JP4060899B2 - 電気化学装置のセパレーター用フィルム、その製造方法及び用途 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オキシアルキレン基を含有する架橋重合体を構成成分とする電気化学装置のセパレーターとその製造方法及び用途に関する。更に具体的には該セパレーターを有する電池及びコンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気化学装置の一種であるＬｉ一次電池やＬｉ二次電池はその高エネルギ−密度という特徴から最近急速に小型携帯機器に搭載され、急激な伸びを示している。その構成要素として重要であるセパレーターにはポリオレフィン不織布やポリオレフィン製マイクロポーラスフィルムという多孔性フィルムが用いられている。セパレーターの機能としては正極、負極を電子的に隔離することにより電気的短絡を起こさせないことと、正、負極間に介在する電解液中のイオン移動を妨げないことが要求されている。また前述した機能を有していればできるだけ薄い方が、電池全体のエネルギー密度が大きくなり好ましい。
これら機能を持たせるため現在のセパレーターとしては多孔性の薄膜フィルムが用いられている。従って、フィルム製造、加工費が高く、コスト高の要因になっている。また電解液を担持する能力がなく、電池から部品外部への液漏れあるいは電極物質の溶出などが発生しやすいために電池として長期信頼性、安全性に問題があった。
【０００３】
最近、ポリエチレンオキサイド系重合体とＬｉ塩を複合したいわゆる高分子固体電解質が注目されている。これら高分子固体電解質の例として、「ブリティッシュ・ポリマー・ジャーナル（Br. Polym. J. ），第３１９巻、１３７頁、１９７５年」には、ポリエチレンオキサイドと無機アルカリ金属塩との複合物がイオン伝導性を示すことが記載されている。また、オリゴオキシエチレンを側鎖に導入した櫛型高分子が、イオン伝導性を担っているオキシエチレン鎖の熱運動性を高め、イオン伝導性が改良されることも報告されている。例えば、「ジャーナル・オブ・フィジカル・ケミストリイ（J. Phys. Chem.）、第８９巻、９８７頁、１９８４年」には、ポリメタクリル酸の側鎖にオリゴオキシエチレンを付加したものにアルカリ金属塩を複合化した例が記載されている。さらに、「ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサエティ（J. Am. Chem. Soc. ）、第１０６巻、６８５４頁、１９８４年」には、オリゴオキシエチレン側鎖を有するポリホスファゼンにアルカリ金属塩を複合化した例が記載されている。これらは重合体自身が電解質であるＬｉ塩と錯体形成し、重合体鎖の熱運動によりイオン伝導を発現できると言われている。従って、現在のセパレーターのような電解液を通す孔は基本的には必要ない。しかしながらこれらは膜強度、イオン伝導度ともに充分な材料はなく、電解質を多く包含することもできない。
【０００４】
一方、ポリエチレンオキサイドの連続ネットワーク中に金属塩及び非プロトン性溶剤からなる電解液が含浸された高分子固体電解質が提案されている（米国特許４７９２５０４号）。これらはオキシエチレン鎖がＬｉ塩だけでなく、非プロトン性溶剤を含浸できることを示しており、孔のない均一なイオン伝導体が提供される。しかしながらこれは強度の強いフィルム状に製造することが難しく、電解液を後で吸液させることは困難であり、その考え方もない。また架橋剤の構造上、イオン伝導度を満足するものは得られていない。
【０００５】
さらに、近年、メモリーバックアップ電源用などに、活性炭、カーボンブラックなど比表面積の大きい炭素材料を分極性電極として、その間にイオン伝導性溶液を配置する電気二重層コンデンサが多用されてきている。例えば、「機能材料１９８９年２月号３３頁」には、炭素系分極性電極と有機電解液を用いたコンデンサが、「第１７３回エレクトロケミカルソサエティ・ミーティング・アトランタ・ジョージア，５月号，Ｎｏ．１８，１９８８年」には、硫酸水溶液を用いた電気二重層コンデンサが記載されている。また、特開昭６３−２４４５７０号公報では、高電気伝導性を有するＲｂ₂ Ｃｕ₃ Ｉ₃ Ｃｌ₇ を無機系固体電解質として用いるコンデンサが開示されている。
【０００６】
しかしながら、現在の電解質溶液を用いた電気二重層コンデンサでは、長期間の使用や高電圧が印加される場合などの異常時には、コンデンサの外部への液漏れなどが発生し易いために長期使用や信頼性に問題がある。一方、従来の無機系イオン伝導性物質を用いた電気二重層コンデンサは、イオン伝導性物質の分解電圧が低く、出力電圧が低いという問題があった。
【０００７】
特開平４−２５３７７１号では、ポリホスファゼン系高分子を電池や電気二重層コンデンサのイオン伝導性物質として用いることを提示しており、このような高分子を主成分とした固体イオン伝導性物質を使用したものは、無機系イオン伝導性物質に比較して出力電圧が高く、種々の形状に加工でき、封止も簡単であるというメリットがある。
【０００８】
しかしながら、この場合では、高分子固体電解質のイオン伝導度が１０^-4〜１０^-6Ｓ／ｃｍと充分ではなく、取り出し電流が小さいという欠点があった。また高分子固体電解質に可塑剤を加えてイオン伝導度を高くすることも可能であるが、流動性を付与することとなるため、完全な固体としては取り扱えず、膜強度や成膜性に劣り、電気二重層コンデンサや電池に応用すると短絡が起こり易いうえ、液体系イオン伝導性物質同様に封止上の問題が発生する。一方、固体電解質を分極性電極とともにコンデンサに組み立てる場合には、固体同士の混合であることから、比表面積の大きい炭素材料に均一に複合するのが難しいという問題もあった。
【０００９】
電池及びコンデンサ等の電気化学装置における高分子固体電解質層は、イオン移動だけを担っており、薄くすればするほど装置全体の体積を小さくでき、電池、コンデンサ等のエネルギー密度を高くすることができる。また、高分子固体電解質層を薄くすれば、電池及びコンデンサの電気抵抗を低下でき、取り出し電流、充電電流を増加でき、電池のパワー密度を向上することができる。また、イオン特にアルカリ金属イオンの腐食が起こりにくく、サイクル寿命が改善される。従って、できるだけ膜強度が良好で、薄膜化できる高イオン伝導度の高分子固体電解質フィルムが望まれていた。
【００１０】
また、高分子固体電解質を電池や電気二重層コンデンサなどの電気化学装置の電極間に配置する場合に、対向する両電極間に一定の板枠状のスペーサーを配置して電極間距離を一定に保つことが可能ではあるが、電解質やスペーサーの加工あるいは装置の製造が容易ではなく、例えば、薄型装置や捲回型装置の場合などでは、電極間のスペーサー以外の部分を占める固体電解質層の種類によってはその厚さの寸法安定性に問題があり、厚さ（すなわち電極間距離）を精密に一定の距離に保つことが困難であることから、あるいは機械的強度上の問題から、装置内での電極間距離のばらつきが生じ、そのため短絡が起こり易く、あるいは装置の特性などの安定性に問題がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は加工が容易で、膜厚などが均一で、多量の電解質または電解液を包含でき、膜強度が良好で電解質または電解液包含後のイオン伝導度が高く、安全性、信頼性が優れ、室温あるいはそれより低温であってもイオン伝導性の良好な高分子固体電解質系高分子を構成成分とする、新規な電気化学装置のセパレーター用フィルム、セパレーター及びそれらの製造方法を提供することを目的とする。また、本発明のイオン伝導性のセパレーター用フィルムあるいはセパレーターと高分子固体電解質とを組み合せた、漏液のない電気化学装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、このセパレーター用フィルムあるいはセパレーターを使用して、薄膜化が容易であり、高容量、高電流で作動でき、信頼性に優れた電池及びその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、このセパレーター用フィルムからなるセパレーターを有するサイクル性が良好な二次電池及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、更に本発明は、本発明のイオン伝導性のセパレーター用フィルムあるいはセパレーターを用いて、出力電圧が高く、取り出し電流が大きく、加工性、信頼性に優れた電気二重層コンデンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題に鑑み鋭意検討した結果、オキシアルキレン基を含有する架橋重合体を構成成分としたフィルムが目的のセパレーターとしてきわめて適していることを見出し、本発明に到達した。また、オキシアルキレン基を含有する架橋重合体として、特に、ウレタン結合を有しかつオキシアルキレン基を含有する重合性化合物から得られる重合体を構成成分とすることにより、膜強度が良好で、加工性に優れ、電解質または電解液の包含量の大きなセパレーター用フィルム及びセパレーターが得られることを見出した。
【００１３】
更に、前記重合体と支持体とを複合することにより、膜強度が良好で、膜厚が均一なセパレーター用フィルム及びセパレーターとすることができ、かかるフィルムあるいはセパレーターを用いることにより、前記の機械的強度上、あるいは特性安定性上などのセパレーター用フィルム、セパレーター及び電気化学装置の問題点を解決できることを見出した。
また、このセパレーターを用いることにより漏液のない優れた電気化学装置が得られることを見いだした。例えば、このセパレーターを電池に用いることにより、長期信頼性、安全性等の問題が改善された電池を製造できることを見いだした。
さらに、本発明者らは、本発明のセパレーターを用いることによって、出力電圧が高く、取り出し電流が大きく、加工性、信頼性に優れた電気二重層コンデンサを製造できること、とりわけ、全固体型電気二重層コンデンサを製造できることを見出した。
【００１４】
即ち本発明は、以下のものを開発することにより上記の目的を達成した。
［１］オキシアルキレン基を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の重合体及び／または該化合物を共重合成分とする共重合体の架橋重合体と粒状支持体を構成成分とする複合体からなる電気化学装置のセパレーター用フィルム。
［２］ウレタン結合及びオキシアルキレン基を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の重合体及び／または該化合物を共重合成分とする共重合体の架橋重合体と粒状支持体を構成成分とする複合体からなる電気化学装置のセパレーター用フィルム。
【００１６】
［３］重合体が下記一般式（１）
ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ（Ｒ³Ｏ）_n − （１）
［式中、Ｒ¹は水素またはアルキル基を表し、Ｒ³は−（ＣＨ₂）₂−または−ＣＨ（ＣＨ₃）ＣＨ₂−を表し、ｎは１以上の整数を表す。ｘ及びｙはそれぞれ０または１〜５の整数を、ｚは０または１〜１０の数値を示す。但し、ｘ＝０及びｙ＝０のときはｚ＝０である。］で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の重合体及び／または該化合物を共重合成分とする共重合体であることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の電気化学装置のセパレーター用フィルム。
【００１７】
［４］電解質及び／または溶媒を含んでいることを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれか一に記載の電気化学装置のセパレーター用フィルム。
［５］電解質の少なくとも１種が、アルカリ金属塩、４級アンモニウム塩、または４級ホスホニウム塩である前記［４］に記載の電気化学装置のセパレーター用フィルム。
［６］溶媒がカーボネート系化合物であることを特徴とする前記［４］に記載の電気化学装置のセパレーター用フィルム。
【００１８】
［７］粒状支持体が０．０１μｍ〜１００μｍの大きさを有する前記［１］〜［６］のいずれかに記載の電気化学装置のセパレーター用フィルム。
［８］粒状支持体が一次粒子の凝集体であって、該凝集体が０．０１μｍ〜１００μｍの大きさを有する前記［１］〜［６］のいずれかに記載の電気化学装置のセパレーター用フィルム。
［９］粒状支持体のＢＥＴ法比表面積が１０ｍ ² ／ｇ以上である前記［７］または［８］に記載の電気化学装置のセパレーター用フィルム。
【００２４】
［１０］前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種と粒状支持体の混合物、または前記化合物の少なくとも一種、粒状支持体、並びに電解質、溶媒及び他の重合性化合物から選ばれる少なくとも一種のものを含む混合物を他の支持体上に配置し、かかるアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物を重合することを特徴とする電気化学装置のセパレーター用フィルムの製造方法。
［１１］前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種と粒状支持体の混合物、電解質、溶媒及び他の重合性化合物から選ばれる少なくとも一種のものを含む混合物を他の支持体上に配置し、かかるアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物を重合することを特徴とする電気化学装置のセパレーター用フィルムの製造方法。
【００２５】
［１２］前記［１］〜［９］のいずれか一に記載のフィルムをセパレーターとして有することを特徴とする電池。
［１３］電池の負極がリチウム、リチウム合金またはリチウムイオンを吸蔵放出できる物質を含む電極からなる前記［１２］記載の電池。
【００２６】
［１４］電池の製造方法において、電池構成用構造体として正極、前記［１］〜［９］のいずれか一に記載のフィルムからなるセパレーター及び負極を任意の順に積層して正極と負極との間にセパレーターを積層挟持させて正極／セパレーター／負極積層物を形成する工程、かかる構成をとる電池構成用構造体内に、下記一般式（１）
ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ−Ｒ³Ｏ）_n− （１）
（式中の記号は前記［３］に記載のものと同じ。）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種及び少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を満たす工程および重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする電池の製造方法。
【００２７】
［１５］電池の製造方法において、正極及び負極の少なくとも一方に予め前記［１］〜［９］のいずれか一に記載のフィルムからなるセパレーターを積層させた正極／セパレーター積層物及び／または負極／セパレーター積層物を用いて、電池構成用構造体として正極と負極の間にセパレーターが積層挟持された正極／セパレーター／負極積層物を形成する工程、及びかかる構成をとる電池構成用構造体内に少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する液状物を満たす工程を有することを特徴とする電池の製造方法。
【００２８】
［１６］電池の製造方法において、正極及び負極の少なくとも一方に予め前記［１］〜［９］のいずれか一に記載のフィルムからなるセパレーターを積層させた正極／セパレーター積層物及び／または負極／セパレーター積層物を用いて、電池構成用構造体として正極と負極の間にセパレーターが積層挟持された正極／セパレーター／負極積層物を形成する工程、及びかかる構成をとる電池構成用構造体内に、下記一般式（１）
ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ（Ｒ³Ｏ）_n − （１）
（式中の記号は前記［３］に記載のものと同じ。）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種及び少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を満たす工程および重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする電池の製造方法。
【００２９】
［１７］電池の製造方法において、正極及び負極の少なくとも一方に予め請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルムからなるセパレーターを積層させた正極／セパレーター積層物及び／または負極／セパレーター積層物を用いて、電池構成用構造体として正極と負極の間にセパレーターが積層挟持された正極／セパレーター／負極積層物を形成する工程、及びかかる構成をとる電池構成用構造体内に、下記一般式（１）
ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ（Ｒ³Ｏ）_n− （１）
（式中の記号は請求項３に記載のものと同じ。）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種及び少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を満たす工程および重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする電池の製造方法。
【００３０】
［１８］電池の製造方法において、正極及び負極の少なくとも一方に予め、下記一般式（１）
ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ（Ｒ³Ｏ）_n− （１）
（式中の記号は前記［３］に記載のものと同じ。）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を含浸及び／または被覆する工程、正極、負極および前記［１］〜［９］のいずれか一に記載のフィルムからなるセパレーターを用いて電池構成用構造体として正極と負極の間にセパレーターが積層挟持された正極／セパレーター／負極積層物を形成する工程、及び前記重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする電池の製造方法。
【００３１】
［１９］重合性モノマー含有物が、下記一般式（１）
ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ（Ｒ³Ｏ）_n − （１）
（式中の記号は前記［３］に記載のものと同じ。）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種及び少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物である前記［１８］記載の電池の製造方法。
【００３２】
［２０］前記［１］〜［９］のいずれか一に記載のフィルムをセパレーターとして有することを特徴とする電気二重層コンデンサ。
［２１］電気二重層コンデンサの製造方法において、コンデンサ構成用構造体として２枚の分極性電極及び前記［１］〜［９］のいずれか一に記載のフィルムからなるセパレーターをそれぞれ任意の順に積層して２枚の分極性電極の間にセパレーターを積層挟持させて電極／セパレーター／電極積層物を形成する工程、及びかかる構成をとるコンデンサ構成用構造体内に少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する液状物を満たす工程を有することを特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法。
【００３３】
［２２］電気二重層コンデンサの製造方法において、コンデンサ構成用構造体として２枚の分極性電極及び前記［１］〜［９］のいずれか一に記載のフィルムからなるセパレーターをそれぞれ任意の順に積層して２枚の分極性電極の間にセパレーターを積層挟持させて電極／セパレーター／電極積層物を形成する工程、かかる構成をとるコンデンサ構成用構造体内に、下記一般式（１）
ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ（Ｒ³Ｏ）_n− （１）
（式中の記号は前記［３］に記載のものと同じ。）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種及び少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を満たす工程および重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法。
【００３４】
［２３］電気二重層コンデンサの製造方法において、コンデンサ構成用構造体として２枚の分極性電極及び請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルムからなるセパレーターをそれぞれ任意の順に積層して２枚の分極性電極の間にセパレーターを積層挟持させて電極／セパレーター／電極積層物を形成する工程、かかる構成をとるコンデンサ構成用構造体内に、下記一般式（１）
ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ（Ｒ³Ｏ）_n− （１）
