JP3254686B2 - Polymer solid electrolyte - Google Patents

Polymer solid electrolyte

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JP3254686B2 JP08728191A JP8728191A JP3254686B2 JP 3254686 B2 JP3254686 B2 JP 3254686B2 JP 08728191 A JP08728191 A JP 08728191A JP 8728191 A JP8728191 A JP 8728191A JP 3254686 B2 JP3254686 B2 JP 3254686B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、イオン伝導度の高い、
ホスファゼン系化合物とオリゴアルキレングリコールの
共重合体を用いる高分子固体電解質に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a solid polymer electrolyte using a copolymer of a phosphazene compound and an oligoalkylene glycol.

【0002】[0002]

【従来の技術】高分子固体電解質は、従来の電解質溶液
にかわる新しいイオン伝導体として、全固体二次電池へ
の応用などの観点から近年注目されている。これらの高
分子固体電解質のイオン伝導度を増大させるためには、
ポリマーのガラス転移点が低いことが望ましい。そこ
で、最近、ポリマーとしてホスファゼンを用いた高分子
固体電解質が提案されている。「ジャーナル・オヴ・ア
メリカン・ケミカル・ソサエティ(J.Am.Che
m.Soc)、第106巻、6854頁、1984年」
には、側鎖にオリゴオキシエチレン鎖を有するポリホス
ファゼンに、AgSO3 CF3 塩を溶融して、70℃で
10-3s/cm程度のイオン伝導度を得た例が記載され
ている。さらに、特開平2−169628号公報では、
側鎖にフルオロアルキルスルホン基を有するオリゴアル
キレンオキシポリホスファゼンのLi塩を用いて、30
℃で10-5s/cm程度のイオン伝導度を得る方法が開
示されている。
2. Description of the Related Art In recent years, polymer solid electrolytes have attracted attention as new ion conductors replacing conventional electrolyte solutions from the viewpoint of application to all solid state secondary batteries. In order to increase the ionic conductivity of these solid polymer electrolytes,
It is desirable that the glass transition point of the polymer be low. Therefore, a polymer solid electrolyte using phosphazene as a polymer has recently been proposed. "Journal of American Chemical Society (J. Am. Che
m. Soc), Vol. 106, p. 6854, 1984 "
Describes an example in which an AgSO 3 CF 3 salt is melted in polyphosphazene having an oligooxyethylene chain in a side chain to obtain an ion conductivity of about 10 −3 s / cm at 70 ° C. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-169628,
Using a Li salt of an oligoalkyleneoxy polyphosphazene having a fluoroalkyl sulfone group in a side chain, 30
A method for obtaining an ion conductivity of about 10 −5 s / cm at ° C. is disclosed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
高分子固体電解質では、イオン伝導度が最もよい例でさ
え、室温で10-4〜10-5s/cmの範囲であり、実用
に供し得るほどの電流を流せないという問題点があっ
た。
However, in the conventional polymer solid electrolyte, even the example having the best ionic conductivity is in the range of 10 -4 to 10 -5 s / cm at room temperature, and can be put to practical use. However, there is a problem that a large current cannot be supplied.

【0004】そこで、本発明は室温でのイオン伝導度が
大きな高分子固体電解質を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a solid polymer electrolyte having a high ionic conductivity at room temperature.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記一
般式(I)で示されるトリホスファゼンと一般式(II)
で示されるオリゴアルキレングリコールとの共重合体の
リンの側鎖として、一般式(III)で示される置換基を導
入した固体溶媒と、アルカリ金属塩との複合体からなる
高分子固体電解質を提供することである。
The gist of the present invention is that triphosphazene represented by the following general formula (I) and general formula (II)
And a polymer solid electrolyte comprising a complex of a solid solvent in which a substituent represented by the general formula (III) is introduced as a phosphorus side chain of a copolymer with an oligoalkylene glycol represented by the formula (I) and an alkali metal salt: It is to be.

