is characterized in that the block chain C11 is an electrode including a copolymer having an arrangement of B11, A11, and C11 in this order.
架橋剤を、式(II)で表される繰り返し単位1モルに対して、0.01〜2モルの範囲で用いることを特徴とする請求項1に記載の電池。 The battery according to claim 1, wherein the crosslinking agent is used in an amount of 0.01 to 2 mol with respect to 1 mol of the repeating unit represented by the formula (II). 架橋剤を、式(II)で表される繰り返し単位1モルに対して、0.1〜1モルの範囲で用いることを特徴とする請求項1に記載の電池。 The battery according to claim 1, wherein the crosslinking agent is used in a range of 0.1 to 1 mol with respect to 1 mol of the repeating unit represented by the formula (II). 式(I)及び式(II)で表される繰り返し単位を有する共重合体中、式(I)で表される繰り返し単位を5モル以上含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電池。 The copolymer having repeating units represented by the formula (I) and the formula (II) contains 5 mol or more of the repeating unit represented by the formula (I). The battery described in 1. 式(I)及び式(II)で表される繰り返し単位を有する共重合体中、式(II)で表される繰り返し単位を5モル以上含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電池。 The copolymer having repeating units represented by formula (I) and formula (II) contains 5 mol or more of repeating units represented by formula (II). The battery described in 1. 式(I)で表される繰り返し単位のモル数が、共重体中の総繰り返し単位モル数に対して、5〜99%の範囲であり、式(II)で表される繰り返し単位のモル数が、共重合体中の総繰り返し単位モル数に対して、1〜95%の範囲であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電池。 The number of moles of the repeating unit represented by the formula (I) is in the range of 5 to 99% with respect to the total number of moles of the repeating unit in the copolymer, and the number of moles of the repeating unit represented by the formula (II). Is in the range of 1 to 95% with respect to the total number of moles of repeating units in the copolymer. 式(I)で表される繰り返し単位と式(II)で表される繰り返し単位が、ブロックで結合していることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の電池。 The battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the repeating unit represented by the formula (I) and the repeating unit represented by the formula (II) are bonded by a block. 式(I)及び式(II)で表される繰り返し単位を有する共重合体が、さらに、重合性不飽和単量体から誘導される式(I)及び式(II)と異なる繰り返し単位を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の電池。 The copolymer having a repeating unit represented by the formula (I) and the formula (II) further contains a repeating unit different from the formula (I) and the formula (II) derived from the polymerizable unsaturated monomer. The battery according to any one of claims 1 to 7. 重合性不飽和単量体から誘導される式(I)及び式(II)と異なる繰り返し単位が、式(III)
Figure 2005285332

(式中、R10〜R12は、それぞれ独立に、水素原子、またはC1〜C10炭化水素基を表し、R13は、アリール基、またはヘテロアリール基を表す。)、及び式(IV)
Figure 2005285332
(式中、R14〜R16は、それぞれ独立に、水素原子、またはC1〜10炭化水素基を表し、R14とR16は、結合して環を形成してもよく、R17は、C1〜12アルキル基、アリール基、脂環式炭化水素基、またはヘテロ環基を表す。)で表される繰り返し単位から選ばれる少なくとも1種の繰り返し単位であることを特徴とする請求項8に記載の電池。
A repeating unit derived from a polymerizable unsaturated monomer and different from formula (I) and formula (II) is represented by formula (III)
Figure 2005285332

