JP2015512957A - A composite material, its production method and its use in a separator for an electrochemical cell. - Google Patents

A composite material, its production method and its use in a separator for an electrochemical cell. Download PDF

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Abstract

本発明は、成分(A)として不織布からなる少なくとも1種の基体、成分(B)として少なくとも1種のナノ複合材料、成分(C)として少なくとも1種のポリエーテル又は少なくとも1種のポリエーテル含有基及び任意に成分(D)としてリチウム塩を含む新規複合材料に関する。本発明は、さらにその新規複合材料を製造する方法、その電気化学セル用のセパレータにおける使用方法、及びナノ複合材料(B)を製造するために使用され得る特定の出発化合物にも関する。The present invention comprises at least one substrate comprising a nonwoven fabric as component (A), at least one nanocomposite material as component (B), at least one polyether or at least one polyether as component (C) The present invention relates to a novel composite material comprising a lithium salt as a group and optionally component (D). The invention further relates to a method for producing the novel composite material, its use in a separator for an electrochemical cell, and certain starting compounds that can be used to produce a nanocomposite material (B).

Description

本発明は、成分(A)として不織布からなる少なくとも1種の基体(base body)、成分(B)として少なくとも1種のナノ複合材料(nanocomposite)、成分(C)として少なくとも1種のポリエーテル又は少なくとも1種のポリエーテル含有基(polyether-comprising radical)及び任意に成分(D)としてリチウム塩を含む新規複合材料に関する。
本発明は、さらにその新規複合材料の製造方法、その電気化学セル用のセパレータにおける使用方法、及びナノ複合材料(B)を製造するために使用され得る特定の出発化合物にも関する。
The present invention comprises at least one base body comprising a nonwoven fabric as component (A), at least one nanocomposite as component (B), at least one polyether as component (C), or It relates to a novel composite material comprising at least one polyether-comprising radical and optionally a lithium salt as component (D).
The invention further relates to a method for the production of the novel composite material, its use in a separator for electrochemical cells, and certain starting compounds that can be used to produce a nanocomposite material (B).

エネルギーの貯蔵は、長い間高まる関心を集め続けていることである。例えば、電池又は蓄電池のような電気化学セルは、電気エネルギーの貯蔵の役目を果たすことができる。近年、リチウムイオン電池が、特に興味を持たれている。それらは、いくつかの技術的側面において従来の電池よりも優れている。したがって、それらにより、水性電解質に基づく電池を使用することでは得ることはできない電圧を発生することが可能になる。   Energy storage has been a growing concern for a long time. For example, an electrochemical cell such as a battery or accumulator can serve to store electrical energy. In recent years, lithium ion batteries have become of particular interest. They are superior to conventional batteries in several technical aspects. They therefore make it possible to generate voltages that cannot be obtained using batteries based on aqueous electrolytes.

しかしながら、炭素アノード及び金属酸化物に基づくカソードを有する従来のリチウムイオン蓄電池は、それらのエネルギー密度について制限されている。エネルギー密度に関して新たな次元がリチウム−硫黄電池によって開かれている。リチウム−硫黄電池において、硫黄は硫黄カソードにおいて、ポリ硫化物イオンを介してS2−に還元され、電池の充電にて硫黄−硫黄結合を形成するように再酸化される。 However, conventional lithium ion batteries having a carbon anode and a cathode based on a metal oxide are limited in their energy density. A new dimension in energy density is opened up by lithium-sulfur batteries. In a lithium-sulfur battery, sulfur is reduced at the sulfur cathode to S 2− via polysulfide ions and reoxidized to form a sulfur-sulfur bond upon battery charging.

電気化学セルにおいて、正及び負に帯電した電極組成物は、内部放電を回避するため、セパレータとして知られる導電性ではない層によって機械的に互いに分離されている。その多孔質構造のため、これらのセパレータは電池の操作中に電流の取得を継続するための基本的な前提条件として、イオン電荷の輸送を可能にする。セパレータが満たさなければならない基本的な要件は、活性電極組成物及び電解質の両方に対する化学的及び電気化学的安定性である。さらに、電池セルの製造工程中に発生する張力については、高い機械的強度が確保されなければならない。構造レベルでは、高いイオン伝導性を確保するため電解質の吸収のための高い空隙率は必要である。同時に、Journal Power Sources 2007, 164, 351−364に記載されたように、細孔サイズ及びチャネルの構造は、短絡を避けるため、金属樹枝状結晶(metal dendrites)の成長を効果的に抑制しなければならない。   In electrochemical cells, the positively and negatively charged electrode compositions are mechanically separated from each other by a non-conductive layer known as a separator to avoid internal discharge. Because of its porous structure, these separators allow ionic charge transport as a basic prerequisite for continuing current acquisition during battery operation. The basic requirement that the separator must meet is chemical and electrochemical stability for both the active electrode composition and the electrolyte. Furthermore, high mechanical strength must be ensured for the tension generated during the battery cell manufacturing process. At the structural level, a high porosity for electrolyte absorption is necessary to ensure high ionic conductivity. At the same time, as described in Journal Power Sources 2007, 164, 351-364, the pore size and channel structure must effectively inhibit the growth of metal dendrites to avoid short circuits. I must.

微孔性層としてのセパレータは、よくポリマー膜又は不織布のいずれかを含む。   The separator as the microporous layer often includes either a polymer film or a nonwoven fabric.

現在、ポリエチレン及びポリプロピレンに基づくポリマー膜は、通常、電気化学セルにおけるセパレータとして使用されるが、これらの膜は130〜150℃の高い温度で、満足な安定性を有さない。   Currently, polymer films based on polyethylene and polypropylene are usually used as separators in electrochemical cells, but these films do not have satisfactory stability at high temperatures of 130-150 ° C.

DE10255122 A1、 DE10238941 A1、 DE10208280 A1、 DE10208277 A1及び WO 2005/038959 A1に記載されているように、よく使用されるポリオレフィンセパレータの代替品は、セラミック粒子で充填され、さらにケイ素、アルミニウム及び/又はジルコニウム元素の酸化物からなる無機バインダによって固定されている不織布に基づくセパレータである。しかしながら、そのセラミック粒子で充填された不織布は、充填されていない不織布と比較して、単位面積当たりの増大した質量、及びより大きい厚さを有する。   As described in DE10255122 A1, DE10238941 A1, DE10208280 A1, DE10208277 A1 and WO 2005/038959 A1, commonly used polyolefin separator alternatives are filled with ceramic particles and additionally silicon, aluminum and / or zirconium A separator based on a nonwoven fabric fixed by an inorganic binder made of an oxide of an element. However, the nonwoven filled with the ceramic particles has an increased mass per unit area and a greater thickness compared to the unfilled nonwoven.

WO 2009/033627には、リチウムイオン電池用のセパレータとして使用され得る層が開示されている。それは、不織布及びその不織布に組み込まれ、有機ポリマー及び任意に部分的に無機材料を含む粒子を含む。金属樹枝状結晶によって生じる短絡はそのようなセパレータによって回避されるといわれている。しかしながら、WO2009/033627には、長期間のサイクリング実験(cycling experiments)について一切開示されていない。   WO 2009/033627 discloses layers that can be used as separators for lithium ion batteries. It comprises a nonwoven and particles incorporated into the nonwoven and comprising an organic polymer and optionally partially an inorganic material. Short circuits caused by metal dendrites are said to be avoided by such separators. However, WO2009 / 033627 does not disclose any long-term cycling experiments.

WO 2009/103537には、細孔を有する基体を有する層であって、その層がさらに架橋されたバインダを含む、層が開示されている。好ましい実施形態において、その基体は、少なくとも部分的に粒子が充填されている。その開示された層は、電池においてセパレータとして使用され得る。しかしながら、WO 2009/103537には、その開示された層を有する電気化学セルは 製造及び試験もされていない。   WO 2009/103537 discloses a layer having a substrate with pores, the layer further comprising a crosslinked binder. In a preferred embodiment, the substrate is at least partially filled with particles. The disclosed layer can be used as a separator in a battery. However, WO 2009/103537 does not produce and test electrochemical cells having the disclosed layers.

WO2011/000858には、少なくとも1種の炭素含有半金属酸化物相を含み、再充電可能なリチウムイオン電池におけるセパレータとして使用され得る多孔質膜材料が開示されている。S. Spange et al. in Angew. Chem. Int Ed., 46(2007) 628−632に記載されているように、炭素含有半金属酸化物相は、ツイン重合によって得られる。   WO 2011/000858 discloses a porous membrane material that contains at least one carbon-containing metalloid oxide phase and can be used as a separator in a rechargeable lithium ion battery. As described in S. Spange et al. In Angew. Chem. Int Ed., 46 (2007) 628-632, the carbon-containing metalloid oxide phase is obtained by twin polymerization.

DE10255122 A1DE10255122 A1 DE10238941 A1DE10238941 A1 DE10208280 A1DE10208280 A1 DE10208277 A1DE10208277 A1 WO 2005/038959 A1WO 2005/038959 A1 WO 2009/033627WO 2009/033627 WO 2009/103537WO 2009/103537 WO2011/000858WO2011 / 000858

Journal Power Sources 2007, 164, 351−364。Journal Power Sources 2007, 164, 351-364.

S. Spange et al. in Angew. Chem. Int Ed., 46(2007) 628−632。S. Spange et al. In Angew. Chem. Int Ed., 46 (2007) 628-632.

文献から既知のセパレータは、例えば薄い厚さ、単位面積当たりの小さい質量、例えば、高い柔軟性又は低摩耗性等の製造中の優れた機械的安定性等、セパレータに望まれる1種又はそれ以上の特性について、又は金属樹枝状結晶の成長、優れた耐熱性、低収縮性、高い空隙率、優れたイオン伝導性及び電解質液体との優れた湿潤性の点では電池の操作において、いまだ欠陥を有する。セパレータのいくつかの欠陥は、それらを含む電気化学セルの低下した寿命に対し、最終的に責任を負っている。さらに、原則としてセパレータは、機械的だけでなく、カソード材料、アノード材料及び電解質に対して化学的にも安定でなければならない。リチウム−硫黄電池の分野においては、特にポリ硫化物イオンのカソードからアノードへの移動によって引き起こされるリチウム−硫黄電池の早期のセル死も防止するセパレータが望まれている。   The separators known from the literature are one or more desired for the separator, eg thin thickness, small mass per unit area, eg excellent mechanical stability during manufacture such as high flexibility or low wear. In terms of the characteristics of the battery or in the operation of the battery, there are still defects in the growth of metal dendrites, excellent heat resistance, low shrinkage, high porosity, excellent ionic conductivity and excellent wettability with electrolyte liquid. Have. Some defects in the separator are ultimately responsible for the reduced lifetime of the electrochemical cell containing them. Furthermore, in principle, the separator must be chemically stable not only mechanically but also to the cathode material, anode material and electrolyte. In the field of lithium-sulfur batteries, separators are desired that also prevent premature cell death of lithium-sulfur batteries, especially caused by the migration of polysulfide ions from the cathode to the anode.

したがって、本発明の目的は、既知のセパレータの1種又はそれ以上の特性について有利な点を有し、長寿命の電気化学セル、特にリチウム−硫黄電池用の安価なセパレータ、特に、優れたリチウムイオン透過性、高い熱安定性及び優れた機械的性質を示すセパレータを提供することにある。   The object of the present invention is therefore advantageous with respect to one or more properties of known separators and is an inexpensive separator for long-life electrochemical cells, in particular lithium-sulfur batteries, in particular excellent lithium. The object is to provide a separator exhibiting ion permeability, high thermal stability and excellent mechanical properties.

この目的は、下記成分:
(A)少なくとも1種の不織布からなる基体、
(B)(a)少なくとも1種の金属又は半金族Mを含む少なくとも1種の無機又は(半)金属−有機相(a)、及び
(b)少なくとも1種の有機ポリマー相(b)を含み、前記有機ポリマー相(b)及び前記無機又は(半)金属−有機相(a)が、本質的に共連続な相領域を形成し、2個の隣接する同一相の領域間の平均距離が、100nm以下である、少なくとも1種のナノ複合材料、
(C)少なくとも1種のポリエーテル又は少なくとも1種のポリエーテル含有基(ここで、前記ポリエーテル含有基は、前記(半)金属−有機相(a)又は有機ポリマー相(b)に共有結合している)、並びに
(D)任意に少なくとも1種のリチウム塩、
を含むことを特徴とする複合材料によって達成される。
The purpose of this is to:
(A) a substrate made of at least one nonwoven fabric;
(B) (a) at least one inorganic or (semi) metal-organic phase (a) comprising at least one metal or metalloid M, and (b) at least one organic polymer phase (b). The organic polymer phase (b) and the inorganic or (semi) metal-organic phase (a) comprising an essentially co-continuous phase region, the average distance between two adjacent identical phase regions At least one nanocomposite material that is 100 nm or less,
(C) at least one polyether or at least one polyether-containing group (wherein the polyether-containing group is covalently bonded to the (semi) metal-organic phase (a) or the organic polymer phase (b)) And (D) optionally at least one lithium salt,
It is achieved by a composite material characterized in that

本発明の複合材料(composites)は、本発明の目的のために、本発明の複合材料とも称される複合の材料(composite materials)である。一般に、複合の材料は、手作業で分離され得ず、且つ個々の成分とは異なる特性を有する固体混合物である材料である。具体的には、本発明の複合材料は、繊維複合材料である。   The composites of the present invention are composite materials, also referred to as composite materials of the present invention, for the purposes of the present invention. In general, a composite material is a material that is a solid mixture that cannot be manually separated and has different properties than the individual components. Specifically, the composite material of the present invention is a fiber composite material.

ナノ複合材料(B)の総体積に対する不織布(A)からなる基体の総体積の比に応じて、及び成分(A)を成分(B)と接触させる方法に応じて、不織布(A)からなる基体は、ナノ複合材料によって部分的又は完全に浸透されていてよい。ここで、不織布からなる基体は、対称的に、又は非対称的に浸透されていてよく、即ち不織布からなる基体の反対側は、互いに区別され得る。   Depending on the ratio of the total volume of the substrate comprising the nonwoven fabric (A) to the total volume of the nanocomposite material (B) and depending on the method of contacting the component (A) with the component (B), comprising the nonwoven fabric (A) The substrate may be partially or completely penetrated by the nanocomposite material. Here, the substrate made of nonwoven fabric may be penetrated symmetrically or asymmetrically, ie the opposite sides of the substrate made of nonwoven fabric can be distinguished from each other.

本発明の一実施形態において、本発明の複合材料における不織布(A)からなる基体は、ナノ複合材料(B)によって、少なくとも部分的に、好ましくは、50%を超える程度に、特に完全に浸透されていてよい。   In one embodiment of the present invention, the substrate composed of the nonwoven fabric (A) in the composite material of the present invention is at least partly, preferably more than 50%, particularly completely penetrated by the nanocomposite material (B). May have been.

本発明の複合材料は、成分(A)として、本発明の目的のため、略して不織布(A)とも称される、少なくとも1種の不織布からなる基体を含む。   The composite material of the present invention comprises, as component (A), a substrate composed of at least one nonwoven fabric, which is also referred to as nonwoven fabric (A) for short for the purpose of the present invention.

不織布及びその製造は、当業者に公知である。多くの選択が可能な不織布が市販されている。したがって、不織布は無機又は有機材料、好ましくは有機材料から製造され得る。   Nonwoven fabrics and their manufacture are known to those skilled in the art. Many selectable nonwovens are commercially available. Thus, the nonwoven can be made from inorganic or organic materials, preferably organic materials.

無機不織布の例としては、ガラス繊維不織布及びセラミック繊維不織布が挙げられる。   Examples of inorganic nonwoven fabrics include glass fiber nonwoven fabrics and ceramic fiber nonwoven fabrics.

不織布を製造するための有機ポリマーの例としては、ポリオレフィン、特にポリエチレン又はポリプロピレン、ヘテロ原子含有ビニルモノマーのポリマー、特にポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドン又はポリフッ化ビニリデン、ポリエステル、特にポリブチルテレフタレート、ポリエチレンテレフテレート又はポリエチレンナフタレート、ポリアミド、特にPA6、PA11、PA12、PA6.6、PA6.10又はPA6.12、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン又はポリオキシメチレンが挙げられる。   Examples of organic polymers for producing nonwovens include polyolefins, especially polyethylene or polypropylene, polymers of heteroatom-containing vinyl monomers, especially polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone or polyvinylidene fluoride, polyesters, especially polybutyl terephthalate, polyethylene terephthalate. Or polyethylene naphthalate, polyamides, in particular PA6, PA11, PA12, PA6.6, PA6.10 or PA6.12, polyimide, polyetheretherketone, polysulfone or polyoxymethylene.

本発明の一実施形態において、本発明の複合材料における不織布(A)からなる基体は、ポリオレフィン、特にポリエチレン及びポリプロピレン、ヘテロ原子含有ビニルモノマーのポリマー、特にポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドン及びポリフッ化ビニリデン、ポリエステル、特にポリブチルテレフタレート、ポリエチレンテレフテレート及びポリエチレンナフタレート、ポリアミド、特にPA6、PA11、PA12、PA6.6、PA6.10及びPA6.12、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン及びポリオキシメチレンからなるポリマーの群から選択される有機ポリマーで作られている。ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレートから作られている不織布(A)が、特に好ましい。   In one embodiment of the present invention, the substrate comprising the nonwoven fabric (A) in the composite material of the present invention is a polyolefin, particularly polyethylene and polypropylene, a polymer of a heteroatom-containing vinyl monomer, particularly polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone and polyvinylidene fluoride, polyester. , Especially polybutyl terephthalate, polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyamide, especially PA6, PA11, PA12, PA6.6, PA6.10 and PA6.12, polyimide, polyetheretherketone, polysulfone and polyoxymethylene Made of an organic polymer selected from the group of polymers. Nonwoven fabric (A) made from polyester, in particular polyethylene terephthalate, is particularly preferred.

不織布からなる基体は、好ましくはシート状の基体であり、本発明の目的のために、語句「シート状」は、記載された基体が、3個の空間次元(拡張(extensions))の1個、即ち、厚さにおいて、他の2個の次元、長さ及び幅についてよりも小さい、三次元体であることを意味する。基体の厚さは、2番目に大きい次元より、通常5分の1、好ましくは少なくとも10分の1、特に好ましくは少なくとも20分の1小さい。   The substrate made of non-woven fabric is preferably a sheet-like substrate, and for the purposes of the present invention the phrase “sheet-like” means that the described substrate is one of three spatial dimensions (extensions). That is, it means a three-dimensional body that is smaller in thickness than the other two dimensions, length and width. The thickness of the substrate is usually 1/5, preferably at least 1/10, particularly preferably at least 20 times smaller than the second largest dimension.

その結果、基体(A)を含む複合材料もまた、好ましくはシート状体である。   As a result, the composite material containing the substrate (A) is also preferably a sheet-like body.

本発明の一実施形態において、本発明の複合の材料はシート状体である。   In one embodiment of the invention, the composite material of the invention is a sheet.

