JP2012209230A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a secondary battery having basic properties as a battery, a high capacity, and excellent charge and discharge cycle characteristics.SOLUTION: A cross-linked polymer electrolyte is obtained by suitably selecting a polyether copolymer obtained by polymerization of specific binary or ternary monomers, a photoreaction initiator and an electrolyte salt compound, preliminary mixing a polyether copolymer in an electrode, covering main surfaces of a negative electrode material and a positive electrode material with a composition for a polymer solid electrolyte principally consisting of the polyether copolymer, the photoreaction initiator and the electrolyte salt compound, and then crosslinking the composition. The cross-linked polymer electrolyte is employed for a secondary battery.

Description

本発明は、負極材料、非水電解質、及び正極材料からなる非水電解質二次電池に関するものであり、より詳細には、負極材料や正極材料に多孔質材料を用いて、その多孔質材料とポリエーテル共重合体を混合させて得られる電極に、架橋性高分子固体電解質を含浸することにより、高容量で、かつ、サイクル充放電特性に優れた非水電解質二次電池に関するものである。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a negative electrode material, a non-aqueous electrolyte, and a positive electrode material, and more specifically, using a porous material for the negative electrode material and the positive electrode material, The present invention relates to a nonaqueous electrolyte secondary battery having a high capacity and excellent cycle charge / discharge characteristics by impregnating an electrode obtained by mixing a polyether copolymer with a crosslinkable polymer solid electrolyte.

従来、リチウムイオン電池に代表される非水電解質二次電池は、電解質にイオン導電性の点から溶液またはペースト状のものが用いられている。しかし、液漏れによる機器の損傷の恐れがあることから、種々の安全対策が必要であり、大型電池開発の障壁になっている。   Conventionally, a non-aqueous electrolyte secondary battery represented by a lithium ion battery has been used in the form of a solution or a paste from the viewpoint of ionic conductivity. However, since there is a risk of equipment damage due to liquid leakage, various safety measures are necessary, which is a barrier to the development of large batteries.

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。しかしながら、無機系電解質はイオン導電性が高いものの、電解質が結晶質あるいは非晶質からなり、充放電時の正負極活物質による体積変化の緩和が難しいため、電池の大型化が困難である。一方、有機高分子系物質は一般に柔軟性、曲げ加工性、及び成形性に優れ、応用されるデバイスの設計の自由度が高くなるなどの点から、その進展が期待される。   In contrast, solid electrolytes such as inorganic crystalline substances, inorganic glasses, and organic polymer substances have been proposed. However, although the inorganic electrolyte has high ionic conductivity, it is difficult to increase the size of the battery because the electrolyte is crystalline or amorphous and it is difficult to reduce the volume change due to the positive and negative electrode active materials during charge and discharge. On the other hand, organic polymer materials are generally expected to make progress because they are generally excellent in flexibility, bending workability, and moldability, and the degree of freedom in designing applied devices is increased.

有機高分子系固体電解質は、従来リチウムイオン電池に用いられている多孔質構造を有する炭素系負極材料等と組み合わせることができれば、より高い安全性を有した大型電池の開発が可能となる。しかしながら、これまで上記の負極材料と高分子電解質を用いた電池については良好な特性が報告されていなかった。   If the organic polymer solid electrolyte can be combined with a carbon-based negative electrode material having a porous structure conventionally used in lithium ion batteries, a large-sized battery with higher safety can be developed. However, good characteristics have not been reported so far for batteries using the above-described negative electrode material and polymer electrolyte.

例えば、リチウムイオン伝導性ポリマー(高分子電解質)と炭素系負極材料の組み合わせに関する既報告としては、非特許文献1に、280
mAh/gの可逆容量が得られたとの報告がある。しかしながら、初回充放電時の挿入/脱離反応の割合(クーロン効率)は25%と低く、また、炭素系負極材料の理論容量(372
mAh/g)と比べるとその可逆容量も不十分なものであった。
For example, Non-Patent Document 1 describes 280 as a report on a combination of a lithium ion conductive polymer (polymer electrolyte) and a carbon-based negative electrode material.
There is a report that a reversible capacity of mAh / g was obtained. However, the ratio of insertion / desorption reaction (Coulomb efficiency) at the first charge / discharge is as low as 25%, and the theoretical capacity of the carbon-based negative electrode material (372
Compared with mAh / g), its reversible capacity was also insufficient.

一方、有機高分子系の固体電解質としては、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てきた。   On the other hand, as solid organic electrolytes, solid polymer electrolytes have been actively researched based on the discovery of ionic conductivity in homopolymers of ethylene oxide and alkali metal ions.

イオン導電性の高い高分子電解質として、特許文献1にはエチレンオキシドと側鎖にエチレンオキシド単位を有するオキシラン化合物及び反応性官能基を有するオキシラン化合物との共重合体からなる高分子固体電解質の膜を電極に挟んでなる電池が記載されている。しかしながら、電池としては作動するものの十分な電池性能が得られていない。   As a polymer electrolyte having high ionic conductivity, Patent Document 1 discloses a polymer solid electrolyte membrane composed of a copolymer of ethylene oxide, an oxirane compound having an ethylene oxide unit in the side chain, and an oxirane compound having a reactive functional group. A battery sandwiched between the two is described. However, although the battery operates, sufficient battery performance is not obtained.

イオン導電性と形状安定性を両立させるために重合体を架橋する方法が検討されている。例えば、特許文献2には重合体を架橋させるために反応性基を有するオリゴマーを用いた紫外線による架橋についての記載がある。しかしながら、未反応の反応性基によって高分子固体電解質としての性能が悪化し、電極と組み合わせた場合に電池のサイクル特性が著しく低下させる恐れがある。   In order to achieve both ionic conductivity and shape stability, a method of crosslinking a polymer has been studied. For example, Patent Document 2 describes a crosslinking by ultraviolet rays using an oligomer having a reactive group to crosslink a polymer. However, the performance as a polymer solid electrolyte deteriorates due to the unreacted reactive group, and when combined with an electrode, the cycle characteristics of the battery may be significantly reduced.

特開平11−073992号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-073992 特開平9−185962号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-185962

Journal of Power Sources, Vol.52, (1994), PP55-59Journal of Power Sources, Vol.52, (1994), PP55-59

以上のような事情を鑑み、本発明の課題は、電池としての基本性能を備えた高容量でサイクル充放電特性の優れた二次電池を提供することである。   In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a secondary battery having high capacity and excellent cycle charge / discharge characteristics with basic performance as a battery.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、ポリエーテル共重合体、光反応開始剤、および電解質塩化合物を適宜選択し、ポリエーテル共重合体を予め電極内に混在させ、かつ、負極及び正極材料の主表面をポリエーテル共重合体、光反応開始剤、及び電解質塩化合物を主成分とする高分子固体電解質用組成物で覆い、架橋させることで得られる架橋高分子電解質を二次電池に採用することで、高容量でサイクル充放電特性が優れた二次電池が得られることを見出して、本発明を完成するに至った。
なお、本明細書において、「主表面」とは、固体電解質に接触する面を意味する。「主表面」は、一般に、負極材料または正極材料における最も広い面積を有する平面(表面)である。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have appropriately selected a polyether copolymer, a photoreaction initiator, and an electrolyte salt compound, and the polyether copolymer is mixed in the electrode in advance. The main surface of the negative electrode and the positive electrode material is covered with a composition for a polymer solid electrolyte mainly composed of a polyether copolymer, a photoreaction initiator, and an electrolyte salt compound, and is crosslinked. The inventors have found that a secondary battery having a high capacity and excellent cycle charge / discharge characteristics can be obtained by employing a molecular electrolyte in the secondary battery, and the present invention has been completed.
In the present specification, the “main surface” means a surface in contact with the solid electrolyte. The “main surface” is generally a plane (surface) having the largest area in the negative electrode material or the positive electrode material.

本発明は、上記知見に基づき完成されたものであり、具体的には以下の(i)〜(iii)の成分からなる高分子固体電解質用組成物を用いてなるリチウムポリマー電池およびリチウムポリマー電池の製造方法を提供する。
項1.
(i)式(1):