(Wherein R 10 to R 12 each independently represents a hydrogen atom or a C 1 to C 10 hydrocarbon group, and R 13 represents an aryl group or a heteroaryl group) and formula (IV)
Figure 2005285332
(Wherein, R 14 to R 16 each independently represent a hydrogen atom or a C1~10 hydrocarbon group,, R 14 and R 16 are taken together, may form a ring, R 17 is 9 represents at least one repeating unit selected from repeating units represented by C1-12 alkyl group, aryl group, alicyclic hydrocarbon group, or heterocyclic group. The battery described.
重合性不飽和単量体から誘導される式(I)及び式(II)と異なる繰り返し単位を、5モル以上含むことを特徴とする請求項8または9に記載の電池。 The battery according to claim 8 or 9, comprising 5 mol or more of a repeating unit different from the formula (I) and the formula (II) derived from a polymerizable unsaturated monomer. 式(I)で表される繰り返し単位、式(II)で表される繰り返し単位、並びに重合性不飽和単量体から誘導される式(I)及び式(II)と異なる繰り返し単位が、ブロックで結合していることを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載の電池。 The repeating unit represented by the formula (I), the repeating unit represented by the formula (II), and the repeating unit different from the formula (I) and the formula (II) derived from the polymerizable unsaturated monomer are blocked. The battery according to claim 8, wherein the battery is bonded together. 式(I)で表されるくり返し単位と重合性不飽和単量体から誘導される式(I)及び式(II)と異なる繰り返し単位の合計モル数が、共重体中の総繰り返し単位モル数に対して、5〜99%の範囲であり、式(II)で表される繰り返し単位のモル数が、共重合体中の総繰り返し単位モル数に対して、1〜95%の範囲であることを特徴とする請求項8〜11のいずれかに記載の電池。 The total number of moles of repeating units different from the formula (I) and the formula (II) derived from the repeating unit represented by the formula (I) and the polymerizable unsaturated monomer is the total number of moles of repeating units in the copolymer. The number of moles of the repeating unit represented by the formula (II) is in the range of 1 to 95% with respect to the total number of moles of the repeating unit in the copolymer. The battery according to any one of claims 8 to 11. 共重合体中の総繰り返し単位モル数に対して、式(I)で表される繰り返し単位のモル数が9.9〜80%の範囲であり、式(II)で表される繰り返し単位のモル数が0.1〜50%の範囲であり、重合性不飽和単量体から誘導される式(I)及び式(II)と異なる繰り返し単位のモル数が19.9〜90%であることを特徴とする請求項8〜12のいずれかに記載の電池。 The number of moles of the repeating unit represented by formula (I) is in the range of 9.9 to 80% with respect to the total number of moles of repeating unit in the copolymer, and the number of repeating units represented by formula (II) The number of moles is in the range of 0.1 to 50%, and the number of moles of repeating units different from the formula (I) and formula (II) derived from the polymerizable unsaturated monomer is 19.9 to 90%. The battery according to any one of claims 8 to 12. 式(I)及び式(II)で表される繰り返し単位を有する共重合体が、式(I)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖A、式(II)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖B1及び該ブロック鎖B1と同一又は相異なっていてもよい式(II)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖B2、並びに、式(III)
Figure 2005285332
(式中、R10〜R12は、それぞれ独立して、水素原子又はC1〜C10炭化水素基を表し、R13は、アリール基又はヘテロアリール基を表す。)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖C1及び該ブロック鎖C1と同一又は相異なっていてもよい式(III)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖C2が、B1、C1、A、C2、B2の順の配置を有する共重合体であることを特徴とする請求項9〜13のいずれかに記載の電池。
A copolymer having a repeating unit represented by formula (I) and formula (II) has a block chain A having a repeating unit represented by formula (I) and a repeating unit represented by formula (II) A block chain B1 and a block chain B2 having a repeating unit represented by the formula (II) which may be the same as or different from the block chain B1, and the formula (III)
Figure 2005285332
(Wherein R 10 to R 12 each independently represents a hydrogen atom or a C1 to C10 hydrocarbon group, and R 13 represents an aryl group or a heteroaryl group). The block chain C1 and the block chain C2 having the repeating unit represented by the formula (III) which may be the same as or different from the block chain C1 are arranged in the order B1, C1, A, C2, B2. The battery according to claim 9, wherein the battery is a polymer.
B1、C1、A、C2、B2の順の配置が、B1−C1−A−C2−B2の結合した配列であることを特徴とする請求項14に記載の電池。 The battery according to claim 14, wherein the arrangement in the order of B1, C1, A, C2, and B2 is an array in which B1-C1-A-C2-B2 are combined. 式(II)で表される繰り返し単位が、式(IVA)