【化2】 HO−(R1 −O)m −H (II) R2 −O−(R3 −O)n − (III) (但し、Xはハロゲン、R1 及びR3 は(CH22
またはCH(CH3 )CH2 、R2 は炭素数が1〜10
の範囲のアルキル基、m、nは1以上の整数を表す。)
Embedded image HO- (R 1 -O) m -H (II) R 2 -O- (R 3 -O) n- (III) (where X is halogen, R 1 and R 3 are (CH 2 ) 2 ,
Or CH (CH 3 ) CH 2 and R 2 have 1 to 10 carbon atoms
And m and n represent an integer of 1 or more. )

【0006】本発明に用いるトリホスファゼンとオリゴ
アルキレングリコールの共重合体の合成法としては、例
えば次の方法が挙げられる。まず、オリゴアルキレング
リコールを1,4−ジオキサン(DIOX)やTHF等
の有機溶媒に溶解し、末端OH基をNa化するためのN
aH、Naナフタレン、またはNaベンゾフェノン等の
試薬を加えてよく撹拌する。この溶液を、トリホスファ
ゼンと触媒のテトラエチルアンモニウムブロマイド(T
EAB)をDIOXやTHF等の有機溶媒に溶解した溶
液に徐々に添加し、用いる有機溶媒が還流する温度で5
〜10時間反応させる。
As a method for synthesizing the copolymer of triphosphazene and oligoalkylene glycol used in the present invention, the following method is exemplified. First, an oligoalkylene glycol is dissolved in an organic solvent such as 1,4-dioxane (DIOX) or THF, and N is used to convert the terminal OH group into Na.
Reagents such as aH, Na naphthalene, and Na benzophenone are added and stirred well. This solution is combined with triphosphazene and the catalyst tetraethylammonium bromide (T
EAB) is gradually added to a solution in which an organic solvent such as DIOX or THF is dissolved.
Let react for ~ 10 hours.

【0007】本発明における上述の共重合体の分子量は
あまり大きくない方がよく、50000以下が好まし
い。これは、共重合体の分子量が大きいと、熱運動を行
いにくくなり、アルカリ金属塩と複合した場合に高いイ
オン伝導度を発現することができないからである。その
ため、共重合体を合成する際に、トリホスファゼンとオ
リゴアルキレングリコールの反応比を調整することが望
ましい。すなわち、トリホスファゼンの反応比が低い
と、すべてのハロゲンがグリコールと反応して高分子量
体になり、またトリホスファゼンの反応比が高すぎる
と、グリコールによる架橋が進まず、液状の低分子量体
が得られる。従って、トリホスファゼンとオリゴアルキ
レングリコールの反応比は、1:0.6〜1:2の範囲
が好ましい。このような共重合体を合成する際に用い
る、オリゴアルキレングリコールの平均分子量として
は、100から1000の範囲であることが好ましい。
The molecular weight of the above copolymer in the present invention is preferably not so large, and is preferably 50,000 or less. This is because if the molecular weight of the copolymer is large, it is difficult to perform thermal motion, and high ionic conductivity cannot be exhibited when the copolymer is combined with an alkali metal salt. Therefore, when synthesizing the copolymer, it is desirable to adjust the reaction ratio between triphosphazene and oligoalkylene glycol. That is, when the reaction ratio of triphosphazene is low, all halogens react with glycol to form a high molecular weight compound, and when the reaction ratio of triphosphazene is too high, crosslinking by glycol does not proceed, and a liquid low molecular weight compound is formed. can get. Therefore, the reaction ratio of triphosphazene to oligoalkylene glycol is preferably in the range of 1: 0.6 to 1: 2. The average molecular weight of the oligoalkylene glycol used in synthesizing such a copolymer is preferably in the range of 100 to 1,000.

【0008】上述の共重合体に、一般式(III)で表され
る置換基を有するモノアルキルオリゴアルキレングリコ
ールを反応させる方法として、特に制限はなく、例えば
共重合体の反応と同様に、末端OH基をNa化して反応
させる方法を挙げることができる。モノアルキルオリゴ
アルキレングリコールは、共重合体中に残存しているハ
ロゲンと完全に反応させるため、共重合体の1.1倍モ
ル程過剰に加える方がよい。このモノアルキルオリゴア
ルキレングリコールの分子量は、あまり大きくない方が
良く、100から1500の範囲が好ましい。分子量が
大きいと、高分子固体電解質中のアルカリ金属イオンの
熱運動による移動が小さくなる。このような、リンの側
鎖としてモノアルキルオキシオリゴアルキレンオキシ基
を導入したホスファゼン−オリゴアルキレングリコール
共重合体を高分子固体電解質の固体溶媒とする。
The method of reacting the above copolymer with a monoalkyl oligoalkylene glycol having a substituent represented by the general formula (III) is not particularly limited. A method in which an OH group is converted into Na and reacted. In order to completely react the monoalkyl oligoalkylene glycol with the halogen remaining in the copolymer, it is preferable to add the monoalkyl oligoalkylene glycol in an excess of about 1.1 times the molar amount of the copolymer. The molecular weight of the monoalkyl oligoalkylene glycol is preferably not too large, and is preferably in the range of 100 to 1500. When the molecular weight is large, the movement of the alkali metal ion in the solid polymer electrolyte due to thermal motion becomes small. Such a phosphazene-oligoalkylene glycol copolymer in which a monoalkyloxy oligoalkyleneoxy group is introduced as a side chain of phosphorus is used as a solid solvent of a polymer solid electrolyte.

