JP2006134817A - Electrolyte composition and battery - Google Patents

Electrolyte composition and battery Download PDF

Info

Publication number
JP2006134817A
JP2006134817A JP2004325356A JP2004325356A JP2006134817A JP 2006134817 A JP2006134817 A JP 2006134817A JP 2004325356 A JP2004325356 A JP 2004325356A JP 2004325356 A JP2004325356 A JP 2004325356A JP 2006134817 A JP2006134817 A JP 2006134817A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lithium
polymer
electrolyte composition
compound
ether
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.)
Pending
Application number
JP2004325356A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Harutaka Segawa
晴貴 瀬川
Yoshihiko Wada
嘉彦 和田
Shohei Matsui
尚平 松井
Katsuto Miura
克人 三浦
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.)
Osaka Soda Co Ltd
3M Japan Ltd
Original Assignee
Daiso Co Ltd
Sumitomo 3M 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 Daiso Co Ltd, Sumitomo 3M Ltd filed Critical Daiso Co Ltd
Priority to JP2004325356A priority Critical patent/JP2006134817A/en
Publication of JP2006134817A publication Critical patent/JP2006134817A/en
Pending 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

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolyte composition having excellent ion conductivity and an excellent electrochemical characteristic. <P>SOLUTION: This electrolyte composition comprises: (A) at least either of (1) a polymer having ether binding and (2) a low-molecular ether compound having an ethylene oxide unit; and (B) a lithium methide salt compound. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、エーテル結合を有するポリマーまたはエチレンオキシド単位を有する低分子エーテル化合物にリチウムメチド塩化合物を含んでなる電解質組成物に関し、特に、電池、キャパシター、センサー等の電気化学デバイス用材料として好適な電解質組成物に関する。   The present invention relates to an electrolyte composition comprising a lithium methide salt compound in a low molecular ether compound having an ether bond or an ethylene oxide unit, and particularly suitable as a material for electrochemical devices such as batteries, capacitors and sensors. Related to things.

従来、電池、キャパシター、センサーなどの電気化学デバイスを構成する電解質は、イオン伝導性の点から電解液または電解液を含有させてゲル状にしたポリマー電解質が用いられているが、電解液の液漏れによる機器の損傷の恐れがあること、また電解液が正極や負極と反応して、電気化学的特性が低下する等の問題点が指摘されている。これに対し無機結晶性物質、無機ガラス、有機高分子系物質などの固体電解質が提案されている。有機高分子系物質は一般に加工性、成形性に優れ、得られる固体電解質が柔軟性、曲げ加工性を有し、応用されるデバイスの設計の自由度が高くなることなどの点からその進展が期待されている。しかしながら、イオン伝導性の面では他の材質より劣っているのが現状である。   Conventionally, electrolytes constituting electrochemical devices such as batteries, capacitors, sensors, etc. have been made from electrolytes or polymer electrolytes containing gels from the viewpoint of ion conductivity. It has been pointed out that there is a risk of damage to the device due to leakage, and that the electrolytic solution reacts with the positive electrode and the negative electrode to deteriorate the electrochemical characteristics. In contrast, solid electrolytes such as inorganic crystalline substances, inorganic glasses, and organic polymer substances have been proposed. Organic polymer materials are generally excellent in processability and moldability, and the solid electrolyte obtained has flexibility and bending workability, and the progress has been made in terms of increasing the degree of freedom in the design of applied devices. Expected. However, the current state is that it is inferior to other materials in terms of ion conductivity.

エチレンオキシドの単独重合体とアルカリ金属イオン系におけるイオン伝導性の発見より、高分子固体電解質の研究は活発に行われるようになった。その結果、ポリマーマトリックスとしては、その運動性の高さ及び金属カチオンの溶解性の点でポリエチレンオキシドなどのポリエーテルが最も有望と考えられている。イオンの移動はポリマーの結晶部ではなくアモルファス部分で起こることが予測されている。それ以来、ポリエチレンオキシドの結晶性を低下させるために、種々のエポキシドとの共重合が行われてきている。米国特許4,818,644号公報にはエチレンオキシドとメチルグリシジルエーテルとの共重合体からなる固体電解質が示されている。しかしながら、いずれもイオン伝導度は必ずしも満足のいくものではなかった。   The discovery of ionic conductivity in ethylene oxide homopolymers and alkali metal ion systems has led to active research on polymer solid electrolytes. As a result, polyethers such as polyethylene oxide are considered most promising as a polymer matrix in terms of high mobility and solubility of metal cations. It is predicted that ion migration will occur in the amorphous part of the polymer, not in the crystalline part. Since then, copolymerization with various epoxides has been performed to reduce the crystallinity of polyethylene oxide. U.S. Pat. No. 4,818,644 discloses a solid electrolyte made of a copolymer of ethylene oxide and methyl glycidyl ether. However, none of the ionic conductivities were always satisfactory.

このため、ジエチレングリコールメチルグリシジルエーテル−エチレンオキシド架橋体に特定のアルカリ金属塩を含有させて高分子固体電解質に応用する試みが特開平 9-324114号公報に提案されているが、実用的に充分な伝導度の値は得られていない。このイオン伝導度を更に向上させるために、非プロトン性有機溶媒または分岐型ポリエチレングリコールの誘導体などを含む高分子固体電解質も本出願人を含む WO98/07772 号公報に提案されている。しかし、これらの電解質は電極にリチウム金属を用いた場合、リチウム金属と反応あるいはリチウム金属の表面にデンドライドが析出し、電気化学的特性が著しく低下する。
米国特許4,818,644号 特開平 9-324114号 WO98/07772号
For this reason, an attempt to apply a specific alkali metal salt to a diethylene glycol methyl glycidyl ether-ethylene oxide crosslinked product and apply it to a polymer solid electrolyte has been proposed in JP-A-9-324114. No degree value has been obtained. In order to further improve the ionic conductivity, a solid polymer electrolyte containing an aprotic organic solvent or a branched polyethylene glycol derivative has been proposed in WO98 / 07772 including the present applicant. However, when lithium metal is used as an electrode for these electrolytes, the reaction with the lithium metal or dendrite is deposited on the surface of the lithium metal, the electrochemical characteristics are remarkably lowered.
U.S. Patent No. 4,818,644 JP-A-9-324114 WO98 / 07772

本発明の目的は、イオン伝導性および電気化学特性が優れた電解質組成物を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an electrolyte composition having excellent ion conductivity and electrochemical characteristics.

本発明は、(A)(1)エーテル結合を有するポリマーと、(2)エチレンオキシド単位を有する低分子エーテル化合物の少なくとも一方と
(B)リチウムメチド塩化合物からなり、成分(1)および(2)の少なくとも一方が存在することを特徴とする電解質組成物を提供する。
また、(1)記載のエーテル結合を有するポリマーを架橋して得られる架橋電解質組成物をも提供する。
The present invention comprises (A) (1) a polymer having an ether bond, (2) at least one of a low-molecular ether compound having an ethylene oxide unit, and (B) a lithium metide salt compound, and the components (1) and (2) Provided is an electrolyte composition characterized in that at least one of them is present.
The present invention also provides a crosslinked electrolyte composition obtained by crosslinking a polymer having an ether bond described in (1).

加えて、本発明は、前記電解質組成物を用いた電池をも提供する。   In addition, the present invention also provides a battery using the electrolyte composition.

本発明の電解質組成物を用いると、サイクル特性に優れ、エネルギー密度の高い電池が得られることも見いだした。   It has also been found that when the electrolyte composition of the present invention is used, a battery having excellent cycle characteristics and high energy density can be obtained.

本発明の成分(1)を含む電解質組成物は加工性、成形性、機械的強度、柔軟性や耐熱性などに優れている。また、本発明の電解質組成物はリチウム金属への電気化学的特性が著しく改善されている。したがって電池(特に、二次電池)をはじめ、大容量コンデンサー、表示素子、例えばエレクトロクロミックディスプレイなど電子機器への応用が期待される。   The electrolyte composition containing the component (1) of the present invention is excellent in processability, moldability, mechanical strength, flexibility, heat resistance, and the like. The electrolyte composition of the present invention has remarkably improved electrochemical characteristics for lithium metal. Therefore, application to electronic devices such as batteries (particularly secondary batteries), large-capacity capacitors, display elements such as electrochromic displays is expected.

本発明の電解質組成物は、ポリマー(1)および低分子エーテル化合物(2)の少なくとも一方を含む。電解質組成物は、ポリマー(1)と低分子エーテル化合物(2)の両方を含んでよい。
エーテル結合を有するポリマーの主鎖は、下記式(i)で表される構成単位と、下記式(ii)で表される構成単位とを有してなる共重合体、下記式(i)で表される構成単位と、下記式(iii)で表される架橋可能な構成単位とを有してなる共重合体、あるいは構成単位(i)、構成単位(ii)、および下記式(iii)で表される架橋可能な構成単位を有してなる共重合体であることが好ましい。更にはランダム共重合体の方が好ましい。

Figure 2006134817
Figure 2006134817
[式中、Rは炭素数 1〜6のアルキル基、フェニル基または -CHO-Rを表し、Rは炭素数 1〜6のアルキル基またはフェニル基または-(-CH-CH-O-)a-R2’または-CH[CH-O-(-CH-CH-O-)b-R2’]を表し、R2’ は炭素数 1〜6のアルキル基、aおよびb は 0〜12の整数である。]
Figure 2006134817
[式中、Rは(a)反応性ケイ素基、(b)メチルエポキシ基、(c)エチレン性不飽和基または(d)ハロゲン原子を有する反応性基を表す] The electrolyte composition of the present invention contains at least one of a polymer (1) and a low molecular ether compound (2). The electrolyte composition may include both the polymer (1) and the low molecular weight ether compound (2).
The main chain of the polymer having an ether bond is a copolymer having a structural unit represented by the following formula (i) and a structural unit represented by the following formula (ii), A copolymer having a structural unit represented by the following formula (iii) and a crosslinkable structural unit, or the structural unit (i), the structural unit (ii), and the following formula (iii) It is preferable that it is a copolymer which has a crosslinkable structural unit represented by these. Furthermore, a random copolymer is preferred.
Figure 2006134817
Figure 2006134817
[Wherein, R 1 represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group, or —CH 2 OR 2 , and R 2 represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group, or — (— CH 2 —CH 2 -O-) aR 2 'or -CH [CH 2 -O - (- CH 2 -CH 2 -O-) bR 2'] represents 2, R 2 'is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a and b is an integer from 0 to 12. ]
Figure 2006134817
[Wherein R 3 represents (a) a reactive silicon group, (b) a methylepoxy group, (c) an ethylenically unsaturated group or (d) a reactive group having a halogen atom]

ポリマー(1)における構成単位(i)を構成する単量体は、エチレンオキシドである。   The monomer constituting the structural unit (i) in the polymer (1) is ethylene oxide.

