JP2011159503A - Lithium ion conductive polymer electrolyte and lithium battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluorine-containing copolymer with a high ion conductivity, excellent in retentivity of a solvent even if a low-concentrated electrolyte solution is used when it is used as a polymer electrolyte or a binder in a lithium battery. <P>SOLUTION: The lithium ion conductive polymer electrolyte contains a fluorine-content copolymer containing a polymerization unit based on a fluorine-containing ethylene monomer and a polymerization unit having a -SO<SB>3</SB>Li group as a side chain, and a solvent of a lithium ion coordination. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、リチウム二次電池に好適に用いられるポリマー電解質、及び、リチウム電池に関する。 The present invention relates to a polymer electrolyte suitably used for a lithium secondary battery and a lithium battery.

電極活物質としてアルカリ金属、アルカリ金属イオンを吸蔵、放出可能な材料を用いる電池が高エネルギー密度を有するものとして注目されており、なかでもリチウム二次電池は特にエネルギー密度が高いため、電子機器の電源として広く用いられつつある。 Batteries that use materials capable of occluding and releasing alkali metals and alkali metal ions as electrode active materials are attracting attention as having high energy density. Among them, lithium secondary batteries have particularly high energy density, so Widely used as a power source.

近年、一次電池及び二次電池に液状の電解液を用いることによって生じる漏液の対策、可燃性電解液の着火性低減対策、及び電池のフィルム状化による電子機器への組み込み性の向上とスペースの有効利用等の見地より、ポリマー電解質を用いることが提案されている(例えば、特許文献1及び2参照。)。 In recent years, measures against leakage caused by using liquid electrolytes for primary and secondary batteries, measures for reducing the ignitability of flammable electrolytes, and improving the ease of incorporation into electronic devices by making the batteries into a film and space From the standpoint of effective use of the polymer, it has been proposed to use a polymer electrolyte (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

中でも、ポリフッ化ビニリデンからなるポリマー電解質は電気化学的に安定であり、フッ素原子を含むのでポリマーが燃えにくい特徴があるが、ポリマー電解質の温度を上げると電解液がポリマーよりにじみ出るおそれがあった。この問題を解決する試みとして、フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体を使用することが提案されている(例えば、特許文献3参照。)。 Among them, the polymer electrolyte made of polyvinylidene fluoride is electrochemically stable and contains fluorine atoms, so that the polymer is difficult to burn. However, when the temperature of the polymer electrolyte is raised, the electrolyte may ooze out from the polymer. As an attempt to solve this problem, it has been proposed to use a vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer (see, for example, Patent Document 3).

特許文献4には、フッ化ビニリデンに基づく重合単位と−CFCOOLi又は−CFSOLiを含有する側鎖を有する重合単位とからなる共重合体をマトリックスとし、有機溶媒を含有するポリマー電解質であることを特徴とするリチウム電池が提案されている。 Patent Document 4, a copolymer comprising polymerization units and -CF 2 COOLi or polymerized units having a side chain containing a -CF 2 SO 3 Li which is based on vinylidene fluoride and matrix contains an organic solvent polymer A lithium battery characterized by being an electrolyte has been proposed.

特表平8−507407号公報JP-T 8-507407 特表平4−506726号公報Japanese National Patent Publication No. 4-506726 米国特許第5,296,318号明細書US Pat. No. 5,296,318 特開平10−284128号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-284128

特許文献3に記載されるように、一般的に、ポリマー電解質に用いられる有機電解液は、LiPFなどの支持塩をカーボネートなどの有機溶剤に溶解したものが用いられるが、これらの支持電解質は毒性が強く、電解液が漏液したときの危険性を大きくしていた。 As described in Patent Document 3, generally, an organic electrolyte used for a polymer electrolyte is a solution in which a supporting salt such as LiPF 6 is dissolved in an organic solvent such as carbonate. It was highly toxic and increased the risk of electrolyte leakage.

特許文献4において提案されたリチウムイオン電池においても、用いられる電解液は、LiPFを高い濃度で含有するものである。 Also in the lithium ion battery proposed in Patent Document 4, the electrolytic solution used contains LiPF 6 at a high concentration.

本発明は、ポリマー電解質又は結着剤としてリチウム電池に用いた場合、低い濃度の電解液を用いても、溶媒の保持性に優れ、高イオン伝導性の含フッ素共重合体を提供するものである。 The present invention provides a fluorine-containing copolymer having excellent solvent retention and high ion conductivity even when a low concentration electrolytic solution is used when used in a lithium battery as a polymer electrolyte or a binder. is there.

本発明は、含フッ素エチレン性モノマーに基づく重合単位と−SOLi基を側鎖に有する重合単位とを含む含フッ素共重合体、及び、リチウムイオン配位性の溶媒、を含むことを特徴とするリチウムイオン伝導性ポリマー電解質である。 The present invention includes a fluorine-containing copolymer containing a polymer unit based on a fluorine-containing ethylenic monomer and a polymer unit having a —SO 3 Li group in the side chain, and a lithium ion coordinating solvent. And a lithium ion conductive polymer electrolyte.

更に、分子量1000以下のリチウム塩をポリマー電解質に対して1質量%以下の含有量で含むことが好ましい。 Furthermore, it is preferable to contain a lithium salt having a molecular weight of 1000 or less in a content of 1% by mass or less with respect to the polymer electrolyte.

含フッ素エチレン性モノマーは、フッ化ビニリデンであることが好ましい。 The fluorine-containing ethylenic monomer is preferably vinylidene fluoride.

含フッ素エチレン性モノマーは、フッ化ビニリデンと、テトラフルオロエチレン及びヘキサフルオロプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種のモノマーと、であることが好ましい。 The fluorine-containing ethylenic monomer is preferably vinylidene fluoride and at least one monomer selected from the group consisting of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene.

含フッ素共重合体は、含フッ素エチレン性モノマーに基づく重合単位と−SOL基を側鎖に有する重合単位とのモル比が50/50〜85/15であることが好ましい。 The fluorine-containing copolymer preferably has a molar ratio of 50/50 to 85/15 of a polymer unit based on a fluorine-containing ethylenic monomer and a polymer unit having a —SO 3 L group in the side chain.

含フッ素共重合体は、フッ化ビニリデンに基づく重合単位(A)とテトラフルオロエチレン及びヘキサフルオロプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種のモノマーに基づく重合単位(B)とのモル比A/(A+B)が0.50〜0.95であることが好ましい。 The fluorine-containing copolymer has a molar ratio A / of a polymer unit (A) based on vinylidene fluoride and a polymer unit (B) based on at least one monomer selected from the group consisting of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene. (A + B) is preferably 0.50 to 0.95.

本発明は、上述のリチウムイオン伝導性ポリマー電解質を含むことを特徴とするリチウム電池用電極でもある。 The present invention also provides an electrode for a lithium battery comprising the above-described lithium ion conductive polymer electrolyte.