【0009】次に、固体溶媒とアルカリ金属塩との複合
化について説明する。固体溶媒を揮発性の有機溶媒、例
えば、1,2−ジメトキシエタン(DME)やTHF、
クロロホルム、アニソール、ニトロメタン等に溶かす
か、あるいは膨潤させる。これに、側鎖の酸素原子4〜
40個当り1個に相当するアルカリ金属イオンを同種溶
媒に溶解させたものを加える。揮発性有機溶媒を風乾、
または減圧乾燥し、その残留物が複合化した高分子固体
電解質となる。アルカリ金属イオン数が酸素原子4個に
対して1個より多いと、イオンが移動しにくくなり、酸
素原子40個に対して1個より少ないと、イオンそのも
のが少ないため伝導度が小さくなる。
Next, the compounding of the solid solvent with the alkali metal salt will be described. The solid solvent is a volatile organic solvent such as 1,2-dimethoxyethane (DME), THF,
Dissolve or swell in chloroform, anisole, nitromethane, etc. In addition, the side chain oxygen atom 4 ~
A solution obtained by dissolving an alkali metal ion corresponding to one per 40 in a solvent of the same kind is added. Air dry volatile organic solvents,
Alternatively, the residue is dried under reduced pressure, and the residue becomes a composite polymer solid electrolyte. If the number of alkali metal ions is more than one for four oxygen atoms, it becomes difficult for ions to move. If the number of alkali metal ions is less than one for 40 oxygen atoms, the ions themselves are small and the conductivity is reduced.

【0010】アルカリ金属塩の種類としては、特に限定
はせず、例えばLiCF3 SO3 、LiPF6 、LiC
lO4 、LiI、LiBF4 、LiSCN、NaCF3
SO3 、NaPF6 、NaClO4 、NaI、NaBF
4 、NaAsF6 、KCF3SO3 、KPF6 、KCl
4 、KI等を挙げることができる。但し、熱安定性が
あり、しかも高い電気伝導性を発現するものとして推奨
できるのは、LiCF3 SO3 、LiClO4 、Li
I、NaCF3 SO3 、NaClO4 、NaI、KCF
3 SO3 、KClO4 、KIである。
The kind of the alkali metal salt is not particularly limited. For example, LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , LiC
10 4 , LiI, LiBF 4 , LiSCN, NaCF 3
SO 3 , NaPF 6 , NaClO 4 , NaI, NaBF
4 , NaAsF 6 , KCF 3 SO 3 , KPF 6 , KCl
O 4 , KI and the like can be mentioned. However, it is recommended to use LiCF 3 SO 3 , LiClO 4 , Li
I, NaCF 3 SO 3 , NaClO 4 , NaI, KCF
3 SO 3 , KClO 4 and KI.

【0011】上述の高分子固体電解質は、電池、コンデ
ンサ、帯電防止剤、エレクトロクロミックディスプレー
等に応用することができる。
The above-mentioned solid polymer electrolyte can be applied to batteries, capacitors, antistatic agents, electrochromic displays, and the like.

【0012】[0012]

【作用】本発明の高分子固体電解質は、ポリエーテル鎖
中にホスファゼン基を導入することにより、機械的強度
が良好となり、さらにホスファゼンの側鎖に導入したオ
リゴエーテルが共重合体の構造を乱しているため、ガラ
ス転移点が下がり、イオン伝導度が大きくなると推定さ
れる。次に、実施例を示して、本発明を詳細に説明す
る。
The solid polymer electrolyte of the present invention has good mechanical strength by introducing a phosphazene group into a polyether chain, and the oligoether introduced into the side chain of the phosphazene disturbs the structure of the copolymer. Therefore, it is estimated that the glass transition point decreases and the ionic conductivity increases. Next, the present invention will be described in detail with reference to examples.

