JP3384173B2 - Polymer solid electrolyte - Google Patents

Polymer solid electrolyte

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JP3384173B2
JP3384173B2 JP04624895A JP4624895A JP3384173B2 JP 3384173 B2 JP3384173 B2 JP 3384173B2 JP 04624895 A JP04624895 A JP 04624895A JP 4624895 A JP4624895 A JP 4624895A JP 3384173 B2 JP3384173 B2 JP 3384173B2
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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】本発明はイオン導電性の高分子固
体電解質に関する。さらに詳しくは、本発明は、有機高
分子を構造材とした高分子固体電解質であって、リチウ
ムイオンをはじめとするアルカリ金属イオン系の導電性
キャリアを含有することにより、高いイオン導電性を発
揮し、成膜性、柔軟性及び機械的強度に優れた高分子固
体電解質に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion conductive polymer solid electrolyte. More specifically, the present invention is a polymer solid electrolyte having an organic polymer as a structural material, and exhibits high ionic conductivity by containing an alkali metal ion-based conductive carrier such as lithium ion. And a polymer solid electrolyte having excellent film-forming properties, flexibility and mechanical strength.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体電解質を用いて全固体系の電池を構
成した場合、従来型電池の問題点の一つである電池内の
内容物の漏液がなくなり、電池の安全性および信頼性が
向上する。また、電池の薄型化、積層化も可能になる。
そのため、固体電解質は電池その他の電気化学的デバイ
ス材料として注目されている。
2. Description of the Related Art When an all-solid-state battery is constructed by using a solid electrolyte, leakage of the contents in the battery, which is one of the problems of conventional batteries, is eliminated, and the safety and reliability of the battery is improved. improves. Further, it is possible to make the battery thinner and stack it.
Therefore, solid electrolytes are drawing attention as materials for batteries and other electrochemical devices.

【0003】ところで、固体電解質に要求される特性と
しては、一般的に(a)イオン導電性が高く、電子導電
性がないこと、(b)薄く成形できるように成膜性が優
れていること、(c)可撓性に優れていること、等が挙
げられる。
By the way, the properties required for a solid electrolyte are generally (a) high ionic conductivity and no electronic conductivity, and (b) excellent film-forming property so that it can be thinly formed. , (C) excellent flexibility, and the like.

【0004】また、固体電解質の種類としては、無機材
料からなるものと有機材料からなるものとの大きく二種
類に分けられる。このうち無機材料からなる固体電解質
は比較的イオン導電性は高いが、結晶体であるために機
械的強度が乏しく、可撓性を有する膜に加工することが
困難であり、そのために電池デバイスに応用する場合に
は著しく不利となっている。
Further, the types of solid electrolytes are roughly classified into two types, that is, an inorganic material and an organic material. Among them, the solid electrolyte made of an inorganic material has relatively high ionic conductivity, but since it is a crystalline body, it has poor mechanical strength and is difficult to process into a flexible film. There are significant disadvantages when applied.

【0005】これに対して、有機高分子からなる高分子
固体電解質は可撓性を有する薄膜に成膜することが可能
であり、また成形した薄膜には高分子固有の可撓性によ
り優れた機械的性質を付与することが可能となる。その
ため、高分子固体電解質から成る薄膜は、無機系の固体
電解質に比べて、電極−高分子固体電解質間のイオン電
子交換反応過程で生じる体積変化に柔軟に適応させるこ
とが可能となる。このような理由から、高分子固体電解
質は、高エネルギー密度電池、特に薄型の高エネルギー
密度電池の固体電解質材料として、有望視されている。
On the other hand, a polymer solid electrolyte made of an organic polymer can be formed into a thin film having flexibility, and the formed thin film is excellent in flexibility inherent to the polymer. It becomes possible to impart mechanical properties. Therefore, the thin film made of the polymer solid electrolyte can be more flexibly adapted to the volume change caused in the ion-electron exchange reaction process between the electrode and the polymer solid electrolyte, as compared with the inorganic solid electrolyte. For these reasons, polymer solid electrolytes are regarded as promising as solid electrolyte materials for high energy density batteries, especially thin high energy density batteries.

【0006】これまでにこのような高分子固体電解質と
しては、ポリエーテル構造を有するポリエチレンオキサ
イド[(−CHCHO−):以下PEOと略す]
とLi塩やNa塩等のアルカリ金属塩との複合体が、比
較的高いアルカリ金属イオン導電性を示すものとして知
られている。また、この複合体をはじめとして種々の高
分子固体電解質について、イオン導電機構や分子構造等
の理論的研究、あるいは電池等の電気化学デバイスへの
応用研究が活発に進められている。
Heretofore, as such a polymer solid electrolyte, polyethylene oxide having a polyether structure [(-CH 2 CH 2 O-) n : hereinafter abbreviated as PEO] is used.
It is known that a complex of Li and an alkali metal salt such as Na salt shows relatively high alkali metal ion conductivity. Further, various polymer solid electrolytes including this complex are being actively researched theoretically on the mechanism of ionic conduction and molecular structure, or applied to electrochemical devices such as batteries.

【0007】ところで、高分子固体電解質におけるイオ
ン導電は、高分子マトリックス中のアルカリ金属イオン
が高分子マトリックス中の無定形部分において選択的に
イオン化し、高分子中の配位性原子と相互作用しながら
マトリックス内を電界に沿って拡散移動することによっ
て達成されると考えられている。例えば、PEOとアル
カリ金属塩からなる複合体膜においては、アルカリ金属
イオンがPEO主鎖中の誘電率の高いエーテル結合部の
酸素と相互作用しながら、熱による分子鎖のセグメント
運動によってイオン導電すると考えられている。そこ
で、高分子固体電解質のイオン導電率を向上させるため
には、高分子固体電解質の結晶性を抑制することが有効
であると考えられる。
By the way, the ionic conductivity in the polymer solid electrolyte is that the alkali metal ion in the polymer matrix is selectively ionized in the amorphous portion in the polymer matrix and interacts with the coordinating atom in the polymer. However, it is thought to be achieved by diffusively moving along the electric field in the matrix. For example, in a composite film composed of PEO and an alkali metal salt, when the alkali metal ion interacts with oxygen of an ether bond part having a high dielectric constant in the PEO main chain, ionic conduction occurs due to the segment motion of the molecular chain due to heat. It is considered. Therefore, in order to improve the ionic conductivity of the solid polymer electrolyte, it is considered effective to suppress the crystallinity of the solid polymer electrolyte.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
高分子固体電解質は、結晶性を抑制することによりイオ
ン導電率を向上させようとすると、成膜性や可撓性が低
下するという問題点を有している。また、一般的に無機
材料からなる固体電解質に比べて室温近傍でのイオン導
電率が小さいという問題点を有している。
However, the conventional polymer solid electrolytes have a problem that the film formability and flexibility are deteriorated when the ionic conductivity is improved by suppressing the crystallinity. Have In addition, there is a problem that the ionic conductivity at room temperature is generally smaller than that of a solid electrolyte made of an inorganic material.