ポリマー(1)における構成単位(ii)を構成するオキシラン化合物には、置換基を有していてもよいアルキレンオキサイド、グリシジルエーテル化合物などがある。具体的には、プロピレンオキシド、メチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、スチレンオキシド、フェニルグリシジルエーテル、1,2-エポキシヘキサンなどのオキシラン化合物、エチレングリコールメチルグリシジルエーテル、ジエチレングリコールメチルグリシジルエーテル、トリエチレングリコールメチルグリシジルエーテル、1,3-ビス(2-メトキシエトキシ)プロパン 2-グリシジルエーテル、1,3-ビス[2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ]プロパン2-グリシジルエーテルが挙げられる。   Examples of the oxirane compound constituting the structural unit (ii) in the polymer (1) include an alkylene oxide and a glycidyl ether compound which may have a substituent. Specifically, oxirane compounds such as propylene oxide, methyl glycidyl ether, butyl glycidyl ether, styrene oxide, phenyl glycidyl ether, 1,2-epoxyhexane, ethylene glycol methyl glycidyl ether, diethylene glycol methyl glycidyl ether, triethylene glycol methyl glycidyl Examples include ether, 1,3-bis (2-methoxyethoxy) propane 2-glycidyl ether, and 1,3-bis [2- (2-methoxyethoxy) ethoxy] propane 2-glycidyl ether.

ポリマー(1)における架橋可能な構成単位(iii)を形成するオキシラン化合物の反応性官能基は、(a)反応性ケイ素基、(b)メチルエポキシ基、(c)エチレン性不飽和基、または(d)ハロゲン原子である。   The reactive functional group of the oxirane compound forming the crosslinkable structural unit (iii) in the polymer (1) is (a) a reactive silicon group, (b) a methylepoxy group, (c) an ethylenically unsaturated group, or (D) A halogen atom.

反応性ケイ素基(a)を有するオキシラン化合物には、2-グリシドキシエチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、4-グリシドキシブチルメチルトリメトキシシラン、3-(1,2−エポキシ)プロピルトリメトキシシラン、4-(1,2−エポキシ)ブチルトリメトキシシラン、5-(1,2−エポキシ)ペンチルトリメトキシシラン、1-(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチルメチルジメトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどが挙げられる。これらの中で、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランおよび3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランが特に好ましい。   Examples of oxirane compounds having a reactive silicon group (a) include 2-glycidoxyethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 4-glycidoxybutyl Methyltrimethoxysilane, 3- (1,2-epoxy) propyltrimethoxysilane, 4- (1,2-epoxy) butyltrimethoxysilane, 5- (1,2-epoxy) pentyltrimethoxysilane, 1- ( 3,4-epoxycyclohexyl) methylmethyldimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane and the like. Of these, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane and 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane are particularly preferred.

メチルエポキシ基(b)を有するオキシラン化合物には、2,3-エポキシプロピル-2',3'-エポキシ-2'-メチルプロピルエーテル、エチレングリコール-2,3-エポキシプロピル-2',3'-エポキシ-2'-メチルプロピルエーテル、及びジエチレングリコール-2,3-エポキシプロピル-2',3'-エポキシ-2'-メチルプロピルエーテル、2-メチル-1,2,3,4-ジエポキシブタン、2-メチル-1,2,4,5-ジエポキシペンタン、2-メチル-1,2,5,6-ジエポキシヘキサン、ヒドロキノン-2,3-エポキシプロピル-2',3'-エポキシ-2'-メチルプロピルエーテル、カテコール-2,3-エポキシプロピル-2',3'-エポキシ-2'-メチルプロピルエーテルなどが挙げられる。   Examples of oxirane compounds having a methyl epoxy group (b) include 2,3-epoxypropyl-2 ′, 3′-epoxy-2′-methylpropyl ether, ethylene glycol-2,3-epoxypropyl-2 ′, 3 ′. -Epoxy-2'-methylpropyl ether and diethylene glycol-2,3-epoxypropyl-2 ', 3'-epoxy-2'-methylpropyl ether, 2-methyl-1,2,3,4-diepoxybutane 2-methyl-1,2,4,5-diepoxypentane, 2-methyl-1,2,5,6-diepoxyhexane, hydroquinone-2,3-epoxypropyl-2 ', 3'-epoxy- Examples include 2'-methylpropyl ether, catechol-2,3-epoxypropyl-2 ', 3'-epoxy-2'-methylpropyl ether, and the like.

その中でも、特に2,3-エポキシプロピル-2',3'-エポキシ-2'-メチルプロピルエーテル、及びエチレングリコール-2,3-エポキシプロピル-2',3'-エポキシ-2'-メチルプロピルエーテルが好ましい。   Among them, especially 2,3-epoxypropyl-2 ', 3'-epoxy-2'-methylpropyl ether and ethylene glycol-2,3-epoxypropyl-2', 3'-epoxy-2'-methylpropyl Ether is preferred.

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

ハロゲン原子(d)を有するオキシラン化合物には、エピブロモヒドリン、エピヨードヒドリン、エピクロロヒドリンなどが挙げられる。   Examples of the oxirane compound having a halogen atom (d) include epibromohydrin, epiiodohydrin, epichlorohydrin and the like.

エーテル結合を有するポリマーの重合法は、エチレンオキサイド部分の開環反応により共重合体を得る重合法であり、特開昭 63-154736号公報および特開昭 62-169823号公報に記載の方法と同様にして行われる。   The polymerization method of a polymer having an ether bond is a polymerization method for obtaining a copolymer by a ring-opening reaction of an ethylene oxide moiety, and the method described in JP-A-63-154736 and JP-A-62-169823 The same is done.

重合反応は次のようして行える。開環重合用触媒として有機アルミニウムを主体とする触媒系、有機亜鉛を主体とする触媒系、有機錫-リン酸エステル縮合物触媒系などを用いて、各モノマーを溶媒の存在下又は不存在下、反応温度 10〜80℃、撹拌下で反応させることによってポリエーテル共重合体が得られる。なかでも、重合度、あるいは作られる共重合体の性質などの点から、有機錫-リン酸エステル縮合物触媒系が特に好ましい。重合反応において反応性官能基は反応せず、反応性官能基を有するポリマー(1)が得られる。   The polymerization reaction can be performed as follows. Using a catalyst system mainly composed of organoaluminum, a catalyst system composed mainly of organic zinc, or an organotin-phosphate ester condensate catalyst system as a ring-opening polymerization catalyst, each monomer is present in the presence or absence of a solvent. The polyether copolymer is obtained by reacting under stirring at a reaction temperature of 10 to 80 ° C. Of these, an organotin-phosphate ester condensate catalyst system is particularly preferred from the viewpoint of the degree of polymerization or the properties of the copolymer to be produced. In the polymerization reaction, the reactive functional group does not react, and the polymer (1) having the reactive functional group is obtained.

本発明の電解質組成物に使われるエーテル結合を有するポリマーに対して、構成単位(i)を構成するエチレンオキシドの割合は 10〜95重量%、好ましくは 20〜90重量%、例えば25〜80重量%、構成単位(ii)を構成するオキシラン化合物の量は 90〜5重量%、好ましくは 80〜10重量%、例えば70〜15重量%、架橋可能な構成単位(iii)を構成するオキシラン化合物は 0〜30重量%、好ましくは 0〜20重量%、例えば1〜15重量%である。   The proportion of ethylene oxide constituting the structural unit (i) is 10 to 95% by weight, preferably 20 to 90% by weight, for example 25 to 80% by weight, based on the polymer having an ether bond used in the electrolyte composition of the present invention. The amount of the oxirane compound constituting the structural unit (ii) is 90 to 5% by weight, preferably 80 to 10% by weight, for example 70 to 15% by weight. The oxirane compound constituting the crosslinkable structural unit (iii) is 0 -30% by weight, preferably 0-20% by weight, for example 1-15% by weight.

架橋可能な構成単位(iii)を構成するオキシラン化合物の量が 30重量%以下である場合に、架橋されたポリマーは、イオン伝導度が良好である。   When the amount of the oxirane compound constituting the crosslinkable structural unit (iii) is 30% by weight or less, the crosslinked polymer has good ionic conductivity.

構成単位(i)を構成するエチレンオキシドの量が 10重量%以上である場合に、低温でもリチウム塩化合物が溶けやすいために、イオン伝導度が高い。
一般にポリマー電解質はガラス転移温度を下げることによりイオン伝導性が向上することは知られているが、本発明のエーテル結合を有するポリマー(1)を含む電解質組成物の場合はイオン伝導性の向上効果が格段に大きいことがわかった。
When the amount of ethylene oxide constituting the structural unit (i) is 10% by weight or more, the lithium salt compound is easily dissolved even at a low temperature, so that the ionic conductivity is high.
In general, polymer electrolytes are known to improve ion conductivity by lowering the glass transition temperature. However, in the case of an electrolyte composition containing the polymer (1) having an ether bond of the present invention, the effect of improving ion conductivity. Was found to be much larger.

電解質組成物に使われるポリマーの分子量は、良好な加工性、成形性、機械的強度、柔軟性を得るために、重量平均分子量 10〜10の範囲内、好ましくは 10〜10の範囲内のものが適する。 The molecular weight of the polymer used in the electrolyte composition is within the range of a weight average molecular weight of 10 4 to 10 8 , preferably 10 5 to 10 7 in order to obtain good processability, moldability, mechanical strength and flexibility. Those within range are suitable.

反応性官能基が反応性ケイ素基(a)であるポリマー(1)の架橋方法としては、反応性ケイ素基と水との反応によって架橋できる。反応性を高めるには、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズマレート等のスズ化合物、テトラブチルチタネート、テトラプロピルチタネート等のチタン化合物、アルミニウムトリスアセチルアセトナート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート等のアルミニウム等のアルミニウム化合物などの有機金属化合物、あるいは、ブチルアミン、オクチルアミン等のアミン系化合物などを触媒として用いても良い。   As a crosslinking method of the polymer (1) whose reactive functional group is the reactive silicon group (a), crosslinking can be performed by reaction of the reactive silicon group with water. To increase reactivity, tin compounds such as dibutyltin dilaurate and dibutyltin malate, titanium compounds such as tetrabutyl titanate and tetrapropyl titanate, aluminum compounds such as aluminum such as aluminum trisacetylacetonate and aluminum trisethylacetoacetate, etc. An organometallic compound or an amine compound such as butylamine or octylamine may be used as a catalyst.