【0013】[0013]

【実施例】実施例1 市販のヘキサクロロシクロトリホスファゼン5gをDI
OX300mlに溶解した。これに、分子量が約550
のオリゴエチレングリコール7.9gの両末端をNaH
を用いてNa化したもののDIOX溶液200mlを約
30分かけて滴下し、よく混合した後、TEAB0.1
75gを添加し、80℃で8時間撹拌した。反応溶液を
室温まで冷却した後、分子量が約350のモノメチルオ
リゴエチレングリコール40gの末端を同様にNa化し
たもののDIOX溶液300mlを約30分かけて滴下
し、よく混合した後、TEAB0.35gを添加し、8
0℃で8時間撹拌した。ついでDIOXを減圧除去した
後、残留物に蒸留水800mlを加え、よく混合し、沈
澱物を濾別し、生成物をさらに水で洗浄し、100℃で
24時間乾燥して、トリホスファゼンとポリエチレング
リコールの共重合体である固体溶媒を得た。この固体溶
媒の元素分析を行ったところ、表1に示す結果が得ら
れ、トリホスファゼンとオリゴエチレングリコールとモ
ノメチルオリゴエチレングリコールの比が1:1:4で
反応したことがわかった。これを2.0gとり、DME
に膨潤させ、さらにLiCF3 SO3 0.30gを加え
てよく撹拌し、1昼夜放置した。DMEを減圧下80℃
で除去し、ゴム状の固体電解質を得た。この、固体電解
質の25℃でのイオン伝導度をインピーダンス法にて測
定したところ表2のようになった。
EXAMPLE 1 5 g of commercially available hexachlorocyclotriphosphazene was added to DI
OX was dissolved in 300 ml. This has a molecular weight of about 550
Of both ends of 7.9 g of oligoethylene glycol of NaH
200 ml of a DIOX solution of NaOH that had been converted into Na with the solution was added dropwise over about 30 minutes, mixed well, and then mixed with TEAB 0.1.
75 g was added and stirred at 80 ° C. for 8 hours. After cooling the reaction solution to room temperature, the end of 40 g of monomethyl oligoethylene glycol having a molecular weight of about 350 was similarly converted to Na, and 300 ml of a DIOX solution was added dropwise over about 30 minutes. After mixing well, 0.35 g of TEAB was added. Then 8
Stirred at 0 ° C. for 8 hours. After removing DIOX under reduced pressure, 800 ml of distilled water was added to the residue, mixed well, the precipitate was separated by filtration, the product was further washed with water, dried at 100 ° C. for 24 hours, and triphosphazene and polyethylene were removed. A solid solvent that was a glycol copolymer was obtained. Elemental analysis of this solid solvent showed that the results shown in Table 1 were obtained, indicating that the reaction was carried out at a ratio of triphosphazene, oligoethylene glycol and monomethyl oligoethylene glycol of 1: 1: 4. Take 2.0 g of this and add DME
And further added 0.30 g of LiCF 3 SO 3, stirred well, and allowed to stand for one day. 80 ° C under reduced pressure
To obtain a rubbery solid electrolyte. Table 2 shows the ionic conductivity of this solid electrolyte at 25 ° C. measured by the impedance method.

【0014】実施例2 実施例1で用いたLiCF3 SO3 に代えて、NaCF
3 SO3 0.31gを用いた以外は実施例1と同様にし
て、固体電解質を作製した。この固体電解質の25℃の
イオン伝導度をインピーダンス法にて測定したところ、
表2のようになった。
Example 2 In place of LiCF 3 SO 3 used in Example 1, NaCF was used.
A solid electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.31 g of 3 SO 3 was used. When the ionic conductivity at 25 ° C. of the solid electrolyte was measured by an impedance method,
The results are shown in Table 2.

【0015】実施例3 実施例1で用いたLiCF3 SO3 に代えて、LiI
0.24gを用いた以外は実施例1と同様にして、固体
電解質を作製した。この固体電解質の25℃のイオン伝
導度をインピーダンス法にて測定したところ、表2のよ
うになった。
Example 3 Instead of LiCF 3 SO 3 used in Example 1, LiI
A solid electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.24 g was used. Table 2 shows the ionic conductivity of the solid electrolyte measured at 25 ° C. by an impedance method.