本発明は、上述のリチウムイオン伝導性ポリマー電解質を含むことを特徴とするリチウム電池でもある。 The present invention is also a lithium battery including the above-described lithium ion conductive polymer electrolyte.

本発明のポリマー電解質は、上記の構成からなるので、リチウム電池に用いた場合、支持電解質の濃度が低くても、高イオン伝導性を発現しうる。従って、毒性の強い支持電解質の使用量を格段に低減できるため、安全性に優れたリチウム電池が実現できるものである。 Since the polymer electrolyte of the present invention has the above-described configuration, when used in a lithium battery, it can exhibit high ionic conductivity even when the concentration of the supporting electrolyte is low. Therefore, the amount of the toxic supporting electrolyte used can be significantly reduced, and thus a lithium battery excellent in safety can be realized.

本発明のリチウムイオン伝導性ポリマー電解質は、少なくとも1種の含フッ素エチレン性モノマーに基づく重合単位と−SOLi基を側鎖に有する重合単位とを含む含フッ素共重合体、及び、リチウムイオン配位性の溶媒を含むことを特徴とする。 The lithium ion conductive polymer electrolyte of the present invention includes a fluorine-containing copolymer comprising a polymer unit based on at least one fluorine-containing ethylenic monomer and a polymer unit having a —SO 3 Li group in the side chain, and lithium ion It contains a coordinating solvent.

含フッ素エチレン性モノマーとしては、例えばフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、フッ化ビニル、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)等が挙げられる。 Examples of the fluorine-containing ethylenic monomer include vinylidene fluoride, tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, vinyl fluoride, hexafluoropropylene, perfluoro (methyl vinyl ether), perfluoro (propyl vinyl ether) and the like.

含フッ素エチレン性モノマーは、中でも、電気化学的に安定でイオン伝導性に優れるポリマー電解質となることから、フッ化ビニリデンであることが好ましい。含フッ素共重合体がフッ化ビニリデンに基づく重合単位を有すると、ポリマー電解質の誘電率を大きくすることができ、溶媒との親和性を良好にし、イオン伝導性を良好にする効果がある。 Among these, the fluorine-containing ethylenic monomer is preferably vinylidene fluoride because it becomes a polymer electrolyte that is electrochemically stable and excellent in ion conductivity. When the fluorinated copolymer has polymerized units based on vinylidene fluoride, the dielectric constant of the polymer electrolyte can be increased, and the affinity with the solvent is improved and the ionic conductivity is improved.

また、含フッ素エチレン性モノマーとして、フッ化ビニリデンと、フッ化ビニリデン以外の含フッ素エチレン性モノマーと、を使用することも好ましい。 Moreover, it is also preferable to use vinylidene fluoride and fluorine-containing ethylenic monomers other than vinylidene fluoride as the fluorine-containing ethylenic monomer.

フッ化ビニリデンに基づく重合単位を含む共重合体は、塩基性の強い電極活物質と接触すると脱HF反応が起こることがあり、電極ペーストがゲル化する問題がある。そこで、フッ化ビニリデン以外の含フッ素エチレン性モノマーを共重合せしめることにより、フッ化ビニリデンの連鎖を短くすることで、脱HF反応を緩和して生産性を改善する効果がある。 When a copolymer containing a polymer unit based on vinylidene fluoride is brought into contact with a strongly basic electrode active material, a deHF reaction may occur, which causes a problem of gelation of the electrode paste. Thus, by copolymerizing a fluorine-containing ethylenic monomer other than vinylidene fluoride, the chain of vinylidene fluoride is shortened, thereby reducing the deHF reaction and improving the productivity.

フッ化ビニリデン以外の含フッ素エチレン性モノマーとしては、共重合が容易であり、また電池系内で安定である点から、テトラフルオロエチレン及びヘキサフルオロプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種のモノマーであることが好ましく、テトラフルオロエチレンであることがより好ましい。 The fluorine-containing ethylenic monomer other than vinylidene fluoride is at least one monomer selected from the group consisting of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene because it is easy to copolymerize and is stable in the battery system. It is preferable that it is tetrafluoroethylene.

上記含フッ素共重合体は、フッ化ビニリデンに基づく重合単位(A)とフッ化ビニリデン以外の含フッ素エチレン性モノマーに基づく重合単位(B)とのモル比A/(A+B)が0.50〜0.95であることが好ましく、0.60〜0.90であることがより好ましい。 The fluorine-containing copolymer has a molar ratio A / (A + B) of a polymerization unit (A) based on vinylidene fluoride and a polymerization unit (B) based on a fluorine-containing ethylenic monomer other than vinylidene fluoride of 0.50 to 0.50. 0.95 is preferable, and 0.60 to 0.90 is more preferable.

フッ化ビニリデンの比率が多すぎると、上記脱HF反応により生産性が悪くなるおそれがある。少なすぎると、イオン伝導性が悪化するおそれがある。 If the ratio of vinylidene fluoride is too large, the productivity may deteriorate due to the deHF reaction. If the amount is too small, the ionic conductivity may deteriorate.

上記含フッ素共重合体は、含フッ素エチレン性モノマーに基づく重合単位及び−SOLi基を側鎖に有する重合単位とは異なる単量体に基づく重合単位を全重合単位の20モル%を超えない範囲で適宜含有させた共重合体であってもよい。 The fluorine-containing copolymer has a polymerization unit based on a monomer different from a polymerization unit based on a fluorine-containing ethylenic monomer and a polymerization unit having a —SO 3 Li group in the side chain, and exceeds 20 mol% of the total polymerization units. It may be a copolymer appropriately contained within a range.

他の単量体としては、例えばエチレン、プロピレン、イソブチレン、エチルビニルエーテル、酢酸ビニル、安息香酸ビニル、エチルアリルエーテル、シクロヘキシルアリルエーテル、ノルボルナジエン、クロトン酸及びそのエステル、アクリル酸及びそのアルキルエステル、メタクリル酸及びそのアルキルエステル等が挙げられる。 Examples of other monomers include ethylene, propylene, isobutylene, ethyl vinyl ether, vinyl acetate, vinyl benzoate, ethyl allyl ether, cyclohexyl allyl ether, norbornadiene, crotonic acid and esters thereof, acrylic acid and alkyl esters thereof, and methacrylic acid. And alkyl esters thereof.

−SOLi基を側鎖に有する重合単位としては、下記式(2)
−CF−C(−O−(CFCFY−O)−(CFY−SOLi)F− (2)
(式中、Yは、F、Cl又はCFを表し、YはF又はClを表し、n及びmは0〜2の整数を表す。)
で表される重合単位であることが、工業的に容易に合成できる点から好ましい。
As a polymerization unit having a —SO 3 Li group in the side chain, the following formula (2)
-CF 2 -C (-O- (CF 2 CFY 1 -O) n - (CFY 2) m -SO 3 Li) F- (2)
(In the formula, Y 1 represents F, Cl or CF 3 , Y 2 represents F or Cl, and n and m represent integers of 0 to 2.)
It is preferable from the point which can synthesize | combine easily industrially.