Figure 2012209230
[式中、Rは炭素数1〜12のアルキル基、または−CHO(CR)である。R、R、Rは水素原子または−CHO(CHCHO)であり、n及びRはR、R、Rの間で異なっていても良い。Rは炭素数1〜12のアルキル基であり、nは0〜12の整数である。]
で示される単量体から誘導される繰り返し単位5〜95モル%、及び
式(2):
Figure 2012209230
で示される単量体から誘導される繰り返し単位95〜5モル%、及び
式(3):
Figure 2012209230
[式中、Rはエチレン性不飽和基である。]で示される単量体から誘導される繰り返し単位0〜10モル%を有する重量平均分子量が5万〜250万の範囲内であるポリエーテル共重合体、
及び
(ii)光反応開始剤
(iii)電解質塩化合物
が含まれる高分子固体電解質用組成物からなる架橋体により、負極材料および正極材料の主表面のどちらか一方または両方が覆われている非水電解質二次電池であって、
かつ、該非水電解質二次電池を構成する負極材料及び正極材料のうちの少なくとも一方が、該ポリエーテル共重合体を一成分として含有していることを特徴とする非水電解質二次電池である。
項2.
上記主表面に該高分子固体電解質用組成物を塗布した後、架橋させることにより該架橋体を得ることを特徴とする項1に記載の非水電解質二次電池である。
項3.
電解質塩化合物がリチウム塩化合物であることを特徴とする請求項1〜3のいずかに記載の非水電解質二次電池である。
項4.
高分子固体電解質用組成物に非プロトン性有機溶媒が更に添加されたことを特徴とする請求項1〜3のいずかに記載の非水電解質二次電池である。
項5.
非プロトン性有機溶媒がエーテル類及びエステル類からなる群より選ばれることを特徴とする請求項5に記載の非水電解質二次電池である。
項6.
前記負極材料は、負極活物質と導電助剤と結着剤との混合物からなり、その負極活物質は、リチウム、カーボン、シリコン系化合物、スズ系化合物、アルミニウム系化合物、チタン系化合物のうちの1種、あるいは2種以上の混合物からなることを特徴とする請求項1〜5のいずかに記載の非水電解質二次電池である。
項7.
前記正極材料は、AMO(Aはアルカリ金属、Mは単一または2種以上の遷移金属からなり、その一部に非遷移金属を含んでもよい)、AM(Aはアルカリ金属、Mは単一または2種以上の遷移金属からなり、その一部に非遷移金属を含んでもよい)、AMO(Aはアルカリ金属、Mは単一または2種以上の遷移金属からなり、その一部に非遷移金属を含んでもよい)、AMBO(Aはアルカリ金属、BはP、Si、またはその混合物、Mは単一または2種以上の遷移金属からなり、その一部に非遷移金属を含んでもよい)のいずれかの組成からなることを特徴とする請求項1〜7のいずかに記載の非水電解質二次電池である。
項8.
(A)式(1):
Figure 2012209230
[式中、Rは炭素数1〜12のアルキル基、または−CHO(CR)である。R、R、Rは水素原子または−CHO(CHCHO)であり、n及びRはR、R、Rの間で異なっていても良い。Rは炭素数1〜12のアルキル基であり、nは0〜12の整数である。]
で示される単量体から誘導される繰り返し単位5〜95モル%、及び
式(2):
Figure 2012209230
で示される単量体から誘導される繰り返し単位95〜5モル%、及び
式(3):
Figure 2012209230
[式中、Rはエチレン性不飽和基である。] で示される単量体から誘導される繰り返し単位0〜10モル%で示される単量体を重合させて得られる重量平均分子量が5万〜250万のポリエーテル共重合体を得る工程と、
(B)該ポリエーテル共重合体を一成分として含有する負極材料および正極材料の少なくともどちらか一つを得る工程と、
(C)該ポリエーテル共重合体、光反応開始剤及び電解質塩化合物が含まれる高分子固体電解質用組成物を、負極材料及び正極材料の一方または両方における少なくとも1つの主表面に塗布する工程と、
(D)該高分子固体電解質用組成物を架橋する工程と、
を含む非水電解質二次電池の製造方法である。 The present invention has been completed based on the above findings, and specifically, a lithium polymer battery and a lithium polymer battery using the composition for a polymer solid electrolyte comprising the following components (i) to (iii): A manufacturing method is provided.
Item 1.
(I) Formula (1):
Figure 2012209230
[Wherein, R represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or —CH 2 O (CR 1 R 2 R 3 ). R 1 , R 2 , and R 3 are hydrogen atoms or —CH 2 O (CH 2 CH 2 O) n R 4 , and n and R 4 may be different among R 1 , R 2 , and R 3. . R 4 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and n is an integer of 0 to 12. ]
5 to 95 mol% of repeating units derived from the monomer represented by formula (2):
Figure 2012209230
And 95 to 5 mol% of repeating units derived from the monomer represented by formula (3):
Figure 2012209230
[Wherein R 5 represents an ethylenically unsaturated group. A polyether copolymer having a weight average molecular weight in the range of 50,000 to 2,500,000 having 0 to 10 mol% of repeating units derived from the monomer represented by
And (ii) a photoreaction initiator, (iii) one or both of the main surfaces of the negative electrode material and the positive electrode material are covered with a cross-linked body comprising a composition for a solid polymer electrolyte containing an electrolyte salt compound. A water electrolyte secondary battery,
And at least one of the negative electrode material and positive electrode material which comprises this non-aqueous electrolyte secondary battery contains this polyether copolymer as one component, It is a non-aqueous electrolyte secondary battery characterized by the above-mentioned. .
Item 2.
Item 2. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to Item 1, wherein the crosslinked product is obtained by applying the polymer solid electrolyte composition to the main surface and then crosslinking the composition.
Item 3.
4. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the electrolyte salt compound is a lithium salt compound.
Item 4.
The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein an aprotic organic solvent is further added to the composition for polymer solid electrolyte.
Item 5.
6. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 5, wherein the aprotic organic solvent is selected from the group consisting of ethers and esters.
Item 6.
The negative electrode material comprises a mixture of a negative electrode active material, a conductive additive, and a binder, and the negative electrode active material is selected from lithium, carbon, silicon-based compounds, tin-based compounds, aluminum-based compounds, and titanium-based compounds. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 5, comprising one kind or a mixture of two or more kinds.
Item 7.
The positive electrode material is AMO 2 (A is an alkali metal, M is a single or two or more kinds of transition metals, and a part thereof may include a non-transition metal), AM 2 O 4 (A is an alkali metal, M consists of a single or two or more transition metals, part of which may contain a non-transition metal), A 2 MO 3 (A is an alkali metal, M is a single or two or more transition metals) , Part of which may contain a non-transition metal), AMBO 4 (A is an alkali metal, B is P, Si, or a mixture thereof, M is a single or two or more transition metals, The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein the nonaqueous electrolyte secondary battery has a composition of any one of (which may contain a non-transition metal).
Item 8.
(A) Formula (1):
Figure 2012209230
[Wherein, R represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or —CH 2 O (CR 1 R 2 R 3 ). R 1 , R 2 , and R 3 are hydrogen atoms or —CH 2 O (CH 2 CH 2 O) n R 4 , and n and R 4 may be different among R 1 , R 2 , and R 3. . R 4 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and n is an integer of 0 to 12. ]
5 to 95 mol% of repeating units derived from the monomer represented by formula (2):
Figure 2012209230
And 95 to 5 mol% of repeating units derived from the monomer represented by formula (3):
Figure 2012209230
[Wherein R 5 represents an ethylenically unsaturated group. A step of obtaining a polyether copolymer having a weight average molecular weight of 50,000 to 2,500,000 obtained by polymerizing a monomer represented by 0 to 10 mol% of a repeating unit derived from
(B) obtaining at least one of a negative electrode material and a positive electrode material containing the polyether copolymer as one component;
(C) applying a composition for a polymer solid electrolyte containing the polyether copolymer, a photoreaction initiator, and an electrolyte salt compound to at least one main surface of one or both of the negative electrode material and the positive electrode material; ,
(D) crosslinking the polymer solid electrolyte composition;
Is a method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery.

本発明によれば、本発明のポリエーテル共重合体を電極内部に混在させ、かつ、電極材料の主表面を本発明の高分子固体電解質用組成物を架橋して得られた架橋高分子固体電解質で覆うことで、高容量で、かつ、サイクル充放電特性に優れた非水電解質二次電池を提供することができる。   According to the present invention, the crosslinked polymer solid obtained by mixing the polyether copolymer of the present invention inside the electrode, and crosslinking the main surface of the electrode material with the composition for polymer solid electrolyte of the present invention. By covering with an electrolyte, a non-aqueous electrolyte secondary battery having a high capacity and excellent cycle charge / discharge characteristics can be provided.

以下、本発明の構成につき詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail.

式(1)の化合物は市販品からの入手、またはエピハロヒドリンとアルコールからの一般的なエーテル合成法等により容易に合成が可能である。市販品から入手可能な化合物としては、例えば、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、ターシャリーブチルグリシジルエーテル、ベンジルグリシジルエーテル、1,2−エポキシドデカン、1,2−エポキシオクタン、1,2−エポキシヘプタン、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、1,2−エポキシデカン、1,2−エポキシへキサン、グリシジルフェニルエーテル、1,2−エポキシペンタン、グリシジルイソプロピルエーテルなどが使用できる。これら市販品のなかでは、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、グリシジルイソプロピルエーテルが好ましく、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテルが特に好ましい。
合成によって得られる式(1)で表される単量体では、Rは−CHO(CR)が好ましく、R、R、Rの少なくとも一つが−CHO(CHCHO)であることが好ましい。R4は炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、炭素数1〜4がより好ましい。nは2〜6が好ましく、2〜4がより好ましい。
The compound of the formula (1) can be easily synthesized by obtaining it from a commercial product or by a general ether synthesis method from epihalohydrin and alcohol. Examples of commercially available compounds include propylene oxide, butylene oxide, methyl glycidyl ether, ethyl glycidyl ether, butyl glycidyl ether, tertiary butyl glycidyl ether, benzyl glycidyl ether, 1,2-epoxide decane, 1,2 -Epoxy octane, 1,2-epoxyheptane, 2-ethylhexyl glycidyl ether, 1,2-epoxydecane, 1,2-epoxyhexane, glycidyl phenyl ether, 1,2-epoxypentane, glycidyl isopropyl ether, etc. can be used. . Among these commercially available products, propylene oxide, butylene oxide, methyl glycidyl ether, ethyl glycidyl ether, butyl glycidyl ether, and glycidyl isopropyl ether are preferable, and propylene oxide, butylene oxide, methyl glycidyl ether, and ethyl glycidyl ether are particularly preferable.
In the monomer represented by the formula (1) obtained by synthesis, R is preferably —CH 2 O (CR 1 R 2 R 3 ), and at least one of R 1 , R 2 , and R 3 is —CH 2 O. it is preferably (CH 2 CH 2 O) n R 4. R 4 is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms. n is preferably from 2 to 6, and more preferably from 2 to 4.

式(2)の化合物は基礎化学品であり、市販品を容易に入手可能である。   The compound of the formula (2) is a basic chemical product, and a commercially available product can be easily obtained.

式(3)の化合物において、Rはエチレン性不飽和基を含む置換基である。エチレン性不飽和基含有のモノマー成分としては、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−シクロドデカンジエン、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である。 In the compound of formula (3), R 5 is a substituent containing an ethylenically unsaturated group. Examples of the monomer component containing an ethylenically unsaturated group include allyl glycidyl ether, 4-vinylcyclohexyl glycidyl ether, α-terpinyl glycidyl ether, cyclohexenyl methyl glycidyl ether, p-vinylbenzyl glycidyl ether, allyl phenyl glycidyl ether, vinyl Glycidyl ether, 3,4-epoxy-1-butene, 3,4-epoxy-1-pentene, 4,5-epoxy-2-pentene, 1,2-epoxy-5,9-cyclododecandiene, 3,4 -Epoxy-1-vinylcyclohexene, 1,2-epoxy-5-cyclooctene, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, glycidyl sorbate, glycidyl cinnamate, glycidyl crotonic acid, glycidyl-4-hexenoate are used. Preferred are allyl glycidyl ether, glycidyl acrylate, and glycidyl methacrylate.

本発明の共重合体は、(A):式(1)の単量体から誘導された繰り返し単位、

Figure 2012209230
[式中、Rは炭素数1〜12のアルキル基、または−CHO(CR)である。R、R2、R3は水素原子または−CHO(CHCHO)であり、n及びR4はR、R2、R3の間で異なっていても良い。Rは炭素数1〜12のアルキル基であり、nは0〜12の整数である。]及び
(B):式(2)の単量体から誘導された繰り返し単位、
Figure 2012209230
及び必要なら(C):式(3)の単量体から誘導された繰り返し単位、
Figure 2012209230
[式中、Rはエチレン性不飽和基である。]
から構成される。 The copolymer of the present invention comprises (A): a repeating unit derived from the monomer of formula (1),
Figure 2012209230
[Wherein, R represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or —CH 2 O (CR 1 R 2 R 3 ). R 1 , R 2 and R 3 are hydrogen atoms or —CH 2 O (CH 2 CH 2 O) n R 4 , and n and R 4 may be different among R 1 , R 2 and R 3. . R 4 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and n is an integer of 0 to 12. And (B): a repeating unit derived from the monomer of formula (2),
Figure 2012209230
And if necessary (C): a repeating unit derived from the monomer of formula (3),
Figure 2012209230
[Wherein R 5 represents an ethylenically unsaturated group. ]
Consists of

ここで繰り返し単位(A)及び(C)は、それぞれ2種以上のモノマーから誘導されるものであってもよい。   Here, each of the repeating units (A) and (C) may be derived from two or more monomers.

本発明のポリエーテル共重合体の合成は次のようにして行える。開環重合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の配位アニオン開始剤、または対イオンにKを含むカリウムアルコキシド、ジフェニルメチルカリウム、水酸化カリウムなどのアニオン開始剤を用いて、各モノマーを溶媒の存在下又は不存在下、反応温度10〜120℃、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。重合度、あるいは得られる共重合体の性質などの点から、配位アニオン開始剤が好ましく、なかでも有機錫-リン酸エステル縮合物触媒系が取り扱い易く特に好ましい。 The polyether copolymer of the present invention can be synthesized as follows. Coordination anion initiator such as catalyst system mainly composed of organic aluminum, catalyst system mainly composed of organic zinc, organotin-phosphate ester condensate catalyst system as a ring-opening polymerization catalyst, or potassium containing K + as a counter ion By using an anionic initiator such as alkoxide, diphenylmethyl potassium, potassium hydroxide, and the like, each of the monomers is reacted in the presence or absence of a solvent at a reaction temperature of 10 to 120 ° C. with stirring to obtain a polyether copolymer. can get. From the viewpoint of the degree of polymerization or the properties of the resulting copolymer, a coordination anion initiator is preferred, and an organotin-phosphate ester condensate catalyst system is particularly preferred because of ease of handling.