【0016】実施例4 実施例1で用いた分子量約550のオリゴエチレングリ
コールに代えて、分子量約1000のオリゴエチレング
リコール14.4gを用いた以外は実施例1と同様にし
て、固体溶媒、及び固体電解質を作製した。この固体溶
媒の元素分析を行ったところ、表1に示す結果が得ら
れ、トリホスファゼンとオリゴエチレングリコールとモ
ノメチルオリゴエチレングリコールの比が1:1:4で
反応したことがわかった。また、この固体電解質の25
℃のイオン伝導度をインピーダンス法にて測定したとこ
ろ、表2のようになった。
Example 4 The procedure of Example 1 was repeated, except that 14.4 g of oligoethylene glycol having a molecular weight of about 1000 was used instead of the oligoethylene glycol having a molecular weight of about 550 used in Example 1. A solid electrolyte was prepared. When the elemental analysis of this solid solvent was performed, the results shown in Table 1 were obtained, and it was found that triphosphazene, oligoethylene glycol, and monomethyl oligoethylene glycol were reacted at a ratio of 1: 1: 4. In addition, 25 of this solid electrolyte
Table 2 shows the ionic conductivity at ° C. measured by the impedance method.

【0017】実施例5 実施例4で用いたLiCF3 SO3 に代えて、NaCF
3 SO3 0.31gを用いた以外は実施例4と同様にし
て、固体電解質を作製した。この固体電解質の25℃の
イオン伝導度をインピーダンス法にて測定したところ、
表2のようになった。
Example 5 In place of LiCF 3 SO 3 used in Example 4, NaCF was used.
A solid electrolyte was prepared in the same manner as in Example 4 except that 0.31 g of 3 SO 3 was used. When the ionic conductivity at 25 ° C. of the solid electrolyte was measured by an impedance method,
The results are shown in Table 2.

【0018】実施例6 実施例4で用いたLiCF3 SO3 に代えて、LiCl
4 0.24gを用いた以外は実施例4と同様にして、
固体電解質を作製した。この固体電解質の25℃のイオ
ン伝導度をインピーダンス法にて測定したところ、表2
のようになった。
Example 6 In place of LiCF 3 SO 3 used in Example 4, LiCl 3
In the same manner as in Example 4 except that 0.24 g of O 4 was used,
A solid electrolyte was prepared. The ionic conductivity of this solid electrolyte at 25 ° C. was measured by the impedance method.
It became like.

【0019】実施例7 実施例1で用いた分子量約550のオリゴエチレングリ
コールに代えて、分子量約445のオリゴプロピレング
リコール6.4gを用いた以外は実施例1と同様にして
固体溶媒、及び固体電解質を作製した。この固体溶媒の
元素分析を行ったところ、表1に示す結果が得られ、ト
リホスファゼンとオリゴエチレングリコールとモノメチ
ルオリゴエチレングリコールの比が1:1:4で反応し
たことがわかった。また、この固体電解質の25℃のイ
オン伝導度をインピーダンス法にて測定したところ、表
2のようになった。
Example 7 A solid solvent and a solid were prepared in the same manner as in Example 1 except that 6.4 g of oligopropylene glycol having a molecular weight of about 445 was used in place of the oligoethylene glycol having a molecular weight of about 550 used in Example 1. An electrolyte was prepared. When the elemental analysis of this solid solvent was performed, the results shown in Table 1 were obtained, and it was found that triphosphazene, oligoethylene glycol, and monomethyl oligoethylene glycol were reacted at a ratio of 1: 1: 4. Table 2 shows the ionic conductivity of this solid electrolyte measured at 25 ° C. by the impedance method.

【0020】実施例8 実施例7で用いたLiCF3 SO3 に代えて、NaCF
3 SO3 0.31gを用いた以外は実施例7と同様にし
て、固体電解質を作製した。この固体電解質の25℃の
イオン伝導度をインピーダンス法にて測定したところ、
表2のようになった。
Example 8 In place of LiCF 3 SO 3 used in Example 7, NaCF was used.
A solid electrolyte was produced in the same manner as in Example 7, except that 0.31 g of 3 SO 3 was used. When the ionic conductivity at 25 ° C. of the solid electrolyte was measured by an impedance method,
The results are shown in Table 2.

