JP5447154B2 - Lithium ion conductive solid electrolyte composition and all-solid secondary battery - Google Patents

Lithium ion conductive solid electrolyte composition and all-solid secondary battery Download PDF

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Description

本発明は、リチウムイオン伝導性固体電解質組成物、および、該組成物を用いる全固体二次電池に関する。   The present invention relates to a lithium ion conductive solid electrolyte composition and an all solid state secondary battery using the composition.

近年、リチウム電池等の二次電池は、携帯情報端末や携帯電子機器などの携帯端末に加えて、家庭用小型電力貯蔵装置、自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車など、様々な用途での需要が増加している。   In recent years, secondary batteries such as lithium batteries have been used in various applications such as portable power terminals such as personal digital assistants and portable electronic devices, as well as small household power storage devices, motorcycles, electric vehicles, and hybrid electric vehicles. Has increased.

用途が広がるに伴い、二次電池の更なる安全性の向上が要求されている。安全性を確保するために、液漏れを防止する方法や、引火性が高く漏洩時の発火危険性が非常に高い有機溶媒電解質に代えて、無機固体電解質を用いる方法が有効である。   As the use expands, further improvements in the safety of secondary batteries are required. In order to ensure safety, a method of preventing liquid leakage and a method of using an inorganic solid electrolyte instead of an organic solvent electrolyte having high flammability and extremely high ignition risk at the time of leakage are effective.

特許文献1には、無機固体電解質と、結着剤としてブタジエンブロック共重合体(CBC)とを含むスラリー組成物を用いた全固体二次電池が記載されている。また、特許文献2には、無機固体電解質と、結着剤としてスチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)とを含むスラリー組成物を用いた全固体二次電池が記載されている。また、特許文献3には、包装用フィルムや医療容器等に用いる結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物が記載されている。   Patent Document 1 describes an all-solid secondary battery using a slurry composition containing an inorganic solid electrolyte and a butadiene block copolymer (CBC) as a binder. Patent Document 2 describes an all solid state secondary battery using a slurry composition containing an inorganic solid electrolyte and a styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer (SEBS) as a binder. . Patent Document 3 describes a crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride used for packaging films, medical containers and the like.

特開平11−86899号公報JP-A-11-86899 特公平7−87045号公報Japanese Patent Publication No. 7-87045 WO2009/107784号公報WO2009 / 107784

しかしながら、本発明者らの検討によれば、特許文献1に記載のスラリー組成物はゲル化しやすいため、塗料性が悪いという問題があることがわかった。また、特許文献2に記載のスラリー組成物により電極層を形成すると、SEBSが柔軟であることに起因して電極層の強度が低下し、電極の密着性が悪化するという問題があることがわかった。さらに、特許文献2では、SEBSに含まれる残留二重結合が酸化することにより、サイクル寿命特性等の電池特性が低下するという問題があることがわかった。   However, according to the study by the present inventors, it has been found that the slurry composition described in Patent Document 1 is easily gelled and thus has a problem of poor paintability. Further, it is found that when the electrode layer is formed from the slurry composition described in Patent Document 2, the strength of the electrode layer is reduced due to the flexibility of SEBS, and the adhesion of the electrode is deteriorated. It was. Further, in Patent Document 2, it has been found that there is a problem in that battery characteristics such as cycle life characteristics deteriorate due to oxidation of residual double bonds contained in SEBS.

したがって、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、塗料性、電極の密着性および電池のサイクル寿命特性が良好なリチウムイオン伝導性固体電解質組成物、該組成物を用いた全固体二次電池を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and is a lithium ion conductive solid electrolyte composition having good paintability, electrode adhesion, and battery cycle life characteristics, and all solids using the composition. An object is to provide a secondary battery.

このような課題の解決を目的とした本発明の要旨は以下のとおりである。
(1)固体電解質及び重合体を含んでなる二次電池用リチウムイオン伝導性固体電解質組成物であって、
前記重合体が、2−ノルボルネン90〜100重量%と、脂肪族性の炭素−炭素二重結合を含まない置換基を有する2−ノルボルネン10〜0重量%とからなるノルボルネン系単量体を開環重合して得られる開環重合体の、炭素−炭素二重結合の99%以上を水素添加してなる、融点が110〜145℃の結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物である二次電池用リチウムイオン伝導性固体電解質組成物。
The gist of the present invention aimed at solving such problems is as follows.
(1) A lithium ion conductive solid electrolyte composition for a secondary battery comprising a solid electrolyte and a polymer,
The polymer opens a norbornene monomer composed of 90 to 100% by weight of 2-norbornene and 10 to 0% by weight of 2-norbornene having a substituent not containing an aliphatic carbon-carbon double bond. ring-opening polymer obtained by cyclic polymer, carbon - comprising more than 99% of the carbon-carbon double bond by hydrogenating the secondary crystalline norbornene ring-opening polymer hydrogenation product of melting point from 110 to 145 ° C. A lithium ion conductive solid electrolyte composition for a battery .

(2)前記結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の分岐指数が0.3〜0.98である(1)に記載のリチウムイオン伝導性固体電解質組成物。 (2) The lithium ion conductive solid electrolyte composition according to (1), wherein a branching index of the crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride is 0.3 to 0.98.

(3)正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、前記正極活物質層及び負極活物質層の層間に固体電解質層とを有する全固体二次電池であって、
前記正極活物質層、前記負極活物質層、または前記固体電解質層の少なくとも一層に、リチウムイオン伝導性固体電解質及び重合体が含まれ、
前記重合体が、2−ノルボルネン90〜100重量%と、脂肪族性の炭素−炭素二重結合を含まない置換基を有する2−ノルボルネン10〜0重量%とからなるノルボルネン系単量体を開環重合して得られる開環重合体の、炭素−炭素二重結合の99%以上を水素添加してなる、融点が110〜145℃の結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物である全固体二次電池。



(3) An all-solid secondary battery having a positive electrode having a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode active material layer, and a solid electrolyte layer between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer,
At least one layer of the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, or the solid electrolyte layer contains a lithium ion conductive solid electrolyte and a polymer,
The polymer opens a norbornene monomer composed of 90 to 100% by weight of 2-norbornene and 10 to 0% by weight of 2-norbornene having a substituent not containing an aliphatic carbon-carbon double bond. All solids which are hydrogenated crystalline norbornene-based ring-opening polymers having a melting point of 110 to 145 ° C. obtained by hydrogenating 99% or more of carbon-carbon double bonds of the ring-opening polymer obtained by ring polymerization. Secondary battery.