Figure 2005285332
(式中、R18〜R20は、それぞれ独立して、水素原子又はC1〜C10炭化水素基を表し、R18とR20は結合して環を形成してもよく、R21はC1〜C6アルキレン基、C6〜C10の2価芳香族炭化水素基、C3〜C10の2価脂環式炭化水素基、又はこれらを複合した2価有機基を表す。)で表される繰り返し単位、式(V)
Figure 2005285332
(式中、R22〜R24は、それぞれ独立して、水素原子又はC1〜C10炭化水素基を表し、pは1〜3のいずれかの整数を表す。)で表される繰り返し単位、式(VI)
Figure 2005285332
(式中、R181、R191及びR201は、それぞれ独立して、水素原子又はC1〜C10炭化水素基を表し、R181とR201は結合して環を形成してもよく、R211はC1〜C6アルキレン基、C6〜C10の2価芳香族炭化水素基、C3〜C10の2価脂環式炭化水素基、又はこれからを複合した2価有機基を表し、R212は、水素原子又はC1〜C4アルキル基を表す。)で表される繰り返し単位、又は式(VII)
Figure 2005285332
(式中、R281、R291及びR301は、それぞれ独立して、水素原子又はC1〜C10炭化水素基を表し、R281とR301は結合して環を形成してもよく、R311は水素原子又は式(VIII)
Figure 2005285332
(式中、R411は、C1〜C6アルキレン基、C6〜C10の2価芳香族炭化水素基、C3〜C10の2価脂環式炭化水素基、又はこれらを複合した2価有機基を表す。)で表される官能基を表す。)で表される繰り返単位であることを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の電池。
The repeating unit represented by formula (II) is represented by formula (IVA)
Figure 2005285332
(Wherein R 18 to R 20 each independently represents a hydrogen atom or a C1 to C10 hydrocarbon group, R 18 and R 20 may be bonded to form a ring, and R 21 represents C1 to C20) A C6 alkylene group, a C6 to C10 divalent aromatic hydrocarbon group, a C3 to C10 divalent alicyclic hydrocarbon group, or a divalent organic group in which these are combined.) (V)
Figure 2005285332
(Wherein R 22 to R 24 each independently represents a hydrogen atom or a C 1 to C 10 hydrocarbon group, and p represents an integer of 1 to 3), (VI)
Figure 2005285332
(Wherein, R 181, R 191 and R 201 each independently represent a hydrogen atom or a C1~C10 hydrocarbon group, R 181 and R 201 may be combined to form a ring, R 211 Represents a C1 to C6 alkylene group, a C6 to C10 divalent aromatic hydrocarbon group, a C3 to C10 divalent alicyclic hydrocarbon group, or a divalent organic group composed of these, and R 212 represents a hydrogen atom. Or a C1-C4 alkyl group) or a repeating unit represented by formula (VII)
Figure 2005285332
(Wherein R 281 , R 291 and R 301 each independently represents a hydrogen atom or a C1-C10 hydrocarbon group, R 281 and R 301 may combine to form a ring, R 311 Is a hydrogen atom or formula (VIII)
Figure 2005285332
(Wherein, R 411 represents a C1~C6 alkylene group, a divalent aromatic hydrocarbon group of C6-C10, 2 Ataiabura cyclic hydrocarbon group C3 -C10, or a divalent organic group that combines these .) Represents a functional group. The battery according to any one of claims 1 to 15, wherein the battery is a repeating unit represented by:
架橋体が、架橋剤由来のウレタン結合を含むことを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の電池。 The battery according to any one of claims 1 to 16, wherein the crosslinked body contains a urethane bond derived from a crosslinking agent. 架橋剤が、分子内に2個以上のイソシアネート基を含むポリイソシアネート化合物、又は分子内に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物であることを特徴とする請求項1〜17のいずれかに記載の電池。 The cross-linking agent is a polyisocyanate compound containing two or more isocyanate groups in the molecule, or an epoxy compound having two or more epoxy groups in the molecule. Battery. 式(I)及び式(II)で表される繰り返し単位を含む共重合体の数平均分子量が、5,000〜1,000,000の範囲であることを特徴とする請求項1〜18のいずれかに記載の電池。 The number average molecular weight of the copolymer containing the repeating unit represented by the formula (I) and the formula (II) is in the range of 5,000 to 1,000,000. The battery according to any one of the above. 電解質塩が、アルカリ金属塩、4級アンモニウム塩、4級ホスホニウム塩、遷移金属塩、及びプロトン酸からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜19のいずれかに記載の電池。 The electrolyte salt is at least one selected from the group consisting of alkali metal salts, quaternary ammonium salts, quaternary phosphonium salts, transition metal salts, and protonic acids. The battery described. 電解質塩が、リチウム塩であることを特徴とする請求項1〜20のいずれかに記載の電池。 The battery according to any one of claims 1 to 20, wherein the electrolyte salt is a lithium salt. ブロック鎖C11が、式(XXII)
Figure 2005285332
(式中、R10a〜R12aは、それぞれ独立に、水素原子、またはC1〜C10炭化水素基を表し、R13aは、アリール基またはヘテロアリール基を表す。)で表される繰り返し単位を有するブロック鎖であることを特徴とする請求項1〜21のいずれかに記載の電池。
Block chain C11 is represented by the formula (XXII)
Figure 2005285332