【0021】実施例9 実施例1で用いた分子量約350のモノメチルオリゴエ
チレングリコールに代えて、2,2−メトキシエトキシ
エタノール6.9gと分子量約750のモノメチルオリ
ゴエチレングリコール42.9gを用いた以外は実施例
1と同様にして、固体溶媒、及び固体電解質を作製し
た。この固体溶媒の元素分析を行ったところ、表1に示
す結果が得られ、トリホスファゼンとオリゴエチレング
リコールと2,2−メトキシエトキシエタノールとモノ
メチルオリゴエチレングリコールの比が1:1:2:2
で反応したことがわかった。また、この固体電解質の2
5℃のイオン伝導度をインピーダンス法にて測定したと
ころ、表2のようになった。
Example 9 In place of monomethyl oligoethylene glycol having a molecular weight of about 350 used in Example 1, 6.9 g of 2,2-methoxyethoxyethanol and 42.9 g of monomethyl oligoethylene glycol having a molecular weight of about 750 were used. In the same manner as in Example 1, a solid solvent and a solid electrolyte were produced. When the elemental analysis of this solid solvent was performed, the results shown in Table 1 were obtained, and the ratio of triphosphazene, oligoethylene glycol, 2,2-methoxyethoxyethanol, and monomethyl oligoethylene glycol was 1: 1: 2: 2.
It turned out that it reacted. In addition, the solid electrolyte 2
Table 2 shows the ionic conductivity at 5 ° C. measured by the impedance method.

【0022】実施例10 実施例9で用いたLiCF3 SO3 に代えて、NaCF
3 SO3 0.31gを用いた以外は実施例9と同様にし
て、固体電解質を作製した。この固体電解質の25℃の
イオン伝導度をインピーダンス法にて測定したところ、
表2のようになった。
Example 10 In place of LiCF 3 SO 3 used in Example 9, NaCF was used.
A solid electrolyte was produced in the same manner as in Example 9 except that 0.31 g of 3 SO 3 was used. When the ionic conductivity at 25 ° C. of the solid electrolyte was measured by an impedance method,
The results are shown in Table 2.

【0023】実施例11 実施例1で作製した固体電解質のイオン伝導度をインピ
ーダンス法にて、温度を変えて測定したところ、図1の
ようになった。図1は、固体電解質のイオン伝導度の温
度特性を表したもので、縦軸はイオン伝導度をlogで
表し、横軸は温度を1000/Tで表したアレニウスプ
ロットで、その傾きはイオン移動の活性化エネルギーを
表している。
Example 11 The ionic conductivity of the solid electrolyte produced in Example 1 was measured by an impedance method while changing the temperature, and the result was as shown in FIG. FIG. 1 shows the temperature characteristics of the ionic conductivity of the solid electrolyte. The ordinate represents the ionic conductivity in log, and the abscissa represents the Arrhenius plot in which the temperature is represented by 1000 / T. Represents the activation energy.

【0024】実施例12 実施例1で用いたアルカリ金属塩LiCF3 SO3 の濃
度を変えて、固体電解質を作製し、アルカリ金属塩の濃
度と室温でのイオン伝導度の関係を調べたところ、図2
のようになった。図2は、固体溶媒中のエチレンオキシ
ドの酸素原子数とアルカリ金属イオン数の比と、イオン
伝導度との関係を表したもので、縦軸はイオン伝導度を
表し、横軸はアルカリ金属塩の濃度であるアルカリ金属
塩イオンの数とエチレンオキシドの酸素原子数の比を表
している。ここで、室温での最大イオン伝導度を示した
濃度は、エチレンオキシドの酸素原子数がアルカリ金属
原子数の24倍になったときで、そのイオン伝導度の値
は2.0×10-4s/cmであった。
Example 12 A solid electrolyte was prepared by changing the concentration of the alkali metal salt LiCF 3 SO 3 used in Example 1, and the relationship between the alkali metal salt concentration and the ionic conductivity at room temperature was examined. FIG.
It became like. FIG. 2 shows the relationship between the ratio of the number of oxygen atoms of ethylene oxide to the number of alkali metal ions in the solid solvent and the ionic conductivity. The ordinate represents the ionic conductivity, and the abscissa represents the alkali metal salt. It represents the ratio of the number of alkali metal salt ions, which is the concentration, to the number of oxygen atoms in ethylene oxide. Here, the concentration showing the maximum ionic conductivity at room temperature is when the number of oxygen atoms of ethylene oxide is 24 times the number of alkali metal atoms, and the value of the ionic conductivity is 2.0 × 10 −4 s. / Cm.