(4)前記結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の分岐指数が0.3〜0.98である(3)に記載の全固体二次電池。 (4) The all-solid-state secondary battery according to (3), wherein a branching index of the crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride is 0.3 to 0.98.

本発明によれば、結着剤として特定の結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物を用いることにより、ゲル化を防止することができるため、塗料性の良好なリチウムイオン伝導性固体電解質組成物を得ることができる。また、本発明に用いる特定の結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物は、SEBSと比較して強度が高く、残留二重結合が少ないため、密着性の良好な電極を得ることができるとともに、電池のサイクル寿命特性を向上させることができる。   According to the present invention, since a gelation can be prevented by using a specific crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride as a binder, a lithium ion conductive solid electrolyte composition having good paintability Can be obtained. In addition, the specific crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride used in the present invention has high strength compared to SEBS and has few residual double bonds, so that an electrode with good adhesion can be obtained, The cycle life characteristics of the battery can be improved.

以下において、本発明を(1)リチウムイオン伝導性固体電解質組成物、(2)全固体二次電池の順に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in the order of (1) a lithium ion conductive solid electrolyte composition and (2) an all-solid secondary battery.

(1)リチウムイオン伝導性固体電解質組成物
本発明のリチウムイオン伝導性固体電解質組成物は、固体電解質及び重合体を含んでなる。
(1) Lithium ion conductive solid electrolyte composition The lithium ion conductive solid electrolyte composition of the present invention comprises a solid electrolyte and a polymer.

固体電解質
本発明で用いる固体電解質は、リチウムイオン伝導性の無機固体電解質であり、リチウムイオン伝導性を有していれば特に限定されないが、結晶性の無機リチウムイオン伝導体、又は非晶質の無機リチウムイオン伝導体を含むことが好ましい。
Solid electrolyte The solid electrolyte used in the present invention is a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte, and is not particularly limited as long as it has lithium ion conductivity. However, a crystalline inorganic lithium ion conductor or an amorphous It is preferable that an inorganic lithium ion conductor is included.

結晶性の無機リチウムイオン伝導体は、LiN、LISICON(Li14Zn(GeO、ペロブスカイト型Li0.5La0.5TiO、LIPON(Li3+yPO4−x)、Thio−LISICON(Li3.25Ge0.250.75)などが挙げられ、非晶性の無機リチウムイオン伝導体は、ガラスLi−Si−S−O、Li−P−Sなどが挙げられる。その中でも、導電性の観点から、非晶性の無機リチウムイオン伝導体が好ましく、LiSとPとからなる硫化物ガラスが特に好ましい。 Crystalline inorganic lithium ion conductors include Li 3 N, LISICON (Li 14 Zn (GeO 4 ) 4 , perovskite-type Li 0.5 La 0.5 TiO 3 , LIPON (Li 3 + y PO 4−x N x ), Thio-LISICON (Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 ) and the like, and amorphous inorganic lithium ion conductors include glass Li—Si—S—O, Li—PS, and the like. Among them, from the viewpoint of conductivity, an amorphous inorganic lithium ion conductor is preferable, and sulfide glass composed of Li 2 S and P 2 S 5 is particularly preferable.

また、固体電解質は、Li1+XAlTi2−X(PO(0≦x≦2)で表されるリン酸化合物を含有することが好ましい。 Further, the solid electrolyte preferably contains a Li 1 + X Al X Ti 2 -X (PO 4) 3 (0 ≦ x ≦ 2) phosphate compound represented by.

固体電解質の平均粒子径は、1.5μm以下であり、好ましくは0.3〜1.3μmである。また、固体電解質の累積90%の粒子径は2.5μm以下であり、好ましくは0.5〜2.3μmである。固体電解質の平均粒子径及び累積90%の粒子径が上記範囲にあることで、分散性及び塗工性の良好なリチウムイオン伝導性固体電解質組成物を得ることができる。固体電解質の平均粒子径が1.5μmより大きくなると、リチウムイオン伝導性固体電解質組成物中での固体電解質の沈降速度が速く、塗布法等で均質な薄膜を形成することが困難になる。また、固体電解質の累積90%の粒子径が2.5μmより大きくなると、固体電解質と重合体とを含む合剤層(正・負極活物質層または固体電解質層)の空孔率が高くなり、イオン伝導度が低下する。また、固体電解質の平均粒子径または累積90%の粒子径が小さすぎると、粒子の表面積が増加し、該組成物中の有機溶媒が蒸発しにくくなる。そのため、乾燥時間が長くなり、電池の生産性が落ちる。   The average particle size of the solid electrolyte is 1.5 μm or less, preferably 0.3 to 1.3 μm. The 90% cumulative particle size of the solid electrolyte is 2.5 μm or less, preferably 0.5 to 2.3 μm. When the average particle size of the solid electrolyte and the cumulative particle size of 90% are in the above ranges, a lithium ion conductive solid electrolyte composition having good dispersibility and coating property can be obtained. When the average particle size of the solid electrolyte is larger than 1.5 μm, the solid electrolyte in the lithium ion conductive solid electrolyte composition has a high sedimentation rate, and it becomes difficult to form a homogeneous thin film by a coating method or the like. Further, when the 90% cumulative particle size of the solid electrolyte is larger than 2.5 μm, the porosity of the mixture layer (positive / negative electrode active material layer or solid electrolyte layer) containing the solid electrolyte and the polymer increases. Ionic conductivity decreases. On the other hand, if the average particle size of the solid electrolyte or the cumulative 90% particle size is too small, the surface area of the particles increases, and the organic solvent in the composition is difficult to evaporate. For this reason, the drying time becomes longer, and the productivity of the battery decreases.

重合体
本発明で用いる重合体は、2−ノルボルネン90〜100重量%と、脂肪族性の炭素−炭素二重結合を含まない置換基を有する2−ノルボルネン10〜0重量%とからなるノルボルネン系単量体を開環重合して得られる開環重合体の、炭素−炭素二重結合の99%以上を水素添加してなる、融点が110〜145℃の結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物である。なお、本発明における「結晶性」は、示差走査熱量計を用いてDSC測定することにより判定することができる。具体的には、DSC測定によりDSC曲線を得、当該DSC曲線がショルダーを有さず、かつ、1つの最大吸熱ピークを示し、単一の吸熱ピーク温度(融点Tm)を特定できる場合に、「結晶性」であると判定することができる。
Polymer The polymer used in the present invention is a norbornene system comprising 90 to 100% by weight of 2-norbornene and 10 to 0% by weight of 2-norbornene having a substituent not containing an aliphatic carbon-carbon double bond. A crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydrogen having a melting point of 110 to 145 ° C. obtained by hydrogenating 99% or more of carbon-carbon double bonds of a ring-opening polymer obtained by ring-opening polymerization of a monomer It is a monster. The “crystallinity” in the present invention can be determined by DSC measurement using a differential scanning calorimeter. Specifically, when a DSC curve is obtained by DSC measurement, the DSC curve has no shoulder, shows one maximum endothermic peak, and a single endothermic peak temperature (melting point Tm) can be specified, It can be determined that it is “crystalline”.