反応性官能基がメチルエポキシ基(b)であるポリマー(1)の架橋方法においてはポリアミン類、酸無水物類などが用いられる。
ポリアミン類としては、ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミンなどの脂肪族ポリアミン、4,4'-ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジフェニルスルホン、m-フェニレンジアミン、キシリレンジアミンなどの芳香族ポリアミン等が挙げられる。ポリアミンの添加量はポリアミンの種類により異なるが、通常、ポリマー(1)100重量部に対して 0.1〜10重量部の範囲である。
In the crosslinking method of the polymer (1) in which the reactive functional group is a methyl epoxy group (b), polyamines, acid anhydrides and the like are used.
Examples of polyamines include aliphatic polyamines such as diethylenetriamine and dipropylenetriamine, and aromatic polyamines such as 4,4′-diaminodiphenyl ether, diaminodiphenylsulfone, m-phenylenediamine, and xylylenediamine. The amount of polyamine added varies depending on the type of polyamine, but is usually in the range of 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of polymer (1).

酸無水物類としては、無水マレイン酸、無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラメチレン無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。酸無水物類の添加量は酸無水物の種類により異なるが、通常、ポリマー(1)100重量部に対して 0.1〜10重量部の範囲である。これらの架橋には促進剤を用いても良く、ポリアミン類の架橋反応にはフェノール、クレゾール、レゾルシンなどがあり、酸無水物類の架橋反応にはベンジルジメチルアミン、2-(ジメチルアミノエチル)フェノール、ジメチルアニリンなどがある。促進剤の添加量は促進剤により異なるが、通常、架橋剤 100重量部に対して 0.1〜10重量部の範囲である。   Examples of the acid anhydrides include maleic anhydride, phthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, tetramethylene maleic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride and the like. The amount of acid anhydride added varies depending on the type of acid anhydride, but is usually in the range of 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the polymer (1). Accelerators may be used for these crosslinks, such as phenol, cresol, and resorcin for polyamine cross-linking reactions, and benzyldimethylamine and 2- (dimethylaminoethyl) phenol for cross-linking reactions of acid anhydrides. And dimethylaniline. The addition amount of the accelerator varies depending on the accelerator, but is usually in the range of 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the crosslinking agent.

反応性官能基がエチレン性不飽和基(c)であるポリマー(1)の架橋方法としては、有機過酸化物、アゾ化合物等から選ばれるラジカル開始剤、紫外線、電子線等の活性エネルギー線が用いられる。更には、水素化ケイ素を有する架橋剤を用いる事もできる。   Examples of the crosslinking method of the polymer (1) in which the reactive functional group is an ethylenically unsaturated group (c) include radical initiators selected from organic peroxides, azo compounds, and the like, and active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams. Used. Furthermore, a crosslinking agent having silicon hydride can also be used.

有機過酸化物としては、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシエステル等、通常架橋用途に使用されているものが用いられ、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、ジ-t-ブチルパーオキサイド、t-ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、ベンゾイルパーオキサイド、等が挙げられる。有機過酸化物の添加量は有機過酸化物の種類により異なるが、通常、ポリマー(1)100重量部に対して 0.1〜10重量部の範囲内である。   Examples of organic peroxides include ketone peroxides, peroxyketals, hydroperoxides, dialkyl peroxides, diacyl peroxides, peroxydicarbonates, peroxyesters, and the like that are usually used for crosslinking. 1,1-bis (t-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, di-t-butyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2, 5-di (t-butylperoxy) hexane, benzoyl peroxide, and the like. The amount of organic peroxide added varies depending on the type of organic peroxide, but is usually in the range of 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the polymer (1).

アゾ化合物としてはアゾニトリル化合物、アゾアミド化合物、アゾアミジン化合物等、通常架橋用途に使用されているものが用いられ、2,2'-アゾビスイソブチロニトリル、2,2'-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2'-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2-アゾビス(2-メチル-N-フェニルプロピオンアミジン)二塩酸塩、2,2'-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]、2,2'-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2'-アゾビス(2-メチルプロパン)、2,2'-アゾビス[2-(ヒドロキシメチル)プロピオニトリル]等が挙げられる。アゾ化合物の添加量はアゾ化合物の種類により異なるが、通常、ポリマー(1)100重量部に対して 0.1〜10重量部の範囲内である。   As the azo compound, those usually used for crosslinking such as an azonitrile compound, an azoamide compound, an azoamidine compound, etc. are used. 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyrate) Nitrile), 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2-azobis (2-methyl-N-phenylpropionamidine) dihydrochloride, 2,2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane], 2,2'-azobis [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) propionamide], 2,2'-azobis (2-methylpropane) 2,2′-azobis [2- (hydroxymethyl) propionitrile] and the like. Although the addition amount of an azo compound changes with kinds of azo compound, it is in the range of 0.1-10 weight part normally with respect to 100 weight part of polymers (1).

紫外線等の活性エネルギー線照射による架橋においては、アクリル酸グリシジルエーテル、メタクリル酸グリシジルエーテル、ケイ皮酸グリシジルエーテルが特に好ましい。また、増感助剤としてジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、フェニルケトン等のアセトフェノン類、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル等のベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン、4-フェニルベンゾフェノン等のベンゾフェノン類、2-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン等のチオキサントン類、3-スルホニルアジド安息香酸、4-スルホニルアジド安息香酸等のアジド類等を任意に用いることができる。   In crosslinking by irradiation with active energy rays such as ultraviolet rays, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, and glycidyl cinnamate are particularly preferable. Further, as sensitization aids, diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, acetophenones such as phenyl ketone, benzoin ethers such as benzoin and benzoin methyl ether, benzophenone, 4- Benzophenones such as phenylbenzophenone, thioxanthones such as 2-isopropylthioxanthone and 2,4-dimethylthioxanthone, and azides such as 3-sulfonyl azidobenzoic acid and 4-sulfonylazidebenzoic acid can be arbitrarily used.

架橋助剤としてエチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、オリゴエチレングリコールジアクリレート、オリゴエチレングリコールジメタクリレート、アリルメタリクレート、アリルアクリレート、ジアリルマレート、トリアリルイソシアヌレート、ビスフェニルマレイミド、無水マレイン酸等を任意に用いることができる。   Crosslinking aids such as ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, oligoethylene glycol diacrylate, oligoethylene glycol dimethacrylate, allyl methacrylate, allyl acrylate, diallyl malate, triallyl isocyanurate, bisphenylmaleimide, maleic anhydride, etc. Can be used arbitrarily.

エチレン性不飽和基(c)を架橋する水素化ケイ素を有する化合物としては、少なくとも2個の水素化ケイ素を有する化合物が用いられる。特にポリシロキサン化合物またはポリシラン化合物が良い。   As the compound having silicon hydride for crosslinking the ethylenically unsaturated group (c), a compound having at least two silicon hydrides is used. In particular, a polysiloxane compound or a polysilane compound is preferable.

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

反応性官能基がハロゲン原子(d)であるエーテル結合を有するポリマー(1)の架橋方法としては、ポリアミン類、メルカプトイミダゾリン類、メルカプトピリミジン類、チオウレア類、ポリメルカプタン類等の架橋剤が用いられる。ポリアミン類としては、トリエチレンテトラミン、ヘキサメチレンジアミン等が挙げられる。メルカプトイミダゾリン類としては2-メルカプトイミダゾリン、4-メチル-2-メルカプトイミダゾリン等が挙げられる。メルカプトピリミジン類としては2-メルカプトピリミジン、4,6-ジメチル-2-メルカプトピリミジン、等が挙げられる。チオウレア類としてはエチレンチオウレア、ジブチルチオウレアなどが挙げられる。ポリメルカプタン類としては2-ジブチルアミノ-4,6-ジメチルカプト-s-トリアジン、2-フェニルアミノ-4,6-ジメルカプトトリアジン、等が挙げられる。架橋剤の添加量は架橋剤の種類により異なるが、通常、ポリマー(1)100重量部に対して 0.1〜30重量部の範囲である。   As a method for crosslinking the polymer (1) having an ether bond whose reactive functional group is a halogen atom (d), a crosslinking agent such as polyamines, mercaptoimidazolines, mercaptopyrimidines, thioureas, and polymercaptans is used. . Examples of polyamines include triethylenetetramine and hexamethylenediamine. Examples of mercaptoimidazolines include 2-mercaptoimidazoline and 4-methyl-2-mercaptoimidazoline. Examples of mercaptopyrimidines include 2-mercaptopyrimidine, 4,6-dimethyl-2-mercaptopyrimidine, and the like. Examples of thioureas include ethylene thiourea and dibutyl thiourea. Examples of the polymercaptans include 2-dibutylamino-4,6-dimethylcapto-s-triazine, 2-phenylamino-4,6-dimercaptotriazine, and the like. Although the addition amount of a crosslinking agent changes with kinds of crosslinking agent, it is 0.1-30 weight part normally with respect to 100 weight part of polymers (1).

また、電解質組成物に更に受酸剤となる金属化合物を添加することは、ハロゲン含有ポリマーの熱安定性の見地から有効である。このような受酸剤となる金属酸化物としては、周期律表第II族金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、カルボン酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、亜リン酸塩、周期律表VIa族金属の酸化物、塩基性炭酸塩、塩基性カルボン酸塩、塩基性亜リン酸塩、塩基性亜硫酸塩、三塩基性硫酸塩等がある。具体的な例としては、マグネシア、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム、鉛丹、ステアリン酸錫、等を挙げることができる。上記酸受酸剤となる金属化合物の配合量は種類により異なるが、通常、ポリマー(1)100重量部に対して 0.1〜30重量部の範囲である。   In addition, it is effective from the viewpoint of the thermal stability of the halogen-containing polymer to add a metal compound serving as an acid acceptor to the electrolyte composition. Examples of metal oxides that serve as such acid acceptors include Group II metal oxides, hydroxides, carbonates, carboxylates, silicates, borates, phosphites, periodic Table VIa group metal oxides, basic carbonates, basic carboxylates, basic phosphites, basic sulfites, tribasic sulfates, and the like. Specific examples include magnesia, magnesium hydroxide, magnesium carbonate, calcium silicate, calcium stearate, red lead, tin stearate, and the like. The amount of the metal compound serving as the acid acceptor varies depending on the type, but is usually in the range of 0.1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer (1).