【0025】比較例1 実施例1で用いた分子量550のオリゴエチレングリコ
ールに代えて、分子量2000のオリゴエチレングリコ
ール28.7gを用いた以外は実施例1と同様にして、
固体溶媒、及び固体電解質を作製した。この固体溶媒の
元素分析を行ったところ、表1に示す結果が得られ、ト
リホスファゼンとオリゴエチレングリコールとモノメチ
ルオリゴエチレングリコールの比が1:1:4で反応し
たことがわかった。また、この固体電解質の25℃のイ
オン伝導度をインピーダンス法にて測定したところ、表
2のようになった。
Comparative Example 1 In the same manner as in Example 1 except that 28.7 g of oligoethylene glycol having a molecular weight of 2,000 was used instead of the oligoethylene glycol having a molecular weight of 550 used in Example 1,
A solid solvent and a solid electrolyte were prepared. When the elemental analysis of this solid solvent was performed, the results shown in Table 1 were obtained, and it was found that triphosphazene, oligoethylene glycol, and monomethyl oligoethylene glycol were reacted at a ratio of 1: 1: 4. Table 2 shows the ionic conductivity of this solid electrolyte measured at 25 ° C. by the impedance method.

【0026】比較例2 実施例1で用いた分子量350のモノメチルオリゴエチ
レングリコールに代えて、分子量約2000のモノメチ
ルオリゴエチレングリコールを用いた以外は実施例1と
同様にして、固体溶媒、及び固体電解質を作製した。こ
の固体溶媒の元素分析を行ったところ、表1に示す結果
が得られ、トリホスファゼンとオリゴエチレングリコー
ルとモノメチルオリゴエチレングリコールの比が1:
1:4で反応したことがわかった。また、この固体電解
質の25℃のイオン伝導度をインピーダンス法にて測定
したところ、表2のようになった。
Comparative Example 2 A solid solvent and a solid electrolyte were prepared in the same manner as in Example 1 except that monomethyl oligoethylene glycol having a molecular weight of about 2,000 was used in place of monomethyl oligoethylene glycol having a molecular weight of 350 used in Example 1. Was prepared. Elemental analysis of this solid solvent gave the results shown in Table 1, where the ratio of triphosphazene, oligoethylene glycol and monomethyl oligoethylene glycol was 1:
It turned out that it reacted by 1: 4. Table 2 shows the ionic conductivity of this solid electrolyte measured at 25 ° C. by the impedance method.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明の高分子固体電解質は、トリホス
ファゼンとオリゴアルキレングリコールとの共重合体の
リンの側鎖として、モノアルキルオリゴアルキレンオキ
シ基を導入した固体溶媒と、アルカリ金属塩との複合体
から構成されているので、イオン伝導性が高く、温度特
性が良好である。
Solid polymer electrolyte of the present invention exhibits, as a side chain of phosphorus copolymer of Torihosufazen and oligo alkylene glycols, monoalkyl oligo alkylene Oki
Since it is composed of a complex of a solid solvent into which a silicon group has been introduced and an alkali metal salt, it has high ionic conductivity and good temperature characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1で作製した固体電解質の、イオン伝導
度の温度特性を表したグラフである。
FIG. 1 is a graph showing temperature characteristics of ionic conductivity of a solid electrolyte produced in Example 1.