(ノルボルネン系単量体)
本発明に用いるノルボルネン系単量体は、オレフィンとメタセシス反応により分岐構造を生成しない、ノルボルネン構造を有する単量体であり、2−ノルボルネンと、脂肪族性の炭素−炭素二重結合を含まない置換基を有する2−ノルボルネンで構成される。
(Norbornene monomer)
The norbornene-based monomer used in the present invention is a monomer having a norbornene structure that does not generate a branched structure by an olefin and metathesis reaction, and does not contain 2-norbornene and an aliphatic carbon-carbon double bond. It is composed of 2-norbornene having a substituent.

これらの合計量を100重量%としたとき、2−ノルボルネン(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン):90〜100重量%、脂肪族性の炭素−炭素二重結合を含まない置換基を有する2−ノルボルネン:10〜0重量%からなる。2−ノルボルネンの割合は、好ましくは95〜99重量%、より好ましくは97〜99重量%であり、オレフィンメタセシス反応しうる置換基以外の置換基を有する2−ノルボルネンの割合は、好ましくは1〜5重量%、より好ましくは1〜3重量%である。2−ノルボルネンまたはオレフィンメタセシス反応しうる置換基以外の置換基を有する2−ノルボルネンの割合が上記範囲未満あるいは上記範囲を超えると、重合体の機械特性が低下し、固体電解質と重合体とを含む合剤層の機械的強度が低下することがある。   When these total amount is 100% by weight, 2-norbornene (bicyclo [2.2.1] hept-2-ene): 90 to 100% by weight, does not include aliphatic carbon-carbon double bond 2-Norbornene having a substituent: 10 to 0% by weight. The proportion of 2-norbornene is preferably 95 to 99% by weight, more preferably 97 to 99% by weight, and the proportion of 2-norbornene having a substituent other than the substituent capable of olefin metathesis reaction is preferably 1 to 5% by weight, more preferably 1 to 3% by weight. When the proportion of 2-norbornene having a substituent other than the substituent capable of undergoing 2-norbornene or olefin metathesis reaction is less than the above range or exceeds the above range, the mechanical properties of the polymer are lowered, and the solid electrolyte and the polymer are contained. The mechanical strength of the mixture layer may decrease.

2−ノルボルネンは公知の化合物であり、例えば、シクロペンタジエンとエチレンとを反応させることにより得ることができる。   2-Norbornene is a known compound and can be obtained, for example, by reacting cyclopentadiene with ethylene.

脂肪族性の炭素−炭素二重結合を含まない置換基を有する2−ノルボルネンは、2−ノルボルネン環と縮合する環を有しない、脂肪族性の炭素−炭素二重結合を含まない置換基を有するノルボルネン単量体と、分子内ノルボルネン環に縮合した環構造を有する、脂肪族性の炭素−炭素二重結合を含まない置換基を有する3環以上の多環式ノルボルネン単量体とに大別される。   The 2-norbornene having a substituent that does not contain an aliphatic carbon-carbon double bond has a substituent that does not contain an aliphatic carbon-carbon double bond and does not have a ring condensed with the 2-norbornene ring. And a norbornene monomer having a ring structure fused to an intramolecular norbornene ring and having a substituent that does not contain an aliphatic carbon-carbon double bond. Separated.

前記分子内にノルボルネン環と縮合する環を有しない、脂肪族性の炭素−炭素二重結合を含まない置換基を有するノルボルネン単量体の具体例としては、5−メチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(5−メチル−2−ノルボルネン)、5−エチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ブチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヘキシル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−デシル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−シクロヘキシル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−シクロペンチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等のアルキル基を有するノルボルネン類;
5−フェニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(5−フェニル−2−ノルボルネン)等の芳香環を有するノルボルネン類;
5−メトキシカルボニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(5−メトキシカルボニル−2−ノルボルネン)、5−エトキシカルボニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メチル−5−メトキシカルボニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エトキシカルボニル−5−メチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、2−メチルプロピオン酸5−ヒドロキシ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、2−メチルオクタン酸5−ヒドロキシ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシメチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジ(ヒドロキシメチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,5−ジ(ヒドロキシメチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ヒドロキシイソプロピル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ジカルボキシ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、6−カルボキシ−5−メトキシカルボニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等の酸素原子を含む極性基を有するノルボルネン類;
5−シアノ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、6−カルボキシ−5−シアノ−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等の窒素原子を含む極性基を有するノルボルネン類;等が挙げられる。
Specific examples of the norbornene monomer having a substituent not containing an aliphatic carbon-carbon double bond and having no ring condensed with the norbornene ring in the molecule include 5-methyl-bicyclo [2.2 .1] Hept-2-ene (5-methyl-2-norbornene), 5-ethyl-bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-butyl-bicyclo [2.2.1] hept- 2-ene, 5-hexyl-bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-decyl-bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-cyclohexyl-bicyclo [2.2. 1] norbornenes having an alkyl group such as hept-2-ene, 5-cyclopentyl-bicyclo [2.2.1] hept-2-ene;
Norbornenes having an aromatic ring such as 5-phenyl-bicyclo [2.2.1] hept-2-ene (5-phenyl-2-norbornene);
5-methoxycarbonyl-bicyclo [2.2.1] hept-2-ene (5-methoxycarbonyl-2-norbornene), 5-ethoxycarbonyl-bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5- Methyl-5-methoxycarbonyl-bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-ethoxycarbonyl-5-methyl-bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 2-methylpropionic acid 5 -Hydroxy-bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 2-methyloctanoic acid 5-hydroxy-bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-hydroxymethyl-bicyclo [2.2 .1] Hept-2-ene, 5,6-di (hydroxymethyl) -bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5,5-di (hydroxymethyl) -bicyclo [2.2.1] ] Put-2-ene, 5-hydroxyisopropyl-bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5,6-dicarboxy-bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 6-carboxy- Norbornenes having a polar group containing an oxygen atom such as 5-methoxycarbonyl-bicyclo [2.2.1] hept-2-ene;
Norbornene having a polar group containing a nitrogen atom such as 5-cyano-bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 6-carboxy-5-cyano-bicyclo [2.2.1] hept-2-ene And the like.