エチレンオキシド単位を有する低分子エーテル化合物(2)は、ポリマー(1)と併用する場合には可塑剤として機能する。ポリマー電解質組成物にエチレンオキシド単位を有する低分子エーテル化合物(2)を添加すると、ポリマーの結晶化が抑制されガラス転移温度が低下し、低温でも無定形相が多く形成されるためにイオン伝導度が高くなる。   The low molecular ether compound (2) having an ethylene oxide unit functions as a plasticizer when used in combination with the polymer (1). When the low molecular weight ether compound (2) having an ethylene oxide unit is added to the polymer electrolyte composition, the crystallization of the polymer is suppressed, the glass transition temperature is lowered, and a large number of amorphous phases are formed even at a low temperature. Get higher.

エチレンオキシド単位を有するエーテル化合物を含む低分子エーテル化合物(2)は分子量3000以下のエーテル化合物が好ましい。低分子エーテル化合物の好ましい分子構造例は下記式(iv)〜(vii)のいずれかで表される低分子エーテル化合物が好ましい。

Figure 2006134817
Figure 2006134817
Figure 2006134817
Figure 2006134817
[式中、R〜R18 は、炭素数 1〜6のアルキル基、c〜r は 0〜12の数である。] The low molecular ether compound (2) containing an ether compound having an ethylene oxide unit is preferably an ether compound having a molecular weight of 3000 or less. Preferred examples of the molecular structure of the low molecular ether compound are preferably low molecular ether compounds represented by any of the following formulas (iv) to (vii).
Figure 2006134817
Figure 2006134817
Figure 2006134817
Figure 2006134817
[Wherein, R 4 to R 18 are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, and c to r are 0 to 12 numbers. ]

本発明において用いられるリチウムメチド塩化合物(B)は、電解質組成物を構成する成分(A)すなわち、ポリマー(1)、低分子エーテル化合物(2)、もしくはポリマー(1)と低分子エーテル化合物(2)の混合物に可溶であることが好ましい。リチウムメチド化合物の例は下記式(viii)であらわされるものが好ましい。

Figure 2006134817
[式中、R19 は SOCF2n+1 または CH2n+1, n は 1〜5 の整数である。]
リチウムメチド化合物の具体例としては、リチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド、リチウムトリス(ペンタフルオロエタンスルホニル)メチドが挙げられる。
また、他のリチウム塩化合物と併用することもできる。他のリチウム塩化合物としては、陽イオンのリチウムイオンと、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、過塩素酸イオン、チオシアン酸イオン、テトラフルオロホウ素酸イオン、硝酸イオン、AsF 、PF 、ステアリルスルホン酸イオン、オクチルスルホン酸イオン、ドデシルベンゼンスルホン酸イオン、ナフタレンスルホン酸イオン、ドデシルナフタレンスルホン酸イオン、7,7,8,8-テトラシアノ-p-キノジメタンイオン、XSO 、[(XSO)(XSO)N]から選ばれた陰イオンとからなる化合物が挙げられる。但し、X、X及び Yは電子吸引性基である。好ましくはX及びXは各々独立して炭素数が1から6迄のパーフルオロアルキル基又はパーフルオロアリール基であり、Yはニトロ基、ニトロソ基、カルボニル基、カルボキシル基又はシアノ基である。X及びX2は各々同一であっても、異なっていてもよい。 The lithium methide salt compound (B) used in the present invention comprises the component (A) constituting the electrolyte composition, that is, the polymer (1), the low molecular ether compound (2), or the polymer (1) and the low molecular ether compound (2 It is preferably soluble in the mixture of Examples of the lithium methide compound are preferably those represented by the following formula (viii).
Figure 2006134817
[Wherein R 19 is SO 2 C n F 2n + 1 or C n H 2n + 1 , n is an integer of 1 to 5. ]
Specific examples of the lithium methide compound include lithium tris (trifluoromethanesulfonyl) methide and lithium tris (pentafluoroethanesulfonyl) methide.
Moreover, it can also use together with another lithium salt compound. Other lithium salt compounds include cation lithium ions, chlorine ions, bromine ions, iodine ions, perchlorate ions, thiocyanate ions, tetrafluoroborate ions, nitrate ions, AsF 6 , PF 6 , Stearyl sulfonate ion, octyl sulfonate ion, dodecylbenzene sulfonate ion, naphthalene sulfonate ion, dodecyl naphthalene sulfonate ion, 7,7,8,8-tetracyano-p-quinodimethane ion, X 1 SO 3 , And a compound comprising an anion selected from [(X 1 SO 2 ) (X 2 SO 2 ) N] . However, X 1 , X 2 and Y are electron withdrawing groups. Preferably X 1 and X 2 are each independently a perfluoroalkyl group or a perfluoroaryl group having 1 to 6 carbon atoms, and Y is a nitro group, a nitroso group, a carbonyl group, a carboxyl group or a cyano group. . X 1 and X 2 may be the same or different.

本発明において、リチウムメチド塩化合物(B)または他のリチウム塩化合物との合計使用量は(A)すなわちポリマー(1)、低分子エーテル化合物(2)、あるいは併用する場合には(1)および(2)の合計100重量部に対して1〜500重量部、好ましくは 3〜300重部の範囲がよい。この値が 500重量部以下にあると、電解質組成物がポリマー(1)を含む場合には加工性、成形性及び得られた電解質の機械的強度や柔軟性が高く、さらにイオン伝導性も高い。他のリチウム塩化合物の使用量はリチウムメチド塩化合物(B)100重量部に対して 0〜100,000重量部、好ましくは 0〜10,000重量部、例えば1〜2,000重量部の範囲がよい。   In the present invention, the total amount used with the lithium metide salt compound (B) or other lithium salt compound is (A), that is, the polymer (1), the low molecular weight ether compound (2), or (1) and ( The range of 1 to 500 parts by weight, preferably 3 to 300 parts by weight, based on the total 100 parts by weight of 2). When this value is 500 parts by weight or less, when the electrolyte composition contains the polymer (1), the workability, the moldability, the mechanical strength and flexibility of the obtained electrolyte are high, and the ionic conductivity is also high. . The amount of the other lithium salt compound to be used is in the range of 0 to 100,000 parts by weight, preferably 0 to 10,000 parts by weight, for example 1 to 2,000 parts by weight, based on 100 parts by weight of the lithium metide salt compound (B).

電解質組成物を使用する際に難燃性が必要な場合には、難燃剤を使用できる。難燃剤として、臭素化エポキシ化合物、テトラブロムビスフェノールA、塩素化パラフィン等のハロゲン化物、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、リン酸エステル、ポリリン酸塩、及びホウ酸亜鉛から選択して有効量を添加する。   A flame retardant can be used when a flame retardance is required when using an electrolyte composition. Flame retardants include brominated epoxy compounds, tetrabrombisphenol A, halides such as chlorinated paraffin, antimony trioxide, antimony pentoxide, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, phosphate ester, polyphosphate, and zinc borate Select from and add an effective amount.

電解質組成物を使用する際にリチウム金属との安定性が必要な場合には、安定剤を併用できる。安定剤として、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートなどの不飽和基を有する環状カーボネートを有効量添加する。   A stabilizer can be used in combination when stability with lithium metal is required when the electrolyte composition is used. An effective amount of a cyclic carbonate having an unsaturated group such as vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate is added as a stabilizer.

リチウム金属電池の場合、リチウムメチド塩(B)は負極の金属リチウムに安定であり、リチウムのデンドライド成長を抑制する。   In the case of a lithium metal battery, the lithium methide salt (B) is stable to the metal lithium of the negative electrode, and suppresses dendrite growth of lithium.

本発明の電解質組成物の製造方法は特に制約はないが、通常夫々の成分を機械的に混合すればよい。電解質組成物を構成する成分(A)としてポリマー(1)を用いる場合には各種ニーダー類、オープンロール、押出機などを任意に使用できる。架橋を必要とするポリマー(1)の場合には、それぞれの成分を機械的に混合後、架橋させるなどの方法によって製造される。架橋後に低分子エーテル化合物(2)に長時間浸漬して含浸させても良い。   Although there is no restriction | limiting in particular in the manufacturing method of the electrolyte composition of this invention, Usually, what is necessary is just to mix each component mechanically. When the polymer (1) is used as the component (A) constituting the electrolyte composition, various kneaders, open rolls, extruders, and the like can be arbitrarily used. In the case of the polymer (1) requiring cross-linking, it is produced by a method such as cross-linking after mechanically mixing the respective components. After crosslinking, the low molecular weight ether compound (2) may be immersed for a long time to be impregnated.

リチウムメチド塩化合物(B)および低分子エーテル化合物(2)をポリマー(1)に混合する方法は特に制約されないが、リチウムメチド塩(B)および低分子エーテル化合物(2)を含む有機溶媒にポリマー(1)を長時間浸漬して含浸させる方法、リチウムメチド塩(B)および低分子エーテル化合物(2)をポリマー(1)へ機械的に混合させる方法、ポリマー(1)およびリチウムメチド塩(B)を低分子エーテル化合物(2)に溶かして混合させる方法あるいはポリマー(1)を一度他の有機溶媒に溶かした後、低分子エーテル化合物(2)を混合させる方法などがある。有機溶媒を使用して製造する場合は、各種の極性溶媒、例えばテトラヒドロフラン、アセトン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジオキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が単独、或いは混合して用いられる。   The method for mixing the lithium methide salt compound (B) and the low molecular weight ether compound (2) with the polymer (1) is not particularly limited, but the polymer (1 ) For a long time soaking and impregnation, a method of mechanically mixing the lithium methide salt (B) and the low molecular weight ether compound (2) into the polymer (1), a low molecular weight of the polymer (1) and the lithium methide salt (B) There are a method in which the ether compound (2) is dissolved and mixed, or a method in which the polymer (1) is once dissolved in another organic solvent and then the low molecular ether compound (2) is mixed. When producing using an organic solvent, various polar solvents such as tetrahydrofuran, acetone, acetonitrile, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dioxane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like are used alone or in combination.