【0009】例えば、PEOとアルカリ金属塩との複合
体膜の場合、そのPEOの分子量が10000程度のと
きは、成膜性に優れ、イオン導電率も100℃以上では
10−3〜10−4S/cm程度の比較的高い値を有す
る。しかし、この複合体膜は結晶性であるために60℃
以下の温度では急激に導電率が低下し、室温では、10
−7S/cm程度以下という非常に低い値を示す。この
ため、室温を使用温度領域とする通常の電池の材料とし
て組み入れることが不可能となっている。
For example, in the case of a composite film of PEO and an alkali metal salt, when the molecular weight of PEO is about 10,000, the film forming property is excellent, and the ionic conductivity is 10 −3 to 10 −4 at 100 ° C. or higher. It has a relatively high value of about S / cm. However, since this composite film is crystalline,
The conductivity drops sharply at the following temperatures, and at room temperature,
It shows a very low value of about -7 S / cm or less. For this reason, it is impossible to incorporate it as a material for a normal battery having a room temperature as an operating temperature range.

【0010】そこで、式(i)Therefore, the formula (i)

【0011】[0011]

【化2】 (式中、nは任意の整数である)に示すようにPEOの
末端水酸基にジイソシアネートを反応させてウレタン架
橋を形成させたり、あるいはエステル架橋を形成させる
ことによって複合体膜の結晶性を抑制させる試みがなさ
れている。この架橋構造は無定形高分子のイオン導電率
を大きく低下させることなく機械的特性を向上させるた
めの手段として有効である。しかしながら、このような
手段でも十分な成果を得られるには至っていない。
[Chemical 2] As shown in the formula (n is an arbitrary integer), the crystallinity of the composite film is suppressed by reacting the terminal hydroxyl group of PEO with diisocyanate to form urethane crosslinks or ester crosslinks. Attempts are being made. This crosslinked structure is effective as a means for improving the mechanical properties without significantly reducing the ionic conductivity of the amorphous polymer. However, sufficient results have not been obtained even with such means.

【0012】一方、複合体膜を構成する有機高分子であ
るPEOの分子量を10000以下にすることによって
室温近傍でのイオン導電率を向上させることができる
が、この場合には成膜性が著しく低下し、フィルム化が
困難となる。
On the other hand, by setting the molecular weight of PEO, which is an organic polymer constituting the composite film, to 10,000 or less, the ionic conductivity near room temperature can be improved, but in this case, the film forming property is remarkably increased. It becomes difficult to form a film.

【0013】また、イオン導電率を向上させるためにア
ルカリ金属塩の含有濃度を高くした場合には、複合体膜
のガラス転移点Tgも上昇してしまい、そのためにかえ
ってイオン導電率が低下してしまう。このようにキャリ
ア体の密度の増加と導電率の増加を同時に達成すること
はできない。
Further, when the content concentration of the alkali metal salt is increased in order to improve the ionic conductivity, the glass transition point Tg of the composite film also rises, which lowers the ionic conductivity. I will end up. Thus, it is not possible to simultaneously achieve an increase in the density of the carrier body and an increase in the conductivity.

【0014】他の高分子固体電解質の例としては、上述
のPEOとアルカリ金属塩とから構成される複合体の類
似化合物で、式(ii)
Another example of the solid polymer electrolyte is a compound similar to the above-mentioned complex composed of PEO and an alkali metal salt, and has the formula (ii):

【0015】[0015]

【化3】 (式中、RはH又はCHであり、m及びnはそれぞれ
任意の整数である)で表されるように、側鎖にPEO構
造を有するアクリル系又はメタクリル系の有機高分子が
知られている。また、式(iii)
[Chemical 3] (Wherein R is H or CH 3 and m and n are arbitrary integers), an acrylic or methacrylic organic polymer having a PEO structure in the side chain is known. ing. Also, the formula (iii)

【0016】[0016]

【化4】 (式中、m及びnはそれぞれ任意の整数である)で表さ
れるように、側鎖にPEO構造を有し、主鎖が(−P=
N−)からなるポリホスファゼン系の有機高分子や、
式(iv)
[Chemical 4] (Wherein, m and n are each arbitrary integers), the side chain has a PEO structure, and the main chain has (-P =
N-) m polyphosphazene-based organic polymer,
Formula (iv)

【0017】[0017]

【化5】 (式中、m及びnはそれぞれ任意の整数である)で表さ
れるように、側鎖にPEO構造を有し、主鎖が(−Si
O−)からなるシロキサン系の有機高分子が知られて
いる。
[Chemical 5] (Wherein, m and n are each an arbitrary integer), the side chain has a PEO structure, and the main chain is (-Si).
A siloxane-based organic polymer composed of O-) m is known.

【0018】これらの有機高分子とアルカリ金属塩から
なる高分子固体電解質のイオン導電率は〜10−5S/
cm程度であり、PEOとアルカリ金属塩からなる複合
体膜に比べてやや改善されているが、実用上はまだ不十
分であり、また、成膜性や可撓性も十分なものとはなっ
ていない。そのため、従来の高分子固体電解質を使用し
た電池で、実用上十分な電池性能を有するものは得られ
ていない。
The ionic conductivity of the polymer solid electrolyte composed of these organic polymers and alkali metal salts is -10 -5 S /
cm, which is slightly improved as compared with the composite film composed of PEO and an alkali metal salt, but is still insufficient in practical use, and the film formability and flexibility are also sufficient. Not not. Therefore, a battery using a conventional polymer solid electrolyte has not been obtained that has practically sufficient battery performance.

【0019】一方、上述のような有機高分子と金属塩の
他に、さらにこれら有機高分子及び金属塩と相溶性の有
機溶媒を含有させた高分子固体電解質が開発されてい
る。この高分子固体電解質においては、有機高分子が有
機溶媒に膨潤したゲル状となっており、有機溶媒を使用
しないそれまでの高分子固体電解質に比して非常に高い
〜10−3S/cm程度の導電率を得ることが可能とな
る。
On the other hand, in addition to the above-mentioned organic polymer and metal salt, a polymer solid electrolyte has been developed which further contains an organic solvent compatible with these organic polymer and metal salt. In this solid polymer electrolyte, the organic polymer has a gel swollen in an organic solvent, without using an organic solvent so far solid polymer electrolyte very high compared to the quality to 10 -3 S / cm It is possible to obtain a degree of conductivity.