脂肪族性の炭素−炭素二重結合を含まない置換基を有する3環以上の多環式ノルボルネン単量体は、分子内にノルボルネン環と、該ノルボルネン環と縮合している1つ以上の環とを有するノルボルネン単量体である。
具体的には、トリシクロ[4.3.0.12,5]デカ−3,7−ジエン(慣用名:ジシクロペンタジエン)、メチルジシクロペンタジエン、ジメチルジシクロペンタジエン等のジシクロペンタジエン類;
テトラシクロ[9.2.1.02,10.03,8]テトラデカ−3,5,7,12−テトラエン(1,4−メタノ−1,4,4a,9a−テトラヒドロ−9H−フルオレンとも言う)、テトラシクロ[10.2.1.02,11.04,9]ペンタデカ−4,6,8,13−テトラエン(「1,4−メタノ−1,4,4a,9,9a,10−ヘキサヒドロアントラセン」ともいう。)等の芳香環を有するノルボルネン類;
テトラシクロドデセン、8−メチルテトラシクロドデセン、8−エチルテトラシクロドデセン、8−シクロヘキシルテトラシクロドデセン、8−シクロペンチルテトラシクロドデセン等の無置換又はアルキル基を有するテトラシクロドデセン類;
8−フェニルテトラシクロドデセン等の芳香環を有するテトラシクロドデセン類;
8−メトキシカルボニルテトラシクロドデセン、8−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロドデセン、8−ヒドロキシメチルテトラシクロドデセン、8−カルボキシテトラシクロドデセン、テトラシクロドデセン−8,9−ジカルボン酸、テトラシクロドデセン−8,9−ジカルボン酸無水物等の酸素原子を含む置換基を有するテトラシクロドデセン類;
8−シアノテトラシクロドデセン、テトラシクロドデセン−8,9−ジカルボン酸イミド等の窒素原子を含む置換基を有するテトラシクロドデセン類;
8−クロロテトラシクロドデセン等のハロゲン原子を含む置換基を有するテトラシクロドデセン類;
8−トリメトキシシリルテトラシクロドデセン等のケイ素原子を含む置換基を有するテトラシクロドデセン類;
ヘキサシクロヘプタデセン、12−メチルヘキサシクロヘプタデセン、12−エチルヘキサシクロヘプタデセン、12−シクロヘキシルヘキサシクロヘプタデセン、12−シクロペンチルヘキサシクロヘプタデセン等の無置換又はアルキル基を有するヘキサシクロヘプタデセン類;
12−フェニルヘキサシクロヘプタデセン等の芳香環を有するヘキサシクロヘプタデセン類;
12−メトキシカルボニルヘキサシクロヘプタデセン、12−メチル−12−メトキシカルボニルヘキサシクロヘプタデセン、12−ヒドロキシメチルヘキサシクロヘプタデセン、12−カルボキシヘキサシクロヘプタデセン、ヘキサシクロヘプタデセン12,13−ジカルボン酸、ヘキサシクロヘプタデセン12,13−ジカルボン酸無水物等の酸素原子を含む置換基を有するヘキサシクロヘプタデセン類;
12−シアノヘキサシクロヘプタデセン、ヘキサシクロヘプタデセン12,13−ジカルボン酸イミド等の窒素原子を含む置換基を有するヘキサシクロヘプタデセン類;
12−クロロヘキサシクロヘプタデセン等のハロゲン原子を含む置換基を有するヘキサシクロヘプタデセン類;
12−トリメトキシシリルヘキサシクロヘプタデセン等のケイ素原子を含む置換基を有するヘキサシクロヘプタデセン類;等が挙げられる。
脂肪族性の炭素−炭素二重結合を含まない置換基を有するノルボルネン単量体は一種単独で、あるいは二種以上を組み合わせて用いることができる。
Three or more polycyclic norbornene monomers having a substituent that does not contain an aliphatic carbon-carbon double bond include a norbornene ring in the molecule and one or more rings condensed with the norbornene ring. And a norbornene monomer.
Specifically, dicyclopentadiene such as tricyclo [4.3.0.1 2,5 ] deca-3,7-diene (common name: dicyclopentadiene), methyldicyclopentadiene, dimethyldicyclopentadiene;
Tetracyclo [9.2.1.0 2,10. 0 3,8 ] tetradeca-3,5,7,12-tetraene (also referred to as 1,4-methano-1,4,4a, 9a-tetrahydro-9H-fluorene), tetracyclo [10.2.1.0 2 , 11 . 0 4,9 ] pentadeca-4,6,8,13-tetraene (also referred to as “1,4-methano-1,4,4a, 9,9a, 10-hexahydroanthracene”) and the like. Norbornenes;
Tetracyclododecenes having an unsubstituted or alkyl group such as tetracyclododecene, 8-methyltetracyclododecene, 8-ethyltetracyclododecene, 8-cyclohexyltetracyclododecene, 8-cyclopentyltetracyclododecene, etc. ;
Tetracyclododecenes having an aromatic ring such as 8-phenyltetracyclododecene;
8-methoxycarbonyltetracyclododecene, 8-methyl-8-methoxycarbonyltetracyclododecene, 8-hydroxymethyltetracyclododecene, 8-carboxytetracyclododecene, tetracyclododecene-8,9-dicarboxylic acid Tetracyclododecenes having a substituent containing an oxygen atom such as tetracyclododecene-8,9-dicarboxylic anhydride;
Tetracyclododecenes having a substituent containing a nitrogen atom such as 8-cyanotetracyclododecene, tetracyclododecene-8,9-dicarboxylic imide;
Tetracyclododecenes having a substituent containing a halogen atom such as 8-chlorotetracyclododecene;
Tetracyclododecenes having a substituent containing a silicon atom, such as 8-trimethoxysilyltetracyclododecene;
Hexacycloheptadecenes having an unsubstituted or alkyl group such as hexacycloheptadecene, 12-methylhexacycloheptadecene, 12-ethylhexacycloheptadecene, 12-cyclohexylhexacycloheptadecene, 12-cyclopentylhexacycloheptadecene, etc. ;
Hexacycloheptadecenes having an aromatic ring such as 12-phenylhexacycloheptadecene;
12-methoxycarbonylhexacycloheptadecene, 12-methyl-12-methoxycarbonylhexacycloheptadecene, 12-hydroxymethylhexacycloheptadecene, 12-carboxyhexacycloheptadecene, hexacycloheptadecene 12,13-dicarboxylic acid, Hexacycloheptadecenes having a substituent containing an oxygen atom such as hexacycloheptadecene 12,13-dicarboxylic anhydride;
Hexacycloheptadecenes having a substituent containing a nitrogen atom such as 12-cyanohexacycloheptadecene, hexacycloheptadecene 12,13-dicarboxylic imide;
Hexacycloheptadecenes having a substituent containing a halogen atom such as 12-chlorohexacycloheptadecene;
And hexacycloheptadecenes having a substituent containing a silicon atom such as 12-trimethoxysilylhexacycloheptadecene; and the like.
Norbornene monomers having a substituent that does not contain an aliphatic carbon-carbon double bond can be used singly or in combination of two or more.