含フッ素共重合体は、含フッ素エチレン性モノマーに基づく重合単位と−SOL基を側鎖に有する重合単位とのモル比が50/50〜97/3であることが好ましい。 The fluorine-containing copolymer preferably has a molar ratio of a polymer unit based on a fluorine-containing ethylenic monomer and a polymer unit having a —SO 3 L group in the side chain of 50/50 to 97/3.

上記含フッ素共重合体は、含フッ素エチレン性モノマーに基づく重合単位が多すぎると、ポリマー電解質の電気伝導度が低くなるおそれがある。また、含フッ素エチレン性モノマーに基づく重合単位が少なすぎると、柔軟性が高くなりすぎ、強度が低下するおそれがある。 If the fluorine-containing copolymer has too many polymerized units based on the fluorine-containing ethylenic monomer, the electric conductivity of the polymer electrolyte may be lowered. Moreover, when there are too few polymer units based on a fluorine-containing ethylenic monomer, a softness | flexibility will become high too much and there exists a possibility that intensity | strength may fall.

上記含フッ素共重合体は、数平均分子量が1〜100万であることが好ましい。数平均分子量が100万を超えると、溶解粘度が著しく高くなるため加工性が悪くなったり、ポリマー電解質の電気伝導度が低下したりするので好ましくない。一方、1万未満であると、ポリマー電解質の機械的強度が著しく低下するので好ましくない。数平均分子量として、特に好ましくは3〜50万である。 The fluorine-containing copolymer preferably has a number average molecular weight of 1 to 1,000,000. When the number average molecular weight exceeds 1,000,000, the melt viscosity is remarkably increased, so that the processability is deteriorated and the electric conductivity of the polymer electrolyte is lowered. On the other hand, if it is less than 10,000, the mechanical strength of the polymer electrolyte is remarkably lowered, which is not preferable. The number average molecular weight is particularly preferably 3 to 500,000.

上記数平均分子量は、GPC(ゲルパーミェーションクロマトグラフ)法により測定する値であり、例えば、以下に示す方法により、標準ポリスチレンを基準として数平均分子量を算出することができる。
TOSOH製 HLC−8020を用い、カラムはポリスチレンゲル製MIXカラム(東ソーGMHシリーズ、30cmサイズ)を3本、40℃、NMP(5mmol/L LiBr含有)溶剤流速0.7mL/分で行うことができる。サンプル濃度は、0.1重量%で打ち込み量は500μLで行うことができる。数平均分子量がポリスチレン換算値で100,000〜500,000程度のもの、好ましくは130,000〜450,000程度のもの、更に好ましくは、160,000〜400,000程度のものがより好ましい。
The number average molecular weight is a value measured by a GPC (gel permeation chromatograph) method. For example, the number average molecular weight can be calculated based on standard polystyrene by the following method.
Using TLC HLC-8020 manufactured by TOSOH, three columns of polystyrene gel MIX columns (Tosoh GMH series, 30 cm size), 40 ° C., NMP (containing 5 mmol / L LiBr) solvent flow rate of 0.7 mL / min can be used. . The sample concentration can be 0.1 wt% and the implantation amount can be 500 μL. The number average molecular weight in terms of polystyrene is about 100,000 to 500,000, preferably about 130,000 to 450,000, and more preferably about 160,000 to 400,000.

上記含フッ素共重合体は、公知の方法により製造することもできるし、以下のように本発明者らが完成させた新規な製造方法により製造することもできる。 The fluorine-containing copolymer can be produced by a known method, or can be produced by a novel production method completed by the present inventors as follows.

すなわち、含フッ素共重合体は、含フッ素エチレン性モノマーと−SOLi基又はイオン解離性のスルホン酸誘導体を側鎖に有する共単量体とを水性媒体中でラジカル重合して含フッ素共重合体を得る工程を含む新規な製造方法により製造することもできる。 That is, the fluorine-containing copolymer is obtained by radical polymerization of a fluorine-containing ethylenic monomer and a comonomer having a —SO 3 Li group or an ionic dissociative sulfonic acid derivative in the side chain in an aqueous medium. It can also be produced by a novel production method including a step of obtaining a polymer.

イオン解離性のスルホン酸誘導体としては、−SOH、−SONR、−SONR及び−SO 1/L
(但し、R、R、R及びRは、同一又は異なり、水素原子若しくは炭素数1〜4のアルキル基を表し、Rは水素原子若しくはM 1/Lを表し、Rは水素原子若しくは炭素数1〜4のアルキル基若しくはスルホニル含有基を表し、M及びMは、同一若しくは異なって、L価の金属を表し、前記L価の金属は、周期表の1族、2族、4族、8族、11族、12族又は13族に属する金属を表す(但し、Liを除く)。)
からなる群より選択される少なくとも1種の官能基であることが好ましい。上記Lは、1、2又は3であることが好ましく、1又は2であることがより好ましい
Examples of the ion dissociable sulfonic acid derivatives include —SO 3 H, —SO 3 NR 1 R 2 R 3 R 4 , —SO 2 NR 5 R 6, and —SO 3 M 1 1 / L.
(However, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are the same or different and each represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms; R 5 represents a hydrogen atom or M 2 1 / L ; and R 6 Represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a sulfonyl-containing group, M 1 and M 2 are the same or different and represent an L-valent metal, and the L-valent metal is group 1 of the periodic table Represents a metal belonging to Group 2, Group 4, Group 8, Group 11, Group 12 or Group 13 (excluding Li)
It is preferably at least one functional group selected from the group consisting of L is preferably 1, 2 or 3, more preferably 1 or 2.

ラジカル重合は、−SOLi基又はイオン解離性のスルホン酸誘導体を側鎖に有する共単量体を水性媒体に溶解させ、含フッ素エチレン性モノマーと該共単量体とをラジカル重合することが好ましい。 In the radical polymerization, a comonomer having a —SO 3 Li group or an ionic dissociative sulfonic acid derivative in the side chain is dissolved in an aqueous medium, and the fluorine-containing ethylenic monomer and the comonomer are radically polymerized. Is preferred.

上記水性媒体は、液状であり、水を含むものであれば特に限定されない。水性媒体であることによって、環境負荷やコストに優れる。また、分散安定性も向上する。水性媒体中の水の含有量は、10質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましく、90%以上であることが特に好ましい。また、最も好ましくは、水性媒体が実質的に水からなることである。 The aqueous medium is not particularly limited as long as it is liquid and contains water. By being an aqueous medium, it is excellent in environmental load and cost. Also, the dispersion stability is improved. The content of water in the aqueous medium is preferably 10% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, further preferably 50% by mass or more, and particularly preferably 90% or more. preferable. Most preferably, the aqueous medium consists essentially of water.