(Wherein R 10a to R 12a each independently represents a hydrogen atom or a C1 to C10 hydrocarbon group, and R 13a represents an aryl group or a heteroaryl group). The battery according to any one of claims 1 to 21, wherein the battery is a block chain.
ブッロク鎖B11、A11、C11の順の配置が、B11−A11−C11で結合した配列であることを特徴とする請求項1〜22のいずれかに記載の電池。 The battery according to any one of claims 1 to 22, wherein the block chains B11, A11, and C11 are arranged in order of B11-A11-C11. 式(XX)で表される繰り返し単位を10モル以上含むことを特徴とする請求項1〜23のいずれかに記載の電池。 The battery according to any one of claims 1 to 23, comprising 10 mol or more of a repeating unit represented by the formula (XX). 式(XXI)で表される繰り返し単位を5モル以上含むことを特徴とする請求項1〜24のいずれかに記載の電池。 The battery according to any one of claims 1 to 24, comprising 5 mol or more of a repeating unit represented by the formula (XXI). 式(XXII)で表される繰り返し単位を5モル以上含むことを特徴とする請求項22〜25のいずれかに記載の電池。 The battery according to any one of claims 22 to 25, comprising 5 mol or more of a repeating unit represented by the formula (XXII). 式(XX)におけるm1が、5〜100のいずれかの整数であることを特徴とする請求項1〜26のいずれかに記載の電池。 27. The battery according to claim 1, wherein m1 in the formula (XX) is an integer of 5 to 100. 式(XX)におけるm1が、10〜100のいずれかの整数であることを特徴とする請求項1〜26のいずれかに記載の電池。 27. The battery according to claim 1, wherein m1 in the formula (XX) is an integer of 10 to 100. 式(XXII)におけるR13aがアリール基であり、式(XXII)で表される繰り返し単位を5以上含むことを特徴とする請求項22〜28のいずれかに記載の電池。 The battery according to any one of claims 22 to 28, wherein R 13a in the formula (XXII) is an aryl group, and includes 5 or more repeating units represented by the formula (XXII). 式(XX)で表される繰り返し単位と、式(XXI)で表される繰り返し単位及びブロック鎖Cに含まれる繰り返し単位の合計とのモル比((XX)/((XXI)+C11))が1/30〜30/1の範囲であることを特徴とする請求項1〜29のいずれかに記載の電池。 The molar ratio ((XX) / ((XXI) + C11)) of the repeating unit represented by the formula (XX) and the total of the repeating unit represented by the formula (XXI) and the repeating unit contained in the block chain C is 30. The battery according to any one of claims 1 to 29, which is in a range of 1/30 to 30/1. 式(XX)で表される繰り返し単位と式(XXI)で表される繰り返し単位及び式(XXII)で表される繰り返し単位の合計とのモル比((XX)/((XXI)+(XXII)))が1/30〜30/1の範囲であることを特徴とする請求項22〜30のいずれかに記載の電池。 Molar ratio ((XX) / ((XXI) + (XXII) of the repeating unit represented by the formula (XX), the repeating unit represented by the formula (XXI), and the repeating unit represented by the formula (XXII)) The battery according to any one of claims 22 to 30, wherein))) is in the range of 1/30 to 30/1. B11、A11、C11の順の配置を有する共重合体の数平均子量が5,000〜1,000,000の範囲であることを特徴とする請求項1〜31のいずれかに記載の電池。 The battery according to any one of claims 1 to 31, wherein the number average molecular weight of the copolymer having an arrangement of B11, A11, and C11 is in the range of 5,000 to 1,000,000. . 電極中に、さらに電解質塩を含有することを特徴とする請求項1〜32のいずれかに記載の電池。 The battery according to claim 1, further comprising an electrolyte salt in the electrode. 電極中に、共重合体及び電解質塩を、0.5〜15重量%の範囲で含有することを特徴とする請求項1〜33のいずれかに記載の電池。 The battery according to any one of claims 1 to 33, wherein the electrode contains a copolymer and an electrolyte salt in the range of 0.5 to 15% by weight. 電極が正極であり、さらに導電材を含有することを特徴とする請求項1〜34のいずれかに記載の電池。 The battery according to any one of claims 1 to 34, wherein the electrode is a positive electrode and further contains a conductive material. 高分子固体電解質及び電極からなる電池において、高分子固体電解質がイオン伝導性部位を有する共重合体の架橋体を含み、電極が、該共重合体と同一の繰り返し単位を有する共重合体を含むことを特徴とする電池。 In a battery comprising a solid polymer electrolyte and an electrode, the solid polymer electrolyte includes a crosslinked copolymer having an ion conductive site, and the electrode includes a copolymer having the same repeating unit as the copolymer. A battery characterized by that. 該共重合体と同一の繰り返し単位を有する共重合体中、同一の繰り返し単位部分が、50モル%以上であることを特徴とする請求項36に記載の電池。 37. The battery according to claim 36, wherein the same repeating unit portion in the copolymer having the same repeating unit as that of the copolymer is 50 mol% or more.
JP2004068707A 2004-03-01 2004-03-11 Polymer solid electrolyte battery Expired - Fee Related JP4937497B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004068707A JP4937497B2 (en) 2004-03-01 2004-03-11 Polymer solid electrolyte battery