本発明に用いる結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物は分岐構造を有することが好ましい。この分岐構造は、分岐剤存在下で、ノルボルネン系単量体を開環重合することにより生成させることができる。結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物が分岐構造を有することで、固体電解質と重合体とを含む合剤層の可とう性を向上させることができる。   The crystalline norbornene ring-opening polymer hydride used in the present invention preferably has a branched structure. This branched structure can be generated by ring-opening polymerization of a norbornene monomer in the presence of a branching agent. When the crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride has a branched structure, the flexibility of the mixture layer containing the solid electrolyte and the polymer can be improved.

分岐剤は、カルベン錯体触媒存在下、2種のオレフィンの結合の組み替えが起こり、新たなオレフィンが生成するオレフィンメタセシス反応に寄与する。分岐剤は、脂肪族性の炭素−炭素二重結合を有するものであり、シクロアルカン構造又はシクロアルケン構造を有するものである。具体的には、(1)分子内に2つ以上のシクロアルケン構造を有する化合物、(2)分子内にシクロアルケン構造及び脂肪族性の炭素−炭素二重結合を含む置換基を1つ以上有する化合物、(3)脂肪族性の炭素−炭素二重結合を含む置換基を分子内に3つ以上有するシクロアルカン化合物である。   The branching agent contributes to the olefin metathesis reaction in which a recombination of the bond of two kinds of olefins occurs in the presence of a carbene complex catalyst and a new olefin is generated. The branching agent has an aliphatic carbon-carbon double bond, and has a cycloalkane structure or a cycloalkene structure. Specifically, (1) a compound having two or more cycloalkene structures in the molecule, and (2) one or more substituents containing a cycloalkene structure and an aliphatic carbon-carbon double bond in the molecule. (3) a cycloalkane compound having three or more substituents containing an aliphatic carbon-carbon double bond in the molecule.

脂肪族性の炭素−炭素二重結合を含む置換基としては、炭素数が通常2〜20、好ましくは2〜10、より好ましくは2〜4のアルケニル基が挙げられる。具体的には、ビニル基、アリル基、3−ブテニル基、4−ペンテニル基、2−メチル−3−ブテニル基、5−ヘプチル基等である。これらの中でも、より流動性に優れるノルボルネン系開環重合体水素化物が得られることから、ビニル基とアリル基が好ましい。   Examples of the substituent containing an aliphatic carbon-carbon double bond include alkenyl groups having 2 to 20 carbon atoms, preferably 2 to 10 carbon atoms, more preferably 2 to 4 carbon atoms. Specific examples include a vinyl group, an allyl group, a 3-butenyl group, a 4-pentenyl group, a 2-methyl-3-butenyl group, and a 5-heptyl group. Among these, a vinyl group and an allyl group are preferable because a hydride of a norbornene-based ring-opening polymer having more excellent fluidity can be obtained.

また、これらのアルケニル基は、任意の基を介して母核に結合していても良く、任意の基を介して母核に結合し環構造を形成してもよい。任意の基は、具体的には、アルキレン基、−O−、−S−、−O−CO−、−O−CH−O−CO−、フェニレン等が挙げられる。任意の基を構成する元素の数は、より流動性に優れるノルボルネン系開環重合体水素化物が得られることから、好ましくは10個以下、より好ましくは5個以下であり、また、アルキル基以外の二価の基を有しないものが好ましい。 In addition, these alkenyl groups may be bonded to the mother nucleus through an arbitrary group, or may be bonded to the mother nucleus through an arbitrary group to form a ring structure. Specific examples of the arbitrary group include an alkylene group, —O—, —S—, —O—CO—, —O—CH 2 —O—CO—, and phenylene. The number of elements constituting an arbitrary group is preferably 10 or less, more preferably 5 or less, and other than alkyl groups, because a norbornene-based ring-opening polymer hydride having excellent fluidity can be obtained. Those having no divalent group are preferred.

このような分岐剤としては、5−ビニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−アリル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ビニルオキシカルボニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、8−ビニル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−アリル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−ビニルオキシカルボニル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン等のようなオレフィンメタセシス反応しうる置換基を有するノルボルネン構造を有する単量体;
exo−trans−exo−ペンタシクロ[8.2.1.14,7.02,9.03,8]テトラデカ−5,11−ジエン(以下、「NB−dimer」ということがある。)、4,4a,4b,5,8,8a,9,9a−オクタヒドロ−1,4:5,8−ビスメタノ−1H−フルオレン、1α,4α:5α,8α−ジメタノ−1,4,4a,5,8,8a,9,9a,10,10a−デカヒドロアントラセン、5,5’−ビ(ノルボルナ−2−エン)、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカン−4,9−ジエン、1,4,4a,5,8,8a,9,9a,10,10a−デカヒドロ−1,4:5,8:9,10−トリメタノアントラセン等のような分子内に2つのノルボルネン構造を有する単量体;
1,2,4−トリビニルシクロヘキサン、4−(2−プロペニル)−1,6−ヘプタジエン、3−ビニル−1,4−ペンタジエン、3−ビニル−1,5−ヘキサジエン、1,3,5−トリビニルベンゼン、1,2,4−トリビニルベンゼン、1,2,4,5−テトラビニルベンゼン等のような分子内に3つ以上の末端炭素−炭素二重結合を有する単量体;等が挙げられる。
Such branching agents include 5-vinyl-bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-allyl-bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-vinyloxycarbonyl- Bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 8-vinyl-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-allyl-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-vinyloxycarbonyl-tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . A monomer having a norbornene structure having a substituent capable of undergoing an olefin metathesis reaction, such as 1 7,10 ] dodec-3-ene;
exo-trans-exo- pentacyclo [8.2.1.1 4,7. 0 2,9 . 0 3,8 ] tetradeca-5,11-diene (hereinafter sometimes referred to as “NB-dimer”), 4,4a, 4b, 5,8,8a, 9,9a-octahydro-1,4: 5 , 8-bismethano-1H-fluorene, 1α, 4α: 5α, 8α-dimethano-1,4,4a, 5,8,8a, 9,9a, 10,10a-decahydroanthracene, 5,5′-bi ( Norborna-2-ene), tetracyclo [6.2.1.1 3,6 . 0 2,7 ] dodecane-4,9-diene, 1,4,4a, 5,8,8a, 9,9a, 10,10a-decahydro-1,4: 5,8: 9,10-trimethanoanthracene A monomer having two norbornene structures in the molecule such as
1,2,4-trivinylcyclohexane, 4- (2-propenyl) -1,6-heptadiene, 3-vinyl-1,4-pentadiene, 3-vinyl-1,5-hexadiene, 1,3,5- Monomers having three or more terminal carbon-carbon double bonds in the molecule such as trivinylbenzene, 1,2,4-trivinylbenzene, 1,2,4,5-tetravinylbenzene, etc. Is mentioned.