上記水性媒体は、水と共に、アルコール、エーテル、ケトン等のフッ素非含有有機溶媒、沸点が40℃以下であるフッ素含有有機溶媒等を含んでもよい。 The aqueous medium may contain, together with water, a fluorine-free organic solvent such as alcohol, ether or ketone, a fluorine-containing organic solvent having a boiling point of 40 ° C. or lower, and the like.

ラジカル重合は、界面活性剤の存在下に行ってもよいが、−SOLi基又はイオン解離性のスルホン酸誘導体に有する共単量体を重合させるものであることから、界面活性剤は必ずしも必要でない。むしろ界面活性剤を使用しないでラジカル重合する事で、不純物の少ないポリマーが得られる点で好ましい。 The radical polymerization may be performed in the presence of a surfactant. However, since the comonomer possessed by the —SO 3 Li group or the ion dissociable sulfonic acid derivative is polymerized, the surfactant is not necessarily used. Not necessary. Rather, radical polymerization without using a surfactant is preferable in that a polymer with few impurities can be obtained.

ラジカル重合は、重合開始剤を添加して行うことが好ましい。重合開始剤としては、重合温度でラジカルを発生しうるものであれば特に限定されず、公知の油溶性及び/又は水溶性の重合開始剤を使用することができる。また、レドックス開始剤を使用してもよい。上記重合開始剤の濃度は、目的とする含フッ素共重合体の分子量、反応速度によって適宜決定される。 The radical polymerization is preferably performed by adding a polymerization initiator. The polymerization initiator is not particularly limited as long as it can generate radicals at the polymerization temperature, and known oil-soluble and / or water-soluble polymerization initiators can be used. A redox initiator may also be used. The concentration of the polymerization initiator is appropriately determined depending on the molecular weight and reaction rate of the target fluorine-containing copolymer.

上記重合開始剤としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩、ジコハク酸パーオキシド、ジグルタル酸パーオキシド、tert−ブチルヒドロパーオキシド等の有機過酸化物が挙げられる。上記レドックス開始剤としては、過硫酸塩又は有機過酸化物と、亜硫酸ナトリウム等の亜硫酸塩、亜硫酸水素ナトリウム等の重亜硫酸塩、臭素酸塩、ジイミン、シュウ酸等の還元剤とを組み合わせたものが挙げられる。 Examples of the polymerization initiator include persulfates such as ammonium persulfate and potassium persulfate, and organic peroxides such as disuccinic acid peroxide, diglutaric acid peroxide, and tert-butyl hydroperoxide. As the above redox initiator, a combination of a persulfate or an organic peroxide and a reducing agent such as sodium sulfite, a bisulfite such as sodium hydrogen sulfite, a bromate, diimine, or oxalic acid. Is mentioned.

ラジカル重合は、0.05〜5.0MPaの圧力下で行うことができる。好ましい圧力の範囲は1.5〜3.0MPaである。また、ラジカル重合は、10〜100℃の温度で行うことができる。好ましい温度の範囲は50〜90℃である。ラジカル重合では、また、目的に応じて、公知の安定剤、連鎖移動剤等を添加してもよい。 The radical polymerization can be performed under a pressure of 0.05 to 5.0 MPa. A preferable pressure range is 1.5 to 3.0 MPa. Moreover, radical polymerization can be performed at the temperature of 10-100 degreeC. A preferred temperature range is 50-90 ° C. In radical polymerization, a known stabilizer, chain transfer agent, or the like may be added depending on the purpose.

また、ラジカル重合の前に、イオン解離性のスルホン酸誘導体(但し、−SOLiを除く)を側鎖に有する共単量体を、pH8以下の溶液に接触させて−SOLi基を有する共単量体を得る工程を含んでいてもよい。 Further, before radical polymerization, a comonomer having an ion dissociable sulfonic acid derivative (except for —SO 3 Li) in the side chain is brought into contact with a solution having a pH of 8 or less to form —SO 3 Li groups. The process of obtaining the comonomer which has may be included.

イオン解離性のスルホン酸誘導体を側鎖に有する共単量体をラジカル重合させた場合、ラジカル重合により得られた前駆体をpH8以下の溶液に接触させて、前駆体が有するイオン解離性のスルホン酸誘導体を−SOLi基に変換して含フッ素共重合体を得る工程を得ることにより含フッ素共重合体を得ることができる。−SOLi基を側鎖に有する共単量体を使用した場合は、この工程は不要である。 In the case of radical polymerization of a comonomer having an ion dissociable sulfonic acid derivative in the side chain, the precursor obtained by radical polymerization is brought into contact with a solution having a pH of 8 or less, and the ion dissociable sulfone contained in the precursor A fluorine-containing copolymer can be obtained by converting the acid derivative into a —SO 3 Li group to obtain a fluorine-containing copolymer. This step is not necessary when a comonomer having a —SO 3 Li group in the side chain is used.

ラジカル重合で共重合せしめる共単量体がイオン解離性のスルホン酸誘導体を有するものであると、極めて温和な条件で行われる−SOLi基に変換する工程を経ることによって含フッ素共重合体が得られるので、リチウム電池に好適な含フッ素共重合体を得ることができる。 When comonomers allowed to copolymerization by radical polymerization are those having ionic dissociative acid derivatives, fluorine-containing copolymer through the step to convert the -SO 3 Li groups is carried out in a very mild conditions Thus, a fluorine-containing copolymer suitable for a lithium battery can be obtained.

上記pH8以下の溶液としては、塩化リチウム、臭化リチウム、硝酸リチウム及び硫酸リチウムからなる群から選択されるリチウム塩の水溶液が好ましい。 The solution having a pH of 8 or less is preferably an aqueous solution of a lithium salt selected from the group consisting of lithium chloride, lithium bromide, lithium nitrate and lithium sulfate.

本発明のポリマー電解質は、更に、分子量1000以下のリチウム塩を含むものであってもよいが、その含有量はポリマー電解質の1質量%以下であることが好ましい。すなわち、本発明のポリマー電解質は、リチウム塩を含まないことも好ましく、リチウム塩含む場合であってもその含有量が1質量%以下であることが好ましい。 The polymer electrolyte of the present invention may further contain a lithium salt having a molecular weight of 1000 or less, but the content is preferably 1% by mass or less of the polymer electrolyte. That is, the polymer electrolyte of the present invention preferably does not contain a lithium salt, and even if it contains a lithium salt, its content is preferably 1% by mass or less.

ポリマー電解質中のリチウム塩の含有量は0〜1質量%が好ましい。1質量%を超えると漏液した場合に毒性が強くなる。より好ましくは0.5質量%であり、さらに好ましくは0質量%である。 The content of the lithium salt in the polymer electrolyte is preferably 0 to 1% by mass. If it exceeds 1% by mass, the toxicity will increase if the liquid leaks. More preferably, it is 0.5 mass%, More preferably, it is 0 mass%.