【0020】このように有機溶媒を含有させた高分子固
体電解質を構成する有機高分子に関しては、前述の式(i
i)〜(iv)等の有機高分子を使用する他に、これらを活性
放射線照射、光照射、電子線照射、加熱等によって架橋
させたものを使用することが試みられている。さらに、
架橋剤を用いて有機高分子をフッ素ゴム系架橋体、アク
リル−ニトリル−ブタジエン系架橋体、ウレンタン架橋
体としたものを使用することも試みられている。このよ
うに有機高分子を架橋することにより、その有機高分子
が有機溶媒に膨潤してゲル状となっているにもかかわら
ず、この高分子固体電解質に圧力をかけた場合の有機溶
媒の染み出しを抑制することができ、機械的強度を向上
させることが可能となる。
As for the organic polymer which constitutes the polymer solid electrolyte containing the organic solvent as described above, the above-mentioned formula (i
In addition to using organic polymers such as i) to (iv), it has been attempted to use those obtained by crosslinking these by irradiation with actinic radiation, light irradiation, electron beam irradiation, heating or the like. further,
Attempts have also been made to use a fluororubber-based crosslinked product, an acryl-nitrile-butadiene-based crosslinked product, or a urethan crosslinked product as an organic polymer using a crosslinking agent. By cross-linking the organic polymer in this way, even though the organic polymer swells in the organic solvent and becomes a gel, stains of the organic solvent when pressure is applied to the polymer solid electrolyte The protrusion can be suppressed, and the mechanical strength can be improved.

【0021】しかしながら、有機溶媒を含有させた高分
子固体電解質においても、通常の電解液に比べるとその
導電率は低く、さらに導電率を向上させることが望まれ
ており、また機械的強度も向上させることが望まれてい
た。
However, even in a solid polymer electrolyte containing an organic solvent, its electric conductivity is lower than that of an ordinary electrolytic solution, and it is desired to further improve the electric conductivity, and mechanical strength is also improved. It was desired to let them do it.

【0022】本発明はこのような従来技術の課題を解決
しようとするものであり、室温付近でも電解液に匹敵す
る高いイオン導電性を有し、かつ優れた成膜性、可撓性
及び機械的強度を有する新たな高分子固体電解質を得る
ことを目的とする。
The present invention is intended to solve the problems of the prior art, has high ionic conductivity comparable to that of an electrolytic solution even at around room temperature, and has excellent film-forming property, flexibility and mechanical properties. The purpose of the present invention is to obtain a new polymer solid electrolyte having specific strength.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、カーボネ
ート基とメチレン鎖とが結合したポリアルキレンカーボ
ネートユニットを主鎖に有する有機高分子が、キャリア
イオンと適度な相互作用する官能基を含むために、従来
の有機高分子に比べて高密度にキャリアイオンを含有さ
せることが可能であり、また低温状態でも結晶化しにく
く、そのため無定形状態の保持による十分なセグメント
運動を確保することができ、かつ電子伝導が生じること
がないという特性を有することを知見した。さらに、こ
のカーボネート基とメチレン鎖とが結合したユニットを
主鎖に有する有機高分子を有機溶媒に膨潤させることに
より、従来の電解液に匹敵する高いイオン導電性が得ら
れることを知見し、これを高分子固体電解質の構造材と
することにより上述の目的が達成できることを見出し、
本発明を完成させるに至った。
The inventors of the present invention have found that an organic polymer having a polyalkylene carbonate unit in which a carbonate group and a methylene chain are bonded to each other in a main chain contains a functional group capable of appropriately interacting with a carrier ion. Therefore, it is possible to contain carrier ions at a higher density than conventional organic polymers, and it is difficult to crystallize even at low temperatures, so it is possible to secure sufficient segment motion by maintaining the amorphous state. Moreover, it was found that there is a characteristic that electron conduction does not occur. Furthermore, by swelling an organic polymer having a unit in which a carbonate group and a methylene chain are bonded to the main chain into an organic solvent, it was found that high ionic conductivity comparable to that of a conventional electrolytic solution can be obtained. It was found that the above object can be achieved by using as a structural material of a polymer solid electrolyte,
The present invention has been completed.

【0024】即ち、本発明は、次式(1)That is, the present invention provides the following equation (1)

【0025】[0025]

【化6】 (式中、nは整数)のユニットを有する有機高分子、金
属塩並びにこれら有機高分子及び金属塩と相溶性の有機
溶媒を含有してなることを特徴とする高分子固体電解質
を提供する。
[Chemical 6] Provided is a polymer solid electrolyte comprising an organic polymer having a unit of the formula (n is an integer), a metal salt, and an organic solvent compatible with the organic polymer and the metal salt.

【0026】以下、本発明を詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.

【0027】本発明の高分子固体電解質は、その構造材
となる有機高分子として、主鎖に、上記式(1)のポリ
アルキレンカーボネートユニットを有するものを使用す
る。この式(1)のユニット中、メチレン鎖(CH
は直鎖状あるいは分岐鎖状のいずれでもよい。また、
メチレン鎖(CHのnについては特に制限はない
が、分子安定性の点から2以上が好ましい。しかし、メ
チレン鎖が過度に長くなると合成が困難となり、また、
誘電率が低下して金属塩との相溶性が低くなるので、n
は10以下が好ましく、特に6以下が好ましい。したが
って、式(1)のユニットの好ましい具体例としては、
例えば表1に示したものをあげることができる。
In the polymer solid electrolyte of the present invention, an organic polymer having a polyalkylene carbonate unit of the above formula (1) in its main chain is used as an organic polymer serving as its structural material. In the unit of this formula (1), a methylene chain (CH 2 )
n may be linear or branched. Also,
The n of the methylene chain (CH 2 ) n is not particularly limited, but is preferably 2 or more from the viewpoint of molecular stability. However, if the methylene chain becomes too long, it becomes difficult to synthesize, and
Since the dielectric constant decreases and the compatibility with the metal salt decreases, n
Is preferably 10 or less, and particularly preferably 6 or less. Therefore, as a preferable specific example of the unit of the formula (1),
For example, those shown in Table 1 can be mentioned.

【0028】[0028]

【表1】 このようなユニットを有する有機高分子としては、単一
種類のユニットを有するものでもよく、複数種を有する
ものでもよい。
[Table 1] The organic polymer having such a unit may have a single type of unit or may have a plurality of types.

【0029】また、この場合の有機高分子の平均分子量
は、当該有機高分子が有するユニットの構造によって異
なるが、平均分子量が低すぎると成膜性が低下して有機
溶媒に膨潤させた際にフィルム化することが困難とな
り、反対に高過ぎると有機溶媒に溶解あるいは膨潤しに
くくなるので、通常は1×10〜1×10程度が好
ましい。
The average molecular weight of the organic polymer in this case depends on the structure of the unit of the organic polymer, but if the average molecular weight is too low, the film-forming property is deteriorated and the organic polymer is swollen. It is difficult to form a film, and on the other hand, if it is too high, it becomes difficult to dissolve or swell in an organic solvent. Therefore, it is usually preferably about 1 × 10 3 to 1 × 10 6 .