本発明のポリエーテル共重合体においては、繰り返し単位(A)、繰り返し単位(B)及び繰り返し単位(C)のモル比が、(A)5〜95モル%、(B)95〜5モル%、及び(C)0〜10モル%が適当であり、好ましくは(A)10〜95モル%、(B)90〜5モル%、及び(C)0〜7モル%、更に好ましくは(A)15〜95モル%、(B)85〜5モル%、及び(C)0〜5モル%である。繰り返し単位(C)が10モル%を越えると硬度が高くなり、イオン伝導性が下がる。繰り返し単位(B)が95モル%を越えるとガラス転移温度の上昇とオキシエチレン鎖の結晶化を招き、結果的に固体電解質のイオン伝導性を著しく悪化させることとなる。一般にポリエチレンオキシドの結晶性を低下させ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、本発明のポリエーテル共重合体はこの点において格段に優れている。
特に本発明の特徴部分である負極材料及び正極材料の少なくともどちらか一つに含有させる場合のポリエーテル共重合体については、繰り返し単位(A)、繰り返し単位(B)及び繰り返し単位(C)のモル比が、(A)5〜95モル%、(B)95〜5モル%、及び(C)0〜10モル%でよいが、好ましくは、繰り返し単位(A)10〜95モル%、繰り返し単位(B)90〜5モル%からなる二元のポリエーテル共重合体がより望ましい。なお、ポリエーテル共重合体とともに少量の電解質塩化合物を合わせて使用してもよい。
In the polyether copolymer of the present invention, the molar ratio of the repeating unit (A), the repeating unit (B), and the repeating unit (C) is (A) 5 to 95 mol%, (B) 95 to 5 mol%. And (C) 0 to 10 mol% is suitable, preferably (A) 10 to 95 mol%, (B) 90 to 5 mol%, and (C) 0 to 7 mol%, more preferably (A). ) 15-95 mol%, (B) 85-5 mol%, and (C) 0-5 mol%. When the repeating unit (C) exceeds 10 mol%, the hardness increases and the ionic conductivity decreases. If the repeating unit (B) exceeds 95 mol%, the glass transition temperature rises and the oxyethylene chain crystallizes, resulting in a marked deterioration in the ionic conductivity of the solid electrolyte. In general, it is known that ion conductivity is improved by reducing the crystallinity of polyethylene oxide, but the polyether copolymer of the present invention is remarkably superior in this respect.
In particular, with respect to the polyether copolymer in the case where it is contained in at least one of the negative electrode material and the positive electrode material, which is a characteristic part of the present invention, the repeating unit (A), the repeating unit (B) and the repeating unit (C) The molar ratio may be (A) 5 to 95 mol%, (B) 95 to 5 mol%, and (C) 0 to 10 mol%, preferably 10 to 95 mol% of repeating units (A), repeating A binary polyether copolymer composed of 90 to 5 mol% of the unit (B) is more desirable. A small amount of electrolyte salt compound may be used together with the polyether copolymer.

本発明のポリエーテル共重合体の分子量は、良好な加工性、機械的強度、柔軟性を得るために、重量平均分子量5万〜250万の範囲内、好ましくは10万〜180万の範囲内のものが適する。重量平均分子量が5万未満の共重合体では、形状安定性を高めるために架橋密度を高くする必要があるために、プラスチック状のものしか得られず、伸びも殆どなく、イオン伝導度が低い。重量平均分子量が250万より大きい共重合体では、著しく加工性が悪く取り扱いが困難であり、ポリエーテル共重合体を溶解させた高分子固体電解質溶液の粘度が高く、電極表面に塗布したときに電極の中まで十分に含浸させることができない。   The molecular weight of the polyether copolymer of the present invention is within the range of 50,000 to 2,500,000, preferably 100,000 to 1,800,000 in order to obtain good processability, mechanical strength, and flexibility. Is suitable. For copolymers having a weight average molecular weight of less than 50,000, it is necessary to increase the crosslink density in order to increase the shape stability, so that only a plastic form can be obtained, there is almost no elongation, and the ionic conductivity is low. . When the copolymer having a weight average molecular weight of more than 2.5 million is extremely poor in processability and difficult to handle, the polymer solid electrolyte solution in which the polyether copolymer is dissolved has a high viscosity and is applied to the electrode surface. The electrode cannot be sufficiently impregnated.

本発明の架橋前のポリエーテル共重合体は、ブロック共重合体、ランダム共重合体何れの共重合タイプでも良い。ランダム共重合体がよりポリエチレンオキシドの結晶性を低下させる効果が大きいので好ましい。   The polyether copolymer before cross-linking of the present invention may be a copolymer type of either a block copolymer or a random copolymer. Random copolymers are preferred because they have a greater effect of lowering the crystallinity of polyethylene oxide.

本発明の架橋高分子固体電解質は、ポリエーテル共重合体、光反応開始剤からなり、高分子固体電解質用組成物に電解質塩化合物を共存させて高分子固体電解質を構成し、非プロトン性有機溶媒の存在下または不存在下に、紫外線などの活性エネルギー線を照射することによって架橋した架橋体である。   The crosslinked polymer solid electrolyte of the present invention comprises a polyether copolymer and a photoinitiator, and constitutes a polymer solid electrolyte by coexisting an electrolyte salt compound in the polymer solid electrolyte composition. It is a crosslinked product crosslinked by irradiating with active energy rays such as ultraviolet rays in the presence or absence of a solvent.

光による架橋に用いる活性エネルギー線は、紫外線、電子線等を用いることができる。紫外線が好ましい。   As the active energy beam used for crosslinking by light, ultraviolet rays, electron beams and the like can be used. Ultraviolet light is preferred.

本発明に用いることができる光反応開始剤として、アルキルフェノン系、ベンゾフェノン系、アシルフォスフィンオキサイド系、チタノセン類、トリアジン類、ビスイミダゾール類、オキシムエステル類などが挙げられる。好ましくは、アルキルフェノン系、ベンゾフェノン系、アシルフォスフィンオキサイド系の光反応開始剤が用いられる。光反応開始剤として前述の化合物を2種類以上併用することは自由である。   Examples of the photoreaction initiator that can be used in the present invention include alkylphenone series, benzophenone series, acylphosphine oxide series, titanocenes, triazines, bisimidazoles, and oxime esters. Preferably, an alkylphenone-based, benzophenone-based, or acylphosphine oxide-based photoinitiator is used. It is free to use two or more of the aforementioned compounds in combination as a photoreaction initiator.

アルキルフェノン系光反応開始剤の具体例としては、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−1−[4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]フェニル]−2−メチル−プロパン−1−オンなどが挙げられる。2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オンが好ましい。   Specific examples of the alkylphenone photoinitiator include 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1- Phenyl-propan-1-one, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, 2-hydroxy-1- [4- [4 -(2-hydroxy-2-methyl-propionyl) -benzyl] phenyl] -2-methyl-propan-1-one and the like. 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one are preferred.

ベンゾフェノン系光反応開始剤の具体例としては、ベンゾフェノン、2−クロロベンゾフェノン、4,4'−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4'−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、メチル−2−ベンゾイルベンゾエートなどが挙げられる。ベンゾフェノン、4,4'−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4'−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましい。   Specific examples of the benzophenone photoinitiator include benzophenone, 2-chlorobenzophenone, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone, 4,4′-bis (dimethylamino) benzophenone, methyl-2-benzoylbenzoate, and the like. Can be mentioned. Benzophenone, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone, and 4,4′-bis (dimethylamino) benzophenone are preferred.

アシルフォスフィンオキサイド系光反応重合開始剤の具体例としては、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイドなどが挙げられる。ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイドが好ましい。   Specific examples of the acylphosphine oxide photoreaction polymerization initiator include 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, and the like. It is done. Bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide is preferred.

架橋反応に用いられる光反応開始剤の量はポリエーテル共重合体100重量部に対して0.01〜6.0重量部の範囲内が好ましく、更に好ましくは0.1〜4.0重量部である。   The amount of the photoinitiator used for the crosslinking reaction is preferably in the range of 0.01 to 6.0 parts by weight, more preferably 0.1 to 4.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyether copolymer. It is.

本発明においては、架橋助剤を光反応開始剤と併用してもよい。架橋助剤は、通常、多官能性化合物(例えば、CH=CH-、CH=CH-CH-、CF=CF-を少なくとも2個含む化合物)である。架橋助剤の具体例は、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアクリルホルマール、トリアリルトリメリテート、N,N’−m−フェニレンビスマレイミド、ジプロパルギルテレフタレート、ジアリルフタレート、テトラアリルテレフタールアミド、トリアリルホスフェート、ヘキサフルオロトリアリルイソシアヌレート、N−メチルテトラフルオロジアリルイソシアヌレートなどである。 In the present invention, a crosslinking aid may be used in combination with a photoreaction initiator. Crosslinking aid is usually polyfunctional compound - a (e.g., CH 2 = CH-, CH 2 = CH-CH 2, CF 2 = CF- at least two containing compound). Specific examples of the crosslinking aid include triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, triacryl formal, triallyl trimellitate, N, N′-m-phenylene bismaleimide, dipropargyl terephthalate, diallyl phthalate, tetraallyl terephthalate Amides, triallyl phosphate, hexafluorotriallyl isocyanurate, N-methyltetrafluorodiallyl isocyanurate and the like.

架橋反応は、紫外線による場合では、キセノンランプ、水銀ランプ、高圧水銀ランプ及びメタルハライドランプを用いることができ、例えば、電解質を波長365nm、光量1〜50mW/cmで0.1〜30分間照射することによって行うことができる。 For the crosslinking reaction, a xenon lamp, a mercury lamp, a high-pressure mercury lamp, and a metal halide lamp can be used in the case of using ultraviolet rays. For example, the electrolyte is irradiated with a wavelength of 365 nm and a light amount of 1 to 50 mW / cm 2 for 0.1 to 30 minutes. Can be done.

本発明において用いることができる電解質塩化合物は、ポリエーテル共重合体又は該共重合体の架橋体、及び必要なら非プロトン性有機溶媒からなる混合物に相溶することが好ましい。ここで相溶とは電解質塩が結晶化などして析出してこない状態を意味する。   The electrolyte salt compound that can be used in the present invention is preferably compatible with a mixture comprising a polyether copolymer or a crosslinked product of the copolymer and, if necessary, an aprotic organic solvent. Here, “compatible” means a state where the electrolyte salt does not precipitate due to crystallization.

本発明においては、以下に挙げる電解質塩化合物が好ましく用いられる。即ち、金属陽イオン、アンモニウムイオン、アミジニウムイオン、及びグアニジウムイオンから選ばれた陽イオンと、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、過塩素酸イオン、チオシアン酸イオン、テトラフルオロホウ素酸イオン、硝酸イオン、AsF 、PF 、ステアリルスルホン酸イオン、オクチルスルホン酸イオン、ドデシルベンゼンスルホン酸イオン、ナフタレンスルホン酸イオン、ドデシルナフタレンスルホン酸イオン、7,7,8,8−テトラシアノ−p−キノジメタンイオン、XSO 、[(XSO
)(XSO)N]、[(XSO)(XSO)(XSO)C]、及び[(XSO)(XSO)YC]−から選ばれた陰イオンとからなる化合物が挙げられる。但し、X、X、X、およびYは電子吸引基である。好ましくはX、X、及びXは各々独立して炭素数が1〜6のパーフルオロアルキル基又は炭素数が6〜18のパーフルオロアリール基であり、Yはニトロ基、ニトロソ基、カルボニル基、カルボキシル基又はシアノ基である。X、X及びXは各々同一であっても、異なっていてもよい。
In the present invention, the following electrolyte salt compounds are preferably used. That is, a cation selected from a metal cation, an ammonium ion, an amidinium ion, and a guanidinium ion, a chlorine ion, a bromine ion, an iodine ion, a perchlorate ion, a thiocyanate ion, a tetrafluoroborate ion, Nitrate ion, 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 , [(X 1 SO 2
) (X 2 SO 2 ) N] , [(X 1 SO 2 ) (X 2 SO 2 ) (X 3 SO 2 ) C] , and [(X 1 SO 2 ) (X 2 SO 2 ) YC] A compound comprising an anion selected from-. However, X 1, X 2, X 3, and Y is an electron withdrawing group. Preferably, X 1 , X 2 and X 3 are each independently a C 1-6 perfluoroalkyl group or a C 6-18 perfluoroaryl group, Y is a nitro group, a nitroso group, A carbonyl group, a carboxyl group or a cyano group; X 1 , X 2 and X 3 may be the same or different.