本発明のポリマー電解質は、含フッ素共重合体がSOLi基を側鎖に有する重合単位を含むので、リチウム塩を含浸しなくてもイオンを伝導することができる。 In the polymer electrolyte of the present invention, since the fluorine-containing copolymer includes a polymer unit having a SO 3 Li group in the side chain, ions can be conducted without impregnation with a lithium salt.

上記リチウム塩としては、LiCFSO、LiBF、LiPF、LiAsF、LiSbF、CFCOOLi、Li(CFSON等を使用できる。 As the lithium salt, LiCF 3 SO 3, LiBF 4 , LiPF 6, LiAsF 6, LiSbF 6, CF 3 COOLi, Li (CF 3 SO 2) a 2 N or the like can be used.

リチウム塩をポリマー電解質に含ませる方法としては、あらかじめリチウムイオン配位溶媒に、上記リチウム塩を溶解した溶液をポリマー電解質に含ませる方法が簡便である。前記溶液の濃度と含浸させた質量から、ポリマー電解質中のリチウム塩の濃度を特定することができる。 As a method for including a lithium salt in a polymer electrolyte, a method in which a solution in which the lithium salt is dissolved in a lithium ion coordination solvent in advance is included in the polymer electrolyte is simple. From the concentration of the solution and the impregnated mass, the concentration of the lithium salt in the polymer electrolyte can be specified.

上記リチウムイオン配位溶媒は、リチウムイオンに配位することで、リチウム塩を安定に電離せしめるものであり、主に非プロトン性の極性溶媒が用いられ、エーテル類、炭酸エステル類、カルボン酸エステル類、リン酸エステル類、スルホキシド等が好ましく用いられる。中でも、沸点が適度に高く、リチウムイオンへの配位能力が高い点で、炭酸エステル類が好ましい。 The lithium ion coordinating solvent is one that stably ionizes lithium salts by coordinating to lithium ions, and mainly uses aprotic polar solvents, ethers, carbonates, carboxylic acid esters , Phosphoric acid esters, sulfoxides and the like are preferably used. Of these, carbonates are preferred because they have a moderately high boiling point and a high coordination ability to lithium ions.

上記炭酸エステルとしては環状又は鎖状のいずれも使用でき、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート等を使用することができる。さらに、水素原子の一部がフッ素原子で置換されていてもよい。また、上記炭酸エステルは、単独で又は2種以上を混合して使用できるし、他の溶媒と混合して使用してもよい。 As the carbonate ester, either cyclic or chain can be used, and propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate and the like can be used. Furthermore, some hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms. Moreover, the said carbonate ester can be used individually or in mixture of 2 or more types, and may be used in mixture with another solvent.

ポリマー電解質中のリチウムイオン配位溶媒の含有量は30〜80質量%が好ましい。30質量%未満であると電気伝導度が低くなる場合がある。80質量%を超えるとポリマー電解質が固体状態を保てなくなるおそれがある。リチウムイオン配位溶媒の含有量は35〜70質量%がより好ましい。 The content of the lithium ion coordination solvent in the polymer electrolyte is preferably 30 to 80% by mass. If it is less than 30% by mass, the electrical conductivity may be lowered. If it exceeds 80% by mass, the polymer electrolyte may not be maintained in a solid state. As for content of a lithium ion coordination solvent, 35-70 mass% is more preferable.

本発明のポリマー電解質は、上記含フッ素共重合体を例えば膜状に加工し、リチウムイオンを伝導する機能を付与したものである。ポリマー中のリチウムイオンの移動度を高めるためには、リチウム塩を含浸して、ポリマー中のリチウムイオン濃度を高くする方法、リチウムイオンに配位する性質を持った化合物(リチウムイオン配位溶媒)を含浸する方法などがある。 The polymer electrolyte of the present invention is obtained by processing the above fluorine-containing copolymer into a film shape, for example, and imparting a function of conducting lithium ions. In order to increase the mobility of lithium ions in the polymer, a method of increasing the lithium ion concentration in the polymer by impregnating the lithium salt, a compound having the property of coordinating to lithium ions (lithium ion coordination solvent) There is a method of impregnating.

本発明のポリマー電解質は種々の方法で作製できる。例えば、上記含フッ素共重合体を有機溶媒に溶解又は均一に分散させ、リチウムイオン配位溶媒と混合してポリマー電解質形成用混合液を得る。このポリマー電解質形成用混合液をガラス板上にバーコータ若しくはドクターブレードによる塗布、キャスト又はスピンコートした後、乾燥して主として前記共重合体を溶解又は分散させた有機溶媒を除去し、上記含フッ素共重合体がマトリックスを形成したポリマー電解質フィルムを得ることができる。乾燥時にリチウムイオン配位溶媒の溶媒が一部蒸発する場合は、該フィルムに新たにその溶媒を含浸させるか又はフィルムをその溶媒蒸気に暴露して所望の組成にする。 The polymer electrolyte of the present invention can be produced by various methods. For example, the fluorine-containing copolymer is dissolved or uniformly dispersed in an organic solvent, and mixed with a lithium ion coordination solvent to obtain a mixed solution for forming a polymer electrolyte. The polymer electrolyte-forming mixture is applied onto a glass plate with a bar coater or doctor blade, cast or spin-coated, and then dried to remove the organic solvent in which the copolymer is mainly dissolved or dispersed, thereby removing the fluorine-containing copolymer. A polymer electrolyte film in which a polymer forms a matrix can be obtained. If some of the lithium ion coordinating solvent evaporates during drying, the film is re-impregnated with the solvent or the film is exposed to the solvent vapor to the desired composition.

上記含フッ素共重合体を溶解又は分散させる有機溶媒としては、テトラヒドロフラン(以下、「THF」という)、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、N−メチルピロリドン、アセトン、アセトニトリル、ジメチルカーボネート、酢酸エチル、酢酸ブチル等が使用できる。乾燥により選択的にこの有機溶媒を除去する観点からは、揮発性の有機溶媒であることが好ましく、THF、アセトン等の沸点100℃以下の有機溶媒がより好ましい。 Examples of the organic solvent for dissolving or dispersing the fluorine-containing copolymer include tetrahydrofuran (hereinafter referred to as “THF”), methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, xylene, N-methylpyrrolidone, acetone, acetonitrile, dimethyl carbonate, and ethyl acetate. Butyl acetate can be used. From the viewpoint of selectively removing the organic solvent by drying, a volatile organic solvent is preferable, and an organic solvent having a boiling point of 100 ° C. or lower such as THF or acetone is more preferable.