【0030】このような有機高分子の製造方法に特に制
限はない。例えば、ポリエチレンカーボネート(PE
C)ユニット(式(1)においてn=2)、ポリプロピ
レンカーボネート(PPC)ユニット(式(1)におい
てn=3)又はポリイソプロピレンカーボネート(Pi
PC)ユニット(式(1)においてn=3)を有する有
機高分子は、F.J.Van Natta らの手法(J.Am.Chem.So
c.,52,314(1930) )やT.Tsuruta らの手法(Die Makrom
olekulare Chemie,130,210,(1969) )を用いることによ
り容易に得ることができる。また、同様の手法により、
nが6以下の他の有機高分子を容易に得ることができ
る。
The method for producing such an organic polymer is not particularly limited. For example, polyethylene carbonate (PE
C) unit (n = 2 in formula (1)), polypropylene carbonate (PPC) unit (n = 3 in formula (1)) or polyisopropylene carbonate (Pi)
The organic polymer having a PC unit (n = 3 in the formula (1)) is prepared by the method of FJ Van Natta et al. (J. Am. Chem. So.
c., 52,314 (1930)) and the method of T. Tsuruta et al. (Die Makrom
olekulare Chemie, 130, 210, (1969)). Also, by the same method,
Other organic polymers having n of 6 or less can be easily obtained.

【0031】なお、本発明の高分子固体電解質が使用す
る有機高分子としては、上記式(1)のユニットの一種
又は複数種を有しているものを使用することができ、さ
らに他のユニットを有しているものも使用することがで
きる。
As the organic polymer used in the solid polymer electrolyte of the present invention, one having one or more of the units of the above formula (1) can be used, and further other units can be used. It is also possible to use those having.

【0032】また、本発明の高分子固体電解質において
は、その構造材となる有機高分子を、上記式(1)のユ
ニットを有する有機高分子のみから構成することができ
るが、上記式(1)のユニットを有する有機高分子の他
に、これと相溶性の他の高分子をブレンドしたポリマー
ブレンドから構成することもできる。この場合、他の高
分子としては、例えば、PEOや前述の式(i) 〜(iv)
の高分子をあげることができる。また、ブレンドの割合
は、高分子固体電解質フィルムに必要とされる導電率や
柔軟性等に応じて適宜定めることができる。
Further, in the polymer solid electrolyte of the present invention, the organic polymer serving as the structural material can be composed only of the organic polymer having the unit of the above formula (1). In addition to the organic polymer having the unit (1), it may be composed of a polymer blend obtained by blending another polymer compatible with the organic polymer. In this case, examples of the other polymer include PEO and the above formulas (i) to (iv).
Polymers can be mentioned. Further, the blending ratio can be appropriately determined depending on the conductivity and flexibility required for the polymer solid electrolyte film.

【0033】本発明においては、以上のような有機高分
子を相互に架橋することが好ましい。これにより、高分
子固体電解質に圧力をかけた場合の有機溶媒の染みだし
を防止することができ、また、機械的強度を向上させる
ことも可能となる。架橋方法については特に制限はない
が、例えば、活性放射線照射、光照射、電子線照射、加
熱により架橋することができる。またこの場合、必要に
応じてトリメチルシリルベンゾフェノン、ベンゾイン、
2−メチルベンゾイン等の光重合開始剤、過酸化ベンゾ
イル、過酸化メチルエチルケトン、アゾイソビスブチロ
ニトリル等の重合開始剤、トルエン−2,4−ジイソシ
アネート、4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネー
ト等の架橋剤を添加することができる。
In the present invention, the above organic polymers are preferably crosslinked with each other. This makes it possible to prevent the organic solvent from seeping out when pressure is applied to the solid polymer electrolyte, and also to improve the mechanical strength. The crosslinking method is not particularly limited, but crosslinking can be performed by, for example, actinic radiation irradiation, light irradiation, electron beam irradiation, or heating. In this case, if necessary, trimethylsilylbenzophenone, benzoin,
Photopolymerization initiator such as 2-methylbenzoin, benzoyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, polymerization initiator such as azoisobisbutyronitrile, and crosslinking agent such as toluene-2,4-diisocyanate and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate Can be added.

【0034】一方、本発明の高分子固体電解質に含有さ
せる金属塩としては、従来の高分子固体電解質に用いら
れているものを使用することができる。例えば、LiB
r、LiCl、LiI、LiSCN、LiBF、Li
AsF、LiClO、CHCOOLi、CF
OOLi、LiCFSO、LiPF、LiN(C
SO、LiC(CFSOなどのリチ
ウム塩を使用することができる。
On the other hand, as the metal salt contained in the polymer solid electrolyte of the present invention, those used in conventional polymer solid electrolytes can be used. For example, LiB
r, LiCl, LiI, LiSCN, LiBF 4 , Li
AsF 6 , LiClO 4 , CH 3 COOLi, CF 3 C
OOLi, LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , LiN (C
Lithium salts such as F 3 SO 2 ) 2 and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 can be used.

【0035】また、金属塩としては、上述のリチウム塩
のアニオンと、リチウム以外のアルカリ金属、例えばカ
リウム、ナトリウムなどとの塩を使用することもでき
る。この場合、金属塩としては単独種を使用してもよ
く、複数種の塩を同時に使用してもよい。
As the metal salt, it is also possible to use a salt of the anion of the above-mentioned lithium salt and an alkali metal other than lithium, such as potassium or sodium. In this case, as the metal salt, a single kind may be used, or plural kinds of salts may be used at the same time.

【0036】金属塩の好ましい濃度は、当該金属塩の種
類や、金属塩と共に高分子固体電解質に含有させる有機
高分子や有機溶媒の種類等に応じて異なり、有機溶媒に
対する金属塩の比率が低すぎても高すぎても導電率が低
下するが、通常、金属塩が有機溶媒1リットルに対して
0.2〜2モル程度含まれるようにすることが好まし
く、0.5〜1.5モルとすることがより好ましい。
The preferred concentration of the metal salt varies depending on the type of the metal salt, the type of organic polymer or organic solvent contained in the solid polymer electrolyte together with the metal salt, and the ratio of the metal salt to the organic solvent is low. If it is too high or too high, the conductivity will decrease, but normally it is preferable that the metal salt is contained in an amount of about 0.2 to 2 mol per 1 liter of the organic solvent, and 0.5 to 1.5 mol. Is more preferable.

【0037】また、本発明の高分子固体電解質に含有さ
せる有機溶媒としては、上述の有機高分子と金属塩と相
溶性のものを適宜使用することができるが、その分子中
に酸素原子又は窒素原子を少なくとも一つ有するものが
特に好ましい。このような有機溶媒としては、例えば、
エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメ
チルカーボネート、ブチレンカーボネート、ジエチルカ
ーボネート、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、
ジオキソラン、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジメ
チルホルムアミド等をあげることができる。これらは単
独で使用してもよく、複数種を併せて使用してもよい。
As the organic solvent contained in the solid polymer electrolyte of the present invention, those which are compatible with the above-mentioned organic polymer and metal salt can be appropriately used, and an oxygen atom or a nitrogen atom is contained in the molecule. Those having at least one atom are particularly preferred. As such an organic solvent, for example,
Ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, butylene carbonate, diethyl carbonate, dimethoxyethane, tetrahydrofuran,
Examples thereof include dioxolane, γ-butyrolactone, sulfolane and dimethylformamide. These may be used alone or in combination of two or more.