金属陽イオンとしては遷移金属の陽イオンを用いる事ができる。好ましくはMn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn及びAg金属から選ばれた金属の陽イオンが用いられる。又、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca及びBa金属から選ばれた金属の陽イオンを用いても好ましい結果が得られる。電解質塩化合物として前述の化合物を2種類以上併用することは自由である。Liイオン電池においては電解質塩化合物としては、Li塩化合物が好ましく用いられる。   As the metal cation, a cation of a transition metal can be used. Preferably, a metal cation selected from Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, and Ag metal is used. In addition, preferable results can be obtained by using a metal cation selected from Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, and Ba metals. It is free to use two or more kinds of the aforementioned compounds in combination as the electrolyte salt compound. In the Li ion battery, an Li salt compound is preferably used as the electrolyte salt compound.

本発明において、電解質塩化合物の使用量は、電解質塩化合物のモル数/ポリエーテル共重合体のエーテル酸素原子の総モル数の値が0.0001〜5が好ましく、更に好ましくは0.001〜0.5の範囲がよい。   In the present invention, the amount of the electrolyte salt compound used is preferably 0.0001 to 5, more preferably 0.001 to 5 in terms of the number of moles of the electrolyte salt compound / the total number of moles of ether oxygen atoms in the polyether copolymer. A range of 0.5 is good.

本発明では非プロトン性有機溶媒を例えば可塑剤として添加してよい。高分子固体電解質に非プロトン性有機溶媒を混入すると、ポリマーの結晶化が抑制されガラス転移温度が低下し、低温でも無定形相が多く形成されるためにイオン伝導度が良くなる。非プロトン性有機溶媒は、本発明で使用できる高分子固体電解質と組み合わせることで、内部抵抗の小さい高性能の電池を得るのに適している。本発明の高分子固体電解質は、非プロトン性有機溶媒と組み合わせることでゲル状となってもよい。ここで、ゲルとは溶媒によって膨潤した高分子である。   In the present invention, an aprotic organic solvent may be added as a plasticizer, for example. When an aprotic organic solvent is mixed in the polymer solid electrolyte, the crystallization of the polymer is suppressed, the glass transition temperature is lowered, and many amorphous phases are formed even at a low temperature, so that the ionic conductivity is improved. The aprotic organic solvent is suitable for obtaining a high-performance battery having a low internal resistance by combining with the solid polymer electrolyte that can be used in the present invention. The polymer solid electrolyte of the present invention may be gelled by combining with an aprotic organic solvent. Here, the gel is a polymer swollen by a solvent.

非プロトン性有機溶媒としては、非プロトン性のエーテル類及びエステル類が好ましい。具体的には、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ブチレンカーボネート、
ビニルカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルモノグライム、メチルジグライム、メチルトリグライム、メチルテトラグライム、エチルモノグライム、エチルジグライム、エチルトリグライム、エチルメチルモノグライム、ブチルジグライム、3-メチル−2−オキサゾリドン、テトラヒドロフラン、 2−メチルテトラヒドロフラン、 1,3−ジオキソラン、 4,4-メチル−1 ,3-ジオキソラン、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等が挙げられ、中でも、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ブチレンカーボネート、
ビニルカーボネート、エチレンカーボネート、メチルトリグライム、メチルテトラグライム、エチルトリグライム、エチルメチルモノグライムが好ましい。これらの2種以上の混合物を用いても良い。
As the aprotic organic solvent, aprotic ethers and esters are preferable. Specifically, propylene carbonate, γ-butyrolactone, butylene carbonate,
Vinyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, methyl monoglyme, methyl diglyme, methyl triglyme, methyl tetraglyme, ethyl monoglyme, ethyl diglyme, ethyl triglyme, ethyl methyl monoglyme, butyl Diglyme, 3-methyl-2-oxazolidone, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4,4-methyl-1,3-dioxolane, methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, etc. Among them, propylene carbonate, γ-butyrolactone, butylene carbonate,
Vinyl carbonate, ethylene carbonate, methyl triglyme, methyl tetraglyme, ethyl triglyme, and ethyl methyl monoglyme are preferred. A mixture of two or more of these may be used.

電解質塩化合物および必要な非プロトン性有機溶媒をポリエーテル共重合体に混合する方法に特に制限はないが、電解質塩化合物および必要な非プロトン性有機溶媒を含む溶液にポリエーテル共重合体を長時間浸漬して含浸させる方法、電解質塩化合物および必要な非プロトン性有機溶媒をポリエーテル共重合体へ機械的に混合させる方法、ポリエーテル共重合体および電解質塩化合物を非プロトン性有機溶媒に溶かして混合させる方法あるいはポリエーテル共重合体を一度他の溶媒に溶かした後、非プロトン性有機溶媒を混合させる方法などがある。他の溶媒を使用して製造する場合の他の溶媒としては各種の極性溶媒、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。他の溶媒は、ポリエーテル共重合体を架橋する前、架橋する間または架橋した後に除去できる。   There is no particular limitation on the method of mixing the electrolyte salt compound and the necessary aprotic organic solvent into the polyether copolymer, but the polyether copolymer is long in the solution containing the electrolyte salt compound and the necessary aprotic organic solvent. Method of soaking by impregnation for a period of time, method of mechanically mixing electrolyte salt compound and necessary aprotic organic solvent into polyether copolymer, dissolving polyether copolymer and electrolyte salt compound in aprotic organic solvent Or a method in which the polyether copolymer is once dissolved in another solvent and then mixed with an aprotic organic solvent. Other polar solvents such as tetrahydrofuran, acetone, acetonitrile, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dioxane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc. used alone or in combination are used as other solvents in the case of producing using other solvents. It is done. Other solvents can be removed before, during or after cross-linking the polyether copolymer.

負極材料は、例えば電極材料基板としての金属電極基板と、金属電極基板上に負極活物質、および電解質層と良好なイオンの授受を行い、かつ、導電助剤と負極活物質を金属基板に固定するためのバインダーより構成されている。この場合の金属電極基板には、例えば銅が用いられるが、これに限るものではなく、ニッケル、ステンレス、金、白金、チタン等であってもよい。   The negative electrode material is, for example, a metal electrode substrate as an electrode material substrate, a negative electrode active material on the metal electrode substrate, and exchange of good ions with the electrolyte layer, and the conductive auxiliary agent and the negative electrode active material are fixed to the metal substrate It is made up of a binder. In this case, for example, copper is used for the metal electrode substrate, but the metal electrode substrate is not limited to this, and may be nickel, stainless steel, gold, platinum, titanium, or the like.

本発明で使用される負極活物質は、リチウムイオンなどのアルカリ金属イオンを吸蔵・放出可能な構造(多孔質構造)を有する炭素材料(天然黒鉛、人造黒鉛、非晶質炭素等)か、リチウムイオンなどのアルカリ金属イオンを吸蔵・放出可能なリチウム、アルミニウム系化合物、スズ系化合物、シリコン系化合物、チタン系化合物等の金属からなる粉末である。粒子径は10nm以上100μm以下が好ましく、更に好ましくは20nm以上20μm以下である。また、金属と炭素材料との混合活物質として用いてもよい。なお負極活物質にはその気孔率が、70%程度のものを用いることとする。   The negative electrode active material used in the present invention is a carbon material (natural graphite, artificial graphite, amorphous carbon, etc.) having a structure (porous structure) capable of occluding and releasing alkali metal ions such as lithium ions, lithium, or the like. It is a powder made of a metal such as lithium, an aluminum compound, a tin compound, a silicon compound, or a titanium compound that can occlude and release alkali metal ions such as ions. The particle diameter is preferably from 10 nm to 100 μm, more preferably from 20 nm to 20 μm. Moreover, you may use as a mixed active material of a metal and a carbon material. Note that a negative electrode active material having a porosity of about 70% is used.

正極材料は、例えば電極材料基板としての金属電極基板と、金属電極基板上に正極活物質、および電解質層と良好なイオンの授受を行い、かつ、導電助剤と正極活物質を金属基板に固定するためのバインダーより構成されている。金属電極基板には、例えばアルミニウムが用いられるが、これに限るものではなく、ニッケル、ステンレス、金、白金、チタン等であってもよい。   The positive electrode material is, for example, a metal electrode substrate as an electrode material substrate, a positive electrode active material on the metal electrode substrate, and a good ion exchange with the electrolyte layer, and the conductive auxiliary agent and the positive electrode active material are fixed to the metal substrate. It is made up of a binder. For example, aluminum is used for the metal electrode substrate, but is not limited thereto, and may be nickel, stainless steel, gold, platinum, titanium, or the like.

本発明で使用される正極活物質は、AMO2、AM2O4、A2MO3、AMBO4のいずれかの組成からなるアルカリ金属含有複合酸化物粉末である。ここで式中のAは、アルカリ金属であり、好ましくはLiを用いる。Mは主として遷移金属からなり、Co、Mn、Ni、Cr、Fe、Tiの少なくとも一種を含んでいる。Mは遷移金属からなるが、遷移金属以外にもAl、Ga、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Si、P、Bなどが添加されていてもよい。BはP、Siの少なくとも1種を含んでいる。より具体的には、AMO(Aはアルカリ金属、Mは少なくとも一種の遷移金属からなり、その一部に非遷移金属を含んでもよい)、AM(Aはアルカリ金属、Mは少なくとも一種の遷移金属からなり、その一部に非遷移金属を含んでもよい)、AMO(Aはアルカリ金属、Mは少なくとも一種の遷移金属からなり、その一部に非遷移金属を含んでもよい)、AMBO(Aはアルカリ金属、BはP、Si、またはその混合物、Mは少なくとも一種の遷移金属からなり、その一部に非遷移金属を含んでもよい)である。なお正極活物質の粒子径には50μm以下が好ましく、更に好ましくは20μm以下のものを用いる。これらの活物質は、3V(vs. Li/Li+)以上の起電力を有するものである。 The positive electrode active material used in the present invention is an alkali metal-containing composite oxide powder having a composition of any one of AMO 2 , AM 2 O 4 , A 2 MO 3 , and AMBO 4 . Here, A in the formula is an alkali metal, and Li is preferably used. M is mainly made of a transition metal and contains at least one of Co, Mn, Ni, Cr, Fe, and Ti. M is composed of a transition metal, but besides the transition metal, Al, Ga, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Si, P, B, or the like may be added. B contains at least one of P and Si. More specifically, AMO 2 (A is an alkali metal, M is composed of at least one transition metal, and a part thereof may include a non-transition metal), AM 2 O 4 (A is an alkali metal, and M is at least A 2 MO 3 (A may be an alkali metal, M may be at least one transition metal, and a part thereof may include a non-transition metal) Good), AMBO 4 (A is an alkali metal, B is P, Si, or a mixture thereof, M is composed of at least one transition metal, and a part thereof may include a non-transition metal). The particle diameter of the positive electrode active material is preferably 50 μm or less, more preferably 20 μm or less. These active materials have an electromotive force of 3 V (vs. Li / Li +) or more.