膜状に加工した本発明のポリマー電解質は、任意により、機械特性を向上させる目的、コストを低減する目的及び/又は他の理由のために多孔性支持体又は補強材を含み得る。多孔性支持体は、特にこれらに限定されないが、不織布又は、平織、斜子織、からみ織等などの種々の織を用いる織布などの広範な材料から形成され得る。多孔性支持体は、ガラス、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン)などの炭化水素ポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレンなどの過ハロゲン化ポリマーから形成され得る。多孔性無機又はセラミック材料もまた用いられ得る。熱的分解及び化学的分解に対する抵抗力のために、多孔性支持体は、好ましくはフルオロポリマー、より好ましくはパーフルオロポリマーから形成されている。例えば、多孔性支持体のパーフルオロポリマーは、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)又はテトラフルオロエチレンとCF=CFC2n+1(n=1〜5)若しくは(CF=CFO−(CFCF(CF)O)2n+1(m=0〜15、n=1〜15)とのコポリマーの微孔性フィルムであってよい。 The polymer electrolyte of the present invention processed into a film may optionally include a porous support or reinforcement for the purpose of improving mechanical properties, reducing costs and / or other reasons. The porous support may be formed from a wide variety of materials such as, but not limited to, nonwoven fabrics or woven fabrics using various weaves such as plain weave, oblique weave, leno weave and the like. The porous support can be formed from glass, hydrocarbon polymers such as polyolefins (eg, polyethylene, polypropylene), and perhalogenated polymers such as polychlorotrifluoroethylene. Porous inorganic or ceramic materials can also be used. Due to its resistance to thermal and chemical degradation, the porous support is preferably formed from a fluoropolymer, more preferably a perfluoropolymer. For example, the perfluoropolymer of the porous support is polytetrafluoroethylene (PTFE) or tetrafluoroethylene and CF 2 = CFC n F 2n + 1 (n = 1 to 5) or (CF 2 = CFO- (CF 2 CF ( It may be a microporous film of a copolymer with CF 3 ) O) m C n F 2n + 1 (m = 0-15, n = 1-15).

微孔性PTFEフィルムは、支持体層としての使用に好適であることが公知である。例えば、米国特許第3,664,915号明細書は、少なくとも40%の空隙を有する一軸延伸フィルムを開示する。米国特許第3,953,566号明細書、米国特許第3,962,153号明細書及び米国特許第4,187,390号明細書は、少なくとも70%の空隙を有する多孔性PTFEフィルムを開示する。 Microporous PTFE films are known to be suitable for use as a support layer. For example, US Pat. No. 3,664,915 discloses a uniaxially stretched film having at least 40% voids. U.S. Pat. No. 3,953,566, U.S. Pat. No. 3,962,153 and U.S. Pat. No. 4,187,390 disclose porous PTFE films having at least 70% voids. To do.

多孔性支持体又は補強材は、外面上と更に支持体の内部孔を通して表面全体が塗膜に覆われるよう、上述の上記含フッ素共重合体によってコーティングされる。あるいは、多孔性支持体を上述のポリマー電解質形成用混合液に浸漬し、さらに、薄膜を多孔性支持体の一面又は両面に積層することも可能である。極性液体分散体が微孔性PTFEフィルムなどの比較的非極性の支持体上にコートされる場合には、界面活性剤を、分散体と支持体との間での濡れ及び密な接触を促進するために用いてもよい。界面活性剤を用いる場合、分散体と接触させる前に支持体を界面活性剤で前処理してもよいし、又は、界面活性剤を分散体自体に添加してもよい。 The porous support or the reinforcing material is coated with the above-mentioned fluorine-containing copolymer so that the entire surface is covered with the coating film on the outer surface and further through the inner holes of the support. Alternatively, it is possible to immerse the porous support in the above-described mixed liquid for polymer electrolyte formation, and further laminate the thin film on one surface or both surfaces of the porous support. If the polar liquid dispersion is coated on a relatively non-polar support such as a microporous PTFE film, a surfactant will promote wetting and intimate contact between the dispersion and the support. It may be used to If a surfactant is used, the support may be pretreated with the surfactant prior to contacting the dispersion, or the surfactant may be added to the dispersion itself.

本発明はまた、本発明のポリマー電解質を含むリチウム電池用電極でもある。本発明のポリマー電解質は、結着剤として正極及び負極の一方又は両方に、好適に使用することができる。結着剤は、電極活物質を結着して電極の形状を維持する目的で使用するものである。本発明のポリマー電解質は、結着剤として使用した場合にもリチウムイオン伝導性を示すため、添加量を多くしても電池出力を低下させない特長がある。 The present invention is also an electrode for a lithium battery containing the polymer electrolyte of the present invention. The polymer electrolyte of the present invention can be suitably used as one or both of a positive electrode and a negative electrode as a binder. The binder is used for the purpose of maintaining the shape of the electrode by binding the electrode active material. Since the polymer electrolyte of the present invention exhibits lithium ion conductivity even when used as a binder, there is a feature that the battery output is not lowered even if the amount added is increased.

正極に用いられる活物質は、一次電池の場合はリチウムイオンを吸蔵可能な物質であり、二次電池の場合はリチウムイオンを吸蔵、放出可能な物質である。例えば、周期表4族のTi、Zr、Hf、5族のV、Nb、Ta、6族のCr、Mo、W、7族のMn、8族のFe、Ru、9族のCo、10族のNi、11族のCu、12族のZn、Cd、13族のAl、Ga、In、14族のSn、Pb、15族のSb、Bi及び16族のTe等の金属を主成分とする酸化物及び複合酸化物、硫化物等のカルコゲン化物、オキシハロゲン化物、リン酸塩、前記金属とリチウムとの複合酸化物等が使用できる。また、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリアセン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、又はそれらの共重合体等の導電性高分子材料も使用できる。 The active material used for the positive electrode is a material that can occlude lithium ions in the case of a primary battery, and a material that can occlude and release lithium ions in the case of a secondary battery. For example, Group 4 Ti, Zr, Hf, Group 5 V, Nb, Ta, Group 6 Cr, Mo, W, Group 7 Mn, Group 8 Fe, Ru, Group 9 Co, Group 10 Ni, Group 11 Cu, Group 12 Zn, Cd, Group 13 Al, Ga, In, Group 14 Sn, Pb, Group 15 Sb, Bi, and Group 16 Te, etc. Oxides and composite oxides, chalcogenides such as sulfides, oxyhalides, phosphates, composite oxides of the metal and lithium, and the like can be used. In addition, conductive polymer materials such as polyaniline derivatives, polypyrrole derivatives, polythiophene derivatives, polyacene derivatives, polyparaphenylene derivatives, and copolymers thereof can also be used.

正極に用いられる活物質として使用するリチウム含有化合物としては、特にリチウムとマンガンの複合酸化物、リチウムとコバルトの複合酸化物、リチウムとニッケルの複合酸化物、及び、オリビン構造のLiFePOからなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。 The lithium-containing compound used as the active material used for the positive electrode includes, in particular, a composite oxide of lithium and manganese, a composite oxide of lithium and cobalt, a composite oxide of lithium and nickel, and LiFePO 4 having an olivine structure. It is preferable that it is at least one kind selected.