本発明で示された電解質組成物は蒸気圧が低く、特に、架橋した電解質組成物は機械的強度と柔軟性に優れており、その性質を利用して大面積薄膜形状の固体電解質とすることが容易に得られる。例えば本発明の電解質組成物を用いた電池の作製が可能である。この場合、正極材料としてはリチウムを吸蔵および脱離することが可能な正極材料であれば良く、リチウム酸化物、リチウム硫化物あるいはリチウムを含む層間化合物などのリチウム含有化合物が適当である。具体的にはリチウム-マンガン複合酸化物、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、五酸化バナジウム、オリビン型リン酸鉄、ポリアセチレン、ポリピレン、ポリアニリン、ポリフェニレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド、ポリピロール、ポリフラン、ポリアズレン等がある。負極材料としてはリチウム金属を用いることが出来る。また、負極材料としてはリチウムを吸蔵および脱離することが可能な負極材料であれば良く、炭素材料、リチウムと合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素の単体もしくは化合物、他の金属化合物あるいは高分子化合物が適当である。炭素材料の具体例としては黒鉛、難黒鉛化炭素および易黒鉛化炭素などが挙げられる。リチウムと合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素の具体例としては錫、アルミニウム、鉛、インジウム、ケイ素、亜鉛、マグネシウム、ホウ素、ガリウム、ゲルマニウムなどが挙げられる。他の金属化合物の具体例としては酸化鉄、酸化ルテニウムあるいは酸化モリブデン等が挙げられる。高分子化合物の具体例としてはポリアセチレン、ポリアニリンあるいはポリピロールなどが挙げられる。また高いイオン伝導性を利用してアルカリ金属イオン、Cuイオン、Caイオン、及びMgイオン等の陽イオンのイオン電極の隔膜としての利用も考えられる。本発明の電解質組成物は特に電池、キャパシター、センサー等の電気化学デバイス用材料として好適である。   The electrolyte composition shown in the present invention has a low vapor pressure, and in particular, the crosslinked electrolyte composition is excellent in mechanical strength and flexibility. Is easily obtained. For example, it is possible to produce a battery using the electrolyte composition of the present invention. In this case, the positive electrode material may be any positive electrode material capable of inserting and extracting lithium, and a lithium-containing compound such as lithium oxide, lithium sulfide, or an intercalation compound containing lithium is suitable. Specifically, lithium-manganese composite oxide, lithium cobaltate, lithium nickelate, vanadium pentoxide, olivine-type iron phosphate, polyacetylene, polypyrene, polyaniline, polyphenylene, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polypyrrole, polyfuran, polyazulene, etc. is there. Lithium metal can be used as the negative electrode material. The negative electrode material may be any negative electrode material capable of inserting and extracting lithium, and may be a carbon material, a metal element or a metalloid element or compound capable of forming an alloy with lithium, another metal compound or High molecular compounds are suitable. Specific examples of the carbon material include graphite, non-graphitizable carbon, and graphitizable carbon. Specific examples of the metal element or metalloid element capable of forming an alloy with lithium include tin, aluminum, lead, indium, silicon, zinc, magnesium, boron, gallium, and germanium. Specific examples of other metal compounds include iron oxide, ruthenium oxide, molybdenum oxide and the like. Specific examples of the polymer compound include polyacetylene, polyaniline, and polypyrrole. Moreover, utilization as a diaphragm of an ion electrode of cations, such as an alkali metal ion, Cu ion, Ca ion, and Mg ion, is also considered using high ion conductivity. The electrolyte composition of the present invention is particularly suitable as a material for electrochemical devices such as batteries, capacitors and sensors.

以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。なお、本発明における電解質組成物と二次電池は下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. In addition, the electrolyte composition and the secondary battery in the present invention are not limited to those shown in the following examples, and can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the invention.

エーテル結合を有するポリマー(1)のモノマー換算組成は H NMRスペクトルにより求めた。エーテル結合を有するポリマーの分子量測定にはゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定を行い、標準ポリスチレン換算により分子量を算出した。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定は(株)島津製作所の測定装置 RID-6A、昭和電工(株)製カラムのショウデックスKD-807、KD-806、KD-806M 及び KD-803、及び溶媒ジメチルホルムアミド(DMF)を用いて 60℃で行った。ガラス転移温度はセイコー電子工業(株)製 DSC 220 を用い、融解熱量はパーキンエルマー社製示差走査熱量計 DSC 7 を用い、窒素雰囲気中、温度範囲 -100〜80℃、昇温速度 10℃/minで測定した。導電率の測定はSUS製の電極をもちいて、10℃の恒温槽中にセルを設置し、印加電圧30mV、周波数範囲 10Hz〜10MHzの交流法を用い、複素インピーダンス法により算出した。
リチウム金属と本発明の電解質組成物の安定性評価には、リチウム析出溶解効率試験を行った。リチウム析出溶解効率試験には(株)ナガノ製充放電試験器 BTS-2004Wを用いた。銅箔と対極に金属リチウムを用い、両極間に電解質組成物を挟んで試験セルを作製した。電流密度 0.1mA/cm2で10時間リチウムを銅極上に析出させた後、電流密度 0.1mA/cm2で終止電圧 2.0Vまでリチウムを溶解する操作を繰り返し行った。リチウム析出溶解効率は以下の式より求めた。
リチウム析出溶解効率(%)=(nサイクル目の溶解に要した時間/nサイクル目の析出に要した時間)×100
The monomer equivalent composition of the polymer (1) having an ether bond was determined by 1 H NMR spectrum. For measuring the molecular weight of the polymer having an ether bond, gel permeation chromatography was performed, and the molecular weight was calculated in terms of standard polystyrene. Gel permeation chromatography measurement was performed by Shimadzu Corporation RID-6A, Showa Denko Co., Ltd. columns Shodex KD-807, KD-806, KD-806M and KD-803, and solvent dimethylformamide ( DMF) at 60 ° C. The glass transition temperature is DSC 220 manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd., and the heat of fusion is DSC 7 differential scanning calorimeter manufactured by PerkinElmer. Measured in min. The conductivity was measured by a complex impedance method using an electrode made of SUS, placing the cell in a thermostat at 10 ° C., and using an AC method with an applied voltage of 30 mV and a frequency range of 10 Hz to 10 MHz.
In order to evaluate the stability of the lithium metal and the electrolyte composition of the present invention, a lithium precipitation dissolution efficiency test was conducted. A charge / discharge tester BTS-2004W manufactured by Nagano Co., Ltd. was used for the lithium precipitation dissolution efficiency test. A test cell was prepared by using metallic lithium for the copper foil and the counter electrode and sandwiching the electrolyte composition between the two electrodes. After 10 hours lithium at a current density of 0.1 mA / cm 2 is deposited on the copper electrode, operation was repeated for dissolving lithium to a final voltage 2.0V at a current density of 0.1 mA / cm 2. The lithium precipitation dissolution efficiency was determined from the following equation.
Lithium precipitation dissolution efficiency (%) = (time required for dissolution in n cycle / time required for precipitation in n cycle) × 100

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

重合例1(ポリマーの製造)
内容量3Lのガラス製4つ口フラスコの内部を窒素置換し、これに触媒として触媒の製造例で示した縮合物質 2gと水分 10ppm以下に調整したメタクリル酸グリシジル 60g 及び溶媒としてn−ヘキサン 1,000gを仕込み、エチレンオキシド 195g はメタクリル酸グリシジルの重合率をガスクロマトグラフィーで追跡しながら、逐次添加した。重合反応はメタノールで停止した。デカンテーションによりポリマーを取り出した後、常圧下 40℃で 24時間、更に減圧下 45℃で 10時間乾燥してポリマー 207gを得た。この共重合体のガラス転移温度は -62℃、重量平均分子量は 120万、融解熱量は 65J/gであった。H NMRスペクトルによるこの共重合体のモノマー換算組成分析結果はエチレンオキシド80wt%、メタクリル酸グリシジル20wt%であった。
Polymerization Example 1 (Production of polymer)
The inside of a glass 4-necked flask with an internal volume of 3 L was purged with nitrogen, 2 g of the condensate shown in the catalyst production example as a catalyst, 60 g of glycidyl methacrylate adjusted to a water content of 10 ppm or less, and n-hexane 1,000 g as a solvent Then, 195 g of ethylene oxide was sequentially added while monitoring the polymerization rate of glycidyl methacrylate by gas chromatography. The polymerization reaction was stopped with methanol. The polymer was taken out by decantation and then dried at 40 ° C. under normal pressure for 24 hours and further under reduced pressure at 45 ° C. for 10 hours to obtain 207 g of polymer. This copolymer had a glass transition temperature of -62 ° C, a weight average molecular weight of 1,200,000, and a heat of fusion of 65 J / g. As a result of analyzing the composition in terms of monomer of the copolymer by 1 H NMR spectrum, ethylene oxide was 80 wt% and glycidyl methacrylate was 20 wt%.

重合例2(ポリマーの製造)
内容量3Lのガラス製4つ口フラスコの内部を窒素置換し、これに触媒として触媒の製造例で示した縮合物質 2gと水分 10ppm以下に調整したプロピレンオキシド 100g、メタクリル酸グリシジル 10g及び溶媒としてn−ヘキサン 1,000g を仕込み、エチレンオキシド 200g はプロピレンオキシドの重合率をガスクロマトグラフィーで追跡しながら、逐次添加した。重合反応はメタノールで停止した。デカンテーションによりポリマーを取り出した後、常圧下 40℃で 24時間、更に減圧下 45℃で 10時間乾燥してポリマー 283gを得た。この共重合体のガラス転移温度は -68℃、重量平均分子量は 170万、融解熱量は 7J/gであった。H NMRスペクトルによるこの共重合体のモノマー換算組成分析結果はエチレンオキシド 67wt%、プロピレンオキシド 30wt%、メタクリル酸グリシジル 3wt%であった。
Polymerization Example 2 (Production of polymer)
The inside of a glass 4-necked flask with an internal volume of 3 L was purged with nitrogen, and as a catalyst, 2 g of the condensate shown in the catalyst production example, 100 g of propylene oxide adjusted to a water content of 10 ppm or less, 10 g of glycidyl methacrylate and n as a solvent -1,000 g of hexane was charged, and 200 g of ethylene oxide was sequentially added while monitoring the polymerization rate of propylene oxide by gas chromatography. The polymerization reaction was stopped with methanol. The polymer was taken out by decantation and then dried at 40 ° C. under normal pressure for 24 hours and further at 45 ° C. for 10 hours under reduced pressure to obtain 283 g of polymer. This copolymer had a glass transition temperature of −68 ° C., a weight average molecular weight of 1.7 million, and a heat of fusion of 7 J / g. As a result of analyzing the composition of the copolymer in terms of monomers by 1 H NMR spectrum, ethylene oxide was 67 wt%, propylene oxide was 30 wt%, and glycidyl methacrylate was 3 wt%.