不織布からなる基体は、好ましくは5〜100μm、特に好ましくは10〜50μm、特に15〜25μmの範囲の厚さを有する。不織布が作られる繊維は、好ましくは繊維の平均直径の少なくとも2倍を、好ましくは2倍よりも大きく超える繊維長を通常有する。不織布に含まれる繊維の少なくとも90%の平均直径は、好ましくは20μm以下、特に好ましくは12μm以下、特に4〜6μmの範囲である。不織布からなる基体の空隙率は、好ましくは50〜80%の範囲、好ましくは50〜60%の範囲である。   The substrate made of non-woven fabric preferably has a thickness in the range of 5 to 100 μm, particularly preferably 10 to 50 μm, especially 15 to 25 μm. The fibers from which the nonwoven is made usually have a fiber length that is preferably at least twice, preferably more than twice the average diameter of the fibers. The average diameter of at least 90% of the fibers contained in the nonwoven fabric is preferably 20 μm or less, particularly preferably 12 μm or less, particularly 4 to 6 μm. The porosity of the non-woven fabric substrate is preferably in the range of 50 to 80%, preferably in the range of 50 to 60%.

本発明の複合材料はさらに、成分(B)として、本発明の目的のため、略してナノ複合材料(B)とも称され、
(a)少なくとも1種の金属又は半金族Mを含む少なくとも1種の無機又は(半)金属−有機相(a)、及び
(b)少なくとも1種の有機ポリマー相(b)を含み、前記有機ポリマー相(b)及び前記無機又は(半)金属−有機相(a)が、本質的に共連続な(cocontinuous)相領域を形成し、2個の隣接する同一の相領域間の平均距離が、100nm以下、好ましくは40nm以下、特に好ましくは10nm以下、特に5nm以下である、少なくとも1種のナノ複合材料を含む。
The composite material of the present invention is further referred to as a nanocomposite material (B) for the purposes of the present invention as component (B),
(A) at least one inorganic or (semi) metal-organic phase (a) comprising at least one metal or semi-metal M, and (b) at least one organic polymer phase (b), The organic polymer phase (b) and the inorganic or (semi) metal-organic phase (a) form an essentially cocontinuous phase region, the average distance between two adjacent identical phase regions Comprises at least one nanocomposite material of 100 nm or less, preferably 40 nm or less, particularly preferably 10 nm or less, in particular 5 nm or less.

上記に規定したナノ複合材料(B)は、原則として公知であり、前記相(a)及び相(b)の微視的な構造が合致する、即ち相(a)及び相(b)が本質的に共連続な相領域を形成し、2個の隣接する同一の相領域間の平均距離が、100nm以下である、種々の巨視的な形態で入手できる。WO2010/112581、30〜31頁では、固体として種々のナノ複合材料(B)が記載される。WO2010/128144、38頁、1行〜41頁、26行では、微粒子のナノ複合材料(B)が記載される。WO2011/000858、6頁、24行〜12頁、28行では、多孔質膜材料としてナノ複合材料(B)が記載される。ナノ複合材料(B)の好ましい実施形態、並びに用語「相」及び「相領域」の説明に関して、上記文献は本発明の明細書中に参照することにより完全に取り込まれる。   The nanocomposite material (B) defined above is known in principle, and the microscopic structures of the phase (a) and the phase (b) match, that is, the phase (a) and the phase (b) are essential. Can be obtained in various macroscopic forms that form a co-continuous phase region and have an average distance between two adjacent identical phase regions of 100 nm or less. In WO2010 / 112581, pages 30-31, various nanocomposites (B) are described as solids. In WO2010 / 128144, page 38, line 1 to page 41, line 26, a nanocomposite material (B) of fine particles is described. In WO2011 / 000858, page 6, line 24 to page 12, line 28, a nanocomposite material (B) is described as a porous membrane material. With regard to the preferred embodiment of the nanocomposite (B) and the explanation of the terms “phase” and “phase region”, the above documents are fully incorporated by reference in the present specification.

無機又は(半)金属有機相(a)における金属又は半金属Mは、好ましくはB、Al、Si、Ti、Zr、Hf、Ge、Sn、Pb、V、As、Sb、Bi及びこれらの混合物の中から選択される。とりわけMは、B、Al、Si、Ti、Zr、及びSnの中から、好ましくはAl、Si、Ti及びZrの中から選択され、特にSiが選択される。全ての金属又は半金属Mの少なくとも90mol%、特に少なくとも99mol%、又は総量がケイ素であることが、特に好ましい。   The metal or metalloid M in the inorganic or (semi) metal organic phase (a) is preferably B, Al, Si, Ti, Zr, Hf, Ge, Sn, Pb, V, As, Sb, Bi and mixtures thereof. Selected from. In particular, M is selected from B, Al, Si, Ti, Zr and Sn, preferably from Al, Si, Ti and Zr, and in particular Si. It is particularly preferred that at least 90 mol%, in particular at least 99 mol%, or the total amount of all metals or metalloids M is silicon.

本発明の一実施形態において、本発明の複合材料における相(a)の金属又は半金属Mは、B、Al、Si、Ti、Zr、Hf、Ge、Sn、Pb、V、As、Sb、Bi及びこれらの混合物の中から選択され、好ましくはB、Al、Si、Ti、Zr、及びSnの中から選択され、特に好ましくはAl、Si、Ti及びZrの中から選択され、特にSiとして選択される。   In one embodiment of the present invention, the metal or semimetal M of the phase (a) in the composite material of the present invention is B, Al, Si, Ti, Zr, Hf, Ge, Sn, Pb, V, As, Sb, Selected from Bi and mixtures thereof, preferably selected from B, Al, Si, Ti, Zr and Sn, particularly preferably selected from Al, Si, Ti and Zr, especially as Si Selected.

本発明の更なる実施形態において、本発明の複合材料における金属又は半金属Mは、Mの総量に基づいて、少なくとも90mol%、特に少なくとも99mol%のケイ素を含む。   In a further embodiment of the invention, the metal or metalloid M in the composite material of the invention comprises at least 90 mol%, in particular at least 99 mol% silicon, based on the total amount of M.

さらに、本発明の複合材料は、成分(C)として、少なくとも1種のポリエーテル又は少なくとも1種のポリエーテル含有基(ここで、前記ポリエーテル含有基が、前記(半)金属−有機相(a)又は有機ポリマー相(b)に共有結合している)を含む。   Furthermore, the composite material of the present invention comprises, as component (C), at least one polyether or at least one polyether-containing group (wherein the polyether-containing group is the (semi) metal-organic phase ( a) or an organic polymer phase (b).

ポリエーテル及びそれらの調製は、原則として当業者に公知である。したがって、多くのポリエーテルが市販されている。これらのポリエーテルの多くは、好ましくはエチレンオキシド又はプロピレンオキシド、特にエチレンオキシドのモノマー構成単位を含む。環状及び直鎖状ポリエーテルの両方が知られている。規定された環状ポリエーテルの例として、18−クラウン−6が挙げられる。直鎖状ポリエステルの例として、とりわけポリアルキレングリコール、好ましくはポリ−C−C−アルキレングリコール、特にポリエチレングリコールが挙げられる。ポリエチレングリコールは、共重合形態中に20mol%以下の1種又はそれ以上のC−C−アルキレングリコールを含み得る。ポリアルキレングリコールは、好ましくは2個のメチル又はエチルのエンドキャップを有するポリアルキレングリコールである。適切なポリアルキレングリコールの、特に適切なポリエチレングリコールの分子量Mは、≧200g/mol〜100000g/mol、好ましくは400g/mol〜10000g/molの範囲であり得る。成分(C)として好ましいポリエーテルはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びエチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体からなる群から選択される。 Polyethers and their preparation are in principle known to those skilled in the art. Therefore, many polyethers are commercially available. Many of these polyethers preferably contain monomeric units of ethylene oxide or propylene oxide, especially ethylene oxide. Both cyclic and linear polyethers are known. An example of a defined cyclic polyether is 18-crown-6. Examples of linear polyesters include, among others, polyalkylene glycols, preferably poly-C 1 -C 4 -alkylene glycols, especially polyethylene glycol. The polyethylene glycol may contain up to 20 mol% of one or more C 1 -C 4 -alkylene glycols in the copolymerized form. The polyalkylene glycol is preferably a polyalkylene glycol having two methyl or ethyl end caps. The molecular weight M w of a suitable polyalkylene glycol, in particular a suitable polyethylene glycol, can range from ≧ 200 g / mol to 100,000 g / mol, preferably from 400 g / mol to 10,000 g / mol. Preferred polyethers as component (C) are selected from the group consisting of polyethylene glycol, polypropylene glycol, and copolymers of ethylene oxide and propylene oxide.

ポリエーテル含有基、それらの製造及び取り扱いは、同様に当業者に公知である。ポリエーテル含有基は、原則として上記のようなポリエーテルから例えば、該当するポリエーテルの炭化水素フラグメント、又は好ましくはOH基から水素原子の引き抜きにより誘導されるので、ポリエーテル含有基もまた、原則としてエチレンオキシド又はプロピレンオキシド、特にエチレンオキシドのモノマー構成単位に基づいている。   Polyether-containing groups, their preparation and handling are likewise known to those skilled in the art. Since polyether-containing groups are in principle derived from polyethers as described above, for example by hydrocarbon fragments of the corresponding polyethers or preferably by abstraction of hydrogen atoms from OH groups, polyether-containing groups are also in principle Based on ethylene oxide or propylene oxide, in particular ethylene oxide monomer building blocks.

(半)金属−有機相(a)又は有機ポリマー相(b)に共有結合しているポリエーテル含有基は、好ましくはポリエーテル含有基の酸素原子を介して、又は特に二価の炭化水素フラグメント、例えばメチレン基、エチレン基、プロピレン基又はフェニレン基等を介して、直接、前記2種の相の1種と結合する。特に好ましくは、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドからなる群から選択されるモノマー単位を含むポリエーテル含有基が、炭素原子を介して、(半)金属−有機相(a)と、特に(半)金属−有機相(a)の金属又は半金属Mと、特にSiと結合する。   The polyether-containing group covalently bonded to the (semi) metal-organic phase (a) or the organic polymer phase (b) is preferably via the oxygen atom of the polyether-containing group or in particular a divalent hydrocarbon fragment For example, directly bonded to one of the two phases via a methylene group, an ethylene group, a propylene group or a phenylene group. Particularly preferably, the polyether-containing group comprising a monomer unit selected from the group consisting of ethylene oxide and propylene oxide is linked via a carbon atom to the (semi) metal-organic phase (a), in particular (semi) metal-organic. Bonds to the metal or metalloid M of phase (a), in particular to Si.

総成分(C)の、即ち、少なくとも1種のポリエーテル又は少なくとも1種のポリエーテル含有基の、複合の材料の総質量に基づく質量比は、好ましくは5〜60質量%、特に好ましくは30〜50質量%である。総ナノ複合材料(B)の複合材料の総質量に基づく質量比は、好ましくは少なくとも20質量%、特に好ましくは少なくとも30質量%であり、99質量%以下、好ましくは95質量%以下であり得る。   The mass ratio of the total component (C), that is to say at least one polyether or at least one polyether-containing group, based on the total mass of the composite material is preferably 5 to 60% by weight, particularly preferably 30. -50 mass%. The mass ratio of the total nanocomposite material (B) based on the total mass of the composite material is preferably at least 20% by weight, particularly preferably at least 30% by weight, and may be 99% by weight or less, preferably 95% by weight or less. .

本発明の複合材料は、任意に、成分(D)として少なくとも1種のリチウム塩を含み得る。本発明の複合材料は、好ましくは、成分(D)として少なくとも1種のリチウム塩を含む。   The composite material of the present invention may optionally contain at least one lithium salt as component (D). The composite material of the present invention preferably contains at least one lithium salt as component (D).

成分(D)は、特に、通常リチウムイオン電池における電解質塩として使用されるリチウム塩である。リチウム塩(D)は、特に好ましくはヘキサフルオロリン酸リチウム、過塩素酸リチウム、ヘキサフルオロヒ酸リチウム、リチウムトリフルオロメチルスルホネート、リチウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド)、及びテトラフルオロホウ酸リチウムからなる群から選択される。   Component (D) is, in particular, a lithium salt usually used as an electrolyte salt in a lithium ion battery. The lithium salt (D) is particularly preferably lithium hexafluorophosphate, lithium perchlorate, lithium hexafluoroarsenate, lithium trifluoromethylsulfonate, lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide), and lithium tetrafluoroborate. Selected from the group consisting of

本発明の更なる実施形態において、本発明の複合材料におけるリチウム塩(D)は、ヘキサフルオロリン酸リチウム、過塩素酸リチウム、ヘキサフルオロヒ酸リチウム、リチウムトリフルオロメチルスルホネート、リチウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド)、及びテトラフルオロホウ酸リチウムからなる群から選択される。   In a further embodiment of the present invention, the lithium salt (D) in the composite material of the present invention comprises lithium hexafluorophosphate, lithium perchlorate, lithium hexafluoroarsenate, lithium trifluoromethylsulfonate, lithium bis (trifluoro). Methylsulfonyl) imide), and lithium tetrafluoroborate.

熱安定性を高めるため、本発明の複合材料は、更なる成分として、少なくとも1種の
の無機(半)金属酸化物である成分(E)を含み得る。そのような無機(半)金属酸化物の例として、ケイ酸塩、アルミン酸塩、二酸化チタン、チタン酸バリウム、二酸化ジルコニウム及び酸化イットリウムが挙げられる。
In order to increase the thermal stability, the composite material according to the invention may comprise as a further component component (E) which is at least one inorganic (semi) metal oxide. Examples of such inorganic (semi) metal oxides include silicates, aluminates, titanium dioxide, barium titanate, zirconium dioxide and yttrium oxide.

本発明の複合材料の成分(B)、即ちナノ複合材料(B)は、好ましくは、
金属または半金属Mを含む少なくとも1個の第1のカチオン重合性モノマー単位Aを有し、且つ、
1個又はそれ以上の共有化学結合を介して、前記重合性モノマー単位Aと結合している少なくとも1個の第2のカチオン重合性有機モノマー単位Bを有する
少なくとも1種のモノマーABの重合生成物であって、
前記重合生成物が、重合性モノマー単位A及び重合性モノマー単位Bの両方がA及びBの間の結合の切断とともに重合し、且つモノマーABが、前記不織布からなる基体(A)、前記ポリエーテル又はポリエーテル含有基(C)及び任意に前記リチウム塩(D)の存在下で重合されるカチオン重合条件下で得られる重合性生物である。
The component (B) of the composite material of the present invention, that is, the nanocomposite material (B) is preferably
Having at least one first cationically polymerizable monomer unit A comprising a metal or metalloid M, and
Polymerization product of at least one monomer AB having at least one second cationically polymerizable organic monomer unit B bonded to the polymerizable monomer unit A via one or more covalent chemical bonds Because
The polymerization product is obtained by polymerizing both of the polymerizable monomer unit A and the polymerizable monomer unit B together with the breakage of the bond between A and B, and the monomer AB is the non-woven fabric substrate (A), the polyether Or a polymerizable organism obtained under cationic polymerization conditions wherein polymerization is carried out in the presence of the polyether-containing group (C) and optionally the lithium salt (D).

本発明の更なる実施形態において、本発明の複合材料におけるナノ複合材料(B)は、
金属または半金属Mを含む少なくとも1個の第1のカチオン重合性モノマー単位Aを有し、且つ、
1個又はそれ以上の共有化学結合を介して、前記重合性モノマー単位Aと結合している少なくとも1個の第2のカチオン重合性有機モノマー単位Bを有する
少なくとも1種のモノマーABの重合生成物であって、
前記重合生成物が、重合性モノマー単位A及び重合性モノマー単位Bの両方がA及びBの間の結合の切断とともに重合し、且つモノマーABが、前記不織布からなる基体(A)、前記ポリエーテル又はポリエーテル含有基(C)及び任意に前記リチウム塩(D)の存在下で重合されるカチオン重合条件下で得られる重合生成物である。
In a further embodiment of the invention, the nanocomposite material (B) in the composite material of the invention comprises
Having at least one first cationically polymerizable monomer unit A comprising a metal or metalloid M, and
Polymerization product of at least one monomer AB having at least one second cationically polymerizable organic monomer unit B bonded to the polymerizable monomer unit A via one or more covalent chemical bonds Because
The polymerization product is obtained by polymerizing both of the polymerizable monomer unit A and the polymerizable monomer unit B together with the breakage of the bond between A and B, and the monomer AB is the non-woven fabric substrate (A), the polyether Or a polymerization product obtained under cationic polymerization conditions where polymerization is carried out in the presence of the polyether-containing group (C) and optionally the lithium salt (D).

本発明の複合材料は、以下に詳述されるモノマーABの、前記モノマーABが前記不織布からなる基体(A)、前記ポリエーテル又はポリエーテル含有基(C)及び任意に前記リチウム塩(D)の存在下で重合されるカチオン重合条件下での、ツイン重合(twin polymerization)を含む方法によって製造される。前記成分(A)、(C)及び(D)は上記で説明されている。「ツインモノマー」のツイン重合の原理は、例えば、WO 2010/112581、2頁、16行〜4頁、11行、又はWO 2011/000858、14頁、29行〜16頁、7行に記載される。2種の異なる(ツイン)モノマーのツイン重合は、例えば、WO 2011/000858、16頁、9行〜24頁、11行に包括的に説明される。   The composite material of the present invention comprises a monomer AB, which will be described in detail below, a substrate (A) in which the monomer AB is the nonwoven fabric, the polyether or polyether-containing group (C), and optionally the lithium salt (D). Is produced by a process involving twin polymerization under cationic polymerization conditions that are polymerized in the presence of. Said components (A), (C) and (D) have been described above. The principle of twin polymerization of “twin monomer” is described, for example, in WO 2010/112581, 2 pages, 16 lines to 4 pages, 11 lines, or WO 2011/000858, 14 pages, 29 lines to 16 pages, 7 lines. The Twin polymerization of two different (twin) monomers is comprehensively described, for example, in WO 2011/000858, page 16, line 9 to page 24, line 11.

したがって、本発明は、
下記成分:
(A)少なくとも1種の不織布からなる基体、
(B)(a)少なくとも1種の金属又は半金族Mを含む少なくとも1種の無機又は(半)金属−有機相(a)、及び
(b)少なくとも1種の有機ポリマー相(b)を含む少なくとも1種のナノ複合材料、
特に、前記有機ポリマー相(b)及び前記無機又は(半)金属−有機相(a)が、本質的に共連続な相領域を形成し、2個の隣接する同一の相領域間の平均距離が、100nm以下であるナノ複合材料、
(C)少なくとも1種のポリエーテル又は少なくとも1種のポリエーテル含有基(ここで、前記ポリエーテル含有基は、前記(半)金属−有機相(a)又は有機ポリマー相(b)に共有結合している)、並びに
(D)任意に少なくとも1種のリチウム塩、を含む複合材料を、
金属または半金属Mを含む少なくとも1個の第1のカチオン重合性モノマー単位Aを有し、且つ、
1個又はそれ以上の共有化学結合を介して、前記重合性モノマー単位Aと結合している少なくとも1個の第2のカチオン重合性有機モノマー単位Bを有する少なくとも1種のモノマーABの、
重合性モノマー単位A及び重合性モノマー単位Bの両方がA及びBの間の結合の切断とともに重合するカチオン重合条件下での重合によって製造する方法であって、前記重合が、前記不織布からなる基体(A)、前記ポリエーテル又はポリエーテル含有基(C)及び任意に前記リチウム塩(D)の存在下で実施される製造方法も提供する。
Therefore, the present invention
The following ingredients:
(A) a substrate made of at least one nonwoven fabric;
(B) (a) at least one inorganic or (semi) metal-organic phase (a) comprising at least one metal or metalloid M, and (b) at least one organic polymer phase (b). At least one nanocomposite material comprising,
In particular, the organic polymer phase (b) and the inorganic or (semi) metal-organic phase (a) form an essentially co-continuous phase region, the average distance between two adjacent identical phase regions Is a nanocomposite material of 100 nm or less,
(C) at least one polyether or at least one polyether-containing group (wherein the polyether-containing group is covalently bonded to the (semi) metal-organic phase (a) or the organic polymer phase (b)) And (D) optionally at least one lithium salt, a composite material comprising:
Having at least one first cationically polymerizable monomer unit A comprising a metal or metalloid M, and
At least one monomer AB having at least one second cationically polymerizable organic monomer unit B bonded to the polymerizable monomer unit A via one or more covalent chemical bonds,
A method of producing by polymerization under cationic polymerization conditions in which both of the polymerizable monomer unit A and the polymerizable monomer unit B are polymerized together with the breakage of the bond between A and B, wherein the polymerization is a substrate comprising the nonwoven fabric Also provided is a production process carried out in the presence of (A), the polyether or polyether-containing group (C) and optionally the lithium salt (D).

本発明の方法における成分(A)、(B)、(C)及び(D)の説明、並びに好ましい実施形態は、本発明の複合材料のためのこれらの成分の上記説明に相当する。   The description of components (A), (B), (C) and (D) and the preferred embodiments in the method of the invention corresponds to the above description of these components for the composite material of the invention.

前記モノマーABにおけるモノマー単位Aの金属又は半金属Mは、好ましくはB、Al、Si、Ti、Zr、Hf、Ge、Sn、Pb、V、As、Sb、Bi及びこれらの混合物の中から選択される。とりわけMは、B、Al、Si、Ti、Zr、及びSnの中から、好ましくはAl、Si、Ti及びZrの中から選択され、特にSiが選択される。全ての金属又は半金属Mの少なくとも90mol%、特に少なくとも99mol%、又は総量がケイ素であることが、特に好ましい。   The metal or metalloid M of the monomer unit A in the monomer AB is preferably selected from B, Al, Si, Ti, Zr, Hf, Ge, Sn, Pb, V, As, Sb, Bi and mixtures thereof. Is done. In particular, M is selected from B, Al, Si, Ti, Zr and Sn, preferably from Al, Si, Ti and Zr, and in particular Si. It is particularly preferred that at least 90 mol%, in particular at least 99 mol%, or the total amount of all metals or metalloids M is silicon.

本発明の一実施形態において、複合材料を製造するための本発明の方法において使用されるモノマーABにおけるモノマー単位Aの金属又は半金属Mは、B、Al、Si、Ti、Zr、Hf、Ge、Sn、Pb、V、As、Sb、Bi及びこれらの混合物の中から選択され、好ましくはB、Al、Si、Ti、Zr、及びSnの中から選択され、特に好ましくはAl、Si、Ti及びZrの中から選択され、特にSiとして選択される。   In one embodiment of the invention, the metal or metalloid M of the monomer unit A in the monomer AB used in the method of the invention for producing a composite material is B, Al, Si, Ti, Zr, Hf, Ge. , Sn, Pb, V, As, Sb, Bi and mixtures thereof, preferably selected from B, Al, Si, Ti, Zr, and Sn, particularly preferably Al, Si, Ti And Zr, particularly Si.

本発明の更なる実施形態において、複合材料を製造するための本発明の方法におけるモノマー単位Aの金属又は半金属Mは、Mの総量に基づいて、少なくとも90mol%、特に少なくとも99mol%のケイ素を含む。   In a further embodiment of the invention, the metal or metalloid M of the monomer unit A in the process of the invention for producing a composite material is at least 90 mol%, in particular at least 99 mol% silicon, based on the total amount of M. Including.

複合材料を製造するための本発明の方法は、好ましくは、少なくとも1個のモノマー単位A及び少なくとも1個のモノマー単位Bを有し、且つ一般式I:

Figure 2015512957
[式中、
Mは、金属又は半金属であり、
、Rは、同一又は異なってもよく、それぞれ、基Ar−C(R,R)−(式中、Arは、任意にハロゲン、CN、C−C−アルキル、C−C−アルコキシ、及びフェニルの中から選択される1個又は2個の置換基を有する芳香族環又は芳香族複素環であり、R、Rは、それぞれ互いに独立して、水素もしくはメチルであるか、又は共に酸素原子もしくはメチリデン基(=CH)を表す)であるか、
又はRQ及びRG基が、共に式Ia:
Figure 2015512957
(式中、Aは、二重結合上に縮合した芳香族環又は芳香族複素環であり、mは0、1又は2であり、基Rは、同一又は異なってもよく、ハロゲン、CN、C−C−アルキル、C−C−アルコキシ、及びフェニルの中から選択され、並びにR、Rは、上記に規定した通りである)
の基を形成し、
Gは、O、S、又はNHであり、特にOであり、
Qは、O、S、又はNHであり、特にOであり、
qは、Mの原子価に従い、0、1、又は2であり、
X、Yは、同一又は異なってもよく、それぞれO、S、NH又は化学結合であり、
1’、R2’は、同一又は異なってもよく、それぞれC−C−アルキル、C−C−シクロアルキル、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドからなる群から選択されるモノマー単位を含むポリエーテル含有基又はアリール、又は基Ar’−C(Ra’,Rb’)−(式中、Ar’は、Arに提供された意味を有し、Ra’、Rb’は、R、Rに提供された意味を有する)であるか、R1’、R2’が、X及びYと共に上記に規定した式Iaの基を形成するか、
又は、Xが酸素の場合、基R1’は、式Ib:
Figure 2015512957
(式中、q、R、R、R2’、Y、Q及びGは上記に規定した通りであり、#はXとの結合を表す)の基であってもよい]
によって表されるモノマーABを用いて実施される。 The process according to the invention for producing a composite material preferably has at least one monomer unit A and at least one monomer unit B, and has the general formula I:
Figure 2015512957
[Where:
M is a metal or a semimetal,
R 1 and R 2 may be the same or different and each represents a group Ar—C (R a , R b ) — (wherein Ar is optionally halogen, CN, C 1 -C 6 -alkyl, C 1- C 6 -alkoxy and an aromatic ring or aromatic heterocycle having one or two substituents selected from phenyl, wherein R a and R b are each independently hydrogen Or methyl, or both represent an oxygen atom or a methylidene group (= CH 2 ),
Or the R 1 Q and R 2 G groups are both of formula Ia:
Figure 2015512957
(In the formula, A is an aromatic ring or aromatic heterocyclic ring condensed on a double bond, m is 0, 1 or 2, and the groups R may be the same or different, and may be halogen, CN, Selected from C 1 -C 6 -alkyl, C 1 -C 6 -alkoxy, and phenyl, and R a and R b are as defined above)
Form a group of
G is O, S or NH, in particular O,
Q is O, S or NH, in particular O,
q is 0, 1, or 2 according to the valence of M;
X and Y may be the same or different and are each O, S, NH or a chemical bond;
R 1 ′ and R 2 ′, which may be the same or different, are each a poly-containing monomer unit selected from the group consisting of C 1 -C 6 -alkyl, C 3 -C 6 -cycloalkyl, ethylene oxide and propylene oxide. An ether-containing group or aryl, or a group Ar′-C (R a ′ , R b ′ ) — (wherein Ar ′ has the meaning provided for Ar, and R a ′ , R b ′ represents R a , having the meaning provided for R b ), or R 1 ′ , R 2 ′ together with X and Y form a group of formula Ia as defined above,
Or, when X is oxygen, the group R 1 ′ is of formula Ib:
Figure 2015512957
(Wherein q, R 1 , R 2 , R 2 ′ , Y, Q and G are as defined above, and # represents a bond with X)]
Is carried out with the monomer AB represented by

式Iのモノマーにおいて、基Rに相当する分子の一部及びRGが、重合性単位(複数可)Bを形成する。X及びYが、化学結合とは異なり、且つR1’X及びR2’がC−C−アルキル、 C−C−シクロアルキル又はアリールのような不活性基ではない場合、R1’X及びR2’Yが、同様に重合性単位(複数可)Bを形成する。一方、金属原子Mは、任意に基Q及びYと共に、モノマー単位Aの主成分を形成する。 In the monomer of formula I, part of the molecule corresponding to the group R 1 and R 2 G form the polymerizable unit (s) B. When X and Y are different from a chemical bond and R 1 ′ X and R 2 ′ are not an inert group such as C 1 -C 6 -alkyl, C 3 -C 6 -cycloalkyl or aryl, then R 1 ′ X and R 2 ′ Y likewise form polymerizable unit (s) B. On the other hand, the metal atom M together with the groups Q and Y optionally forms the main component of the monomer unit A.

本発明の目的のため、芳香族基、又はアリールは、フェニル又はナフチル等の炭素環式芳香族の炭化水素基である。   For the purposes of the present invention, an aromatic group, or aryl, is a carbocyclic aromatic hydrocarbon group such as phenyl or naphthyl.

本発明の目的のため、芳香族複素環基、又はヘタリールは、一般に5又は6個の環原子を有する複素環式の芳香族基であり、前記環原子の1個が窒素、酸素及び硫黄の中から選択されるヘテロ原子であり、1個又は2個の更なる環原子が、任意に窒素原子であってもよく、残りの環原子が炭素である。芳香族複素環基の例としては、フリル、チエニル、ピロリル、ピラゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、ピリジル、ピリミジル、ピラジニル又はチアゾリルが挙げられる。   For the purposes of the present invention, an aromatic heterocyclic group, or hetaryl, is generally a heterocyclic aromatic group having 5 or 6 ring atoms, one of the ring atoms being nitrogen, oxygen and sulfur. A heteroatom selected from the above, one or two further ring atoms may optionally be a nitrogen atom and the remaining ring atoms are carbon. Examples of aromatic heterocyclic groups include furyl, thienyl, pyrrolyl, pyrazolyl, imidazolyl, oxazolyl, isoxazolyl, pyridyl, pyrimidyl, pyrazinyl or thiazolyl.

本発明の目的のため、縮合芳香族基又は環は、o−フェニレン(ベンゾ)又は1,2−ナフチレン(ナフト)等の炭素環式芳香族の二価の炭化水素基である。   For the purposes of the present invention, the fused aromatic group or ring is a carbocyclic aromatic divalent hydrocarbon group such as o-phenylene (benzo) or 1,2-naphthylene (naphtho).

本発明の目的のため、縮合芳香族複素環基又は環は、2個の隣接した炭素原子が式Ia又は式II及びIII中で示される二重結合を形成する上記で規定したような複素環式の芳香族基である。   For the purposes of the present invention, a fused aromatic heterocyclic group or ring is a heterocycle as defined above in which two adjacent carbon atoms form a double bond as shown in formula Ia or in formulas II and III. Is an aromatic group of the formula.

式Iにおける金属又は半金属Mは、特に前記複合材料の説明において、好ましいと示されたMの実施形態の1種である。   The metal or metalloid M in formula I is one of the embodiments of M that have been shown to be preferred, especially in the description of the composite material.

式1のモノマーの第1の実施形態において、基RQ及びRGは、共に上記で規定したような式Iaの基、特に式Iaa:

Figure 2015512957
[式中、#、m、R及びRは、上記で規定した通りである。]で表される基を形成する。式Ia及びIaaにおいて、変数mは、特に0である。mが、1又は2の場合、Rは特にメチル又はメトキシ基である。式Ia及びIaaにおいて、R及びRは、特に水素である。式Iaにおいて、Qは特に酸素である。式Ia及びIaaにおいて、Gは、特に酸素又はNHであり、特に酸素である。 In a first embodiment of the monomer of formula 1, the groups R 1 Q and R 2 G are both groups of formula Ia as defined above, in particular of formula Iaa:
Figure 2015512957
[Wherein, #, m, R a and R b are as defined above. ] Is formed. In the formulas Ia and Iaa, the variable m is especially 0. When m is 1 or 2, R is in particular a methyl or methoxy group. In formulas Ia and Iaa, R a and R b are in particular hydrogen. In formula Ia, Q is in particular oxygen. In the formulas Ia and Iaa, G is in particular oxygen or NH, in particular oxygen.

第1の実施形態のモノマーの中で、q=1であり、基X−R1’及びY−R2’が共に式Iaの基、特に式Iaaの基を形成する式Iのモノマーが特に好ましい。そのようなモノマーは、式II及びIIa:

Figure 2015512957
によって表され得る。 Among the monomers of the first embodiment, particularly those monomers of formula I in which q = 1 and the groups X—R 1 ′ and Y—R 2 ′ together form a group of formula Ia, in particular a group of formula Iaa preferable. Such monomers are represented by formulas II and IIa:
Figure 2015512957
Can be represented by:

第1の実施形態のツインモノマーの中で、qが0又は1であり、X−R1’が式Ia’又はIaa’:

Figure 2015512957
[式中、m、A、R、R、R、G、Q、X”、Y、R2’及びqは上記で提供された意味を有し、特に好ましいと示された意味を有する。]で表される基である式Iのモノマーも好ましい。 Among the twin monomers of the first embodiment, q is 0 or 1 and X—R 1 ′ is of formula Ia ′ or Iaa ′:
Figure 2015512957
Wherein m, A, R, R a , R b , G, Q, X ″, Y, R 2 ′ and q have the meanings provided above and have the meanings indicated as being particularly preferred. Also preferred are monomers of formula I which are groups represented by

そのようなモノマーは、式II’及び式IIa’:

Figure 2015512957
によって表され得る。 Such monomers are of formula II ′ and formula IIa ′:
Figure 2015512957
Can be represented by:

式II及びII’において、変数は、以下の意味を有する:
Mは、金属又は半金属、好ましくは、B、Al、Si、Ti、Zr、Hf、Ge、Sn、Pb、V、As、Sb又はBiであり、特に好ましくはB、Al、Si、Ti、Zr又はSnであり、極めて特に好ましくはAl、Si、Ti又はZrであり、特にSiであり、
A、A’は、それぞれ互いに独立して、二重結合上に縮合した芳香族環又は芳香族複素環であり、
m、nは、それぞれ互いに独立して、0、1又は2であり、特に0であり、
G、G’は、それぞれ互いに独立して、O、S又はNHであり、特にO又はNHであり、とりわけOであり、
Q、Q’は、それぞれ互いに独立して、O、S又はNHであり、特にOであり、
R、R’は、独立して、ハロゲン、CN、C−C−アルキル、C−C−アルコキシ、及びフェニルの中から選択され、特に互いに独立して、メチル又はメトキシであり、
、R、Ra’、Rb’は、独立して、水素及びメチルの中から選択されるか、又はRとR、及び/又はRa’とRb’が、それぞれの場合、共に酸素原子又は=CHを表し、特に、R、R、Ra’、Rb’は、それぞれ水素であり、
Lは、(Y−R2’であり、Y、R2’及びqは上記で規定した通りであり、
X”は、Qに提供された意味の1個であり、特に酸素である。
In formulas II and II ′, the variables have the following meanings:
M is a metal or metalloid, preferably B, Al, Si, Ti, Zr, Hf, Ge, Sn, Pb, V, As, Sb or Bi, particularly preferably B, Al, Si, Ti, Zr or Sn, very particularly preferably Al, Si, Ti or Zr, in particular Si,
A and A ′ are each independently an aromatic ring or an aromatic heterocyclic ring condensed on a double bond,
m and n are each independently 0, 1 or 2, particularly 0;
G and G ′ are each independently of each other O, S or NH, in particular O or NH, in particular O,
Q and Q ′ are each independently O, S or NH, in particular O,
R, R ′ are independently selected from halogen, CN, C 1 -C 6 -alkyl, C 1 -C 6 -alkoxy, and phenyl, in particular, independently of one another, methyl or methoxy;
R a , R b , R a ′ and R b ′ are independently selected from hydrogen and methyl, or R a and R b , and / or R a ′ and R b ′ are each Each represents an oxygen atom or ═CH 2 , in particular, R a , R b , R a ′ , R b ′ are each hydrogen.
L is (Y—R 2 ′ ) q , Y, R 2 ′ and q are as defined above;
X ″ is one of the meanings provided for Q, in particular oxygen.

式IIa及びIIa’において、変数は、以下の意味を有する:
Mは、金属又は半金属、好ましくは、B、Al、Si、Ti、Zr、Hf、Ge、Sn、Pb、V、As、Sb又はBiであり、特に好ましくはB、Al、Si、Ti、Zr又はSn、極めて特に好ましくはAl、Si、Ti又はZrであり、特にSiであり、
m、nは、それぞれ互いに独立して、0、1又は2であり、特に0であり、
G、G’は、それぞれ互いに独立して、O、S又はNHであり、特にO又はNHであり、とりわけOであり、
R、R’は、独立して、ハロゲン、CN、C−C−アルキル、C−C−アルコキシ、及びフェニルの中から選択され、特にメチル又はメトキシであり、
、R、Ra’、Rb’は、独立して、水素及びメチルの中から選択されるか、又はRとR、及び/又はRa’とRb’が、それぞれの場合、共に酸素原子を表し、特に、R、R、Ra’、Rb’は、それぞれ水素であり、
Lは、(Y−R2’であり、Y、R2’及びqは上記で規定した通りである。
In formulas IIa and IIa ′, the variables have the following meanings:
M is a metal or metalloid, preferably B, Al, Si, Ti, Zr, Hf, Ge, Sn, Pb, V, As, Sb or Bi, particularly preferably B, Al, Si, Ti, Zr or Sn, very particularly preferably Al, Si, Ti or Zr, in particular Si,
m and n are each independently 0, 1 or 2, particularly 0;
G and G ′ are each independently of each other O, S or NH, in particular O or NH, in particular O,
R, R ′ are independently selected from halogen, CN, C 1 -C 6 -alkyl, C 1 -C 6 -alkoxy, and phenyl, in particular methyl or methoxy;
R a , R b , R a ′ and R b ′ are independently selected from hydrogen and methyl, or R a and R b , and / or R a ′ and R b ′ are each Each represents an oxygen atom, in particular R a , R b , R a ′ and R b ′ are each hydrogen.
L is (Y—R 2 ′ ) q , and Y, R 2 ′ and q are as defined above.

式II又はIIaのモノマーの例として、2,2’−スピロビス[4H−1,3,2−ベンゾジオキサシリン](M=Si、m=n=0、G=G’=O、R=R=Ra’=Rb’=水素である、式IIaの化合物)が挙げられる。このようなモノマーは、WO2009/083082及びWO2009/083083から公知であるか、そこに記載された方法によって調製され得る。モノマーIIaの更なる例として、2,2−スピロビス[4H−1,3,2−ベンゾジオキサボリン](Bull. Chem. Soc. Jap. 51 (1978) 524)(M=B、m=n=0、G=O、R=R=Ra’=Rb’=水素である、式IIaの化合物)が挙げられる。モノマーIIa’の更なる例として、ビス(4H−1,3,2−ベンゾジオキサボリン−2−イル)オキシド(M=B、m=n=0、Lは欠如(q=0)、G=O、R=R=Ra’=Rb’=水素である、式IIa’の化合物、Bull. Chem. Soc. Jap. 51 (1978) 524)が挙げられる。 As examples of monomers of formula II or IIa, 2,2′-spirobis [4H-1,3,2-benzodioxacillin] (M = Si, m = n = 0, G = G ′ = O, R a = R b = R a ′ = R b ′ = Hydrogen compound of formula IIa). Such monomers are known from WO 2009/083082 and WO 2009/083083 or can be prepared by the methods described therein. As a further example of monomer IIa, 2,2-spirobis [4H-1,3,2-benzodioxaborin] (Bull. Chem. Soc. Jap. 51 (1978) 524) (M = B, m = n = 0, G = O, R a = R b = R a ′ = R b ′ = compound of formula IIa). Further examples of monomer IIa ′ include bis (4H-1,3,2-benzodioxaborin-2-yl) oxide (M = B, m = n = 0, L absent (q = 0), G = O, R a = R b = R a ' = R b' = hydrogen, a compound of formula IIa ', Bull. Chem. Soc. Jap. 51 (1978) 524).

モノマーII及びIIaにおいて、単位MQQ’又はMOは、重合性単位Aを形成し、一方で、モノマーII及びIIaの残りの部分、即ちQ又はQ’を引いた式Ia又はIaaの(又はIaa中の酸素原子を引いた)基は、重合性単位Bを形成する。 In monomers II and IIa, the unit MQQ ′ or MO 2 forms the polymerizable unit A, while the remainder of monomers II and IIa, ie Q or Q ′ minus formula (Ia or Iaa (or Iaa) The group in which the oxygen atom is pulled forms the polymerizable unit B.

Figure 2015512957
Figure 2015512957

式IIIにおいて、変数は、以下の意味を有する:
Mは、金属又は半金属、好ましくは、B、Al、Si、Ti、Zr、Hf、Ge、Sn、Pb、V、As、Sb又はBiであり、特に好ましくはB、Al、Si、Ti、Zr又はSnであり、極めて特に好ましくはAl、Si、Ti又はZrであり、特にSiであり、
Aは、二重結合上に縮合した芳香族環又は芳香族複素環であり、
mは、0、1又は2であり、特に0であり、
Gは、O、S又はNHであり、特にO又はNHであり、とりわけOであり、
Qは、O、S又はNHであり、特にOであり、
qは、Mの原子価及び電荷に従い、0、1、又は2であり、
Rは、独立して、ハロゲン、CN、C−C−アルキル、C−C−アルコキシ、及びフェニルの中から選択され、特にメチル又はメトキシであり、
、Rは、独立して、水素及びメチルの中から選択されるか、又はRとRが、共に酸素原子又は=CHを表し、特に、両方とも水素であり、
、Rは、同一又は異なり、それぞれC−C−アルキル、C−C−シクロアルキル、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドからなる群から選択されるモノマー単位を含むポリエーテル含有基、及びアリールの中から選択され、特にメチルである。
In formula III, the variables have the following meanings:
M is a metal or metalloid, preferably B, Al, Si, Ti, Zr, Hf, Ge, Sn, Pb, V, As, Sb or Bi, particularly preferably B, Al, Si, Ti, Zr or Sn, very particularly preferably Al, Si, Ti or Zr, in particular Si,
A is an aromatic ring or an aromatic heterocycle condensed on a double bond,
m is 0, 1 or 2, in particular 0,
G is O, S or NH, in particular O or NH, in particular O,
Q is O, S or NH, in particular O,
q is 0, 1, or 2 according to the valence and charge of M;
R is independently selected from halogen, CN, C 1 -C 6 -alkyl, C 1 -C 6 -alkoxy, and phenyl, in particular methyl or methoxy;
R a , R b are independently selected from among hydrogen and methyl, or R a and R b both represent an oxygen atom or ═CH 2 , in particular, both are hydrogen,
R c and R d are the same or different and each comprise a polyether-containing group containing a monomer unit selected from the group consisting of C 1 -C 6 -alkyl, C 3 -C 6 -cycloalkyl, ethylene oxide and propylene oxide; Selected from among aryl, especially methyl.

式IIIaにおいて、変数は、以下の意味を有する:
Mは、金属又は半金属、好ましくは、B、Al、Si、Ti、Zr、Hf、Ge、Sn、Pb、V、As、Sb又はBiであり、特に好ましくはB、Al、Si、Ti、Zr又はSnであり、極めて特に好ましくはAl、Si、Ti又はZrであり、特にSiであり、
mは、0、1又は2であり、特に0であり、
Gは、O、S又はNHであり、特にO又はNHであり、とりわけOであり、
Rについて、基Rは独立して、ハロゲン、CN、C−C−アルキル、C−C−アルコキシ、及びフェニルの中から選択され、特にメチル又はメトキシであり、
、Rは、独立して、水素及びメチルの中から選択されるか、又はRとRが、共に酸素原子又は=CHを表し、特に両方とも水素であり、
、Rは、同一又は異なり、それぞれC−C−アルキル、C−C−シクロアルキル、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドからなる群から選択されるモノマー単位を含むポリエーテル含有基、及びアリールの中から選択され、特にメチルである。
In formula IIIa, the variables have the following meanings:
M is a metal or metalloid, preferably B, Al, Si, Ti, Zr, Hf, Ge, Sn, Pb, V, As, Sb or Bi, particularly preferably B, Al, Si, Ti, Zr or Sn, very particularly preferably Al, Si, Ti or Zr, in particular Si,
m is 0, 1 or 2, in particular 0,
G is O, S or NH, in particular O or NH, in particular O,
For R, the group R is independently selected from halogen, CN, C 1 -C 6 -alkyl, C 1 -C 6 -alkoxy, and phenyl, in particular methyl or methoxy,
R a , R b are independently selected from hydrogen and methyl, or R a and R b both represent an oxygen atom or ═CH 2 , in particular both are hydrogen,
R c and R d are the same or different and each comprise a polyether-containing group containing a monomer unit selected from the group consisting of C 1 -C 6 -alkyl, C 3 -C 6 -cycloalkyl, ethylene oxide and propylene oxide; Selected from among aryl, especially methyl.

式III又はIIIaのモノマーの例として、2,2−ジメチル−4H−1,3,2−ベンゾジオキサシリン(M=Si、q=1、m=0、G=O、R=R=水素、R=R=メチルである、式IIIaの化合物)、2,2−ジメチル−4H−1,3,2−ベンゾオキサザシリン(M=Si、q=1、m=0、G=NH、R=R=水素、R=R=メチルである、式IIIaの化合物)、2,2−ジメチル−4−オキソ−1,3,2−ベンゾジオキサシリン(M=Si、q=1、m=0、G=O、R+R=O、R=R=メチルである、式IIIaの化合物)、及び2,2−ジメチル−4−オキソ−1,3,2−ベンゾオキサザシリン(M=Si、q=1、m=0、G=NH、R+R=O、R=R=メチルである、式IIIaの化合物)が挙げられる。このようなモノマーは、例えば、Wieber et al. Journal of Organometallic Chemistry, 1, 1963, 93, 94から公知である。モノマーIIIaの更なる例として、2,2−ジフェニル[4H−1,3,2−ベンゾジオキサシリン](J. Organomet. Chem. 71 (1974) 225)、2,2−ジ−n−ブチル[4H−1,3,2−ベンゾジオキサスタンニン](Bull. Soc. Chim. Belg. 97 (1988) 873)、2,2−ジメチル[4−メチリデン−1,3,2−ベンゾジオキサシリン](J. Organomet. Chem., 244, C5−C8 (1983))、2−メチル−2−ビニル[4−オキソ−1,3,2−ベンゾジオキサザシリン]が挙げられる。 Examples of monomers of formula III or IIIa include 2,2-dimethyl-4H-1,3,2-benzodioxacillin (M = Si, q = 1, m = 0, G = O, R a = R b = Compound of formula IIIa, hydrogen, R c = R d = methyl), 2,2-dimethyl-4H-1,3,2-benzoxazacillin (M = Si, q = 1, m = 0, G = NH, R a = R b = hydrogen, R c = R d = methyl, compound of formula IIIa), 2,2-dimethyl-4-oxo-1,3,2-benzodioxacillin (M = Si , Q = 1, m = 0, G = O, R a + R b = O, R c = R d = methyl, the compound of formula IIIa), and 2,2-dimethyl-4-oxo-1,3 , 2-benzoxazine The cylinder (M = Si, q = 1 , m = 0, G = NH, R a + R b = O, R c Is R d = methyl, compound of formula IIIa) can be mentioned. Such monomers are known, for example, from Wieber et al. Journal of Organometallic Chemistry, 1, 1963, 93, 94. Further examples of monomer IIIa include 2,2-diphenyl [4H-1,3,2-benzodioxacillin] (J. Organomet. Chem. 71 (1974) 225), 2,2-di-n-butyl [ 4H-1,3,2-benzodioxastannin] (Bull. Soc. Chim. Belg. 97 (1988) 873), 2,2-dimethyl [4-methylidene-1,3,2-benzodioxacillin] ( J. Organomet. Chem., 244, C5-C8 (1983)), 2-methyl-2-vinyl [4-oxo-1,3,2-benzodioxazacillin].

式III及びIIIaのモノマーは、好ましくは単独で重合されるのではなく、式II又はIIaのモノマーと組み合わせて共重合される。   The monomers of formula III and IIIa are preferably not polymerized alone, but are copolymerized in combination with monomers of formula II or IIa.

更なる実施形態において、一般式IのモノマーABは一般式IV:

Figure 2015512957
[式中、
Mは、金属又は半金属、好ましくは、B、Al、Si、Ti、Zr、Hf、Ge、Sn、Pb、V、As、Sb又はBiであり、特に好ましくはB、Al、Si、Ti、Zr又はSnであり、極めて特に好ましくはAl、Si、Ti又はZrであり、特にSiであり、
Ar,Ar’は、同一又は異なり、それぞれ、任意にハロゲン、CN、C−C−アルキル、C−C−アルコキシ、及びフェニルの中から選択される1個又は2個の置換基を有する芳香族環又は芳香族複素環であり、
、R、Ra’、Rb’は、独立して、水素及びメチルの中から選択されるか、又はRとR、及び/又はRa’とRb’が、それぞれの場合、共に酸素原子を表し、
qは、Mの原子価に従い、0、1、又は2であり、
X、Yは、同一又は異なってもよく、それぞれO、S、NH又は化学結合であり、
1’、R2’は、同一又は異なってもよく、それぞれC−C−アルキル、C−C−シクロアルキル、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドからなる群から選択されるモノマー単位を含むポリエーテル含有基又はアリール、又は基Ar”−C(Ra”,Rb”)−(式中、Ar”は、Arに提供された意味を有し、Ra”、Rb”は、R、Rに提供された意味を有する)であるか、R1’、R2’が、X及びYと共に上記に規定した式Aの基を形成する。]
によって表されるモノマーである。 In a further embodiment, the monomer AB of the general formula I has the general formula IV:
Figure 2015512957
[Where:
M is a metal or metalloid, preferably B, Al, Si, Ti, Zr, Hf, Ge, Sn, Pb, V, As, Sb or Bi, particularly preferably B, Al, Si, Ti, Zr or Sn, very particularly preferably Al, Si, Ti or Zr, in particular Si,
Ar and Ar ′ are the same or different and are each optionally 1 or 2 substituents selected from halogen, CN, C 1 -C 6 -alkyl, C 1 -C 6 -alkoxy, and phenyl An aromatic ring or an aromatic heterocycle having
R a , R b , R a ′ and R b ′ are independently selected from hydrogen and methyl, or R a and R b , and / or R a ′ and R b ′ are each Both represent oxygen atoms,
q is 0, 1, or 2 according to the valence of M;
X and Y may be the same or different and are each O, S, NH or a chemical bond;
R 1 ′ and R 2 ′, which may be the same or different, are each a poly-containing monomer unit selected from the group consisting of C 1 -C 6 -alkyl, C 3 -C 6 -cycloalkyl, ethylene oxide and propylene oxide. An ether-containing group or aryl, or a group Ar ″ —C (R a ″ , R b ″ ) — (wherein Ar ″ has the meaning provided for Ar, and R a ″ , R b ″ represents R a , R b ) or R 1 ′ , R 2 ′ together with X and Y form a group of formula A as defined above. ]
Is a monomer represented by

本発明の好ましい実施形態において、複合材料を製造するための本発明の方法における少なくとも1種のモノマーABの重合は、
金属又は半金属M、並びにC−C20−炭化水素基、好ましくはC−C−アルキル、特にメチル、及びポリエーテル含有基、特にエチレンオキシド及びプロピレンオキシド、好ましくはエチレンオキシドからなる群から選択されるモノマー単位を含むポリエーテル含有基からなる群から選択され、炭素原子を介して、Mと共有結合している少なくとも1種の基を有する少なくとも1個の第1のカチオン重合性モノマー単位Aを有し、且つ
1個又はそれ以上の共有化学結合を介して、前記重合性単位Aと結合している少なくとも1個の第2のカチオン重合性有機モノマー単位Bを有する少なくとも1種のモノマーABと、
金属又は半金属を有する少なくとも1個のカチオン重合性モノマー単位A1を有し、且つ
1個又はそれ以上の共有化学結合を介して、前記重合性モノマー単位A1と結合している少なくとも1個の第2のカチオン重合性有機モノマー単位B1を有する少なくとも1種のモノマーA1B1との共重合であり、
前記共重合が、重合性モノマー単位A及びA1の両方、並びに重合性モノマー単位B及びB1も同様に、A及びBの間の結合の切断、並びにA1及びB1の間の結合の切断とともに重合するカチオン重合条件下で実施される。
In a preferred embodiment of the invention, the polymerization of at least one monomer AB in the process of the invention for producing a composite material comprises
Metal or semimetal M, and C 1 -C 20 - selected from alkyl, in particular methyl, and polyether-containing group, particularly ethylene oxide and propylene oxide, preferably from the group consisting of ethylene oxide - hydrocarbon radical, preferably C 1 -C 4 At least one first cationically polymerizable monomer unit A having at least one group covalently bonded to M via a carbon atom, selected from the group consisting of polyether-containing groups containing monomer units And at least one monomer AB having at least one second cationically polymerizable organic monomer unit B bonded to the polymerizable unit A via one or more covalent chemical bonds When,
At least one cationically polymerizable monomer unit A1 having a metal or metalloid and having at least one first monomer group A1 bonded to said polymerizable monomer unit A1 via one or more covalent chemical bonds. Copolymerization with at least one monomer A1B1 having two cationically polymerizable organic monomer units B1;
The copolymerization polymerizes both the polymerizable monomer units A and A1 and the polymerizable monomer units B and B1 with the breakage of the bond between A and B and the breakage of the bond between A1 and B1. It is carried out under cationic polymerization conditions.

好ましい実施形態において、モノマーABとモノマーA1B1との共重合に使用されるモノマーABにおける、及びモノマーA1B1における金属又は半金属Mは、それぞれ互いに独立して、Si、Al、Ti又はZrであり、特にSiであり、且つ相当するモノマーAB及びA1B1におけるカチオン重合性モノマー単位B及びB1は、それぞれ1個又はそれ以上の酸素原子を介して、Mと共有結合している。   In a preferred embodiment, the metal or metalloid M in the monomer AB used in the copolymerization of the monomer AB and the monomer A1B1 and in the monomer A1B1 is independently of each other Si, Al, Ti or Zr, in particular The cation polymerizable monomer units B and B1 in Si and the corresponding monomers AB and A1B1 are covalently bonded to M via one or more oxygen atoms, respectively.

更なる好ましい実施形態において、モノマーABとモノマーA1B1との共重合に使用されるモノマーABにおける金属又は半金属Mが、Siであり、且つモノマー単位Aが、C−C18−アルキル、ビニル、C−C10−アリール、C−C14−アルキルアリール、並びにエチレンオキシド及びプロピレンオキシド、特にエチレンオキシドからなる群から選択されるモノマー単位を含むポリエーテル含有基からなる群から選択され、それぞれ炭素原子を介して、Siと結合している2個の同一又は異なる基を有する。 In a further preferred embodiment, the metal or metalloid M in the monomer AB used for the copolymerization of the monomer AB and the monomer A1B1 is Si and the monomer unit A is C 1 -C 18 -alkyl, vinyl, C 6 -C 10 - aryl, C 7 -C 14 - alkyl aryl, and ethylene oxide and propylene oxide, particularly selected from the group consisting of polyether-containing group containing monomer units selected from the group consisting of ethylene oxide, respectively carbon atoms With two identical or different groups bonded to Si.

モノマーA1B1は、原則としてモノマーABと同様に規定され、一般に、同様に一般式Iによって表され得る。   The monomer A1B1 is in principle defined in the same way as the monomer AB and can generally be represented by the general formula I as well.

モノマーA1B1は、特に好ましくは、上記の一般式II又はIIaを有する。   The monomer A1B1 particularly preferably has the general formula II or IIa described above.

一般式IのモノマーAB又はモノマーA1B1として、2,2’−スピロ[4H−1,3,2−ベンゾジオキサシリン]、2,2−ジメチル[4H−1,3,2−ベンゾジオキサシリン]、2,2−ジフェニル[4H−1,3,2−ベンゾジオキサシリン]、2,2−ジアルキル[4H−1,3,2−ベンゾジオキサシリン]、2−アルキル−2−メチル[4H−1,3,2−ベンゾジオキサシリン]、2−メチル−2−ビニル[4H−1,3,2−ベンゾジオキサシリン]、又は本発明の複合材料を製造するための重合工程におけるWO2011/000858の20頁、7〜18行に記載の化合物を用いることが好ましい。種々のモノマーAB及びA1B1を調製する方法は、上記の公報WO2010/112581、WO2010/128144及びWO2011/000858のそれぞれの説明及び実験部分に記載されている。   As monomer AB or monomer A1B1 of general formula I, 2,2′-spiro [4H-1,3,2-benzodioxacillin], 2,2-dimethyl [4H-1,3,2-benzodioxacillin], 2,2-diphenyl [4H-1,3,2-benzodioxacillin], 2,2-dialkyl [4H-1,3,2-benzodioxacillin], 2-alkyl-2-methyl [4H-1, 3,2-benzodioxacillin], 2-methyl-2-vinyl [4H-1,3,2-benzodioxacillin], or page 20 of WO2011 / 000858 in the polymerization process for producing the composite material of the present invention. The compounds described in lines 7 to 18 are preferably used. Methods for preparing the various monomers AB and A1B1 are described in the respective description and experimental part of the above publications WO2010 / 112581, WO2010 / 128144 and WO2011 / 000858.

モノマーAB及びA1B1の共重合の場合、2種のモノマーのmol比は広い範囲で変えることができる。モノマーAB及びA1B1の互いに対するmol比は、通常5:95〜9:1の範囲であり、しばしば1:9〜4:1又は1:4〜2:1の範囲であり、特に1:2〜6:4の範囲である。特に、ABがポリエーテル含有基を含むモノマーである場合、使用されるモノマーの総質量に基づいて50質量%以下のAB及び同時に少なくとも50質量%の一般式II又はIIaのモノマーA1B1が使用される。   In the case of copolymerization of the monomers AB and A1B1, the molar ratio of the two monomers can be varied within a wide range. The molar ratio of monomers AB and A1B1 to each other is usually in the range of 5:95 to 9: 1, often in the range of 1: 9 to 4: 1 or 1: 4 to 2: 1, in particular 1: 2 The range is 6: 4. In particular, when AB is a monomer containing a polyether-containing group, not more than 50% by weight of AB and simultaneously at least 50% by weight of monomer A1B1 of the general formula II or IIa are used, based on the total weight of the monomers used .

少なくとも1種のモノマーABの重合、又は少なくとも1種のモノマーABの少なくとも1種のモノマーA1B1との共重合は、複合材料に含まれる成分(C)が、本方法で使用されるポリエーテルに相当することの結果として、ポリエーテルの存在下で有利に実施され得ることが見出されている。この場合、モノマーABはポリエーテル含有基を含む必要はない。成分(C)として使用され得るポリエーテル、及びその好ましい実施形態は、本発明の複合材料の成分(C)の説明において上述されている。   Polymerization of at least one monomer AB, or copolymerization of at least one monomer AB with at least one monomer A1B1, component (C) contained in the composite material corresponds to the polyether used in the method As a result, it has been found that it can be advantageously carried out in the presence of polyethers. In this case, monomer AB need not contain a polyether-containing group. Polyethers that can be used as component (C), and preferred embodiments thereof, are described above in the description of component (C) of the composite material of the present invention.

本発明の更なる実施形態において、複合材料を製造するための本発明の方法に使用される成分(C)は、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びエチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体からなる群から選択されるポリエーテルである。   In a further embodiment of the present invention, component (C) used in the method of the present invention for producing a composite material is selected from the group consisting of polyethylene glycol, polypropylene glycol, and a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide. Polyether.

本発明の更なる実施形態において、複合材料を製造するための本発明の方法における重合は、少なくとも1種の粒子形態の無機(半)金属酸化物である、更なる成分(E)の存在下で実施される。そのような粒子の例として、本発明の複合材料の成分(E)の説明において上述されている。   In a further embodiment of the invention, the polymerization in the process of the invention for producing a composite material is in the presence of a further component (E), which is an inorganic (semi) metal oxide in the form of at least one particle. Will be implemented. Examples of such particles are described above in the description of component (E) of the composite material of the present invention.

本発明の方法における重合条件は、モノマーAB及びA1B1の共重合において、無機又は(半)金属−有機相(a)を形成するモノマー単位、及び有機ポリマー相(b)を形成するモノマー単位、即ちカチオン重合性有機単位が、同期して重合するように選択される。用語「同期して」は、必ずしも第1のモノマー単位と第2のモノマー単位の重合が、同じ速度で進行することを意味しているわけではない。むしろ「同期して」は、第1のモノマー単位と第2のモノマー単位の重合が、同じ重合条件によって、速度論的に共役され、且つ始動されることを意味する。   The polymerization conditions in the method of the present invention are as follows: in the copolymerization of the monomers AB and A1B1, monomer units that form the inorganic or (semi) metal-organic phase (a) and monomer units that form the organic polymer phase (b), Cationic polymerizable organic units are selected to polymerize synchronously. The term “synchronously” does not necessarily mean that the polymerization of the first monomer unit and the second monomer unit proceeds at the same rate. Rather “synchronously” means that the polymerization of the first monomer unit and the second monomer unit is kinetically coupled and initiated by the same polymerization conditions.

モノマーAB及びA1B1の場合、同期重合は共重合がカチオン重合条件下で実施されるときに確保される。モノマーAB及びA1B1の共重合、とりわけ上記規定の一般式III及びIIIaで表されるモノマーの一般式II及びIIaとの共重合は、特にプロトン性触媒の存在下、又は非プロトン性ルイス酸の存在下で実施される。ここで好ましい触媒は、ブレンステッド酸であり、例えば、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、ギ酸、クロロ酢酸、ジクロロ酢酸、ヒドロキシ酢酸(グリコール酸)、乳酸、シアノ酢酸、2−クロロプロパン酸、2,3−ビスヒドロキシプロパン酸、リンゴ酸、酒石酸、マンデル酸、安息香酸又はo−ヒドロキシ安息香酸等の有機カルボン酸、及びメタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、トルエンスルホン酸等の有機スルホン酸も挙げられる。HCl、HSO又はHClO等の無機ブレンステッド酸も、同様に適切である。ルイス酸として、例えば、BF、BCl、SnCl、TiCl又はAlClを使用することが可能である、複合ルイス酸又はイオン性液体に溶解されたルイス酸も可能である。酸は、モノマーの総質量に基づいて、通常0.1〜10質量%、好ましくは0.5〜5質量%の量で使用される。 In the case of monomers AB and A1B1, synchronous polymerization is ensured when the copolymerization is carried out under cationic polymerization conditions. The copolymerization of the monomers AB and A1B1, in particular the copolymerization of the monomers of the general formulas III and IIIa defined above with the general formulas II and IIa, in particular in the presence of a protic catalyst or in the presence of an aprotic Lewis acid Implemented below. Preferred catalysts here are Bronsted acids, such as trifluoroacetic acid, trichloroacetic acid, formic acid, chloroacetic acid, dichloroacetic acid, hydroxyacetic acid (glycolic acid), lactic acid, cyanoacetic acid, 2-chloropropanoic acid, 2,3- Examples also include organic carboxylic acids such as bishydroxypropanoic acid, malic acid, tartaric acid, mandelic acid, benzoic acid or o-hydroxybenzoic acid, and organic sulfonic acids such as methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid and toluenesulfonic acid. Inorganic Bronsted acids such as HCl, H 2 SO 4 or HClO 4 are equally suitable. As the Lewis acid, for example, BF 3 , BCl 3 , SnCl 4 , TiCl 4 or AlCl 3 can be used, complex Lewis acids or Lewis acids dissolved in ionic liquids are also possible. The acid is usually used in an amount of 0.1 to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight, based on the total weight of the monomers.

好ましい触媒は、有機カルボン酸であり、特に0〜5、とりわけ1〜4の範囲のpKa(25℃)を有する有機カルボン酸であり、例えば、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、ギ酸、クロロ酢酸、ジクロロ酢酸、ヒドロキシ酢酸(グリコール酸)、乳酸、シアノ酢酸、2−クロロプロパン酸、2,3−ビスヒドロキシプロパン酸、リンゴ酸、酒石酸、又はo−ヒドロキシ安息香酸等である。   Preferred catalysts are organic carboxylic acids, in particular organic carboxylic acids having a pKa (25 ° C.) in the range 0-5, especially 1-4, such as trifluoroacetic acid, trichloroacetic acid, formic acid, chloroacetic acid, dichloro Acetic acid, hydroxyacetic acid (glycolic acid), lactic acid, cyanoacetic acid, 2-chloropropanoic acid, 2,3-bishydroxypropanoic acid, malic acid, tartaric acid, or o-hydroxybenzoic acid.

カチオン条件下で実施される前記重合又は共重合は、不織布からなる基体(A)、ポリエーテル又はポリエーテル含有基(C)、任意にリチウム塩(D)及び任意に粒子形態の無機(半)金属酸化物(E)の存在下で実施される。   The polymerization or copolymerization carried out under cationic conditions comprises a substrate (A) comprising a nonwoven fabric, a polyether or polyether-containing group (C), optionally a lithium salt (D), and optionally inorganic (semi-) in the form of particles. It is carried out in the presence of metal oxide (E).

前記重合は、原則として塊状で(in bulk)、又は好ましくは少なくとも部分的に不活性溶媒又は希釈剤中で実施され得る。適切な溶媒又は希釈剤は、有機溶媒であり、例えばジクロロメタン、トリクロロメタン、ジクロロエタン、クロロブタン又はクロロべンゼン等のハロゲン化炭化水素、トルエン、キシレン、クメン又はtert−ブチルベンゼン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン又はヘキサン等の脂肪族及び脂環式炭化水素、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチルエーテル、メチルtert−ブチルエーテル、エチルtert−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル等の環式又は脂環式エーテル、及び上記の有機溶媒の混合物が挙げられる。モノマーAB及びA1B1が、重合条件下で十分に溶解する有機溶媒(25℃での溶解度が少なくとも10質量%)が好ましい。これらには、特に芳香族炭化水素、環式及び脂環式エーテル及びこれらの溶媒の混合物が含まれる。   The polymerization can in principle be carried out in bulk, or preferably at least partially in an inert solvent or diluent. Suitable solvents or diluents are organic solvents, for example halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, trichloromethane, dichloroethane, chlorobutane or chlorobenzene, aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, cumene or tert-butylbenzene, Aliphatic and alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane or hexane, cyclic or alicyclic ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, diethyl ether, methyl tert-butyl ether, ethyl tert-butyl ether, diisopropyl ether, and mixtures of the above organic solvents Is mentioned. Preference is given to organic solvents in which the monomers AB and A1B1 are sufficiently soluble under the polymerization conditions (solubility at 25 ° C. of at least 10% by weight). These include in particular aromatic hydrocarbons, cyclic and alicyclic ethers and mixtures of these solvents.

モノマーABの重合又はモノマーAB及びA1B1の共重合は、好ましくは実質的に水のない条件、即ち、重合開始時の水の濃度が0.1質量%未満の条件で実施される。したがって、モノマーAB及びA1B1として、又は式Iのモノマーとして、重合条件下で水を排出しないモノマーを使用することが好ましい。これらには、特に式II、IIa、III及びIIIaのモノマーが含まれる。   The polymerization of monomer AB or the copolymerization of monomers AB and A1B1 is preferably carried out under conditions that are substantially free of water, that is, under conditions where the concentration of water at the start of polymerization is less than 0.1% by weight. It is therefore preferred to use monomers that do not discharge water under the polymerization conditions as monomers AB and A1B1 or as monomers of formula I. These include in particular monomers of the formulas II, IIa, III and IIIa.

重合は、原則として、広い温度範囲で実施され得、好ましくは0〜200℃の範囲、特に20〜120℃の範囲で実施され得る。   The polymerization can in principle be carried out in a wide temperature range, preferably in the range from 0 to 200 ° C., in particular in the range from 20 to 120 ° C.

本発明の更なる実施形態において、複合材料を製造するための本発明の方法における重合は、0〜200℃の範囲の温度で実施される。   In a further embodiment of the invention, the polymerization in the process of the invention for producing a composite material is carried out at a temperature in the range of 0-200 ° C.

複合材料を製造するための本発明の方法は、好ましくは重合において形成される複合材料が、薄層の形態で直接得られるような方法で実施される。   The inventive method for producing a composite material is preferably carried out in such a way that the composite material formed in the polymerization is obtained directly in the form of a thin layer.

第1の実施形態において、不織布からなる基体は、まず初めに、更なる成分のための出発化合物、即ち、特にモノマーAB又はモノマーAB及びA1B1、並びに任意に成分(C)としてポリエーテル、及び電解質塩(D)及び/又は無機(半)金属酸化物粒子(E)をロードされ、第二のプロセス工程において、モノマーAB又はモノマーAB及びA1B1は、成分(C)、(D)及び(E)が化学的に変化のない形態で組み込まれた、ナノ複合材料(B)へ変換される。   In a first embodiment, the substrate consisting of a nonwoven is first of all a starting compound for further components, ie in particular monomer AB or monomers AB and A1B1, and optionally a polyether as component (C), and an electrolyte. In the second process step loaded with salt (D) and / or inorganic (semi) metal oxide particles (E), monomer AB or monomers AB and A1B1 are components (C), (D) and (E). Is converted into a nanocomposite (B) that is incorporated in a chemically unchanged form.

充填された不織布を製造する方法は原則として当業者に公知である。したがって、不織布は、例えば、含浸、塗装、ドクターブレード法、カレンダリング、又はそれらの組合せによって、必要な出発成分を、部分的又は完全にロード又は充填され得る。この方法で充填された不織布は、続いて重合又は共重合が生じる条件下にさらされる。   Methods for producing filled nonwovens are in principle known to those skilled in the art. Thus, the nonwoven fabric can be partially or fully loaded or filled with the necessary starting components, for example, by impregnation, painting, doctor blade method, calendering, or combinations thereof. Nonwoven fabrics filled in this manner are subsequently subjected to conditions that cause polymerization or copolymerization.

この方法で得られた複合材料は、セパレータとして、又は電気化学セルにおけるセパレータの構成物質として、特に適切である。   The composite material obtained in this way is particularly suitable as a separator or as a constituent of a separator in an electrochemical cell.

本発明の目的のため、用語、電気化学セル又は電池(battery)は、いかなる種類の電池、コンデンサ(capacitor)及び蓄電池(二次電池)を包含し、特に、リチウム、リチウムイオン、リチウム−硫黄、及びアルカリ土類金属電池等のアルカリ金属セル又は電池、及び高エネルギー又は高出力システムの形態、及び電解コンデンサやSupercaps、Goldcaps、BoostCaps又はUltracapsの名前で知られる二重層コンデンサの形態も含む蓄電池を包含する。   For the purposes of the present invention, the term electrochemical cell or battery encompasses any type of battery, capacitor and accumulator (secondary battery), in particular lithium, lithium ion, lithium-sulfur, And storage batteries including alkaline metal cells or batteries, such as alkaline earth metal batteries, and high-energy or high-power system forms, as well as electrolytic capacitors and double-layer capacitor forms known as Supercaps, Goldcaps, BoostCaps or Ultracaps To do.

本発明はさらに、上述の本発明の複合材料のセパレータとしての、又は電気化学セル、燃料電池又はスーパーキャパシタにおけるセパレータの構成物質としての使用方法を提供する。   The present invention further provides a method of using the above-described composite material of the present invention as a separator or as a constituent of a separator in an electrochemical cell, a fuel cell or a supercapacitor.

本発明は、同様に、上記の本発明の複合材料を含む、特に上記の本発明の複合材料からなる電気化学セルのためのセパレータを提供する。   The invention likewise provides a separator for an electrochemical cell comprising the composite material of the invention as described above, in particular comprising the composite material of the invention as described above.

本発明は、同様に、少なくとも1個の上記の本発明によるセパレータを含む燃料電池(fuel cell)、電池又はコンデンサを提供する。   The invention likewise provides a fuel cell, battery or capacitor comprising at least one separator according to the invention as described above.

本発明の複合材料は、好ましくはアルカリ金属イオンの移動に基づく電気化学セルに適切であり、特にリチウム金属、リチウム−硫黄及びリチウムイオンセル又は電池に適切であり、とりわけリチウムイオン二次セル又は二次電池に適切である。本発明の複合材料は、特にリチウム−硫黄セルの群からの電気化学セルに適切である。   The composite material of the present invention is preferably suitable for electrochemical cells based on the migration of alkali metal ions, especially suitable for lithium metal, lithium-sulfur and lithium ion cells or batteries, especially lithium ion secondary cells or batteries. Suitable for secondary batteries. The composite material of the present invention is particularly suitable for electrochemical cells from the group of lithium-sulfur cells.

本発明は、少なくとも1個の上記の本発明によるセパレータ、並びに
(X)少なくとも1個のカソード、及び
(Y)少なくとも1個のアノード
を含む電気化学セルを提供する。
The present invention provides an electrochemical cell comprising at least one separator according to the invention as described above, and (X) at least one cathode and (Y) at least one anode.

本発明の電気化学セル、特に充電式電気化学セルは、好ましくは、セルにおける電荷輸送が主にリチウムカチオンによって引き起こされているセルである。   The electrochemical cell of the present invention, in particular the rechargeable electrochemical cell, is preferably a cell in which charge transport in the cell is mainly caused by lithium cations.

したがって、特に好ましい電気化学セルは、リチウムイオンセルであり、特にリチウムイオン二次セルであり、本発明の複合材料で構成されている少なくとも1個のセパレータ層を有する。そのようなセルは、一般に、リチウムイオンセルに適切な少なくとも1個のアノード、リチウムイオンセルに適切なカソード、電解質及びアノードとカソードの間に配置され、本発明の複合材料を含む少なくとも1個のセパレータ層を有する。   Thus, a particularly preferred electrochemical cell is a lithium ion cell, in particular a lithium ion secondary cell, having at least one separator layer made of the composite material of the present invention. Such a cell is generally at least one anode suitable for a lithium ion cell, a cathode suitable for a lithium ion cell, an electrolyte, and at least one anode comprising the composite material of the present invention. It has a separator layer.

適切なカソード材料、適切なアノード材料、適切な電解質、及び可能な配置に対しては、関連する先行技術、例えば適切な研究文献や参考文献に言及されており、例えば、Wakihara et al. (編者): Lithium ion Batteries、第1版、 Wiley VCH, Weinheim, 1998、 David Linden: Handbook of Batteries (McGraw−Hill Handbooks)、第3版、 Mcgraw−Hill Professional、 New York 2008、J. O. Besenhard: Handbook of Battery Materials. Wiley−VCH, 1998等が挙げられる。   For suitable cathode materials, suitable anode materials, suitable electrolytes, and possible arrangements, reference is made to relevant prior art, such as suitable research literature and references, for example Wakihara et al. ): Lithium ion Batteries, 1st Edition, Wiley VCH, Weinheim, 1998, David Linden: Handbook of Batteries (McGraw-Hill Handbooks), 3rd Edition, McGraw-Hill Handbooks, McGraw-Hillbooks. of Battery Materials. Wiley-VCH, 1998, and the like.

可能なカソードは、特にカソード材料が、電気活性成分として、例えばリチウム−コバルト酸化物、リチウム−ニッケル酸化物、リチウム−コバルト−ニッケル酸化物もしくはリチウム−バナジウム酸化物等のリチウム−遷移金属酸化物、LiS、 Li、 Li、 LiもしくはLi等の硫化リチウムもしくはポリ硫化リチウム、又はリチウム−鉄リン酸塩等のリチウム−遷移金属リン酸塩を含むカソードである。電気活性化成分として、ヨウ素、酸素、硫黄等を含むカソード材料もまた適切である。しかしながら、硫黄又はポリ硫化物の橋を含むポリマーを含む材料がカソード材料として使用される場合、そのような電気化学セルが放電及び充電され得る前に、アノードがLiでチャージされることを確保しなければならない。 Possible cathodes are, in particular, cathode materials whose electroactive component is, for example, a lithium-transition metal oxide such as lithium-cobalt oxide, lithium-nickel oxide, lithium-cobalt-nickel oxide or lithium-vanadium oxide, Lithium sulfide or polysulfide such as Li 2 S, Li 2 S 8 , Li 2 S 6 , Li 2 S 4 or Li 2 S 3 , or a lithium-transition metal phosphate such as lithium-iron phosphate The cathode. Also suitable are cathode materials that contain iodine, oxygen, sulfur, etc. as electroactivation components. However, when materials containing polymers containing sulfur or polysulfide bridges are used as cathode materials, ensure that the anode is charged with Li 0 before such electrochemical cells can be discharged and charged. Must.

本発明の電気化学セルは、本発明のセパレータ及びカソード(X)に加えて、さらに、少なくとも1個のアノード(Y)を含む。   The electrochemical cell of the present invention further includes at least one anode (Y) in addition to the separator and the cathode (X) of the present invention.

本発明の一実施形態において、アノード(Y)は、炭素からなるアノード、Sn又はSiを含むアノード、及び式:Li4+xTi12(式中、xは>0〜3の数値である)のチタン酸リチウムを含むアノードの中から選択され得る。炭素からなるアノードは、例えば、硬質炭素、軟質炭素、グラフェン、グラファイトの中から、及び特にグラファイト、インターカレートしたグラファイト及び上記炭素の2種又はそれ以上の混合物の中から選択され得る。Sn又はSiを含むアノード、は、例えば、ナノ微粒子Si又はSn粉末、Si又はSn繊維、カーボン−Si又はカーボン−Sn複合材料、及びSi−金属又はSn−金属合金の中から選択され得る。 In one embodiment of the present invention, the anode (Y) is an anode made of carbon, an anode containing Sn or Si, and a formula: Li 4 + x Ti 5 O 12 (wherein x is a numerical value of> 0 to 3). May be selected from among anodes comprising lithium titanate. The anode made of carbon can be selected, for example, from hard carbon, soft carbon, graphene, graphite and in particular from graphite, intercalated graphite and a mixture of two or more of the above carbons. The anode comprising Sn or Si can be selected, for example, from nanoparticulate Si or Sn powder, Si or Sn fibers, carbon-Si or carbon-Sn composites, and Si-metals or Sn-metal alloys.

本発明の更なる実施形態において、本発明の電気化学セルは、炭素からなるアノード、Sn又はSiを含むアノード、及び式:Li4+xTi12(式中、xは>0〜3の数値である)のチタン酸リチウムを含むアノードの中から選択されるアノード(Y)を有する。 In a further embodiment of the present invention, the electrochemical cell of the present invention comprises an anode comprising carbon, an anode comprising Sn or Si, and a formula: Li 4 + x Ti 5 O 12 , wherein x is a numerical value> 0-3. The anode (Y) selected from among the anodes comprising lithium titanate.

電気活性成分は別として、アノード及びカソードは更なる成分、例えば、
カーボンブラック、グラファイト、カーボンファイバー、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ又は導電性ポリマー等の導電性又は電気活性成分、
ポリエチレンオキシド(PEO)、セルロース、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル−メチルメタクリレート、ポリテトラフルオロエチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリビニリデンジフルオリド(PVdF)、ポリビニリデンジフルオリド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVdF−HFP)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン、パーフルオロアルキル−ビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロフルオロエチレン共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体(ナトリウムイオンの含有あり及びなし)、エチレン−メタクリル酸共重合体(ナトリウムイオンの含有あり及びなし)、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体(ナトリウムイオンの含有あり及びなし)、ポリイミド、及びポリイソブテンなどのバインダ等
を含み得る。
Apart from the electroactive component, the anode and cathode are further components, for example
Conductive or electroactive components such as carbon black, graphite, carbon fiber, carbon nanofiber, carbon nanotube or conductive polymer,
Polyethylene oxide (PEO), cellulose, carboxymethyl cellulose (CMC), polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyacrylonitrile-methyl methacrylate, polytetrafluoroethylene, styrene-butadiene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer Polymer, polyvinylidene difluoride (PVdF), polyvinylidene difluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene, perfluoroalkyl-vinyl ether copolymer , Vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-chloro Trifluoroethylene copolymer, ethylene-chlorofluoroethylene copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer (with and without sodium ion), ethylene-methacrylic acid copolymer (with and without sodium ion), Ethylene-methacrylic acid ester copolymers (with and without sodium ions), polyimide, and binders such as polyisobutene may be included.

2個の電極、即ちアノード及びカソードは、それ自体知られた手段で、本発明によるセパレータ、及び液体又は固体の電解質を用いて、互いに接続される。この目的のため、例えば、電源出力リードが備えられた2個の電極の内の1個(アノード又はカソード)上に本発明による複合材料を積層等で貼り付け、それを電解質で含浸し、続いて電力出力リードが備えられた反対に荷電された電極を貼り付け、任意に、この方法で得られたサンドウィッチ状のものを巻き上げ、電池の筐体に導入することが可能である。また、層又は膜様の構成物質の電力出力リード、カソード、セパレータ、アノード、電力出力リードを積層してサンドウィッチ状のものを形成し、任意にサンドウィッチ状のものを巻き、電池の筐体へ巻き入れ、続いてその積層体を電解質で含浸させることも可能である。   The two electrodes, ie the anode and the cathode, are connected to each other in a manner known per se, using a separator according to the invention and a liquid or solid electrolyte. For this purpose, for example, the composite material according to the present invention is laminated on one of two electrodes (anode or cathode) provided with a power output lead, and is impregnated with an electrolyte, followed by It is possible to attach an oppositely charged electrode with a power output lead and optionally roll up the sandwich obtained by this method and introduce it into the battery housing. Also, a power output lead, cathode, separator, anode, and power output lead of layers or membrane-like constituent materials are laminated to form a sandwich-like material, and optionally a sandwich-like material is wound around the battery casing. It is also possible to subsequently impregnate the laminate with an electrolyte.

可能な液体電解質は、特にリチウム塩及び溶融Li塩の非水溶液(水含有量、一般に<20ppm)であり、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム、過塩素酸リチウム、ヘキサフルオロヒ酸リチウム、リチウムトリフルオロメチルスルホネート、リチウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、又はテトラフルオロホウ酸リチウム等、特に、ヘキサフルオロリン酸リチウム又はテトラフルオロホウ酸リチウム等の、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート及びこれらと以下の溶媒:ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメトキシエタン、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、ブチロラクトン、アセトニトリル、酢酸エチル、酢酸メチル、トルエン及びキシレンの1種又はそれ以上の溶媒との混合物等の適切な非プロトン性溶媒、特にエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物中の、溶液が挙げられる。   Possible liquid electrolytes are in particular non-aqueous solutions of lithium and molten Li salts (water content, generally <20 ppm), for example lithium hexafluorophosphate, lithium perchlorate, lithium hexafluoroarsenate, lithium trifluoro Methyl sulfonate, lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, or lithium tetrafluoroborate, etc., especially ethylene carbonate, propylene carbonate, and the following solvents such as lithium hexafluorophosphate or lithium tetrafluoroborate: dimethyl A mixture of carbonate, diethyl carbonate, dimethoxyethane, methyl propionate, ethyl propionate, butyrolactone, acetonitrile, ethyl acetate, methyl acetate, toluene and xylene with one or more solvents, etc. Switching aprotic solvent, especially in a mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate, and the solution.

一般に、液体電解質、特に液体有機電解質で含浸される本発明によるセパレータ層は、電極間に配置される。   In general, a separator layer according to the invention impregnated with a liquid electrolyte, in particular a liquid organic electrolyte, is arranged between the electrodes.

本発明は、さらに本発明による電気化学セルのリチウムイオン電池における使用方法を提供する。本発明は、さらに少なくとも1個の本発明による電気化学セルを含むリチウムイオン電池を提供する。本発明による電気化学セルは、互いに結合することができ、例えば、本発明によるリチウムイオン電池において、直列に又は並列に接続され得る。直列の接続が好ましい。   The present invention further provides a method of using the electrochemical cell according to the present invention in a lithium ion battery. The present invention further provides a lithium ion battery comprising at least one electrochemical cell according to the present invention. The electrochemical cells according to the present invention can be coupled to each other, for example, connected in series or in parallel in a lithium ion battery according to the present invention. A series connection is preferred.

本発明は、さらに上記のような本発明による電気化学セルの、自動車、電気モーターを備えた自転車、航空機、船舶又は定置式エネルギー貯蔵における使用方法を提供する。   The invention further provides a method of using the electrochemical cell according to the invention as described above in a motor vehicle, a bicycle equipped with an electric motor, an aircraft, a ship or a stationary energy storage.

本発明は、さらにまた本発明によるリチウムイオン電池の電気機器、特に移動式電気機器における使用方法も提供する。移動式電気機器の例としては、車両、例えば自動車、自転車、航空機又はボートや船等の水上乗り物が挙げられる。他の移動式電気機器の例としては、例えばコンピューター、特にラップトップ、電話、又は例えば建築部門における、電動工具、特にドリル、充電式電池付きドライバー又は充電式電池付きタッカー等の手動で移動されるものが挙げられる。   The present invention also provides a method for using the lithium ion battery according to the present invention in an electrical device, particularly a mobile electrical device. Examples of mobile electrical devices include vehicles such as automobiles, bicycles, aircraft, or water vehicles such as boats and ships. Examples of other mobile electrical devices are for example manually moved such as computers, in particular laptops, telephones or power tools, in particular drills, rechargeable battery drivers or rechargeable battery tuckers, for example in the construction sector Things.

本発明によるセパレータを含む本発明によるリチウムイオン電池の、電気機器における使用方法は、充電前の長期間の稼動の増進、より低い長期の稼動の間の用量損失、及び短絡やセルの破壊によって生じる自然発生的な放電の危険性の削減を提供する。同じ稼動期間を、より低いエネルギー密度を有する電気化学セルを使用して実現させるとする場合、より重い質量の電気化学セルを容認しなければならないだろう。   The use of the lithium-ion battery according to the present invention, including the separator according to the present invention, in electrical equipment is caused by increased long-term operation before charging, dose loss during lower long-term operation, and short circuits and cell destruction. Provide reduced risk of spontaneous discharge. If the same service life is to be achieved using electrochemical cells with lower energy density, heavier mass electrochemical cells would have to be tolerated.

本発明の複合材料を製造するための本発明の方法において使用され得る、少なくとも1種のポリエーテル含有基を含むモノマーABは、新規である。このような特定のモノマーABは、当業者、特に有機化学者に公知である方法によって実施されるポリエーテル含有基の導入で、文字通り、モノマーABを調製するためにも使用され得る公知の方法によって調製され得る。   Monomers AB comprising at least one polyether-containing group that can be used in the process according to the invention for producing the composite material according to the invention are novel. Such specific monomers AB are known by known methods that can also be used to prepare monomers AB, with the introduction of polyether-containing groups carried out by methods known to those skilled in the art, in particular organic chemists. Can be prepared.

本発明はまた、
金属または半金属Mを含む少なくとも1個の第1のカチオン重合性モノマー単位Aを有し、且つ、
1個又はそれ以上の共有化学結合を介して、前記重合性モノマー単位Aの金属又は半金属Mと結合している少なくとも1個の第2のカチオン重合性有機モノマー単位Bを有するモノマーABであり、
少なくとも1種のポリエーテル含有基を含むモノマーABも提供する。
The present invention also provides
Having at least one first cationically polymerizable monomer unit A comprising a metal or metalloid M, and
A monomer AB having at least one second cationically polymerizable organic monomer unit B bonded to the metal or metalloid M of the polymerizable monomer unit A via one or more covalent chemical bonds ,
Monomers AB comprising at least one polyether-containing group are also provided.

本発明によるモノマーABは、Mが、Siであり、カチオン重合性有機モノマー単位Bが、2個の酸素原子を介してMと共有結合しており、且つモノマー単位Aが、C−C18−アルキル、ビニル、C−C10−アリール、C−C14−アルキルアリール、並びにエチレンオキシド及びプロピレンオキシドからなる群から選択されるモノマー単位を含むポリエーテル含有基からなる群から選択され、それぞれ炭素原子を介して、Siと結合している2個の同一又は異なる基を有し、炭素原子を介して、Siと結合している2個の基の少なくとも1個は、ポリエーテル含有基であるモノマーABが好ましい。 In the monomer AB according to the present invention, M is Si, the cationically polymerizable organic monomer unit B is covalently bonded to M via two oxygen atoms, and the monomer unit A is C 1 -C 18. - alkyl, vinyl, C 6 -C 10 - aryl, C 7 -C 14 - alkyl aryl, and is selected from the group consisting of polyether-containing group containing monomer units selected from the group consisting of ethylene oxide and propylene oxide, respectively Having two identical or different groups bonded to Si via a carbon atom, wherein at least one of the two groups bonded to Si via a carbon atom is a polyether-containing group Certain monomers AB are preferred.

本発明の一実施形態において、モノマーABは、一般式IIIa’:
一般式IIIa’:

Figure 2015512957
[式中、
Rは、同一又は異なってもよく、ハロゲン、CN、C−C−アルキル、C−C−アルコキシ、及びフェニルの中から選択され、
mは、0、1又は2であり、特に0であり、
、Rは、それぞれ互いに独立して、水素又はメチルであり、特に水素であり、
1’は、C−C−アルキル、C−C−シクロアルキル、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドからなる群から選択されるモノマー単位を含み、炭素原子を介して結合しているポリエーテル含有基、又はアリール、又は基Ar’−C(Ra’,Rb’)−(式中、Ar’は、Arに提供された意味を有し、Ra’、Rb’は、R、Rに提供された意味を有する)であり、
2’は、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドからなる群から、特にエチレンオキシドから選択されるモノマー単位を含み、炭素原子を介して結合しているポリエーテル含有基である]
で表される化合物の中から選択される。 In one embodiment of the present invention, monomer AB has the general formula IIIa ′:
Formula IIIa ′:
Figure 2015512957
[Where:
R may be the same or different and is selected from halogen, CN, C 1 -C 6 -alkyl, C 1 -C 6 -alkoxy, and phenyl;
m is 0, 1 or 2, in particular 0,
R a and R b are each independently of each other hydrogen or methyl, in particular hydrogen,
R 1 ′ includes a polyether unit that includes a monomer unit selected from the group consisting of C 1 -C 6 -alkyl, C 3 -C 6 -cycloalkyl, ethylene oxide, and propylene oxide, and is bonded via a carbon atom. A group, or aryl, or a group Ar′-C (R a ′ , R b ′ ) — (wherein Ar ′ has the meaning provided for Ar, and R a ′ , R b ′ represents R a , R b has the meaning provided),
R 2 ′ is a polyether-containing group comprising a monomer unit selected from the group consisting of ethylene oxide and propylene oxide, particularly selected from ethylene oxide, and bonded via a carbon atom]
Is selected from the compounds represented by:

式IIIa’において、R1’は、好ましくはC−C−アルキルであり、特にメチルである。 In formula IIIa ′, R 1 ′ is preferably C 1 -C 6 -alkyl, in particular methyl.

本発明の特に好ましい実施形態において、好ましいモノマーABにおける、炭素原子を介してSiと結合している前記ポリエーテル含有基は、式C−PEG:

Figure 2015512957
[式中、
oは、0又は1〜18の整数であり、好ましくは1〜6の整数であり、特に1であり、及び
nは、1〜100の整数であり、好ましくは5〜50の整数であり、特に8〜30の整数である]
で表される基である。 In a particularly preferred embodiment of the present invention, in said preferred monomer AB, said polyether-containing group which is bonded to Si via a carbon atom has the formula C-PEG:
Figure 2015512957
[Where:
o is 0 or an integer from 1 to 18, preferably an integer from 1 to 6, in particular 1, and n is an integer from 1 to 100, preferably an integer from 5 to 50; Especially an integer of 8 to 30]
It is group represented by these.

本発明は、以下の実施例によって説明される(ただし、これらは本発明を制限するものではない)。   The invention is illustrated by the following examples, which are not intended to limit the invention.

特に明記しない限り、%は、それぞれの場合、質量%である。   Unless indicated otherwise,% is in each case mass%.

I.ポリエーテル含有基を含むモノマーの調製
I.1 2−メチル−2−(3−(ポリエチレングリコール500ω−メチルエーテル)プロパンジイル−1)[4H−1,3,2−ベンゾジオキサシリン]の合成
I. Preparation of monomers containing polyether-containing groups 1 Synthesis of 2-methyl-2- (3- (polyethylene glycol 500 ω-methyl ether) propanediyl-1) [4H-1,3,2-benzodioxacillin]

Figure 2015512957
Figure 2015512957

I.1.a ジクロロメチルシランによる、ポリエチレングリコールα−アリルエーテルω−メチルエーテルのヒドロシリル化   I. 1. a Hydrosilylation of polyethylene glycol α-allyl ether ω-methyl ether with dichloromethylsilane

Figure 2015512957
Figure 2015512957

水を除去するため、250g(0.46mol)のポリエチレングリコールα−アリルエーテルω−メチルエーテル(NOF Corporationから、Uniox−MA 500として市販;n=11、M=540g/mol、残存水含有量、0.26質量%(カールフィッシャー滴定法))を、200mlの水を含まないトルエンに、窒素保護ガス雰囲気下で溶解し、10g(0.09mol)のトリメチルクロロシラン(M=108.64g/mol)を混合した。混合物を120℃で3時間加熱した。20℃へ冷却後、トルエン及びヘキサメチルジシロキサン((CH SiOSi(CH)等の他の揮発性化合物を80℃/5mbarで除去した。 To remove water, 250 g (0.46 mol) of polyethylene glycol α-allyl ether ω-methyl ether (commercially available from NOF Corporation as Uniox-MA 500; n = 11, M = 540 g / mol, residual water content, 0.26% by mass (Karl Fischer titration method)) was dissolved in 200 ml of water-free toluene under a nitrogen protective gas atmosphere, and 10 g (0.09 mol) of trimethylchlorosilane (M = 108.64 g / mol) Were mixed. The mixture was heated at 120 ° C. for 3 hours. After cooling to 20 ° C., other volatile compounds such as toluene and hexamethyldisiloxane ((CH 3 ) 3 SiOSi (CH 3 ) 3 ) were removed at 80 ° C./5 mbar.

0.5mlイソプロパノール中の205mgヘキサクロロ白金(IV)酸水和物(HPtCl 6 HO)の溶液0.8μlを、乾燥されたアリルエーテルへ添加した。58.6g(0.51mol)のジクロロメチルシラン(ClSiH(CH)、M=115g/mol)を50℃で、1時間かけて滴加し、反応混合物を、その後80℃で、さらに2時間撹拌した。301gの生成物(M=655g/mol)を、定量的収率で得た。 0.8 μl of a solution of 205 mg hexachloroplatinum (IV) acid hydrate (H 2 PtCl 6 * 6 H 2 O) in 0.5 ml isopropanol was added to the dried allyl ether. 58.6 g (0.51 mol) of dichloromethylsilane (Cl 2 SiH (CH 3 ), M = 115 g / mol) was added dropwise at 50 ° C. over 1 hour and the reaction mixture was Stir for 2 hours. 301 g of product (M = 655 g / mol) was obtained in quantitative yield.

H−NMR(CDCl,500 MHz):δ=0.7ppm(3H,CHSiCl−R)、1.1−1.2ppm(2H,m,RClSiCH CHCHOR)、1.6−1.7ppm(2H,m,RClSiCH CH CHOR)、3.3ppm(3H,s,−OCH)、3.4−3.5ppm(2H,dd,RClSiCHCH CH OR)、3.5−3.7(44H,m,R(OCH CH 11OCH)。 1 H-NMR (CDCl 3 , 500 MHz): δ = 0.7 ppm (3H, CH 3 SiCl 2 —R), 1.1-1.2 ppm (2H, m, RCl 2 Si CH 2 CH 2 CH 2 OR ), 1.6-1.7ppm (2H, m, RCl 2 SiCH 2 CH 2 CH 2 OR), 3.3ppm (3H, s, -OCH 3), 3.4-3.5ppm (2H, dd, RCl 2 SiCH 2 CH 2 CH 2 OR), 3.5-3.7 (44H, m, R (O CH 2 CH 2) 11 OCH 3).

I.1.b 2−メチル−2−(3−(ポリエチレングリコール500ω−メチルエーテル)プロパンジイル−1)[4H−1,3,2−ベンゾジオキサシリン]の合成   I. 1. b Synthesis of 2-methyl-2- (3- (polyethylene glycol 500 ω-methyl ether) propanediyl-1) [4H-1,3,2-benzodioxacillin]

Figure 2015512957
Figure 2015512957

予め、150mlの水を含まないトルエン中の28g(0.22mol)の2−ヒドロキシベンジルアルコール(サリゲニン、M=124.1g/mol)と共に水素化カルシウムによって蒸留したジイソプロピルエチルアミン(ヒューニッヒ塩基、M=129.24g/mol)58.3g(0.45mol)を窒素雰囲気下で反応容器に投入した。実施例I.1.aにおいて得られたジクロロシラン(n=11、M=655g/mol)147g(0.23mol)を150mlの水を含まないトルエンに溶解し、第1の混合物へ75分間かけ、温度40℃を超えないようにして滴加した。続いて、反応混合物を80℃へ加熱し、この温度で1時間撹拌した。20℃へ冷却した後、ジイソプロピルアミンの塩酸塩をろ過で除去し、溶媒を80℃、5mbarで除去した。140gの所望の生成物(87%、M=707g/mol)を得た。   Diisopropylethylamine (Hunig base, M = 129) previously distilled by calcium hydride with 28 g (0.22 mol) of 2-hydroxybenzyl alcohol (saligenin, M = 124.1 g / mol) in 150 ml of water-free toluene. 0.24 g / mol) was charged into the reaction vessel under a nitrogen atmosphere. Example I.1. 1. 147 g (0.23 mol) of the dichlorosilane obtained in a (n = 11, M = 655 g / mol) is dissolved in 150 ml of water-free toluene and poured into the first mixture for 75 minutes, the temperature exceeding 40 ° C. It was added dropwise. The reaction mixture was subsequently heated to 80 ° C. and stirred at this temperature for 1 hour. After cooling to 20 ° C., the diisopropylamine hydrochloride was removed by filtration and the solvent was removed at 80 ° C. and 5 mbar. 140 g of the desired product (87%, M = 707 g / mol) was obtained.

H−NMR(CDCl,500 MHz):δ=0.15ppm(3H,CHSi-R)、0.55−0.65(2 H,m,RSiCH CHCHOR)、1.4−1.5ppm (2 H,m,RSiCH CH CHOR)、3.15ppm(3H,s,−OCH)、3.2−3.3ppm(2H,dd,RSiCHCH CH OR)、3.3−3.5(44H,m,R(OCH CH )11OCH)、4.75ppm(2 H,s,Ar−CH OR)、6.7−7.1ppm(4H,m,Ar−H)。 1 H-NMR (CDCl 3 , 500 MHz): δ = 0.15 ppm (3H, CH 3 Si—R), 0.55-0.65 (2 H, m, R 3 Si CH 2 CH 2 CH 2 OR ), 1.4-1.5ppm (2 H, m , R 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 OR), 3.15ppm (3H, s, -OCH 3), 3.2-3.3ppm (2H, dd , R 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 OR), 3.3-3.5 (44H, m, R (O CH 2 CH 2 ) 11 OCH 3 ), 4.75 ppm (2 H, s, Ar— CH 2 - OR), 6.7-7.1ppm (4H, m, Ar-H).

I.2 2−メチル−2−(3−(ポリエチレングリコール1000ω−メチルエーテル)プロパンジイル−1)[4H−1,3,2−ベンゾジオキサシリン]の合成   I. 2 Synthesis of 2-methyl-2- (3- (polyethylene glycol 1000 ω-methyl ether) propanediyl-1) [4H-1,3,2-benzodioxacillin]

Figure 2015512957
Figure 2015512957

I.2.a 塩化アリルによる、ポリエチレングリコールメチルエーテルのアリル化   I. 2. a Allylation of polyethylene glycol methyl ether with allyl chloride

Figure 2015512957
Figure 2015512957

窒素雰囲気下で、300g(0.3mol)のポリエチレングリコールメチルエーテル(BASF SEから、Pluriol 1020として市販;M=1000g/mol)を、350mlの水を含まないテトラヒドロフランに溶解した。総量13.2g(0.33mol)の水素化ナトリウム(M=24.0g/mol)を、油中の60質量%濃度の分散液として、45分間かけて少量ずつ添加した。反応を完了させるため、続いて反応混合物を、60℃で75分間撹拌した。溶媒THFをロータリーエバポレータで除去し、ジクロロメタンを残渣に添加した。有機相を水で2回洗浄し、ジクロロメタンを蒸留によって除去した。247gのアリル化ポリエチレングリコール(78%、M=1040g/mol)を得た。   Under a nitrogen atmosphere, 300 g (0.3 mol) of polyethylene glycol methyl ether (commercially available as Pluriol 1020 from BASF SE; M = 1000 g / mol) was dissolved in 350 ml of water free tetrahydrofuran. A total amount of 13.2 g (0.33 mol) of sodium hydride (M = 24.0 g / mol) was added in small portions over 45 minutes as a 60% strength by weight dispersion in oil. To complete the reaction, the reaction mixture was subsequently stirred at 60 ° C. for 75 minutes. Solvent THF was removed on a rotary evaporator and dichloromethane was added to the residue. The organic phase was washed twice with water and dichloromethane was removed by distillation. 247 g of allylated polyethylene glycol (78%, M = 1040 g / mol) were obtained.

H−NMR(CDCl,500Mhz):δ=3.3ppm(3H,s,−OCH),3.4−3.6(88H,m,CH=CH−CH(OCH CH )22OCH),3.9ppm(2H,d,CH=CH−CH (OCHCH)22OCH),5.1,5.2ppm(2H,d,CH =CH−CH(OCHCH)22OCH),5.9ppm(1H,m,CHCH−CH(OCHCH)22OCH)。 1 H-NMR (CDCl 3 , 500 Mhz): δ = 3.3 ppm (3H, s, —OCH 3 ), 3.4-3.6 (88H, m, CH 2 ═CH—CH 2 (O CH 2 CH 2 ) 22 OCH 3 ), 3.9 ppm (2H, d, CH 2 ═CH— CH 2 (OCH 2 CH 2 ) 22 OCH 3 ), 5.1, 5.2 ppm (2H, d, CH 2 ═CH— CH 2 (OCH 2 CH 2) 22 OCH 3), 5.9ppm (1H, m, CH 2 = CH -CH 2 (OCH 2 CH 2) 22 OCH 3).

I.2.b ジクロロメチルシランによる、ポリエチレングリコールαアリルエーテルωメチルエーテルのヒドロシリル化   I. 2. b Hydrosilylation of polyethylene glycol α allyl ether ω methyl ether with dichloromethylsilane

Figure 2015512957
Figure 2015512957

窒素雰囲気下で、実施例I.2.aにおいて得られたポリエチレングリコールα−アリルエーテルω−メチルエーテル(n=22、M=1040g/mol、残存水含有量、0.26質量%(カールフィッシャー滴定法))242g(0.23mol)を、6g(0.06mol)のトリメチルクロロシラン(M=108.64g/mol)と200mlの乾燥トルエンと共に、反応容器に投入し、120℃で3時間加熱した。20℃へ冷却後、トルエン及びヘキサメチルジシロキサン((CH SiOSi(CH)等の他の揮発性化合物を80℃/4mbarで除去した。 In a nitrogen atmosphere, Example I.I. 2. 242 g (0.23 mol) of polyethylene glycol α-allyl ether ω-methyl ether obtained in a (n = 22, M = 1040 g / mol, residual water content, 0.26% by mass (Karl Fischer titration method)) Together with 6 g (0.06 mol) of trimethylchlorosilane (M = 108.64 g / mol) and 200 ml of dry toluene, the reaction vessel was charged and heated at 120 ° C. for 3 hours. After cooling to 20 ° C., other volatile compounds such as toluene and hexamethyldisiloxane ((CH 3 ) 3 SiOSi (CH 3 ) 3 ) were removed at 80 ° C./4 mbar.

0.5mlイソプロパノール中の205mgヘキサクロロ白金(IV)酸水和物(HPtCl 6 HO)の溶液0.5μlを、乾燥されたアリルエーテルへ添加した。29.7g(0.26mol)のジクロロメチルシラン(ClSiH(CH)、M=115g/mol)を50℃で、1時間かけて滴加し、反応混合物を、その後80℃で、さらに2時間撹拌した。272gの生成物(M=1155g/mol)を、定量的収率で得た。 0.5 μl of a solution of 205 mg hexachloroplatinum (IV) acid hydrate (H 2 PtCl 6 * 6 H 2 O) in 0.5 ml isopropanol was added to the dried allyl ether. 29.7 g (0.26 mol) of dichloromethylsilane (Cl 2 SiH (CH 3 ), M = 115 g / mol) was added dropwise at 50 ° C. over 1 hour and the reaction mixture was then further added at 80 ° C. Stir for 2 hours. 272 g of product (M = 1155 g / mol) was obtained in quantitative yield.

H−NMR(CDCl3,500Mhz):δ=0.7ppm(3H,CHSiCl−R),1.1−1.2ppm(2 H,m,RClSiCH CHCHOR),1.6−1.7ppm(2H,m,RClSiCH CH CHOR),3.3ppm(3H,s,−OCH),3.4−3.5ppm(2H,dd,RClSiCHCH CH OR),3.5− 3.7(88H,m、R(OCH CH )22OCH)。 1 H-NMR (CDCl 3, 500 Mhz): δ = 0.7 ppm (3H, CH 3 SiCl 2 —R), 1.1-1.2 ppm (2 H, m, RCl 2 Si CH 2 CH 2 CH 2 OR ), 1.6-1.7ppm (2H, m, RCl 2 SiCH 2 CH 2 CH 2 OR), 3.3ppm (3H, s, -OCH 3), 3.4-3.5ppm (2H, dd, RCl 2 SiCH 2 CH 2 CH 2 OR), 3.5- 3.7 (88H, m, R (O CH 2 CH 2) 22 OCH 3).

I.2.c 2−メチル−2−(3−(ポリエチレングリコール1000ω−メチルエーテル)プロパンジイル−1)[4H−1,3,2−ベンゾジオキサシリン]の合成   I. 2. c Synthesis of 2-methyl-2- (3- (polyethylene glycol 1000 ω-methyl ether) propanediyl-1) [4H-1,3,2-benzodioxacillin]

Figure 2015512957
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予め、29g(0.224mol)の2−ヒドロキシベンジルアルコール(サリゲニン、M=124.1g/mol)及び160mlの水を含まないトルエンと共に水素化カルシウムによって蒸留したジイソプロピルエチルアミン(ヒューニッヒ塩基、M=129.24g/mol)60.4g(0.47mol)を窒素雰囲気下で反応容器に投入した。実施例I.2.aにおいて得られたジクロロシラン(n=22、M=1155g/mol)270.9g(0.234mol)を100mlの水を含まないトルエンに溶解し、第1の混合物へ30分間かけ、温度40℃を超えないようにして滴加した。続いて、反応混合物を80℃へ加熱し、この温度で1時間撹拌した。20℃へ冷却した後、ジイソプロピルアミンの塩酸塩をろ過で除去し、溶媒を80℃、5mbarで除去した。231gの所望の生成物(82%、M=1207g/mol)を得た。   Diisopropylethylamine (Hunig's base, M = 129.) Previously distilled by calcium hydride with 29 g (0.224 mol) of 2-hydroxybenzyl alcohol (saligenin, M = 124.1 g / mol) and 160 ml of water-free toluene. (24 g / mol) 60.4 g (0.47 mol) was charged into the reaction vessel under a nitrogen atmosphere. Example I.1. 2. Dichlorosilane (n = 22, M = 1155 g / mol) 270.9 g (0.234 mol) obtained in a was dissolved in 100 ml of water-free toluene, poured into the first mixture for 30 minutes, temperature 40 ° C. Was added dropwise so as not to exceed. The reaction mixture was subsequently heated to 80 ° C. and stirred at this temperature for 1 hour. After cooling to 20 ° C., the diisopropylamine hydrochloride was removed by filtration and the solvent was removed at 80 ° C. and 5 mbar. 231 g of the desired product (82%, M = 1207 g / mol) was obtained.

H−NMR(CDCl3,500Mhz):δ=0.05ppm(3H,CHSiCl−R),0.55−0.65(2 H,m,RSiCH CHCHOR),1.3−1.4ppm(2H,m,RSiCH CH CHOR),3.05ppm(3H,s,−OCH),3.1−3.2ppm(2H,dd,RSiCHCH CH OR),3.3− 3.5(88H,m,R(OCH CH )22OCH)、4.6ppm(2 H,s,Ar−CH OR)、6.5−6.9ppm(4H,m,Ar−H)。 1 H-NMR (CDCl 3, 500 Mhz): δ = 0.05 ppm (3H, CH 3 SiCl 2 —R), 0.55-0.65 (2 H, m, R 3 Si CH 2 CH 2 CH 2 OR ), 1.3-1.4ppm (2H, m, R 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 OR), 3.05ppm (3H, s, -OCH 3), 3.1-3.2ppm (2H, dd, R 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 OR), 3.3- 3.5 (88H, m, R (O CH 2 CH 2) 22 OCH 3), 4.6ppm (2 H, s, Ar- CH 2 - OR), 6.5-6.9 ppm (4H, m, Ar-H).

II.本発明による複合材料の製造
II.1 本発明による複合材料の製造のための一般的方法
約500g/molの分子量を有するポリエチレングリコールメチルエーテル(BASF−SEからPluriol(登録商標)A 500Eとして市販)及びリチウムトリフルオロスルホンイミド(LiTFSI)を85℃で均質化した。266mg(1.6mmol)の2,2−ジメチル[4H−1,3,2−ベンゾジオキサシリン](Tetrahedron Lett.24(1983)1273に記載の通り調製)をそこへ加えた。続いて混合物を、436mg(1.6mmol)の溶融した2,2’−スピロビ[4H−1,3,2−ベンゾジオキサシリン](WO2011/000858、28頁、9〜19行に記載の通り調製)へ移した。重合を開始するため、56mgのd−クロロホルム(CDCl)中に5.45mgの四塩化スズを含む開始溶液を添加した。
II. Production of composite materials according to the invention II. 1 General process for the production of composites according to the invention Polyethylene glycol methyl ether (commercially available from BASF-SE as Pluriol® A 500E) and lithium trifluorosulfonimide (LiTFSI) with a molecular weight of about 500 g / mol Was homogenized at 85 ° C. 266 mg (1.6 mmol) of 2,2-dimethyl [4H-1,3,2-benzodioxacillin] (prepared as described in Tetrahedron Lett. 24 (1983) 1273) was added thereto. Subsequently, the mixture was prepared as described in 436 mg (1.6 mmol) of molten 2,2′-spirobi [4H-1,3,2-benzodioxacillin] (WO 2011/000858, page 28, lines 9-19). Moved to). To initiate the polymerization, d-chloroform (CDCl 3) of 56mg was added starting solution containing tin tetrachloride 5.45mg in.

反応性のモノマー混合物を、95℃で10分間重合し、乾燥機中で95℃で予備加熱されている金属プレートへ一部移し、PET不織布(APODIS Filtertechnik OHGから不織布「PES20」として市販、8g/m、厚さ20μm、5×3.5cmの面積)を、30〜90μmの厚さの層を有するシート状の複合材料が得られるように置いた。続いて、乾燥機中、窒素流下で95℃、3時間重合を実施し、次いで試料を、さらに減圧下で195℃、30分間加熱した。 The reactive monomer mixture was polymerized at 95 ° C. for 10 minutes, partially transferred to a metal plate preheated at 95 ° C. in a dryer, and PET non-woven fabric (commercially available from APODIS Filtertechnik OHG as non-woven fabric “PES20”, m 2 , 20 μm thick, 5 × 3.5 cm area) was placed so as to obtain a sheet-like composite material having a layer thickness of 30-90 μm. Subsequently, polymerization was carried out in a dryer under nitrogen flow at 95 ° C. for 3 hours, and then the sample was further heated under reduced pressure at 195 ° C. for 30 minutes.

Figure 2015512957
Figure 2015512957

Claims (28)

下記成分:
(A)少なくとも1種の不織布からなる基体、
(B)(a)少なくとも1種の金属又は半金族Mを含む少なくとも1種の無機−又は(半)金属−有機相(a)、及び(b)少なくとも1種の有機ポリマー相(b)を含み、
前記有機ポリマー相(b)及び前記無機−又は(半)金属−有機相(a)が、実質的に共連続な相領域を形成し、2個の隣接する同一の相領域間の平均距離が、100nm以下である、少なくとも1種のナノ複合材料、
(C)少なくとも1種のポリエーテル又は少なくとも1種のポリエーテル含有基(ここで、前記ポリエーテル含有基は、前記(半)金属−有機相(a)又は有機ポリマー相(b)に共有結合している)、並びに
(D)任意に少なくとも1種のリチウム塩、
を含むことを特徴とする複合材料。
The following ingredients:
(A) a substrate made of at least one nonwoven fabric;
(B) (a) at least one inorganic or (semi) metal-organic phase (a) comprising at least one metal or semi-metal M, and (b) at least one organic polymer phase (b) Including
The organic polymer phase (b) and the inorganic- or (semi) metal-organic phase (a) form a substantially co-continuous phase region, and the average distance between two adjacent identical phase regions is At least one nanocomposite material that is 100 nm or less,
(C) at least one polyether or at least one polyether-containing group (wherein the polyether-containing group is covalently bonded to the (semi) metal-organic phase (a) or the organic polymer phase (b)) And (D) optionally at least one lithium salt,
A composite material comprising:
前記不織布(A)からなる基体が、ナノ複合材料(B)によって、少なくとも部分的に浸透されている請求項1に記載の複合材料。   The composite material according to claim 1, wherein the substrate made of the nonwoven fabric (A) is at least partially infiltrated with the nanocomposite material (B). 前記不織布からなる基体(A)が、ポリオレフィン、ヘテロ原子含有ビニルモノマーのポリマー、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン及びポリオキシメチレンからなるポリマーの群から選択される有機ポリマーで作製される請求項1又は2に記載の複合材料。   The non-woven fabric substrate (A) is made of an organic polymer selected from the group consisting of polyolefins, polymers of heteroatom-containing vinyl monomers, polyesters, polyamides, polyimides, polyether ether ketones, polysulfones and polyoxymethylenes. The composite material according to claim 1 or 2. 前記相(a)の前記金属又は半金属Mが、B、Al、Si、Ti、Zr、Hf、Ge、Sn、Pb、V、As、Sb、Bi及びこれらの混合物の中から選択される請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合材料。   The metal or metalloid M of the phase (a) is selected from among B, Al, Si, Ti, Zr, Hf, Ge, Sn, Pb, V, As, Sb, Bi and mixtures thereof. Item 4. The composite material according to any one of Items 1 to 3. 前記相(a)の前記金属又は半金属Mが、Mの総量に基づいて、少なくとも90mol%のケイ素を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の複合材料。   5. The composite material according to claim 1, wherein the metal or metalloid M of the phase (a) contains at least 90 mol% of silicon, based on the total amount of M. 6. 前記リチウム塩(D)が、ヘキサフルオロリン酸リチウム、過塩素酸リチウム、ヘキサフルオロヒ酸リチウム、リチウムトリフルオロメチルスルホネート、リチウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、及びテトラフルオロホウ酸リチウムからなる群から選択される請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合材料。   The lithium salt (D) is a group consisting of lithium hexafluorophosphate, lithium perchlorate, lithium hexafluoroarsenate, lithium trifluoromethylsulfonate, lithium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide, and lithium tetrafluoroborate. The composite material according to any one of claims 1 to 5, which is selected from: 前記ナノ複合材料(B)が、
金属または半金属Mを含む少なくとも1個の第1のカチオン重合性モノマー単位Aを有し、且つ1個又はそれ以上の共有化学結合を介して、前記重合性モノマー単位Aと結合している少なくとも1個の第2のカチオン重合性有機モノマー単位Bを有する少なくとも1種のモノマーABの重合生成物であって、
前記重合生成物が、カチオン重合条件下で、重合性モノマー単位A及び重合性モノマー単位Bの両方がA及びBの間の結合の切断とともに重合し、且つモノマーABが、前記不織布からなる基体(A)、前記ポリエーテル又はポリエーテル含有基(C)及び任意に前記リチウム塩(D)の存在下で重合することにより得られるものである請求項1〜6のいずれか1項に記載の複合材料。
The nanocomposite material (B) is
At least one first cationically polymerizable monomer unit A comprising a metal or metalloid M, and at least bonded to the polymerizable monomer unit A via one or more covalent chemical bonds A polymerization product of at least one monomer AB having one second cationically polymerizable organic monomer unit B,
The polymerized product is polymerized under cationic polymerization conditions, in which both the polymerizable monomer unit A and the polymerizable monomer unit B are polymerized together with the bond breakage between A and B, and the monomer AB is made of the nonwoven fabric ( The composite according to any one of claims 1 to 6, which is obtained by polymerization in the presence of A), the polyether or the polyether-containing group (C) and optionally the lithium salt (D). material.
下記成分:
(A)少なくとも1種の不織布からなる基体、
(B)(a)少なくとも1種の金属又は半金族Mを含む少なくとも1種の無機−又は(半)金属−有機相(a)、及び(b)少なくとも1種の有機ポリマー相(b)を含む少なくとも1種のナノ複合材料、
(C)少なくとも1種のポリエーテル又は少なくとも1種のポリエーテル含有基(ここで、前記ポリエーテル含有基は、前記(半)金属−有機相(a)又は有機ポリマー相(b)に共有結合している)、並びに
(D)任意に少なくとも1種のリチウム塩、を含む複合材料の製造方法であって、
金属または半金属Mを含む少なくとも1個の第1のカチオン重合性モノマー単位Aを有し、且つ、1個又はそれ以上の共有化学結合を介して、前記重合性モノマー単位Aと結合している少なくとも1個の第2のカチオン重合性有機モノマー単位Bを有する少なくとも1種のモノマーABを、
カチオン重合条件下に、重合性モノマー単位A及び重合性モノマー単位Bの両方がA及びBの間の結合の切断とともに重合させ、且つ、前記重合が、前記不織布からなる基体(A)、前記ポリエーテル又はポリエーテル含有基(C)及び任意に前記リチウム塩(D)の存在下に行なわれることを特徴とする製造方法。
The following ingredients:
(A) a substrate made of at least one nonwoven fabric;
(B) (a) at least one inorganic or (semi) metal-organic phase (a) comprising at least one metal or semi-metal M, and (b) at least one organic polymer phase (b) At least one nanocomposite material comprising
(C) at least one polyether or at least one polyether-containing group (wherein the polyether-containing group is covalently bonded to the (semi) metal-organic phase (a) or the organic polymer phase (b)) And (D) optionally at least one lithium salt, comprising:
Having at least one first cationically polymerizable monomer unit A comprising a metal or metalloid M and bonded to said polymerizable monomer unit A via one or more covalent chemical bonds At least one monomer AB having at least one second cationically polymerizable organic monomer unit B,
Under cationic polymerization conditions, both the polymerizable monomer unit A and the polymerizable monomer unit B are polymerized together with the breakage of the bond between A and B, and the polymerization is performed on the substrate (A) made of the nonwoven fabric, the poly A production process characterized in that it is carried out in the presence of an ether or polyether-containing group (C) and optionally the lithium salt (D).
前記モノマーABにおけるモノマー単位Aの前記金属又は半金属Mが、B、Al、Si、Ti、Zr、Hf、Ge、Sn、Pb、V、As、Sb、Bi及びこれらの混合物の中から選択される請求項8に記載の方法。   The metal or metalloid M of the monomer unit A in the monomer AB is selected from B, Al, Si, Ti, Zr, Hf, Ge, Sn, Pb, V, As, Sb, Bi and mixtures thereof. The method according to claim 8. 前記モノマー単位Aの前記金属又は半金属Mが、Mの総量に基づいて、少なくとも90mol%のケイ素を含む請求項9に記載の方法。   The method according to claim 9, wherein the metal or metalloid M of the monomer unit A contains at least 90 mol% of silicon, based on the total amount of M. 少なくとも1個のモノマー単位A及び少なくとも1個のモノマー単位Bを有する前記モノマーABが、一般式I:
Figure 2015512957
[式中、
Mは、金属又は半金属であり、
、Rは、同一又は異なってもよく、それぞれ、基Ar−C(R,R)−(式中、Arは、任意にハロゲン、CN、C−C−アルキル、C−C−アルコキシ及びフェニルから選択される1個又は2個の置換基を有する芳香族環又は芳香族複素環であり、R、Rは、それぞれ互いに独立して、水素もしくはメチルであるか、又は共に酸素原子もしくはメチリデン基(=CH)を表す)であるか、
又はRQ及びRG基が一緒になって、共に式Ia:
Figure 2015512957
(式中、Aは、二重結合上に縮合した芳香族環又は芳香族複素環であり、mは0、1又は2であり、基Rは、同一又は異なってもよく、ハロゲン、CN、C−C−アルキル、C−C−アルコキシ及びフェニルから選択され、並びにR、Rは、上記に規定した通りである)
の基を形成し、
Gは、O、S、又はNHであり、
Qは、O、S、又はNHであり、
qは、Mの原子価に従い、0、1、又は2であり、
X、Yは、同一又は異なってもよく、それぞれO、S、NH又は化学結合であり、
1’、R2’は、同一又は異なってもよく、それぞれC−C−アルキル、C−C−シクロアルキル、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドからなる群から選択されるモノマー単位を含むポリエーテル含有基、又はアリール、或いは基Ar’−C(Ra’,Rb’)−(式中、Ar’は、Arに規定された意味を有し、Ra’、Rb’は、R、Rに提供された意味を有する)であるか、或いはR1’、R2’が、X及びYと共に上記に規定した式Iaの基を形成するか、
又は、Xが酸素の場合、基R1’は、式Ib:
Figure 2015512957
(式中、q、R、R、R2’、Y、Q及びGは上記に規定した通りであり、#はXとの結合を表す)の基であってもよい]
によって表される請求項8〜10のいずれか1項に記載の方法。
Said monomer AB having at least one monomer unit A and at least one monomer unit B is represented by the general formula I:
Figure 2015512957
[Where:
M is a metal or a semimetal,
R 1 and R 2 may be the same or different and each represents a group Ar—C (R a , R b ) — (wherein Ar is optionally halogen, CN, C 1 -C 6 -alkyl, C An aromatic ring or an aromatic heterocyclic ring having 1 or 2 substituents selected from 1- C 6 -alkoxy and phenyl, wherein R a and R b are each independently hydrogen or methyl; Or are both an oxygen atom or a methylidene group (= CH 2 ),
Or R 1 Q and R 2 G groups taken together to form Formula Ia:
Figure 2015512957
(In the formula, A is an aromatic ring or aromatic heterocyclic ring condensed on a double bond, m is 0, 1 or 2, and the groups R may be the same or different, and may be halogen, CN, C 1 -C 6 - alkyl, C 1 -C 6 - is selected from alkoxy and phenyl, and R a, R b are as defined above)
Form a group of
G is O, S, or NH;
Q is O, S, or NH;
q is 0, 1, or 2 according to the valence of M;
X and Y may be the same or different and are each O, S, NH or a chemical bond;
R 1 ′ and R 2 ′, which may be the same or different, are each a poly-containing monomer unit selected from the group consisting of C 1 -C 6 -alkyl, C 3 -C 6 -cycloalkyl, ethylene oxide and propylene oxide. An ether-containing group, or aryl, or a group Ar′-C (R a ′ , R b ′ ) — (wherein Ar ′ has the meaning defined for Ar, and R a ′ and R b ′ are R a , R b have the meanings provided), or R 1 ′ , R 2 ′ together with X and Y form a group of formula Ia as defined above,
Or, when X is oxygen, the group R 1 ′ is of formula Ib:
Figure 2015512957
(Wherein q, R 1 , R 2 , R 2 ′ , Y, Q and G are as defined above, and # represents a bond with X)]
The method of any one of claims 8 to 10 represented by:
少なくとも1種のモノマーABの重合が、
金属又は半金属M、並びにC−C20−炭化水素基及びポリエーテル含有基からなる群から選択され、且つ炭素原子を介してMと共有結合している少なくとも1種の基を有する少なくとも1個の第1のカチオン重合性モノマー単位Aを有し、且つ
1個又はそれ以上の共有化学結合を介して、前記重合性単位Aと結合している少なくとも1個の第2のカチオン重合性有機モノマー単位Bを有する、少なくとも1種のモノマーABと、
金属又は半金属を有する少なくとも1個のカチオン重合性モノマー単位A1を有し、且つ1個又はそれ以上の共有化学結合を介して、前記重合性モノマー単位A1と結合している少なくとも1個の第2のカチオン重合性有機モノマー単位B1を有する少なくとも1種のモノマーA1B1との共重合であり、
前記共重合が、カチオン重合条件下で、重合性モノマー単位A及びA1の両方、並びに重合性モノマー単位B及びB1も同様に、A及びBの間の結合の切断、並びにA1及びB1の間の結合の切断とともに重合することにより行われる請求項8〜11のいずれか1項に記載の方法。
Polymerization of at least one monomer AB,
Metal or metalloid M, and at least 1 having at least one group selected from the group consisting of C 1 -C 20 -hydrocarbon groups and polyether-containing groups and covalently bonded to M via a carbon atom At least one second cationically polymerizable organic having a first cationically polymerizable monomer unit A and bonded to said polymerizable unit A via one or more covalent chemical bonds At least one monomer AB having monomer unit B;
At least one cationically polymerizable monomer unit A1 having a metal or metalloid and having at least one first monomer group A1 bonded to said polymerizable monomer unit A1 via one or more covalent chemical bonds. Copolymerization with at least one monomer A1B1 having two cationically polymerizable organic monomer units B1;
When the copolymerization is under cationic polymerization conditions, both polymerizable monomer units A and A1 and polymerizable monomer units B and B1 likewise break the bond between A and B, and between A1 and B1. The method according to any one of claims 8 to 11, which is carried out by polymerizing together with bond breaking.
前記モノマーAB、及びモノマーA1B1における前記金属又は半金属Mが、それぞれ互いに独立して、Si、Al、Ti又はZrであり、且つ相当するモノマーAB及びA1B1におけるカチオン重合性有機モノマー単位B及びB1が、それぞれ1個又はそれ以上の酸素原子を介して、Mと共有結合している請求項12に記載の方法。   The metal or metalloid M in the monomer AB and the monomer A1B1 is independently of each other Si, Al, Ti or Zr, and the corresponding cationically polymerizable organic monomer units B and B1 in the monomers AB and A1B1 are 13. The method of claim 12, wherein each is covalently bonded to M via one or more oxygen atoms. 前記モノマーABにおける前記金属又は半金属Mが、Siであり、且つモノマー単位Aが、C−C18−アルキル、ビニル、C−C10−アリール、C−C14−アルキルアリール、並びにエチレンオキシド及びプロピレンオキシドからなる群から選択されるモノマー単位を含むポリエーテル含有基からなる群から選択され、それぞれ炭素原子を介してSiと結合している2個の同一又は異なる基を有する請求項12又は13に記載の方法。 The metal or semimetal M in the monomer AB is a Si, and the monomer unit A is C 1 -C 18 - alkyl, vinyl, C 6 -C 10 - aryl, C 7 -C 14 - alkyl aryl, and 13. A group selected from the group consisting of polyether-containing groups comprising monomer units selected from the group consisting of ethylene oxide and propylene oxide, each having two identical or different groups bonded to Si via a carbon atom. Or the method of 13. 前記成分(C)が、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びエチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体からなる群から選択されるポリエーテルである請求項8〜14のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 8 to 14, wherein the component (C) is a polyether selected from the group consisting of polyethylene glycol, polypropylene glycol, and a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide. 前記重合が、少なくとも1種の粒子形態の無機(半)金属酸化物である、更なる成分(E)の存在下で実施される請求項8〜15のいずれか1項に記載の方法。   The process according to any one of claims 8 to 15, wherein the polymerization is carried out in the presence of a further component (E), which is an inorganic (semi) metal oxide in at least one particle form. 前記重合が、0〜200℃の範囲の温度で実施される請求項8〜16のいずれか1項に記載の方法。   The process according to any one of claims 8 to 16, wherein the polymerization is carried out at a temperature in the range of 0 to 200 ° C. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の複合材料の、セパレータとしての、又は電気化学セル、燃料電池、もしくはスーパーキャパシタにおけるセパレータの構成物質としての使用方法。   Use of the composite material according to any one of claims 1 to 7 as a separator or as a constituent of a separator in an electrochemical cell, a fuel cell or a supercapacitor. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の複合材料を含む電気化学セル用セパレータ。   The separator for electrochemical cells containing the composite material of any one of Claims 1-7. 少なくとも1個の請求項19に記載のセパレータ、並びに
(X)少なくとも1個のカソード、及び
(Y)少なくとも1個のアノード
を含む電気化学セル。
20. An electrochemical cell comprising at least one separator according to claim 19, and (X) at least one cathode, and (Y) at least one anode.
アノード(Y)が、炭素からなるアノード、Sn又はSiを含むアノード、及び式:Li4+xTi12(式中、xは>0〜3の数値である)のチタン酸リチウムを含むアノードから選択される請求項20に記載の電気化学セル。 An anode (Y) from an anode comprising carbon, an anode comprising Sn or Si, and an anode comprising lithium titanate of the formula Li 4 + x Ti 5 O 12 (where x is a number> 0-3) 21. The electrochemical cell according to claim 20, which is selected. 請求項20又は21に記載の電気化学セルの、リチウムイオン電池における使用方法。   A method for using the electrochemical cell according to claim 20 or 21 in a lithium ion battery. 少なくとも1個の請求項20又は21に記載の電気化学セルを含むリチウムイオン電池。   A lithium ion battery comprising at least one electrochemical cell according to claim 20 or 21. 請求項20又は21に記載の電気化学セルの、自動車、電気モーターを備えた自転車、航空機、船舶又は定置式エネルギー貯蔵における使用方法。   Use of the electrochemical cell according to claim 20 or 21 in a motor vehicle, a bicycle equipped with an electric motor, an aircraft, a ship or a stationary energy storage. 金属または半金属Mを含む少なくとも1個の第1のカチオン重合性モノマー単位Aを有し、
1個又はそれ以上の共有化学結合を介して、前記重合性モノマー単位Aの金属又は半金属Mと結合している少なくとも1個の第2のカチオン重合性有機モノマー単位Bを有するモノマーABであって、
少なくとも1種のポリエーテル含有基を含むことを特徴とするモノマーAB。
Having at least one first cationically polymerizable monomer unit A comprising a metal or metalloid M;
A monomer AB having at least one second cationically polymerizable organic monomer unit B bonded to the metal or metalloid M of the polymerizable monomer unit A via one or more covalent chemical bonds. And
Monomer AB characterized in that it comprises at least one polyether-containing group.
Mが、Siであり、
カチオン重合性有機モノマー単位Bが、2個の酸素原子を介してMと共有結合しており、
モノマー単位Aが、C−C18−アルキル、ビニル、C−C10−アリール、C−C14−アルキルアリール、並びにエチレンオキシド及びプロピレンオキシドからなる群から選択されるモノマー単位を含むポリエーテル含有基からなる群から選択され、それぞれ炭素原子を介して、Siと結合している2個の同一又は異なる基を有し、且つ
前記炭素原子を介して、Siと結合している2個の基の少なくとも1個は、ポリエーテル含有基である請求項25に記載のモノマー。
M is Si;
The cationically polymerizable organic monomer unit B is covalently bonded to M via two oxygen atoms;
A polyether in which the monomer unit A comprises C 1 -C 18 -alkyl, vinyl, C 6 -C 10 -aryl, C 7 -C 14 -alkylaryl, and monomer units selected from the group consisting of ethylene oxide and propylene oxide Selected from the group consisting of containing groups, each having two identical or different groups bonded to Si via a carbon atom, and two bonded to Si via the carbon atom 26. A monomer according to claim 25, wherein at least one of the groups is a polyether-containing group.
一般式IIIa’:
Figure 2015512957
[式中、
Rは、同一又は異なってもよく、ハロゲン、CN、C−C−アルキル、C−C−アルコキシ、及びフェニルの中から選択され、
mは、0、1又は2であり、
、Rは、それぞれ互いに独立して、水素又はメチルであり、
1’は、C−C−アルキル、C−C−シクロアルキル、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドからなる群から選択されるモノマー単位を含み且つ炭素原子を介して結合しているポリエーテル含有基、又はアリール、或いは基Ar’−C(Ra’,Rb’)−(式中、Ar’は、Arに規定された意味を有し、Ra’、Rb’は、R、Rに規定された意味を有する)であり、
2’は、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドからなる群から選択されるモノマー単位を含み且つ炭素原子を介して結合しているポリエーテル含有基である]
で表される化合物から選択されるモノマーAB。
Formula IIIa ′:
Figure 2015512957
[Where:
R may be the same or different and is selected from halogen, CN, C 1 -C 6 -alkyl, C 1 -C 6 -alkoxy, and phenyl;
m is 0, 1 or 2;
R a and R b are each independently hydrogen or methyl,
R 1 ′ contains a polyether unit containing a monomer unit selected from the group consisting of C 1 -C 6 -alkyl, C 3 -C 6 -cycloalkyl, ethylene oxide and propylene oxide and bonded via a carbon atom Group, aryl, or group Ar′-C (R a ′ , R b ′ ) — (wherein Ar ′ has the meaning defined for Ar, and R a ′ , R b ′ represents R a , R b have the meaning defined),
R 2 ′ is a polyether-containing group containing a monomer unit selected from the group consisting of ethylene oxide and propylene oxide and bonded via a carbon atom]
A monomer AB selected from the compounds represented by:
炭素原子を介してSiと結合している前記ポリエーテル含有基が、式C−PEG:
Figure 2015512957
[式中、
oは、0又は1〜18の整数であり、及び
nは、1〜100の整数である]
で表される基である請求項26又は27に記載のモノマーAB。
Said polyether-containing group bonded to Si via a carbon atom is represented by the formula C-PEG:
Figure 2015512957
[Where:
o is 0 or an integer from 1 to 18, and n is an integer from 1 to 100]
The monomer AB according to claim 26 or 27, which is a group represented by the formula:
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