負極に用いられる活物質は、一次電池の場合はリチウムイオンを放出可能な材料であり、二次電池の場合はリチウムイオンを吸蔵、放出可能な材料である。これらの負極活物質を形成する材料は特に限定されないが、炭素材料、周期表14、15族の金属を主体とした酸化物、炭素化合物、炭化ケイ素化合物、酸化ケイ素化合物、硫化チタン、炭化ホウ素化合物等が挙げられる。 The active material used for the negative electrode is a material capable of releasing lithium ions in the case of a primary battery, and a material capable of inserting and extracting lithium ions in the case of a secondary battery. Although the material which forms these negative electrode active materials is not specifically limited, The carbon material, the periodic table 14, the oxide mainly composed of the metal of the 15th group, a carbon compound, a silicon carbide compound, a silicon oxide compound, titanium sulfide, a boron carbide compound Etc.

炭素材料としては、様々な熱分解条件で有機物を熱分解したものや人造黒鉛、天然黒鉛、土壌黒鉛、膨張黒鉛、鱗片状黒鉛等を使用できる。また、周期表14、15族の金属を主体とした酸化物としては、酸化スズを主体とする化合物が使用できる。 As the carbon material, those obtained by pyrolyzing organic substances under various pyrolysis conditions, artificial graphite, natural graphite, soil graphite, expanded graphite, scale-like graphite, and the like can be used. Further, as the oxide mainly composed of metals of Groups 14 and 15 of the periodic table, compounds mainly composed of tin oxide can be used.

リチウムを吸蔵、放出可能な物質を負極活物質に使用した二次電池とする場合、負極及び正極の一方又は両方にリチウムを含有させる。一般的には正極活物質の合成時にリチウム含有化合物とし、正極活物質の固体マトリックス中にリチウムを含有させておく。また、電池組立前に負極に化学的又は電気化学的方法でリチウムを含有させたり、電池組立時にリチウム金属を負極及び正極の一方又は両方に接触させて組み込んだりといった方法でリチウムを含有させることもできる。 When a secondary battery using a material capable of inserting and extracting lithium as a negative electrode active material is used, lithium or lithium is contained in one or both of the negative electrode and the positive electrode. In general, a lithium-containing compound is used during the synthesis of the positive electrode active material, and lithium is contained in the solid matrix of the positive electrode active material. In addition, lithium may be contained in the negative electrode by a chemical or electrochemical method before assembling the battery, or lithium metal may be incorporated in contact with one or both of the negative electrode and the positive electrode during battery assembly. it can.

本発明における正極及び負極は、活物質を有機溶媒と混練してスラリーとし、該スラリーを金属箔集電体に塗布、乾燥して得ることが好ましい。より好ましくは、前記金属箔集電体にポリマー電解質形成用混合液を塗布し又は前記金属箔集電体をポリマー電解質形成用混合液に含浸させ、電極層の内部までポリマー電解質を浸透させる。また、上記ポリマー電解質形成用混合液をスラリーに混合してから金属箔集電体に塗布してもよい。 The positive electrode and the negative electrode in the present invention are preferably obtained by kneading an active material with an organic solvent to form a slurry, and applying the slurry to a metal foil current collector and drying. More preferably, the polymer electrolyte forming liquid mixture is applied to the metal foil current collector or the metal foil current collector is impregnated in the polymer electrolyte forming liquid mixture, and the polymer electrolyte is infiltrated into the electrode layer. Alternatively, the polymer electrolyte forming mixture may be mixed with the slurry and then applied to the metal foil current collector.

また、上記含フッ素共重合体を有機溶媒に溶解又は分散させずに、多孔質フィルム状に形成し、活物質を含むスラリーを金属箔集電体に塗布、乾燥して得た正極及び負極の間にはさみ、その後にリチウムイオン配位溶媒を吸収せしめて電池素子を形成することもできる。 In addition, the fluorine-containing copolymer is formed into a porous film without being dissolved or dispersed in an organic solvent, and a slurry containing an active material is applied to a metal foil current collector and dried. It is also possible to form a battery element by sandwiching it and then absorbing the lithium ion coordination solvent.

本発明は、上記ポリマー電解質及び上記リチウム電池用電極の一方又は両方を含むことを特徴とするリチウム電池でもある。 The present invention is also a lithium battery including one or both of the polymer electrolyte and the lithium battery electrode.

上記リチウム電池としては、所謂、リチウムイオン一次電池、リチウムイオン二次電池等が挙げられる。 Examples of the lithium battery include so-called lithium ion primary batteries and lithium ion secondary batteries.

上記リチウム電池の形状には特に制約はない。シート状(いわゆるフィルム状)、折り畳み状、捲回型有底円筒形、ボタン形等が用途に応じて選択される。 There is no restriction | limiting in particular in the shape of the said lithium battery. A sheet shape (so-called film shape), a folded shape, a wound-type bottomed cylindrical shape, a button shape, or the like is selected depending on the application.

以下に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]
内容積3Lの撹拌機付きステンレス製オートクレーブを用い、イオン交換水を1500g、CF=CFOCFCFSOLiを300g仕込んだ。次いで、オートクレーブを窒素置換した後、フッ化ビニリデンを導入してゲージ圧0.2MPaまで昇圧して50℃まで昇温した。その後、さらにフッ化ビニリデンを導入してゲージ圧0.3MPaまで昇圧した後、過硫酸アンモニウム3gを水20gに溶解した溶液を仕込んで重合を開始した。重合が進行するにつれて、フッ化ビニリデンが消費されて圧力が低下するので、ゲージ圧0.3MPaを維持するようにフッ化ビニリデンを追加供給した。
10時間後、フッ化ビニリデンを200g仕込んだ時点で、オートクレーブの圧力を開放して重合を終了して、エマルションを得た。
[Example 1]
Using a stainless steel autoclave with a stirrer having an internal volume of 3 L, 1500 g of ion exchange water and 300 g of CF 2 = CFOCF 2 CF 2 SO 3 Li were charged. Next, after the autoclave was purged with nitrogen, vinylidene fluoride was introduced, the gauge pressure was increased to 0.2 MPa, and the temperature was increased to 50 ° C. Then, after further introducing vinylidene fluoride to increase the gauge pressure to 0.3 MPa, a solution in which 3 g of ammonium persulfate was dissolved in 20 g of water was charged to initiate polymerization. As the polymerization progressed, vinylidene fluoride was consumed and the pressure decreased, so additional vinylidene fluoride was supplied so as to maintain a gauge pressure of 0.3 MPa.
Ten hours later, when 200 g of vinylidene fluoride was charged, the pressure in the autoclave was released to complete the polymerization, and an emulsion was obtained.

上記エマルション1.5kgを水1.5kgで希釈した後、ミリポア製限外ろ過装置(Pellicon−2 Cassette Biomax−10)を用いて、未反応の水溶性モノマーと水溶性の不純物とを除去しながらエマルションの全量が2.0〜3.0kgになるように純水を追加して精製した。ハンディ型のイオン伝導率計(コンパクト導電率計 B−173型)を用いて調べた濾液のイオン伝導度が0S・cm−1になった時点で、精製を終了した。 After diluting 1.5 kg of the above emulsion with 1.5 kg of water, the unreacted water-soluble monomer and water-soluble impurities are removed using a Millipore ultrafiltration device (Pellicon-2 Cassette Biomax-10). It refine | purified by adding pure water so that the whole quantity of an emulsion might be 2.0-3.0 kg. The purification was terminated when the ionic conductivity of the filtrate, which was examined using a handheld ion conductivity meter (compact conductivity meter B-173 type), was 0 S · cm −1 .