正極活物質の好ましい具体例としては、LixCoO2, LixNiO2,
LixMnO2, LixCrO2, LixFeO2,
LixCoaMn1-aO2, LixCoaNi1-aO2,
LixCoaCr1-aO2, LixCoaFe1-aO2,
LixCoaTi1-aO2, LixMnaNi1-aO2,
LixMnaCr1-aO2, LixMnaFe1-aO2,
LixMnaTi1-aO2, LixNiaCr1-aO2,
LixNiaFe1-aO2, LixNiaTi1-aO2,
LixCraFe1-aO2, LixCraTi1-aO2,
LixFeaTi1-aO2, LixCobMncNi1-b-cO2,
LixCrbMncNi1-b-cO2, LixFebMncNi1-b-cO2,
LixTibMncNi1-b-cO2, LixMn2O4,
LixMndCo2-dO4, LixMndNi2-dO4,
LixMndCr2-dO4, LixMndFe2-dO4,
LixMndTi2-dO4, LiyMnO3,
LiyMneCo1-eO3, LiyMneNi1-eO3,
LiyMneFe1-eO3, LiyMneTi1-eO3,
LixCoPO4, LixMnPO4, LixNiPO4,
LixFePO4, LixCofMn1-fPO4,
LixCofNi1-fPO4, LixCofFe1-fPO4,
LixMnfNi1-fPO4, LixMnfFe1-fPO4,
LixNifFe1-fPO4,LiyCoSiO4,
LiyMnSiO4, LiyNiSiO4, LiyFeSiO4,
LiyCogMn1-gSiO4, LiyCogNi1-gSiO4,
LiyCogFe1-gSiO4, LiyMngNi1-gSiO4,
LiyMngFe1-gSiO4, LiyNigFe1-gSiO4,
LiyCoPhSi1-hO4, LiyMnPhSi1-hO4,
LiyNiPhSi1-hO4, LiyFePhSi1-hO4,
LiyCogMn1-gPhSi1-hO4,
LiyCogNi1-gPhSi1-hO4,
LiyCogFe1-gPhSi1-hO4,
LiyMngNi1-gPhSi1-hO4,
LiyMngFe1-gPhSi1-hO4,
LiyNigFe1-gPhSi1-hO4などのリチウム含有複合酸化物をあげることができる。(ここで、x=0.01〜1.2,
y=0.01〜2.2, a=0.01〜0.99, b=0.01〜0.98, c=0.01〜0.98但し、b+c=0.02〜0.99, d=1.49〜1.99,
e=0.01〜0.99, f=0.01〜0.99, g=0.01〜0.99, h=0.01〜0.99である。)
Preferred examples of the positive electrode active material include Li x CoO 2 , Li x NiO 2 ,
Li x MnO 2 , Li x CrO 2 , Li x FeO 2 ,
Li x Co a Mn 1-a O 2 , Li x Co a Ni 1-a O 2 ,
Li x Co a Cr 1-a O 2 , Li x Co a Fe 1-a O 2 ,
Li x Co a Ti 1-a O 2 , Li x Mn a Ni 1-a O 2 ,
Li x Mn a Cr 1-a O 2 , Li x Mn a Fe 1-a O 2 ,
Li x Mn a Ti 1-a O 2 , Li x Ni a Cr 1-a O 2 ,
Li x Ni a Fe 1-a O 2 , Li x Ni a Ti 1-a O 2 ,
Li x Cr a Fe 1-a O 2 , Li x Cr a Ti 1-a O 2 ,
Li x Fe a Ti 1-a O 2 , Li x Co b Mn c Ni 1-bc O 2 ,
Li x Cr b Mn c Ni 1-bc O 2 , Li x Fe b Mn c Ni 1-bc O 2 ,
Li x Ti b Mn c Ni 1-bc O 2 , Li x Mn 2 O 4 ,
Li x Mn d Co 2-d O 4 , Li x Mn d Ni 2-d O 4 ,
Li x Mn d Cr 2-d O 4 , Li x Mn d Fe 2-d O 4 ,
Li x Mn d Ti 2-d O 4 , Li y MnO 3 ,
Li y Mn e Co 1-e O 3 , Li y Mn e Ni 1-e O 3 ,
Li y Mn e Fe 1-e O 3 , Li y Mn e Ti 1-e O 3 ,
Li x CoPO 4 , Li x MnPO 4 , Li x NiPO 4 ,
Li x FePO 4 , Li x Co f Mn 1-f PO 4 ,
Li x Co f Ni 1-f PO 4 , Li x Co f Fe 1-f PO 4 ,
Li x Mn f Ni 1-f PO 4 , Li x Mn f Fe 1-f PO 4 ,
Li x Ni f Fe 1-f PO 4 , Li y CoSiO 4 ,
Li y MnSiO 4 , Li y NiSiO 4 , Li y FeSiO 4 ,
Li y Co g Mn 1-g SiO 4 , Li y Co g Ni 1-g SiO 4 ,
Li y Co g Fe 1-g SiO 4 , Li y Mn g Ni 1-g SiO 4 ,
Li y Mn g Fe 1-g SiO 4 , Li y Ni g Fe 1-g SiO 4 ,
Li y CoP h Si 1-h O 4 , Li y MnP h Si 1-h O 4 ,
Li y NiP h Si 1-h O 4 , Li y FeP h Si 1-h O 4 ,
Li y Co g Mn 1-g P h Si 1-h O 4 ,
Li y Co g Ni 1-g P h Si 1-h O 4 ,
Li y Co g Fe 1-g P h Si 1-h O 4 ,
Li y Mn g Ni 1-g P h Si 1-h O 4 ,
Li y Mn g Fe 1-g P h Si 1-h O 4 ,
Examples thereof include lithium-containing composite oxides such as Li y Ni g Fe 1-g P h Si 1-h O 4 . (Where x = 0.01 to 1.2,
y = 0.01-2.2, a = 0.01-0.99, b = 0.01-0.98, c = 0.01-0.98, but b + c = 0.02-0 .99, d = 1.49 to 1.99,
e = 0.01-0.99, f = 0.01-0.99, g = 0.01-0.99, h = 0.01-0.99. )

また、前記好ましい正極活物質のうち、より好ましい正極活物質としては、具体的には、LixCoO2,
LixNiO2, LixMnO2, LixCrO2,
LixCoaNi1-aO2, LixMnaNi1-aO2,
LixCobMncNi1-b-cO2, LixMn2O4,
LiyMnO3, LiyMneFe1-eO3,
LiyMneTi1-eO3, LixCoPO4,
LixMnPO4, LixNiPO4, LixFePO4,
LixMnfFe1-fPO4, をあげることができる。(ここで、x=0.01〜1.2,
y=0.01〜2.2, a=0.01〜0.99, b=0.01〜0.98, c=0.01〜0.98但し、b+c=0.02〜0.99, d=1.49〜1.99,
e=0.01〜0.99, f=0.01〜0.99である。なお、上記のx, yの値は充放電によって増減する。)
Among the preferable positive electrode active materials, more preferable positive electrode active materials include, specifically, Li x CoO 2 ,
Li x NiO 2 , Li x MnO 2 , Li x CrO 2 ,
Li x Co a Ni 1-a O 2 , Li x Mn a Ni 1-a O 2 ,
Li x Co b Mn c Ni 1-bc O 2 , Li x Mn 2 O 4 ,
Li y MnO 3 , Li y Mn e Fe 1-e O 3 ,
Li y Mn e Ti 1-e O 3 , Li x CoPO 4 ,
Li x MnPO 4 , Li x NiPO 4 , Li x FePO 4 ,
Li x Mn f Fe 1-f PO 4 , can be mentioned. (Where x = 0.01 to 1.2,
y = 0.01-2.2, a = 0.01-0.99, b = 0.01-0.98, c = 0.01-0.98, but b + c = 0.02-0 .99, d = 1.49 to 1.99,
e = 0.01-0.99, f = 0.01-0.99. In addition, the value of said x, y increases / decreases with charging / discharging. )

本発明のポリエーテル共重合体が含有された電極材料を製造するには、該ポリエーテル共重合体を通常の攪拌装置、例えば、ミキサーや遊星式攪拌装置を用いて負極活物質粉末や正極活物質粉末等と混ぜ合わせ、ペースト状にしてよい。この場合、ポリエーテル共重合体は予めアセトニトリル等の溶剤と混合し、適切な粘度に調整した溶液を用いるのが好ましい。
ポリエーテル共重合体の電極材料への添加量は負極活物質粉末や正極活物質粉末に対して、0.5〜20wt%であってよいが、好ましくは1〜15wt%である。
In order to produce an electrode material containing the polyether copolymer of the present invention, the polyether copolymer is mixed with a negative active material powder or a positive active material using an ordinary stirring device such as a mixer or a planetary stirring device. It may be mixed with a substance powder or the like to make a paste. In this case, the polyether copolymer is preferably mixed with a solvent such as acetonitrile in advance and adjusted to an appropriate viscosity.
The addition amount of the polyether copolymer to the electrode material may be 0.5 to 20 wt%, preferably 1 to 15 wt%, with respect to the negative electrode active material powder or the positive electrode active material powder.

ポリエーテル共重合体と負極活物質粉末や正極活物質粉末等からなるペーストの金属電極基板への形成は、ドクターブレード法やシルクスクリーン法などにより行われる。   Formation of a paste made of a polyether copolymer, a negative electrode active material powder, a positive electrode active material powder, and the like on a metal electrode substrate is performed by a doctor blade method, a silk screen method, or the like.

例えばドクターブレード法では、ポリエーテル共重合体と負極活物質粉末と正極活物質粉末等をn−メチルピロリドン等の有機溶剤に分散してスラリー状にし、金属電極基板に塗布した後、所定のスリット幅を有するブレードにより適切な厚さに均一化する。電極は活物質塗布後、余分な有機溶剤を除去するため、例えば80℃真空状態で乾燥する。乾燥後の電極はプレス装置によってプレス成型することで電極材が製造される。   For example, in the doctor blade method, a polyether copolymer, a negative electrode active material powder, a positive electrode active material powder, and the like are dispersed in an organic solvent such as n-methylpyrrolidone and applied to a metal electrode substrate. Uniform to an appropriate thickness with a blade having a width. After the application of the active material, the electrode is dried, for example, in a vacuum state at 80 ° C. to remove excess organic solvent. An electrode material is manufactured by press-molding the dried electrode with a pressing device.

その後、電極材料の主表面に高分子固体電解質を例えばドクターブレード法、ディップ法、転写法、印刷法などを用いて塗布する。高分子固体電解質は、その粘度に応じてアセトニトリル等の溶剤と混合し、適切な粘度に調整したのち塗布し、必要に応じて静置し、電極に高分子固体電解質を含浸させ、これを加熱乾繰させてもよい。塗布時の高分子固体電解質もしくは高分子固体電解質溶液の粘度は10〜50000
mPa・sが好ましく、更に好ましくは100〜20000mPa・sである。また、溶剤乾燥後の塗布層(高分子固体電解質)の厚みは400μm以下が好ましく、更に好ましくは200μm以下である。
Thereafter, a polymer solid electrolyte is applied to the main surface of the electrode material using, for example, a doctor blade method, a dip method, a transfer method, a printing method, or the like. The polymer solid electrolyte is mixed with a solvent such as acetonitrile according to its viscosity, adjusted to an appropriate viscosity, applied, and allowed to stand as needed, the electrode is impregnated with the polymer solid electrolyte, and this is heated. You may dry dry. The viscosity of the polymer solid electrolyte or polymer solid electrolyte solution during coating is 10 to 50000
mPa · s is preferable, and 100 to 20000 mPa · s is more preferable. In addition, the thickness of the coating layer (polymer solid electrolyte) after drying the solvent is preferably 400 μm or less, and more preferably 200 μm or less.

高分子固体電解質を塗布、必要な架橋を施した負極電極および正極電極を重ね合わせることで非水電解質二次電池が組み上げられる。塗布した高分子固体電解質は機械的強度が十分あるため、電極材間に更に高分子固体電解質膜を導入する必要がなく工程が簡単であり製造コストの削減が可能である。   A non-aqueous electrolyte secondary battery is assembled by applying a polymer solid electrolyte and superimposing a negative electrode and a positive electrode subjected to necessary crosslinking. Since the applied polymer solid electrolyte has sufficient mechanical strength, there is no need to introduce a polymer solid electrolyte membrane between the electrode materials, the process is simple, and the manufacturing cost can be reduced.