【図2】実施例1で作製した固体電解質のエチレンオキ
シドの酸素原子数とアルカリ金属イオン数の比と、イオ
ン伝導度との関係を表したグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the ratio of the number of oxygen atoms and the number of alkali metal ions in ethylene oxide of the solid electrolyte prepared in Example 1 and the ionic conductivity.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01M 10/40 H01M 10/40 B ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01M 10/40 H01M 10/40 B

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】下記一般式(I)で示されるトリホスファ
ゼンと一般式(II)で示される分子量が100〜100
0のオリゴアルキレングリコールとの共重合体のリンの
側鎖として、分子量が100〜1500のモノアルキル
オリゴアルキレングリコールを反応させることにより、
一般式(III)で示される置換基を導入した固体溶媒
と、アルカリ金属塩との複合体からなる高分子固体電解
質。 【化1】 (但し、Xはハロゲン、R1及びR3は(CH22また
は、CH(CH3)CH2、R2は炭素数が1〜10の範
囲のアルキル基、m,nは1以上の整数を表す。)
The present invention relates to a triphosphazene represented by the following general formula (I) and a triphosphazene represented by the following general formula (II) having a molecular weight of 100 to 100:
By reacting a monoalkyl oligoalkylene glycol having a molecular weight of 100 to 1500 as a phosphorus side chain of the copolymer with 0 oligoalkylene glycol,
A solid polymer electrolyte comprising a complex of a solid solvent into which a substituent represented by the general formula (III) is introduced and an alkali metal salt. Embedded image (Where X is halogen, R 1 and R 3 are (CH 2 ) 2 or CH (CH 3 ) CH 2 , R 2 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and m and n are 1 or more. Represents an integer.)
【請求項2】前記一般式(I)で示されるトリホスファ
ゼンと一般式(II)で示される分子量が100〜100
0のオリゴアルキレングリコールとを1:0.6〜1:
2で反応させて共重合体を得た後、分子量が100〜1
500のモノアルキルオリゴアルキレングリコールを反
応させることにより、リンに一般式(III)で示される
置換基を側鎖として導入して固体溶媒を得る工程を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の高分子固体電解質の
製造方法。
2. A compound according to claim 1, wherein the triphosphazene represented by the general formula (I) and the molecular weight represented by the general formula (II) are 100 to 100.
0 of the oligo alkylene glycol 1: 0.6 to 1:
After obtaining the copolymer by reacting in step 2, the molecular weight is 100 to 1
By reacting 500 monoalkyl oligoalkylene glycols, phosphorus is represented by the general formula (III)
The method for producing a solid polymer electrolyte according to claim 1, further comprising a step of introducing a substituent as a side chain to obtain a solid solvent.
【請求項3】前記一般式(I)で示されるトリホスファ
ゼンと一般式(II)で示される分子量が100〜100
0のオリゴアルキレングリコールとの共重合体のリンの
側鎖として、分子量が100〜1500のモノアルキル
オリゴアルキレングリコールを反応させることにより、
一般式(III)で示される置換基を導入した高分子固体
電解質用の固体溶媒。 【化2】 (但し、Xはハロゲン、R1及びR3は(CH22また
は、CH(CH3)CH2、R2は炭素数が1〜10の範
囲のアルキル基、m,nは1以上の整数を表す。)
3. The triphosphazene represented by the general formula (I) and the triphosphazene represented by the general formula (II) have a molecular weight of 100 to 100.
By reacting a monoalkyl oligoalkylene glycol having a molecular weight of 100 to 1500 as a phosphorus side chain of the copolymer with 0 oligoalkylene glycol,
A solid solvent for a polymer solid electrolyte into which a substituent represented by the general formula (III) is introduced. Embedded image (Where X is halogen, R 1 and R 3 are (CH 2 ) 2 or CH (CH 3 ) CH 2 , R 2 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and m and n are 1 or more. Represents an integer.)
【請求項4】前記一般式(I)で示されるトリホスファ
ゼンと一般式(II)で示される分子量が100〜100
0のオリゴアルキレングリコールとを1:0.6〜1:
2で反応させて共重合体を得た後、分子量が100〜1
500のモノアルキルオリゴアルキレングリコールを反
応させることにより、リンに一般式(III)で示される
置換基を側鎖として導入することを特徴とする請求項3
に記載の高分子固体電解質用の固体溶媒の製造方法。
4. A compound according to claim 1, wherein the triphosphazene represented by the general formula (I) and the triphosphazene represented by the general formula (II) have a molecular weight of 100 to 100.
0 of the oligo alkylene glycol 1: 0.6 to 1:
After obtaining the copolymer by reacting in step 2, the molecular weight is 100 to 1
By reacting 500 monoalkyl oligoalkylene glycols, phosphorus is represented by the general formula (III)
4. The method according to claim 3, wherein the substituent is introduced as a side chain.
3. The method for producing a solid solvent for a polymer solid electrolyte according to item 1.
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