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004056493 2004-03-01
JP2004056493 2004-03-01
JP2004068707A JP4937497B2 (en) 2004-03-01 2004-03-11 Polymer solid electrolyte battery

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2005285332A true JP2005285332A (en) 2005-10-13
JP2005285332A5 JP2005285332A5 (en) 2007-03-22
JP4937497B2 JP4937497B2 (en) 2012-05-23

Family

ID=35183508

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004068707A Expired - Fee Related JP4937497B2 (en) 2004-03-01 2004-03-11 Polymer solid electrolyte battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4937497B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021138963A (en) * 2016-10-31 2021-09-16 エルジー・ケム・リミテッド Gel polymer electrolyte, production method of gel polymer electrolyte, and electrochromic device comprising the same
CN114649570A (en) * 2020-12-17 2022-06-21 北京卫蓝新能源科技有限公司 Polymerizable electrolyte and preparation method and application thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021138963A (en) * 2016-10-31 2021-09-16 エルジー・ケム・リミテッド Gel polymer electrolyte, production method of gel polymer electrolyte, and electrochromic device comprising the same
CN114649570A (en) * 2020-12-17 2022-06-21 北京卫蓝新能源科技有限公司 Polymerizable electrolyte and preparation method and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP4937497B2 (en) 2012-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100779895B1 (en) Composition for polymer solid electrolyte, polymer solid electrolyte, polymer, polymer solid electrolyte battery, ion-conductive membrane, copolymer and process for producing the copolymer
US8142929B2 (en) Positive electrode for non-aqueous electrolyte battery and non-aqueous electrolyte battery
US7645830B2 (en) Polymer, crosslinked polymer, composition for solid polymer electrolyte, solid polymer electrolyte, and adhesive composition
Chen et al. A solid polymer electrolyte based on star-like hyperbranched β-cyclodextrin for all-solid-state sodium batteries
KR100254845B1 (en) Solid polyelectrolyte
JP4685037B2 (en) Polymer, cross-linked polymer, composition for polymer solid electrolyte, polymer solid electrolyte, and adhesive composition
JP5000109B2 (en) Binder for electrode preparation, electrode and polymer battery
JP4612272B2 (en) Composition for polymer solid electrolyte
JP4312550B2 (en) Polymer solid electrolyte, solid electrolyte sheet, and method for producing solid electrolyte sheet
KR102170401B1 (en) Binder for secondary battery anode comprising secondary battery anode precursor and anode for secondary battery comprising the same and lithium secondary battery comprising the same and manufacturing method thereof
JP4937497B2 (en) Polymer solid electrolyte battery
Lee et al. Thermally Reprocessable Self-Healing Single-Ion Conducting Polymer Electrolytes
JP3685296B2 (en) Electrode for lithium secondary battery, polarizable electrode for electric double layer capacitor, and binder for these electrodes
JPH107759A (en) Monomer compound for solid polyelectrolyte, solid polyelectrolyte, and their use
JP4782999B2 (en) Polymer solid electrolyte battery
JP2005216794A (en) Graft copolymer and polymer solid electrolyte using it
WO2005064620A1 (en) Polymer solid electrolyte
WO2001047055A1 (en) Polymer solid electrolyte lithium ion secondary cell
JP2007023112A (en) Adhesive of high bond strength and method for increasing bond strength

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070201

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070201

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091026

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091124

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100121

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20100121

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100301

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120119

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120222

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150302

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees