JP3235157B2 - イオン伝導性高分子電解質 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオン伝導性高分子電
解質に係り、電池、電気二重層キャパシタおよびその他
の電気化学デバイス用材料として有用なイオン伝導性高
分子電解質の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近のマイクロエレクトロニクス化は、
各種電子機器のメモリーバックアップ用電源に代表され
るように、電池の電子機器内収納、エレクトロニクス素
子および回路との一体化に伴って、電池の小型化、軽量
化、薄型化とさらに高エネルギー密度を有する電池とが
要望されている。一次電池の分野では、既にリチウム電
池などの小型、軽量の電池が実用化されているが、その
用途分野は限られている。

【０００３】しかしながら、従来、電気化学反応を利用
した電池や電気二重層キャパシタ、エレクトロクロミッ
ク素子などの電気化学デバイスの電解質としては、一般
的に液体電解質、特に有機電解液にイオン性化合物を溶
解したものが用いられてきたが、液体電解質は、部品外
部への液漏れ、電極物質の溶出、揮発などが発生しやす
いため、長期信頼性などの問題や、封口工程での電解液
の飛散などが問題となっていた。そのため、これら耐漏
液性、長期保存性を向上させるために、高いイオン伝導
性を有するイオン伝導性高分子電解質が報告され、上記
の問題を解決する手段の１つとして、さらに研究が進め
られている。

【０００４】現在研究が進められているイオン伝導性高
分子電解質に用いられる高分子物質は、エチレンオキシ
ドを基本単位とするホモポリマーまたはコポリマーの直
鎖状高分子、網状架橋高分子または櫛型高分子などであ
るが、低温でのイオン伝導度を上げることを目的とし
て、網状架橋高分子または櫛型高分子にして結晶化を防
ぐことが提案され、実施されている。特に上記網状架橋
高分子を用いたイオン伝導性高分子電解質は、機械的強
度が大でありかつ低温でのイオン伝導度が良好であるた
め有用である。

【０００５】上記イオン伝導性高分子電解質を電気化学
デバイス、とりわけより小型軽量で高エネルギー密度を
有するフィルム状電池（単位セル当たりの厚さが１００
〜５００μｍ）に応用する際に、内部抵抗を低くするた
めに電解質の薄膜化が必要となってくる。イオン伝導性
高分子電解質の場合、均一な薄膜を任意の形状に容易に
加工することが可能であるが、その方法が問題となって
くる。例えば、イオン伝導性高分子電解質の溶液をキャ
ストして溶媒を蒸発、除去する方法、あるいは、重合性
モノマーあるいはマクロマーを基板上に塗布して、加熱
重合する方法、あるいは活性光線の照射により硬化させ
る方法がある。特に活性光線の照射により硬化させる方
法は低温で短時間で処理することが可能であるため、作
業性が向上するなどの長所がある。

【０００６】しかしながら、上記の方法を用いると均一
な薄膜化は可能であるものの、実際にイオン伝導性高分
子電解質薄膜を電極間に積層して、電池やエレクトロク
ロミック素子などを組み立てたときに、前記電解質層が
圧縮変形により破損し、微短絡を生じる場合があった。
さらに、イオン伝導性高分子電解質の大面積化を図る
と、いっそう微短絡が生じやすくなる。また、負極活物
質にリチウム金属を用いた場合、電池の放電時に上記リ
チウム金属がリチウムイオンとして溶出し、負極の体積
が減少するとともに正極活物質中にリチウムイオンが取
り込まれて正極の体積が増加する。これらの変化に対応
できうる特性がイオン伝導性高分子電解質に要求される
ことになる。したがって、電解質層を均一に薄膜化させ
るには、その機械的特性の向上がイオン伝導度（特に室
温以下でのイオン伝導度）とともに重要となっている。

【０００７】そこで、上記イオン伝導性高分子電解質薄
膜の破損および微短絡を防止する方法として、イオン伝
導性高分子電解質中に無機酸化物を含有させる方法が種
々報告されている。しかしながら無機酸化物表面には、
−ＯＨ基などの官能基が存在するため、これらが電池や
エレクトロクロミック素子などを組み立てた際に副反応
を起こす危険性が極めて高い。この副反応は特に電池の
場合、長期にわたって保存した際に、放電容量低下、サ
イクル特性の低下といった形で顕著に現われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点に鑑みなされたものであり、イオン伝導性高
分子電解質を用いた電池、電気二重層キャパシタおよび
その他の電気化学デバイスにおいて、高い信頼性をもつ
電気化学デバイスを提供することを目的とするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、高分子物質が少なくとも１種のイオン性
化合物を溶解してなるイオン伝導性高分子電解質であっ
て、前記高分子物質が、化１で表される有機化合物及び
化２で表される有機化合物を混合して、重合反応により
形成された架橋ネットワーク構造を有し、化１の有機化
合物の平均分子量が、少なくとも８０００であることを
第１の発明とし、前記重合反応は、紫外線、電離性放射
線などの活性光線の照射によって行われたことを第２の
発明とする。

【００１０】また、上記高分子物質の架橋ネットワーク
構造中に、さらに、少なくとも高分子量エチレンオキシ
ド重合体または高分子量エチレンオキシド−プロピレン
オキシドランダム共重合体を含有してなることを第３の
発明とし、上記イオン伝導性高分子電解質がポリエーテ
ルを架橋した高分子化合物にイオン性化合物を溶解した
ものであることを第４の発明とする。

【００１１】さらに、上記イオン伝導性高分子電解質が
ポリエーテルを架橋した高分子化合物にイオン性化合物
を溶解したものであることを特徴とし、上記イオン伝導
性高分子電解質が、イオン性化合物を溶解することがで
きる物質を含んでいることを特徴とするもので、上記イ
オン伝導性高分子電解質により作製した電解質薄膜を提
供することにより、上記の目的を達成したものである。

【００１２】本発明のイオン伝導性高分子電解質薄膜
は、重合性モノマーあるいはマクロマーを基板上に塗布
して、活性光線の照射により硬化させる方法で均一な薄
膜が得られるだけでなく、薄膜化による電極の微短絡が
生じることなく、さらに、薄膜の大面積化を図った際に
も微短絡が生じることがないイオン伝導性高分子電解質
薄膜として、好適に用いることができる。なお、ポリエ
ーテルを架橋した高分子化合物に金属塩を溶解したイオ
ン伝導性高分子電解質は、エーテル結合によって生成し
た架橋ポリマーであるために、分子間水素結合のない、
ガラス転移温度の低い構造となり、溶解した金属塩イオ
ンの泳動がきわめて容易になる。また、ポリエチレング
リコールジメタクリレートまたはジアクリレートとポリ
エチレングリコールモノメタクリレートまたはモノアク
リレートの混合物を反応させた架橋ネットワーク構造の
高分子物質を用いてもよい。

【００１３】次に、このようにして得られたイオン伝導
性高分子電解質が含有するイオン性化合物としては、例
えばＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＡｓ
Ｆ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣＦ_３ＣＯ_２、ＮａＩ、
ＮａＳＣＮ、ＮａＢｒ、ＫＳＣＮなどのＬｉ、Ｎａまた
はＫの１種を含む無機イオン塩、（ＣＨ_３）_４ ＮＢＦ
_４ 、（ＣＨ_３）_４ ＮＢｒ、（Ｃ_２Ｈ_５）_４ＮＣｌ
Ｏ_４、（Ｃ_２Ｈ_５）_４ＮＩ、（Ｃ_３Ｈ_７）_４ＮＢｒ、
（ｎ−Ｃ_４Ｈ_９）_４ＮＣｌＯ_４ 、（ｎ−Ｃ_４Ｈ_９）_４
ＮＩ、（Ｃ_２Ｈ_５）_４ Ｎ−ｍａｌｅａｔｅ、（Ｃ_２Ｈ
_５）_４ Ｎ−ｂｅｎｚｏａｔｅ、（Ｃ_２Ｈ_５）_４Ｎ−ｐ
ｈｔａｌａｔｅ等の四級アンモニウム塩、ステアリルス
ルホン酸リチウム、オクチルスルホン酸ナトリウム、ド
デシルベンゼンスルホン酸リチウム等の有機イオン塩が
挙げられる。これらのイオン性化合物は、２種以上を併
用してもよい。

【００１４】このようなイオン性化合物の配合割合は、
前述の高分子物質のエーテル結合酸素数に対して、イオ
ン性化合物が０．０００１〜５．０モルの割合であり、
中でも０．００５〜２．０モルであるのが好ましい。こ
のイオン性化合物の使用量があまり多すぎると、過剰の
イオン性化合物、例えば無機イオン塩が解離せず、単に
混在するのみとなり、イオン伝導度を逆に低下させる結
果となる。また、上記イオン性化合物の配合割合は、電
極活物質によって適当な配合割合が異なる。例えば、層
状化合物のインターカレーションを利用した電池におい
ては、電解質の伝導度が最大となる付近が好ましいし、
またドーピング現象を利用する導電性高分子を電極活物
質として使用する電池においては、充放電により電解質
中のイオン濃度が変化に対応しうる必要がある。このイ
オン性化合物の含有方法等については特に制限はない
が、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）やテトラハ
イドロフラン（ＴＨＦ）等の有機溶剤に溶解して、有機
化合物に均一に混合した後、有機溶媒を真空減圧により
除去する方法等が挙げられる。

【００１５】次に、本発明では、イオン伝導性高分子電
解質が、該イオン伝導性高分子化合物中に含まれるイオ
ン性化合物を溶解できる物質を含んでいてもよく、この
種の物質を含ませることによって、高分子化合物の基本
骨格を変えることなく、伝導度を著しく向上できる。イ
オン性化合物を溶解できる物質としては、プロピレンカ
ーボネート、エチレンカーボネートなどの環状炭素エス
テル、γ−ブチロラクトンなどの環状エステル、テトラ
ヒドロフランまたはその誘導体、１，３−ジオキサン、
１，２−ジメトキシエタンなどのエーテル類、アセトニ
トリル、ベンゾニトリルなどのニトリル類、ジオキソラ
ンまたはその誘導体、スルホランまたはその誘導体など
の単独またはそれら２種以上の混合物などが挙げられ
る。しかしこれらに限定されるものではない。またその
配合割合及び配合方法は任意である。

【００１６】さらに、本発明において使用される高分子
量エチレンオキシド重合体および／または高分子量エチ
レンオキシド−プロピレンオキシドランダム共重合体
は、イオン伝導性高分子化合物の成膜性、機械的強度を
向上させるためには、できるだけ高分子量であることが
望ましく、平均分子量２０．０００以上、さらに好まし
くは１００，０００以上であることが望ましいが、これ
らに限定されるものではない。なお、平均分子量がそれ
以下だと、得られるイオン伝導性高分子化合物の機械的
強度向上の効果がほとんど現れない。

【００１７】上記高分子量エチレンオキシド−プロピレ
ンオキシドランダム共重合体におけるエチレンオキシド
ユニット（ＥＯ）とプロピレンオキソドユニット（Ｐ
Ｏ）の組成比（モル比）は、０＜（ＰＯ）／（ＥＯ）≦
５の範囲であることが望ましいが、特に限定されるもの
ではない。また、本発明のイオン伝導性高分子電解質の
溶液、若しくは、重合性モノマー又はマクロマーの塗布
方法については、例えばアプリケータロールなどのロー
ラコーティング、スクリーンコーティング、ドクターブ
レード法、スピンコーティング、バーコーダーなどの手
段を用いて均一な厚みに塗布することが望ましいが、こ
れらに限定されるものではない。

【００１８】本発明のイオン伝導性高分子電解質を用い
て電池を構成する電池の電極としては、以下の電池電極
材料が挙げられる。正極活物質としては、ＣｕＯ、Ｃｕ
_２Ｏ、Ａｇ_２Ｏ、ＣｕＳ、ＣｕＳＯ_４などのＩ族金属化
合物、ＴｉＳ_２、ＳｉＯ_２、ＳｎＯなどのIV族金属化合
物、Ｖ_２Ｏ_５、Ｖ_６Ｏ_１２、ＶＯ_ｘ、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｂｉ
_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３などのＶ族金属化合物、ＣｒＯ_３、
Ｃｒ_２Ｏ、ＭｏＭ_３、ＭｏＳ_２、ＷＯ_３、ＳｅＯ_２など
のVI族金属化合物、ＭｎＯ_２、Ｍｎ_２Ｏ_３などのVII族
金属化合物、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＦｅＯ、Ｆｅ_３Ｏ_４、Ｎｉ_２
Ｏ_３、ＮｉＯ、ＣｏＯ_３、ＣｏＯなどのVIII族金属化合
物、または一般式Ｌｉｘ ＭＸ_ｙ、Ｌｉ_ｘＭＮ_ｙＸ
_２（Ｍ、ＮはＩ〜VIII族の金属、Ｘは酸素、硫黄などの
カルコゲン化合物を示す。）などで表わされる例えばリ
チウム−コバルト系複合酸化物あるいはリチウム−マン
ガン系複合酸化物などの金属化合物、ポリピロール、ポ
リアニリン、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン、ポ
リアセン系材料などの導電性高分子化合物、擬グラファ
イト構造炭素質材料などであるが、これらに限定される
ものではない。

【００１９】また、負極活物質としては、リチウム金
属、リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム
−スズ、リチウム−アルミニウム−スズ、リチウム−ガ
リウム、およびウッド合金などのリチウム合金、カーボ
ンなどの炭素材料などであるが、これらに限定されるも
のではない。または上記正極活物質として使用するもの
を用いることもできる。

【００２０】電池の正極および負極は、上記活物質を結
着剤で結合してシート状あるいはペレット状としたもの
が一般的に用いられるが、これらの場合、必要に応じ
て、グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラ
ックなどのカーボン（ここでいうカーボンとは、上述の
負極活物質におけるカーボンとは全く異なる特性を有す
るものである。）および金属粉末、導電性金属酸化物な
どの導電材料を複合正極あるいは複合負極内に混合し
て、電子伝導の向上を図ることができる。また、上記複
合正極および複合負極を製造するとき、均一な混合分散
系を得るために、数種の分散剤と分散媒を加えることが
できる。さらに増粘剤、増量剤、粘着補助剤等を添加す
ることも可能である。

【００２１】セパレータは、上記イオン伝導性高分子電
解質を単独でシート状にして正極と負極の間に配置する
か、正極または負極に上記イオン伝導性高分子電解質組
成液を塗布して硬化し、複合化することも可能である。
また、上記電離性放射線とは、γ線、Ｘ線、電子線、中
性子線などが挙げられる。上記イオン伝導性高分子化合
物を架橋する際に、これら電離性放射線を用いる方法は
非常に効率的である。

【００２２】また、本発明のイオン伝導性高分子電解質
を用いて電気二重層コンデンサを構成する場合、電気二
重層コンデンサの電極材料としては、電解コンデンサに
おける酸化膜誘電体の容量が関与しないような電極材
料、例えば比表面積が大きく、かつ電気化学的に不活性
な活性炭または炭素繊維などが挙げられる。これらのカ
ーボン材料のバインダーとしてイオン伝導性高分子電解
質を用いることが好ましいがイオン伝導性高分子電解質
以外の物質（例えばポリテトラフルオロエチレンなど）
を用いる方法があり、この場合、イオン伝導性高分子電
解質を併用することが可能である。

【００２３】

【作 用】本発明は、少なくとも１種のイオン性化合物
が溶解している高分子物質により構成されたイオン伝導
性高分子電解質であって、紫外線、電離性放射線などの
活性光線の照射によって反応させることにより架橋ネッ
トワーク構造を形成するため、偏りのない理想的な架橋
ネットワークが実現され、機械的強度およびイオン伝導
性に優れたイオン伝導性高分子電解質の作製が可能とな
る。しかも前記化１の平均分子量が８，０００以上の有
機化合物を使用すると、機械的強度を飛躍的に向上させ
ることが可能である。

【００２４】また、イオン性化合物を高分子物質に含有
したイオン伝導性高分子化合物の架橋ネットワーク構造
中に、高分子量エチレンオキシド重合体および／または
高分子量エチレンオキシド−プロピレンオキシドランダ
ム共重合体を含んでいるため、均一なイオン伝導性高分
子電解質薄膜が得られるだけでなく、薄膜化による電極
の微短絡が生じることなく、さらに薄膜の大面積化を図
った際にも微短絡が生じることがないイオン伝導性高分
子電解質薄膜を提供することが可能である。

【００２５】また、上記高分子量エチレンオキシド重合
体および／または高分子量エチレンオキシド−プロピレ
ンオキシドランダム共重合体を含むことにより、イオン
伝導性高分子電解質の架橋ネットワーク構造のアモルフ
ァス化を促進し、さらに高分子物質の結晶化温度が低く
なり、イオンの動きが容易になり、そのため室温以下の
温度範囲においてイオン伝導度が向上し、品質も安定化
し、さらに多様な形状がとれ、電極面とも密着性の優れ
たフィルムが作製できる。また、外部への液漏れの心配
が全くないため、長期信頼性および安全性が極めて高
い。したがって、信頼性、作業性、および低温特性を改
良した、非常に優れた実用的なイオン伝導性高分子電解
質を提供することが可能である。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の詳細について、実施例により
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
なお、本実施例で得たサンプルの評価は、下記の試験方
法でイオン伝導度を測定した。

【００２７】

【イオン伝導度測定】本実施例で得られたイオン伝導性
高分子電解質薄膜を１３ｍｍφに打ち抜いた後、Ｐｔ電
極を用いた導電率測定セルを用いて、電極間の交流イン
ピーダンスを測定し、この薄膜のイオン伝導度を複素イ
ンピーダンス解析を行った。測定装置としては、Solato
rn社製1286 ELECTROCHEMICAL INTER-FACE 、1255HF FRE
QUENCY RESPONSE ANALYZERを用いた。

【００２８】

【引っ張り強度測定】本実施例で得られたイオン伝導性
高分子電解質薄膜を幅４．０ｍｍ、厚み１００μｍの形
状に切り抜いた試験片を島津製作所製オートグラフＤＣ
Ｓ−２０００を用いた。

【００２９】（実施例１） ポリエチレングリコールジアクリレート（分子量：１０
０００）とポリエチレングリコールモノアクリレート
（分子量：４００）を６：４に混合した有機化合物３０
重量部と過塩素酸リチウム６重量部およびプロピレンカ
ーボネート６４重量部を混合した。この液をガラス板上
にキャストして１０Ｍｒａｄの電子線を照射して硬化し
た。得られたイオン伝導性高分子電解質薄膜の厚みは１
００μｍであった。複素インピーダンス法により測定し
た結果、２５℃で１．７×１０^−３Ｓｃｍ^−１、０℃で
７．０×１０^−４Ｓｃｍ^−１、−２０℃で２．２×１０
^−４Ｓｃｍ^−１であった。また、このイオン伝導性高分
子電解質の柔軟性については、９０°折り曲げと１８０
°折り曲げ試験を実施した結果、いずれの場合も割れを
生じなかった。さらに、上記イオン伝導性高分子化合物
の引っ張り試験を行なったところ、１．９Ｋｇ／ｃｍ^２
であった。

【００３０】（実施例２） ポリエチレングリコールジアクリレート（分子量：１０
０００）とポリエチレングリコールモノアクリレート
（分子量：４００）を６：４に混合した有機化合物３０
重量部と過塩素酸リチウム６重量部およびプロピレンカ
ーボネート６４重量部を混合したもの１００重量部とポ
リエチレンオキシド（平均分子量：１５０，０００）
０．２重量部を混合した。この液をガラス板上にキャス
トして１０Ｍｒａｄの電子線を照射して硬化した。得ら
れたイオン伝導性高分子電解質薄膜の厚みは１００μｍ
であった。複素インピーダンス法により測定した結果、
２５℃で１．８×１０^−３Ｓｃｍ^−１、０℃で７．２×
１０^−４Ｓｃｍ^−１、−２０℃で２．４×１０^−４Ｓｃ
ｍ^−１であった。上述のようにイオン伝導度については
大きな向上がみられなかったが、このイオン伝導性高分
子電解質の柔軟性については、９０°折り曲げと１８０
°折り曲げ試験を実施した結果、いずれの場合も割れを
生じなかった。さらに、上記イオン伝導性高分子電解質
の引っ張り試験を行なったところ、２．１Ｋｇ／ｃｍ^２
であった。

【００３１】（比較例１） 実施例１においてポリエチレングリコールジアクリレー
ト（分子量：１０，０００）の代わりに、ポリエチレン
グリコールジアクリレート（分子量：５０００）を用い
たほかは、同様の条件、方法でイオン伝導性高分子電解
質を作製した。得られたイオン伝導性高分子電解質薄膜
の厚みは１００μｍであった。この薄膜のイオン伝導度
を複素インピーダンス法により測定した結果、２５℃で
１．５×１０^−３Ｓｃｍ^−１、０℃で６．４×１０^−４
Ｓｃｍ^−１、−２０℃で１．９×１０^−４Ｓｃｍ^−１で
あった。しかしながら、Ｐｔ電極を用いた導電率測定セ
ルを用いてイオン伝導度を測定する際に、イオン伝導性
高分子電解質薄膜が破損しやすく、また均一な薄膜が得
られにくいなどの問題が生じた。その結果、測定サンプ
ル８０セル中、１２セルは薄膜の破損、短絡が生じた。
さらに、上記イオン伝導性高分子化合物の引っ張り試験
を行なったところ、０．８Ｋｇ／ｃｍ^２であった。

【００３２】（実施例３） 実施例１のイオン伝導性高分子電解質を用いてシート状
電池を試作した。以下、ａ）〜ｃ）の順にシート状電池
の作製方法を示す。 ａ）電池の正極活物質として二酸化マンガンを、導電剤
としてアセチレンブラックを用い、そしてポリエチレン
グリコールジアクリレート（分子量：１００００）とポ
リエチレングリコールモノアクリレート（分子量：４０
０）を６：４に混合した有機化合物とを混合したものを
正極コンポジットとして使用した。この正極コンポジッ
トの作製方法は以下の通りである。すなわち二酸化マン
ガンとアセチレンブラックを８５：１５の比率で混合し
たものに、上記有機化合物１０重量部に過塩素酸リチウ
ム１重量部およびプロピレンカーボネート２０重量部を
混合させたものを、乾燥不活性ガス雰囲気中、１０：３
の割合で混合した。これらの混合物を、ステンレス鋼か
らなる正極集電板の表面に導電性カーボン被膜を形成し
た集電体の上にキャストして、不活性ガス雰囲気中です
ることにより硬化させた。ステンレス集電体上に形成し
た正極コンポジット被膜の厚さは、６０μｍであった。

【００３３】ｂ）電池の負極活物質としてリチウム金属
を用い、これをステンレス鋼からなる負極集電板に圧着
した。 次に上記リチウム金属上に本発明のイオン伝導性高分子
電解質層を形成させるべく、上記有機化合物３０重量部
と過塩素酸リチウム６重量部およびプロピレンカーボネ
ート６４重量部を混合したもの１００重量部を混合した
ものを上記リチウム金属上にキャストし、６Ｍｒａｄの
電子線を照射して硬化させた。これによって得られた電
解質層の厚みは、２０μｍであった。

【００３４】ｃ）ｂ）で得られた電解質／リチウム／負
極集電体と、ａ）で得られた正極集電体／正極コンポジ
ットを接触させることにより、それぞれシート状電池を
作製した。

【００３５】図１は、本発明のイオン伝導性高分子電解
質を用いたシート状電池の断面図である。図中１はステ
ンレス鋼からなる正極集電板で、２は正極コンポジット
であり、正極活物質に二酸化マンガンを、導電剤として
アセチレンブラックを、結着剤としてポリエチレングリ
コールジアクリレートとポリエチレングリコールモノア
クリレートおよびポリエチレンオキシドを混合した有機
化合物を用いた。また、３は本発明のイオン伝導性高分
子化合物からなる電解質層である。４は金属リチウムで
あり、５はステンレス鋼からなる負極集電板で、外装も
兼ねている。６は、変性ポリプロピレンからなる封口材
である。

【００３６】本発明のイオン伝導性高分子電解質を用い
たシート状電池の電極面積は、作製工程によって種々変
更することが可能であるが、本実施例では、その電極面
積を１００ｃｍ^２としたものを作製した。実施例１のイ
オン伝導性高分子化合物を用いたシート状電池を以下電
池Ａと称する。

【００３７】（比較例２） 比較例１のイオン伝導性高分子電解質を用いて、実施例
３の方法と同様の条件、方法でシート状電池を試作し
た。なお、電極面積を１００ｃｍ^２としたものを作製し
た。このようにして作製したシート状電池を、以下電池
Ｂと称する。

【００３８】（実験） 上記本発明の実施例３の電池Ａ、および比較例２の電池
Ｂにおいて、初期の放電特性を調べた。その結果を図２
に示した。なお、図２は電池組立後、２５℃、負荷３ｋ
Ωで放電したときの初期放電特性である。図２から明ら
かなように、本発明の電池Ａは比較例２の電池Ｂと比べ
て、初期放電特性が優れていることが認められる。この
原因については、電池Ａおよび電池Ｂの両者のイオン伝
導性高分子電解質の電極への密着性の違いか、あるい
は、本発明のイオン伝導性高分子電解質では、均一な薄
膜が得られるだけでなく、薄膜化による電極の微短絡が
生じることがないが、比較例のイオン伝導性高分子電解
質では電極の微短絡が生じているためと考えられる。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のイオン伝導性高分子電解質は、前記化１の平均分子量
が８，０００以上の有機化合物を使用するため、機械的
強度を飛躍的に向上させることができる。さらに、イオ
ン伝導性高分子電解質の架橋ネットワーク構造中に、高
分子量エチレンオキシド重合体および／または高分子量
エチレンオキシド−プロピレンオキシドランダム共重合
体を含んでいるため、均一なイオン伝導性高分子化合物
薄膜が得られるだけでなく、薄膜化による電極の微短絡
が生じることなく、さらに薄膜の大面積化を図った際に
も微短絡が生じることがないため作業性に優れ、かつイ
オン伝導性にすぐれたイオン伝導性高分子電解質を作製
することができる。これらのことから、イオン伝導性高
分子電解質の性能を向上させることができるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のイオン伝導性高分子電解質を用いたシ
ート状電池の断面図である。

【図２】本発明電池Ａおよび比較例電池Ｂにおいて、２
５℃、負荷３ｋΩで放電したときの初期放電特性を示す
図である。

【符号の説明】

１ 正極集電体 ２ 正極コンポジット ３ 電解質 ４ 金属リチウム ５ 負極集電体 ６ 封口材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01B 1/06 C08F 290/00 - 290/14 C08F 299/00 - 299/08 H01M 4/60 H01M 6/18 H01M 10/40

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高分子物質が少なくとも１種のイオン性
   化合物を溶解してなるイオン伝導性高分子電解質であっ
   て、前記高分子物質が、化１： 【化１】 （Ｒ１ 、Ｒ２ 、Ｒ３ は水素原子あるいは炭素数１以
   上の低級アルキル基、ｍ、ｎは、ｍ≧３、ｎ≧０の整
   数、ｎ／ｍ＝０〜５の範囲の数を示す。） で表される有機化合物及び化２： 【化２】 （Ｒ４ 、Ｒ５ 、Ｒ６ は水素原子あるいは炭素数１以
   上の低級アルキル基、ｋ、ｌは、ｋ≧３、ｌ≧０の整
   数、ｋ／ｌ＝０〜５の範囲の数を示す。） で表される有機化合物を混合して、重合反応により形成
   された架橋ネットワーク構造を有し、化１の有機化合物
   の平均分子量が、少なくとも８０００であることを特徴
   とするイオン伝導性高分子電解質。
2. 【請求項２】 前記重合反応は、活性光線の照射によっ
   て行われたことを特徴とする請求項１記載のイオン伝導
   性高分子電解質。
3. 【請求項３】 前記高分子物質は、前記架橋ネットワー
   ク構造中に、さらに、少なくとも高分子量エチレンオキ
   シド重合体または高分子量エチレンオキシド−プロピレ
   ンオキシドランダム共重合体を含有してなることを特徴
   とする請求項１又は２記載のイオン伝導性高分子電解
   質。
4. 【請求項４】 前記イオン伝導性高分子電解質が、ポリ
   エーテルを架橋した高分子物質にイオン性化合物を溶解
   したものであることを特徴とする請求項１、２又は３記
   載のイオン伝導性高分子高分子電解質。
5. 【請求項５】 前記イオン伝導性高分子電解質が、イオ
   ン性化合物を溶解することができる物質を含んでなるこ
   とを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のイオン伝
   導性高分子電解質。