【0038】高分子固体電解質における有機溶媒の好ま
しい使用量は、微量であっても有機溶媒を使用しない場
合に比して高い導電率を得ることができるので特に制限
はないが、好ましくは有機溶媒で高分子固体電解質に含
有させる有機高分子を十分に膨潤させることができ、か
つ高分子固体電解質から染み出てこない程度の量とす
る。通常は、有機高分子100重量部に対して50〜9
00重量部程度とすることが好ましい。
The amount of the organic solvent used in the solid polymer electrolyte is not particularly limited because a high conductivity can be obtained as compared with the case where the organic solvent is not used, even if the amount is small, but the organic solvent is preferable. The amount is such that the organic polymer contained in the polymer solid electrolyte can be sufficiently swollen and does not exude from the polymer solid electrolyte. Usually, it is 50 to 9 per 100 parts by weight of the organic polymer.
It is preferably about 100 parts by weight.

【0039】以上のような有機高分子、金属塩及び有機
溶媒を含有する本発明の高分子固体電解質の製造方法と
しては特に制限はなく、種々の方法により任意の形態に
得ることができる。例えば、一般に高分子固体電解質は
膜の形態で使用されることが多いが、このための成膜方
法としては、上述の有機高分子と金属塩とを有機溶媒に
溶解させ、この溶液を平坦な基板に広げ、溶媒を蒸発さ
せることによりフィルムを得るというキャスト法により
成膜することができる。この場合、溶媒の蒸発の程度と
しては、溶媒が基板上の溶液から完全に消失するまで行
うのではなく、基板上に形成される高分子固体電解質が
フィルム状の形態を保持できる程度に、溶媒がその高分
子固体電解質中に残留するように蒸発させる。
The method for producing the solid polymer electrolyte of the present invention containing the above-mentioned organic polymer, metal salt and organic solvent is not particularly limited and can be obtained in various forms by various methods. For example, a polymer solid electrolyte is generally used in the form of a film, and as a film forming method for this purpose, the above-mentioned organic polymer and metal salt are dissolved in an organic solvent, and the solution is flattened. The film can be formed by a casting method in which the film is spread on a substrate and the solvent is evaporated to obtain a film. In this case, the degree of evaporation of the solvent is not until the solvent completely disappears from the solution on the substrate, but to such an extent that the solid polymer electrolyte formed on the substrate can maintain a film-like form. Evaporate so that it remains in the solid polymer electrolyte.

【0040】あるいは、基板上の溶液から溶媒を完全に
蒸発させて有機溶媒を含有しない高分子固体電解質フィ
ルムを形成した後、得られた高分子固体電解質フィルム
を有機溶媒に浸漬するなどして膨潤させ、次いで余分な
有機溶媒を拭き取ってもよい。この場合、基板上に広げ
る溶液を調製するために使用する有機溶媒としては、前
述したような本発明の高分子固体電解質に含有させる上
で好ましい有機溶媒だけでなく、適度な極性を有するキ
ャスト溶媒を広く使用することができる。また、フィル
ム上に形成した高分子固体電解質を有機溶媒に浸漬させ
る時間、余分な有機溶媒の拭き取り方等により膨潤のた
めに使用する有機溶媒の量を制御することができる。ま
た、浸漬に使用する有機溶媒には、必要に応じて金属塩
を含有させてもよい。
Alternatively, the solvent is completely evaporated from the solution on the substrate to form a solid polymer electrolyte film containing no organic solvent, and the obtained solid polymer electrolyte film is swollen by immersing it in an organic solvent. Then, excess organic solvent may be wiped off. In this case, as the organic solvent used to prepare the solution to be spread on the substrate, not only the organic solvent preferable for inclusion in the polymer solid electrolyte of the present invention as described above, but also a cast solvent having a suitable polarity. Can be widely used. Further, the amount of the organic solvent used for swelling can be controlled by the time for immersing the solid polymer electrolyte formed on the film in the organic solvent, the method of wiping off the excess organic solvent, and the like. Further, the organic solvent used for immersion may contain a metal salt, if necessary.

【0041】以上のようなキャスト法により高分子固体
電解質を成膜する場合に、基板上に広げる溶液の調製に
際して、有機溶媒の使用量や、有機高分子、金属塩及び
有機溶媒の混合順序等に特に制限はない。
When the polymer solid electrolyte is formed into a film by the casting method as described above, the amount of the organic solvent used, the order of mixing the organic polymer, the metal salt and the organic solvent, etc. are prepared when the solution to be spread on the substrate is prepared. There is no particular limitation.

【0042】また、高分子固体電解質に有機高分子とし
て架橋体を含有させる場合、上述のキャスト法におい
て、有機高分子として既に架橋反応したものを使用して
もよく、あるいは、高分子固体電解質の成膜時に未架橋
の有機高分子と金属塩と有機溶媒とが所定の濃度となる
溶液を調製し、この溶液を窒素雰囲気下で架橋反応させ
てもよい。
When the polymer solid electrolyte contains a cross-linked product as an organic polymer, in the above-mentioned casting method, the organic polymer that has already undergone a cross-linking reaction may be used, or the polymer solid electrolyte It is also possible to prepare a solution in which an uncrosslinked organic polymer, a metal salt, and an organic solvent have predetermined concentrations at the time of film formation, and the solution is subjected to a crosslinking reaction in a nitrogen atmosphere.

【0043】本発明の高分子固体電解質の用途として
は、リチウム電池等の高エネルギー密度電池をはじめと
する種々の電気化学的デバイス材料として使用すること
ができる。
The polymer solid electrolyte of the present invention can be used as various electrochemical device materials including high energy density batteries such as lithium batteries.

【0044】[0044]

【作用】本発明の高分子固体電解質が含有する、式
(1)のポリアルキレンカーボネートユニットを有する
有機高分子は、キャリアイオンとなる金属塩を高濃度で
含有させても良好な成膜性と可撓性及び機械的強度を維
持することができるので、式(1)のポリアルキレンカ
ーボネートユニットを有する有機高分子と金属塩とから
なる高分子固体電解質は高い導電性を発揮するが、本発
明においてはさらに高分子固体電解質に有機溶媒を含有
させ、有機高分子を膨潤させているので、高分子固体電
解質は極めて高い導電性を発揮するものとなる。
The organic polymer having the polyalkylene carbonate unit of the formula (1) contained in the polymer solid electrolyte of the present invention has good film-forming property even when a metal salt serving as a carrier ion is contained at a high concentration. Since the polymer solid electrolyte composed of the organic polymer having the polyalkylene carbonate unit of the formula (1) and the metal salt exhibits high conductivity because it can maintain flexibility and mechanical strength, the present invention In the above, since the solid polymer electrolyte further contains an organic solvent to swell the organic polymer, the solid polymer electrolyte exhibits extremely high conductivity.

【0045】したがって、本発明の高分子固体電解質に
よれば、高いイオン導電性と良好な成膜性、可撓性及び
機械的強度を同時に実現することが可能となる。
Therefore, according to the polymer solid electrolyte of the present invention, it is possible to simultaneously realize high ionic conductivity and good film-forming property, flexibility and mechanical strength.