重合例3(ポリマーの製造)
内容量 3Lのガラス製4つ口フラスコの内部を窒素置換し、これに触媒として触媒の製造例で示した縮合物質 2gと水分 10ppm以下に調整した下記式(x)のオキシラン化合物(GM) 100g、アリルグリシジルエーテル 10g及び溶媒としてn−ヘキサン 1,000g を仕込み、エチレンオキシド 120g は GMの重合率をガスクロマトグラフィーで追跡しながら、逐次添加した。重合反応はメタノールで停止した。デカンテーションによりポリマーを取り出した後、常圧下 40℃で 24時間、更に減圧下 45℃で 10時間乾燥してポリマー 205g を得た。この共重合体のガラス転移温度は -74℃、重量平均分子量は 115万、融解熱量は 3J/g であった。H NMRスペクトルによるこの共重合体のモノマー換算組成分析結果はエチレンオキシド 53wt%、GM 43wt%、アリルグリシジルエーテル 4wt%であった。

Figure 2006134817
Polymerization Example 3 (Production of polymer)
The inside of a 3L glass four-necked flask with nitrogen content was replaced with nitrogen, and as a catalyst, 2g of the condensate shown in the catalyst production example and 100g of oxirane compound (GM) of formula (x) Then, 10 g of allyl glycidyl ether and 1,000 g of n-hexane were charged, and 120 g of ethylene oxide was sequentially added while monitoring the polymerization rate of GM by gas chromatography. The polymerization reaction was stopped with methanol. The polymer was taken out by decantation and then dried at 40 ° C. under normal pressure for 24 hours and further at 45 ° C. for 10 hours under reduced pressure to obtain 205 g of polymer. This copolymer had a glass transition temperature of -74 ° C., a weight average molecular weight of 1.15 million, and a heat of fusion of 3 J / g. As a result of monomer composition analysis of this copolymer by 1 H NMR spectrum, ethylene oxide was 53 wt%, GM was 43 wt%, and allyl glycidyl ether was 4 wt%.
Figure 2006134817

重合例4(ポリマーの製造)
内容量3Lのガラス製4つ口フラスコの内部を窒素置換し、これに触媒として触媒の製造例で示した縮合物質 2gと水分 10ppm以下に調整した下記式(ix)のオキシラン化合物(EM) 180g、アリルグリシジルエーテル 20g及び溶媒としてn−ヘキサン 1,000g を仕込み、エチレンオキシド 120g は EM の重合率をガスクロマトグラフィーで追跡しながら、逐次添加した。重合反応はメタノールで停止した。デカンテーションによりポリマーを取り出した後、常圧下 40℃で 24時間、更に減圧下 45℃で 10時間乾燥してポリマー 298gを得た。この共重合体のガラス転移温度は -72℃、重量平均分子量は 130万、融解熱量は 3J/gであった。H NMRスペクトルによるこの共重合体のモノマー換算組成分析結果はエチレンオキシド 37wt%、EM 57wt%、アリルグリシジルエーテル 6wt% であった。

Figure 2006134817
Polymerization Example 4 (Production of polymer)
The inside of a glass 4-necked flask with an internal volume of 3 L is purged with nitrogen, and as a catalyst, 2 g of the condensate shown in the catalyst production example and 180 g of oxirane compound (EM) of the following formula (ix) adjusted to a water content of 10 ppm or less Then, 20 g of allyl glycidyl ether and 1,000 g of n-hexane were charged, and 120 g of ethylene oxide was sequentially added while monitoring the polymerization rate of EM by gas chromatography. The polymerization reaction was stopped with methanol. The polymer was taken out by decantation and then dried at 40 ° C. under normal pressure for 24 hours and further under reduced pressure at 45 ° C. for 10 hours to obtain 298 g of polymer. This copolymer had a glass transition temperature of −72 ° C., a weight average molecular weight of 1.3 million, and a heat of fusion of 3 J / g. The results of analyzing the composition of this copolymer in terms of monomer by 1 H NMR spectrum were ethylene oxide 37 wt%, EM 57 wt%, and allyl glycidyl ether 6 wt%.
Figure 2006134817

実施例1
下記式(vii-1)のエチレンオキシド単位を有する低分子エーテル化合物3g、リチウム塩化合物としてリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド 1.7gを均一になるまで混合させ、電解質組成物を得た。イオン導電率は1.8×10-4S/cm、リチウム析出溶解効率の平均値は 93%であった。その結果を表1に示す。

Figure 2006134817
Example 1
An electrolyte composition was obtained by mixing 3 g of a low molecular weight ether compound having an ethylene oxide unit of the following formula (vii-1) and 1.7 g of lithium tris (trifluoromethanesulfonyl) methide as a lithium salt compound until uniform. The ionic conductivity was 1.8 × 10 −4 S / cm, and the average value of the lithium precipitation dissolution efficiency was 93%. The results are shown in Table 1.
Figure 2006134817

実施例2
下記式(iv-1)のエチレンオキシド単位を有する低分子エーテル化合物3g、リチウム塩化合物としてリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド 1.7gを均一になるまで混合させ、電解質組成物を得た。イオン導電率は2.4×10-4S/cm、リチウム析出溶解効率の平均値は 95%であった。その結果を表1に示す。

Figure 2006134817
Example 2
An electrolyte composition was obtained by mixing 3 g of a low molecular weight ether compound having an ethylene oxide unit of the following formula (iv-1) and 1.7 g of lithium tris (trifluoromethanesulfonyl) methide as a lithium salt compound until uniform. The ionic conductivity was 2.4 × 10 −4 S / cm, and the average lithium precipitation dissolution efficiency was 95%. The results are shown in Table 1.
Figure 2006134817

実施例3
下記式(iv-2)のエチレンオキシド単位を有する低分子エーテル化合物3g、リチウム塩化合物としてリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド 1.7gを均一になるまで混合させ、電解質組成物を得た。イオン導電率は3.6×10-4S/cm、リチウム析出溶解効率の平均値は 96%であった。その結果を表1に示す。

Figure 2006134817
Example 3
An electrolyte composition was obtained by mixing 3 g of a low molecular weight ether compound having an ethylene oxide unit of the following formula (iv-2) and 1.7 g of lithium tris (trifluoromethanesulfonyl) methide as a lithium salt compound until uniform. The ionic conductivity was 3.6 × 10 −4 S / cm, and the average value of the lithium precipitation dissolution efficiency was 96%. The results are shown in Table 1.
Figure 2006134817

比較例1
上記式(vii-1)のエチレンオキシド単位を有する低分子エーテル化合物3g、リチウム塩化合物としてリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI) 1.2gを均一になるまで混合させ、電解質組成物を得た。イオン導電率は3.2×10-4S/cm、リチウム析出溶解効率の平均値は 58%であった。その結果を表1に示す。
Comparative Example 1
An electrolyte composition was obtained by mixing 3 g of a low molecular weight ether compound having an ethylene oxide unit of the above formula (vii-1) and 1.2 g of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI) as a lithium salt compound until uniform. The ionic conductivity was 3.2 × 10 −4 S / cm, and the average lithium precipitation dissolution efficiency was 58%. The results are shown in Table 1.

比較例2
上記式(iv-1)のエチレンオキシド単位を有する低分子エーテル化合物3g、リチウム塩化合物としてホウフッ化リチウム(LiBF4) 0.3gを均一になるまで混合させ、電解質組成物を得た。イオン導電率は2.1×10-4S/cm、リチウム析出溶解効率の平均値は 32%であった。その結果を表1に示す。
Comparative Example 2
An electrolyte composition was obtained by mixing 3 g of a low molecular weight ether compound having an ethylene oxide unit of the above formula (iv-1) and 0.3 g of lithium borofluoride (LiBF 4 ) as a lithium salt compound until uniform. The ionic conductivity was 2.1 × 10 −4 S / cm, and the average value of the lithium precipitation dissolution efficiency was 32%. The results are shown in Table 1.

比較例3
上記式(iv-2)のエチレンオキシド単位を有する低分子エーテル化合物3g、リチウム塩化合物として過塩素酸リチウム(LiClO4) 0.3gを均一になるまで混合させ、電解質組成物を得た。イオン導電率は3.2×10-4S/cm、リチウム析出溶解効率の平均値は 30%であった。その結果を表1に示す。
Comparative Example 3
An electrolyte composition was obtained by mixing 3 g of a low molecular weight ether compound having an ethylene oxide unit of the above formula (iv-2) and 0.3 g of lithium perchlorate (LiClO 4 ) as a lithium salt compound until uniform. The ionic conductivity was 3.2 × 10 −4 S / cm, and the average value of the lithium precipitation dissolution efficiency was 30%. The results are shown in Table 1.

実施例4
重合例1で得られた重量平均分子量が 120万であるエチレンオキシド/メタクリル酸グリシジル2元共重合体 1g、上記式(vii-1)のエチレンオキシド単位を有する低分子エーテル化合物5g、リチウム塩化合物としてリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド 3.4gをアセトニトリル 20g 中で均一になるまで混合させ、厚さ 16μmの多孔質膜(東燃化学株式会社製E16)に両面塗布した後、30℃で12時間減圧乾燥し、37μmの電解質フィルムを得た。リチウム析出溶解効率の平均値は 95%であった。その結果を表1に示す。
Example 4
1 g of an ethylene oxide / glycidyl methacrylate binary copolymer having a weight average molecular weight of 1.2 million obtained in Polymerization Example 1, 5 g of a low molecular weight ether compound having an ethylene oxide unit of the above formula (vii-1), and lithium as a lithium salt compound After mixing 3.4 g of tris (trifluoromethanesulfonyl) methide in 20 g of acetonitrile until it is uniform, it was coated on both sides of a 16 μm thick porous membrane (E16 manufactured by Tonen Chemical Co., Ltd.) and then dried under reduced pressure at 30 ° C. for 12 hours. A 37 μm electrolyte film was obtained. The average lithium precipitation dissolution efficiency was 95%. The results are shown in Table 1.

比較例4
実施例4のリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチドの代わりに、リチウムビス(トリフルオロメチルスルフォニル)イミド(LiTFSI) 2.4g を用いて、同様の操作で、32μmの電解質フィルムを得た。リチウム析出溶解効率の平均値は 62%であった。その結果を表1に示す。
Comparative Example 4
An electrolyte film of 32 μm was obtained in the same manner using 2.4 g of lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (LiTFSI) instead of lithium tris (trifluoromethanesulfonyl) methide in Example 4. The average lithium precipitation dissolution efficiency was 62%. The results are shown in Table 1.