なお、負極材料または正極材料のみの特性を評価する際には、対極にリチウムシートを用いることで、電極材料の可逆性を評価できる。   When evaluating the characteristics of only the negative electrode material or the positive electrode material, the reversibility of the electrode material can be evaluated by using a lithium sheet for the counter electrode.

本発明の非水電解質二次電池の製造方法として、
(A)式(1):

Figure 2012209230
[式中、Rは炭素数1〜12のアルキル基、または−CHO(CR)である。R、R、Rは水素原子または−CHO(CHCHO)であり、n及びRはR、R、Rの間で異なっていても良い。Rは炭素数1〜12のアルキル基であり、nは0〜12の整数である。]
で示される単量体から誘導される繰り返し単位5〜95モル%、及び
式(2):
Figure 2012209230
で示される単量体から誘導される繰り返し単位95〜5モル%、及び
式(3):
Figure 2012209230
[式中、Rはエチレン性不飽和基である。] で示される単量体から誘導される繰り返し単位0〜10モル%で示される単量体を重合させて得られる重量平均分子量が5万〜250万のポリエーテル共重合体を製造する工程と、
(B)該ポリエーテル共重合体を一成分として含有する負極材料および正極材料の少なくともどちらか一つを製造する工程と、
(C)該ポリエーテル共重合体、光反応開始剤及び電解質塩化合物が含まれる高分子固体電解質用組成物を、負極材料及び正極材料の一方または両方における少なくとも1つの主表面に塗布する工程と、
(D)該高分子固体電解質用組成物を架橋する工程と、
を含む非水電解質二次電池の製造方法である。 As a method for producing the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention,
(A) Formula (1):
Figure 2012209230
[Wherein, R represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or —CH 2 O (CR 1 R 2 R 3 ). R 1 , R 2 , and R 3 are hydrogen atoms or —CH 2 O (CH 2 CH 2 O) n R 4 , and n and R 4 may be different among R 1 , R 2 , and R 3. . R 4 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and n is an integer of 0 to 12. ]
5 to 95 mol% of repeating units derived from the monomer represented by formula (2):
Figure 2012209230
And 95 to 5 mol% of repeating units derived from the monomer represented by formula (3):
Figure 2012209230
[Wherein R 5 represents an ethylenically unsaturated group. A step of producing a polyether copolymer having a weight average molecular weight of 50,000 to 2.5 million obtained by polymerizing a monomer represented by 0 to 10 mol% of a repeating unit derived from the monomer represented by ,
(B) a step of producing at least one of a negative electrode material and a positive electrode material containing the polyether copolymer as one component;
(C) applying a composition for a polymer solid electrolyte containing the polyether copolymer, a photoreaction initiator, and an electrolyte salt compound to at least one main surface of one or both of the negative electrode material and the positive electrode material; ,
(D) crosslinking the polymer solid electrolyte composition;
Is a method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery.

重合工程(A)においては、上記式(1)、式(2)及び式(3)で示される単量体を重合させてポリエーテル共重合体を得る。開環重合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の配位アニオン開始剤、または対イオンにKを含むカリウムアルコキシド、ジフェニルメチルカリウム、水酸化カリウムなどのアニオン開始剤を用いて、各モノマーを溶媒の存在下又は不存在下、反応温度10〜120℃、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。重合度、あるいは得られる共重合体の性質などの点から、配位アニオン開始剤が好ましく、なかでも有機錫-リン酸エステル縮合物触媒系が取り扱い易く特に好ましい。電極に予め混在させるポリエーテル共重合体は上記式(1)、式(2)で示される単量体の共重合体を用い、電極上に塗布するポリエーテル共重合体は上記式(1)、式(2)及び式(3)で示される単量体の共重合を用いる。 In the polymerization step (A), the monomers represented by the above formula (1), formula (2) and formula (3) are polymerized to obtain a polyether copolymer. Coordination anion initiator such as catalyst system mainly composed of organic aluminum, catalyst system mainly composed of organic zinc, organotin-phosphate ester condensate catalyst system as a ring-opening polymerization catalyst, or potassium containing K + as a counter ion By using an anionic initiator such as alkoxide, diphenylmethyl potassium, potassium hydroxide, and the like, each of the monomers is reacted in the presence or absence of a solvent at a reaction temperature of 10 to 120 ° C. with stirring to obtain a polyether copolymer. can get. From the viewpoint of the degree of polymerization or the properties of the resulting copolymer, a coordination anion initiator is preferred, and an organotin-phosphate ester condensate catalyst system is particularly preferred because of ease of handling. The polyether copolymer previously mixed in the electrode is a monomer copolymer represented by the above formulas (1) and (2), and the polyether copolymer applied on the electrode is the above formula (1). Copolymerization of monomers represented by the formulas (2) and (3) is used.

ポリエーテル共重合体を電極内部に混在させる工程(B)においては、ポリエーテル共重合体を負極活物質粉末や正極活物質粉末等に混在させて、通常の攪拌装置を用いて均一なスラリーを得る。   In the step (B) of mixing the polyether copolymer inside the electrode, the polyether copolymer is mixed in the negative electrode active material powder, the positive electrode active material powder, etc., and a uniform slurry is prepared using a normal stirring device. obtain.

塗布工程(C)においては、ポリエーテル共重合体、光反応開始剤および電解質塩化合物を混合して、高分子固体電解質用組成物を得て、得られた高分子固体電解質用組成物を、負極材料及び正極材料の一方または両方における少なくとも1つの主表面に塗布する。   In the coating step (C), a polyether copolymer, a photoreaction initiator, and an electrolyte salt compound are mixed to obtain a composition for a polymer solid electrolyte, and the obtained composition for a polymer solid electrolyte is obtained. It is applied to at least one main surface of one or both of the negative electrode material and the positive electrode material.

負極材料または正極材料の一方における1つの主表面に高分子固体電解質用組成物を塗布し、負極材料または正極材料の他方における1つの主表面に高分子固体電解質用組成物における少なくとも1つの成分(ただし、光反応開始剤を除く)を塗布してもよい。例えば、負極材料に高分子固体電解質用組成物を塗布し、正極材料に共重合体のみ、電解質塩化合物のみ、または共重合体と電解質塩化合物との組合せを塗布してもよく、特に好ましくは共重合体と電解質塩化合物との組合せを塗布してもよい。   The polymer solid electrolyte composition is applied to one main surface of one of the negative electrode material and the positive electrode material, and at least one component of the polymer solid electrolyte composition is applied to one main surface of the other of the negative electrode material or the positive electrode material ( However, you may apply | coat except a photoinitiator). For example, a composition for a solid polymer electrolyte may be applied to the negative electrode material, and only the copolymer, only the electrolyte salt compound, or a combination of the copolymer and the electrolyte salt compound may be applied to the positive electrode material. A combination of a copolymer and an electrolyte salt compound may be applied.

架橋工程(C)において、塗布した高分子固体電解質用組成物を架橋させて、高分子固体電解質の層を電極材料の上に形成させる。架橋は、非プロトン性有機溶媒の存在下または不存在下に、活性エネルギー線を照射することによって行える。活性エネルギー線の具体例は、紫外線、可視光線、赤外線、X線、ガンマー線、レーザー光線等の電磁波、アルファー線、ベータ線、電子線等の粒子線である。
架橋工程(C)により高分子固体電解質を形成した後に、負極材料/高分子固体電解質/正極材料の構成の非水電解質二次電池を得る。
In the crosslinking step (C), the applied polymer solid electrolyte composition is crosslinked to form a polymer solid electrolyte layer on the electrode material. Crosslinking can be performed by irradiating active energy rays in the presence or absence of an aprotic organic solvent. Specific examples of the active energy rays are electromagnetic waves such as ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, X-rays, gamma rays and laser rays, and particle rays such as alpha rays, beta rays and electron rays.
After the polymer solid electrolyte is formed by the crosslinking step (C), a nonaqueous electrolyte secondary battery having a configuration of negative electrode material / polymer solid electrolyte / positive electrode material is obtained.

本発明において、高分子固体電解質のフィルムを電極材料に適用することによって電池を製造しても良い。高分子固体電解質のフィルムは、高分子固体電解質用組成物を製造し、高分子固体電解質用組成物を例えば剥離シートに塗布し、剥離シート上で架橋させ、剥離シートから剥離することによって製造することができる。   In the present invention, the battery may be manufactured by applying a polymer solid electrolyte film to the electrode material. The polymer solid electrolyte film is produced by manufacturing a polymer solid electrolyte composition, applying the polymer solid electrolyte composition to, for example, a release sheet, cross-linking the release sheet, and peeling the release sheet from the release sheet. be able to.

以下に例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明するが、発明の主旨を越えない限り本発明は以下に記載する実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples described below as long as the gist of the invention is not exceeded.

本実施例では、負極材料と、非水電解質と、正極材料とからなる非水電解質二次電池において、クーロン効率、可逆容量、サイクル性能を比較するために以下の実験を行った。   In this example, the following experiment was performed in order to compare Coulomb efficiency, reversible capacity, and cycle performance in a nonaqueous electrolyte secondary battery including a negative electrode material, a nonaqueous electrolyte, and a positive electrode material.

実施例
本発明を実施するための具体的な形態を以下に実施例を挙げて説明する。但し、本発明はその要旨を逸脱しない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
EXAMPLES Specific modes for carrying out the present invention will be described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples without departing from the gist thereof.

[合成例(ポリエーテル共重合用触媒の製造)]
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。以下の重合例で重合触媒として用いた。
[Synthesis Example (Production of Polyether Copolymer Catalyst)]
In a three-necked flask equipped with a stirrer, thermometer and distillation apparatus, 10 g of tributyltin chloride and 35 g of tributyl phosphate are added and heated 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. It used as a polymerization catalyst in the following polymerization examples.

ポリエーテル共重合体のモノマー換算組成はH NMRスペクトルにより求めた。
ポリエーテル共重合体の分子量測定にはゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定を行い、標準ポリスチレン換算により重量平均分子量を算出した。GPC測定は(株)島津製作所製RID−6A、昭和電工(株)製ショウデックスKD-807、KD-806、KD-806M及びKD-803カラム、及び溶媒にDMFを用いて60℃で行った。
The monomer equivalent composition of the polyether copolymer was determined by 1 H NMR spectrum.
For measuring the molecular weight of the polyether copolymer, gel permeation chromatography (GPC) measurement was performed, and the weight average molecular weight was calculated in terms of standard polystyrene. GPC measurement was performed at 60 ° C. using RID-6A manufactured by Shimadzu Corporation, Showdex KD-807, KD-806, KD-806M and KD-803 columns manufactured by Showa Denko KK, and DMF as a solvent. .

[重合例1]
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、これに重合触媒として触媒の合成例で示した縮合物質1gと水分10ppm以下に調整したグリシジルエーテル化合物(a):

Figure 2012209230
167g、および溶媒としてn−ヘキサン1000gを仕込み、化合物(a)の重合率をガスクロマトグラフィーで追跡しながら、エチレンオキシド140gを逐次添加した。このときの重合温度は20℃とし、10時間反応を行った。重合反応はメタノールを1mL加え反応を停止した。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270gを得た。得られたポリエーテル共重合体の重量平均分子量及びモノマー換算組成分析結果を表1に示す。 [Polymerization Example 1]
The inside of a glass four-necked flask having an internal volume of 3 L was purged with nitrogen, and 1 g of the condensate shown in the synthesis example of the catalyst as a polymerization catalyst and a glycidyl ether compound (a) adjusted to a water content of 10 ppm or less:
Figure 2012209230
167 g and 1000 g of n-hexane as a solvent were charged, and 140 g of ethylene oxide was successively added while monitoring the polymerization rate of the compound (a) by gas chromatography. The polymerization temperature at this time was 20 ° C., and the reaction was carried out for 10 hours. The polymerization reaction was stopped by adding 1 mL of 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 270 g of polymer. Table 1 shows the weight average molecular weight and monomer conversion composition analysis results of the obtained polyether copolymer.