例えば、分岐剤として、分子内にシクロアルケン構造及び脂肪族性の炭素−炭素二重結合を含む置換基を1つ以上有する化合物である5−ビニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(VNB)の存在下、ノルボルネン系単量体である2−ノルボルネン(2−NB)を開環重合させると、下記に示すごとく、3分岐のポリマーが生成する。   For example, as a branching agent, 5-vinyl-bicyclo [2.2.1] hept-2 which is a compound having at least one substituent containing a cycloalkene structure and an aliphatic carbon-carbon double bond in the molecule. When 2-norbornene (2-NB), which is a norbornene-based monomer, is subjected to ring-opening polymerization in the presence of -ene (VNB), a three-branched polymer is generated as shown below.

Figure 0005447154
Figure 0005447154

(式中、Mはタングステン等の遷移金属原子を表し、Lはハロゲン原子等の配位子を表し、Rはアルキル基等を表し、m、n、pはそれぞれ正の整数を表す。)すなわち、2−ノルボルネン(2−NB)と5−ビニルノルボルネン(VNB)が開環メタセシス反応を起こしてポリマー鎖(1)を生じ、これに別のポリマー鎖(2−1)がメタセシス反応することで、3分岐のポリマー(3)が生成する。   (In the formula, M represents a transition metal atom such as tungsten, L represents a ligand such as a halogen atom, R represents an alkyl group, and m, n, and p each represents a positive integer.) 2-norbornene (2-NB) and 5-vinylnorbornene (VNB) undergo a ring-opening metathesis reaction to form a polymer chain (1), and another polymer chain (2-1) undergoes a metathesis reaction. A tri-branched polymer (3) is formed.

分岐剤として、分子内に2つ以上のシクロアルケン構造を有する化合物であるNB−dimerの存在下、ノルボルネン系単量体である2−ノルボルネン(2−NB)を開環重合させると、下記に示すごとく、4分岐のポリマーが生成する。   As a branching agent, ring-opening polymerization of 2-norbornene (2-NB), which is a norbornene monomer, in the presence of NB-dimer, which is a compound having two or more cycloalkene structures in the molecule, is as follows. As shown, a 4-branched polymer is produced.

Figure 0005447154
Figure 0005447154

(式中、M、L、R、m、n、pは前記と同じ意味を表しqは正の整数を表す。)
すなわち、2−ノルボルネン(2−NB)とNB−dimerが開環メタセシス反応を起こしてポリマー鎖(4)を生じ、これに別のポリマー鎖(2−1)がメタセシス反応することで、ポリマー鎖(5)が生成する。さらに、これに2−ノルボルネン(NB)がメタセシス反応を起こすことで、4分岐ポリマー(6)が生成する。
(In the formula, M, L, R, m, n, and p have the same meaning as described above, and q represents a positive integer.)
That is, 2-norbornene (2-NB) and NB-dimer undergo a ring-opening metathesis reaction to produce a polymer chain (4), and another polymer chain (2-1) undergoes a metathesis reaction to form a polymer chain. (5) is generated. Furthermore, 4-norbornene (NB) causes a metathesis reaction to form a 4-branched polymer (6).

また、分岐剤として、脂肪族性の炭素−炭素二重結合を含む置換基を分子内に3つ以上有するシクロアルカン化合物である1,2,4−トリビニルシクロヘキサン(TVC)の存在下、ノルボルネン系単量体である2−ノルボルネン(2−NB)を開環重合させると、下記に示すごとく、3分岐のポリマーが生成する。   In addition, norbornene is used as a branching agent in the presence of 1,2,4-trivinylcyclohexane (TVC), which is a cycloalkane compound having three or more substituents containing an aliphatic carbon-carbon double bond in the molecule. When ring-opening polymerization of 2-norbornene (2-NB), which is a system monomer, produces a 3-branched polymer as shown below.

Figure 0005447154
Figure 0005447154

(式中、M、L、m、n、pは前記と同じ意味を表す。)
すなわち、2−ノルボルネン(2−NB)から得られるポリマー鎖(2)と、1,2,4−トリビニルシクロヘキサン(TVC)の3つのビニル基とがそれぞれメタセシス反応を起こして、3分岐のポリマー(7)が生成する。
(In the formula, M, L, m, n and p have the same meaning as described above.)
That is, the polymer chain (2) obtained from 2-norbornene (2-NB) and the three vinyl groups of 1,2,4-trivinylcyclohexane (TVC) each cause a metathesis reaction to form a three-branched polymer (7) is generated.

なお、用いる分岐剤が、開環メタセシス重合可能な母核を有する場合、この単量体も、オレフィンメタセシス反応しうる置換基を有しないノルボルネン単量体と共に開環重合に寄与することになる。   In addition, when the branching agent to be used has a mother nucleus capable of ring-opening metathesis polymerization, this monomer also contributes to the ring-opening polymerization together with a norbornene monomer having no substituent capable of undergoing olefin metathesis reaction.