実施例5
重合例2で得られた重量平均分子量が 170万であるエチレンオキシド/プロピレンオキシド/メタクリル酸グリシジル3元共重合体 1g、上記式(iv-1)のエチレンオキシド単位を有する低分子エーテル化合物2g、リチウム塩化合物としてリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド1.7g、開始剤として過酸化ベンゾイル 0.015g、架橋助剤としてエチレングリコールジアクリレート 0.3gをアセトニトリル 27g 中で均一になるまで混合させた後、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)フィルムに均一に塗布した。その後、30℃で12時間減圧乾燥し、更に、100℃、3時間、窒素雰囲気下で加熱を行い、50μmの電解質架橋フィルムを得た。イオン導電率は1.1×10-4S/cm、リチウム析出溶解効率の平均値は 94%であった。その結果を表1に示す。
Example 5
1 g of ethylene oxide / propylene oxide / glycidyl methacrylate terpolymer having a weight average molecular weight of 1.7 million obtained in Polymerization Example 2, 2 g of a low molecular weight ether compound having an ethylene oxide unit of the above formula (iv-1), lithium salt After mixing 1.7 g of lithium tris (trifluoromethanesulfonyl) methide as a compound, 0.015 g of benzoyl peroxide as an initiator, and 0.3 g of ethylene glycol diacrylate as a crosslinking aid in 27 g of acetonitrile until homogeneous, a polyethylene terephthalate resin ( PET) film was uniformly applied. Thereafter, it was dried under reduced pressure at 30 ° C. for 12 hours, and further heated at 100 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a 50 μm crosslinked electrolyte film. The ionic conductivity was 1.1 × 10 −4 S / cm, and the average value of the lithium precipitation dissolution efficiency was 94%. The results are shown in Table 1.

比較例5
実施例5のリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチドをホウフッ化リチウム(LiBF4)0.3gに置き換えて同様の操作で、45μmの電解質フィルムを得た。イオン導電率は9.3×10-5S/cm、リチウム析出溶解効率の平均値は 35%であった。その結果を表1に示す。
Comparative Example 5
A 45 μm electrolyte film was obtained in the same manner by replacing lithium tris (trifluoromethanesulfonyl) methide in Example 5 with 0.3 g of lithium borofluoride (LiBF 4). The ionic conductivity was 9.3 × 10 −5 S / cm, and the average value of the lithium precipitation dissolution efficiency was 35%. The results are shown in Table 1.

実施例6
重合例3で得られた重量平均分子量が115万であるエチレンオキシド/GM/アリルグリシジルエーテル3元共重合体 1g、上記式(iv-2)のエチレンオキシド単位を有する低分子エーテル化合物2g、リチウム塩化合物としてリチウムビス(パーフルオロエチルスルフォニル)イミド(LiBETI) 1.4g、リチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド0.17g、開始剤として過酸化ベンゾイル 0.015g、架橋助剤としてエチレングリコールジアクリレート 0.3gをアセトニトリル 50g 中で均一になるまで混合させた後、PETフィルムに均一に塗布した。その後、30℃で12時間減圧乾燥し、更に、100℃、3時間、窒素雰囲気下で加熱を行い、50μmの電解質架橋フィルムを得た。リチウム析出溶解効率の平均値は94%であった。その結果を表1に示す。
Example 6
1 g of ethylene oxide / GM / allyl glycidyl ether terpolymer having a weight average molecular weight of 1.15 million obtained in Polymerization Example 3, 2 g of a low molecular ether compound having an ethylene oxide unit of the above formula (iv-2), lithium salt compound Lithium bis (perfluoroethylsulfonyl) imide (LiBETI) 1.4 g, lithium tris (trifluoromethanesulfonyl) methide 0.17 g, benzoyl peroxide 0.015 g as an initiator, ethylene glycol diacrylate 0.3 g as a crosslinking aid in 50 g of acetonitrile Was mixed until uniform, and then uniformly applied to a PET film. Thereafter, it was dried under reduced pressure at 30 ° C. for 12 hours, and further heated at 100 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a 50 μm crosslinked electrolyte film. The average value of the lithium precipitation dissolution efficiency was 94%. The results are shown in Table 1.

比較例6
実施例6のリチウム塩をリチウムビス(パーフルオロエチルスルフォニル)イミド(LiBETI)1.6gに置き換えて同様の操作で、60μmの電解質フィルムを得た。リチウム析出溶解効率の平均値は 77%であった。その結果を表1に示す。
Comparative Example 6
A lithium salt of Example 6 was replaced with 1.6 g of lithium bis (perfluoroethylsulfonyl) imide (LiBETI), and a 60 μm electrolyte film was obtained in the same manner. The average value of the lithium precipitation dissolution efficiency was 77%. The results are shown in Table 1.

実施例7
重合例4で得られた重量平均分子量が130万であるエチレンオキシド/EM/アリルグリシジルエーテル3元共重合体 3g、リチウム塩化合物としてリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド 1.7g、開始剤として過酸化ベンゾイル 0.015g、架橋助剤としてエチレングリコールジメタクリレート 0.15gをアセトニトリル 50g 中で均一になるまで混合させた後、PETフィルムに均一に塗布した。その後、30℃で12時間減圧乾燥し、更に、100℃、3時間、窒素雰囲気下で加熱を行い、50μmの電解質架橋フィルムを得た。イオン導電率は4.2×10-6S/cm、リチウム析出溶解効率の平均値は 97%であった。その結果を表1に示す。
Example 7
3 g of ethylene oxide / EM / allyl glycidyl ether terpolymer having a weight average molecular weight of 1.3 million obtained in Polymerization Example 4, 1.7 g of lithium tris (trifluoromethanesulfonyl) methide as a lithium salt compound, and benzoyl peroxide as an initiator 0.015 g and 0.15 g of ethylene glycol dimethacrylate as a crosslinking aid were mixed in 50 g of acetonitrile until uniform, and then uniformly applied to a PET film. Thereafter, it was dried under reduced pressure at 30 ° C. for 12 hours, and further heated at 100 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a 50 μm crosslinked electrolyte film. The ionic conductivity was 4.2 × 10 −6 S / cm, and the average lithium precipitation dissolution efficiency was 97%. The results are shown in Table 1.

比較例7
実施例7のリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチドを過塩素酸リチウム(LiClO4) 0.3gに置き換えて同様の操作で、43μmの電解質フィルムを得た。イオン導電率は2.8×10-6S/cm、リチウム析出溶解効率の平均値は 29%であった。その結果を表1に示す。
Comparative Example 7
The lithium tris (trifluoromethanesulfonyl) methide of Example 7 was replaced with 0.3 g of lithium perchlorate (LiClO 4 ) to obtain a 43 μm electrolyte film in the same manner. The ionic conductivity was 2.8 × 10 −6 S / cm, and the average value of the lithium precipitation dissolution efficiency was 29%. The results are shown in Table 1.

Figure 2006134817
Figure 2006134817

正極の作製例1
コバルト酸リチウム粉末(本荘FMCエナジーシステムズ製) 90g、アセチレンブラック (電気化学工業株式会社製デンカブラック)4g、ポリフッ化ビニリデン(SOLVAY SOLEXIS社製 SOLEF 1015)6g、ジメチルホルムアミド 100g をディスパーを用いて混合した後、アルミニウム箔(厚さ 25μm)上に塗布後、減圧乾燥により、溶媒を除去した。二本ロールを用いてプレスを行った後、直径14mmの円盤状に切断を行った。切断した電極を減圧下で120℃に加熱乾燥し、アルゴン雰囲気のグローブボックス中で保管した。
Production example 1 of positive electrode
90 g of lithium cobaltate powder (Honjo FMC Energy Systems), 4 g of acetylene black (Denka Black manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.), 6 g of polyvinylidene fluoride (SOLEF 1015 manufactured by SOLVAY SOLEXIS), and 100 g of dimethylformamide were mixed using a disper. Then, after coating on an aluminum foil (thickness 25 μm), the solvent was removed by drying under reduced pressure. After pressing using two rolls, it was cut into a disk shape with a diameter of 14 mm. The cut electrode was dried by heating to 120 ° C. under reduced pressure and stored in a glove box under an argon atmosphere.

正極の作製例2
コバルト酸リチウム粉末(本荘FMCエナジーシステムズ製)83g、アセチレンブラック (電気化学工業株式会社製デンカブラック)5g、重合例4で得られたエチレンオキシド/EM/アリルグリシジルエーテル3元共重合体12gおよびリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド6.8gを加え、アセトニトリル分散液中で2時間混合し、ペースト状としてアルミニウム箔上に均一に塗布し、100℃で2時間乾燥後、ロールプレス機(サンク株式会社製チビロールプレス)でプレスした。直径14mmの円盤状に切断を行った後、切断した電極を減圧下で80℃に加熱乾燥し、アルゴン雰囲気のグローブボックス中で保管した。
Production example 2 of positive electrode
83 g of lithium cobaltate powder (Honjo FMC Energy Systems), 5 g of acetylene black (Denka Black manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.), 12 g of the ethylene oxide / EM / allyl glycidyl ether terpolymer obtained in Polymerization Example 4 and lithium tris 6.8 g of (trifluoromethanesulfonyl) methide was added, mixed in acetonitrile dispersion for 2 hours, applied as a paste uniformly on aluminum foil, dried at 100 ° C. for 2 hours, and then rolled with a press machine (Chibi manufactured by Sunk Co., Ltd.). (Roll press). After cutting into a disk shape having a diameter of 14 mm, the cut electrode was dried by heating to 80 ° C. under reduced pressure and stored in a glove box in an argon atmosphere.

正極の作製例3
正極の作製例2のリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチドの変わりにホウフッ化リチウム1.5gを用いて正極の作製例2と同様にして正極を作製した。
Production Example 3 of positive electrode
A positive electrode was produced in the same manner as in Production Example 2 of the positive electrode using 1.5 g of lithium borofluoride instead of lithium tris (trifluoromethanesulfonyl) methide in Production Example 2 of the positive electrode.