（式中の記号は請求項３に記載のものと同じ。）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種及び少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を満たす工程および重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法。
【００３５】
［２４］電気二重層コンデンサの製造方法において、２枚の分極性電極の少なくとも一方に予め、下記一般式（１）
ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ（Ｒ³Ｏ）_n− （１）
（式中の記号は前記［３］に記載のものと同じ。）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を含浸及び／または被覆する工程、２枚の分極性電極および前記［１］〜［９］のいずれか一に記載のフィルムからなるセパレーターを用いて電気二重層コンデンサ構成用構造体として２枚の分極性電極の間にセパレーターが積層挟持された電極／セパレーター／電極積層物を形成する工程、及び前記重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法。
【００３６】
［２５］重合性モノマー含有物が、下記一般式（１）
ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ（Ｒ³Ｏ）_n− （１）
（式中の記号は前記［３］に記載のものと同じ。）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種及び少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物である前記［２４］記載の電気二重層コンデンサの製造方法。
【００３７】
以下に本発明を詳細に説明するが、本明細書の記載において、『オキシアルキレン』という表現にはオキシアルキレン基を少なくとも１個以上含むオリゴオキシアルキレン及びポリオキシアルキレンも含まれる。また、『Ｌｉ電池』という表現にはＬｉイオン電池も含まれる。
【００３８】
本発明のセパレーター用フィルムの構成成分の重合体はオキシアルキレン構造を有する架橋重合体である。その中でウレタン結合とオキシアルキレン基を有する架橋重合体が加工が容易で膜強度が良好であるなどの点で好ましく、更に前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有する重合性化合物（以下、特に該構造を有する重合性化合物を単にモノマーということがある）の重合体が、膜強度が良好で成膜しやすいという点で特に好ましい。一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有する化合物はＣＨ₂=Ｃ（Ｒ¹ ）ＣＯ［Ｏ（ＣＨ₂ ）_x （ＣＨ（ＣＨ₃ ））_y ］_z ＮＣＯとオリゴアルキレングリコールまたはオリゴアルキレングリコールと多価アルコールの付加縮合した多価アルコールとの反応により得ることができる（ただし、式中Ｒ¹ 、ｘ、ｙ，ｚはそれぞれ一般式（１）と同じ。）。
【００３９】
具体的方法として一つのエチレン性不飽和基を有するモノマーは、例えば、メタクリロイルイソシアナート系化合物（以下ＭＩ類と略記する。）またはアクリロイルイソシアナート系化合物（以下ＡＩ類と略記する。）とモノアルキルオリゴアルキレングリコールとを、１：１のモル比で反応させることにより、容易に得られる。
また二つのエチレン性不飽和基を有するモノマーは、例えば、ＭＩ類及び／またはＡＩ類とオリゴアルキレングリコールとを、２：１のモル比で反応させることにより、容易に得られる。
また、三つのエチレン性不飽和基を有するモノマーは、例えばＭＩ類及び／またはＡＩ類と、グリセリン等の３価アルコールにアルキレンオキシドを付加重合させたトリオールとを、３：１のモル比で反応させることにより、容易に得られる。
【００４０】
また、四つのエチレン性不飽和基を有するモノマーは、例えばＭＩ類及び／またはＡＩ類と、ペンタエリスリトール等の４価アルコールにアルキレンオキシドを付加重合させたテトラオールとを４：１のモル比で反応させることにより、容易に得られる。
また、五つのエチレン性不飽和基を有するモノマーは、例えばＭＩ類及び／またはＡＩ類と、α−Ｄ−グルコピラノースにアルキレンオキシドを付加重合させたペンタオールとを、５：１のモル比で反応させることにより、容易に得られる。
また、六つのエチレン性不飽和基を有するモノマーは、例えばＭＩ類及び／またはＡＩ類と、マンニットあるいはソルビトールにアルキレンオキシドを付加重合させたヘキサオールとを６：１のモル比で反応させることにより、容易に得られる。
【００４１】
同様に、本発明のセパレーター用フィルムの構成成分である重合体の製造に用いる重合性化合物としては、前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有する化合物を使用することが好ましい。一般式（１）で表されるユニットを１つしか含まない化合物のみを重合して得られる重合体は、架橋構造を有しておらず、膜強度不足のため、薄膜にすると電気的短絡が起こる危険が大きいので、一般式（１）で表されるユニットを１つしか含まない化合物は、単独では用いない方がよい。従って、例えば、架橋性である、一般式（１）で表されるユニットを２つ以上有する重合性化合物あるいは架橋性の他の重合性化合物と共重合し、架橋構造を形成する必要がある。その場合、一般式（１）で表されるユニットを１つしか含まない化合物の全重合性化合物量に占める割合としては０．５〜９９．５重量％であり、１〜８０重量％の範囲が好ましく、５〜６０重量％の範囲が特に好ましい。但し一般式（１）で表されるユニットを２つ以上有する化合物が共重合成分として含まれる場合には、該ユニットを１つしか含まない化合物は無くてもよい。従って該ユニットを１つしか含まない化合物が全重合性化合物量に占める割合は０〜９９．５重量％と表現できる。本発明のセパレーター用フィルムの製造においては架橋性の重合性化合物を重合または共重合に用いることが必須である。用いる架橋性重合性化合物が架橋性の一般式（１）で表されるユニットを２つ以上有する重合性化合物である場合、その全重合性化合物量に占める割合としては０．５〜１００重量％が好ましく、３０〜１００重量％がより好ましく、５０〜１００重量％が特に好ましい。また用いる架橋性重合性化合物が架橋性の一般式（１）で表されるユニットを２つ以上有する重合性化合物以外の他の重合性化合物である場合、その全重合性化合物量に占める割合としては、０．５〜１００重量％が好ましく、０．５〜８０重量％がより好ましく、０．５〜５０重量％の範囲が特に好ましい。セパレーターの薄膜強度を考慮すると、本発明のセパレーター用フィルムの構成成分として用いる重合体のモノマーとしては、モノマー１分子中に含まれる一般式（１）で表されるユニットの数が３つ以上であるモノマーが含まれることが特に好ましい。
【００４２】
本発明のセパレーター用フィルムの構成成分として好ましい重合体は、一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有する化合物の少なくとも一種を重合し、あるいは該化合物を共重合成分として重合することにより得られる。本発明のセパレーター用フィルムに用いる重合体は、前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有する化合物の単独重合体であっても、該カテゴリーに属する２種以上の共重合体であっても、あるいは該化合物の少なくとも一種と他の重合性化合物との共重合体であってもよい。
【００４３】
前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有する重合性化合物（モノマー）との共重合に用いる他の重合性化合物としては、前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有する化合物と共重合できる化合物であれば特に制限はなく、公知の単官能重合性化合物あるいは多官能重合性化合物の中から、目的に応じて適宜選択して用いることができる。例えば、共重合可能な単官能重合性化合物としては、メタクリル酸ω−メチルオリゴオキシエチルエステル等のオキシアルキレン鎖を有するアクリル（もしくはメタクリル）エステル、メタクリル酸メチルもしくはアクリル酸ｎ−ブチル等のアクリル酸（もしくはメタクリル酸）アルキルエステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタクリルアミド、アクリロイルモルホリン、メタクリロイルモルホリン、もしくはＮ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリル（もしくはメタクリル）アミド等のアクリル（もしくはメタクリル）アミド系化合物、スチレンもしくはα−メチルスチレン等のスチレン系化合物、Ｎ−ビニルアセトアミドもしくはＮ−ビニルホルムアミド等のＮ−ビニルアミド系化合物、またはエチルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル等を挙げることができる。これらの中で好ましいのは、オキシアルキレン鎖を有するウレタンアクリレート（もしくはメタクリレート）、オキシアルキレン鎖を有するアクリル（もしくはメタクリル）エステル、またはアクリル（もしくはメタクリル）アミド系化合物である。
【００４４】
共重合可能な架橋性の多官能重合性化合物としては、例えば、分子量１００００以下のポリアルキレングリコール（例えばオリゴエチレンオキシド、ポリエチレンオキシド、オリゴプロピレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体等）のジアクリレートもしくはジメタクリレート、直鎖、分岐もしくは環式の炭素数２〜２０個のアルキレングリコール（例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，７−ヘプタンジオール、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、１，１０−デカンジオール、シクロヘキサン−１，４−ジオール）のジアクリレートもしくはジメタクリレート、例えばグリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、グルコース、マンニット等のごとき３個以上のＯＨ基を有する直鎖、分岐もしくは環式の多価アルコールの２個以上のＯＨ基がアクリロイルオキシ基もしくはメタクリロイルオキシ基に置き換わった多官能アクレートもしくはメタクリレート化合物（例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）、トリメチロールプロパントリメタクリレート（ＴＭＰＴＭ）、ペンタエリスリトールトリアクリレート（ＰＥＴＡ）、ペンタエリスリトールトリメタクリレート（ＰＥＴＭ）、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート（ＤＰＨＭ）等）、前記多価アルコールの２個以上のＯＨ基がアクリロイルオキシ−オリゴ（またはポリ）エチレンオキシ（またはプロピレンオキシ）基に置き換わった分子量２００００以下の多官能アクリレート化合物、前記多価アルコールの２個以上のＯＨ基がメタクリロイルオキシ−オリゴ（またはポリ）エチレンオキシ（またはプロピレンオキシ）基に置き換わった分子量２００００以下の多官能メタクリレート化合物、トリレンジイソシアナートとヒドロキシアルキルアクリレート（またはメタクリレート）（例えばヒドロキシエチルアクリレート）反応物等のごとき芳香族ウレタンアクリレート（またはメタクリレート）化合物、ヘキサメチレンジイソシアナート等の脂肪族ジイソシアナートとヒドロキシアルキルアクリレート（またはメタクリレート）（例えばヒドロキシエチルメタクリレート）との反応物等のごとき脂肪族ウレタンアクリレート（またはメタクリレート）化合物、ジビニルベンゼン、ジビニルエーテル、ジビニルスルホン等のジビニル化合物、ジアリルフタレート、ジアリルカーボネート等のジアリル化合物等が挙げられる。
【００４５】
これらの多官能重合性化合物の中で、本発明のセパレーター用フィルムあるいは本発明において用いられるフィルムのイオン伝導性、強度、賦形性等の面から、重合性官能基がアクリロイル基またはメタクリロイル基であり、かつ複数のオキシアルキレン構造単位を有するものが好ましく、更にウレタン結合を有するものが特に好ましい。
【００４６】
本発明のセパレーター用フィルムあるいはそれを用いる電気化学装置の製造において、前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有する重合性化合物（モノマー）の重合あるいは共重合は、モノマー中のアクリロイル基もしくはメタクリロイル基の重合性を利用した一般的な方法を採用することができる。即ち、これらモノマー単独、あるいはこれらモノマーと他の前記の共重合可能な重合性化合物の混合物に、粒状支持体、アゾビスイソブチロニトリル及びベンゾイルパーオキサイド等のラジカル重合触媒、ＣＦ₃ ＣＯＯＨ等のプロトン酸またはＢＦ₃ もしくはＡｌＣｌ₃ 等のルイス酸等のカチオン重合触媒、あるいはブチルリチウム、ナトリウムナフタレン及びリチウムアルコキシド等のアニオン重合触媒を用いて、ラジカル重合、カチオン重合あるいはアニオン重合させることができる。さらに、前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有する重合性化合物と他の重合性化合物の一種としてのオキシアルキレン鎖を有するウレタンアクリレート（もしくはメタクリレート）の合計の含有量が全重合性化合物重量に対して、２０重量％を超えるような場合は、無酸素条件に近い条件下で、温度を７０℃以上に昇温するだけで重合を行うこともできる。
【００４７】
また、本発明のセパレーター用フィルムに用いる重合体は、前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有する重合性化合物の少なくとも一種から得られる重合体及び／または該化合物を共重合成分とする共重合体と他の重合体との混合物または複合物であってもよい。例えば、前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有する重合性化合物の少なくとも一種から得られる重合体及び／または該化合物を共重合成分とする共重合体と、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリブタジエン、ポリメタクリル（もしくはアクリル）酸エステル類、ポリスチレン、ポリホスファゼン類、ポリシロキサン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルエチルエーテル、またはポリシラン等の重合体など、電気化学装置のセパレーター構成成分として電気化学的に安定な重合体であり、得られるセパレーターとしての機能を損なわず、かつイオン伝導性など電気化学装置の作動や性能に悪影響を及ぼさないポリマーであれば熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂など如何なる重合体との混合物または複合物を本発明のセパレーター用フィルムに用いてもよい。
【００４８】
共重合体の場合には、共重合体中に含まれる前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有する重合性化合物由来の構造単位の量は、その他の共重合成分あるいは重合体混合物または複合物成分の種類によって異なるが、他の重合性化合物としてオキシアルキレン鎖を有するウレタンアクリレート（もしくはメタクリレート）を共重合成分として含まない場合は、電池や電気二重層コンデンサなどの電気化学装置に用いたときのイオン伝導度および膜強度を考慮すると、この共重合体全量に対し２０重量％以上であることが好ましく、さらに好ましくは５０重量％以上である。他のオキシアルキレン鎖を有するウレタンアクリレート（もしくはメタクリレート）を共重合成分として含む場合は、その量に応じて、前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有する重合性化合物由来の構造単位の含量は減らしても十分なイオン伝導度及び膜強度が得られるが、少なくとも０．５重量％以上であることが必要であり、２重量％以上であることが好ましく、５重量％以上であることが特に好ましい。
【００４９】
また、前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有する重合性化合物を共重合成分とする共重合体の量が、セパレーター用フィルムに用いる重合体の総量に対して５０重量％以上になることが望ましい。前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有する重合性化合物由来の構造単位が、上記指定量範囲内である場合は、重合体の膜強度を十分に発現でき、また、電池として使用する場合のイオン伝導度も大きい。本発明のセパレーター用フィルムに用いられる重合体の繰り返しモノマー単位中の、前記一般式（１）で表されるユニット由来のオキシアルキレン鎖に含まれる酸素原子の数は１〜１０００の範囲が好ましく、２〜５００の範囲がより好ましく、５〜１５０の範囲が特に好ましい。本発明の一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有する重合性化合物の分子量としては約１５０〜６００００の範囲が好ましく、約１８０〜３００００の範囲がより好ましく、約２７０〜９０００の範囲が特に好ましい。これらの中で分子量が高い化合物は、高粘度もしくは固体であること及び得られる重合体における架橋密度が低いため、目的によっては使用が制限されることがあるが、その場合は、より低分子量のこれらの化合物と併用して用いることにより、その問題点を解消して好ましく用いることができる。
【００５０】
本発明のセパレーター用フィルムに用いる（共）重合体中のモノマーは、前記一般式（１）で表されるユニットにおいて、（ａ）ｘが０または１、ｙが０または１、ｚが０または１（但しｘ＝０、ｙ＝０のときはｚ＝０）の場合は、原料となる対応イソシアネート化合物ＣＨ₂=Ｃ（Ｒ¹ ）ＣＯ［Ｏ（ＣＨ₂ ）_x （ＣＨ（ＣＨ₃ ））_y ］_z ＮＣＯを用いて製造できる。この化合物は反応性が高く、種々のオキシアルキレン化合物との反応が容易にできる。また反応後得られるモノマーは液体で粘性が低く、溶媒系での反応が容易という利点がある。
【００５１】
一方本発明のセパレーター用フィルムに用いる（共）重合体中の必須成分であるモノマーにおいて、
（ｂ）ｘ＝２〜５、ｙ＝０、ｚ＝１〜１０、
（ｃ）ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜５（ランダムまたは交互配列）、ｚ＝１〜１０、
または
（ｄ）ｘ＝０、ｙ＝１〜５、ｚ＝１〜１０
であるモノマーは、重合性は低くなるため、保存安定性が良好となり、モノマーとしての取扱い性は良好である。
特に（ｃ）および（ｄ）の場合において、側鎖メチル基が多く存在すると、誘電率は低下するが、高分子量の重合体にしても側鎖メチル基の少ないものに比べ融点、粘性が高くならない特徴があり、用途によっては極めて有利な重合体である。従って、これらモノマーの特性を利用し、適したモノマーを組合せることにより、あるいは他の重合性化合物や他のポリマーと組合わせることにより用途に適したセパレーター用フィルムとすることができる。
【００５２】
また本発明のセパレーター用フィルムを製造する場合には、前記モノマーに、電池の電解液に用いる溶媒や電解質あるいは他の重合性化合物を予め添加して重合し、本発明のセパレーター用フィルム中に予め溶媒や電解質を含ませておくことも可能であり、本発明の好ましい実施形態の一つである。こうすることにより、現在とられているような電池組み立て後に電解液を後含浸させることは必ずしも必要でなくなり、電池組み立て工程の簡易化や歩留り向上に優位となる。
使用できる溶媒、電解質としては、電池に用いられる電解液に用いることのできる溶媒、電解質であれば一向に差し支えない。
そのような溶媒としては、トリエチレングリコールジメチルエーテルもしくはテトラエチレングリコールジメチルエーテル等のオリゴエーテル類、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、もしくはジエチルカーボネート等のカーボネート類、ベンゾニトリルもしくはトルニトリル等の芳香族ニトリル類、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドンもしくはＮ−ビニルピロリドン等の含窒素系溶媒、ジメチルスルホキシドもしくはスルホラン等の含硫黄系溶媒、またはリン酸エステル類等が挙げられる。この中で、オリゴエーテル類またはカーボネート類が好ましく、カーボネート類が特に好ましい。
【００５３】
電解質としてはＬｉＣＦ₃ ＳＯ₃ 、ＬｉＮ（ＣＦ₃ ＳＯ₂ ）₂ 、ＬｉＰＦ₆ 、ＬｉＣｌＯ₄ 、ＬｉＩ、ＬｉＢＦ₄ 、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＡｓＦ₆ 、ＮａＣＦ₃ ＳＯ₃ 、ＮａＰＦ₆ 、ＮａＣｌＯ₄ 、ＮａＩ、ＮａＢＦ₄ 、ＮａＡｓＦ₆ 、ＫＣＦ₃ ＳＯ₃ 、ＫＰＦ₆ 、もしくはＫＩ等のアルカリ金属塩、（ＣＨ₃ ）₄ ＮＢＦ₄ 等の４級アンモニウム塩、または（ＣＨ₃ ）₄ ＰＢＦ₄ 等の４級ホスホニウム塩等が挙げられる。
【００５４】
本発明によるセパレーター用フィルムとしては、その使用用途から薄膜フィルムであることが特に好ましい形態であり、かかる薄膜のフィルムを得る為に前記モノマー含有物を膜状等の形に成形後重合あるいは加圧成型重合させることが特に好ましい実施形態の一つである。
【００５５】
即ち、前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有する重合性化合物（モノマー）の少なくとも一種と、場合によってはアルカリ金属塩、４級アンモニウム塩、４級ホスホニウム塩のごとき少なくとも一種の電解質とを混合し、場合によっては、さらに他の重合性化合物及び／または可塑剤及び／または溶媒を添加混合した重合性モノマー含有物を前記触媒の存在下あるいは非存在下に、押し出し成形、カレンダー成形、プレス成形などの方法で膜状等の形状に成形後あるいは成形中に、例えば加熱及び／または可視光、紫外線等の電磁波を照射して重合させ、膜状重合物とすることにより、加工面での自由度が広がり、応用上の大きなメリットとなる。
【００５６】
溶媒を用いる場合には、モノマーの種類、他の重合性化合物の有無、および重合触媒の有無にもよるが、重合を阻害しない溶媒であればいかなる溶媒でも良く、例えば、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、トルエン、ジメチルカ−ボネート、もしくはエタノール、またはこれらのうちの２種以上の混合物等を用いることができる。
重合させる温度としては、モノマーの種類や他の重合性化合物の有無にもよるが、重合が起こる温度であれば良く、通常は、０℃から２００℃の範囲で行えばよい。電磁波照射により重合させる場合には、モノマーの種類や他の重合性化合物の有無にもよるが、例えば、ベンジルメチルケタール、ベンゾフェノン等の開始剤を使用して、数ｍＷ以上の紫外光またはγ線等を照射して重合させることができる。
【００５７】
本発明のセパレーターは他の支持体との複合フィルムでも良い。こうすることにより、フィルムとしての強度をさらに高めることができ、あるいは、フィルム厚みを精度よく制御できる。複合する支持体の種類や量によっては電解液吸液後のイオン伝導度の低下や安定性の悪化を招くので、適したものを選ぶ必要がある。また、複合フィルム内に電解液あるいはイオン種が入り得る空孔が適度に存在するように複合した場合には、電解液吸液によりその空孔内に電解液あるいはイオン種が充満して、複合フィルム内に電解液あるいはイオン種を分散・保持することになり、フィルムやセパレーターの強度を損ねることなく、イオン伝導度やイオン移動度を増加させることもできる。複合する支持体としては、板状、格子状、焼結体、粒状、膜状など目的に応じた形状のものを用いることができ、とりわけ、多孔質の支持体はイオン伝導度などの面から本発明のフィルム及びセパレーターにおいてより好ましく用いられる。また、電気化学装置に占めるセパレーター量の割合を出来るだけ少なくするためなど、電気化学装置に用いるセパレーターが薄膜であることが望まれる場合に支持体を用いる場合には支持体としては膜状あるいは均一な大きさの粒状であることが特に好ましい。かかる場合に、膜状あるいは粒状の支持体を複合することにより、柔軟性、可撓性に優れ、厚み精度が良い複合フィルムあるいはセパレーターを得ることができ、これを用いることにより、性能や安定性の良い電気化学装置とすることができる。
【００５８】
膜状支持体としてはポリプロピレン製不織布やポリエチレン製ネットのような網状ポリオレフィンシート等の多孔性ポリオレフィンシート、セルガード（セラニーズ社製商品名）等のポリオレフィン製マイクロポーラスフィルムやナイロン不織布等のような非電導性膜状支持体またはイオン伝導性膜状支持体が挙げられるが、その中でも多孔性ポリオレフィンシートが安定性等の面から特に好ましい。
【００５９】
膜状支持体の空孔の形状やサイズとしては、重合性モノマー含有物及び／または電解質含有液が含浸あるいは充填され得る形状やサイズであれば良く特に限定されない。
空孔の形状の一例を挙げれば、格子状あるいは網目状支持体の格子あるいは網目空間や、通常多孔性と表現される場合の形状、例えば支持体の表面または内部に形成されている、少なくとも支持体の外界と通じている凹面状、袋状あるいはトンネル状などの空間が挙げられる。
そのようなサイズや形状の空孔を有する膜状支持体の中で、形成されるセパレーター用フィルムの強度、加工性などセパレーター用フィルムとしての機能が損なわれない限りにおいて、また電解質を含むセパレーターのイオン伝導性が使用目的に適合するものである限りにおいて、空孔のサイズは大きいほうが良く、仮にふるいのサイズで表現すれば５００メッシュ（ＡＳＴＭ）より大きいものが特に好ましく、３００メッシュ以上のものが更により好ましい。
【００６０】
膜状支持体の空孔率としては、１０〜９０％程度であればよいが、強度の許す限りできるだけ空孔率の大きいものが良く、好ましい空孔率の範囲としては２０〜９０％の範囲であり、強度とイオン伝導性の最適バランス面から、空孔率の範囲としては３０〜８０％の範囲が特に好ましい。
【００６１】
複合方法としては特に制限がないが、例えば、一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有する重合性化合物（モノマー）の少なくとも一種、またはこれに少なくとも一種の電解質及び／または溶媒、更に場合によっては他の重合性化合物を添加した混合物を、例えば膜状の膜状支持体に含浸後、かかるモノマーを重合する方法が、均一に複合でき、膜厚制御が簡便であり、特に好ましい。
【００６２】
粒状支持体としてはポリスチレン／ジビニルベンゼン共重合体ゲル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の各種非電導性ポリマーまたはイオン伝導性ポリマー製フィラー、α−、β−またはγ−アルミナ、シリカ等のイオン伝導性または非電導性セラミックス製フィラーが挙げられる。
複合フィルムの強度アップ、電解液保液量を高める等の観点から、支持体は多孔質、あるいは一次粒子が凝集した二次粒子、繊維状、網目状もしくは三次元網目状構造のような構造体内部に空孔を有する凝集体構造をもつものが特に好ましい。このような構造をもつ支持体の例を具体的に挙げれば、例えばアエロジル（日本アエロジル（株）製商品名）のようなシリカ粒子、アルミナ粒子、各種繊維あるいはこれらの凝集構造体が挙げられ、安定性、複合し易さ等の面からアルミナ粒子が特に好ましい。
【００６３】
本発明の電気化学装置の代表例としては、電池と電気二重層コンデンサがあるが、本発明のセパレーター用フィルムを用いて本発明の電池を作製する場合、フィルム作製時に電解液を予め適当量含浸させるなどして電解質を予め含ませて使用してもよく、フィルム作製後に電解液を適当量含浸させるなどして電解質を含ませておいてから使用しても良く、本発明のフィルムはフィルムから電解液が滲み出し難く、フィルムとしてのイオン伝導度も良好である。
さらに、本発明のこのようなイオン伝導性セパレーターを、高分子固体電解質と複合した正極及び負極と組み合わせることにより、漏液がなく信頼性が高く、形状自由性のある固体Ｌｉ二次電池等の電池を得ることができる。
【００６４】
また、支持体として液晶表示装置においてスペーサーとして用いられる棒状物あるいは球状物（本発明においては総称して粒状物という。）など、できるだけ大きさの均質な支持体を用いると得られる複合フィルム及び複合フィルムからなるセパレーターの厚み精度を上げることができるので、かかる大きさの均質な支持体は本発明のセパレーター用フィルム及びセパレーターにおいて極めて好ましく用いられる。このように均質な、厚み精度の高い複合フィルムあるいはセパレーターを得るためには支持体として、前記のように不織布などのような膜状あるいはネット状の支持体を用いることが好ましいことは勿論であるが、適切な大きさのかかる粒状物、例えば球形、卵形、立方体状、直方体状、円筒ないしは棒状、糸鞠状などの形状の支持体を用いることにより、より少ない複合量で強度、柔軟性、可撓性、イオン伝導性に優れた均質なフィルムやセパレーターとすることができる。
【００６５】
複合フィルムあるいはセパレーター内においてフィルムあるいはセパレーター面に平行な方向の連続層を形成している膜状あるいはネット状の支持体のフィルムあるいはセパレーター厚み方向の厚さは、フィルムあるいはセパレーターの厚み以下のものであれば良く、目的に応じて適宜選択して定めることができる。また、連続層を形成していない、膜状あるいはネット状以外の支持体（前記粒状物）の大きさは、重合性モノマー含有物及び／または電解質含有液と混合でき、得られる複合フィルムあるいはセパレーターの強度、加工性、形状等その機能が損なわれない限りにおいて、更に電解質を含むセパレーターのイオン伝導性が使用目的に適合するものである限りにおいて特に限定されるものではない。例えば、用いる対象が薄膜のフィルムあるいはセパレーターである場合には、大きさが０．０１μｍ〜１００μｍであることが好ましく、０．０１μｍ〜３０μｍであることがより好ましい。本発明において支持体の「大きさ」とは、複合フィルムあるいはセパレーター内において存在する支持体の、フィルムあるいはセパレーター面に垂直な方向、すなわちフィルムあるいはセパレーターの厚み方向の大きさをいう。非連続層を形成している形状を有する支持体である前記粒状物が、例えば球形である場合には「大きさ」とは粒子径であり、円筒、棒あるいは角柱状である場合には長手方向を水平に置いた場合の高さ（断面径）であり、６面体、多面体あるいは糸鞠状である場合には最大高さである。例えば、直径９μｍの無アルカリガラスを長さ５０μｍに切断した円柱状の粒状物（通常ファイバースペーサーともいわれる。）の場合は高さは９μｍである。
【００６６】
複合フィルム及び複合フィルムからなるセパレーターの厚み精度を上げるために複合する大きさの均質な支持体粒状物としては、目的とする電気化学装置の電気化学的特性や安定性、安全性など面で悪影響を与えないものであれば、有機系あるいは無機系の如何なる材質のものでも良く、例えば液晶表示装置においてスペーサーとして用いられる粒状物は好適な支持体の例であり、より具体的に例示すれば、シリカ、アルミナ、無アルカリガラス等の無機系粒状物、メラミン樹脂、尿素樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン／ジビニルベンゼン共重合体ゲル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの有機系粒状物が挙げられる。このような粒状物のなかでは、電極間の固体電解質層内に均一に分散させる上で球形及び円筒ないしは棒状物が特に好ましい。
【００６７】
本発明により厚さが１μｍ〜１１０μｍの範囲の均質な厚さの電気化学的装置のセパレーターが得られるが、ここで「均質な厚さ」とは、厚さが１μｍ〜１１０μｍの範囲内の特定の値であって、そのバラツキが±１０％以内であることをいい、例えば１０μｍの膜厚である場合は膜厚のバラツキが±１．０μｍ以内であることをいう。
【００６８】
本発明において、厚さが１μｍ〜１１０μｍの範囲の均質な厚さの電気化学的装置のセパレーターを得るために複合して用いる粒状支持体としては、大きさが１μｍ〜１００μｍの範囲にある均質な大きさの支持体を用いるが、ここで「均質な大きさ」について、「大きさ」とは前記のとおりであり、「均質」とは粒状支持体の大きさ（例えば球形の場合は粒子径）のバラツキが次のものをいう。
すなわち、大きさが１μｍ〜１００μｍの範囲内の特定の値であって、そのバラツキが±１０％以内であることをいい、例えば大きさが１０μｍの粒状支持体の場合はバラツキが±１．０μｍ以内であることをいう。本発明において、厚さが１μｍ〜１１０μｍの範囲の均質な厚さの電気化学的装置のセパレーターを得るために複合して用いる粒状支持体としては、大きさが１μｍ〜１００μｍの範囲にあってそのバラツキが上記の範囲にあればよいが、バラツキが±７％以内であることがより好ましい。
【００６９】
本発明の電気化学装置のセパレーターとしては、厚さは１μｍ〜１１０μｍの範囲のものが電気化学装置特性上好ましく、１μｍ〜５０μｍの範囲のものがより好ましく、特に薄型二次電池や電気二重層コンデンサなどの装置においては１μｍ〜３０μｍの範囲のものが特に好ましい。
【００７０】
本発明において、粒状支持体を複合した複合フィルム中の電解質あるいはイオン種の保有量を多くして、イオン伝導性、イオン移動度を増加させることを目的とする場合には、用いる粒状支持体の比表面積はできるだけ大きいことが好ましく、ＢＥＴ法で測定した値が１０ｍ² ／ｇ以上が好ましく、よりイオン伝導性、イオン移動度を高めるためには５０ｍ² ／ｇ以上がより好ましい。
【００７１】
本発明の電池に用いる負極活物質としては，後述のように、アルカリ金属、アルカリ金属合金、炭素材料のようなアルカリ金属イオンをキャリアーとする低酸化還元電位のものを用いることにより、高電圧、高容量の電池が得られるので好ましい。従って、かかる負極を用い、アルカリ金属イオンをキャリアーとする電池に用いる場合の電解質としてはアルカリ金属塩が必要となる。
【００７２】
このアルカリ金属塩の種類としては、例えば、ＬｉＣＦ₃ ＳＯ₃ 、ＬｉＮ（ＣＦ₃ ＳＯ₂ ）₂ 、ＬｉＰＦ₆ 、ＬｉＣｌＯ₄ 、ＬｉＩ、ＬｉＢＦ₄ 、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＡｓＦ₆ 、ＮａＣＦ₃ ＳＯ₃ 、ＮａＰＦ₆ 、ＮａＣｌＯ₄ 、ＮａＩ、ＮａＢＦ₄ 、ＮａＡｓＦ₆ 、ＫＣＦ₃ ＳＯ₃ 、ＫＰＦ₆ 、ＫＩ等を挙げることができる。この中で、アルカリ金属としては、リチウムまたはリチウム合金を用いた場合が、高電圧、高容量であり、かつ薄膜化が可能である点から最も好ましい。また、炭素材負極の場合には、アルカリ金属イオンだけでなく、４級アンモニウム塩、４級ホスホニウム塩、遷移金属塩、各種プロトン酸が使用できる。
【００７３】
本発明の電池の構成において、負極にアルカリ金属、アルカリ金属合金、炭素材料、導電性高分子のようなアルカリ金属イオンをキャリアーとする低酸化還元電位の電極活物質（負極活物質）を用いることにより、高電圧、高容量の電池が得られるので好ましい。このような電極活物質の中では、リチウム金属あるいはリチウム／アルミニウム合金、リチウム／鉛合金、リチウム／アンチモン合金等のリチウム合金類が最も低酸化還元電位であるため特に好ましい。また、炭素材料もＬｉイオンを吸蔵した場合低酸化還元電位となり、しかも安定、安全であるという点で特に好ましい。Ｌｉイオンを吸蔵放出できる炭素材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、気相法で合成した熱分解カーボン及びその黒鉛化物、石油コークス、石炭コークス、ピッチ系炭素、ポリアセン、Ｃ₆₀、Ｃ₇₀等のフラーレン類等が挙げられる。
【００７４】
本発明の電池の構成において、正極に金属酸化物、金属硫化物、導電性高分子あるいは炭素材料のような高酸化還元電位の電極活物質（正極活物質）を用いることにより、高電圧、高容量の電池が得られるので好ましい。このような電極活物質の中では、充填密度が高くなり、体積容量密度が高くなるという点では、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化バナジウム、酸化ニッケル、酸化モリブデン等の金属酸化物、硫化モリブデン、硫化チタン、硫化バナジウム等の金属硫化物が好ましく、特に酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化コバルト等が高容量、高電圧という点から好ましい。
【００７５】
この場合の金属酸化物や金属硫化物を製造する方法は特に限定されず、例えば、「電気化学、第２２巻、５７４頁、１９５４年」に記載されているような、一般的な電解法や加熱法によって製造される。また、これらを電極活物質としてリチウム電池に使用する場合、電池の製造時に、例えば、Ｌｉ_x ＣｏＯ₂ やＬｉ_x ＭｎＯ₂ 等の形でＬｉ元素を金属酸化物あるいは金属硫化物に挿入（複合）した状態で用いるのが好ましい。このようにＬｉ元素を挿入する方法は特に限定されず、例えば、電気化学的にＬｉイオンを挿入する方法や、米国特許第４３５７２１５号に記載されているように、Ｌｉ₂ ＣＯ₃ 等の塩と金属酸化物を混合、加熱処理することによって実施できる。
【００７６】
また柔軟で、薄膜にし易いという点では、正極活物質として導電性高分子が好ましい。導電性高分子の例としては、ポリアニリン、ポリアセチレン及びその誘導体、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリピロリレン及びその誘導体、ポリチエニレン及びその誘導体、ポリピリジンジイル及びその誘導体、ポリイソチアナフテニレン及びその誘導体、ポリフリレン及びその誘導体、ポリセレノフェン及びその誘導体、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリフリレンビニレン、ポリナフテニレンビニレン、ポリセレノフェンビニレン、ポリピリジンジイルビニレン等のポリアリーレンビニレン及びそれらの誘導体等が挙げられる。中でも有機溶媒に可溶性のアニリン誘導体の重合体が特に好ましい。これらの電池あるいは電極において電極活物質として用いられる導電性高分子は、後述のような化学的あるいは電気化学的方法あるいはその他の公知の方法に従って製造される。
【００７７】
また、炭素材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、気相法黒鉛、石油コークス、石炭コークス、フッ化黒鉛、ピッチ系炭素、ポリアセン等が挙げられる。
また、本発明の電池あるいは電極において電極活物質として用いられる炭素材料は、市販のものを用いることができ、あるいは公知の方法に従って製造される。
【００７８】
本発明の電極あるいは電池における正極活物質として、特に有機溶媒可溶性のアニリン系重合体を用いると、成形を溶液塗布で行なうことができるので特に有利であり、薄膜電池を作製する場合に極めて有利である。アニリン系重合体としては、ポリアニリン、ポリ−ｏ−トルイジン、ポリ−ｍ−トルイジン、ポリ−ｏ−アニシジン、ポリ−ｍ−アニシジン、ポリキシリジン類、ポリ−２，５−ジメトキシアニリン、ポリ−２，６−ジメトキシアニリン、ポリ−２，５−ジエトキシアニリン、ポリ−２，６−ジエトキシアニリン、ポリ−ｏ−エトキシアニリン、ポリ−ｍ−エトキシアニリン及びこれらの共重合体を挙げることができるが、特にこれらに限定されるものではなく、アニリン誘導体から導かれる繰返し単位を有する重合体であれば良い。また、有機溶媒可溶性のアニリン系重合体中の側鎖の導入量は、多いほど溶解性という点では都合が良いが、導入量が増加するほど、正極としての重量あたりの容量が低下するというマイナス面が表れる。従って、好ましいアニリン系重合体としては、例えば、ポリアニリン、ポリ−ｏ−トルイジン、ポリ−ｍ−トルイジン、ポリ−ｏ−アニシジン、ポリ−ｍ−アニシジン、ポリキシリジン類が挙げられる。
【００７９】
本発明において用いられるアニリン系重合体の重合方法は特に限定されるものではないが、一般には、例えば、「ジャーナル・オブ・ケミカル・ソサエティー、ケミカル・コミュニケーション、１７８４頁（１９８７）」等で報告されているように、アニリン、ｏ−アニシジン等のアニリン誘導体を電気化学的または化学的に酸化重合する方法が挙げられる。
【００８０】
電気化学的酸化重合は、陽極酸化によって行われ、電流密度約０．０１〜５０ｍＡ／ｃｍ² 、電解電圧０．１〜３０Ｖの範囲で、定電流法、定電圧法あるいはそれ以外の如何なる方法をも用いることができる。電解液のｐＨとしては特に制限はないが、好ましくはｐＨが３以下、特に好ましくは２以下である。ｐＨ調節に用いる酸の具体例としては、ＨＣｌ、ＨＢＦ₄ 、ＣＦ₃ ＣＯＯＨ、Ｈ₂ ＳＯ₄ 、ＨＮＯ₃ 、パラトルエンスルホン酸等の強酸を挙げることができるが、特にこれらに限定されるものではない。
化学的酸化重合の場合には、例えば、アニリン誘導体を酸性溶液中で過酸化物、過硫酸塩のような酸化剤で酸化重合させることができる。この場合に用いる酸としては、電気化学的酸化重合の場合に用いるものと同様のものを用いることが出来るが、これらに限定されるものではない。
【００８１】
このような方法で得られる、本発明で用いられるアニリン系重合体の分子量は特に限定されないが、通常２０００以上のものであれば好ましい。
このような方法によって得られるアニリン系重合体は、一般的に重合溶液中のアニオンをドーパントとして含んだ状態で得られる場合が多く、溶解性や重量当りの容量の面で不利となる。従って、例えば成膜成形法により、電極に成形する前に、これらアニオンを脱ドープし、さらに、還元型にすることが好ましい。脱ドープの方法としては特に制限はないが、一般的にはアンモニア水、水酸化ナトリウム等の塩基で処理する方法がとられる。また、還元方法についても特に制限はなく、一般的な化学的あるいは電気化学的還元を行なえばよい。例えば、化学的還元方法については、ヒドラジンやフェニルヒドラジン溶液中に塩基で処理したアニリン系重合体を室温下浸漬もしくは撹拌することで容易に還元できる。
【００８２】
このようにして得た脱ドープ型もしくは還元型アニリン系重合体は、種々の有機溶媒に可溶であり、溶液状態で、前記一般式（１）で表されるユニットを有する重合性化合物の少なくとも一種を含有する重合性モノマー含有物と混合でき、そのように調製した含有物を用いて、例えば塗布法等により、種々の支持体、例えば、電極上へ薄膜形成したり、あるいはその他の形状へ成形することにより、電極を製造することができる。
【００８３】
アニリン系重合体が溶解する溶媒としては、ベンゼン環上の置換基の種類によるので、特に限定されないが、Ｎ−メチルピロリドンのようなピロリドン類、ジメチルホルムアミドのようなアミド類、ｍ−クレゾール、ジメチルプロピレンウレア等の極性溶媒等が挙げられる。
【００８４】
次に、本発明の電池の製造方法の一例について詳しく説明する。本発明の電池の製造方法としては、電池構成用構造体として正極、前記［１］〜［９］記載のフィルムからなるセパレーター及び負極を任意の順に積層して正極と負極との間にセパレーターを積層挟持させて正極／セパレーター／負極積層物を形成する工程、かかる構成をとる電池構成用構造体内に前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種及び少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を満たす工程および重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする電池の製造方法が挙げられる。
【００８５】
また、本発明の電池の製造方法としては、正極及び負極の少なくとも一方に予め前記［１］〜［９］のいずれかに記載のフィルムからなるセパレーターを積層させた正極／セパレーター積層物及び／または負極／セパレーター積層物を用いて、電池構成用構造体として正極と負極の間にセパレーターが積層挟持された正極／セパレーター／負極積層物を形成する工程、及びかかる構成をとる電池構成用構造体内に少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する液状物を満たす工程を有することを特徴とする電池の製造方法が挙げられる。
【００８６】
また、本発明の電池の他の製造方法としては、正極及び負極の少なくとも一方に予め前記［１］〜［９］のいずれかに記載のフィルムからなるセパレーターを積層させた正極／セパレーター積層物及び／または負極／セパレーター積層物を用いて、電池構成用構造体として正極と負極の間にセパレーターが積層挟持された正極／セパレーター／負極積層物を形成する工程、及びかかる構成をとる電池構成用構造体内にオキシアルキレン基を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種及び少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を満たす工程および重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする電池の製造方法が挙げられる。
【００８７】
更にまた、本発明の電池の他の製造方法としては、正極及び負極の少なくとも一方に予め前記［１］〜［９］のいずれかに記載のフィルムからなるセパレーターを積層させた正極／セパレーター積層物及び／または負極／セパレーター積層物を用いて、電池構成用構造体として正極と負極の間にセパレーターが積層挟持された正極／セパレーター／負極積層物を形成する工程、及びかかる構成をとる電池構成用構造体内に前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種及び少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を満たす工程および重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする前記［１］〜［９］のいずれかに記載のフィルムからなるセパレーターを有する電池の製造方法が挙げられる。
【００８８】
また、本発明の電池のその他の製造方法としては、正極及び負極の少なくとも一方に予め、前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種または更に少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を含浸及び／または被覆する工程、正極、負極および前記［１］〜［９］のいずれかに記載のフィルムからなるセパレーターを用いて電池構成用構造体として正極と負極の間にセパレーターが積層挟持された正極／セパレーター／負極積層物を形成する工程、及び前記重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする電池の製造方法が挙げられる。
【００８９】
上記の本発明の電池の製造方法において「かかる構成をとる電池構成用構造体内に‥‥‥物を満たす」とは、該構造体の内部における、前記重合性モノマー含有物あるいは前記液状物が実質的に浸入し得る空間にそれらの物を可能な限り満たすこと及び該構造体の表面を前記重合性モノマー含有物あるいは前記液状物で被覆すること、すなわち該構造体の内部および／または表面に前記重合性モノマー含有物あるいは前記液状物を含浸および／または被覆することに限定されず、電池構成用構造体を、電池構成用の他の構造体、例えば円筒型電池、コイン型電池、シート型電池などの電池の外面を構成する、あるいは構成すべき構造体内、例えば円筒型電池構成用の円筒内、に配置した場合に存在する、かかる外面を構成する（すべき）構造体と前記電池構成用構造体との間の空間に前記重合性モノマー含有物あるいは前記液状物を可能な限り満たすことも包含する。
【００９０】
本発明の電池の製造方法において、用いられる正極、負極、あるいは本発明のセパレーターは、特に支持体上に形成して作成したものに限定されないが、シートあるいはフィルム型のものとしてから電池の製造に用いることがより好ましいため、好ましくは異なる材質の支持体上に正極、負極あるいは本発明のセパレーターをシート状あるいはフィルム状に形成したものである。
本発明のセパレーターは、電池構成用構造体の一部を形成する集電体および電極以外の支持体、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレンなどの有機高分子系支持体、ガラスなどの無機系支持体の上に形成し、その後に所望の形状に加工してから支持体から分離して使用するか、支持体から分離してから所望の形状に加工して本発明の電池の製造に用いることができる。
【００９１】
あるいは本発明のセパレーターは、電池構成用構造体の一部を形成する電極を支持体として、その上に形成し、必要に応じて所望の形状に加工して本発明の電池の製造に用いることもできる。
同じく、本発明の電池の製造に用いる電極は、電池構成用構造体の一部を形成する集電体および電極以外の支持体上に形成して、支持体から分離する前にあるいは後に所望の形状に加工して本発明の電池の製造に用いることができ、あるいは電池構成用構造体の一部を形成する支持体、例えば集電体上に電極を形成して、支持体から分離することなく、必要に応じて所望の形状に加工して本発明の電池の製造に用いることが出来る。
【００９２】
前記の本発明の電池の種々の製造方法において用いられる正極あるいは負極とは、電池の構成に用いられる集電体を予め正極あるいは負極と積層させた正極／集電体積層物あるいは負極／集電体積層物であっても良く、製造工程上、かかる積層物を用いることがより好ましい。また、本発明の電池の製造方法において用いられる正極、負極、多孔質支持体、あるいはセパレーターの少なくとも一つが予め前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系の重合性化合物（モノマー）の少なくとも一種を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物あるいは該モノマーと少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を含浸および／または被覆したものであってもよい。このように電極、多孔質支持体あるいはセパレーターの少なくとも一つを前記重合性モノマー含有物で被覆してから電池の製造に用いることにより、製造される電池における正極−セパレーター−負極同志の密着性が向上する。また含浸／被覆前の正極、負極あるいはセパレーターに空孔が存在する場合には、あるいは多孔質支持体には、このように前記重合性モノマー含有物を予め含浸させることにより、電極やセパレーター内の空孔にまでモノマーおよび／または電解質を存在させることができる。
【００９３】
これらのことから重合性モノマー含有物を電極、多孔質支持体あるいはセパレーターに予め含浸／被覆させて、電池構成用構造体を形成した後、重合させることにより正極／セパレーター／負極あるいは集電体／正極／セパレーター／負極／集電体の各構成要素間の密着性が極めて良好となり、製造された電池の容量密度、電流密度、サイクル特性などの向上を図ることができ、極めて好ましい方法の一つである。上記の本発明による電池の製造方法において、電池構成用構造体に前記重合性モノマー含有物を含浸および／または被覆した場合には、その後の工程で該重合性モノマー含有物を、一般式（１）で表されるユニットを有する重合性化合物の少なくとも一種から得られる重合体及び／または該化合物を共重合成分とする共重合体を得る場合の前述の重合方法と同様の方法で重合する、例えば、加熱及び／または電磁波照射等により重合することにより、あるいは、更に、重合後必要に応じて電池構成用構造体の未封止部分をポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂で封止するなどの工程を経て、電極と電解質が良好に接触した電池が得られる。
【００９４】
尚、電池の外面を構成する構成材料あるいは前記支持体はステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属、ポリプロピレン、ポリイミド等の樹脂、あるいは導電性あるいは絶縁性ガラス等のセラミックス材料であればよいが、特にこれらの材料からなるものに限定されるものではなく、また、その形状は、筒状、箱状、シート状その他いかなる形状でもよい。
【００９５】
集電体としては電子伝導性で電気化学的に安定な材料であれば良く、特に限定されないが、出来るだけ比表面積の大きい材料を用いることが好ましい。例えばステンレス鋼、アルミニウム、銅など各種金属及びその焼結体、電子伝導性高分子、カーボンシート、黒鉛材料等を挙げることができる。
また多孔質支持体を用いて積層体を形成する場合、多孔質支持体としては前述の、多孔質支持体との複合フィルムから成る本発明のセパレーターにおいて示した多孔質支持体を用いることができる。
【００９６】
このようにして製造される電池の一例として、薄膜固体二次電池の一例の概略断面図を図１に示す。図中、１は正極、２は本発明のセパレーター、３は負極、４は集電体、５は絶縁性樹脂封止剤（硬化物）である。捲回型電池を製造する場合は、あらかじめ、本発明のセパレーター用フィルムを介して、正極及び負極をはりあわせるなどして積層して捲回して、あるいは捲回と同時に積層して正極／セパレーター／負極積層物を形成し、積層物を円筒状の電池構成用構造体内に挿入後に更に電解質液を注入することにより、あるいは電解質液の他に一般式（１）で表されるユニットを有する重合性化合物や可塑剤を混合した重合性モノマー含有物を注入し重合させるという方法も可能である。
【００９７】
また、本発明のフィルムからなるセパレーターを用いて電池を構成する場合、正極または負極の少なくとも一方の電極のセパレーターに対向する面の任意の外縁部（該面上で電極の端部の部分）に該面の表面積の４０％以下、好ましくは１０％以下の表面積を有する絶縁性の保護板、保護枠もしくは保護リングのごときスペーサーを配置して前記正極／セパレーター／負極積層物構造を構成してもよい。かかる構成をとることにより、本発明の電池は正極−負極間距離の適正及び均質化をはかることができ、あるいは組立時に起こり得る電極外縁部への機械的応力集中による短絡あるいは電池性能の劣化を防止することができ電池の信頼性が向上する。従って、かかる構成は本発明の電池及び電池の製造方法において好ましい実施態様の一つである。用いるスペーサーは絶縁性材料であればよく、特に限定されず、有機系、無機系いずれの材料でもよいが、電池の安定性や作動特性などの面からポリイミド製、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン製などの高分子材料が好ましい。このようにして製造される電池の一例として薄膜固体二次電池の一例の概略断面図を図２及び図３に示す。図２または図３において、１は正極、２は本発明のセパレーター、３は負極、４は集電体、５は絶縁性樹脂封止剤（硬化物）、６は保護枠（スペーサー）、７はセパレーターである。
【００９８】
本発明の電池の製造方法として、正極および負極の少なくとも一方に、予め前記重合性モノマー含有物を含浸及び／または被覆し、本発明のセパレーター用フィルムをセパレーターとして用い、正極および負極の少なくとも一方の、セパレーターに対向する面の任意の外縁部に絶縁性スペーサーを配置して、（集電体／）正極（例えばスペーサー付き）／セパレーター／（スペーサー付き）負極（／集電体）積層物を形成し、積層物の一端部を残して、残りの端部を絶縁性樹脂で封印し、場合によっては更に重合性モノマー含有物あるいは電解質含有液を注入してから重合性モノマー含有物を重合させ、その後未封止の端部を絶縁性樹脂で封止して電池を製造する方法が特に好ましい実施態様の一つとして挙げられる。
【００９９】
また、本発明の電池の他の製造方法として、正極、負極を仮配置した電池構成用構成体内の正極と負極の間に、前記モノマーに、電池の電解液に用いる電解質、溶媒、他の重合性化合物及び／またはスペーサーとなる粒状支持体を混合した混合物を注入し、正極／該混合物／負極積層物の積層面に外部から適度の圧力をかけながら、前記と同様の方法で重合して前記［１］〜［９］のいずれかに記載のフィルムからなるセパレーターを有する電池を製造する方法が挙げられる。この方法においては、正極−負極間に前記枠状のスペーサーあるいは所望の厚さの膜状支持体を予め配置しておくことにより、得られる電池の電極間距離を所望の距離に制御することが望ましいが、前記粒状支持体を電極間距離制御のために用いるため該混合物に該粒状支持体を含ませて用いる場合にはその限りではなく、粒状支持体を含む該混合物を用いて上記のようにして電池を製造する方法は極めて好ましい方法の一つである。
【０１００】
次に本発明の電気二重層コンデンサについて説明する。
本発明の電気二重層コンデンサにおいて、本発明の前記セパレーターを用いることにより、出力電圧が高く、取り出し電流が大きく、あるいは加工性、信頼性に優れた電気二重層コンデンサ、特に全固体型の電気二重層コンデンサが提供される。
本発明の電気二重層コンデンサの一例の概略断面図を図４に示す。この例は、大きさ１ｃｍ×１ｃｍ、厚み約０．５ｍｍの薄型セルで、９は集電体であり、集電体の内側には一対の分極性電極８が配置されており、その間に本発明のセパレーター１０が配置されている。１１は絶縁性樹脂封止剤（硬化物）、１２はリード線である。
【０１０１】
集電体９は電子伝導性で電気化学的に安定な材料であれば良く、特に限定されないが、できるだけ比表面積の大きい材料を用いることが好ましい。例えば、ステンレス鋼、各種金属及びその燒結体、電子伝導性高分子、カーボンシート、黒鉛材料等を挙げることができる。
分極性電極８は、通常電気二重層コンデンサに用いられる炭素材料等の分極性材料からなる電極であればよいが、かかる炭素材料に本発明のセパレーターの構成成分と同様の高分子を複合させたものが好ましい。分極性材料としての炭素材料としては、比表面積が大きければ特に制限はないが、比表面積の大きいほど電気二重層の容量が大きくなり好ましい。例えば、ファーネスブラック、サーマルブラック（アセチレンブラックを含む）、チャンネルブラック等のカーボンブラック類や、椰子がら炭等の活性炭、天然黒鉛、人造黒鉛、気相法で製造したいわゆる熱分解カーボン及びその黒鉛化物、ポリアセン及びＣ₆₀、Ｃ₇₀などのフラーレン類を挙げることができる。
【０１０２】
本発明の電気二重層コンデンサの場合に複合に用いる電解質の種類は特に限定されるものではなく、電荷キャリアーとしたいイオンを含んだ化合物を用いればよいが、形成される高分子固体電解質あるいは電解液中での解離定数が大きく、分極性電極と電気二重層を形成しやすいイオンを含むことが望ましい。このような化合物としては、（ＣＨ₃ ）₄ ＮＢＦ₄ 、（ＣＨ₃ ＣＨ₂ ）₄ ＮＣｌＯ₄ 等の４級アンモニウム塩、ＡｇＣｌＯ₄ 等の遷移金属塩、（ＣＨ₃ ）₄ ＰＢＦ₄ 等の４級ホスホニウム塩、ＬｉＣＦ₃ ＳＯ₃ 、ＬｉＰＦ₆ 、ＬｉＣｌＯ₄ 、ＬｉＩ、ＬｉＢＦ₄ 、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＡｓＦ₆ 、ＮａＣＦ₃ ＳＯ₃ 、ＮａＰＦ₆ 、ＮａＣｌＯ₄ 、ＮａＩ、ＮａＢＦ₄ 、ＮａＡｓＦ₆ 、ＫＣＦ₃ ＳＯ₃ 、ＫＰＦ₆ 、ＫＩ等のアルカリ金属塩、パラトルエンスルホン酸等の有機酸及びその塩、塩酸、硫酸等の無機酸等が挙げられる。この中で、出力電圧が高く取れ、解離定数が大きいという点から、４級アンモニウム塩、４級ホスホニウム塩、アルカリ金属塩が好ましい。４級アンモニウム塩の中では、（ＣＨ₃ ＣＨ₂ ）（ＣＨ₃ ＣＨ₂ ＣＨ₂ ＣＨ₂ ）₃ ＮＢＦ₄ のような、アンモニウムイオンの窒素上の置換基が異なっているものが、形成される高分子固体電解質あるいは電解液中での溶解性あるいは解離定数が大きいという点では好ましい。
【０１０３】
次に本発明の電気二重層コンデンサの製造方法の一例について説明する。 本発明の電気二重層コンデンサの製造方法において、コンデンサ構成用構造体として２枚の分極性電極及び前記［１］〜［９］のいずれかに記載のフィルムからなるセパレーターをそれぞれ任意の順に積層して２枚の分極性電極の間にセパレーターを積層挟持させて電極／セパレーター／電極積層物を形成する工程、及びかかる構成をとるコンデンサ構成用構造体内に少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する液状物を満たす工程を有することを特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法が挙げられる。
【０１０４】
また、本発明の電気二重層コンデンサの製造方法において、コンデンサ構成用構造体として２枚の分極性電極及び前記［１］〜［９］のいずれかに記載のフィルムからなるセパレーターをそれぞれ任意の順に積層して２枚の分極性電極の間にセパレーターを積層挟持させて電極／セパレーター／電極積層物を形成する工程、かかる構成をとるコンデンサ構成用構造体内に前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種及び少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を満たす工程および重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法が挙げられる。
【０１０５】
更にまた、本発明の電気二重層コンデンサの製造方法において、コンデンサ構成用構造体として２枚の分極性電極及び前記［１］〜［９］のいずれかに記載のフィルムからなるセパレーターをそれぞれ任意の順に積層して２枚の分極性電極の間にセパレーターを積層挟持させて電極／セパレーター／電極積層物を形成する工程、かかる構成をとるコンデンサ構成用構造体内に前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種及び少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を満たす工程及び重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする前記［１］〜［９］のいずれかに記載のフィルムからなるセパレーターを有する電気二重層コンデンサの製造方法が挙げられる。
【０１０６】
更にまた、本発明の電気二重層コンデンサの製造方法において、２枚の分極性電極の少なくとも一方に予め、前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種または更に少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を含浸及び／または被覆する工程、２枚の分極性電極および前記［１］〜［９］のいずれかに記載のフィルムからなるセパレーターを用いて電気二重層コンデンサ構成用構造体として２枚の分極性電極の間にセパレーターが積層挟持された電極／セパレーター／電極積層物を形成する工程、及び前記重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法が挙げられる。
【０１０７】
上記の本発明のコンデンサの製造方法において「かかる構成をとるコンデンサ構成用構造体内に‥‥‥‥‥物を満たす」とは、該構造体の内部における、前記重合性モノマー含有物あるいは前記液状物が実質的に浸入し得る空間にそれらの物を可能な限り満たすこと及び該構造体の表面を前記重合性モノマー含有物あるいは前記液状物で被覆すること、すなわち該構造体の内部および／または表面に前記重合性モノマー含有物あるいは前記液状物を含浸および／または被覆することに限定されず、コンデンサ構成用構造体を、コンデンサ構成用の他の構造体、例えば円筒型コンデンサ、コイン型コンデンサ、シート型コンデンサなどのコンデンサの外面を構成する、あるいは構成すべき構造体内、例えば円筒型コンデンサ構成用の円筒内、に配置した場合に存在する、かかる外面を構成する（すべき）構造体と前記コンデンサ構成用構造体との間の空間に前記重合性モノマー含有物あるいは前記液状物を可能な限り満たすことも包含する。
【０１０８】
本発明のコンデンサの製造方法において、用いられる分極性電極、あるいは本発明のセパレーターは、特に支持体上に形成して作成したものに限定されないが、シートあるいはフィルム型のものとしてからコンデンサの製造に用いることがより好ましいため、好ましくは異なる材質の支持体上に電極あるいは本発明のセパレーターをシート状あるいはフィルム状に形成したものである。
本発明のセパレーターは、コンデンサ構成用構造体の一部を形成する集電体および電極以外の支持体、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレンなどの有機高分子系支持体、ガラスなどの無機系支持体の上に形成し、その後に所望の形状に加工してから支持体から分離して使用するか、支持体から分離してから所望の形状に加工して本発明のコンデンサの製造に用いることができる。
【０１０９】
あるいは本発明のセパレーターは、コンデンサ構成用構造体の一部を形成する電極を支持体として、その上に形成し、必要に応じて所望の形状に加工して本発明のコンデンサの製造に用いることもできる。
同じく、本発明のコンデンサの製造に用いる分極性電極は、コンデンサ構成用構造体の一部を形成する集電体および電極以外の支持体上に形成して、支持体から分離する前にあるいは後に所望の形状に加工して本発明のコンデンサの製造に用いることができ、あるいはコンデンサ構成用構造体の一部を形成する支持体、例えば集電体上に電極を形成して、支持体から分離することなく、必要に応じて所望の形状に加工して本発明のコンデンサの製造に用いることが出来る。
【０１１０】
前記の本発明のコンデンサの種々の製造方法において用いられる分極性電極とは、コンデンサの構成に用いられる集電体を予め電極と積層させた電極／集電体積層物であっても良く、製造工程上、かかる積層物を用いることがより好ましい。また、本発明のコンデンサの製造方法において用いられる分極性電極、多孔質支持体、あるいはセパレーターの少なくとも一つが予め前記一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物（モノマー）の少なくとも一種を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物あるいは該モノマーと少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を含浸および／または被覆したものであってもよい。このように電極、多孔質支持体あるいはセパレーターの少なくとも一つを前記重合性モノマー含有物で被覆してからコンデンサの製造に用いることにより、製造されるコンデンサにおける電極−セパレーター同志の密着性が向上する。また含浸／被覆前の電極あるいはセパレーターに空孔が存在する場合には、あるいは多孔質支持体には、このように前記重合性モノマー含有物を予め含浸させることにより、電極やセパレーター内の空孔にまでモノマーおよび／または電解質を存在させることができる。
【０１１１】
これらのことから重合性モノマー含有物を電極、多孔質支持体あるいはセパレーターに予め含浸／被覆させて、コンデンサ構成用構造体を形成した後重合させることにより電極／セパレーター／電極あるいは集電体／電極／セパレーター／電極／集電体の各構成要素間の密着性が極めて良好となり、製造されたコンデンサの容量密度、電流密度、サイクル特性などの向上を図ることができ、極めて好ましい方法の一つである。上記の本発明によるコンデンサの製造方法において、コンデンサ構成用構造体に前記重合性モノマー含有物を含浸および／または被覆した場合には、その後の工程で該重合性モノマー含有物を、一般式（１）で表されるユニットを有する重合性化合物の少なくとも一種から得られる重合体及び／または該化合物を共重合成分とする共重合体を得る場合の前述の重合方法と同様の方法で重合する、例えば、加熱及び／または電磁波照射により重合することにより、あるいは、更に、重合後必要に応じてコンデンサ構成用構造体の未封止部分をポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂で封止することにより、電極と電解質が良好に接触したコンデンサが得られる。
【０１１２】
また、本発明のフィルムからなるセパレーターを用いてコンデンサを構成する場合、分極性電極の少なくとも一方の電極のセパレーターに対向する面の任意の外縁部（該面上で電極の端部の部分）に該面の表面積の４０％以下、好ましくは１０％以下の表面積を有する絶縁性の保護板、保護枠もしくは保護リングのごときスペーサーを配置して前記電極／セパレーター／電極積層物構造を構成してもよい。かかる構成をとることにより、本発明のコンデンサは２枚の分極性電極極間距離の適正及び均質化をはかることができ、あるいは組立時に起こり得る電極外縁部への機械的応力集中による短絡あるいはコンデンサ性能の劣化を防止することができコンデンサの信頼性が向上する。従って、かかる構成は特に薄型の電気二重層コンデンサの製造方法において好ましい実施態様の一つである。
【０１１３】
例えば、本発明の電気二重層コンデンサの中で特にシート型などの薄型全固体型電気二重層コンデンサの製造方法として、２枚の分極性電極の少なくとも一方に、予め前記重合性モノマー含有物を含浸及び／または被覆し、本発明のセパレーター用フィルムをセパレーターとして用い、２枚の電極の少なくとも一方の、セパレーターに対向する面の任意の外縁部に絶縁性スペーサーを配置して、（集電体／）電極（スペーサー付き）／セパレーター／電極（スペーサー付きでもよい）（／集電体）積層物を形成し、積層物の一端部を残して、残りの端部を絶縁性樹脂で封印し、場合によっては更に重合性モノマー含有物あるいは電解質含有液を注入してから重合性モノマー含有物を重合させ、その後未封止の端部を絶縁性樹脂で封止してコンデンサを製造する方法が好ましい実施態様の一つとして挙げられる。用いるスペーサーは絶縁性材料であればよく、特に限定されず、有機系、無機系いずれの材料でもよいが、コンデンサの安定性や作動特性などの面からポリイミド製、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン製などの高分子材料が好ましい。
【０１１４】
また、本発明の電気二重層コンデンサの他の製造方法として、２枚の分極性電極を仮配置したコンデンサ構成用構成体内の２枚の電極間に、前記モノマーに、電解質、溶媒、他の重合性化合物及び／またはスペーサーとなる粒状支持体を混合した混合物を注入し、電極／該混合物／電極積層物の積層面に外部から適度の圧力をかけながら、前記と同様の方法で重合して前記［１］〜［６］のいずれかに記載のフィルムからなるセパレーターを有する電気二重層コンデンサを製造する方法が挙げられる。この方法においては、２枚の電極間に前記枠状のスペーサーあるいは所望の厚さの膜状支持体を予め配置しておくことにより、得られるコンデンサの電極間距離を所望の距離に制御することが望ましいが、前記粒状支持体を電極間距離制御のために用いるため該混合物に該粒状支持体を含ませて用いる場合にはその限りではなく、粒状支持体を含む該混合物を用いて上記のようにして電気二重層コンデンサを製造する方法は極めて好ましい方法の一つである。
【０１１５】
本発明の電気二重層コンデンサにおいて好ましく用いられる、炭素材料のごとき分極性材料と前記一般式（１）で表されるユニットを有する重合性化合物の少なくとも一種から得られる重合体及び／または該化合物を共重合成分とする共重合体を含む分極性電極を製造する場合、まず、例えば、前記一般式（１）で表されるユニットを有する重合性化合物（モノマー）の少なくとも一種を、場合によっては、更に他の重合性化合物及び／または可塑剤を添加して、分極性材料と混合する。その場合、混合する各成分の比率は、目的とするコンデンサにより適切なものとする。このようにして得た重合性化合物／分極性材料混合物を、支持体上、例えば集電体上に成膜した後、前記一般式（１）で表されるユニットを有する重合性化合物の少なくとも一種から得られる重合体及び／または該化合物を共重合成分とする共重合体を得る場合の重合方法と同様の方法により重合する、例えば、加熱及び／または電磁波照射により重合することにより、分極性電極を製造する。本法によれば、集電体に良好に接触した複合膜電極を製造でき、また、特に薄膜電極を得ることができる。
【０１１６】
上記の本発明の製造方法に従い、例えば、このようにして製造した２枚の分極性電極の間に本発明のセパレーターを積層挟持して電極／セパレーター／電極積層物を形成し、次に、この積層物に、モノマーと電解質を混合し、場合によってはさらに他の重合性化合物及び／または可塑剤を添加混合して調製した重合性モノマー含有物を含浸した後、上記と同様の方法により重合することにより、あるいは、さらに、重合後必要に応じてコンデンサ構成用構造体の未封止部分をポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂で封止することにより、電極と電解質が良好に接触した電気二重層コンデンサが得られる。かかるモノマー混合物を調製する場合、混合する各成分の比率は、目的とするコンデンサにより適切なものとする。
尚、コンデンサの外面を構成する構成材料あるいは前記支持体は、ＳＵＳ等の金属、ポリプロピレン、ポリイミド等の樹脂、あるいは導電性あるいは絶縁性ガラス等のセラミックス材料であればよいが、特にこれらの材料からなるものに限定されるものではなく、また、その形状は、筒状、箱状、シート状その他いかなる形状でもよい。
【０１１７】
電気二重層コンデンサの形状としては、図４のようなシート型のほかに、分極性電極間の端部に一定の厚みのスペーサーを設けて、同厚みのセパレーター用フィルムをはさんだ構成をとることができ、また、コイン型、あるいは分極性電極と本発明のセパレーターとのシート状積層物を円筒状に捲回して、円筒管状のコンデンサ構成用構造体に入れ、封止して製造された円筒型等であっても良い。
捲回型コンデンサを製造する場合は、あらかじめ作成しておいたセパレーターシートを介して、上記分極性電極をはりあわせるなどして積層して捲回し、あるいは捲回と同時に積層して電極／セパレーター／電極積層物とし、積層物を円筒状のコンデンサ構成用構造体内に挿入後に更に前記重合性モノマー含有物を注入し、重合させるという方法も可能である。
【０１１８】
【作用】
本発明の電気化学装置のセパレーター用フィルムは電子伝導性のないセパレーターとしての機能と優れたイオン伝導性を有する高分子固体電解質としての機能を合わせ持っていることが大きな特徴であり、前述のとおり、その原料である前記のモノマーから容易に成膜、複合できる、オキシアルキレン基を有する架橋重合体あるいはウレタン結合に結合したオキシアルキレン基を有する架橋重合体を構成成分としており、加工が容易で、均質であり、電解液吸液能力あるいは電解質保持能力が高く、膜強度も良好であり、低コストで信頼性にすぐれている。
また、本発明の電気化学装置のセパレーター用フィルムと高分子固体電解質とを組み合せることにより、本発明の電気化学装置のセパレーターは吸液能力が優れており、漏液のない電池あるいはコンデンサが得られる。
【０１１９】
本発明の電池は、イオン伝導性の、一般式（１）で表されるユニットを含む構造を有する重合性化合物の重合体または共重合体を構成成分とするセパレーターを用いることにより、薄膜化など加工も容易であり、薄膜でも短絡の恐れがなく、取り出し電流が大きく、信頼性の高い電池であり、特に全固体型電池とすることができる。 また、本発明の、負極がリチウムまたはリチウム合金またはリチウムイオンを吸蔵放出できる炭素材料等の活物質を含む電極からなる電池は、イオン伝導性の前記重合体または共重合体を構成成分とするセパレーターを用いることにより、薄膜化など加工も容易であり、薄膜でも短絡の恐れがなく、取り出し電流が大きく、信頼性の高い電池であり、特に全固体型電池とすることができる。
【０１２０】
また、本発明のセパレーター用フィルムをセパレーターとして用い、正極が、前記一般式（１）で表されるユニットを有する重合性化合物の少なくとも一種から得られる重合体及び／または該化合物を共重合成分とする共重合体と有機溶媒可溶性のアニリン系重合体もしくはその他の導電性高分子、金属酸化物、金属硫化物または炭素材料等の活物質を含む電極からなり、電解質として前記重合体または共重合体を構成成分とする高分子固体電解質を用いることを特徴とする本発明の電池は、薄膜化など加工も容易であり、薄膜でも短絡の恐れがなく、取り出し電流が大きく、高容量で、信頼性の高い電池であり、特に全固体型電池とすることができる。
【０１２１】
また、本発明の電池の製造方法によれば、種々の形状の電池を製造することができ、特に電池の薄型化が容易であり、高容量、高電流で作動でき、あるいはサイクル性が良好な信頼性に優れた電池を製造することができ、特に全固体型電池を製造することができる。
【０１２２】
本発明の電気二重層コンデンサは、薄膜でも短絡がなく、出力電圧及び取り出し電流が大きく、信頼性の高い電気二重層コンデンサであり、特に全固体型電気二重層コンデンサとすることができる。
特に、本発明の電気二重層コンデンサ及びその製造方法によれば、分極性電極とイオン伝導性のセパレーターや電解質あるいは電解液との接触が良好になされており、薄膜でも短絡がなく、出力電圧及び取り出し電流が大きく、信頼性の高い電気二重層コンデンサが提供され、特に高分子固体電解質と本発明のセパレーターを用いることにより全固体型電気二重層コンデンサが提供される。
【０１２３】
特に前記の特徴を有する本発明のセパレーターを用いて電極／セパレーター／電極積層物（前述のように集電体やスペーサーを含んでいてもよい）を形成することに加え、更に前記重合性モノマー含有物を該積層物（電池あるいは電気二重層コンデンサ構成用構造体）内に満たし、重合性モノマー含有物を重合させるという工程を有することを特徴とする本発明の電池あるいは電気二重層コンデンサの製造方法は、上述の特徴が特に優れた電池あるいは電気二重層コンデンサを製造できる利点を有する。
【０１２４】
【実施例】
以下に本発明について代表的な例を示しさらに具体的に説明する。なお、これらは説明のための単なる例示であって、本発明はこれらに何等制限されるものではないことは言うまでもない。なお、以下の実施例において「載置」と表現している部分については、空間的に上下関係を示すことに限定されず、載置するものと載置されるものが接して配置されている状態であってもよい。また、以下の実施例の電池、コンデンサあるいはその構成用構造体の製造における各工程は、特に他の指定がない限り、アルゴン雰囲気グローブボックス内で行ったが、本発明はこれに限定されず、本発明のフィルム、電池、あるいはコンデンサの製造において支障の無い他の雰囲気下であっても、本発明を実施することができる。
【０１２５】
［実施例１］
【化１】

＜化合物３の合成＞
57.7g の化合物１（ＫＯＨ価 34.0mg ／g 、ｍ／ｎ＝４）及び3.89g の化合物２（メタクリロイルイソシアナート）を窒素雰囲気中でよく精製したＴＨＦ100ml に溶解した後、0.44g のジブチルチンジラウレートを添加した。その後、２５℃で約１５時間反応させることにより、無色の粘稠液体を得た。その ¹H-NMR、IR及び元素分析の結果から、化合物１と化合物２は１対３（モル比）で反応し、さらに、化合物２のイソシアナート基が消失し、ウレタン結合が生成しており、化合物３が生成していることがわかった。
アルゴン雰囲気下、1.50g の化合物３に0.01g の２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン（商品名ダロキュアー1173：チバガイギー社製）を加えてよく混合した。この混合物（重合性モノマー含有物）を１０ｃｍ角のポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム）上に塗布後、水銀ランプを１０分間照射したところ、ＰＥＴフィルム上に化合物３の重合体を構成成分とする厚さが約２０μm の透明な自立フィルムが得られた。このフィルムを電解液（1.5mol/lのＬｉＢＦ₄ ／ＥＣ（エチレンカーボネート）＋ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）（重量比１：１））中に約１時間浸漬したところ、約２．５倍（重量）の電解液をこのフィルムが吸液した。この吸液後のフィルムの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、1 ×10^-3S/cmであった。
以下の実施例において、このフィルムをセパレーターとして用いる場合には、上記吸液後のフィルムを所望のサイズに切断して使用した。
【０１２６】
［実施例２］
1.50g の化合物３と、1.5gのジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、1.5gのエチレンカーボネート（ＥＣ）、0.30g のＬｉＢＦ₄ 及び0.02g のダロキュアー1173とをアルゴン雰囲気中でよく混合し、重合性モノマー含有物を得た。
この重合性モノマー含有物をアルゴン雰囲気下、１０ｃｍ角のＰＥＴフィルム上に塗布後、水銀ランプを１０分間照射したところ、ＰＥＴフィルム上に電解液を含浸した化合物３の重合体を構成成分とする厚さが約５０μm の透明な自立フィルムが得られた。このフィルムの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、2 ×10^-3S/cmであった。
以下の実施例において、このフィルムをセパレーターとして用いる場合には、上記フィルムを所望のサイズに切断して使用した。
【０１２７】
［実施例３］
【化２】

＜化合物６の合成＞
38.5g の化合物４（ＫＯＨ価 22.7mg ／g 、ｍ／ｎ＝５）、2.42g の化合物５（メタクリロイルオキシエチルイソシアナート）を窒素雰囲気中でよく精製したＴＨＦ100ml に溶解した後、0.29g のジブチルチンジラウレートを添加した。その後、２５℃で約１５時間反応させることにより、無色の粘稠液体を得た。その ¹H-NMR、IR及び元素分析の結果から、化合物４と化合物５は１対２（モル比）で反応し、さらに、化合物５のイソシアナート基が消失し、ウレタン結合が生成しており、化合物６が生成していることがわかった。
アルゴン雰囲気下、1.50g の化合物６に0.01g のダロキュアー1173を加えてよく混合した。この混合物（重合性モノマー含有物）を１０ｃｍ角のＰＥＴフィルム上に塗布後、水銀ランプを１０分間照射したところ、ＰＥＴフィルム上に化合物６の重合体を構成成分とする厚さが約２０μm の透明な自立フィルムが得られた。このフィルムを電解液（1.5mol/lのＬｉＢＦ₄ ／ＥＣ（エチレンカーボネート）＋ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）（重量比１：１））中に約１時間浸漬したところ、約３．０倍（重量）の電解液をこのフィルムが吸液した。この吸液後のフィルムの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、1.2 ×10^-3S/cmであった。
以下の実施例において、このフィルムをセパレーターとして用いる場合には、上記吸液後のフィルムを所望のサイズに切断して使用した。
【０１２８】
［実施例４］
実施例２で用いたＬｉＢＦ₄ に代えて、ＮａＣＦ₃ ＳＯ₃ を0.40g 用いた以外は実施例２と同様にして、電解質を含浸した化合物３の重合体を構成成分とする厚さが約５０μm の透明な自立フィルムを得た。このフィルムの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、2 ×10^-3S/cmであった。
以下の実施例において、このフィルムをセパレーターとして用いる場合には、上記フィルムを所望のサイズに切断して使用した。
【０１２９】
［実施例５］
CH₃(OCH₂CH₂)_mOH ＋ CH₂=C(CH₃)CONCO → CH₃(OCH₂CH₂)_mOCONHCOC(CH₃)=CH₂
（化合物７） （化合物２） （化合物８）
＜化合物８の合成＞
55g の化合物７（平均分子量Mn=550）、11.1g の化合物２を窒素雰囲気中でよく精製したＴＨＦ100ml に溶解した後、0.66g のジブチルチンジラウレートを添加した。その後、２５℃で約１５時間反応させることにより、無色の粘稠液体を得た。その ¹H-NMR、IR及び元素分析の結果から、化合物７と化合物２は１対１（モル比）で反応し、さらに、化合物２のイソシアナート基が消失し、ウレタン結合が生成しており、化合物８が生成していることがわかった。
アルゴン雰囲気下、実施例１で合成した1.00g の化合物３と上記で合成した0.5gの化合物８の混合物に0.01g のダロキュアー1173を加えてよく混合した。この混合物（重合性モノマー含有物）を１０ｃｍ角のＰＥＴフィルム上に塗布後、水銀ランプを１０分間照射したところ、ＰＥＴフィルム上に化合物３と化合物８の共重合体を構成成分とする厚さが約２０μm の透明な自立フィルムが得られた。このフィルムを電解液（1.5mol/lのＬｉＢＦ₄ ／ＥＣ（エチレンカーボネート）＋ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）（重量比１：１））中に約１時間浸漬したところ、約２．５倍（重量）の電解液をこのフィルムが吸液した。この吸液後のフィルムの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、1.5 ×10^-3S/cmであった。
以下の実施例において、このフィルムをセパレーターとして用いる場合には、上記吸液後のフィルムを所望のサイズに切断して使用した。
【０１３０】
［実施例６］
1.00g の化合物３、0.5gの化合物８と、1.5gのジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、1.5gのエチレンカーボネート（ＥＣ）、0.30g のＬｉＢＦ₄ 及び0.02g のダロキュアー1173とをアルゴン雰囲気中でよく混合し、重合性モノマー含有物を得た。 この重合性モノマー含有物をアルゴン雰囲気下、１０ｃｍ角のＰＥＴフィルム上に塗布後、水銀ランプを１０分間照射したところ、ＰＥＴフィルム上に電解液を含浸した化合物３と化合物８の共重合体を構成成分とする厚さが約５０μm の透明な自立フィルムが得られた。このフィルムの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、3 ×10^-3S/cmであった。
以下の実施例において、このフィルムをセパレーターとして用いる場合には、上記フィルムを所望のサイズに切断して使用した。
【０１３１】
［実施例７］
【化３】

＜化合物１０の合成＞
57.7g の化合物９（ＫＯＨ価 68.0mg ／g 、ｍ／ｎ＝６）、10.86gの化合物５を窒素雰囲気中でよく精製したＴＨＦ100ml に溶解した後、0.44g のジブチルチンジラウレートを添加した。その後、２５℃で約１５時間反応させることにより、無色の粘稠液体を得た。その ¹H-NMR、IR及び元素分析の結果から、化合物９と化合物５は１対６（モル比）で反応し、さらに、化合物５のイソシアナート基が消失し、ウレタン結合が生成しており、化合物１０が生成していることがわかった。
アルゴン雰囲気下、1.50g の化合物１０に0.01g のダロキュアー1173を加えてよく混合した。この混合物（重合性モノマー含有物）を１０ｃｍ角のＰＥＴフィルム上に塗布後、水銀ランプを１０分間照射したところ、ＰＥＴフィルム上に化合物１０の重合体を構成成分とする厚さが約２０μm の透明な自立フィルムが得られた。このフィルムを電解液（1.5mol/lのＬｉＢＦ₄ ／ＥＣ（エチレンカーボネート）＋ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）（重量比１：１））中に約１時間浸漬したところ、約３．０倍（重量）の電解液をこのフィルムが吸液した。この吸液後のフィルムの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、1 ×10^-3S/cmであった。
以下の実施例において、このフィルムをセパレーターとして用いる場合には、上記吸液後のフィルムを所望のサイズに切断して使用した。
【０１３２】
［実施例８］
【化４】

＜化合物１２の合成＞
57.7g の化合物１１（ＫＯＨ価68.0mg／g ）、7.78g の化合物２を窒素雰囲気中でよく精製したＴＨＦ100ml に溶解した後、0.44g のジブチルチンジラウレートを添加した。その後、２５℃で約１５時間反応させることにより、無色の粘稠液体を得た。その ¹H-NMR、IR及び元素分析の結果から、化合物１１と化合物２は１対５（モル比）で反応し、さらに、化合物２のイソシアナート基が消失し、ウレタン結合が生成しており、化合物１２が生成していることがわかった。
1.50g の化合物１２と、1.5gのジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、1.5gのエチレンカーボネート（ＥＣ）、0.30g のＬｉＢＦ₄ 及び0.02g のダロキュアー1173とをアルゴン雰囲気中でよく混合し、重合性モノマー含有物を得た。
この重合性モノマー含有物をアルゴン雰囲気下、１０ｃｍ角のＰＥＴフィルム上に塗布後、水銀ランプを１０分間照射したところ、ＰＥＴフィルム上に電解液を含浸した化合物１２重合体を構成成分とする、厚さが約５０μm の透明な自立フィルムが得られた。このフィルムの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、1 ×10^-3S/cmであった。
以下の実施例において、このフィルムをセパレーターとして用いる場合には、上記フィルムを所望のサイズに切断して使用した。
【０１３３】
［実施例９］
実施例２で用いたＬｉＢＦ₄ に代えて、0.50g のテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ＴＥＡＢ）を用いた以外は実施例２と同様にして、電解液を含んだ化合物３の重合体を構成成分とする、厚さが約５０μm の透明な自立フィルムを得た。このフィルムの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、3 ×10^-3S/cmであった。
以下の実施例において、このフィルムをセパレーターとして用いる場合には、上記フィルムを所望のサイズに切断して使用した。
【０１３４】
［実施例１０］
実施例２で用いたＬｉＢＦ₄ に代えて、0.35g のＬｉＰＦ₆ を用いた以外は実施例２と同様にして、電解液を含んだ化合物３の重合体を構成成分とする、厚さが約５０μm の透明な自立フィルムを得た。このフィルムの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、2 ×10^-3S/cmであった。
以下の実施例において、このフィルムをセパレーターとして用いる場合には、上記フィルムを所望のサイズに切断して使用した。
【０１３５】
［実施例１１］
アルゴン雰囲気下、1.50g の化合物３と0.2gのＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドの混合物に0.01g のダロキュアー1173を加えてよく混合した。この混合物（重合性モノマー含有物）を１０ｃｍ角のＰＥＴフィルム上に塗布後、水銀ランプを１０分間照射したところ、ＰＥＴフィルム上に化合物３／Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド共重合体を構成成分とする、厚さが約２０μm の透明な自立フィルムが得られた。このフィルムを電解液（1.5mol/lのＬｉＢＦ₄ ／ＥＣ（エチレンカーボネート）＋ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）（重量比１：１））中に約１時間浸漬したところ、約３．３倍（重量）の電解液をこのフィルムが吸液した。この吸液後のフィルムの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、1.5 ×10^-3S/cmであった。
以下の実施例において、このフィルムをセパレーターとして用いる場合には、上記吸液後のフィルムを所望のサイズに切断して使用した。
【０１３６】
［実施例１２］
アルゴン雰囲気下、1.50g の化合物３と0.2gのポリエチレンオキサイド ＰＥＯ−１（住友精化（株）製）の混合物に0.01g のダロキュアー1173を加えてよく混合した。この混合物（重合性モノマー含有物）を１０ｃｍ角のＰＥＴフィルム上に塗布後、水銀ランプを１０分間照射したところ、ＰＥＴフィルム上に化合物３重合体／ポリエチレンオキサイド ＰＥＯ−１混合物を構成成分とする、厚さが約２０μm の透明な自立フィルムが得られた。このフィルムを電解液（1.5mol/lのＬｉＢＦ₄ ／ＥＣ（エチレンカーボネート）＋ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）（重量比１：１））中に約１時間浸漬したところ、約２．８倍（重量）の電解液をこのフィルムが吸液した。この吸液後のフィルムの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、0.8 ×10^-3S/cmであった。
以下の実施例において、このフィルムをセパレーターとして用いる場合には、上記吸液後のフィルムを所望のサイズに切断して使用した。
【０１３７】
［実施例１３］
0.50g の化合物３、1.00g の化合物８と、1.5gのジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、1.5gのエチレンカーボネート（ＥＣ）、0.30g のＬｉＢＦ₄ 及び0.02g のダロキュアー1173とをアルゴン雰囲気中でよく混合し、重合性モノマー含有物を得た。
この重合性モノマー含有物をアルゴン雰囲気下、１０ｃｍ角、厚さ約25μm のポリプロピレン製マイクロポーラスフィルム( ヘキスト社製、ジュラガード２５００；空孔率約３０％) に含浸被覆後、水銀ランプを１０分間照射したところ、電解液を含浸した化合物３／化合物８共重合体を構成成分とするジュラガードとの複合フィルム（厚さ３０μｍ）が得られた。このフィルムの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、5 ×10^-4S/cmであった。
以下の実施例において、このフィルムをセパレーターとして用いる場合には、上記フィルムを所望のサイズに切断して使用した。
【０１３８】
［実施例１４］
1.50g の化合物３、1.5gのジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、1.5gのエチレンカーボネート（ＥＣ）、0.30g のＬｉＢＦ₄ 及び0.02g のダロキュアー1173とをアルゴン雰囲気中でよく混合し、重合性モノマー含有物を得た。
この重合性モノマー含有物をアルゴン雰囲気下、１０ｃｍ角、厚さ約50μm のポリプロピレン製不織布（空孔率約６０％）に含浸被覆後、水銀ランプを１０分間照射したところ、電解液を含浸した化合物３の重合体を構成成分とするポリプロピレン製不織布との複合フィルム（厚さ５０μm ）が得られた。このフィルムの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、8 ×10^-4S/cmであった。
以下の実施例において、このフィルムをセパレーターとして用いる場合には、上記フィルムを所望のサイズに切断して使用した。
【０１３９】
［実施例１５］
1.50ｇの化合物３、1.5 ｇのジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、1.5 ｇのエチレンカーボネート（ＥＣ）、0.30ｇのＬｉＢＦ₄ 及び0.02ｇのダロキュアー１１７３をアルゴン雰囲気中でよく混合し、重合性モノマー含有物を得た。
この重合性モノマー含有物をアルゴン雰囲気下、１０ｃｍ角、厚さ約５０μｍのポリエチレン製ネット（２５０メッシュ）に含浸被覆後、水銀ランプを１０分間照射したところ、電解液を含浸した化合物３の重合体を構成成分とするポリエチレン製ネットとの複合フィルム（厚さ約５０μｍ）が得られた。このフィルムの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、1.2 ×10^-3Ｓ／ｃｍであった。
以下の実施例において、このフィルムをセパレーターとして用いる場合には、上記フィルムを所望のサイズに切断して使用した。
【０１４０】
［実施例１６］
アルゴン雰囲気下、1.50g の化合物３に0.01g の２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン（商品名イルガキュアー651 ：チバガイギー社製）を加えてよく混合した。この混合物（重合性モノマー含有物）を１０ｃｍ角のＰＥＴフィルム上に塗布後、水銀ランプを１０分間照射したところ、ＰＥＴフィルム上に化合物３の重合体を構成成分とする、厚さが約２０μm の透明な自立フィルムが得られた。このフィルムを電解液：1.5mol/lのＬｉＢＦ₄ ／ＥＣ（エチレンカーボネート）＋ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）（重量比１／１）中に約１時間浸漬したところ、約２．５倍（重量）の電解液をこのフィルムが吸液した。この吸液後のフィルムの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、1 ×10^-3S/cmであった。
以下の実施例において、このフィルムをセパレーターとして用いる場合には、上記吸液後のフィルムを所望のサイズに切断して使用した。
【０１４１】
［実施例１７］
1.50g の化合物３と、1.5gのジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）1.5g、0.30g のＬｉＢＦ₄ 及び0.02g のイルガキュアー651 とをアルゴン雰囲気中でよく混合し、重合性モノマー含有物を得た。
この重合性モノマー含有物をアルゴン雰囲気下、１０ｃｍ角のＰＥＴフィルム上に塗布後、水銀ランプを１０分間照射したところ、ＰＥＴフィルム上に電解液を含浸した化合物３重合体を構成成分とする、厚さが約５０μm の透明な自立フィルムとして得られた。このフィルムの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、2 ×10^-3S/cmであった。
以下の実施例において、このフィルムをセパレーターとして用いる場合には、上記吸液後のフィルムを所望のサイズに切断して使用した。
【０１４２】
［実施例１８］ コバルト酸リチウム正極の製造
11g のＬｉ₂ ＣＯ₃ と24g のＣｏ₃ Ｏ₄ を良く混合し、酸素雰囲気下、８００℃で２４時間加熱後、粉砕することによりＬｉＣｏＯ₂ 粉末を得た。このＬｉＣｏＯ₂ 粉末とアセチレンブラック、ポリフッ化ビニリデンを重量比８：１：１で混合し、さらにその混合物に対して５倍重量のＮ−メチルピロリドンを加え、ゲル状組成物を得た。厚さ約５０μｍのステンレス鋼ＳＵＳ３１６箔（１２ｍｍ×１２ｍｍ）上に幅１ｍｍ内寸１０ｍｍ×１０ｍｍのポリイミド製の成型用スペーサー枠（厚さ２００μｍ）を載置し、スペーサー枠内に、この組成物を約２００μｍの厚さに塗布成型した。さらに、約１００℃ で２４時間加熱真空乾燥することにより、ＳＵＳ箔に密着したコバルト酸リチウム正極（80mg）を得た。実施例１９で使用する前に、スペーサー枠をはずして正極／集電体積層物（正極１０ｍｍ×１０ｍｍ、集電体１２ｍｍ×１２ｍｍ）とした。
【０１４３】
［実施例１９］ Ｌｉ二次電池の製造
アルゴン雰囲気グローブボックス内で、厚さ７５μm のリチウム箔を１０ｍｍ×１０ｍｍに切出し（5.3mg ）、厚さ５０μｍのＳＵＳ３１６箔（１２ｍｍ×１２ｍｍ）面上の外縁部１ｍｍ四方を残した１０ｍｍ×１０ｍｍ角部分に圧着して、リチウム（負極）／集電体積層物（負極１０ｍｍ×１０ｍｍ、集電体１２ｍｍ×１２ｍｍ）とし、次に、実施例１で作成した電解液吸液後のセパレーター用フィルムを１０ｍｍ×１０ｍｍに切り出したセパレーターをリチウム箔上に載置して集電体／負極／セパレーター積層物とし、さらにそのセパレーター面上に、実施例１８で製造したコバルト酸リチウム正極／集電体積層物に電解液（1.5mol/lのＬｉＢＦ₄ ／ＥＣ＋ＤＥＣ（重量比１：１））を含浸させたものの正極面を載置して、集電体／正極／セパレーター／負極／集電体積層物を作成した。この積層物の端部をエポキシ樹脂で封印し、リチウム／酸化コバルト系固体二次電池を得た。得られた電池の断面図を図１に示す。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2V、電流0.5mA で充放電を繰返したところ、最大放電容量は7.3mAhで、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は１００回であった。
【０１４４】
［実施例２０］ 黒鉛負極の製造
ＭＣＭＢ黒鉛（大阪ガス（株）製）、気相法黒鉛繊維（昭和電工（株）製：平均繊維径、0.3 μm 、平均繊維長、2.0 μm 、２７００℃熱処理品）、ポリフッ化ビニリデンの、重量比８．６：０．４：１．０の混合物にその混合物に対し１０倍重量のＮ−メチルピロリドンを加え、ゲル状組成物を得た。実施例１８と同様にしてＳＵＳ３１６箔（１２ｍｍ×１２ｍｍ、厚さ約５０μｍ）上に、幅１ｍｍ、内寸１０ｍｍ×１０ｍｍのポリイミド製の成型用スペーサー枠（厚さ２５０μｍ）を配置し、スペーサー枠内にこの組成物を約２５０μｍの厚さに塗布成型した。さらに、約１００℃で２４時間加熱真空乾燥することにより、ＳＵＳ３１６箔に密着した黒鉛負極（30mg）を得た。実施例２１で使用する前に、スペーサー枠をはずして負極／集電体積層物（負極１０ｍｍ×１０ｍｍ、集電体１２ｍｍ×１２ｍｍ）とした。
【０１４５】
［実施例２１］ Ｌｉイオン二次電池の製造
リチウム／集電体積層物の代わりに実施例２０で製造した黒鉛負極／集電体積層物に電解液（1.5mol/lのＬｉＢＦ₄ ／ＥＣ＋ＤＥＣ（重量比１：１））を含浸させたものを用いた以外は実施例１９と同様にして、黒鉛／コバルト酸リチウム系固体Ｌｉイオン二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2V、電流0.5mA で充放電を繰返したところ、最大放電容量は7.3mAhで、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は２５０回であった。
【０１４６】
［実施例２２］ 固体Ｌｉ二次電池の製造
0.50g の化合物３、1.00g の化合物８、1.5gのジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、1.5gのエチレンカーボネート（ＥＣ）、0.30g のＬｉＢＦ₄ 及び0.01g のアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）とをアルゴン雰囲気中でよく混合し、重合性モノマー含有物を得た。
アルゴン雰囲気グローブボックス内で、厚さ７５μm のリチウム箔を１０ｍｍ×１０ｍｍに切出し（5.3mg ）、厚さ５０μｍのＳＵＳ３１６箔（１２ｍｍ×１２ｍｍ）面上の外縁部１ｍｍ四方を残した１０ｍｍ×１０ｍｍ角部分に圧着してリチウム（負極）／集電体積層物（負極１０ｍｍ×１０ｍｍ、集電体１２ｍｍ×１２ｍｍ）とし、そのリチウム箔上に上記重合性モノマー含有物を薄く（厚さ１〜２μｍ）被覆し、次に、実施例１で作成した電解液吸液後のセパレーター用フィルムを１０ｍｍ×１０ｍｍに切り出したセパレーターを、モノマー含有物を被覆したリチウム箔上に載置して集電体／負極／セパレーター積層物とし、さらにそのセパレーター面上に、実施例１８と同様にして製造したコバルト酸リチウム正極／集電体積層物に上記重合性モノマー含有物を含浸被覆させたものの正極面を載置して集電体／正極／セパレーター／負極／集電体積層物を作成した。この積層物を、８０℃で３０分加熱し重合性モノマー含有物を重合した後、積層物の端部をエポキシ樹脂で封印し、リチウム／コバルト酸系固体リチウム二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2V、電流0.1mA で充放電を繰返したところ、最大放電容量は7.3mAhで、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は２００回であった。
【０１４７】
［実施例２３］ 固体Ｌｉ二次電池の製造
リチウム箔に重合性モノマー含有物を被覆する代わりに、セパレーターのリチウム箔に対向する面上に重合性モノマー含有物を薄く被覆した以外は、実施例２２と同様にして、リチウム／コバルト酸リチウム系固体Ｌｉ二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2V、電流0.1mA で充放電を繰返したところ、最大放電容量は7.3mAhで、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は２５０回であった。
【０１４８】
［実施例２４］ 固体Ｌｉイオン二次電池の製造
重合性モノマー含有物を被覆したリチウム／集電体積層物の代わりに実施例２０と同様にして製造した黒鉛負極／集電体積層物に実施例２２と同様にして調製した重合性モノマー含有物を含浸被覆させたものを用いた以外は実施例２２と同様にして、黒鉛／コバルト酸リチウム系固体Ｌｉイオン二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2V、電流0.1mA で充放電を繰返したところ、最大放電容量は7.3mAhで、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は３８０回であった。
【０１４９】
［実施例２５］ 固体Ｌｉイオン二次電池の製造
セパレーターとして実施例１４で製造した電解液を含浸した化合物３重合体／ポリプロピレン製不織布複合フィルムを用いた以外は実施例２３と同様にして、黒鉛／コバルト酸リチウム系固体Ｌｉイオン二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2V、電流0.1mA で充放電を繰返したところ、最大放電容量は6.8mAhで、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は４１０回であった。
【０１５０】
［実施例２６］ 固体Ｌｉイオン二次電池の製造
セパレーターとして実施例３で製造した電解液を含浸した化合物６重合体フィルムを用いた以外は実施例２５と同様にして、黒鉛／コバルト酸リチウム系固体Ｌｉイオン二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2V、電流0.1mA で充放電を繰返したところ、最大放電容量は6.6mAhで、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は３５０回であった。
【０１５１】
［実施例２７］ 固体Ｌｉイオン二次電池の製造
セパレーターとして実施例５で製造した電解液を含浸した化合物３／化合物８共重合体フィルムを用いた以外は実施例２５と同様にして、黒鉛／コバルト酸リチウム系固体Ｌｉイオン二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2V、電流0.1mA で充放電を繰返したところ、最大放電容量は7.3mAhで、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は３００回であった。
【０１５２】
［実施例２８］ 固体Ｌｉイオン二次電池の製造
セパレーターとして実施例１１で製造した電解液を含浸した化合物３／Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド共重合体フィルムを用いた以外は実施例２５と同様にして、黒鉛／コバルト酸リチウム系固体Ｌｉイオン二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2V、電流0.1mA で充放電を繰返したところ、最大放電容量は7.0mAhで、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は２８０回であった。
【０１５３】
［実施例２９］ 固体Ｌｉイオン二次電池の製造
アルゴン雰囲気グローブボックス内で、実施例２０と同様にして製造した黒鉛負極／集電体積層物（負極１０ｍｍ×１０ｍｍ、集電体１２ｍｍ×１２ｍｍ）の負極表面に、実施例１で作成した電解液吸液後のセパレーター用フィルムを１０ｍｍ×１０ｍｍに切り出したセパレーターを載置してセパレーター／負極／集電体積層物とし、さらにそのセパレーター面上に実施例１８と同様にして製造したコバルト酸リチウム正極／集電体積層物（１２ｍｍ×１２ｍｍ）を載置し、集電体／正極／セパレーター／負極／集電体積層物とした。その後、積層物の一端部だけ残して残りの端部をエポキシ樹脂で封印した。その後、実施例２２と同様にして製造した重合性モノマー含有物を封印していない端部から減圧状態（〜５０ｍｍＨｇ）で、２分間かけて注入し、８０℃で３０分間加熱し重合性モノマー含有物を重合した後、未封印の端部をエポキシ樹脂で封印し、黒鉛／酸化コバルト系固体Ｌｉイオン二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2 Ｖ、電流0.1 ｍＡで充放電を繰り返したところ、最大放電容量7.0 ｍＡｈで、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は４００回であった。
【０１５４】
［実施例３０］ 固体Ｌｉイオン二次電池の製造
アルゴン雰囲気グローブボックス内で、実施例２０と同様にして製造した黒鉛負極／集電体積層物（負極１０ｍｍ×１０ｍｍ、集電体１２ｍｍ×１２ｍｍ）の負極表面に厚さ約５０μｍポリプロピレン製不織布（日本バイリーン製、ＭＵ３００５）（１０ｍｍ×１０ｍｍ）を載置し、さらにその不織布表面上に実施例１８と同様にして製造したコバルト酸リチウム正極／集電体積層物（正極１０ｍｍ×１０ｍｍ、集電体１２ｍｍ×１２ｍｍ）を載置し、集電体／正極／多孔質支持体／負極／集電体積層物を作成した。この積層物の一端部だけ残して残りの端部をエポキシ樹脂で封印した。その後、実施例２２と同様にして製造した重合性モノマー含有物を封印していない端部から減圧状態（〜５０ｍｍＨｇ）で、２分間かけて注入し、８０℃で３０分間加熱し重合性モノマー含有物を重合した後、未封止の端部をエポキシ樹脂で封印し、黒鉛／酸化コバルト系固体Ｌｉイオン二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2 Ｖ、電流0.1 ｍＡで充放電を繰り返したところ、最大放電容量6.3 ｍＡｈで、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は４２０回であった。
【０１５５】
［実施例３１］ 固体Ｌｉイオン二次電池の製造
アルゴン雰囲気グローブボックス内で、実施例２０と同様にして製造した黒鉛負極／集電体積層物（負極１０ｍｍ×１０ｍｍ、集電体１２ｍｍ×１２ｍｍ）の負極表面上の外縁部１ｍｍ四方を５μｍのポリイミドフィルム製スペーサーにより被覆した。次に実施例１で作成した電解液吸液後のセパレーター用フィルムを１０ｍｍ×１０ｍｍに切り出したセパレーターを黒鉛負極面上のスペーサーを覆うようにして載置して集電体／負極／スペーサー／セパレーター積層物とした。そのセパレーター側表面上に、実施例１８と同様にして製造したコバルト酸リチウム正極／集電体積層物（正極１０ｍｍ×１０ｍｍ、集電体１２ｍｍ×１２ｍｍ）の正極面を載置して集電体／負極／スペーサー／セパレーター／正極／集電体積層物とした。その後、積層物の一端だけ残して残りの端部をエポキシ樹脂で封印した。その後、実施例２２と同様にして製造した重合性モノマー含有物を封印していない端部から減圧状態（〜５０ｍｍＨｇ）で、２分間かけて注入し、８０℃で３０分間加熱し重合性モノマー含有物を重合した後、未封止の端部をエポキシ樹脂で封印し、黒鉛／酸化コバルト系固体Ｌｉイオン二次電池を得た。得られた電池の断面図を図２に示す。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2 Ｖ、電流0.1 ｍＡで充放電を繰り返したところ、最大放電容量6.7 ｍＡｈで、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は４３０回であった。
【０１５６】
［実施例３２］ 固体Ｌｉイオン二次電池の製造
アルゴン雰囲気グローブボックス内で、実施例２０と同様にして製造した黒鉛負極／集電体積層物（負極１０ｍｍ×１０ｍｍ、集電体１２ｍｍ×１２ｍｍ）の負極表面上の端周部１ｍｍ四方を５０μｍのポリイミドフィルムスペーサーにより被覆した。次に実施例２で作成した電解液吸液後のセパレーター用フィルム（厚さ５０μｍ）を８ｍｍ×８ｍｍに切り出したセパレーターを黒鉛負極面上のスペーサー内に配置した。さらにそのフィルム及びスペーサー上に実施例１８と同様にして製造したコバルト酸リチウム正極／集電体積層物（正極１０ｍｍ×１０ｍｍ、集電体１２ｍｍ×１２ｍｍ）の正極面を載置して集電体／負極／スペーサー／セパレーター／正極／集電体積層物とした。その後、積層物の一端だけ残して残りの端部をエポキシ樹脂で封印した。その後、実施例２２と同様にして製造した重合性モノマー含有物を封印していない端部から減圧状態（〜５０ｍｍＨｇ）で、２分間かけて注入し、８０℃で３０分間加熱し重合性モノマー含有物を重合した後、未封止の端部をエポキシ樹脂で封印し、図３に示す黒鉛／酸化コバルト系固体Ｌｉイオン二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2 Ｖ、電流0.1 ｍＡで充放電を繰り返したところ、最大放電容量5.9 ｍＡｈで、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は４８０回であった。
【０１５７】
［実施例３３］ コバルト酸リチウム正極／セパレーター積層物の製造
アルゴン雰囲気グローブボックス内で、実施例１８と同様にして製造したコバルト酸リチウム正極／集電体積層物の正極表面上に実施例１６で製造した重合性モノマー含有物を厚さ１０μｍで塗布し、水銀ランプを１０分間照射することにより化合物３の重合体を構成成分とするフィルムをセパレーターとして正極表面上に形成して、集電体／コバルト酸リチウム正極／セパレーター積層物を作成した。
【０１５８】
［実施例３４］ 黒鉛負極／セパレーターフィルム積層物の製造
アルゴン雰囲気グローブボックス内で、実施例２０と同様にして製造した黒鉛負極／集電体積層物の負極表面上に実施例１６と同様にして製造した重合性モノマー含有物を厚さ１０μｍで塗布し、水銀ランプを１０分間照射することにより化合物３の重合体を構成成分とするフィルムをセパレーターとして負極表面上に形成して、集電体／黒鉛負極／セパレーター積層物を作成した。
【０１５９】
［実施例３５］ 固体Ｌｉイオン二次電池の製造
アルゴン雰囲気グローブボックス内で、実施例２０と同様にして製造した黒鉛負極／集電体積層物（負極１０ｍｍ×１０ｍｍ、集電体１２ｍｍ×１２ｍｍ）の負極表面に、実施例１で作成した電解液吸液後のセパレーター用フィルムを１０ｍｍ×１０ｍｍに切り出したセパレーターを載置して集電体／負極／セパレーター積層物とし、そのセパレーター側表面上に、実施例３３で製造した集電体／コバルト酸リチウム正極／セパレーター積層物（正極／セパレーター１０ｍｍ×１０ｍｍ）のセパレーター側面を載置して集電体／負極／セパレーター／正極／集電体積層物とした。その後、その積層物の一端部だけ残して残りの端部をエポキシ樹脂で封印した。その後、実施例２２と同様にして製造した重合性モノマー含有物を封印していない端部から減圧状態（〜５０ｍｍＨｇ）で、２分間かけて注入し、８０℃で３０分間加熱し重合性モノマー含有物を重合した後、未封印の端部をエポキシ樹脂で封印し、黒鉛／酸化コバルト系固体Ｌｉイオン二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2 Ｖ、電流0.1 ｍＡで充放電を繰り返したところ、最大放電容量6.5 ｍＡｈで、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は４１０回であった。
【０１６０】
［実施例３６］ 固体Ｌｉイオン二次電池の製造
アルゴン雰囲気グローブボックス内で、実施例３４で製造した集電体／黒鉛負極／セパレーター積層物（負極／セパレーター１０ｍｍ×１０ｍｍ、集電体１２ｍｍ×１２ｍｍ）のセパレーター表面に、実施例１で作成した電解液吸液後のセパレーター用フィルムを１０ｍｍ×１０ｍｍに切り出したセパレーターを載置して集電体／負極／セパレーター積層物とし、そのセパレーター側表面上に、実施例１８と同様にして製造した集電体／コバルト酸リチウム正極（正極１０ｍｍ×１０ｍｍ、集電体１２ｍｍ×１２ｍｍ）の正極面を載置して集電体／負極／セパレーター／正極／集電体積層物とした。その後、その積層物の一端部だけ残して残りの端部をエポキシ樹脂で封印した。その後、実施例２２と同様にして製造した重合性モノマー含有物を封印していない端部から減圧状態（〜５０ｍｍＨｇ）で、２分間かけて注入し、８０℃で３０分間加熱し重合性モノマー含有物を重合した後、未封印の端部をエポキシ樹脂で封印し、黒鉛／酸化コバルト系固体Ｌｉイオン二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2 Ｖ、電流0.1 ｍＡで充放電を繰り返したところ、最大放電容量6.5 ｍＡｈで、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は４２５回であった。
【０１６１】
［実施例３７］ 固体Ｌｉイオン二次電池の製造
アルゴン雰囲気グローブボックス内で、実施例３４と同様にして製造した集電体／黒鉛負極／セパレーター積層物（負極／セパレーター１０ｍｍ×１０ｍｍ、集電体１２ｍｍ×１２ｍｍ）のセパレーター表面に実施例１で作成した電解液吸液後のセパレーター用フィルムを１０ｍｍ×１０ｍｍに切り出したセパレーターを載置して集電体／負極／セパレーター積層物とし、そのセパレーター側表面上に、実施例３３と同様の方法で製造した集電体／コバルト酸リチウム正極／セパレーター積層物（正極／セパレーター１０ｍｍ×１０ｍｍ、集電体１２ｍｍ×１２ｍｍ）のセパレーター側面を載置して集電体／負極／セパレーター／正極／集電体積層物とした。その後、その積層物の一端部だけ残して残りの端部をエポキシ樹脂で封印した。その後、実施例２２で製造した重合性モノマー含有物を封印していない端部から減圧状態（〜５０ｍｍＨｇ）で、２分間かけて注入し、８０℃で３０分間加熱し重合性モノマー含有物を重合した後、未封印の端部をエポキシ樹脂で封印し、黒鉛／酸化コバルト系固体Ｌｉイオン二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2 Ｖ、電流0.1 ｍＡで充放電を繰り返したところ、最大放電容量6.0 ｍＡｈで、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は４３５回であった。
【０１６２】
［実施例３８］ 活性炭電極の製造
椰子がら活性炭とポリフッ化ビニリデンの重量比９．０：１．０の混合物にその混合物に対して１０倍重量のＮ−メチルピロリドンを加え、ゲル状組成物を得た。ＳＵＳ３１６箔（１２ｍｍ×１２ｍｍ）上に、幅１ｍｍ、内寸１０ｍｍ×１０ｍｍのポリイミド製の成型用スペーサー枠（厚さ１５０μｍ）を配置し、スペーサー枠内にこの組成物を約１５０μｍの厚さに塗布した。さらに約１００℃で１０時間真空乾燥することにより、ＳＵＳ箔集電体に密着した活性炭電極（１４ｍｇ）を得た。
実施例３９で使用する前に、スペーサー枠をはずし、ＳＵＳ箔を活性炭電極と同サイズ（１０ｍｍ×１０ｍｍ）に切断して活性炭電極／集電体積層物とした。同様にして複数枚の積層物を作成した。
【０１６３】
［実施例３９］固体電気二重層コンデンサの製造
0.50ｇの化合物３、1.00ｇの化合物８、1.5 ｇのジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、1.5 ｇのエチレンカーボネート（ＥＣ）、0.30ｇのＬｉＢＦ₄ 及び0.01ｇのAIBNをアルゴン雰囲気中でよく混合し、重合性モノマー含有物を得た。
アルゴン雰囲気グローブボックス内で、実施例３８で製造した２枚の集電体／活性炭電極積層物（14ｍｇ）（１０ｍｍ×１０ｍｍ）のそれぞれに、上記重合性モノマー含有物を含浸被覆した電極／集電体積層物を二個用意した。次に、実施例１で作成した電解液吸液後のセパレーター用フィルムを１０ｍｍ×１０ｍｍに切り出したセパレーターを一方の電極／集電体積層物の電極側表面に載置して集電体／電極／セパレーター積層物とし、さらにそのセパレーター側表面にもう一方の電極／集電体積層物の電極側面を載置して、集電体／電極／セパレーター／電極／集電体積層物を作成し、１００℃、１時間加熱後、積層物の端部をエポキシ樹脂で封止し、図４に示すような固体電気二重層コンデンサを製造した。
このコンデンサを、作動電圧０〜２．０Ｖ、電流０．１ｍＡで充放電を行ったところ、最大容量は４８０ｍＦであった。また、この条件で充放電を５０回繰り返してもほとんど容量に変化はなかった。
【０１６４】
［実施例４０］ 固体電気二重層コンデンサの製造
セパレーターとして実施例１５で製造した電解液を含浸した化合物３重合体／ポリエチレンネット複合フィルムを用いた以外は実施例３９と同様にして、図４で示すような固体電気二重層コンデンサを製造した。
このコンデンサを、作動電圧０〜２．０Ｖ、電流０．１ｍＡで充放電を行ったところ、最大容量は４５０ｍＦであった。また、この条件で充放電を５０回繰り返してもほとんど容量に変化はなかった。
【０１６５】
［実施例４１］
1.50g の化合物３、1.5gのジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、1.5gのエチレンカーボネート（ＥＣ）、0.30g のＬｉＢＦ₄ 及び0.02g のイルガキュアー651 をアルゴン雰囲気中でよく混合し、重合性モノマー含有物を得た。
この重合性モノマー含有物にアルゴン雰囲気下、粒状支持体としてアルミニウムオキサイドＣ（日本アエロジル（株）製、比表面積約１００ｍ² ／ｇ）0.24g を添加し、よく攪拌して乳白色の溶液とした。この乳白色の重合性モノマー含有物をアルゴン雰囲気下、１０ｃｍ角のＰＥＴフィルム上に塗布後、水銀ランプを１０分間照射することにより、ＰＥＴフィルム上に電解液を含浸した化合物３重合体／アルミニウムオキサイド複合フィルムを膜厚約３０μｍの白濁自立フィルムとして得た。このフィルムの２５℃、−２０℃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、それぞれ、３．０×１０^-3、１．０×１０^-3S/cmであり、粒状支持体を添加しない場合に比べて伝導度が向上した。
【０１６６】
［実施例４２］
実施例４１で用いたアルミニウムオキサイドＣの代わりに、シリカ微粒子（アエロジルＲＸ２００: 日本アエロジル（株）製、比表面積約１４０ｍ² ／ｇ）を同量用いた以外は実施例４１と同様にして、化合物３重合体／シリカ複合フィルムが膜厚約３０μｍの透明自立フィルムを得た。このフィルムの２５℃、−２０℃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、それぞれ、３．５×１０^-3、１．２×１０^-3S/cmであり、粒状支持体を添加しない場合に比べて伝導度が向上した。
【０１６７】
［実施例４３］
1.50g の化合物３、1.5gのジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、1.5gのエチレンカーボネート（ＥＣ）、0.30g のＬｉＢＦ₄ 及び0.02g のイルガキュアー651 をアルゴン雰囲気中でよく混合し、重合性モノマー含有物を得た。
この重合性モノマー含有物にアルゴン雰囲気下、粒状支持体として液晶スペーサー用ポリマービーズ（積水ファインケミカル（株）製商品名ミクロパールＳＰ−２１３：粒子径１３．００±０．１０μｍ）0.05g を添加し、よく攪拌してポリマービーズ含有重合性モノマー含有物を得た。この重合性モノマー含有物をアルゴン雰囲気下、ＰＥＴフィルム上に塗布後、水銀ランプを１０分間照射して重合することにより、ＰＥＴフィルム上に電解液を含浸した化合物３重合体／ポリマービーズＳＰ−２１３複合フィルムを膜厚１５μｍ±２μｍの透明な自立フィルムとして得た。このフィルムの２５℃、−２０℃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、それぞれ、２．５×１０^-3、０．８×１０^-3S/cmであった。
【０１６８】
［実施例４４］
ポリマービーズの代わりに液晶スペーサー用棒状アルミナ（昭和電工（株）製アルフィットＦＴ−２０：直径２０±０．５μｍ、平均長さ約３０μｍ）を同量用いた以外は実施例４３と同様にして、電解液を含浸した化合物３重合体／アルミナ複合フィルムを膜厚２３μｍ±３μｍの透明な自立フィルムとして得た。このフィルムの２５℃、−２０℃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、それぞれ、２．２×１０^-3、０．６×１０^-3S/cmであった。
【０１６９】
［実施例４５］ 固体Ｌｉイオン二次電池の製造
セパレーターとして実施例４１で製造した電解液を含浸した化合物３重合体／アルミニウムオキサイド複合フィルムを用いた以外は実施例２４と同様にして、黒鉛／コバルト酸リチウム系固体Ｌｉイオン二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2V、電流0.1mA で充放電を繰返したところ、最大放電容量は7.3 mAh で、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は４５０回であった。
【０１７０】
［実施例４６］ Ｌｉイオン二次電池の製造
セパレーターとして実施例４１で製造した電解液を含浸した化合物３重合体／アルミニウムオキサイド複合フィルムを用いた以外は実施例２１と同様にして、黒鉛／コバルト酸リチウム系Ｌｉイオン二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2V、電流0.5mA で充放電を繰返したところ、最大放電容量は7.3 mAh で、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は３３０回であった。
【０１７１】
［実施例４７］ Ｌｉイオン二次電池の製造
セパレーターとして実施例４３で製造した電解液を含浸した化合物３重合体／ポリマービーズ複合フィルムを用いた以外は実施例２１と同様にして、黒鉛／コバルト酸リチウム系Ｌｉイオン二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2V、電流0.5mA で充放電を繰返したところ、最大放電容量は7.3 mAh で、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は３８０回であった。
【０１７２】
［実施例４８］ Ｌｉイオン二次電池の製造
アルゴン雰囲気グローブボックス内で、実施例２０と同様にして製造した黒鉛負極（１０ｍｍ×１０ｍｍ）に電解液（1.5 mol/l のＬｉＢＦ₄ ／ＥＣ＋ＤＥＣ（重量比１：１））を含浸させ、さらにその上に実施例４３で調製したポリマービーズ含有重合性モノマー含有物を約１５μｍの厚さにコーターを用いて塗布した。次いで水銀ランプを１０分間照射して重合することにより、電解液を含浸した化合物３重合体／ポリマービーズ複合フィルムを約１５μｍの透明なフィルムとして黒鉛負極上に形成した。さらに化合物３重合体／ポリマービーズ複合フィルム上に実施例１８と同様にして製造したコバルト酸リチウム正極（１０ｍｍ×１０ｍｍ）に電解液（1.5 mol/l のＬｉＢＦ₄ ／ＥＣ＋ＤＥＣ（重量比１：１））を含浸させたものを貼り合わせ、電極端部をエポキシ樹脂で封印し、図１に示す黒鉛／コバルト酸リチウム系リチウムイオン二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2V、電流0.5mA で充放電を繰返したところ、最大放電容量は7.3 mAh で、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は４３０回であった。
【０１７３】
［実施例４９］ Ｌｉイオン二次電池の製造
セパレーターとして実施例４４で製造した電解液を含浸した化合物３重合体／アルミナ複合フィルムを用いた以外は実施例２１と同様にして、黒鉛／コバルト酸リチウム系Ｌｉイオン二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2V、電流0.5mA で充放電を繰返したところ、最大放電容量は7.0 mAh で、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は３６０回であった。
【０１７４】
［実施例５０］ Ｌｉイオン二次電池の製造
アルゴン雰囲気グローブボックス内で、実施例２０と同様にして製造した黒鉛負極（１０ｍｍ×１０ｍｍ）に電解液（1.5 mol/l のＬｉＢＦ₄ ／ＥＣ＋ＤＥＣ（重量比１：１））を含浸させ、さらにその上に実施例４４で調製したアルミナ含有重合性モノマー含有物を約２０μｍの厚さにコーターを用いて塗布した。次いで水銀ランプを１０分間照射して重合することにより、電解液を含浸した化合物３重合体／アルミナ複合フィルムを約２３μｍの透明なフィルムとして黒鉛負極上に形成した。さらに化合物３重合体／アルミナ複合フィルム上に実施例１８と同様にして製造したコバルト酸リチウム正極（１０ｍｍ×１０ｍｍ）に電解液（1.5 mol/l のＬｉＢＦ₄ ／ＥＣ＋ＤＥＣ（重量比１：１））を含浸させたものを貼り合わせ、電極端部をエポキシ樹脂で封印し、図１に示す黒鉛／コバルト酸リチウム系リチウムイオン二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2V、電流0.5mA で充放電を繰返したところ、最大放電容量は7.1 mAh で、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は４１０回であった。
【０１７５】
［実施例５１］ Ｌｉイオン二次電池の製造
1.50g の化合物３、1.5gのジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、1.5gのエチレンカーボネート（ＥＣ）、0.30g のＬｉＢＦ₄ 及び0.05g のビス（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート（パーロイルTCP ：日本油脂（株）商品名）をアルゴン雰囲気中でよく混合し、重合性モノマー含有物を得た。この重合性モノマー含有物にアルゴン雰囲気下、粒状支持体として液晶スペーサー用ポリマービーズ（積水ファインケミカル（株）製商品名ミクロパールＳＰ−２１３：粒子径１３．００±０．１０μｍ）0.05g を添加し、よく攪拌してポリマービーズ含有重合性モノマー含有物を得た。
アルゴン雰囲気グローブボックス内で、実施例２０と同様にして製造した黒鉛負極（２０ｍｍ×２０ｍｍ）に電解液（1.5 mol/l のＬｉＢＦ₄ ／ＥＣ＋ＤＥＣ（重量比１：１））を含浸させ、端部四方に幅１ｍｍのポリイミドフィルム製枠（厚さ約２０μｍ）を配置し、さらにその上に実施例１８と同様にして製造したコバルト酸リチウム正極（２０ｍｍ×２０ｍｍ）に電解液（1.5 mol/l のＬｉＢＦ₄ ／ＥＣ＋ＤＥＣ（重量比１：１））を含浸させたものを貼り合わせた。次いで上記正極負極間の隙間に上記ポリマービーズ含有重合性モノマー含有物を注入し、７０℃で３０分間加熱重合し、黒鉛負極／電解液含浸化合物３重合体／ポリマービーズ複合フィルム／コバルト酸リチウム正極積層電池を作製した。電池端部をエポキシ樹脂で封印し、図１に示す黒鉛／コバルト酸リチウム系リチウムイオン二次電池を得た。
この電池を、作動電圧2.0 〜4.2V、電流2mA (0.5mA/cm²) で充放電を繰返したところ、最大放電容量は28 mAhで、容量が５０％に減少するまでのサイクル寿命は３２０回であった。
【０１７６】
［実施例５２］ 固体電気二重層コンデンサの製造
セパレーターとして実施例４１で製造した電解液を含浸した化合物３重合体／アルミニウムオキサイド複合フィルムを用いた以外は実施例３９と同様にして、固体電気二重層コンデンサを製造した。
このコンデンサを、作動電圧0 〜2.0V、電流0.1mA で充放電を行ったところ、最大容量は480mF であった。また、この条件で充放電を５０回繰返してもほとんど容量に変化はなかった。
【０１７７】
【発明の効果】
本発明のセパレーター用フィルムは、オキシアルキレン基を含有する架橋重合体あるいはウレタン結合により結合したオキシアルキレン基を含有する架橋重合体を構成成分とすることにより、膜強度が良好で、加工性に優れ、電解液の吸液量が多く、その結果、高イオン伝導性という特徴を有している。
また、本発明のセパレーター用フィルムの製造方法により、本発明のセパレーター用フィルムを効率良く製造することが出来、特に膜強度に優れ、高イオン伝導性の薄膜セパレーター用フィルムを製造することが出来る。
【０１７８】
本発明のセパレーター用フィルムをセパレーターとして用いた電池や電気二重層コンデンサのような電気化学装置は、セパレーターが上記の特徴を有することから、高容量、高電流で作動できるという利点を有する。
特に本発明のセパレーター用フィルムをセパレーターとして用い、更に高分子固体電解質を用いた電池及びコンデンサはイオン伝導性物質が固体であるため液漏れの危険はなく長期間安定して使用できるものであり、また、このセパレーターおよび高分子固体電解質を用いることにより薄型の電池やコンデンサを製造することができる。
【０１７９】
また、本発明の電池およびその製造方法により、全固体型としては高容量、高電流で作動でき、長サイクル寿命の、安全性、信頼性に優れた電池が提供され、この電池はポータブル機器用主電源、バックアップ電源をはじめとする電気製品用電源、電気自動車用、ロードレベリング用大型電源として使用可能である。また、上記の特徴を有する本発明のセパレーターを用いることにより、電池の薄膜化も可能であり、薄膜化をしても強度や長期間使用上の問題点もなく、身分証明書用カード等のペーパー電池化、フレキシブル電池化など形状自由性のある電池が得られる利点を有する。
【０１８０】
更に、本発明の電気二重層コンデンサ及びその製造方法により、全固体型電気二重層コンデンサを製造することができ、従来の全固体型コンデンサと比較しても、高電圧、高容量、高電流で作動でき、あるいはサイクル性が良好で、安全性、信頼性に優れた電気二重層コンデンサが提供され、かかる特徴を有する全固体電気二重層コンデンサとすることができる。このため本発明のコンデンサはバックアップ電源だけでなく、小型電池との併用で、各種電気製品用電源として使用可能である。また、上記の特徴を有する本発明のセパレーターを用いることにより、コンデンサの薄膜化等の加工性に優れており、従来の固体型電気二重層コンデンサの用途以外の用途にも期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例中に作製した電池の概略断面図である。
【図２】本実施例中に作製した電池の概略断面図である。
【図３】本実施例中に作製した電池の概略断面図である。
【図４】本実施例中に作製した電気二重層コンデンサの概略断面図である。
【符号の説明】
１ 正極
２ セパレーター
３ 負極
４ 集電体
５ 絶縁性樹脂封止剤（硬化物）
６ 保護枠（スペーサー）
７ セパレーター
８ 分極性電極
９ 集電体
１０ セパレーター
１１ 絶縁性樹脂封止剤（硬化物）
１２ リード線

Claims (25)

1. オキシアルキレン基を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の重合体及び／または該化合物を共重合成分とする共重合体の架橋重合体と粒状支持体を構成成分とする複合体からなる電気化学装置のセパレーター用フィルム。
2. ウレタン結合及びオキシアルキレン基を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の重合体及び／または該化合物を共重合成分とする共重合体の架橋重合体と粒状支持体を構成成分とする複合体からなる電気化学装置のセパレーター用フィルム。
3. 該重合体及び／または該共重合体が下記一般式（１）
   ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ（Ｒ³Ｏ）_n− （１）
   ［式中、Ｒ¹は水素またはアルキル基を表し、Ｒ³は−（ＣＨ₂）₂−または−ＣＨ（ＣＨ₃）ＣＨ₂−を表し、ｎは１以上の整数を表す。ｘ及びｙはそれぞれ０または１〜５の整数を、ｚは０または１〜１０の数値を示す。但し、ｘ＝０及びｙ＝０のときはｚ＝０である。］で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の重合体及び／または該化合物を共重合成分とする共重合体であることを特徴とする請求項１または２に記載の電気化学装置のセパレーター用フィルム。
4. 電解質及び／または溶媒を含んでいることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気化学装置のセパレーター用フィルム。
5. 電解質の少なくとも１種が、アルカリ金属塩、４級アンモニウム塩、または４級ホスホニウム塩である請求項４に記載の電気化学装置のセパレーター用フィルム。
6. 溶媒がカーボネート系化合物であることを特徴とする請求項４に記載の電気化学装置のセパレーター用フィルム。
7. 粒状支持体が０．０１μｍ〜１００μｍの大きさを有する請求項１〜６のいずれかに記載の電気化学装置のセパレーター用フィルム。
8. 粒状支持体が一次粒子の凝集体であって、該凝集体が０．０１μｍ〜１００μｍの大きさを有する請求項１〜６のいずれかに記載の電気化学装置のセパレーター用フィルム。
9. 粒状支持体のＢＥＴ法比表面積が１０ｍ ² ／ｇ以上である請求項７または８に記載の電気化学装置のセパレーター用フィルム。
10. オキシアルキレン基を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種と粒状支持体の混合物、電解質、溶媒及び他の重合性化合物から選ばれる少なくとも一種のものを含む混合物を他の支持体上に配置し、かかるアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物を重合することを特徴とする電気化学装置のセパレーター用フィルムの製造方法。
11. 下記一般式（１）
    ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ（Ｒ³Ｏ）_n− （１）
    （式中の記号は請求項３に記載のものと同じ。）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種と粒状支持体の混合物、電解質、溶媒及び他の重合性化合物から選ばれる少なくとも一種のものを含む混合物を他の支持体上に配置し、かかるアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物を重合することを特徴とする電気化学装置のセパレーター用フィルムの製造方法。
12. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルムをセパレーターとして有することを特徴とする電池。
13. 電池の負極がリチウム、リチウム合金またはリチウムイオンを吸蔵放出できる物質を含む電極からなる請求項１２に記載の電池。
14. 電池の製造方法において、電池構成用構造体として正極、請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルムからなるセパレーター及び負極を任意の順に積層して正極と負極との間にセパレーターを積層挟持させて正極／セパレーター／負極積層物を形成する工程、かかる構成をとる電池構成用構造体内に、下記一般式（１）
    ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ（Ｒ³Ｏ）_n− （１）
    （式中の記号は請求項３に記載のものと同じ。）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種及び少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を満たす工程および重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする電池の製造方法。
15. 電池の製造方法において、正極及び負極の少なくとも一方に予め請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルムからなるセパレーターを積層させた正極／セパレーター積層物及び／または負極／セパレーター積層物を用いて、電池構成用構造体として正極と負極の間にセパレーターが積層挟持された正極／セパレーター／負極積層物を形成する工程、及びかかる構成をとる電池構成用構造体内に少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する液状物を満たす工程を有することを特徴とする電池の製造方法。
16. 電池の製造方法において、正極及び負極の少なくとも一方に予め請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルムからなるセパレーターを積層させた正極／セパレーター積層物及び／または負極／セパレーター積層物を用いて、電池構成用構造体として正極と負極の間にセパレーターが積層挟持された正極／セパレーター／負極積層物を形成する工程、及びかかる構成をとる電池構成用構造体内に、オキシアルキレン基を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種及び少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を満たす工程および重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする電池の製造方法。
17. 電池の製造方法において、正極及び負極の少なくとも一方に予め請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルムからなるセパレーターを積層させた正極／セパレーター積層物及び／または負極／セパレーター積層物を用いて、電池構成用構造体として正極と負極の間にセパレーターが積層挟持された正極／セパレーター／負極積層物を形成する工程、及びかかる構成をとる電池構成用構造体内に、下記一般式（１）
    ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ（Ｒ³Ｏ）_n− （１）
    （式中の記号は請求項３に記載のものと同じ。）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種及び少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を満たす工程および重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする電池の製造方法。
18. 電池の製造方法において、正極及び負極の少なくとも一方に予め、下記一般式（１）
    ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ（Ｒ³Ｏ）_n− （１）
    （式中の記号は請求項３に記載のものと同じ。）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を含浸及び／または被覆する工程、正極、負極および請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルムからなるセパレーターを用いて電池構成用構造体として正極と負極の間にセパレーターが積層挟持された正極／セパレーター／負極積層物を形成する工程、及び前記重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする電池の製造方法。
19. 重合性モノマー含有物が、下記一般式（１）
    ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ（Ｒ³Ｏ）_n− （１）
    （式中の記号は請求項３に記載のものと同じ。）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種及び少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物である請求項１８に記載の電池の製造方法。
20. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルムをセパレーターとして有していることを特徴とする電気二重層コンデンサ。
21. 電気二重層コンデンサの製造方法において、コンデンサ構成用構造体として２枚の分極性電極及び請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルムからなるセパレーターをそれぞれ任意の順に積層して２枚の分極性電極の間にセパレーターを積層挟持させて電極／セパレーター／電極積層物を形成する工程、及びかかる構成をとるコンデンサ構成用構造体内に少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する液状物を満たす工程を有することを特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法。
22. 電気二重層コンデンサの製造方法において、コンデンサ構成用構造体として２枚の分極性電極及び請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルムからなるセパレーターをそれぞれ任意の順に積層して２枚の分極性電極の間にセパレーターを積層挟持させて電極／セパレーター／電極積層物を形成する工程、かかる構成をとるコンデンサ構成用構造体内に、下記一般式（１）
    ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ（Ｒ³Ｏ）_n− （１）
    （式中の記号は請求項３に記載のものと同じ。）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種及び少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を満たす工程および重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法。
23. 電気二重層コンデンサの製造方法において、コンデンサ構成用構造体として２枚の分極性電極及び請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルムからなるセパレーターをそれぞれ任意の順に積層して２枚の分極性電極の間にセパレーターを積層挟持させて電極／セパレーター／電極積層物を形成する工程、かかる構成をとるコンデンサ構成用構造体内に、下記一般式（１）
    ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ（Ｒ³Ｏ）_n− （１）
    （式中の記号は請求項３に記載のものと同じ。）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種及び少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を満たす工程および重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法。
24. 電気二重層コンデンサの製造方法において、２枚の分極性電極の少なくとも一方に予め、下記一般式（１）
    ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ（Ｒ³Ｏ）_n− （１）
    （式中の記号は請求項３に記載のものと同じ。）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物を含浸及び／または被覆する工程、２枚の分極性電極および請求項１〜９のいずれか一項に記載のフィルムからなるセパレーターを用いて電気二重層コンデンサ構成用構造体として２枚の分極性電極の間にセパレーターが積層挟持された電極／セパレーター／電極積層物を形成する工程、及び前記重合性モノマー含有物を重合する工程を有することを特徴とする電気二重層コンデンサの製造方法。
25. 重合性モノマー含有物が、下記一般式（１）
    ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹）ＣＯ〔Ｏ（ＣＨ₂）_x（ＣＨ（ＣＨ₃））_y〕_zＮＨＣＯＯ（Ｒ³Ｏ）_n− （１）
    （式中の記号は請求項３に記載のものと同じ。）で表されるユニットを含む構造を有するアクリロイル系もしくはメタクリロイル系化合物の少なくとも一種及び少なくとも一種の電解質を必須構成成分として含有する重合性モノマー含有物である請求項２４に記載の電気二重層コンデンサの製造方法。

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