本発明に用いる結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の分岐指数は、好ましくは0.3〜0.98、より好ましくは0.40〜0.95である。開環重合における分岐剤の配合量を適宜調節することにより、所望の分岐指数を有する結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物を得ることができる。分岐指数を0.3以上とすることにより、重合体を有機溶剤に溶解する際のゲル化を抑制することができる。また、分岐指数が0.98以下とすることにより、固体電解質層と重合体とを含む合剤層の可とう性を保持することができる。   The branching index of the crystalline norbornene ring-opening polymer hydride used in the present invention is preferably 0.3 to 0.98, more preferably 0.40 to 0.95. By appropriately adjusting the blending amount of the branching agent in the ring-opening polymerization, a crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride having a desired branching index can be obtained. By setting the branching index to 0.3 or more, gelation when the polymer is dissolved in an organic solvent can be suppressed. Moreover, the flexibility of the mixture layer containing the solid electrolyte layer and the polymer can be maintained by setting the branching index to 0.98 or less.

分岐指数は、g=[η]Bra/[η]Linによって定義される。
[η]Braは分岐状の結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の極限粘度、[η]Linは同一の重量平均分子量である直鎖状の結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の極限粘度である。ここで極限粘度[η]は、シクロヘキサンに溶解した試料を60℃で測定した値である。
The branching index is defined by g = [η] Bra / [η] Lin.
[Η] Bra is the limiting viscosity of the branched crystalline norbornene ring-opening polymer hydride, and [η] Lin is the limit of the linear crystalline norbornene ring-opening polymer hydride having the same weight average molecular weight. Viscosity. Here, the intrinsic viscosity [η] is a value obtained by measuring a sample dissolved in cyclohexane at 60 ° C.

分岐剤の配合量は、ノルボルネン系単量体の合計100モル%としたときに、好ましくは、0.01〜5モル%、より好ましくは0.05〜5モル%、特に好ましくは0.1〜5モル%である。   The blending amount of the branching agent is preferably 0.01 to 5 mol%, more preferably 0.05 to 5 mol%, particularly preferably 0.1 when the total amount of norbornene-based monomers is 100 mol%. ~ 5 mol%.

(メタセシス重合触媒)
ノルボルネン系単量体の開環重合に用いるメタセシス重合触媒としては、例えば、特公昭41−20111号公報、特開昭46−14910号公報、特公昭57−17883号公報、特公昭57−61044号公報、特開昭54−86600号公報、特開昭58−127728号公報、特開平1−240517号公報等に記載された、本質的に(a)遷移金属化合物触媒成分と(b)金属化合物助触媒成分からなる一般のメタセシス重合触媒;シュロック型重合触媒(特開平7−179575号公報、Schrock et al.,J.Am.Chem.Soc.,1990年,第112巻,3875頁〜等)や、グラブス型重合触媒(Fu et al.,J.Am.Chem.Soc.,1993年,第115巻,9856頁〜;Nguyen et al.,J.Am.Chem.Soc.,1992年,第114巻,3974頁〜;Grubbs et al.,WO98/21214号パンフレット等)等のリビング開環メタセシス触媒;等が挙げられる。
これらの中でも、得られる重合体の分子量分布を好適な範囲に調節するには、(a)遷移金属化合物触媒成分と(b)金属化合物助触媒成分とからなるメタセシス重合触媒が好ましい。
(Metathesis polymerization catalyst)
Examples of the metathesis polymerization catalyst used for the ring-opening polymerization of the norbornene monomer include, for example, Japanese Patent Publication No. 41-20111, Japanese Patent Application Laid-Open No. 46-14910, Japanese Patent Publication No. 57-17834, and Japanese Patent Publication No. 57-61044. (A) a transition metal compound catalyst component and (b) a metal compound described in JP-A-54-86600, JP-A-58-127728, JP-A-1-240517, etc. General metathesis polymerization catalyst comprising a co-catalyst component; Schrock type polymerization catalyst (Japanese Patent Laid-Open No. 7-179575, Schrock et al., J. Am. Chem. Soc., 1990, 112, 3875-etc.) ) And Grubbs type polymerization catalyst (Fu et al., J. Am. Chem. Soc., 1993, 115, 9856-; Nguye n et al., J. Am.Chem.Soc., 1992, 114, 3974-; Grubbs et al., WO 98/21214 pamphlet etc.) and the like.
Among these, a metathesis polymerization catalyst comprising (a) a transition metal compound catalyst component and (b) a metal compound promoter component is preferable in order to adjust the molecular weight distribution of the obtained polymer to a suitable range.

前記(a)遷移金属化合物触媒成分は、周期律表第3〜11族の遷移金属の化合物である。例えば、これらの遷移金属のハロゲン化物、オキシハロゲン化物、アルコキシハロゲン化物、アルコキシド、カルボン酸塩、(オキシ)アセチルアセトネート、カルボニル錯体、アセトニトリル錯体、ヒドリド錯体、これらの誘導体、これら又はこれらの誘導体のP(C等の錯化剤による錯化物が挙げられる。
具体例としては、TiCl、TiBr、VOCl、WBr、WCl、WOCl、MoCl、MoOCl、WO、HWO等が挙げられる。なかでも、重合活性等の点から、W、Mo、Ti、又はVの化合物が好ましく、特にこれらのハロゲン化物、オキシハロゲン化物、又はアルコキシハロゲン化物が好ましい。
The (a) transition metal compound catalyst component is a compound of a transition metal of Groups 3 to 11 of the periodic table. For example, halides, oxyhalides, alkoxyhalides, alkoxides, carboxylates, (oxy) acetylacetonates, carbonyl complexes, acetonitrile complexes, hydride complexes, derivatives of these, or derivatives of these transition metals. A complexed product of a complexing agent such as P (C 6 H 5 ) 3 can be mentioned.
Specific examples include TiCl 4 , TiBr 4 , VOCl 3 , WBr 3 , WCl 6 , WOCl 4 , MoCl 5 , MoOCl 4 , WO 3 , H 2 WO 4 and the like. Of these, W, Mo, Ti, or V is preferable from the viewpoint of polymerization activity and the like, and these halides, oxyhalides, and alkoxy halides are particularly preferable.