実施例8
実施例2で得られた電解質組成物、負極として厚み30μmのリチウム金属箔、正極の作製例1で作製した正極、および電極間には厚み25μmのポリエチレン製微多孔膜を配して二次電池を構成した。
充電は4.2 Vまで0.1mA/cm2で定電流充電を行い、その後4.2Vの定電圧で電流値が0.005mA/cm2に低下するまで行った。放電は0.1mA/cm2の定電流で3Vまで行った。50サイクル目の放電容量は5サイクル目の放電容量の 90%を示した。
Example 8
A secondary battery in which an electrolyte composition obtained in Example 2, a lithium metal foil having a thickness of 30 μm as a negative electrode, a positive electrode prepared in Preparation Example 1 of a positive electrode, and a polyethylene microporous film having a thickness of 25 μm are arranged between the electrodes. Configured.
Charging was performed at a constant current of 0.1 mA / cm 2 up to 4.2 V, and then until the current value decreased to 0.005 mA / cm 2 at a constant voltage of 4.2 V. Discharging was performed at a constant current of 0.1 mA / cm 2 up to 3V. The discharge capacity at the 50th cycle was 90% of the discharge capacity at the 5th cycle.

比較例8
比較例2で得られた電解質組成物を用いた以外は実施例8と同様に二次電池を作製し、充放電試験を行ったところ17サイクル目に短絡した。
Comparative Example 8
A secondary battery was prepared in the same manner as in Example 8 except that the electrolyte composition obtained in Comparative Example 2 was used, and a charge / discharge test was performed.

実施例9
実施例5で得られた電解質架橋フィルム、負極として厚み30μmのリチウム金属箔、正極の作製例2で作製した正極を用いて二次電池を構成した。
充電は4.2 Vまで0.1mA/cm2で定電流充電を行い、その後4.2Vの定電圧で電流値が0.005mA/cm2に低下するまで行った。放電は0.1mA/cm2の定電流で3Vまで行った。50サイクル目の放電容量は5サイクル目の放電容量の 93%を示した。
Example 9
A secondary battery was configured using the electrolyte crosslinked film obtained in Example 5, a lithium metal foil having a thickness of 30 μm as the negative electrode, and the positive electrode prepared in Production Example 2 of the positive electrode.
Charging was carried out at a constant current of 0.1 mA / cm 2 up to 4.2 V, and then at a constant voltage of 4.2 V until the current value dropped to 0.005 mA / cm 2 . Discharging was performed at a constant current of 0.1 mA / cm 2 up to 3V. The discharge capacity at the 50th cycle was 93% of the discharge capacity at the 5th cycle.

比較例9
比較例5で得られた電解質架橋フィルム、正極の作製例3で作製した正極を用いた以外は実施例9と同様にして二次電池を作成し、充放電試験を行ったところ14サイクル目に短絡した。
Comparative Example 9
A secondary battery was prepared in the same manner as in Example 9 except that the electrolyte crosslinked film obtained in Comparative Example 5 and the positive electrode prepared in Positive Electrode Preparation Example 3 were used. Short circuited.

本発明の電解質組成物はリチウム析出溶解効率が優れ、本電解質組成物を用いたリチウム電池はサイクル特性が優れている。したがって電池をはじめ、大容量コンデンサー、表示素子、例えばエレクトロクロミックディスプレイなど電子機器への応用、及びプラスチックの帯電防止剤としての応用が期待される。
The electrolyte composition of the present invention is excellent in lithium deposition dissolution efficiency, and the lithium battery using the electrolyte composition is excellent in cycle characteristics. Therefore, application to electronic devices such as batteries, large-capacity capacitors and display elements such as electrochromic displays, and application as antistatic agents for plastics are expected.

Claims (8)

(A)(1)エーテル結合を有するポリマーと、
(2)エチレンオキシド単位を有する低分子エーテル化合物と
の少なくとも一方と
(B)リチウムメチド塩化合物
からなる電解質組成物。
(A) (1) a polymer having an ether bond;
(2) An electrolyte composition comprising at least one of a low-molecular ether compound having an ethylene oxide unit and (B) a lithium methide salt compound.
エーテル結合を有するポリマー(1)はエチレンオキシド単位を有するポリエーテルである請求項1に記載の電解質組成物。   The electrolyte composition according to claim 1, wherein the polymer (1) having an ether bond is a polyether having an ethylene oxide unit. エーテル結合を有するポリマー(1)の主鎖が、下記式(i)で表される構成単位と、下記式(ii)で表される構成単位とを有してなる共重合体、および/または構成単位(i)および下記式(iii)で表される架橋可能な構成単位を有してなる共重合体および/または構成単位(i)、構成単位(ii)、および下記式(iii)で表される架橋可能な構成単位を有してなる共重合体である請求項1または2に記載の電解質組成物。
Figure 2006134817
Figure 2006134817
Figure 2006134817
[式中、R3 は(a)反応性ケイ素基、(b)メチルエポキシ基、(c)エチレン性不飽和基または(d)ハロゲン原子を有する反応性基を表す]
A copolymer in which the main chain of the polymer (1) having an ether bond has a structural unit represented by the following formula (i) and a structural unit represented by the following formula (ii); and / or A copolymer having a structural unit (i) and a crosslinkable structural unit represented by the following formula (iii) and / or the structural unit (i), the structural unit (ii), and the following formula (iii) The electrolyte composition according to claim 1, which is a copolymer having a crosslinkable structural unit.
Figure 2006134817
Figure 2006134817
Figure 2006134817
[Wherein R 3 represents (a) a reactive silicon group, (b) a methylepoxy group, (c) an ethylenically unsaturated group or (d) a reactive group having a halogen atom]
エチレンオキシド単位を有する低分子エーテル化合物(2)は(iv)〜(vii)のいずれかで表される化合物である請求項1から3のいずれかに記載の電解質組成物。
Figure 2006134817
Figure 2006134817
Figure 2006134817
Figure 2006134817
[式中、R〜R18 は、炭素数 1〜6のアルキル基、c〜r は 0〜12の数である。]
The electrolyte composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the low molecular weight ether compound (2) having an ethylene oxide unit is a compound represented by any one of (iv) to (vii).
Figure 2006134817
Figure 2006134817
Figure 2006134817
Figure 2006134817
[Wherein, R 4 to R 18 are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, and c to r are 0 to 12 numbers. ]
リチウムメチド塩化合物(B)が、下記式(viii)で表される請求項1から4のいずれかに記載の電解質組成物。
Figure 2006134817
[式中、R19 は SOCF2n+1 または CH2n+1, n は 1〜5 の整数である。]
The electrolyte composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the lithium metide salt compound (B) is represented by the following formula (viii).
Figure 2006134817
[Wherein R 19 is SO 2 C n F 2n + 1 or C n H 2n + 1 , n is an integer of 1 to 5. ]
請求項1〜5のいずれかに記載のエーテル結合を有するポリマー(1)を架橋して得られる架橋電解質組成物。   The crosslinked electrolyte composition obtained by bridge | crosslinking the polymer (1) which has an ether bond in any one of Claims 1-5. 請求項1〜6のいずれかに記載の電解質組成物、正極および負極からなる電池。   A battery comprising the electrolyte composition according to claim 1, a positive electrode, and a negative electrode. 負極がリチウム金属である請求項7に記載の電池。
The battery according to claim 7, wherein the negative electrode is lithium metal.
JP2004325356A 2004-11-09 2004-11-09 Electrolyte composition and battery Pending JP2006134817A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004325356A JP2006134817A (en) 2004-11-09 2004-11-09 Electrolyte composition and battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004325356A JP2006134817A (en) 2004-11-09 2004-11-09 Electrolyte composition and battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006134817A true JP2006134817A (en) 2006-05-25

Family

ID=36728150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004325356A Pending JP2006134817A (en) 2004-11-09 2004-11-09 Electrolyte composition and battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006134817A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008044735A1 (en) 2006-10-12 2008-04-17 Nof Corporation Ion conducting polymer electrolyte and secondary battery using the same
JP2015028905A (en) * 2013-06-28 2015-02-12 ダイソー株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07326383A (en) * 1994-05-30 1995-12-12 Sanyo Electric Co Ltd Polymeric sold electrolyte battery and manufacture thereof
JPH087924A (en) * 1994-06-16 1996-01-12 Yuasa Corp Cell employing ion conductive highpolymer compound
WO1998007772A1 (en) * 1996-08-20 1998-02-26 Daiso Co., Ltd. Solid polyelectrolyte
JPH1135765A (en) * 1997-07-24 1999-02-09 Sharp Corp Solid polyelectrolyte and its production
JP2001243987A (en) * 2000-03-01 2001-09-07 Daiso Co Ltd Ether compound electrolyte battery

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07326383A (en) * 1994-05-30 1995-12-12 Sanyo Electric Co Ltd Polymeric sold electrolyte battery and manufacture thereof
JPH087924A (en) * 1994-06-16 1996-01-12 Yuasa Corp Cell employing ion conductive highpolymer compound
WO1998007772A1 (en) * 1996-08-20 1998-02-26 Daiso Co., Ltd. Solid polyelectrolyte
JPH1135765A (en) * 1997-07-24 1999-02-09 Sharp Corp Solid polyelectrolyte and its production
JP2001243987A (en) * 2000-03-01 2001-09-07 Daiso Co Ltd Ether compound electrolyte battery

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008044735A1 (en) 2006-10-12 2008-04-17 Nof Corporation Ion conducting polymer electrolyte and secondary battery using the same
JP2015028905A (en) * 2013-06-28 2015-02-12 ダイソー株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3223978B2 (en) Polyether copolymer and polymer solid electrolyte
JP3215440B2 (en) Polymer solid electrolyte
JP3215436B2 (en) Crosslinked polymer solid electrolyte and its use
EP0945476B1 (en) Crosslinked solid polyether copolymer electrolyte
EP0838487B1 (en) Polyether copolymer and polymer solid electrolyte
EP0994143B1 (en) Solid polymer electrolyte and use thereof
JP4089221B2 (en) Polymer solid electrolyte and battery
US20030124432A1 (en) Electrolyte composition and battery
JP4164131B2 (en) Polyether copolymer, polymer solid electrolyte and battery
JP3484974B2 (en) New lithium polymer battery
JP3282565B2 (en) Crosslinked polymer solid electrolyte and its use
JP4640172B2 (en) Electrolyte composition and battery
JP4269648B2 (en) Electrolyte composition and battery
JP3427730B2 (en) Lithium polymer battery
JP4462012B2 (en) Electrolyte composition and battery
JP2006134817A (en) Electrolyte composition and battery
JP4560721B2 (en) Electrolyte composition and battery
JP4089246B2 (en) Crosslinked polymer solid electrolyte and battery

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20060222

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20060222

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070913

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101207

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110426