JP4155245B2 - battery - Google Patents

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Description

本発明はイオン導電性の高分子固体電解質と、電解質と、有機溶媒とを含有する電池に関する。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と、電解質と、有機溶媒とを含有する電池に関する。 The present invention relates to a battery containing an ion conductive polymer solid electrolyte , an electrolyte, and an organic solvent . More specifically, the present invention is a solid polymer 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. The present invention also relates to a battery containing a solid polymer electrolyte excellent in film formability, flexibility and mechanical strength, an electrolyte, and an organic solvent .

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。   When an all-solid battery is formed using a solid electrolyte, the leakage of contents in the battery, which is one of the problems of the conventional battery, is eliminated, and the safety and reliability of the battery are improved. In addition, the battery can be thinned and stacked. For this reason, solid electrolytes are attracting attention as materials for electrochemical devices such as batteries.

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 characteristics required for a solid electrolyte are generally (a) high ionic conductivity and no electronic conductivity, (b) excellent film formability so as to be thinly formed, (c ) It is excellent in flexibility.

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 divided into two types, those made of inorganic materials and those made of organic materials. Among these, solid electrolytes made of inorganic materials have relatively high ionic conductivity, but because they are crystalline, they have poor mechanical strength and are difficult to process into flexible films. This is a significant disadvantage when applied.

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柔軟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。   In contrast, a polymer solid electrolyte made of an organic polymer can be formed into a flexible thin film, and the formed thin film has excellent mechanical properties due to the inherent flexibility of the polymer. It becomes possible to grant. Therefore, a thin film made of a polymer solid electrolyte can be flexibly adapted to a volume change generated in an ion-electron exchange reaction process between an electrode and a polymer solid electrolyte, as compared with an inorganic solid electrolyte. For these reasons, polymer solid electrolytes are regarded as promising as solid electrolyte materials for high energy density batteries, particularly thin high energy density batteries.

これまでにこのような高分子固体電解質としては、次式のポリエーテル構造を有するポリエチレンオキサイド[以下PEOと略す]   Up to now, as such a polymer solid electrolyte, polyethylene oxide having a polyether structure of the following formula [hereinafter abbreviated as PEO]

Figure 0004155245

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。
Figure 0004155245

A complex of Li and an alkali metal salt such as Na salt is known to exhibit relatively high alkali metal ion conductivity. In addition, theoretical research on ionic conduction mechanisms, molecular structures, etc., and applied research to electrochemical devices such as batteries have been actively promoted for various polymer solid electrolytes including this composite.

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 conduction in the polymer solid electrolyte is that the alkali metal ions in the polymer matrix selectively ionize in the amorphous part in the polymer matrix and interact with the coordinating atoms in the polymer. Is considered to be achieved by diffusion movement along the electric field. For example, in a composite film composed of PEO and an alkali metal salt, when alkali metal ions interact with oxygen in the ether bond portion having a high dielectric constant in the PEO main chain, ion conduction is caused by segmental movement of the molecular chain due to heat. It is considered. Therefore, in order to improve the ionic conductivity of the polymer solid electrolyte, it is considered effective to suppress the crystallinity of the polymer solid electrolyte.

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 electrolyte has a problem that when it is attempted to improve the ionic conductivity by suppressing the crystallinity, the film formability and flexibility are lowered. In addition, there is a problem that the ionic conductivity in the vicinity of room temperature is small as compared with a solid electrolyte generally made of an inorganic material.

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 the PEO is about 10,000, the film formability is excellent, and the ion conductivity is 10 −3 to 10 −4 S / cm at 100 ° C. or higher. Has a relatively high value of the degree. However, since this composite film is crystalline, the conductivity rapidly decreases at a temperature of 60 ° C. or less, and exhibits a very low value of about 10 −7 S / cm or less at room temperature. For this reason, it cannot be incorporated as a normal battery material in which room temperature is used.

そこで、式(i) Therefore, the formula (i)

Figure 0004155245

(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。
Figure 0004155245

(In the formula, n is an arbitrary integer) As shown in the formula, urethane is formed by reacting a diisocyanate with the terminal hydroxyl group of PEO, or the crystallinity of the composite film is suppressed by forming an ester bridge. Attempts have been made. This cross-linked structure is effective as a means for improving mechanical properties without greatly reducing the ionic conductivity of the amorphous polymer. However, sufficient results have not yet been obtained by such means.

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, the ion conductivity near room temperature can be improved by setting the molecular weight of PEO, which is an organic polymer constituting the composite film, to 10,000 or less, but in this case, the film formability is significantly reduced, Filming becomes difficult.

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。   In addition, 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 increases, and the ionic conductivity decreases instead. Thus, an increase in the density of the carrier body and an increase in conductivity cannot be achieved simultaneously.

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)   Examples of other polymer solid electrolytes include compounds similar to the above-mentioned complex composed of PEO and an alkali metal salt, and represented by the formula (ii)

Figure 0004155245

(式中、RはH又はCH3 であり、k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)
Figure 0004155245

(Wherein R is H or CH 3 , and k and n are each an arbitrary integer), an acrylic or methacrylic organic polymer having a PEO structure in the side chain is known. ing. And the formula (iii)

Figure 0004155245

(式中、k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−)k からなるポリホスファゼン系の有機高分子や、式(iv)
Figure 0004155245

(Wherein k and n are each an arbitrary integer), a polyphosphazene-based organic polymer having a PEO structure in the side chain and a main chain of (-P = N-) k. Numerator, formula (iv)

Figure 0004155245

(式中、k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(−SiO−)k からなるシロキサン系の有機高分子が知られている。
Figure 0004155245

(Wherein k and n are each an arbitrary integer), a siloxane-based organic polymer having a PEO structure in the side chain and a main chain of (—SiO—) k is known. It has been.

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 polymer and alkali metal salt is about 10 −5 S / cm, which is slightly improved compared to the composite film composed of PEO and alkali metal salt. However, it is still insufficient for practical use, and the film formability and flexibility are not sufficient. Therefore, a battery using a conventional solid polymer electrolyte that has practically sufficient battery performance has not been obtained.

一方、上述のような有機高分子と金属塩の他に、さらにこの金属塩を溶解させることのできる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 organic polymer and metal salt as described above, a polymer solid electrolyte containing an organic solvent capable of dissolving the metal salt has been developed. 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 A degree of conductivity can be obtained.

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PEOや式(ii)〜(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、アクリルロニトリル−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と、有機溶媒の含有により有機高分子が膨潤してゲル状となった場合でも、この高分子固体電解質に圧力をかけたとき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 constituting the solid polymer electrolyte containing the organic solvent in this way, in addition to using the organic polymer such as PEO and formulas (ii) to (iv) described above, these are irradiated with active radiation. Attempts have been made to use those crosslinked by light irradiation, electron beam irradiation, heating or the like. Furthermore, an attempt has been made to use a cross-linking agent obtained by converting an organic polymer into a fluororubber-based cross-linked body, an acrylonitrile-butadiene-based cross-linked body, or a urethane cross-linked body. When the organic polymer is cross-linked in this way, even if the organic polymer swells and becomes gelled due to the inclusion of the organic solvent, it suppresses the seepage of the organic solvent when pressure is applied to the solid polymer electrolyte. And mechanical strength can be improved.

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、通常の有機溶媒と金属塩からなる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 polymer solid electrolyte containing an organic solvent, its conductivity is lower than that of an electrolytic solution composed of a normal organic solvent and a metal salt, and it is desired to further improve the conductivity. It has been desired to improve the mechanical strength.

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有機高分子架橋体を含有する電池を得ることを目的とする。 The present invention is intended to solve such problems of the prior art, has high ionic conductivity comparable to an electrolyte even near room temperature, and has excellent film formability, flexibility and mechanical strength. It aims at obtaining the battery containing the new organic polymer crosslinked body which has .

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の電池は、カーボネート基を官能基として有する有機高分子が、相互に架橋されている、或いは、他のモノマーにより架橋されている、有機高分子架橋体と、電解質と、この電解質が可溶な有機溶媒とを含有してなることを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve the object of the present invention, in the battery of the present invention, organic polymers having a carbonate group as a functional group are cross-linked with each other, or are cross-linked with another monomer. It is characterized by comprising a crosslinked organic polymer , an electrolyte, and an organic solvent in which the electrolyte is soluble .

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新たな有機高分子架橋体を含有する電池を得ることが可能となる。 According to the present invention, there is provided a battery containing a new crosslinked organic polymer having a high ionic conductivity comparable to an electrolytic solution even near room temperature and having excellent film formability, flexibility and mechanical strength. Can be obtained.

本発明者らは、カーボネート基を官能基として有する有機高分子が、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。そして、このカーボネート基を有する有機高分子を構造材とし、これに金属塩等の電解質を含有させて高分子固体電解質を構成するにあたり、さらに特定量の有機溶媒を含有させ、この有機溶媒で有機高分子を膨潤させると、成膜性を損なうことなく、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見出し、本発明を完成させるに至った。またこの場合、有機高分子を相互に架橋しておくことにより、高分子固体電解質内に多くの有機溶媒を含有させることができ、それによりイオン導電性を一層高められることを見出し、本発明の好ましい態様を完成させるに至った。   The present inventors have found that an organic polymer having a carbonate group as a functional group can contain carrier ions at a higher density than conventional organic polymers, and is difficult to crystallize even at low temperatures. It has been found that sufficient segmental motion can be ensured by maintaining a fixed state, and electron conduction does not occur. Then, when an organic polymer having a carbonate group is used as a structural material and an electrolyte such as a metal salt is contained therein to form a solid polymer electrolyte, a specific amount of an organic solvent is further contained, and an organic solvent is added with the organic solvent. When the polymer is swollen, it has been found that high ionic conductivity comparable to that of the conventional electrolyte can be obtained without impairing the film formability, and the present invention has been completed. Further, in this case, it has been found that by cross-linking organic polymers to each other, a large amount of organic solvent can be contained in the polymer solid electrolyte, thereby further improving ionic conductivity. The preferred embodiment has been completed.

即ち、本発明は、カーボネート基を官能基として有する有機高分子、電解質及び該電解質が可溶な有機溶媒を含有してなり、有機高分子100重量部に対して有機溶媒が500重量部以下含まれることを特徴とする高分子固体電解質を提供する。また、この場合に有機高分子が相互に架橋されている高分子固体電解質を提供する。   That is, the present invention comprises an organic polymer having a carbonate group as a functional group, an electrolyte, and an organic solvent in which the electrolyte is soluble, and contains 500 parts by weight or less of the organic solvent with respect to 100 parts by weight of the organic polymer. A solid polymer electrolyte is provided. In this case, a polymer solid electrolyte in which organic polymers are cross-linked with each other is provided.

以下、本発明を詳細に説明する。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、主鎖又は側鎖にカーボネート基を官能基として有するものを使用する。ここで主鎖にカーボネート基を有する有機高分子としては、例えば、次式(1)   Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the polymer solid electrolyte of the present invention, an organic polymer having a carbonate group as a functional group in the main chain or side chain is used as the organic polymer serving as the structural material. Here, as an organic polymer having a carbonate group in the main chain, for example, the following formula (1)

Figure 0004155245

(式中、R1 及びR2 は独立的に水素又は低級アルキルであり、nは任意の整数である)で表される、ビニレンカーボネート系モノマーの単独重合体であるポリビニレンカーボネート(PVnC)を使用することができる。ここで式(1)における置換基R1 及びR2 の低級アルキルとしては、炭素数1〜3の低級アルキルが好ましい。また低級アルキルは直鎖状でも分岐状でもよい。
Figure 0004155245

(In the formula, R 1 and R 2 are independently hydrogen or lower alkyl, n represents any of integers) represented by a homopolymer of vinylene carbonate based monomer poly vinylene carbonate (PVnC) Can be used. Here, the lower alkyl of the substituents R 1 and R 2 in the formula (1) is preferably a lower alkyl having 1 to 3 carbon atoms. The lower alkyl may be linear or branched.

式(1)の有機高分子の平均分子量は、重合させたビニレンカーボネート系モノマーの種類により異なるが、平均分子量が低すぎると固体化せず、成膜性が低下してフィルム化しにくくなる。また、平均分子量が高すぎても溶媒に溶けにくくなってフィルム化しにくくなり、更に可撓性や導電率も低下する。したがって、平均分子量は、好ましくは3×103 〜5×105 の範囲とする。 The average molecular weight of the organic polymer of the formula (1) varies depending on the kind of the polymerized vinylene carbonate monomer, but if the average molecular weight is too low, it does not solidify and the film formability is lowered, making it difficult to form a film. Further, even if the average molecular weight is too high, it is difficult to dissolve in a solvent and it is difficult to form a film, and flexibility and conductivity are also lowered. Accordingly, the average molecular weight is preferably in the range of 3 × 10 3 to 5 × 10 5 .

また、本発明においては式(1)で表される有機高分子の物理的性質や化学的性質を更に改善させる目的で、例えば、高分子固体電解質の可撓性を更に改善したり、有機高分子として架橋したものを使用する場合にその架橋化度を増加させたりする目的で、ビニレンカーボネート系モノマーと共重合可能なモノマーユニットを式(1)の有機高分子に導入することができる。このような共重合体としては、例えば、式(2)   In the present invention, for the purpose of further improving the physical properties and chemical properties of the organic polymer represented by the formula (1), for example, the flexibility of the polymer solid electrolyte is further improved, For the purpose of increasing the degree of cross-linking when a cross-linked molecule is used, a monomer unit copolymerizable with a vinylene carbonate monomer can be introduced into the organic polymer of the formula (1). As such a copolymer, for example, the formula (2)

Figure 0004155245

(式中、R1 及びR2 は独立的に水素又は低級アルキルであり、Xはビニレンカーボネート系モノマーと共重合可能なモノマーからなるモノマーユニットであり、m及びnは独立的に任意の整数である。)で表される、ビニレンカーボネート系モノマーとそれと共重合可能なモノマーとの共重合体を使用することができる。ここで、式中のXとしては、ビニル系モノマーユニットであることが好ましい。このようなビニル系モノマーユニットを構成するビニル系モノマーとしては、一種類のモノマーを使用してもよいが、2種類以上のモノマーを併用してもよい。このようなビニル系モノマーの具体例としては、例えば、CH2=CHCOOH、CH2=CHCOOM(ここでMは金属イオンである)、CH2=CHCOOR(ここでRはアルキル基である)、CH2=CHCOO(CH2CH2O)nCH3(ここでnは1〜23の整数である)、CH2=CHCOO(CH2CH2O)nH(ここでnは1〜23の整数である)、アクリル酸グリシジルなどのアクリル系モノマー、及びこれらの一部置換体であるメタクリル系モノマー、CH2=C[COO(CH2CH2O)nCH32(ここでnは1〜23の整数である)、CH2=CH(C65)、CH2=CHCN、CH2=CH(OH)、CH2=CHCONH2、ビニルピロリドンなどを好ましく例示することができる。
Figure 0004155245

(Wherein R 1 and R 2 are independently hydrogen or lower alkyl, X is a monomer unit composed of a monomer copolymerizable with vinylene carbonate monomer, and m and n are independently any integers. A copolymer of a vinylene carbonate monomer and a monomer copolymerizable therewith can be used. Here, X in the formula is preferably a vinyl monomer unit. As a vinyl monomer constituting such a vinyl monomer unit, one type of monomer may be used, or two or more types of monomers may be used in combination. Specific examples of such vinyl monomers include, for example, CH 2 = CHCOOH, CH 2 = CHCOOM (where M is a metal ion), CH 2 = CHCOOR (where R is an alkyl group), CH 2 = CHCOO (CH 2 CH 2 O) n CH 3 (where n is an integer from 1 to 23), CH 2 = CHCOO (CH 2 CH 2 O) n H (where n is an integer from 1 to 23) in a), the acrylic monomer, and methacrylic monomer, which is part of these substitution products, CH 2 = C [COO ( CH 2 CH 2 O) n CH 3] 2 ( wherein n, such as glycidyl acrylate 1 to 23 of an integer), CH 2 = CH (C 6 H 5), CH 2 = CHCN, CH 2 = CH (OH), CH 2 = CHCONH 2, can be preferably exemplified such as vinylpyrrolidone.