[重合例2]
重合例1の仕込みにおいてグリシジルエーテル化合物(a)95g、エチレンオキシド210gで仕込んで重合した以外は同様の操作を行った。
[Polymerization Example 2]
The same operation as in Polymerization Example 1 was carried out except that 95 g of glycidyl ether compound (a) and 210 g of ethylene oxide were used for polymerization.

[重合例3]
重合例1の仕込みにおいてグリシジルエーテル化合物(a)200g、エチレンオキシド110g、及びn-ブタノール0.2gを仕込んで重合した以外は同様の操作を行った。
[Polymerization Example 3]
The same operation was performed except that 200 g of glycidyl ether compound (a), 110 g of ethylene oxide, and 0.2 g of n-butanol were charged and polymerized in the preparation of polymerization example 1.

[重合例4]
重合例1の仕込みにおいてグリシジルエーテル化合物(a)160g、アリルグリシジルエーテル18g、エチレンオキシド130gを仕込んで重合した以外は同様の操作を行った。
[Polymerization Example 4]
The same operation was carried out except that 160 g of glycidyl ether compound (a), 18 g of allyl glycidyl ether, and 130 g of ethylene oxide were polymerized in the preparation of polymerization example 1.

[重合例5]
重合例1の仕込みにおいてグリシジルエーテル化合物(a)70g、アリルグリシジルエーテル25g、エチレンオキシド210gを仕込んで重合した以外は同様の操作を行った。
[Polymerization Example 5]
The same operation was performed except that 70 g of glycidyl ether compound (a), 25 g of allyl glycidyl ether, and 210 g of ethylene oxide were polymerized in the preparation of polymerization example 1.

[重合例6]
重合例1の仕込みにおいてグリシジルエーテル化合物(a)170g、アリルグリシジルエーテル25g、エチレンオキシド110g、及びn-ブタノール0.2gを仕込んで重合した以外は同様の操作を行った。
[Polymerization Example 6]
The same operation as in Polymerization Example 1 was performed except that 170 g of glycidyl ether compound (a), 25 g of allyl glycidyl ether, 110 g of ethylene oxide, and 0.2 g of n-butanol were polymerized.

Figure 2012209230
Figure 2012209230

[実施例1] 負極材料/高分子固体電解質/正極材料で構成された電池の作製
負極活物質には、平均粒径12μmのグラファイト粉末(多孔質構造材料)を用いた。この負極活物質10.0gに対して、重合例1で得たポリエーテル共重合体0.6g、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム 0.23g、溶剤としてアセトニトリル10gに溶解させた溶液6g、導電助剤として2000℃以上で合成した炭素繊維(VGCF)を0.25g、バインダーとしてポリフッ化ビニリデンを0.91g添加し、n−メチルピロリドンを溶媒としてステンレスボールミルを用いて、1時間攪拌したのち、銅集電体上に50μmギャップのバーコーターを用いて塗布し、80℃真空状態で12時間以上乾繰後、ロールプレスしてポリエーテル共重合体を含む負極シートとした。
また、重合例1で得たポリエーテル共重合体1.0g、光反応開始剤ベンゾフェノン0.005g、架橋助剤N,N'−m−フェニレンビスマレイミド0.05g、かつモル比(電解質塩化合物のモル数)/(共重合体のエーテル酸素原子の総モル数)が0.05となるようにビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウムをアセトニトリル10mlに溶解したものを、上記の負極シート上に500μmギャップのバーコーターを用いて塗布し、そのまま80℃に加熱して負極シート内に高分子電解質組成物をよく含浸させ、かつ乾燥させたのち、電解質表面をラミネートフィルムでカバーした状態で、(株)GSユアサ製の高圧水銀灯(30mW/cm)を30秒間照射することにより架橋し、負極シート上に高分子電解質が一体化された負極/電解質シートを作製した。
正極活物質には、平均粒子径20μm以下のLiCo1/3Mn1/3Ni1/3O2を用いた。この正極活物質に10.0gに対して、重合例1で得たポリエーテル共重合体0.7g、ホウフッ化リチウム0.15g、溶剤としてアセトニトリル10gに溶解させた溶液6g、導電助剤としてアセチレンの熱分解によって製造された球状炭素微粒子を0.6g、バインダーとしてポリフッ化ビニリデンを0.84g添加し、n−メチルピロリドンを溶媒としてステンレスボールミルを用いて1時間攪拌したのち、アルミニウム集電体上に100μmギャップのバーコーターを用いて塗布し、80℃真空状態で12時間以上乾繰後、ロールプレスしてポリエーテル共重合体を含む正極シートとした。
また、重合例1で得たポリエーテル共重合体1.0g、光反応開始剤ベンゾフェノン0.005g、架橋助剤N,N'−m−フェニレンビスマレイミド0.05g、かつモル比(電解質塩化合物のモル数)/(共重合体のエーテル酸素原子の総モル数)が0.05となるようにホウフッ化リチウムをアセトニトリル10mlに溶解したものを、上記の正極シート上に500μmギャップのバーコーターを用いて塗布し、そのまま80℃に加熱して正極シート内に高分子電解質組成物をよく含浸させ、かつ乾燥させたのち、電解質表面をラミネートフィルムでカバーした状態で、高圧水銀灯(30mW/cm)を30秒間照射することにより架橋し、正極シート上に高分子電解質が一体化された正極/電解質シートを作製した。
負極/電解質シートと正極/電解質シートをアルゴンガスで置換されたグローブボックス内において貼り合わせて、試験用2032型コイン電池を組み立てた。電気化学特性は北斗電工(株)製の充放電装置を用い、8時間で所定の充電、及び放電が行える試験条件(C/8)にて4.2 V上限、2.5Vを下限とし、一定電流通電により正極・負極の評価をした。試験温度は60℃環境とした。試験結果を表2に示す。
Example 1 Production of Battery Constructed of Anode Material / Polymer Solid Electrolyte / Cathode Material A graphite powder (porous structure material) having an average particle size of 12 μm was used as the anode active material. With respect to 10.0 g of this negative electrode active material, 0.6 g of the polyether copolymer obtained in Polymerization Example 1, 0.23 g of bis (trifluoromethanesulfonyl) imide lithium, 6 g of a solution dissolved in 10 g of acetonitrile as a solvent, After adding 0.25 g of carbon fiber (VGCF) synthesized at 2000 ° C. or more as an auxiliary agent, 0.91 g of polyvinylidene fluoride as a binder, and stirring for 1 hour using a stainless ball mill with n-methylpyrrolidone as a solvent, This was coated on a copper current collector using a 50 μm gap bar coater, dried at 80 ° C. in a vacuum state for 12 hours or more, and then roll-pressed to obtain a negative electrode sheet containing a polyether copolymer.
Further, 1.0 g of the polyether copolymer obtained in Polymerization Example 1, 0.005 g of the photoreaction initiator benzophenone, 0.05 g of the crosslinking assistant N, N′-m-phenylenebismaleimide, and a molar ratio (electrolyte salt compound) Of bis (trifluoromethanesulfonyl) imide lithium in 10 ml of acetonitrile so that the total number of moles of ether oxygen atoms in the copolymer is 0.05, 500 μm on the above negative electrode sheet. After applying using a bar coater in the gap, heating to 80 ° C. as it is, and thoroughly impregnating the polymer electrolyte composition in the negative electrode sheet and drying it, the surface of the electrolyte was covered with a laminate film. ) GS Yuasa made of a high-pressure mercury lamp (30mW / cm 2) of crosslinking by irradiation for 30 seconds, is integrated polyelectrolyte to the anode sheet Was negative electrode / electrolyte sheet was prepared.
As the positive electrode active material, LiCo 1/3 Mn 1/3 Ni 1/3 O 2 having an average particle diameter of 20 μm or less was used. To 10.0 g of this positive electrode active material, 0.7 g of the polyether copolymer obtained in Polymerization Example 1, 0.15 g of lithium borofluoride, 6 g of a solution dissolved in 10 g of acetonitrile as a solvent, acetylene as a conductive auxiliary agent After adding 0.6 g of spherical carbon microparticles produced by thermal decomposition of, 0.84 g of polyvinylidene fluoride as a binder, and stirring for 1 hour using a stainless ball mill with n-methylpyrrolidone as a solvent, on the aluminum current collector The sample was applied using a bar coater with a gap of 100 μm, dried at 80 ° C. in a vacuum state for 12 hours or more, and then roll-pressed to obtain a positive electrode sheet containing a polyether copolymer.
Further, 1.0 g of the polyether copolymer obtained in Polymerization Example 1, 0.005 g of the photoreaction initiator benzophenone, 0.05 g of the crosslinking assistant N, N′-m-phenylenebismaleimide, and a molar ratio (electrolyte salt compound) Of lithium borofluoride in 10 ml of acetonitrile so that the total number of moles of ether oxygen atoms in the copolymer is 0.05, a bar coater with a gap of 500 μm is placed on the positive electrode sheet. And then heated to 80 ° C. as it is, impregnated with the polymer electrolyte composition in the positive electrode sheet and dried, and then the high pressure mercury lamp (30 mW / cm 2) with the electrolyte surface covered with a laminate film. ) Was irradiated for 30 seconds to produce a positive electrode / electrolyte sheet in which a polymer electrolyte was integrated on the positive electrode sheet.
The negative electrode / electrolyte sheet and the positive electrode / electrolyte sheet were bonded together in a glove box substituted with argon gas to assemble a test 2032 type coin battery. The electrochemical characteristics are a charge / discharge device manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd., with 4.2 V upper limit and 2.5 V lower limit under test conditions (C / 8) where predetermined charge and discharge can be performed in 8 hours. The positive electrode and negative electrode were evaluated by applying a constant current. The test temperature was 60 ° C. environment. The test results are shown in Table 2.

[実施例2] 負極材料/高分子固体電解質/正極材料で構成された電池の作製
実施例1の重合例4で得たポリエーテル共重合体を高分子電解質として用いた以外は同様の方法でコイン電池を作製し、正極・負極の電気化学特性を評価した。試験結果を表2に示す。
[Example 2] Production of battery composed of negative electrode material / polymer solid electrolyte / positive electrode material The same procedure was used except that the polyether copolymer obtained in Polymerization Example 4 of Example 1 was used as the polymer electrolyte. A coin battery was prepared and the electrochemical characteristics of the positive electrode and the negative electrode were evaluated. The test results are shown in Table 2.

[比較例1] 負極材料/高分子固体電解質(未架橋)/正極材料で構成された電池の作製
実施例1の正極及び負極に上塗りするための高分子電解質組成において光反応開始剤、架橋助剤を添加せず、かつ、高圧水銀灯を照射しないで作製した正極/電解質シート及び負極/電解質シートを用いた以外は実施例1と同様の方法でコイン電池を作製し、正極・負極の電気化学特性を評価した。試験結果を表2に示す。
[Comparative Example 1] Production of Battery Constructed with Anode Material / Polymer Solid Electrolyte (Uncrosslinked) / Cathode Material In the polymer electrolyte composition for overcoating the cathode and anode of Example 1, a photoreaction initiator and crosslinking aid A coin battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that a positive electrode / electrolyte sheet and a negative electrode / electrolyte sheet prepared without adding an agent and without irradiating a high-pressure mercury lamp were used. Characteristics were evaluated. The test results are shown in Table 2.