【0046】[0046]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。但し、実施例1〜20は、有機高分子として非
架橋体を使用した例であるので、本願発明の具体例では
なく、参考例である。実施例21〜26が、有機高分子
として架橋体を使用した本願発明の具体例である。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on examples. However, Examples 1 to 20 are non-organic polymers.
Since this is an example using a cross-linked product, in the specific example of the present invention
Not a reference example. Examples 21 to 26 are organic polymers
It is a specific example of the present invention in which a crosslinked body is used as.

【0047】実施例1 [ポリイソプロピレンカーボネート(PiPC)の合
成]約200mlのオートクレーブ用反応容器に0.5
M−EtZnのベンゼン溶液100mlをはかりと
り、これに1,3−ジヒドロキシベンゼンを1g加え、
3時間窒素ガスでバブリングした。次いで、これにプロ
ピレンオキサイドを11.6g加え、これを撹拌装置付
きのオートクレーブ中、20atmのCO雰囲気下で
1週間反応させた。その後、数滴のアルコールを滴下し
て反応を終了させ、そこへベンゼン500mlを加え
た。そしてこの溶液を1M−HCl水溶液で洗浄し、さ
らに水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥さ
せ、濃縮し、メタノール中に撹拌しながら注ぎ入れた。
これにより白色の繊維状の固体が得られた。この白色の
固体を濾取し、メタノールで十分に洗浄し、THF−メ
タノール系にて再沈操作を2〜3回繰り返して精製し、
その後、得られた固体を減圧下において乾燥させた。こ
うして、収率20〜40%で有機高分子を得た。この有
機高分子をFT−IR及びCDCl 1H−NMRで
同定し、所期のポリイソプロピレンカーボネートである
ことが確認できた。また、この有機高分子の融点は14
0〜150℃であり、平均分子量はゲルパーミエショー
ションクロマトグラフィ(GPC)により1×10
1×10であった。
Example 1 [Synthesis of polyisopropylene carbonate (PiPC)] 0.5 in a reaction vessel for an autoclave of about 200 ml.
100 ml of a benzene solution of M-Et 2 Zn was weighed, and 1 g of 1,3-dihydroxybenzene was added thereto,
Bubbled with nitrogen gas for 3 hours. Next, 11.6 g of propylene oxide was added thereto, and this was reacted in an autoclave equipped with a stirrer under a CO 2 atmosphere of 20 atm for 1 week. Then, a few drops of alcohol were added dropwise to terminate the reaction, and 500 ml of benzene was added thereto. Then, this solution was washed with a 1M-HCl aqueous solution, further washed with water, dried using anhydrous magnesium sulfate, concentrated, and poured into methanol with stirring.
This gave a white fibrous solid. This white solid was collected by filtration, thoroughly washed with methanol, and reprecipitated with a THF-methanol system repeatedly for 2 to 3 times for purification,
Then, the obtained solid was dried under reduced pressure. Thus, an organic polymer was obtained with a yield of 20 to 40%. This organic polymer was identified by FT-IR and 1 H-NMR in CDCl 3 and was confirmed to be the expected polyisopropylene carbonate. The melting point of this organic polymer is 14
0 to 150 ° C., and the average molecular weight is 1 × 10 3 to by gel permeation chromatography (GPC).
It was 1 × 10 6 .

【0048】[高分子固体電解質フィルム(未架橋フィ
ルム)の作製]上記で得た有機高分子(ポリイソプロピ
レンカーボネート)を、十分に脱水したTHFに添加
し、十分に撹拌して均一溶液とし、その後、孔径0.4
5μmのフィルタを通して不溶物を除去し、キャスト法
により成膜した。即ち、溶液を底面が平滑なテフロン製
シャーレに入れ、窒素雰囲気下40〜60℃の温度範囲
に設定した恒温器中で溶媒を蒸発させ、さらに真空加熱
して溶媒を完全に除去することにより乾燥させ、フィル
ム状の高分子固体電解質を得た。
[Preparation of Polymer Solid Electrolyte Film (Uncrosslinked Film)] The organic polymer (polyisopropylene carbonate) obtained above was added to sufficiently dehydrated THF and stirred sufficiently to form a uniform solution. Then 0.4
An insoluble matter was removed through a 5 μm filter, and a film was formed by a casting method. That is, the solution was placed in a Teflon dish having a smooth bottom surface, the solvent was evaporated in a thermostat set to a temperature range of 40 to 60 ° C. under a nitrogen atmosphere, and further vacuum heating was performed to completely remove the solvent, thereby drying. Thus, a film-shaped solid polymer electrolyte was obtained.

【0049】次に、得られたフィルム状の高分子固体電
解質を、プロピレンカーボネート(以下、PCと略す
る)にLiClOを1M濃度溶解させた溶液中に室温
で3時間浸漬し、高分子固体電解質を膨潤させた。その
後これを溶液から取り出し、余分な溶液を拭き取り、実
施例の高分子固体電解質を得た。
Next, the obtained film-like polymer solid electrolyte was immersed in a solution of propylene carbonate (hereinafter abbreviated as PC) in a concentration of 1 M of LiClO 4 at room temperature for 3 hours to obtain a polymer solid. The electrolyte was swollen. Then, this was taken out of the solution, and the excess solution was wiped off to obtain a polymer solid electrolyte of the example.

【0050】こうして得られた高分子固体電解質は可撓
性に富んだ無色〜淡黄色のフィルムであった。このフィ
ルムの厚さについては、目的に応じて所定の厚さに適宜
作製することができるが、ここでは後述するように導電
率を評価するため、厚さ50〜150μmのものを作製
した。
The solid polymer electrolyte thus obtained was a highly flexible colorless to pale yellow film. The thickness of this film can be appropriately adjusted to a predetermined value according to the purpose. Here, a film having a thickness of 50 to 150 μm was manufactured in order to evaluate the conductivity as described later.

【0051】[イオン導電率の評価]得られた高分子固
体電解質フィルムのイオン導電率を次のようにして評価
した。即ち、高分子固体電解質フィルムを白金電極又は
リチウム金属電極で圧着し、これを80℃で数時間加熱
保存して電極/フィルム/電極の各接触が十分に保たれ
るようにすることにより評価用セルを作製した。その
後、温度可変式の恒温装置を所定温度に設定してその中
に評価用セルを入れ、評価用セルがその温度で定常状態
となるように約1時間放置した。そして、定電圧複素数
インピーダンス法(交流振幅電圧30〜100mV、交
流の周波数帯域10−2〜10、温度−40〜80
℃)により得られた半円弧部から導電率を解析的に算出
した。この場合、電極を白金、リチウム金属と変え、ま
た、電極面積を変えることにより、複数個の疑似半円弧
成分をイオン導電に寄与する抵抗部に帰属させた。
[Evaluation of Ionic Conductivity] The ionic conductivity of the obtained polymer solid electrolyte film was evaluated as follows. That is, a solid polymer electrolyte film is pressure-bonded with a platinum electrode or a lithium metal electrode, and this is heated and stored at 80 ° C. for several hours so that each electrode / film / electrode contact can be sufficiently maintained for evaluation. A cell was prepared. After that, the temperature variable thermostatic device was set to a predetermined temperature, the evaluation cell was placed therein, and the evaluation cell was allowed to stand for about 1 hour so as to be in a steady state at that temperature. Then, the constant voltage complex impedance method (AC amplitude voltage 30 to 100 mV, AC frequency band 10 −2 to 10 7 , temperature −40 to 80).
The electrical conductivity was analytically calculated from the semi-circular arc portion obtained by (° C.). In this case, the electrodes were changed to platinum and lithium metal, and the area of the electrodes was changed so that a plurality of pseudo semi-circular arc components were assigned to the resistance portion that contributes to the ionic conductivity.