上記エマルションをNMR(ブルカー社製 フーリエ変換核磁気共鳴装置(FT−NMR)AC300P)で分析して、ポリマー組成を調べたところ、ポリマーに含まれるフッ化ビニリデンに基づく重合単位とCF=CFOCFCFSOLiに基づく重合単位とのモル比が63/37であることを確認した。 The emulsion was analyzed by NMR (Fourker Transform Nuclear Magnetic Resonance Apparatus (FT-NMR) AC300P manufactured by Bruker), and the polymer composition was examined. Polymer units based on vinylidene fluoride contained in the polymer and CF 2 = CFOCF 2 It was confirmed that the molar ratio with the polymerized units based on CF 2 SO 3 Li was 63/37.

上記エマルション50gに、ジメチルスルフォキシド20gを加え、ガラスシャーレに展開し、ホットプレート上で150℃に加熱して乾燥させ、厚さ90μmのフィルムを得た。 20 g of dimethyl sulfoxide was added to 50 g of the above emulsion, developed on a glass petri dish, heated to 150 ° C. on a hot plate and dried to obtain a film having a thickness of 90 μm.

他方、アルゴン雰囲気のグローブボックス中で、ジエチルカーボネートとプロピレンカーボネート1:1の混合溶媒5gを作成して40℃に加熱した。引き続き、上記フィルム5gを前記混合溶媒に浸漬した。2時間後、フィルムは混合溶媒をすべて吸蔵していた。このフィルムを取り出して、リチウムイオン伝導性の電解質膜を得た。 On the other hand, 5 g of a mixed solvent of diethyl carbonate and propylene carbonate 1: 1 was prepared in a glove box in an argon atmosphere and heated to 40 ° C. Subsequently, 5 g of the film was immersed in the mixed solvent. After 2 hours, the film had occluded all of the mixed solvent. The film was taken out to obtain a lithium ion conductive electrolyte membrane.

上記電解質膜を、四端子交流インピーダンス法により電気伝導度を40℃、アルゴン雰囲気中で測定した。電気伝導度は4×10−4S/cmであった。 The electrolyte membrane was measured for electric conductivity at 40 ° C. in an argon atmosphere by a four-terminal AC impedance method. The electric conductivity was 4 × 10 −4 S / cm.

[実施例2]
実施例1で得られたエマルション50重量部に、Nメチル−2−ピロリジノン50重量部を加え、正極活物質としてLiCoO粉末を85重量部、導電材としてアセチレンブラック5重量部を加え、ホモジナイザーで混合して、スラリーを得た。このスラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔にバーコータにて塗布、乾燥して、リチウム二次電池に用いられる正極を得た。
[Example 2]
50 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidinone was added to 50 parts by weight of the emulsion obtained in Example 1, 85 parts by weight of LiCoO 2 powder as a positive electrode active material, 5 parts by weight of acetylene black as a conductive material, and a homogenizer. Mixing to obtain a slurry. This slurry was applied to a 20 μm thick aluminum foil with a bar coater and dried to obtain a positive electrode used in a lithium secondary battery.

本発明のリチウムイオン伝導性ポリマー電解質は、リチウム電池を構成するポリマー電解質や電極として好適に利用できる。 The lithium ion conductive polymer electrolyte of the present invention can be suitably used as a polymer electrolyte or an electrode constituting a lithium battery.

Claims (8)

含フッ素エチレン性モノマーに基づく重合単位と−SOLi基を側鎖に有する重合単位とを含む含フッ素共重合体、及び、
リチウムイオン配位性の溶媒、
を含むことを特徴とするリチウムイオン伝導性ポリマー電解質。
A fluorine-containing copolymer comprising a polymer unit based on a fluorine-containing ethylenic monomer and a polymer unit having a —SO 3 Li group in the side chain; and
Lithium ion coordinating solvent,
A lithium ion conductive polymer electrolyte comprising:
更に、分子量1000以下のリチウム塩をポリマー電解質に対して1質量%以下の含有量で含む請求項1記載のリチウムイオン伝導性ポリマー電解質。 The lithium ion conductive polymer electrolyte according to claim 1, further comprising a lithium salt having a molecular weight of 1000 or less in a content of 1% by mass or less based on the polymer electrolyte. 含フッ素エチレン性モノマーは、フッ化ビニリデンである請求項1又は2記載のリチウムイオン伝導性ポリマー電解質。 The lithium ion conductive polymer electrolyte according to claim 1 or 2, wherein the fluorine-containing ethylenic monomer is vinylidene fluoride. 含フッ素エチレン性モノマーは、フッ化ビニリデンと、テトラフルオロエチレン及びヘキサフルオロプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種のモノマーと、である請求項1、2又は3記載のリチウムイオン伝導性ポリマー電解質。 The lithium ion conductive polymer electrolyte according to claim 1, 2 or 3, wherein the fluorine-containing ethylenic monomer is vinylidene fluoride and at least one monomer selected from the group consisting of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene. . 含フッ素共重合体は、含フッ素エチレン性モノマーに基づく重合単位と−SOL基を側鎖に有する重合単位とのモル比が50/50〜85/15である請求項1、2、3又は4記載のリチウムイオン伝導性ポリマー電解質。 The fluorine-containing copolymer has a molar ratio of a polymer unit based on a fluorine-containing ethylenic monomer and a polymer unit having a -SO 3 L group in the side chain of 50/50 to 85/15. Or the lithium ion conductive polymer electrolyte according to 4; 含フッ素共重合体は、フッ化ビニリデンに基づく重合単位(A)とテトラフルオロエチレン及びヘキサフルオロプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種のモノマーに基づく重合単位(B)とのモル比A/(A+B)が0.50〜0.95である請求項4又は5記載のリチウムイオン伝導性ポリマー電解質。 The fluorine-containing copolymer has a molar ratio A / of a polymer unit (A) based on vinylidene fluoride and a polymer unit (B) based on at least one monomer selected from the group consisting of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene. 6. The lithium ion conductive polymer electrolyte according to claim 4, wherein (A + B) is 0.50 to 0.95. 請求項1、2、3、4、5又は6記載のリチウムイオン伝導性ポリマー電解質を含むことを特徴とするリチウム電池用電極。 A lithium battery electrode comprising the lithium ion conductive polymer electrolyte according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6. 請求項1、2、3、4、5又は6記載のリチウムイオン伝導性ポリマー電解質を含むことを特徴とするリチウム電池。 A lithium battery comprising the lithium ion conductive polymer electrolyte according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6.
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