[比較例2] 負極材料/高分子固体電解質/正極材料で構成された電池の作製
実施例2の正極及び負極に上塗りするための高分子電解質組成において光反応開始剤、架橋助剤を添加せず、かつ、高圧水銀灯を照射しないで作製した正極/電解質シート及び負極/電解質シートを用いた以外は実施例1と同様の方法でコイン電池を作製し、正極・負極の電気化学特性を評価した。試験結果を表2に示す。
[Comparative Example 2] Preparation of Battery Constructed with Anode Material / Polymer Solid Electrolyte / Cathode Material In the polymer electrolyte composition for overcoating the cathode and anode of Example 2, a photoreaction initiator and a crosslinking aid were added. In addition, a coin battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode / electrolyte sheet and the negative electrode / electrolyte sheet prepared without irradiation with a high-pressure mercury lamp were used, and the electrochemical characteristics of the positive electrode and the negative electrode were evaluated. . The test results are shown in Table 2.

[比較例3] 負極材料/高分子固体電解質/正極材料で構成された電池の作製
実施例1の電極に上塗りするための高分子電解質組成において、重合例2で得たポリエーテル共重合体を用いた以外は同様の方法でコイン電池を作製し、正極・負極の電気化学特性を評価した。試験結果を表2に示す。
[Comparative Example 3] Preparation of Battery Constructed of Anode Material / Polymer Solid Electrolyte / Cathode Material In the polymer electrolyte composition for overcoating the electrode of Example 1, the polyether copolymer obtained in Polymerization Example 2 was used. A coin battery was prepared in the same manner except that it was used, and the electrochemical characteristics of the positive electrode and the negative electrode were evaluated. The test results are shown in Table 2.

[比較例4] 負極材料/高分子固体電解質/正極材料で構成された電池の作製
実施例1の電極に上塗りするための高分子電解質組成において、重合例3で得たポリエーテル共重合体を用いた以外は同様の方法でコイン電池を作製し、正極・負極の電気化学特性を評価した。試験結果を表2に示す。
[Comparative Example 4] Preparation of Battery Constructed of Anode Material / Polymer Solid Electrolyte / Cathode Material In the polymer electrolyte composition for overcoating the electrode of Example 1, the polyether copolymer obtained in Polymerization Example 3 was used. A coin battery was prepared in the same manner except that it was used, and the electrochemical characteristics of the positive electrode and the negative electrode were evaluated. The test results are shown in Table 2.

[比較例5] 負極材料/高分子固体電解質/正極材料で構成された電池の作製
実施例2の電極に上塗りするための高分子電解質組成において、重合例5で得たポリエーテル共重合体を用いた以外は同様の方法でコイン電池を作製し、正極・負極の電気化学特性を評価した。試験結果を表2に示す。
[Comparative Example 5] Preparation of Battery Constructed of Anode Material / Polymer Solid Electrolyte / Cathode Material In the polymer electrolyte composition for overcoating the electrode of Example 2, the polyether copolymer obtained in Polymerization Example 5 was used. A coin battery was prepared in the same manner except that it was used, and the electrochemical characteristics of the positive electrode and the negative electrode were evaluated. The test results are shown in Table 2.

[比較例6] 負極材料/高分子固体電解質/正極材料で構成された電池の作製
実施例2の電極に上塗りするための高分子電解質組成において、重合例6で得たポリエーテル共重合体を用いた以外は同様の方法でコイン電池を作製し、正極・負極の電気化学特性を評価した。試験結果を表2に示す。
[Comparative Example 6] Preparation of Battery Constructed of Anode Material / Polymer Solid Electrolyte / Cathode Material In the polymer electrolyte composition for overcoating the electrode of Example 2, the polyether copolymer obtained in Polymerization Example 6 was used. A coin battery was prepared in the same manner except that it was used, and the electrochemical characteristics of the positive electrode and the negative electrode were evaluated. The test results are shown in Table 2.

Figure 2012209230
Figure 2012209230

本発明の非水電解質二次電池は高容量で、かつ、サイクル充放電特性に優れているため、定置型、ロードレベリング用電池として使用できる。   Since the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a high capacity and excellent cycle charge / discharge characteristics, it can be used as a stationary battery and a load leveling battery.

Claims (8)

(i)式(1):
Figure 2012209230
[式中、Rは炭素数1〜12のアルキル基、または−CHO(CR)である。R、R、Rは水素原子または−CHO(CHCHO)であり、n及びRはR、R、Rの間で異なっていても良い。Rは炭素数1〜12のアルキル基であり、nは0〜12の整数である。]
で示される単量体から誘導される繰り返し単位5〜95モル%、及び
式(2):
Figure 2012209230
で示される単量体から誘導される繰り返し単位95〜5モル%、及び
式(3):
Figure 2012209230
[式中、Rはエチレン性不飽和基である。]で示される単量体から誘導される繰り返し単位0〜10モル%を有する重量平均分子量が5万〜250万の範囲内であるポリエーテル共重合体、
及び
(ii)光反応開始剤
(iii)電解質塩化合物
が含まれる高分子固体電解質用組成物からなる架橋体により、負極材料および正極材料の主表面のどちらか一方または両方が覆われている非水電解質二次電池であって、
かつ、該非水電解質二次電池を構成する負極材料及び正極材料のうちの少なくとも一方が、該ポリエーテル共重合体を一成分として含有していることを特徴とする非水電解質二次電池。
(I) Formula (1):
Figure 2012209230
[Wherein, R represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or —CH 2 O (CR 1 R 2 R 3 ). R 1 , R 2 , and R 3 are hydrogen atoms or —CH 2 O (CH 2 CH 2 O) n R 4 , and n and R 4 may be different among R 1 , R 2 , and R 3. . R 4 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and n is an integer of 0 to 12. ]
5 to 95 mol% of repeating units derived from the monomer represented by formula (2):
Figure 2012209230
And 95 to 5 mol% of repeating units derived from the monomer represented by formula (3):
Figure 2012209230
[Wherein R 5 represents an ethylenically unsaturated group. A polyether copolymer having a weight average molecular weight in the range of 50,000 to 2,500,000 having 0 to 10 mol% of repeating units derived from the monomer represented by
And (ii) a photoreaction initiator, (iii) one or both of the main surfaces of the negative electrode material and the positive electrode material are covered with a cross-linked body comprising a composition for a solid polymer electrolyte containing an electrolyte salt compound. A water electrolyte secondary battery,
And at least one of the negative electrode material and positive electrode material which comprise this nonaqueous electrolyte secondary battery contains this polyether copolymer as one component, The nonaqueous electrolyte secondary battery characterized by the above-mentioned.
上記主表面に該高分子固体電解質用組成物を塗布した後、架橋させることにより該架橋体を得ることを特徴とする項1に記載の非水電解質二次電池。   Item 2. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to Item 1, wherein the crosslinked product is obtained by applying the composition for a polymer solid electrolyte to the main surface and then crosslinking the composition. 電解質塩化合物がリチウム塩化合物であることを特徴とする請求項1〜3のいずかに記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the electrolyte salt compound is a lithium salt compound. 高分子固体電解質用組成物に非プロトン性有機溶媒が更に添加されたことを特徴とする請求項1〜3のいずかに記載の非水電解質二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein an aprotic organic solvent is further added to the polymer solid electrolyte composition. 非プロトン性有機溶媒がエーテル類及びエステル類からなる群より選ばれることを特徴とする請求項5に記載の非水電解質二次電池。   6. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 5, wherein the aprotic organic solvent is selected from the group consisting of ethers and esters. 前記負極材料は、負極活物質と導電助剤と結着剤との混合物からなり、その負極活物質は、リチウム、カーボン、シリコン系化合物、スズ系化合物、アルミニウム系化合物、チタン系化合物のうちの1種、あるいは2種以上の混合物からなることを特徴とする請求項1〜5のいずかに記載の非水電解質二次電池。   The negative electrode material comprises a mixture of a negative electrode active material, a conductive additive and a binder, and the negative electrode active material is selected from lithium, carbon, silicon-based compounds, tin-based compounds, aluminum-based compounds, and titanium-based compounds. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 5, comprising one kind or a mixture of two or more kinds. 前記正極材料は、AMO(Aはアルカリ金属、Mは単一または2種以上の遷移金属からなり、その一部に非遷移金属を含んでもよい)、AM(Aはアルカリ金属、Mは単一または2種以上の遷移金属からなり、その一部に非遷移金属を含んでもよい)、AMO(Aはアルカリ金属、Mは単一または2種以上の遷移金属からなり、その一部に非遷移金属を含んでもよい)、AMBO(Aはアルカリ金属、BはP、Si、またはその混合物、Mは単一または2種以上の遷移金属からなり、その一部に非遷移金属を含んでもよい)のいずれかの組成からなることを特徴とする請求項1〜7のいずかに記載の非水電解質二次電池。 The positive electrode material is AMO 2 (A is an alkali metal, M is a single or two or more kinds of transition metals, and a part thereof may include a non-transition metal), AM 2 O 4 (A is an alkali metal, M consists of a single or two or more transition metals, part of which may contain a non-transition metal), A 2 MO 3 (A is an alkali metal, M is a single or two or more transition metals) , Part of which may contain a non-transition metal), AMBO 4 (A is an alkali metal, B is P, Si, or a mixture thereof, M is a single or two or more transition metals, The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein the nonaqueous electrolyte secondary battery has a composition of any one of (which may contain a non-transition metal). (A)式(1):
Figure 2012209230
[式中、Rは炭素数1〜12のアルキル基、または−CHO(CR)である。R、R、Rは水素原子または−CHO(CHCHO)であり、n及びRはR、R、Rの間で異なっていても良い。Rは炭素数1〜12のアルキル基であり、nは0〜12の整数である。]
で示される単量体から誘導される繰り返し単位5〜95モル%、及び
式(2):
Figure 2012209230
で示される単量体から誘導される繰り返し単位95〜5モル%、及び
式(3)
Figure 2012209230
[式中、Rはエチレン性不飽和基である。] で示される単量体から誘導される繰り返し単位0〜10モル%で示される単量体を重合させて得られる重量平均分子量が5万〜250万のポリエーテル共重合体を得る工程と、
(B)該ポリエーテル共重合体を一成分として含有する負極材料および正極材料の少なくともどちらか一つを得る工程と、
(C)該ポリエーテル共重合体、光反応開始剤及び電解質塩化合物が含まれる高分子固体電解質用組成物を、負極材料及び正極材料の一方または両方における少なくとも1つの主表面に塗布する工程と、
(D)該高分子固体電解質用組成物を架橋する工程と、
を含む非水電解質二次電池の製造方法。
(A) Formula (1):
Figure 2012209230
[Wherein, R represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or —CH 2 O (CR 1 R 2 R 3 ). R 1 , R 2 , and R 3 are hydrogen atoms or —CH 2 O (CH 2 CH 2 O) n R 4 , and n and R 4 may be different among R 1 , R 2 , and R 3. . R 4 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and n is an integer of 0 to 12. ]
5 to 95 mol% of repeating units derived from the monomer represented by formula (2):
Figure 2012209230
And 95 to 5 mol% of repeating units derived from the monomer represented by formula (3)
Figure 2012209230
[Wherein R 5 represents an ethylenically unsaturated group. A step of obtaining a polyether copolymer having a weight average molecular weight of 50,000 to 2,500,000 obtained by polymerizing a monomer represented by 0 to 10 mol% of a repeating unit derived from
(B) obtaining at least one of a negative electrode material and a positive electrode material containing the polyether copolymer as one component;
(C) applying a composition for a polymer solid electrolyte containing the polyether copolymer, a photoreaction initiator, and an electrolyte salt compound to at least one main surface of one or both of the negative electrode material and the positive electrode material; ,
(D) crosslinking the polymer solid electrolyte composition;
The manufacturing method of the nonaqueous electrolyte secondary battery containing this.
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