式(2)の有機高分子は、有機高分子の物理的及び化学的性質をコントロールするために、ビニレンカーボネート系モノマーユニットに加えて一種以上のその他のモノマーユニットを含有させたものであるが、この場合の物理的及び化学的性質のコントロール方法としては、これらのモノマーユニットの構成比を変えることにより各モノマーユニットの特性を所望の程度で発現させればよい。 The organic polymer of the formula (2) contains one or more other monomer units in addition to the vinylene carbonate monomer unit in order to control the physical and chemical properties of the organic polymer. As a method for controlling the physical and chemical properties in this case, the characteristics of each monomer unit may be expressed to a desired degree by changing the composition ratio of these monomer units.

例えば、ビニレンカーボネート系モノマーと共重合させるモノマーとして、ポリエーテル構造を側鎖として有するメタクリル系モノマーを使用し、そのメタクリル系モノマーの含有率を増加させた場合には、有機高分子の結晶性が低下し、逆に可撓性が増し、また、有機溶媒で膨潤させた場合の機械的強度が増加する。   For example, when a methacrylic monomer having a polyether structure as a side chain is used as a monomer to be copolymerized with a vinylene carbonate monomer and the content of the methacrylic monomer is increased, the crystallinity of the organic polymer is reduced. On the contrary, the flexibility increases, and the mechanical strength when swollen with an organic solvent increases.

また、ビニレンカーボネート系モノマーと共重合させるモノマーとして、側鎖の一部に水酸基を有するモノマーを使用した場合には、有機高分子を架橋させるときにこの水酸基が架橋サイトとして作用する。したがって、このようなモノマーの含有率を高くするほど架橋化度が高くなり、さらには高分子固体電解質の機械的強度が増加する。   Further, when a monomer having a hydroxyl group in a part of the side chain is used as a monomer to be copolymerized with the vinylene carbonate monomer, the hydroxyl group acts as a crosslinking site when the organic polymer is crosslinked. Therefore, the higher the content of such a monomer, the higher the degree of crosslinking, and further the mechanical strength of the polymer solid electrolyte increases.

ただし、通常、式(2)の有機高分子中に占めるビニレンカーボネート系モノマーユニットの割合は、好ましくは50 mol%以上、より好ましくは90 mol%以上である。ビニレンカーボネート系モノマーユニットの割合が50 mol%を下回るとイオン導電性が大きく低下し、また、有機溶媒に溶解しにくくなり、成膜性が低下する。   However, the proportion of the vinylene carbonate monomer units in the organic polymer of formula (2) is preferably 50 mol% or more, more preferably 90 mol% or more. When the proportion of the vinylene carbonate monomer unit is less than 50 mol%, the ionic conductivity is greatly lowered, and it is difficult to dissolve in an organic solvent, so that the film formability is lowered.

式(1)又は式(2)の有機高分子のように、主鎖にカーボネート基を官能基として有する有機高分子は、ビニレンカーボネート系モノマーと、必要に応じてその他の一種以上のモノマーとを、常法、例えばラジカル重合法や光重合法などで重合させることにより容易に得ることができる。   Like the organic polymer of the formula (1) or the formula (2), the organic polymer having a carbonate group as a functional group in the main chain includes a vinylene carbonate monomer and, if necessary, one or more other monomers. It can be easily obtained by polymerization by a conventional method such as radical polymerization or photopolymerization.

一方、本発明が使用する有機高分子のうち側鎖にカーボネート基を有する有機高分子としては、例えば、次式(3)   On the other hand, the organic polymer having a carbonate group in the side chain among the organic polymers used in the present invention includes, for example, the following formula (3):

Figure 0004155245

(式中、R1 、R2 及びR3 は独立的に水素又は置換もしくは非置換のアルキル基であり、jは0〜3の整数であり、kは任意の整数である)で表される、エチレンカーボネート系モノマーの単独重合体(ポリビニルエチレンカーボネート:PVEC)を使用することができる。ここで、R1 、R2 及びR3 は、それぞれ水素又は置換もしくは非置換のアルキル基とすることができるが、このアルキル基としては、エーテル基、エステル基、カルボニル基、カルボキシル基、水酸基等を有することができる。また、式(3)においてj=0とし、エチレンカーボネート基が直接主鎖に結合するようにしてもよく、あるいはj=1〜3とし、エチレンカーボネート基が低級メチレン鎖を介して主鎖に結合するようにしてもよい。
Figure 0004155245

Wherein R 1 , R 2 and R 3 are independently hydrogen or a substituted or unsubstituted alkyl group, j is an integer of 0 to 3, and k is an arbitrary integer. A homopolymer of an ethylene carbonate monomer (polyvinylethylene carbonate: PVEC) can be used. Here, R 1 , R 2 and R 3 can each be hydrogen or a substituted or unsubstituted alkyl group. Examples of the alkyl group include an ether group, an ester group, a carbonyl group, a carboxyl group, a hydroxyl group, and the like. Can have. Further, in formula (3), j = 0 may be set so that the ethylene carbonate group is directly bonded to the main chain, or j = 1 to 3 and the ethylene carbonate group is bonded to the main chain via a lower methylene chain. You may make it do.

式(3)の有機高分子の平均分子量は、そのモノマーユニットの構造により異なるが、平均分子量が低すぎると固体とならずに成膜性が低下し、また高すぎると溶媒に溶け難くなり、さらに柔軟性も低下するので、通常は5×103 〜5×105 の範囲内とすることが好ましい。 The average molecular weight of the organic polymer of the formula (3) varies depending on the structure of the monomer unit. Furthermore, since flexibility also falls, it is usually preferable to set it within the range of 5 × 10 3 to 5 × 10 5 .

式(3)の有機高分子の製造方法は常法によることができ、例えば、ビニルエエチレンカーボネートをラジカル重合法、光重合法等で重合させることにより容易に得ることができる。   The method for producing the organic polymer of the formula (3) can be obtained by a conventional method, for example, it can be easily obtained by polymerizing vinyl ethylene carbonate by a radical polymerization method, a photopolymerization method or the like.

本発明が使用する有機高分子のうち側鎖にカーボネート基を有する有機高分子としては、上述の次式(3)の有機高分子にその構成モノマーと共重合可能な他のモノマーユニットを導入した共重合体も使用することができる。   As the organic polymer having a carbonate group in the side chain among the organic polymers used in the present invention, another monomer unit copolymerizable with the constituent monomer is introduced into the organic polymer represented by the following formula (3). Copolymers can also be used.

このような共重合体としては、例えば、次式(4)   As such a copolymer, for example, the following formula (4):

Figure 0004155245

(式中、R1 、R2 及びR3 は独立的に水素又は置換もしくは非置換のアルキルであり、jは0〜3の整数であり、k及びmは独立的に任意の整数であり、Xはエチレンカーボネート系モノマーと共重合可能なモノマーからなるモノマーユニットである)で表される有機高分子を使用することができる。
Figure 0004155245

Wherein R 1 , R 2 and R 3 are independently hydrogen or substituted or unsubstituted alkyl, j is an integer from 0 to 3, k and m are independently any integer, X is a monomer unit composed of a monomer copolymerizable with an ethylene carbonate monomer).

ここで、Xは、式(3)のエチレンカーボネート系モノマーと共重合可能なモノマーユニットから構成されるが、このようなモノマーユニットは前述の式(2)の共重合体と同様の種々のビニル系モノマーから形成することができる。また、各モノマーユニットの構成比も式(2)の共重合体と同様に、所望の物理的及び化学的性質にしたがい、各モノマーユニットの特性の発現させるべき程度に応じて定める。例えばこの式(4)の共重合体においても、エチレンカーボネート系モノマー以外のモノマーとして、ポリエーテル構造を側鎖として有するメタクリル系モノマーを含有させ、そのメタクリル系モノマーの含有率を増加させた場合には、有機高分子の結晶性が低下し、逆に可撓性が増し、また有機溶媒で膨潤させたときの機械的強度が増加する。また、側鎖の一部に水酸基を有するモノマーを含有させた場合には、有機高分子を架橋させるときにこの水酸基が架橋サイトとして作用するため、そのモノマーの含有率を高めるほど架橋化度が高くなり、ひいては高分子固体電解質の機械的強度が高まる。ただし、通常、式(4)の共重合体の中にしめるエチレンカーボネート系モノマーユニットの割合は、好ましくは50 mol%以上、より好ましくは90 mol%以上とする。エチレンカーボネート系モノマーユニットの割合が50 mol%を下回るとイオン導電性が大きく低下し、金属塩の溶解度も大きく低下し、また、有機溶媒に溶解しにくくなり、成膜性が低下する。   Here, X is composed of a monomer unit copolymerizable with the ethylene carbonate monomer of the formula (3), and such a monomer unit includes various vinyls similar to the copolymer of the formula (2). It can be formed from a system monomer. Further, the constitutional ratio of each monomer unit is determined according to the degree to which the characteristics of each monomer unit should be manifested in accordance with the desired physical and chemical properties, similarly to the copolymer of the formula (2). For example, also in the copolymer of the formula (4), when a methacrylic monomer having a polyether structure as a side chain is contained as a monomer other than the ethylene carbonate monomer, and the content of the methacrylic monomer is increased. The crystallinity of the organic polymer is lowered, the flexibility is increased, and the mechanical strength when swollen with an organic solvent is increased. In addition, when a monomer having a hydroxyl group is included in a part of the side chain, the hydroxyl group acts as a crosslinking site when the organic polymer is crosslinked. Therefore, the degree of crosslinking increases as the monomer content increases. As a result, the mechanical strength of the solid polymer electrolyte increases. However, the proportion of the ethylene carbonate monomer unit in the copolymer of the formula (4) is preferably 50 mol% or more, more preferably 90 mol% or more. When the proportion of the ethylene carbonate monomer unit is less than 50 mol%, the ionic conductivity is greatly lowered, the solubility of the metal salt is also greatly lowered, and it is difficult to dissolve in an organic solvent, so that the film formability is lowered.

式(4)の有機高分子の製造方法は常法によることができ、エチレンカーボネート系モノマーとその他のモノマーとを、例えばラジカル重合法や光重合法などで共重合させることにより容易に得ることができる。   The method for producing the organic polymer of formula (4) can be obtained by a conventional method, and can be easily obtained by copolymerizing an ethylene carbonate monomer and another monomer by, for example, radical polymerization or photopolymerization. it can.

また、本発明において使用する、カーボネート基を官能基として有する有機高分子としては、上述の式(1)〜式(4)の有機高分子を単独で用いるだけでなく、それと相溶性を有する他の高分子をブレンドして得られるポリマーブレンドも使用することもできる。このような他の高分子としては、PEOや前述の式(i)〜(iv)で表される高分子を使用することができる。ブレンドの割合としては、必要とする電導度などに応じて適宜選択することができる。 Further, as the organic polymer having a carbonate group as a functional group used in the present invention, not only the organic polymers of the above formulas (1) to (4) are used alone, but also compatible with them. A polymer blend obtained by blending these polymers can also be used. As such other polymers, PEO and the polymers represented by the above formulas (i) to (iv) can be used. The blend ratio can be appropriately selected according to the required conductivity.

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、有機高分子をより多くの有機溶媒で膨潤させ、導電率を向上させることが可能となる。また、機械的強度を向上させることも可能となる。   In the present invention, it is preferable to crosslink the organic polymers as described above. As a result, it is possible to prevent the organic solvent from bleeding when pressure is applied to the solid polymer electrolyte, and it is possible to swell the organic polymer with more organic solvent and to improve the conductivity. In addition, the mechanical strength can be improved.

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。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、アゾビスイソブチロニトリル等の重合開始剤を使用することができ、また、架橋剤として、複数のビニル基を有する多官能性モノマー、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を使用することができる。   Although there is no restriction | limiting in particular about the crosslinking method, For example, it can bridge | crosslink by active radiation irradiation, light irradiation, electron beam irradiation, and heating. In this case, photopolymerization initiators such as trimethylsilylbenzophenone, benzoin and 2-methylbenzoin, and polymerization initiators such as benzoyl peroxide, methyl ethyl ketone and azobisisobutyronitrile can be used as necessary. As a crosslinking agent, a polyfunctional monomer having a plurality of vinyl groups, toluene-2,4-diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, or the like can be used.

なかでも、架橋剤としては、複数のビニル基を有する多官能性モノマーを使用することが好ましい。これにより、架橋する有機高分子が水酸基を有している場合でも、架橋後にはその水酸基の全てが架橋サイトとして作用し、架橋後の有機高分子中に未反応の水酸基が残存することを防止できる。したがって、この高分子固体電解質をリチウム系の電池に組み入れても不要な反応が生じることがなく、電気化学的に安定に使用することができる。さらに、複数のビニル基を有する多官能性モノマーを使用することにより、電解液で膨潤させた有機高分子架橋体の製造において、架橋化した有機高分子の合成とその電解液による膨潤とを、1ステップで容易に行なうことが可能となる。   Especially, it is preferable to use the polyfunctional monomer which has a some vinyl group as a crosslinking agent. As a result, even when the cross-linked organic polymer has a hydroxyl group, all of the hydroxyl groups act as cross-linking sites after cross-linking, preventing unreacted hydroxyl groups from remaining in the cross-linked organic polymer. it can. Therefore, even if this polymer solid electrolyte is incorporated into a lithium-based battery, unnecessary reaction does not occur and it can be used electrochemically stably. Furthermore, in the production of a crosslinked organic polymer swollen with an electrolytic solution by using a polyfunctional monomer having a plurality of vinyl groups, synthesis of the crosslinked organic polymer and swelling by the electrolytic solution are performed. It can be easily performed in one step.