【0052】このようにして得たイオン導電率の温度依
存性を図1に示した。また、比較のため、有機高分子を
膨潤させるために用いた1M−LiClO/PC溶液
のイオン導電率を同様に求め、その結果を図1に比較例
として示した。なお、この1M−LiClO/PC溶
液は、従来より非水電解液として使用されているもので
ある。
The temperature dependence of the ionic conductivity thus obtained is shown in FIG. For comparison, the ionic conductivity of the 1M-LiClO 4 / PC solution used for swelling the organic polymer was similarly obtained, and the result is shown in FIG. 1 as a comparative example. The 1M-LiClO 4 / PC solution has been conventionally used as a non-aqueous electrolytic solution.

【0053】図1から、実施例1の高分子固体電解質フ
ィルムは、固体電解質であるにもかかわらず、室温近傍
の温度領域における導電率が、非水電解液と同等程度に
高いことがわかる。
From FIG. 1, it can be seen that the polymer solid electrolyte film of Example 1 has a conductivity as high as that of the non-aqueous electrolyte solution in the temperature region near room temperature, although it is a solid electrolyte.

【0054】[引張強度の評価]得られた高分子固体電
解質フィルムを10mm×40mm×厚さ150μmの
短冊状にカットして試験片とし、その引張強度を、汎用
のインストロン試験機及びこれに類した試験機を用いて
測定した。この場合、試験片をつかむチャックの一方を
ひずみ計に固定し、他方を電動で定速に上下させること
によって引張り続け、試験片が破断した時点でひずみ計
に示された極限応力を引張強度(kgf/cm)とし
た。この結果を表2に示す。
[Evaluation of Tensile Strength] The obtained polymer solid electrolyte film was cut into strips of 10 mm × 40 mm × thickness 150 μm to prepare test pieces, and the tensile strength was measured by a general-purpose Instron tester and this. It measured using the similar tester. In this case, one of the chucks that grips the test piece is fixed to the strain gauge, and the other is electrically pulled up and down at a constant speed to continue pulling, and when the test piece breaks, the ultimate stress indicated on the strain gauge is measured as tensile strength ( kgf / cm 2 ). The results are shown in Table 2.

【0055】[0055]

【表2】 実施例2〜5 有機高分子を膨潤させるために用いたLiClO/P
C溶液の濃度を図2に示したように変える以外は実施例
1を繰り返して高分子固体電解質フィルムを作製し、そ
の25℃におけるイオン導電率を求めた。この結果を図
2に示す。なお、図2には、実施例1の30℃における
導電率の結果も合わせて記載した。
[Table 2] Examples 2-5 LiClO 4 / P used to swell organic polymers
A solid polymer electrolyte membrane was prepared by repeating Example 1 except that the concentration of the C solution was changed as shown in FIG. 2, and its ionic conductivity at 25 ° C. was determined. The result is shown in FIG. In addition, in FIG. 2, the result of the electrical conductivity at 30 ° C. of Example 1 is also shown.

【0056】図2から、LiClO/PC溶液の塩濃
度が1M付近で導電率は極大となるが、0.2〜2.0
Mの範囲で導電率は大きく低下することなく、高い値を
保持することがわかる。
From FIG. 2, the conductivity becomes maximum when the salt concentration of the LiClO 4 / PC solution is around 1 M, but 0.2 to 2.0.
It can be seen that in the range of M, the conductivity is maintained at a high value without being significantly reduced.

【0057】実施例6〜15 LiClO/PC溶液に代えて、図2に示すようにL
iBF/PC溶液又はLiPF/PC溶液を使用す
る以外は実施例1を繰り返して高分子固体電解質フィル
ムを作製し、その25℃におけるイオン導電率を求め
た。この結果を図2に示す。
Examples 6 to 15 Instead of the LiClO 4 / PC solution, as shown in FIG.
A polymer solid electrolyte membrane was prepared by repeating Example 1 except that the iBF 4 / PC solution or LiPF 6 / PC solution was used, and the ionic conductivity at 25 ° C. thereof was determined. The result is shown in FIG.

【0058】図2から、LiClO/PC溶液に代え
て、LiBF/PC溶液又はLiPF/PC溶液を
使用しても、LiClO/PC溶液を使用した場合と
同様に高い導電率が得られることがわかる。
[0058] From FIG. 2, instead of LiClO 4 / PC solution, also using LiBF 4 / PC solution or LiPF 6 / PC solution, obtained LiClO 4 / when using PC solution as well as high conductivity You can see that

【0059】実施例16〜20 実施例1のポリイソプロピレンカーボネート(PiP
C)の合成に準じて、式(1)
Examples 16 to 20 The polyisopropylene carbonate of Example 1 (PiP
According to the synthesis of C), the formula (1)

【0060】[0060]

【化7】 のユニット中のメチレン鎖が直鎖状でn=2〜6の有機
高分子を合成し、各有機高分子を、実施例1と同様に1
M−LiClOで膨潤させた高分子固体電解質フィル
ムを作製した。この場合のnの値、それに対応する有機
高分子の略号及び実施例番号との対応関係を表3に示
す。
[Chemical 7] In the same manner as in Example 1, each organic polymer was synthesized in the same manner as in Example 1 by synthesizing an organic polymer having a linear methylene chain in the unit of n = 2-6.
A polymer solid electrolyte film swollen with M-LiClO 4 was prepared. Table 3 shows the relationship between the value of n in this case, the abbreviation of the corresponding organic polymer and the example number.