このような複数のビニル基を有する多官能性モノマーとしては、例えば、次式(7)   As such a polyfunctional monomer having a plurality of vinyl groups, for example, the following formula (7):

Figure 0004155245

(式中、R1 及びR2 は独立的に水素又はメチル基であり、m=1〜9の整数であり、Cm2m は直鎖状でもよく分岐状でもよく、n=0〜9の整数である。さらに(OCm2m)nの一部は次式(8)
Figure 0004155245

(Wherein R 1 and R 2 are independently hydrogen or a methyl group, m is an integer of 1 to 9, C m H 2m may be linear or branched, and n = 0 to 9 In addition, a part of (OC m H 2m ) n is represented by the following formula (8):

Figure 0004155245

で置換されていてもよい。)のジアクリル又はジメタクリル系モノマーをあげることができ、特に、上記式(7)においてm=2である、次式(7a)
Figure 0004155245

May be substituted. ) Diacrylate or dimethacrylic monomer, and in particular, m = 2 in the above formula (7), the following formula (7a)

Figure 0004155245

のポリエチレングリコールジアクリレート、又はポリエチレングリコールジメタクリレートを好ましくあげることができる。
Figure 0004155245

The polyethylene glycol diacrylate or polyethylene glycol dimethacrylate can be preferably mentioned.

なお、このように架橋剤を用いて有機高分子を架橋する場合に、架橋剤の使用割合が多すぎると架橋後の有機高分子から、本発明が使用する有機高分子に特徴的なカーボネート基に由来する性質が失われ、イオン導電性が低下するので好ましくない。したがって、架橋剤として、ジアクリル又はジメタクリル系モノマー等の複数のビニル基を有する多官能性モノマーを使用する場合に、その使用割合は、架橋体を構成することとなる、複数のビニル基を有する多官能性モノマーユニット、カーボネート系モノマーユニット(ビニレンカーボネート系モノマユニットあるいは側鎖にエチレンカーボネート基を有するモノマーユニット)、及びカーボネート系モノマーと共重合するその他のモノマーユニットの合計に対し、複数のビニル基を有する多官能性モノマーユニットの割合を50 mol%以下とすることが好ましい。   In addition, when the organic polymer is cross-linked using the cross-linking agent in this way, if the use ratio of the cross-linking agent is too large, the carbonate group characteristic of the organic polymer used in the present invention is changed from the organic polymer after cross-linking. The property derived from is lost, and the ionic conductivity is lowered, which is not preferable. Therefore, when a polyfunctional monomer having a plurality of vinyl groups such as diacrylic or dimethacrylic monomers is used as a cross-linking agent, the use ratio has a plurality of vinyl groups that will constitute a cross-linked product. Multiple vinyl groups for the total of multifunctional monomer units, carbonate monomer units (vinylene carbonate monomer units or monomer units having ethylene carbonate groups in the side chain), and other monomer units copolymerized with carbonate monomers It is preferable that the ratio of the polyfunctional monomer unit having ≦ 50 mol%.

一方、本発明の高分子固体電解質に含有させる電解質としては、従来の高分子固体電解質に用いられている金属塩を使用することができる。このような金属塩としては、例えば、LiBr、LiCl、LiI、LiSCN、LiBF4 、LiAsF6 、LiClO4、CH3COOLi、CF3COOLi、LiCF3SO3、LiPF6、LiN(CF3SO22 、LiC(CF3SO23などのリチウム塩を使用することができる。 On the other hand, as an electrolyte contained in the polymer solid electrolyte of the present invention, a metal salt used in a conventional polymer solid electrolyte can be used. Examples of such metal salts include LiBr, LiCl, LiI, LiSCN, LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , CH 3 COOLi, CF 3 COOLi, LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ). 2 , lithium salts such as LiC (CF 3 SO 2 ) 3 can be used.

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。   Moreover, as a metal salt, the salt of the above-mentioned lithium salt anion and alkali metals other than lithium, for example, potassium, sodium, etc. can also be used. In this case, a single species may be used as the metal salt, or a plurality of types of salts may be used simultaneously.

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 mol程度含まれるようにすることが好ましく、0.5〜1.5 mol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 and the type of organic polymer or organic solvent contained in the polymer solid electrolyte together with the metal salt, even if the ratio of the metal salt to the organic solvent is too low. Even if it is too high, the conductivity is lowered, but it is usually preferable that the metal salt is contained in an amount of about 0.2 to 2 mol with respect to 1 liter of the organic solvent, and 0.5 to 1.5 mol. Is more preferable.

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、上述の電解質を溶解させることができ、有機高分子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。   Moreover, as the organic solvent to be contained in the solid polymer electrolyte of the present invention, the above-mentioned electrolyte can be dissolved, and those compatible with the organic polymer can be appropriately used. Alternatively, those having at least one nitrogen atom are particularly preferable. Examples of such an organic solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, butylene carbonate, diethyl carbonate, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, γ-butyrolactone, sulfolane, dimethylformamide, and the like. These may be used alone or in combination.

高分子固体電解質における有機溶媒の使用割合は、多くすると導電率を向上させることができるので好ましいが、多すぎると機械的強度が低下し、さらに成膜性も低下してフィルム化することができなくなるので、本発明においては、最大限、有機溶媒を含有した高分子固体電解質が膜として存在し得る量とし、有機高分子100重量部に対して有機溶媒が500重量部以下含まれるようにする。有機溶媒の好ましい使用割合は、使用する電解質の種類、有機溶媒の種類、構造材とする有機高分子の種類、架橋の有無等により異なるが、その下限は、有機溶媒と電解質と有機高分子からなる高分子固体電解質の導電率が、その有機溶媒と電解質からなる電解液の導電率とほぼ同等のオーダーとなるように定めることが好ましく、通常は、1mS/cm以上の導電率を示す使用割合とすることが好ましい。また、使用割合の上限は、有機溶媒を含有させた高分子固体電解質を成膜し、電池等に組み入れた場合に十分な機械的強度を維持できる量とすることが好ましい。より具体的には、例えば、有機高分子として、前述の式(1)のビニレンカーボネート系モノマーの単独重合体を使用する場合、有機高分子100重量部に対して有機溶媒を10〜200重量部とすることが好ましく、50〜100重量部とすることがより好ましい。またその共重合体(式(2))を使用する場合、有機高分子100重量部に対して有機溶媒を10〜400重量部とすることが好ましく、50〜300重量部とすることがより好ましい。さらに、その架橋体を使用する場合、有機高分子100重量部に対して有機溶媒を10〜500重量部とすることが好ましく、50〜300重量部とすることがより好ましい。   Increasing the use ratio of the organic solvent in the polymer solid electrolyte is preferable because the electrical conductivity can be improved. However, if the amount is too large, the mechanical strength is lowered, and the film formability is also lowered to form a film. Therefore, in the present invention, the maximum amount of the solid polymer electrolyte containing the organic solvent can be present as a film, and the organic solvent is contained in an amount of 500 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the organic polymer. . The preferred use ratio of the organic solvent varies depending on the type of electrolyte to be used, the type of organic solvent, the type of organic polymer used as the structural material, the presence or absence of crosslinking, etc., but the lower limit is determined from the organic solvent, the electrolyte, and the organic polymer. It is preferable to determine that the electrical conductivity of the polymer solid electrolyte is approximately the same order as the electrical conductivity of the electrolyte solution composed of the organic solvent and the electrolyte, and usually the use ratio indicating a conductivity of 1 mS / cm or more. It is preferable that Further, the upper limit of the use ratio is preferably an amount that can maintain sufficient mechanical strength when a polymer solid electrolyte containing an organic solvent is formed into a film and incorporated in a battery or the like. More specifically, for example, when the homopolymer of the vinylene carbonate monomer of formula (1) is used as the organic polymer, the organic solvent is used in an amount of 10 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the organic polymer. It is preferable to set it as 50 to 100 parts by weight. When the copolymer (formula (2)) is used, the organic solvent is preferably 10 to 400 parts by weight, more preferably 50 to 300 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the organic polymer. . Furthermore, when using the crosslinked body, it is preferable to set it as 10-500 weight part with respect to 100 weight part of organic polymers, and it is more preferable to set it as 50-300 weight part.

また、有機高分子として、前述の式(3)のカーボネート系モノマーの単独重合体を使用する場合、有機高分子100重量部に対して有機溶媒を10〜200重量部とすることが好ましく、30〜100重量部とすることがより好ましい。またその共重合体(式(4))を使用する場合、有機高分子100重量部に対して有機溶媒を10〜400重量部とすることが好ましく、30〜300重量部とすることがより好ましい。さらに、その架橋体を使用する場合、有機高分子100重量部に対して有機溶媒を10〜500重量部とすることが好ましく、30〜300重量部とすることがより好ましい。   Moreover, when using the homopolymer of the carbonate-type monomer of the above-mentioned formula (3) as the organic polymer, the organic solvent is preferably 10 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the organic polymer. It is more preferable to set it to -100 weight part. Moreover, when using the copolymer (Formula (4)), it is preferable that it is 10-400 weight part with respect to 100 weight part of organic polymers, and it is more preferable to set it as 30-300 weight part. . Furthermore, when using the crosslinked body, it is preferable to make an organic solvent into 10-500 weight part with respect to 100 weight part of organic polymers, and it is more preferable to set it as 30-300 weight part.

以上のような有機高分子、電解質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形成することができる。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電解質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。   There is no restriction | limiting in particular as a manufacturing method of the polymer solid electrolyte of this invention containing the above organic polymers, electrolyte, and an organic solvent, It can form in arbitrary forms with a various method. For example, in general, a polymer solid electrolyte is often used in the form of a film, and as a film forming method for this purpose, the above-mentioned organic polymer and electrolyte are dissolved in an organic solvent, and this solution is used as a flat substrate. The film can be formed by a casting method in which the film is obtained by spreading the film and evaporating the solvent. In this case, the degree of evaporation of the solvent is not performed until the solvent completely disappears from the solution on the substrate, but not so much that the polymer solid electrolyte formed on the substrate can maintain a film-like form. Is evaporated to remain in the solid polymer electrolyte.

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ものとして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, after completely evaporating the solvent from the solution on the substrate to form a polymer solid electrolyte film not containing an organic solvent, the resulting polymer solid electrolyte film is swollen by immersing it in an organic solvent, and then Excess organic solvent may be wiped off. In this case, the organic solvent used for preparing the solution spread on the substrate is not only a preferable organic solvent to be included in the polymer solid electrolyte of the present invention as described above, but also a cast solvent having an appropriate polarity. Can be widely used. Further, the amount of the organic solvent used for swelling can be controlled by immersing the polymer solid electrolyte formed on the film in the organic solvent, wiping off the excess organic solvent, and the like. Moreover, you may make the organic solvent used for immersion contain a metal salt as needed.

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、電解質及び有機溶媒の混合順序等に特に制限はない。   When a polymer solid electrolyte is formed by the casting method as described above, there are no particular restrictions on the amount of organic solvent used and the mixing order of the organic polymer, electrolyte and organic solvent, etc. Absent.

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させ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電解質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。   In addition, when the polymer solid electrolyte contains a crosslinked product as an organic polymer, the above-described casting method may be one that has already undergone a crosslinking reaction as the organic polymer. Alternatively, the polymer solid electrolyte may be formed into a film. Sometimes, a solution in which the uncrosslinked organic polymer, the electrolyte, and the organic solvent have a predetermined concentration is prepared, and this solution may be subjected to a crosslinking reaction in a nitrogen atmosphere.

本発明の高分子固体電解質は、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.

本発明の高分子固体電解質が構造材として含有する、カーボネート基を官能基として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、この有機高分子と電解質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、さらにこの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。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。   The organic polymer having a carbonate group as a functional group contained in the solid polymer electrolyte of the present invention as a structural material has good film formability and flexibility even when a metal salt serving as a carrier ion is contained at a high concentration. Since the mechanical strength can be maintained, the polymer solid electrolyte composed of the organic polymer and the electrolyte exhibits high conductivity. In the present invention, the polymer solid electrolyte further contains an organic solvent. Since the organic polymer is swollen, the polymer solid electrolyte exhibits extremely high conductivity. Therefore, according to the polymer solid electrolyte of the present invention, it is possible to simultaneously realize high ionic conductivity and good film formability, flexibility and mechanical strength.

特に、有機高分子として架橋体を使用すると、成膜性や機械的強度を大きく低下させることなく、高分子固体電解質に含有させることのできる有機溶媒を多くすることができるので、有機高分子をより膨潤させることができる。したがって、導電性を一層高めることが可能となる。   In particular, the use of a crosslinked product as the organic polymer can increase the amount of organic solvent that can be contained in the polymer solid electrolyte without greatly reducing the film formability and mechanical strength. It can swell more. Therefore, it is possible to further increase the conductivity.

次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。ここで、各実施例においては、特にことわらない限り、それぞれ以下のようにして有機高分子を合成し、高分子固体電解質フィルムを作製し、そのイオン導電率及び引張強度を評価した。   Next, the present invention will be specifically described based on examples. Here, in each Example, unless otherwise specified, organic polymers were synthesized as follows to produce polymer solid electrolyte films, and their ionic conductivity and tensile strength were evaluated.

1.有機高分子の合成
実施例の高分子固体電解質に使用する有機高分子を次のように合成した。
1. Synthesis of Organic Polymer An organic polymer used for the polymer solid electrolyte of the example was synthesized as follows.

1-A.ポリビニレンカーボネート(PVnC)の合成
約20ml用の封管用ガラス製容器中に、水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4 )で還留処理することにより精製したビニレンカーボネート(VnC)10gと、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)4mgとを加えた。この容器を窒素置換装置につなぎ、内容物をドライアイス−メタノール浴で冷却固化した後、高真空下で脱気、窒素導入、融解の操作を3回繰り返し、最後に高真空下で封管した。
1-A. Synthesis of polyvinylene carbonate (PVnC) 10 g of vinylene carbonate (VnC) purified by sodium borohydride (NaBH 4 ) in a glass container for sealed tube for about 20 ml, and azo Bisisobutyronitrile (AIBN) 4 mg was added. This container was connected to a nitrogen purge apparatus, and after the contents were cooled and solidified in a dry ice-methanol bath, the operations of deaeration, nitrogen introduction and melting were repeated three times under high vacuum, and finally the tube was sealed under high vacuum. .

この容器を80℃に設定した振盪式恒温槽中で24時間重合反応させた。この重合反応の間、反応液の粘度は増加し全体が固化した。   This vessel was subjected to a polymerization reaction for 24 hours in a shaking thermostat set at 80 ° C. During this polymerization reaction, the viscosity of the reaction solution increased and the whole solidified.

反応物を室温まで冷却後、開封し、得られた固形物をジメチルホルムアミド(DMF)に溶解させ、その溶液を5倍量の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。この固体を濾別し、メタノールで十分に洗浄した。得られた白色の固体をDMF−メタノール混合溶媒を用いて再沈操作を2〜3回繰り返し行うことにより精製し、生成ポリマーを減圧下において乾燥させた。その結果、約40%の収率で所期の有機高分子を得た。   The reaction was cooled to room temperature and then opened, and the resulting solid was dissolved in dimethylformamide (DMF), and the solution was poured into 5 volumes of methanol with stirring. As a result, a white fibrous solid was obtained. The solid was filtered off and washed thoroughly with methanol. The obtained white solid was purified by repeating the reprecipitation operation 2 to 3 times using a DMF-methanol mixed solvent, and the resulting polymer was dried under reduced pressure. As a result, the desired organic polymer was obtained with a yield of about 40%.

この有機高分子はFT−IR及びCDCl3 1H−NMRによりポリビニレンカーボネートであることが同定できた。また、この有機高分子の平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したところ、3×103 〜5×105 程度であった。 This organic polymer could be identified as polyvinylene carbonate by 1 H-NMR in FT-IR and CDCl 3 . Moreover, when the average molecular weight of this organic polymer was measured by gel permeation chromatography (GPC), it was about 3 × 10 3 to 5 × 10 5 .

1-B.ポリビニルエチレンカーボネート(PVEC)の合成
i)ビニルエチレンカーボネート(VEC)の合成ジクロロメタン500ml中にm−クロロ過安息香酸190gを溶解させ、これを氷で冷却し、さらに溶液を撹拌しながら1,3−ブタジエンを2時間程度バブリングし、溶液中に溶解させて反応させた。その後、室温で終夜撹拌させることにより、3,4−エポキシ−1−ブテンを得た。次に、これに炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、激しく撹拌し、加水分解を行った。水相を分離した後、さらに水を加えて有機相を抽出し、濃縮した。得られた残留オイル状のものを減圧下で蒸留し、1−ブテン−3,4−ジオールを得た。これをジクロロメタン中でクロロ炭酸エチルとエステル交換反応させることにより、所期のVECを得た。得られたVECは、沸点(106℃/6.5mmHg)、FT−IR、1H−NMRによりその構造を確認した。
1-B. Synthesis of polyvinylethylene carbonate (PVEC)
i) Synthesis of vinyl ethylene carbonate (VEC) 190 g of m-chloroperbenzoic acid was dissolved in 500 ml of dichloromethane, cooled with ice, and 1,3-butadiene was bubbled for about 2 hours while stirring the solution. It was dissolved in the solution and reacted. Then, 3,4-epoxy-1-butene was obtained by stirring overnight at room temperature. Next, an aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added thereto, and the mixture was vigorously stirred to perform hydrolysis. After separating the aqueous phase, water was further added to extract the organic phase and concentrated. The obtained oily residue was distilled under reduced pressure to obtain 1-butene-3,4-diol. This was transesterified with ethyl chlorocarbonate in dichloromethane to obtain the desired VEC. The structure of the obtained VEC was confirmed by boiling point (106 ° C./6.5 mmHg), FT-IR, 1 H-NMR.

ii) ポリビニルエチレンカーボネート(PVEC)の合成
約20ml用の封管用ガラス製容器中にビニルエチレンカーボネート(VEC)10gとアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)4mgとを加えた。この容器を窒素置換装置につなぎ、内容物をドライアイス−メタノール浴で冷却固化した後、高真空下で脱気、窒素導入、融解の操作を3回繰り返し、最後に高真空下で封管した。
ii) Synthesis of polyvinyl ethylene carbonate (PVEC) 10 g of vinyl ethylene carbonate (VEC) and 4 mg of azobisisobutyronitrile (AIBN) were added to a sealed glass container for about 20 ml. This container was connected to a nitrogen purge apparatus, and after the contents were cooled and solidified in a dry ice-methanol bath, the operations of deaeration, nitrogen introduction and melting were repeated three times under high vacuum, and finally the tube was sealed under high vacuum. .

この容器を80℃に設定した振盪式恒温槽中で24時間重合反応させた。この重合反応の間、反応液の粘度は増加し全体が固化した。   This vessel was subjected to a polymerization reaction for 24 hours in a shaking thermostat set at 80 ° C. During this polymerization reaction, the viscosity of the reaction solution increased and the whole solidified.

反応物を室温まで冷却後、開封し、得られた固形物をジメチルホルムアミド(DMF)に溶解させ、その溶液を5倍量の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。この固体を濾別し、メタノールで十分に洗浄した。得られた白色の固体をDMF−メタノール混合溶媒を用いて再沈操作を2〜3回繰り返し行うことにより精製し、生成ポリマーを減圧下において乾燥させた。その結果、約40%の収率で所期の有機高分子を得た。   The reaction was cooled to room temperature and then opened, and the resulting solid was dissolved in dimethylformamide (DMF), and the solution was poured into 5 volumes of methanol with stirring. As a result, a white fibrous solid was obtained. The solid was filtered off and washed thoroughly with methanol. The obtained white solid was purified by repeating the reprecipitation operation 2 to 3 times using a DMF-methanol mixed solvent, and the resulting polymer was dried under reduced pressure. As a result, the desired organic polymer was obtained with a yield of about 40%.

この有機高分子はFT−IR及びCDCl3 1H−NMRにより同定し、確認した。融点は140〜150℃であった。また、この有機高分子の平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したところ、1×103 〜1×105 程度であった。 This organic polymer was identified and confirmed by 1 H-NMR in FT-IR and CDCl 3 . The melting point was 140-150 ° C. Moreover, when the average molecular weight of this organic polymer was measured by gel permeation chromatography (GPC), it was about 1 × 10 3 to 1 × 10 5 .

1-C.ポリ(エチレンカーボネート)メタクリレート(PECMA)の合成
i)エチレンカーボネートメタクリレート(ECMA)の合成
エポキシメタクリレートに炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて激しく撹拌し、加水分解を行った。水相を分離し、さらに水を加えて有機相を抽出し、濃縮した。得られた残留オイル状のものを減圧下で蒸留し、エチレンジオールメタクリレートを得た。これをジクロロメタン200ml中に溶解させ、激しく撹拌しながら3倍当量のトリホスゲン(Cl3CO)2COを少量ずつ加え、その後さらに96時間20℃で撹拌した。これをエバポレータで濃縮し、残留オイル状のものを減圧下で蒸留した。これにより所期のECMAを得た。得られたECMAは、FT−IR、 1H−NMRによりその構造を確認した。収率は約50%であった。
1-C. Synthesis of poly (ethylene carbonate) methacrylate (PECMA)
i) Synthesis of ethylene carbonate methacrylate (ECMA) Aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added to epoxy methacrylate and stirred vigorously for hydrolysis. The aqueous phase was separated and more water was added to extract the organic phase and concentrated. The obtained oily residue was distilled under reduced pressure to obtain ethylene diol methacrylate. This was dissolved in 200 ml of dichloromethane, and 3 times equivalent of triphosgene (Cl 3 CO) 2 CO was added little by little with vigorous stirring, followed by further stirring at 20 ° C. for 96 hours. This was concentrated with an evaporator, and the residual oil was distilled under reduced pressure. This gave the expected ECMA. The structure of the obtained ECMA was confirmed by FT-IR and 1 H-NMR. The yield was about 50%.

ii) ポリ(エチレンカーボネート)メタクリレート(PECMA)の合成
約20ml用の封管用ガラス製容器中に(エチレンカーボネート)メタクリレート(ECMA)10gとアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)4mgとを加えた。この容器を窒素置換装置につなぎ、内容物をドライアイス−メタノール浴で冷却固化した後、高真空下で脱気、窒素導入、融解の操作を3回繰り返し、最後に高真空下で封管した。
ii) Synthesis of poly (ethylene carbonate) methacrylate (PECMA) 10 g of (ethylene carbonate) methacrylate (ECMA) and 4 mg of azobisisobutyronitrile (AIBN) were added to a sealed glass container for about 20 ml. This container was connected to a nitrogen purge apparatus, and after the contents were cooled and solidified in a dry ice-methanol bath, the operations of deaeration, nitrogen introduction and melting were repeated three times under high vacuum, and finally the tube was sealed under high vacuum. .

この容器を80℃に設定した振盪式恒温槽中で24時間重合反応させた。この重合反応の間、反応液の粘度は増加し全体が固化した。   This vessel was subjected to a polymerization reaction for 24 hours in a shaking thermostat set at 80 ° C. During this polymerization reaction, the viscosity of the reaction solution increased and the whole solidified.

反応物を室温まで冷却後、開封し、得られた固形物をジメチルホルムアミド(DMF)に溶解させ、その溶液を5倍量の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。この固体を濾別し、メタノールで十分に洗浄した。得られた白色の固体をDMF−メタノール混合溶媒を用いて再沈操作を2〜3回繰り返し行うことにより精製し、生成ポリマーを減圧下において乾燥させた。その結果、約40%の収率で所期の有機高分子を得た。   The reaction was cooled to room temperature and then opened, and the resulting solid was dissolved in dimethylformamide (DMF), and the solution was poured into 5 volumes of methanol with stirring. As a result, a white fibrous solid was obtained. The solid was filtered off and washed thoroughly with methanol. The obtained white solid was purified by repeating the reprecipitation operation 2 to 3 times using a DMF-methanol mixed solvent, and the resulting polymer was dried under reduced pressure. As a result, the desired organic polymer was obtained with a yield of about 40%.

この有機高分子はFT−IR及びCDCl3 1H−NMRにより同定し、確認した。 This organic polymer was identified and confirmed by 1 H-NMR in FT-IR and CDCl 3 .

1-D.ビニレンカーボネート系共重合体の合成
約20ml用の封管用ガラス製容器中にビニレンカーボネート(VnC)10gと、ポリエーテル構造を側鎖として有するメタクリレート系モノマーとしてメトキシポリエチレングリコールメタクリレート(CH2=CCH3(COO(CH2CH2O)4CH3 ):PEM4)、又は側鎖の末端に水酸基を有するヒドロキシエチルメタクリレート(CH2=CCH3(COOCH2CH2OH):HEMA)を、後述する実施例に示した所定のモノマー構成比( mol%)にしたがって加え、さらにアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を総仕込みモノマーのモル数に対して0.2〜1.0 mol%加え、撹拌して均一溶液にした。この容器を窒素置換装置につなぎ、内容物をドライアイス−メタノール浴で冷却固化した後、高真空下で脱気、窒素導入、融解の操作を3回繰り返し、最後に高真空下で封管した。
1-D. And vinylene carbonate copolymers vinylene carbonate in a glass vessel sealed tube for synthesis about 20ml of (VNC) 10 g, methoxy polyethylene glycol methacrylate as a methacrylate monomer having a polyether structure as a side chain (CH 2 = CCH 3 (COO (CH 2 CH 2 O) 4 CH 3 ): PEM4), or hydroxyethyl methacrylate having a hydroxyl group at the end of the side chain (CH 2 = CCH 3 (COOCH 2 CH 2 OH): HEMA), Add according to the predetermined monomer composition ratio (mol%) shown in the examples described later, and further add azobisisobutyronitrile (AIBN) in an amount of 0.2 to 1.0 mol% based on the total number of moles of monomers charged. Stir to a homogeneous solution. This container was connected to a nitrogen purge apparatus, and after the contents were cooled and solidified in a dry ice-methanol bath, the operations of deaeration, nitrogen introduction and melting were repeated three times under high vacuum, and finally the tube was sealed under high vacuum. .

この容器を60℃に設定した振盪式恒温槽中で24時間重合反応させた。この重合反応の間、反応液の粘度は増加し全体が固化した。   The vessel was subjected to a polymerization reaction for 24 hours in a shaking thermostat set at 60 ° C. During this polymerization reaction, the viscosity of the reaction solution increased and the whole solidified.

反応物を室温まで冷却後、開封し、得られた固形物をジメチルホルムアミド(DMF)に溶解させ、その溶液を5倍量の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。この固体を濾別し、メタノールで十分に洗浄した。得られた白色の固体をDMF−メタノール混合溶媒を用いて再沈操作を2〜3回繰り返し行うことにより精製し、生成ポリマーを減圧下において乾燥させた。その結果、約40%の収率で所期の有機高分子を得た。   The reaction was cooled to room temperature and then opened, and the resulting solid was dissolved in dimethylformamide (DMF), and the solution was poured into 5 volumes of methanol with stirring. As a result, a white fibrous solid was obtained. The solid was filtered off and washed thoroughly with methanol. The obtained white solid was purified by repeating the reprecipitation operation 2 to 3 times using a DMF-methanol mixed solvent, and the resulting polymer was dried under reduced pressure. As a result, the desired organic polymer was obtained with a yield of about 40%.

この有機高分子のモノマー組成をCDCl3 1H−NMRで同定したところ、合成時の各モノマー仕込み量に準じていることがわかった。 When the monomer composition of this organic polymer was identified by 1 H-NMR in CDCl 3 , it was found that it was in accordance with the amount of each monomer charged at the time of synthesis.

1-E.ビニルエチレンカーボネート系共重合体の合成
上記1-D.のビニレンカーボネート系共重合体の合成において、ビニレンカーボネート(VnC)に代えてビニルエチレンカーボネート(VEC)を使用することにより所期の共重合体を得た。
1-E. Synthesis of vinyl ethylene carbonate copolymer In the synthesis of vinylene carbonate copolymer 1-D. Above, vinyl ethylene carbonate (VEC) is used instead of vinylene carbonate (VnC). The copolymer of was obtained.

1-F.(エチレンカーボネート)メタクリレート系共重合体の合成
上記1-D.のビニレンカーボネート系共重合体の合成において、ビニレンカーボネート(VnC)に代えてエチレンカーボネートメタクリレート(ECMA)を使用することにより所期の共重合体を得た。
Synthesis of 1-F. (Ethylene carbonate) methacrylate copolymer In the synthesis of vinylene carbonate copolymer of 1-D. Above, by using ethylene carbonate methacrylate (ECMA) instead of vinylene carbonate (VnC). The expected copolymer was obtained.

2.高分子固体電解質フィルムの作製
2-A.未架橋高分子固体電解質フィルムの作製
上記1で得られた有機高分子を、十分に脱水したDMF中に添加し、十分に撹拌して均一な溶液とし、孔径0.45μmのフィルターを通過させて不溶物を除去し、得られた溶液を用いて次のようにキャスト法により成膜した。すなわち、溶液を底面が平滑なテフロン製シャーレに移し入れ、窒素雰囲気下、40〜60℃に設定した恒温器中で溶媒を蒸発させ、さらに真空加熱下で溶媒を完全に除去し、乾燥させ、フィルム状の高分子膜を得た。
2. Preparation of polymer electrolyte membrane
2-A. Preparation of Uncrosslinked Polymer Solid Electrolyte Film The organic polymer obtained in 1 above is added to sufficiently dehydrated DMF, and sufficiently stirred to obtain a uniform solution. A filter having a pore size of 0.45 μm Was passed through to remove insoluble matter, and the resulting solution was used to form a film by the casting method as follows. That is, the solution was transferred to a Teflon petri dish with a smooth bottom surface, the solvent was evaporated in a thermostat set at 40 to 60 ° C. under a nitrogen atmosphere, and the solvent was completely removed under vacuum heating, and dried. A film-like polymer film was obtained.

次に、後述する実施例に示したように、プロピレンカーボネート(PC)等の有機溶媒にLiClO4 等の電解質を所定濃度溶解させて電解液を調製し、この溶液中に上記で得たフィルム状の高分子固体電解質を浸漬し、高分子固体電解質を膨潤させた。高分子固体電解質を溶液から取り出し、余分な溶液を拭い取ることにより、有機高分子が有機溶媒で膨潤した高分子固体電解質フィルムを得た。 Next, as shown in the examples below, the electrolyte 4 and the like LiClO in an organic solvent such as propylene carbonate (PC) by a predetermined concentration dissolved to prepare an electrolytic solution, obtained above film-like into the solution The solid polymer electrolyte was dipped to swell the solid polymer electrolyte. The polymer solid electrolyte was taken out of the solution and the excess solution was wiped off to obtain a polymer solid electrolyte film in which the organic polymer was swollen with the organic solvent.

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 polymer solid electrolyte thus obtained was a colorless to light yellow film rich in flexibility. Regarding the thickness of this film, it can be suitably prepared to a predetermined thickness depending on the purpose, but here, a film having a thickness of 50 to 150 μm was prepared in order to evaluate the conductivity as described later.

2-B.架橋高分子固体電解質フィルムの作製
上記2-A.にしたがって未架橋高分子固体電解質フィルムを作製し、これを不活性ガス雰囲気中、加速電圧250kV、電子線量8Mradの電子線を照射することにより架橋した。
2-B. Production of Crosslinked Polymer Solid Electrolyte Film An uncrosslinked polymer solid electrolyte film is produced according to 2-A. Above, and irradiated with an electron beam with an acceleration voltage of 250 kV and an electron dose of 8 Mrad in an inert gas atmosphere. To crosslink.

こうして得られた架橋高分子固体電解質フィルムは、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 thus obtained crosslinked polymer solid electrolyte film was a colorless to light yellow film rich in flexibility. Regarding the thickness of this film, it can be suitably prepared to a predetermined thickness depending on the purpose, but here, a film having a thickness of 50 to 150 μm was prepared in order to evaluate the conductivity as described later.

3.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、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10-2〜107 Hz)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、疑似半円弧成分を高分子固体電解質中のイオン導電に寄与する抵抗部に帰属させた。
3. Evaluation of Ionic Conductivity The ionic conductivity of the obtained polymer solid electrolyte film was evaluated as follows. That is, a polymer solid electrolyte film was pressure-bonded with a platinum electrode or a lithium metal electrode so that each contact of the electrode / film / electrode was sufficiently maintained to prepare an evaluation cell. Thereafter, a temperature-variable thermostat was set to a predetermined temperature, an evaluation cell was placed therein, and the evaluation cell was allowed to stand at that temperature for about 1 hour. Then, the conductivity was analytically calculated from the semicircular arc portion obtained by the constant voltage complex impedance method (AC amplitude voltage 30 to 100 mV, AC frequency band 10 −2 to 10 7 Hz). In this case, by changing the electrode to platinum or lithium metal and changing the electrode area, the pseudo semicircular arc component was attributed to the resistance portion contributing to ionic conduction in the polymer solid electrolyte.

4.引張強度の評価
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/cm2 )とした。
4). Evaluation of tensile strength Cut the polymer solid electrolyte film into a strip of 10mm x 40mm x 150μm thickness to make a test piece, and measure its tensile strength using a general-purpose Instron tester and similar tester did. In this case, one of the chucks for gripping the test piece is fixed to the strain gauge, and the other is continuously pulled by moving it up and down at a constant speed electrically. When the test piece breaks, the ultimate stress indicated on the strain gauge is determined by the tensile strength ( kgf / cm 2 ).

実施例1〜5
ポリビニレンカーボネート(PVnC)からなる未架橋の高分子固体電解質フィルムを作製した。この場合、電解液(LiClO4 /プロピレンカーボネート(PC))中のLiClO4 濃度を図1のように変えた(0.2、0.5、1.0、1.5、2.0M)。また、このときPVnCからなる有機高分子の膨潤に用いられた電解液の使用量(以下、膨潤量と略する)は、PVnCに対する重量比が100重量%となるようにした。
Examples 1-5
An uncrosslinked polymer solid electrolyte film made of polyvinylene carbonate (PVnC) was produced. In this case, the concentration of LiClO 4 in the electrolytic solution (LiClO 4 / propylene carbonate (PC)) was changed as shown in FIG. 1 (0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 M). At this time, the amount of the electrolytic solution used for swelling the organic polymer composed of PVnC (hereinafter, abbreviated as swelling amount) was set such that the weight ratio with respect to PVnC was 100% by weight.

得られたフィルムの25℃における導電率を求めた。この結果を図1に示す。   The electrical conductivity at 25 ° C. of the obtained film was determined. The result is shown in FIG.

実施例6〜10
ポリビニルエチレンカーボネート(PVEC)からなる未架橋の高分子固体電解質フィルムを作製した。この場合、電解液(LiClO4 /プロピレンカーボネート(PC))中のLiClO4 濃度を図1のように変えた(0.2、0.5、1.0、1.5、2.0M)。また、このときの電解液の膨潤量は、PVnCに対する重量比が100重量%となるようにした。
Examples 6-10
An uncrosslinked polymer solid electrolyte film made of polyvinyl ethylene carbonate (PVEC) was produced. In this case, the concentration of LiClO 4 in the electrolytic solution (LiClO 4 / propylene carbonate (PC)) was changed as shown in FIG. 1 (0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 M). The swelling amount of the electrolytic solution at this time was such that the weight ratio with respect to PVnC was 100% by weight.

得られたフィルムの25℃における導電率を求めた。この結果を図1に示す。   The electrical conductivity at 25 ° C. of the obtained film was determined. The result is shown in FIG.

実施例11〜15
ポリ(エチレンカーボネート)メタクリレート(PECMA)からなる未架橋の高分子固体電解質フィルムを作製した。この場合、電解液(LiClO4 /プロピレンカーボネート(PC))中のLiClO4 濃度を図1のように変えた(0.2、0.5、1.0、1.5、2.0M)。また、このときの電解液の膨潤量は、PVnCに対する重量比が100重量%となるようにした。
Examples 11-15
An uncrosslinked polymer solid electrolyte film made of poly (ethylene carbonate) methacrylate (PECMA) was produced. In this case, the concentration of LiClO 4 in the electrolytic solution (LiClO 4 / propylene carbonate (PC)) was changed as shown in FIG. 1 (0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 M). The swelling amount of the electrolytic solution at this time was such that the weight ratio with respect to PVnC was 100% by weight.

得られたフィルムの25℃における導電率を求めた。この結果を図1に示す。   The electrical conductivity at 25 ° C. of the obtained film was determined. The result is shown in FIG.

図1に示した実施例1〜15の結果から、実施例の未架橋の高分子固体電解質フィルムにおいては、電解液(LiClO4 /プロピレンカーボネート(PC))中のLiClO4 濃度1M付近で導電率が極大となるが、0.2〜2.0Mの範囲で導電率は大きく低下することなく、高い値を維持することがわかる。 From the results of Examples 1 to 15 shown in FIG. 1, in the uncrosslinked polymer solid electrolyte film of the example, the conductivity was around 1M in LiClO 4 concentration in the electrolytic solution (LiClO 4 / propylene carbonate (PC)). It can be seen that the conductivity is maintained at a high value without a significant decrease in the range of 0.2 to 2.0M.

実施例16〜18
ポリビニレンカーボネート(PVnC)、ポリビニルエチレンカーボネート(PVEC)又はポリ(エチレンカーボネート)メタクリレート(PECMA)からなる未架橋の高分子固体電解質フィルムをそれぞれ作製した。この場合、電解液として1M−LiBF4 /プロピレンカーボネート(PC)を使用した。また、このときの電解液の膨潤量は、PVnC、PVEC又はPECMAに対する重量比が100重量%となるようにした。
Examples 16-18
Uncrosslinked polymer solid electrolyte films made of polyvinylene carbonate (PVnC), polyvinyl ethylene carbonate (PVEC), or poly (ethylene carbonate) methacrylate (PECMA) were produced. In this case, 1M-LiBF 4 / propylene carbonate (PC) was used as the electrolytic solution. In addition, the swelling amount of the electrolytic solution at this time was such that the weight ratio with respect to PVnC, PVEC, or PECMA was 100% by weight.

得られたフィルムの25℃における導電率を求めた。この結果を図2に示す。   The electrical conductivity at 25 ° C. of the obtained film was determined. The result is shown in FIG.

実施例19〜21
ポリビニレンカーボネート(PVnC)、ポリビニルエチレンカーボネート(PVEC)又はポリ(エチレンカーボネート)メタクリレート(PECMA)からなる未架橋の高分子固体電解質フィルムをそれぞれ作製した。この場合、電解液として1M−LiPF6 /プロピレンカーボネート(PC)を使用した。また、このときの電解液の膨潤量は、PVnC、PVEC又はPECMAに対する重量比が100重量%となるようにした。
Examples 19-21
Uncrosslinked polymer solid electrolyte films made of polyvinylene carbonate (PVnC), polyvinyl ethylene carbonate (PVEC), or poly (ethylene carbonate) methacrylate (PECMA) were produced. In this case, 1M-LiPF 6 / propylene carbonate (PC) was used as the electrolytic solution. In addition, the swelling amount of the electrolytic solution at this time was such that the weight ratio with respect to PVnC, PVEC, or PECMA was 100% by weight.

得られたフィルムの25℃における導電率を求めた。この結果を図2に示す。   The electrical conductivity at 25 ° C. of the obtained film was determined. The result is shown in FIG.

図2に示した実施例16〜21の結果から、実施例の未架橋の高分子固体電解質フィルムにおいては、電解液として1M−LiBF4 /プロピレンカーボネート(PC)を使用した場合も、1M−LiPF6 /プロピレンカーボネート(PC)を使用した場合も、いずれも高い導電率を得られることがわかる。 From the results of Examples 16 to 21 shown in FIG. 2, in the uncrosslinked polymer solid electrolyte film of the example, 1M-LiPF was used even when 1M-LiBF 4 / propylene carbonate (PC) was used as the electrolyte. It can be seen that even when 6 / propylene carbonate (PC) is used, high conductivity can be obtained.

実施例3、22〜27
ポリビニレンカーボネート(PVnC)からなる未架橋の高分子固体電解質フィルムを作製した。この場合、電解液として1M−LiClO4 /プロピレンカーボネート(PC)を使用した。また、図3に示したように、このときの電解液の膨潤量は、PVnCに対する重量比が10、30、50、100、150、200、300重量%となるようにした。
Examples 3, 22-27
An uncrosslinked polymer solid electrolyte film made of polyvinylene carbonate (PVnC) was produced. In this case, 1M-LiClO 4 / propylene carbonate (PC) was used as the electrolytic solution. Further, as shown in FIG. 3, the swelling amount of the electrolytic solution at this time was such that the weight ratio with respect to PVnC was 10, 30, 50, 100, 150, 200, 300% by weight.

得られたフィルムの25℃における導電率及び引張強度を求めた。この結果を図3に示す。図3において、●は引張強度3kgf/cm2 以上、▲は引張強度0.2kgf/cm2 以上3kgf/cm2 未満、×は高分子固体電解質がフィルム状に成形できず、粘着性のゲル状態となったものを示している。 The conductivity and tensile strength at 25 ° C. of the obtained film were determined. The result is shown in FIG. In FIG. 3, ● indicates a tensile strength of 3 kgf / cm 2 or more, ▲ indicates a tensile strength of 0.2 kgf / cm 2 or more and less than 3 kgf / cm 2 , and × indicates that the polymer solid electrolyte cannot be formed into a film and is in an adhesive gel state It shows what became.

実施例8、28〜33
ポリビニルエチレンカーボネート(PVEC)からなる未架橋の高分子固体電解質フィルムを作製した。この場合、電解液として1M−LiClO4 /プロピレンカーボネート(PC)を使用した。また、図3に示したように、このときの電解液の膨潤量は、PVECに対する重量比が10、30、50、100、150、200、300重量%となるようにした。
Example 8, 28-33
An uncrosslinked polymer solid electrolyte film made of polyvinyl ethylene carbonate (PVEC) was produced. In this case, 1M-LiClO 4 / propylene carbonate (PC) was used as the electrolytic solution. Moreover, as shown in FIG. 3, the swelling amount of the electrolyte solution at this time was such that the weight ratio with respect to PVEC was 10, 30, 50, 100, 150, 200, 300% by weight.

得られたフィルムの25℃における導電率及び引張強度を求めた。この結果を図3に示す。   The conductivity and tensile strength at 25 ° C. of the obtained film were determined. The result is shown in FIG.

実施例13、34〜39
ポリ(エチレンカーボネート)メタクリレート(PECMA)からなる未架橋の高分子固体電解質フィルムを作製した。この場合、電解液として1M−LiClO4 /プロピレンカーボネート(PC)を使用した。また、図3に示したように、このときの電解液の膨潤量は、PECMAに対する重量比が10、30、50、100、150、200、300重量%となるようにした。
Examples 13, 34-39
An uncrosslinked polymer solid electrolyte film made of poly (ethylene carbonate) methacrylate (PECMA) was produced. In this case, using 1M-LiClO 4 / propylene carbonate (PC) as the electrolyte. Moreover, as shown in FIG. 3, the swelling amount of the electrolyte solution at this time was such that the weight ratio with respect to PECMA was 10, 30, 50, 100, 150, 200, 300% by weight.

得られたフィルムの25℃における導電率及び引張強度を求めた。この結果を図3に示す。   The conductivity and tensile strength at 25 ° C. of the obtained film were determined. The result is shown in FIG.

図3に示した実施例の結果から、これら実施例の未架橋の高分子固体電解質フィルムにおいては、有機高分子に対する電解液の使用割合(即ち、膨潤量)を150重量%程度以下とすることにより高分子固体電解質をフィルム状に成膜でき、さらに膨潤量を小さくすることにより引張強度が3kgf/cm2 以上に向上することがわかる。この場合、膨潤量を小さくすることにより導電率は低下傾向を示すが、少なくとも膨潤量10重量%以上では高い導電率が得られることがわかる。 From the results of the examples shown in FIG. 3, in the uncrosslinked polymer solid electrolyte films of these examples, the ratio of the electrolyte solution to the organic polymer (that is, the amount of swelling) should be about 150% by weight or less. the possible formation of the solid polymer electrolyte in film form, it can be seen that the further tensile strength by reducing the amount of swelling is increased to 3 kgf / cm 2 or more. In this case, the conductivity tends to decrease by decreasing the swelling amount, but it is understood that a high conductivity can be obtained at least when the swelling amount is 10% by weight or more.

実施例40〜42
実施例3、8、13の未架橋の高分子固体電解質フィルムのそれぞれに、不活性ガス雰囲気中、加速電圧250kV、電子線量8Mradの電子線を照射することにより架橋反応を行い、ポリビニレンカーボネート(PVnC)、ポリビニルエチレンカーボネート(PVEC)又はポリ(エチレンカーボネート)メタクリレート(PECMA)の架橋体を構造材とし、電解液として1M−LiClO4 /プロピレンカーボネート(PC)を膨潤量100重量%使用した高分子固体電解質フィルムを作製した。そして得られた高分子固体電解質フィルムの導電率を求めた。この結果を図4に示す。
Examples 40-42
Each of the uncrosslinked solid polymer electrolyte films of Examples 3, 8, and 13 was subjected to a crosslinking reaction by irradiating an electron beam with an acceleration voltage of 250 kV and an electron dose of 8 Mrad in an inert gas atmosphere. PVnC), polyvinylethylene carbonate (PVEC) or poly (ethylene carbonate) methacrylate (PECMA) as a structural material, and a polymer using 1M-LiClO 4 / propylene carbonate (PC) as an electrolyte solution with a swelling amount of 100% by weight A solid electrolyte film was prepared. And the electrical conductivity of the obtained polymer solid electrolyte film was calculated | required. The result is shown in FIG.

実施例43〜45
実施例16〜18の未架橋の高分子固体電解質フィルムのそれぞれに、不活性ガス雰囲気中、加速電圧250kV、電子線量8Mradの電子線を照射することにより架橋反応を行い、ポリビニレンカーボネート(PVnC)、ポリビニルエチレンカーボネート(PVEC)又はポリ(エチレンカーボネート)メタクリレート(PECMA)の架橋体を構造材とし、電解液として1M−LiBF4 /プロピレンカーボネート(PC)を膨潤量100重量%使用した高分子固体電解質フィルムを作製した。そして得られた高分子固体電解質フィルムの導電率を求めた。この結果を図4に示す。
Examples 43-45
Each of the uncrosslinked polymer solid electrolyte films of Examples 16 to 18 was subjected to a crosslinking reaction by irradiating an electron beam with an acceleration voltage of 250 kV and an electron dose of 8 Mrad in an inert gas atmosphere, and polyvinylene carbonate (PVnC). , A polymer solid electrolyte using a crosslinked material of polyvinylethylene carbonate (PVEC) or poly (ethylene carbonate) methacrylate (PECMA) as a structural material, and using 1M-LiBF 4 / propylene carbonate (PC) as an electrolyte solution with a swelling amount of 100% by weight A film was prepared. And the electrical conductivity of the obtained polymer solid electrolyte film was calculated | required. The result is shown in FIG.

実施例46〜48
実施例19〜21の未架橋の高分子固体電解質フィルムのそれぞれに、不活性ガス雰囲気中、加速電圧250kV、電子線量8Mradの電子線を照射することにより架橋反応を行い、ポリビニレンカーボネート(PVnC)、ポリビニルエチレンカーボネート(PVEC)又はポリ(エチレンカーボネート)メタクリレート(PECMA)の架橋体を構造材とし、電解液として1M−LiPF6 /プロピレンカーボネート(PC)を膨潤量100重量%使用した高分子固体電解質フィルムを作製した。そして得られた高分子固体電解質フィルムの導電率を求めた。この結果を図4に示す。
Examples 46-48
Each of the uncrosslinked polymer solid electrolyte films of Examples 19 to 21 was subjected to a crosslinking reaction by irradiating an electron beam with an acceleration voltage of 250 kV and an electron dose of 8 Mrad in an inert gas atmosphere, and polyvinylene carbonate (PVnC). , A solid polymer electrolyte using a crosslinked material of polyvinylethylene carbonate (PVEC) or poly (ethylene carbonate) methacrylate (PECMA) as a structural material and using 1M-LiPF 6 / propylene carbonate (PC) as an electrolyte solution with a swelling amount of 100% by weight A film was prepared. And the electrical conductivity of the obtained polymer solid electrolyte film was calculated | required. The result is shown in FIG.

図4に示した実施例40〜48の結果から、有機高分子として架橋体を使用した高分子固体電解質フィルムは、対応する未架橋の有機高分子を使用したものに比べるとその導電率はわずかに低下傾向を示すが、大きく低下することはなく、なお高い導電率を示すことがわかる。   From the results of Examples 40 to 48 shown in FIG. 4, the polymer solid electrolyte film using the crosslinked body as the organic polymer has a slightly lower conductivity than that using the corresponding uncrosslinked organic polymer. Although it shows a tendency to decrease, it does not significantly decrease, and it can be seen that the conductivity is still high.

実施例40、49〜54
実施例3、22〜27の未架橋の高分子固体電解質フィルムのそれぞれに、不活性ガス雰囲気中、加速電圧250kV、電子線量8Mradの電子線を照射することにより架橋反応を行い、ポリビニレンカーボネート(PVnC)の架橋体を構造材とし、電解液として1M−LiClO4 /プロピレンカーボネート(PC)を膨潤量10、30、50、100、150、200、300重量%使用した高分子固体電解質フィルムを作製した。
Examples 40, 49-54
Each of the uncrosslinked polymer solid electrolyte films of Examples 3 and 22 to 27 was irradiated with an electron beam having an acceleration voltage of 250 kV and an electron dose of 8 Mrad in an inert gas atmosphere, and a polyvinylene carbonate ( the crosslinked product of the PVnC) a structural member, producing a polymer solid electrolyte film 1M-LiClO 4 / propylene carbonate as an electrolyte solution (PC) were used amount of swelling 10,30,50,100,150,200,300 wt% did.

得られたフィルムの25℃における導電率及び引張強度を求めた。この結果を図5に示す。図5において、●は引張強度3kgf/cm2 以上、▲は引張強度0.2kgf/cm2 以上3kgf/cm2 未満、×は高分子固体電解質がフィルム状に成形できず、粘着性のゲル状態となったものを示している。 The conductivity and tensile strength at 25 ° C. of the obtained film were determined. The result is shown in FIG. In FIG. 5, ● indicates a tensile strength of 3 kgf / cm 2 or more, ▲ indicates a tensile strength of 0.2 kgf / cm 2 or more and less than 3 kgf / cm 2 , and × indicates that the polymer solid electrolyte cannot be formed into a film and is in a sticky gel state It shows what became.

実施例41、55〜60
実施例8、28〜33の未架橋の高分子固体電解質フィルムのそれぞれに、不活性ガス雰囲気中、加速電圧250kV、電子線量8Mradの電子線を照射することにより架橋反応を行い、ポリビニルエチレンカーボネート(PVEC)の架橋体を構造材とし、電解液として1M−LiClO4 /プロピレンカーボネート(PC)を膨潤量10、30、50、100、150、200、300重量%使用した高分子固体電解質フィルムを作製した。
Examples 41, 55-60
Each of the uncrosslinked polymer solid electrolyte films of Examples 8 and 28 to 33 was irradiated with an electron beam having an acceleration voltage of 250 kV and an electron dose of 8 Mrad in an inert gas atmosphere, and a polyvinylethylene carbonate ( PVEC) is used as a structural material, and a solid polymer electrolyte film using 1M-LiClO 4 / propylene carbonate (PC) as an electrolyte solution with a swelling amount of 10, 30, 50, 100, 150, 200, 300% by weight is prepared. did.

得られたフィルムの25℃における導電率及び引張強度を求めた。この結果を図5に示す。   The conductivity and tensile strength at 25 ° C. of the obtained film were determined. The result is shown in FIG.

実施例42、61〜66
実施例13、34〜39の未架橋の高分子固体電解質フィルムのそれぞれに、不活性ガス雰囲気中、加速電圧250kV、電子線量8Mradの電子線を照射することにより架橋反応を行い、ポリ(エチレンカーボネート)メタクリレート(PECMA)の架橋体を構造材とし、電解液として1M−LiClO4 /プロピレンカーボネート(PC)を膨潤量10、30、50、100、150、200、300重量%使用した高分子固体電解質フィルムを作製した。
Examples 42, 61-66
Each of the uncrosslinked solid polymer electrolyte films of Examples 13 and 34 to 39 was irradiated with an electron beam having an acceleration voltage of 250 kV and an electron dose of 8 Mrad in an inert gas atmosphere, and a poly (ethylene carbonate) ) Polymer solid electrolyte using a cross-linked product of methacrylate (PECMA) as a structural material and using 1M-LiClO 4 / propylene carbonate (PC) as an electrolyte solution with a swelling amount of 10, 30, 50, 100, 150, 200, 300% by weight A film was prepared.

そして、このフィルムの25℃における導電率及び引張強度を求めた。この結果を図5に示す。   And the electrical conductivity and tensile strength in 25 degreeC of this film were calculated | required. The result is shown in FIG.

図5に示した実施例の結果から、これら実施例の架橋体の高分子固体電解質フィルムにおいては、有機高分子に対する電解液の使用割合(即ち、膨潤量)を300重量%と大きくしても高分子固体電解質をフィルム状に成膜することができ、対応する未架橋の高分子固体電解質フィルムに比して膨潤量の大きい範囲でより高い導電率を達成できることがわかる。   From the results of the examples shown in FIG. 5, in the polymer solid electrolyte films of the crosslinked bodies of these examples, even if the use ratio (that is, the amount of swelling) of the electrolyte solution to the organic polymer is increased to 300% by weight. It can be seen that the polymer solid electrolyte can be formed into a film, and higher electrical conductivity can be achieved in a range in which the swelling amount is larger than the corresponding uncrosslinked polymer solid electrolyte film.

実施例67〜69
ポリビニレンカーボネート(PVnC)とメトキシポリエチレングリコールメタクリレート(CH2=CCH3(COO(CH2CH2O)4CH3 ):PEM4)との共重合体からなる高分子固体電解質フィルムを作製した。この場合、共重合モノマーの構成比(PVnC:PEM4)を、図6に示すように、95:5、80:20又は60:40に変えた。また、電解液としては1M−LiClO4/プロピレンカーボネート(PC)を膨潤量200重量%使用した。
Examples 67-69
A polymer solid electrolyte film made of a copolymer of polyvinylene carbonate (PVnC) and methoxypolyethylene glycol methacrylate (CH 2 ═CCH 3 (COO (CH 2 CH 2 O) 4 CH 3 ): PEM4) was produced. In this case, the composition ratio of the copolymerization monomer (PVnC: PEM4) was changed to 95: 5, 80:20, or 60:40 as shown in FIG. Further, 1M-LiClO 4 / propylene carbonate (PC) was used as the electrolyte solution with a swelling amount of 200% by weight.

得られたフィルムの25℃における導電率及び引張強度を求めた。この結果を図6に示す。図6において、●は引張強度3kgf/cm2 以上、▲は引張強度0.2kgf/cm2 以上3kgf/cm2 未満、×は高分子固体電解質がフィルム状に成形できず、粘着性のゲル状態となったものを示している。 The conductivity and tensile strength at 25 ° C. of the obtained film were determined. The result is shown in FIG. In FIG. 6, ● indicates a tensile strength of 3 kgf / cm 2 or more, ▲ indicates a tensile strength of 0.2 kgf / cm 2 or more and less than 3 kgf / cm 2 , and × indicates that the polymer solid electrolyte cannot be formed into a film and is in an adhesive gel state It shows what became.

実施例70〜72
ポリビニルエチレンカーボネート(PVEC)とメトキシポリエチレングリコールメタクリレート(CH2 =CCH3 (COO(CH2 CH2 O)4 CH3 ):PEM4)との共重合体からなる高分子固体電解質フィルムを作製した。この場合、共重合モノマーの構成比(PVEC:PEM4)を、図6に示すように、95:5、80:20又は60:40に変えた。また、電解液としては1M−LiClO4 /プロピレンカーボネート(PC)を膨潤量200重量%使用した。
Examples 70-72
A polymer solid electrolyte film made of a copolymer of polyvinylethylene carbonate (PVEC) and methoxypolyethylene glycol methacrylate (CH 2 ═CCH 3 (COO (CH 2 CH 2 O) 4 CH 3 ): PEM4) was produced. In this case, the composition ratio (PVEC: PEM4) of the copolymerization monomer was changed to 95: 5, 80:20, or 60:40 as shown in FIG. As the electrolytic solution was used 1M-LiClO 4 / swelling amount 200% by weight of propylene carbonate (PC).

得られたフィルムの25℃における導電率及び引張強度を求めた。この結果を図6に示す。   The conductivity and tensile strength at 25 ° C. of the obtained film were determined. The result is shown in FIG.

実施例73〜75
ポリ(エチレンカーボネート)メタクリレート(PECMA)とメトキシポリエチレングリコールメタクリレート(CH2 =CCH3 (COO(CH2 CH2O)4 CH3 ):PEM4)との共重合体からなる高分子固体電解質フィルムを作製した。この場合、共重合モノマーの構成比(PECMA:PEM4)を、図6に示すように、95:5、80:20又は60:40に変えた。また、電解液としては1M−LiClO4 /プロピレンカーボネート(PC)を膨潤量200重量%使用した。
Examples 73-75
A polymer solid electrolyte film made of a copolymer of poly (ethylene carbonate) methacrylate (PECMA) and methoxypolyethylene glycol methacrylate (CH 2 ═CCH 3 (COO (CH 2 CH 2 O) 4 CH 3 ): PEM4) is produced. did. In this case, the composition ratio of the copolymerization monomer (PECMA: PEM4) was changed to 95: 5, 80:20, or 60:40 as shown in FIG. As the electrolytic solution was used 1M-LiClO 4 / swelling amount 200% by weight of propylene carbonate (PC).

得られたフィルムの25℃における導電率及び引張強度を求めた。この結果を図6に示す。   The conductivity and tensile strength at 25 ° C. of the obtained film were determined. The result is shown in FIG.

図6に示した実施例67〜75の結果から、実施例の共重合体からなる高分子固体電解質フィルムにおいては、共重合モノマーにしめるPEM4の比率が40mol%程度以下の範囲では、PEM4の比率によらず高い導電率を得られることがわかる。   From the results of Examples 67 to 75 shown in FIG. 6, in the polymer solid electrolyte film made of the copolymer of Example, the ratio of PEM4 used as the copolymerization monomer is within the range of about 40 mol% or less. It can be seen that high conductivity can be obtained.

実施例76〜78、79〜81
ポリビニレンカーボネート(PVnC)とヒドロキシエチルメタクリレート(CH2=CCH3(COOCH2CH2OH):HEMA)との共重合体の未架橋体からなる高分子固体電解質フィルムを作製した(実施例76〜78)。この場合、共重合モノマーの構成比(PVnC:HEMA)を、図7に示すように、95:5、80:20又は60:40に変えた。また、電解液としては1M−LiClO4 /プロピレンカーボネート(PC)を膨潤量200重量%使用した。
Examples 76-78, 79-81
A polymer solid electrolyte film made of an uncrosslinked copolymer of polyvinylene carbonate (PVnC) and hydroxyethyl methacrylate (CH 2 ═CCH 3 (COOCH 2 CH 2 OH): HEMA) was prepared (Examples 76 to 76). 78). In this case, the composition ratio (PVnC: HEMA) of the copolymerization monomer was changed to 95: 5, 80:20, or 60:40 as shown in FIG. Further, 1M-LiClO 4 / propylene carbonate (PC) was used as the electrolyte solution with a swelling amount of 200% by weight.

さらに、得られたフィルムのそれぞれに、トルエン−2,4−ジイソシアネートをHEMAユニットに対して0.5当量加え、100℃で24時間加熱することにより架橋させ、架橋体からなる高分子固体電解質フィルムを得た(実施例79〜81)。   Furthermore, 0.5-2 equivalent of toluene-2,4-diisocyanate is added to each of the obtained films with respect to the HEMA unit, and the resultant is crosslinked by heating at 100 ° C. for 24 hours to form a polymer solid electrolyte film comprising a crosslinked product. (Examples 79 to 81) were obtained.

得られた未架橋体及び架橋体の各フィルムの25℃における導電率及び引張強度を求めた。この結果を図7、8に示す。図7、8において、●は引張強度3kgf/cm2 以上、▲は引張強度0.2kgf/cm2 以上3kgf/cm2 未満、×は高分子固体電解質がフィルム状に成形できず、粘着性のゲル状態となったものを示している。 The electrical conductivity and tensile strength at 25 ° C. of the obtained uncrosslinked and crosslinked films were determined. The results are shown in FIGS. 7 and 8, ● indicates a tensile strength of 3 kgf / cm 2 or more, ▲ indicates a tensile strength of 0.2 kgf / cm 2 or more and less than 3 kgf / cm 2 , and × indicates that the polymer solid electrolyte cannot be formed into a film and is sticky The gel state is shown.

図7、8の結果から、PVnC−HEMA共重合体からなる高分子固体電解質フィルムを架橋することにより、引張強度が向上すること、このときイオン導電率としてはほぼ同程度の値が維持されることがわかる。したがって、架橋体から高分子固体電解質フィルムを構成することにより、イオン導電率を損なうことなくそのフィルムの機械的強度を向上させられることがわかる。   From the results shown in FIGS. 7 and 8, the tensile strength is improved by crosslinking the polymer solid electrolyte film made of the PVnC-HEMA copolymer, and at this time, the ionic conductivity is maintained at substantially the same value. I understand that. Therefore, it can be seen that the mechanical strength of the film can be improved without impairing the ionic conductivity by constituting the polymer solid electrolyte film from the crosslinked body.

実施例82〜84、85〜87
ポリビニルエチレンカーボネート(PVEC)とヒドロキシエチルメタクリレート(CH2=CCH3(COOCH2CH2OH):HEMA)との共重合体の未架橋体からなる高分子固体電解質フィルムを作製した(実施例82〜84)。この場合、共重合モノマーの構成比(PVEC:HEMA)を、図7に示すように、95:5、80:20又は60:40に変えた。また、電解液としては1M−LiClO4 /プロピレンカーボネート(PC)を膨潤量200重量%使用した。
Examples 82-84, 85-87
A solid polymer electrolyte film made of an uncrosslinked copolymer of polyvinylethylene carbonate (PVEC) and hydroxyethyl methacrylate (CH 2 ═CCH 3 (COOCH 2 CH 2 OH): HEMA) was produced (Examples 82 to 84). In this case, the composition ratio (PVEC: HEMA) of the copolymerization monomer was changed to 95: 5, 80:20, or 60:40 as shown in FIG. Further, 1M-LiClO 4 / propylene carbonate (PC) was used as the electrolyte solution with a swelling amount of 200% by weight.

さらに、得られたフィルムのそれぞれに、トルエン−2,4−ジイソシアネートをHEMAユニットに対して0.5当量加え、100℃で24時間加熱することにより架橋させ、架橋体からなる高分子固体電解質フィルムを得た(実施例85〜87)。   Furthermore, 0.5-2 equivalent of toluene-2,4-diisocyanate is added to each of the obtained films with respect to the HEMA unit, and the resultant is crosslinked by heating at 100 ° C. for 24 hours to form a polymer solid electrolyte film comprising a crosslinked product. (Examples 85-87).

得られた未架橋体及び架橋体の各フィルムの25℃における導電率及び引張強度を求めた。この結果を図7、8に示す。   The electrical conductivity and tensile strength at 25 ° C. of the obtained uncrosslinked and crosslinked films were determined. The results are shown in FIGS.

図7、8の結果から、PVEC−HEMA共重合体からなる高分子固体電解質フィルムも架橋することにより、引張強度が向上すること、このときイオン導電率としてはほぼ同程度の値が維持されることがわかる。したがって、架橋体から高分子固体電解質フィルムを構成することにより、イオン導電率を損なうことなくそのフィルムの機械的強度を向上させられることがわかる。   From the results of FIGS. 7 and 8, the solid polymer electrolyte film made of a PVEC-HEMA copolymer is also cross-linked, whereby the tensile strength is improved. At this time, the ionic conductivity is maintained at substantially the same value. I understand that. Therefore, it can be understood that the mechanical strength of the film can be improved without impairing the ionic conductivity by constituting the polymer solid electrolyte film from the crosslinked body.

実施例88〜90、91〜93
ポリ(エチレンカーボネート)メタクリレート(PECMA)とヒドロキシエチルメタクリレート(CH2=CCH3(COOCH2CH2OH):HEMA)との共重合体の未架橋体からなる高分子固体電解質フィルムを作製した(実施例88〜90)。この場合、共重合モノマーの構成比(PECMA:HEMA)を、図7に示すように、95:5、80:20又は60:40に変えた。また、電解液としては1M−LiClO4 /プロピレンカーボネート(PC)を膨潤量200重量%使用した。
Examples 88-90, 91-93
A polymer solid electrolyte film comprising an uncrosslinked copolymer of poly (ethylene carbonate) methacrylate (PECMA) and hydroxyethyl methacrylate (CH 2 ═CCH 3 (COOCH 2 CH 2 OH): HEMA) was produced (implementation) Examples 88-90). In this case, the composition ratio (PECMA: HEMA) of the copolymerization monomer was changed to 95: 5, 80:20, or 60:40 as shown in FIG. Further, 1M-LiClO 4 / propylene carbonate (PC) was used as the electrolyte solution with a swelling amount of 200% by weight.

さらに、得られたフィルムのそれぞれに、トルエン−2,4−ジイソシアネートをHEMAユニットに対して0.5当量加え、100℃で24時間加熱することにより架橋させ、架橋体からなる高分子固体電解質フィルムを得た(実施例91〜93)。   Furthermore, 0.5-2 equivalents of toluene-2,4-diisocyanate was added to each of the obtained films with respect to the HEMA unit, and the resultant was crosslinked by heating at 100 ° C. for 24 hours to form a polymer solid electrolyte film comprising a crosslinked product. (Examples 91-93) were obtained.

得られた未架橋体及び架橋体の各フィルムの25℃における導電率及び引張強度を求めた。この結果を図7、8に示す。   The electrical conductivity and tensile strength at 25 ° C. of the obtained uncrosslinked and crosslinked films were determined. The results are shown in FIGS.

図7、8の結果から、PECMA−HEMA共重合体からなる高分子固体電解質フィルムも架橋することにより、引張強度が向上すること、このときイオン導電率としてはほぼ同程度の値が維持されることがわかる。したがって、架橋体から高分子固体電解質フィルムを構成することにより、イオン導電率を損なうことなくそのフィルムの機械的強度を向上させられることがわかる。   From the results of FIGS. 7 and 8, the solid polymer electrolyte film made of the PECMA-HEMA copolymer is also cross-linked to improve the tensile strength, and at this time, the ionic conductivity is maintained at substantially the same value. I understand that. Therefore, it can be understood that the mechanical strength of the film can be improved without impairing the ionic conductivity by constituting the polymer solid electrolyte film from the crosslinked body.

実施例94〜102
ビニレンカーボネート(VnC)をジビニルモノマーで架橋した高分子固体電解質フィルムを作製した。この場合、ビニレンカーボネート(VnC)と式(7a)
Examples 94-102
A polymer solid electrolyte film in which vinylene carbonate (VnC) was crosslinked with a divinyl monomer was produced. In this case, vinylene carbonate (VnC) and formula (7a)

Figure 0004155245

で示されるジビニルモノマーを以下の表1に示す仕込比( mol%)になるように調整し、さらに電解液として1M−LiClO4 /プロピレンカーボネート(PC)を総仕込みモノマーの重量に対して250wt%になるように加えた。得られた溶液にアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を総仕込みモノマーのモル数に対して0.2〜1.0mmol加え、窒素で数分間バブリングした。この溶液を底面平滑なテフロンシャーレ内に注ぎ込み、これを窒素を充満した密封容器に入れ、75℃に設定した恒温槽内にて12時間重合させた。これにより電解液が膨潤した高分子固体電解質フィルムを得た。
Figure 0004155245

Is adjusted so that the charging ratio (mol%) shown in Table 1 below is obtained, and 1M-LiClO 4 / propylene carbonate (PC) is further added as an electrolytic solution at 250 wt% with respect to the weight of the total charged monomers. It was added to become. To the obtained solution, azobisisobutyronitrile (AIBN) was added in an amount of 0.2 to 1.0 mmol based on the total number of moles of monomers, and was bubbled with nitrogen for several minutes. This solution was poured into a Teflon petri dish having a smooth bottom surface, placed in a sealed container filled with nitrogen, and polymerized in a thermostat set at 75 ° C. for 12 hours. As a result, a polymer solid electrolyte film in which the electrolyte was swollen was obtained.

得られた高分子固体電解質フィルムの25℃における導電率を求めた。この結果を図9、図10に示す。これらの結果から、ジビニルモノマーによる架橋体から高分子固体電解質フィルムを構成することにより機械的強度を向上させた場合に、高いイオン導電率が保持されることがわかる。   The electrical conductivity at 25 ° C. of the obtained polymer solid electrolyte film was determined. The results are shown in FIGS. From these results, it is understood that high ionic conductivity is maintained when the mechanical strength is improved by forming a polymer solid electrolyte film from a crosslinked product of divinyl monomer.

Figure 0004155245
実施例103〜107
ビニレンカーボネート(VnC)を種々の多官能性モノマーで架橋した高分子固体電解質フィルムを作製した。この場合、ビニレンカーボネート(VnC)と式(7b)(略号DMA−H)、
Figure 0004155245
Examples 103-107
Polymeric solid electrolyte films in which vinylene carbonate (VnC) was crosslinked with various polyfunctional monomers were prepared. In this case, vinylene carbonate (VnC) and formula (7b) (abbreviation DMA-H),

Figure 0004155245

式(7c)(略号DMA−NP)、
Figure 0004155245

Formula (7c) (abbreviation DMA-NP),

Figure 0004155245

式(7d)(略号DMA−3P)、
Figure 0004155245

Formula (7d) (abbreviation DMA-3P),

Figure 0004155245

式(7e)(略号DMA−4EP)、
Figure 0004155245

Formula (7e) (abbreviation DMA-4EP),

Figure 0004155245

のジビニルモノマー及び式(9a)(略号TMA−P)
Figure 0004155245

Divinyl monomer of formula (9a) (abbreviation TMA-P)

Figure 0004155245

のトリビニルモノマーを以下の表2に示す仕込比( mol%)になるように調整し、さらに電解液として1M−LiClO4 /プロピレンカーボネート(PC)を総仕込みモノマーの重量に対して250wt%になるように加えた。得られた溶液にアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を総仕込みモノマーのモル数に対して0.2〜1.0mmol加え、窒素で数分間バブリングした。この溶液を底面平滑なテフロンシャーレ内に注ぎ込み、これを窒素を充満した密封容器に入れ、75℃に設定した恒温槽内にて12時間重合させた。これにより電解液が膨潤した高分子固体電解質フィルムを得た。
Figure 0004155245

The trivinyl monomer was adjusted so as to have a charging ratio (mol%) shown in Table 2 below, and 1M-LiClO 4 / propylene carbonate (PC) as an electrolytic solution was adjusted to 250 wt% with respect to the total charged monomer weight. It was added to become. To the obtained solution, azobisisobutyronitrile (AIBN) was added in an amount of 0.2 to 1.0 mmol based on the total number of moles of monomers, and was bubbled with nitrogen for several minutes. This solution was poured into a Teflon petri dish having a smooth bottom surface, placed in a sealed container filled with nitrogen, and polymerized in a thermostat set at 75 ° C. for 12 hours. As a result, a polymer solid electrolyte film in which the electrolyte was swollen was obtained.

得られた高分子固体電解質フィルムの25℃における導電率を求めた。この結果を図11に示す。これらの結果から、多官能性モノマーによる架橋体から高分子固体電解質フィルムを構成することにより機械的強度を向上させた場合に、高いイオン導電率が保持されることがわかる。   The electrical conductivity at 25 ° C. of the obtained polymer solid electrolyte film was determined. The result is shown in FIG. From these results, it can be seen that high ionic conductivity is maintained when the mechanical strength is improved by constituting a polymer solid electrolyte film from a crosslinked product of a polyfunctional monomer.

Figure 0004155245
実施例108〜111
ビニルエチレンカーボネート(VEC)又はエチレンカーボネートメタクリレート(ECMA)とジビニルモノマーで架橋した高分子固体電解質フィルムを作製した。この場合、ビニルエチレンカーボネート(VEC)又はエチレンカーボネートメタクリレート(ECMA)と、式(7a)で示されるジビニルモノマーを以下の表3に示す仕込比( mol%)になるように調整し、さらに電解液として1M−LiClO4 /プロピレンカーボネート(PC)を総仕込みモノマーの重量に対して250wt%になるように加えた。得られた溶液にアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を総仕込みモノマーのモル数に対して0.2〜1.0mmol加え、窒素で数分間バブリングした。この溶液を底面平滑なテフロンシャーレ内に注ぎ込み、これを窒素を充満した密封容器に入れ、75℃に設定した恒温槽内にて12時間重合させた。これにより電解液が膨潤した高分子固体電解質フィルムを得た。
Figure 0004155245
Examples 108-111
A polymer solid electrolyte film crosslinked with vinyl ethylene carbonate (VEC) or ethylene carbonate methacrylate (ECMA) and a divinyl monomer was prepared. In this case, vinyl ethylene carbonate (VEC) or ethylene carbonate methacrylate (ECMA) and the divinyl monomer represented by the formula (7a) are adjusted so as to have a charging ratio (mol%) shown in Table 3 below, and further an electrolyte solution 1M-LiClO 4 / propylene carbonate (PC) was added so as to be 250 wt% based on the weight of the total charged monomers. To the obtained solution, azobisisobutyronitrile (AIBN) was added in an amount of 0.2 to 1.0 mmol based on the total number of moles of monomers, and was bubbled with nitrogen for several minutes. This solution was poured into a Teflon petri dish having a smooth bottom surface, placed in a sealed container filled with nitrogen, and polymerized in a thermostat set at 75 ° C. for 12 hours. As a result, a polymer solid electrolyte film in which the electrolyte was swollen was obtained.

得られた高分子固体電解質フィルムの25℃における導電率を求めた。この結果を図12に示す。これらの結果から、ジビニルモノマーによる架橋体から高分子固体電解質フィルムを構成することにより機械的強度を向上させた場合に、高いイオン導電率が保持されることがわかる。   The electrical conductivity at 25 ° C. of the obtained polymer solid electrolyte film was determined. The result is shown in FIG. From these results, it is understood that high ionic conductivity is maintained when the mechanical strength is improved by forming a polymer solid electrolyte film from a crosslinked product of divinyl monomer.

Figure 0004155245
Figure 0004155245

実施例の高分子固体電解質フィルムの電解質濃度及び有機高分子の種類と導電率との関係図である。It is a related figure of the electrolyte concentration of the polymer solid electrolyte film of an Example, the kind of organic polymer, and electrical conductivity. 実施例の高分子固体電解質フィルムの有機高分子の種類及び電解質の種類と導電率との関係図である。It is a related figure of the kind of organic polymer of the polymer solid electrolyte film of an Example, the kind of electrolyte, and electrical conductivity. 実施例の高分子固体電解質フィルムの電解液の膨潤量及び有機高分子の種類と導電率との関係図である。It is a relationship figure of the swelling amount of the electrolyte solution of the polymer solid electrolyte film of an Example, the kind of organic polymer, and electrical conductivity. 実施例の高分子固体電解質フィルムの有機高分子(架橋体)の種類及び電解質の種類と導電率との関係図である。It is a related figure of the kind of organic polymer (crosslinked body) of the polymer solid electrolyte film of an Example, the kind of electrolyte, and electrical conductivity. 実施例の高分子固体電解質フィルムの電解液の膨潤量及び有機高分子(架橋体)の種類と導電率との関係図である。It is a relationship figure of the swelling amount of the electrolyte solution of the polymer solid electrolyte film of an Example, the kind of organic polymer (crosslinked body), and electrical conductivity. 実施例の高分子固体電解質フィルムの有機高分子(共重合体)の共重合モノマーの構成比と導電率との関係図である。It is a related figure of the structural ratio of the copolymerization monomer of the organic polymer (copolymer) of the polymer solid electrolyte film of an Example, and electrical conductivity. 実施例の高分子固体電解質フィルムの有機高分子(共重合体)の共重合モノマーの構成比と導電率との関係図である。It is a related figure of the structural ratio of the copolymerization monomer of the organic polymer (copolymer) of the polymer solid electrolyte film of an Example, and electrical conductivity. 実施例の高分子固体電解質フィルムの有機高分子(共重合体の架橋体)の共重合モノマーの構成比と導電率との関係図である。It is a related figure of the structural ratio of the copolymerization monomer of the organic polymer (crosslinked body of a copolymer) of the polymer solid electrolyte film of an Example, and electrical conductivity. 実施例の高分子固体電解質フィルムの有機高分子(架橋体)中のジビニルモノマーの比率と導電率との関係図である。It is a related figure of the ratio of the divinyl monomer in the organic polymer (crosslinked body) of the polymer solid electrolyte film of an Example, and electrical conductivity. 実施例の高分子固体電解質フィルムの有機高分子(架橋体)中のジビニルモノマーの構造と導電率との関係図である。It is a related figure of the structure and electrical conductivity of the divinyl monomer in the organic polymer (crosslinked body) of the polymer solid electrolyte film of an Example. 実施例の高分子固体電解質フィルムの有機高分子(架橋体)の導電率を示した図である。It is the figure which showed the electrical conductivity of the organic polymer (crosslinked body) of the polymer solid electrolyte film of an Example. 実施例の高分子固体電解質フィルムの有機高分子(架橋体)の導電率を示した図である。It is the figure which showed the electrical conductivity of the organic polymer (crosslinked body) of the polymer solid electrolyte film of an Example.

Claims (16)

カーボネート基を官能基として有する有機高分子相互に架橋されている有機高分子架橋体と、電解質と、該電解質が可溶な有機溶媒とを含有する電池であって、
前記有機高分子が、次式(1)
Figure 0004155245

(式中、R1 及びR2 は独立的に水素又は低級アルキル基であり、nは任意の整数である。)のユニットを有する、ビニレンカーボネート系モノマーの単独重合体からなる
電池。
A battery comprising an organic polymer crosslinked body in which organic polymers having a carbonate group as a functional group are mutually crosslinked , an electrolyte, and an organic solvent in which the electrolyte is soluble ,
The organic polymer is represented by the following formula (1)
Figure 0004155245

(In the formula, R 1 and R 2 are independently hydrogen or a lower alkyl group, and n is an arbitrary integer.) A vinylene carbonate monomer homopolymer having a unit .
battery.
前記有機高分子の平均分子量が3×103 〜5×105 である請求項1記載の電池The battery according to claim 1, wherein the organic polymer has an average molecular weight of 3 × 10 3 to 5 × 10 5 . 前記有機高分子100重量部に対して前記有機溶媒が10〜200重量部含まれる請求項1又は2記載の電池 The battery according to claim 1 or 2 wherein the organic solvent is contained 10 to 200 parts by weight based on the organic polymer 100 parts by weight. カーボネート基を官能基として有する有機高分子が相互に架橋されている有機高分子架橋体と、電解質と、該電解質が可溶な有機溶媒とを含有する電池であって、
前記有機高分子が、次式(2)
Figure 0004155245

(式中、R1 及びR2 は独立的に水素又は低級アルキル基であり、Xはビニレンカーボネート系モノマーと共重合可能なモノマーユニットであり、m及びnは独立的に任意の整数である。)のユニットを有する、ビニレンカーボネート系モノマーとその他のモノマーとの共重合体からなる
電池。
A battery comprising an organic polymer crosslinked body in which organic polymers having a carbonate group as a functional group are mutually crosslinked, an electrolyte, and an organic solvent in which the electrolyte is soluble,
The organic polymer is represented by the following formula (2)
Figure 0004155245

(Wherein R 1 and R 2 are independently hydrogen or a lower alkyl group, X is a monomer unit copolymerizable with a vinylene carbonate monomer, and m and n are independently any integer. And a copolymer of vinylene carbonate monomer and other monomers having a unit of
battery.
前記有機高分子における前記ビニレンカーボネート系モノマーユニットの割合が、50mol%以上である請求項4記載の電池 The proportion of vinylene carbonate based monomer unit is battery according to claim 4, wherein at least 50 mol% of the organic polymer. 前記有機高分子100重量部に対して前記有機溶媒が10〜400重量部含まれる請求項4又は5記載の電池 Claim 4 or 5 batteries according organic solvent is contained 10 to 400 parts by weight based on the organic polymer 100 parts by weight. カーボネート基を官能基として有する有機高分子が相互に架橋されている有機高分子架橋体と、電解質と、該電解質が可溶な有機溶媒とを含有する電池であって、
前記有機高分子が側鎖にカーボネート基を有し、
前記有機高分子が、次式(3)
Figure 0004155245

(式中、R1 、R2 及びR3 は独立的に水素又はアルキル基であり、jは0〜3の整数であり、kは任意の整数である。)のユニットを有する、カーボネート系モノマーの単独重合体からなる
電池
A battery comprising an organic polymer crosslinked body in which organic polymers having a carbonate group as a functional group are mutually crosslinked, an electrolyte, and an organic solvent in which the electrolyte is soluble,
The organic polymer has a carbonate group in a side chain;
The organic polymer is represented by the following formula (3)
Figure 0004155245

(Wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently hydrogen or an alkyl group, j is an integer of 0 to 3, and k is an arbitrary integer). Consisting of a homopolymer of
Battery .
前記有機高分子の平均分子量が5×103 〜5×105 である請求項7記載の電池The battery according to claim 7, wherein the organic polymer has an average molecular weight of 5 × 10 3 to 5 × 10 5 . 前記有機高分子100重量部に対して前記有機溶媒が10〜200重量部含まれる請求項7又は8記載の電池 The battery according to claim 7 or 8, wherein the organic solvent is contained 10 to 200 parts by weight based on the organic polymer 100 parts by weight. カーボネート基を官能基として有する有機高分子が相互に架橋されている有機高分子架橋体と、電解質と、該電解質が可溶な有機溶媒とを含有する電池であって、
前記有機高分子が側鎖にカーボネート基を有し、
前記有機高分子が、次式(4)
Figure 0004155245

(式中、R1 、R2 及びR3 は独立的に水素又はアルキル基であり、Xはカーボネート系モノマーと共重合可能なモノマーユニットであり、jは0〜3の整数であり、k及びmは独立的に任意の整数である。)のユニットを有する、カーボネート系モノマーとその他のモノマーとの共重合体からなる
電池
A battery comprising an organic polymer crosslinked body in which organic polymers having a carbonate group as a functional group are mutually crosslinked, an electrolyte, and an organic solvent in which the electrolyte is soluble,
The organic polymer has a carbonate group in a side chain;
The organic polymer is represented by the following formula (4)
Figure 0004155245

Wherein R 1 , R 2 and R 3 are independently hydrogen or an alkyl group, X is a monomer unit copolymerizable with a carbonate-based monomer, j is an integer of 0 to 3, k and m is independently an arbitrary integer.) and comprises a copolymer of a carbonate monomer and another monomer.
Battery .
前記有機高分子における前記カーボネート系モノマーユニットの割合が、50mol%以上である請求項10記載の電池The proportion of the carbonate-based monomer unit in the organic polymer battery according to claim 10, wherein at least 50 mol%. 前記有機高分子100重量部に対して前記有機溶媒が10〜400重量部含まれる請求項10又は11記載の電池 Claim 10 or 11 cell, wherein the organic solvent is contained 10 to 400 parts by weight based on the organic polymer 100 parts by weight. 有機高分子架橋体と、電解質と、該電解質が可溶な有機溶媒とを含有する電池であって、
前記有機高分子架橋体は、カーボネート基を官能基として有する有機高分子が、次式(7)
Figure 0004155245

(式中、R1 及びR2 は独立的に水素又はメチル基であり、m=1〜9の整数であり、Cm2mは直鎖状でもよく分岐状でもよく、n=0〜9の整数である。さらに(OCm2m )nの一部が次式(8)
Figure 0004155245

で置換されていてもよい。)のジアクリル又はジメタクリル系モノマーにより架橋されていて、
前記高分子が、次式(1)
Figure 0004155245

(式中、R 1 及びR 2 は独立的に水素又は低級アルキル基であり、nは任意の整数である。)のユニットを有する、ビニレンカーボネート系モノマーの単独重合体からなる
電池
A battery comprising a crosslinked organic polymer, an electrolyte, and an organic solvent in which the electrolyte is soluble,
In the crosslinked organic polymer, an organic polymer having a carbonate group as a functional group is represented by the following formula (7):
Figure 0004155245

(Wherein R 1 and R 2 are independently hydrogen or a methyl group, m is an integer of 1 to 9, C m H 2m may be linear or branched, and n = 0 to 9 Furthermore, a part of (OC m H 2m ) n is represented by the following formula (8):
Figure 0004155245

May be substituted. ) Of diacrylic or dimethacrylic monomers ,
The polymer is represented by the following formula (1)
Figure 0004155245

(In the formula, R 1 and R 2 are independently hydrogen or a lower alkyl group, and n is an arbitrary integer.) A vinylene carbonate monomer homopolymer having a unit.
Battery .
有機高分子架橋体と、電解質と、該電解質が可溶な有機溶媒とを含有する電池であって、
前記有機高分子架橋体は、カーボネート基を官能基として有する有機高分子が、次式(7)
Figure 0004155245

(式中、R1 及びR2 は独立的に水素又はメチル基であり、m=1〜9の整数であり、Cm2mは直鎖状でもよく分岐状でもよく、n=0〜9の整数である。さらに(OCm2m )nの一部が次式(8)
Figure 0004155245

で置換されていてもよい。)のジアクリル又はジメタクリル系モノマーにより架橋されていて、
前記有機高分子が、次式(2)
Figure 0004155245

(式中、R 1 及びR 2 は独立的に水素又は低級アルキル基であり、Xはビニレンカーボネート系モノマーと共重合可能なモノマーユニットであり、m及びnは独立的に任意の整数である。)のユニットを有する、ビニレンカーボネート系モノマーとその他のモノマーとの共重合体からなる
電池
A battery comprising a crosslinked organic polymer, an electrolyte, and an organic solvent in which the electrolyte is soluble,
In the crosslinked organic polymer, an organic polymer having a carbonate group as a functional group is represented by the following formula (7):
Figure 0004155245

(Wherein R 1 and R 2 are independently hydrogen or a methyl group, m is an integer of 1 to 9, C m H 2m may be linear or branched, and n = 0 to 9 Furthermore, a part of (OC m H 2m ) n is represented by the following formula (8):
Figure 0004155245

May be substituted. ) Of diacrylic or dimethacrylic monomers ,
The organic polymer is represented by the following formula (2)
Figure 0004155245

(Wherein R 1 and R 2 are independently hydrogen or a lower alkyl group, X is a monomer unit copolymerizable with a vinylene carbonate monomer, and m and n are independently any integer. And a copolymer of vinylene carbonate monomer and other monomers having a unit of
Battery .
有機高分子架橋体と、電解質と、該電解質が可溶な有機溶媒とを含有する電池であって、
前記有機高分子架橋体は、カーボネート基を官能基として有する有機高分子が、次式(7)
Figure 0004155245

(式中、R1 及びR2 は独立的に水素又はメチル基であり、m=1〜9の整数であり、Cm2mは直鎖状でもよく分岐状でもよく、n=0〜9の整数である。さらに(OCm2m )nの一部が次式(8)
Figure 0004155245

で置換されていてもよい。)のジアクリル又はジメタクリル系モノマーにより架橋されていて、
前記有機高分子が側鎖にカーボネート基を有し、
前記有機高分子が、次式(3)
Figure 0004155245

(式中、R 1 、R 2 及びR 3 は独立的に水素又はアルキル基であり、jは0〜3の整数であり、kは任意の整数である。)のユニットを有する、カーボネート系モノマーの単独重合体からなる
電池
A battery comprising a crosslinked organic polymer, an electrolyte, and an organic solvent in which the electrolyte is soluble,
In the crosslinked organic polymer, an organic polymer having a carbonate group as a functional group is represented by the following formula (7):
Figure 0004155245

(In the formula, R 1 and R 2 are independently hydrogen or a methyl group, an integer of m = 1~9, C m H 2m may be a well-branched be linear, n = 0 to 9 Furthermore, a part of (OC m H 2m ) n is represented by the following formula (8):
Figure 0004155245

May be substituted. ) Of diacrylic or dimethacrylic monomers ,
The organic polymer has a carbonate group in a side chain;
The organic polymer is represented by the following formula (3)
Figure 0004155245

(Wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently hydrogen or an alkyl group, j is an integer of 0 to 3, and k is an arbitrary integer). Consisting of a homopolymer of
Battery .
有機高分子架橋体と、電解質と、該電解質が可溶な有機溶媒とを含有する電池であって、
前記有機高分子架橋体は、カーボネート基を官能基として有する有機高分子が、次式(7)
Figure 0004155245

(式中、R1 及びR2 は独立的に水素又はメチル基であり、m=1〜9の整数であり、Cm2mは直鎖状でもよく分岐状でもよく、n=0〜9の整数である。さらに(OCm2m )nの一部が次式(8)
Figure 0004155245

で置換されていてもよい。)のジアクリル又はジメタクリル系モノマーにより架橋されていて、
前記有機高分子が側鎖にカーボネート基を有し、
前記有機高分子が、次式(4)
Figure 0004155245

(式中、R 1 、R 2 及びR 3 は独立的に水素又はアルキル基であり、Xはカーボネート系モノマーと共重合可能なモノマーユニットであり、jは0〜3の整数であり、k及びmは独立的に任意の整数である。)のユニットを有する、カーボネート系モノマーとその他のモノマーとの共重合体からなる
電池
A battery comprising a crosslinked organic polymer, an electrolyte, and an organic solvent in which the electrolyte is soluble,
In the crosslinked organic polymer, an organic polymer having a carbonate group as a functional group is represented by the following formula (7):
Figure 0004155245

(Wherein R 1 and R 2 are independently hydrogen or a methyl group, m is an integer of 1 to 9, C m H 2m may be linear or branched, and n = 0 to 9 Furthermore, a part of (OC m H 2m ) n is represented by the following formula (8):
Figure 0004155245

May be substituted. ) Of diacrylic or dimethacrylic monomers ,
The organic polymer has a carbonate group in a side chain;
The organic polymer is represented by the following formula (4)
Figure 0004155245

Wherein R 1 , R 2 and R 3 are independently hydrogen or an alkyl group, X is a monomer unit copolymerizable with a carbonate-based monomer, j is an integer of 0 to 3, k and m is independently an arbitrary integer.) and comprises a copolymer of a carbonate monomer and another monomer.
Battery .
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