【0061】[0061]

【表3】 得られた各高分子固体電解質フィルムについて、その3
0℃におけるイオン導電率を実施例1と同様にして求め
た。この結果を図3に示す。図3から、式(1)のユニ
ットのメチレン鎖が直鎖状の有機高分子を用いた高分子
固体電解質の場合、メチレン鎖がn=5の場合に導電率
は極大を示すが、n=2〜6の範囲で導電率は大きく低
下することなく、いずれも高い値を達成することがわか
る。
[Table 3] Part 3 of each of the obtained polymer solid electrolyte films
Ionic conductivity at 0 ° C was determined in the same manner as in Example 1.
It was The result is shown in FIG. From FIG. 3, the uni
Polymer using organic polymer with straight chain methylene chain
In the case of a solid electrolyte, the conductivity when the methylene chain is n = 5
Shows a maximum, but the conductivity is large and low in the range of n = 2 to 6.
Do you know that you can achieve high values without lowering
It

【0062】また、各高分子固体電解質フィルムの引張
強度を実施例1と同様にして求めた。この結果を表2に
示す。
The tensile strength of each polymer solid electrolyte film was determined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

【0063】実施例21[高分子固体電解質フィルム
(架橋フィルム)の作製] 実施例1と同様にして、1M−LiClO/PC溶液
で膨潤させた高分子固体電解質フィルムを得、これを不
活性ガス雰囲気中、加速電圧250kV、電子線量8M
radの電子線を照射することにより、高分子固体電解
質フィルムを形成していた有機高分子(ポリイソプロピ
レンカーボネート)を架橋させた。
Example 21 [Preparation of polymer solid electrolyte film (crosslinked film)] In the same manner as in Example 1, a polymer solid electrolyte film swollen with a 1M-LiClO 4 / PC solution was obtained, which was inactive. Acceleration voltage 250kV, electron dose 8M in gas atmosphere
The organic polymer (polyisopropylene carbonate) forming the polymer solid electrolyte film was cross-linked by irradiating the electron beam of rad.

【0064】そして得られた高分子固体電解質フィルム
の温度−40〜80℃における導電率を実施例1と同様
にして求めた。この結果を図4に示す。
Then, the electric conductivity of the obtained polymer solid electrolyte film at a temperature of −40 to 80 ° C. was determined in the same manner as in Example 1. The result is shown in FIG.

【0065】さらに、得られた高分子固体電解質フィル
ムの引張強度を実施例1と同様にして求めた。この結果
を表2に示す。
Further, the tensile strength of the obtained polymer solid electrolyte film was determined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

【0066】図4及び表2の結果を、実施例1の対応す
る結果と対比することにより、有機高分子を架橋しても
イオン導電率にはほぼ変化がなく、引張強度が向上する
ことがわかる。したがって、有機高分子を架橋すること
によりイオン導電率を損なうことなく機械的強度を向上
させられることが確認できた。
By comparing the results of FIG. 4 and Table 2 with the corresponding results of Example 1, even if the organic polymer is crosslinked, the ionic conductivity is almost unchanged and the tensile strength is improved. Recognize. Therefore, it was confirmed that cross-linking the organic polymer could improve the mechanical strength without impairing the ionic conductivity.

【0067】実施例22〜26 実施例16〜20と同様にして、式(1)のユニット中
のメチレン鎖が直鎖状でn=2〜6の有機高分子を合成
し、各有機高分子を、実施例1と同様に1M−LiCl
で膨潤させたを高分子固体電解質フィルムを作製
し、さらに実施例21と同様にして各高分子固体電解質
フィルムの有機高分子を架橋した。
Examples 22 to 26 In the same manner as in Examples 16 to 20, organic polymers having a linear methylene chain in the unit of the formula (1) and having n = 2 to 6 were synthesized. In the same manner as in Example 1
A polymer solid electrolyte film swollen with O 4 was prepared, and the organic polymer of each polymer solid electrolyte film was crosslinked in the same manner as in Example 21.

【0068】得られた高分子固体電解質フィルムの導電
率を実施例1と同様に求めた。この結果を図5に示す。
The conductivity of the obtained polymer solid electrolyte film was determined in the same manner as in Example 1. The result is shown in FIG.

【0069】また、得られた高分子固体電解質フィルム
の引張強度を実施例1と同様にして求めた。この結果を
表2に示す。
The tensile strength of the obtained polymer solid electrolyte film was determined in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

【0070】これにより、有機高分子のメチレン鎖のn
が2〜6のいずれであっても、有機高分子を架橋するこ
とにより、イオン導電率を損なわせることなく引張強度
を向上させられることがわかる。
As a result, n of the methylene chain of the organic polymer is
It is understood that the tensile strength can be improved without impairing the ionic conductivity by cross-linking the organic polymer regardless of the value of 2 to 6.

【0071】[0071]

【発明の効果】本発明によれば、室温付近でも電解液に
匹敵する高いイオン導電性を有し、かつ優れた成膜性、
可撓性及び機械的強度を有する高分子固体電解質を得る
ことが可能となる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, it has a high ionic conductivity comparable to an electrolytic solution even at around room temperature, and has an excellent film-forming property.
It is possible to obtain a polymer solid electrolyte having flexibility and mechanical strength.

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

【図1】実施例の高分子固体電解質フィルムの温度と導
電率の関係図である。
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between temperature and conductivity of a polymer solid electrolyte film of an example.

【図2】実施例の高分子固体電解質フィルムの金属塩の
種類又は濃度と導電率との関係図である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the type or concentration of metal salt and the conductivity of the polymer solid electrolyte film of the example.

【図3】実施例の高分子固体電解質フィルムの有機高分
子のメチレン鎖の長さと導電率との関係図である。
FIG. 3 is a relationship diagram between the length of a methylene chain of an organic polymer of a polymer solid electrolyte film of an example and the conductivity.

【図4】実施例の高分子固体電解質フィルムの温度と導
電率との関係図である。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the temperature and the conductivity of the polymer solid electrolyte film of the example.

【図5】実施例の高分子固体電解質フィルムの有機高分
子のメチレン鎖の長さと導電率との関係図である。
FIG. 5 is a relationship diagram between the length of a methylene chain of an organic polymer and the conductivity of a polymer solid electrolyte film of an example.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−30147(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 64/00 - 64/42 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP 62-30147 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C08G 64/00-64/42

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 次式(1) 【化1】 (式中、nは整数)のユニットを有する有機高分子、金
属塩並びにこれら有機高分子及び金属塩と相溶性の有機
溶媒を含有してなり、該有機高分子が相互に架橋されて
いることを特徴とする高分子固体電解質。
1. The following formula (1): (Wherein n is an integer), an organic polymer having a unit, a metal salt, and an organic solvent compatible with the organic polymer and the metal salt , the organic polymer being cross-linked with each other.
A solid polymer electrolyte characterized by being present .
【請求項2】 式(1)のユニットにおいて、n=2〜
6である請求項1記載の高分子固体電解質。
2. In the unit of formula (1), n = 2.
The polymer solid electrolyte according to claim 1 Symbol placement is six.
【請求項3】 金属塩が有機溶媒1リットルに対して
0.2〜2モル含まれる請求項1記載の高分子固体電解
質。
3. A solid polymer electrolyte according to claim 1 Symbol placement contained 0.2-2 mol metal salt in an organic solvent 1 liter.
【請求項4】 有機溶媒が、1分子中に酸素原子又は窒
素原子を少なくとも一つ有するものからなる請求項1記
載の高分子固体電解質。
4. The organic solvent is, claim 1 Symbol <br/> placing polymer solid electrolyte of an oxygen atom or a nitrogen atom consisting of those having at least one in one molecule.
【請求項5】 有機溶媒が、有機高分子100重量部に
対して50〜900重量部含まれる請求項記載の高分
子固体電解質。
5. The polymer solid electrolyte according to claim 4 , wherein the organic solvent is contained in an amount of 50 to 900 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic polymer.
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