前記(b)金属化合物助触媒成分は、周期律表第1〜2族、及び第12〜14族の金属の化合物で少なくとも一つの金属元素−炭素結合、又は金属元素−水素結合を有するものである。例えば、Al、Sn、Li、Na、Mg、Zn、Cd、B等の有機化合物等が挙げられる。
具体例としては、トリメチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムモノクロリド、メチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムジクロリド等の有機アルミニウム化合物;テトラメチルスズ、ジエチルジメチルスズ、テトラブチルスズ、テトラフェニルスズ等の有機スズ化合物;n−ブチルリチウム等の有機リチウム化合物;n−ペンチルナトリウム等の有機ナトリウム化合物;メチルマグネシウムイオジド等の有機マグネシウム化合物;ジエチル亜鉛等の有機亜鉛化合物;ジエチルカドミウム等の有機カドミウム化合物;トリメチルホウ素等の有機ホウ素化合物;等が挙げられる。これらの中で、第13族の金属の化合物が好ましく、特にAlの有機化合物が好ましい。
The (b) metal compound promoter component is a metal compound of Groups 1 to 2 and Groups 12 to 14 of the periodic table, and has at least one metal element-carbon bond or metal element-hydrogen bond. is there. Examples thereof include organic compounds such as Al, Sn, Li, Na, Mg, Zn, Cd, and B.
Specific examples include organoaluminum compounds such as trimethylaluminum, triisobutylaluminum, diethylaluminum monochloride, methylaluminum sesquichloride, and ethylaluminum dichloride; organotin compounds such as tetramethyltin, diethyldimethyltin, tetrabutyltin, and tetraphenyltin. Organic lithium compounds such as n-butyl lithium; organic sodium compounds such as n-pentyl sodium; organic magnesium compounds such as methyl magnesium iodide; organic zinc compounds such as diethyl zinc; organic cadmium compounds such as diethyl cadmium; Organic boron compounds; and the like. Of these, Group 13 metal compounds are preferred, and Al organic compounds are particularly preferred.

また、前記(a)成分、(b)成分の他に第三成分を加えて、メタセシス重合活性を高めることができる。用いる第三成分としては、脂肪族第三級アミン、芳香族第三級アミン、分子状酸素、アルコール、エーテル、過酸化物、カルボン酸、酸無水物、酸クロリド、エステル、ケトン、含窒素化合物、含ハロゲン化合物、その他のルイス酸等が挙げられる。   In addition to the components (a) and (b), a metathesis polymerization activity can be increased by adding a third component. As the third component to be used, aliphatic tertiary amine, aromatic tertiary amine, molecular oxygen, alcohol, ether, peroxide, carboxylic acid, acid anhydride, acid chloride, ester, ketone, nitrogen-containing compound , Halogen-containing compounds, and other Lewis acids.

これらの成分の配合比は、(a)成分:(b)成分が金属元素のモル比で、通常1:1〜1:100、好ましくは1:2〜1:10の範囲である。また、(a)成分:第三成分がモル比で、通常1:0.005〜1:50、好ましくは1:1〜1:10の範囲である。   The compounding ratio of these components is the molar ratio of the (a) component: (b) component to the metal element, and is usually in the range of 1: 1 to 1: 100, preferably 1: 2 to 1:10. Moreover, (a) component: 3rd component is the range of 1: 0.005-1: 50 normally by molar ratio, Preferably it is the range of 1: 1-1: 10.

また、重合触媒の使用割合は、(重合触媒中の遷移金属):(全単量体)のモル比で、通常1:100〜1:2,000,000、好ましくは1:1,000〜1:20,000、より好ましくは1:5,000〜1:8,000である。触媒量が多すぎると、重合反応後の触媒除去が困難になったり、分子量分布が広がったりするおそれがあり、一方、少なすぎると十分な重合活性が得られない。   The polymerization catalyst is used in a molar ratio of (transition metal in the polymerization catalyst) :( total monomer), usually 1: 100 to 1: 2,000,000, preferably 1: 1,000 to 1: 20,000, more preferably 1: 5,000 to 1: 8,000. If the amount of the catalyst is too large, it may be difficult to remove the catalyst after the polymerization reaction or the molecular weight distribution may be widened. On the other hand, if the amount is too small, sufficient polymerization activity cannot be obtained.

(分子量調節剤)
開環重合においては、反応系に分子量調節剤を添加することができる。分子量調節剤を添加することで、得られる開環重合体の分子量を調整することができる。
(Molecular weight regulator)
In the ring-opening polymerization, a molecular weight regulator can be added to the reaction system. The molecular weight of the resulting ring-opening polymer can be adjusted by adding a molecular weight regulator.

用いる分子量調節剤としては特に限定されず、従来公知のものが使用できる。例えば、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン等のα−オレフィン類;スチレン、ビニルトルエン等のスチレン類;エチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、アリルグリシジルエーテル等のエーテル類;アリルクロライド等のハロゲン含有ビニル化合物;グリシジルメタクリレ−ト等酸素含有ビニル化合物;アクリルアミド等の窒素含有ビニル化合物;1,4−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、1,6−ヘプタジエン、2−メチル−1,4−ペンタジエン、2,5−ジメチル−1,5−ヘキサジエン等の非共役ジエン、又は1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン等の共役ジエン等を挙げることができる。これらの中で、分子量調節のし易さから、α−オレフィン類が好ましい。   It does not specifically limit as a molecular weight regulator to be used, A conventionally well-known thing can be used. For example, α-olefins such as 1-butene, 1-pentene, 1-hexene and 1-octene; styrenes such as styrene and vinyltoluene; ethers such as ethyl vinyl ether, isobutyl vinyl ether and allyl glycidyl ether; allyl chloride and the like A halogen-containing vinyl compound such as glycidyl methacrylate; a nitrogen-containing vinyl compound such as acrylamide; 1,4-pentadiene, 1,4-hexadiene, 1,5-hexadiene, 1,6-heptadiene, 2 Non-conjugated dienes such as methyl-1,4-pentadiene and 2,5-dimethyl-1,5-hexadiene, or 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1 , 3-butadiene, 1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, etc. Mention may be made of the ene or the like. Among these, α-olefins are preferable because of easy molecular weight adjustment.

分子量調節剤の添加量は、所望の分子量を持つ重合体を得るに足る量であればよく、(分子量調節剤):(全単量体)のモル比で、通常1:50〜1:1,000,000、好ましくは1:100〜1:5,000、より好ましくは1:300〜1:3,000である。   The addition amount of the molecular weight regulator may be an amount sufficient to obtain a polymer having a desired molecular weight, and is usually 1:50 to 1: 1 in a molar ratio of (molecular weight regulator) :( total monomer). 1,000,000, preferably 1: 100 to 1: 5,000, more preferably 1: 300 to 1: 3,000.

(開環重合)
開環重合は、ノルボルネン系単量体、分岐剤、メタセシス重合触媒、及び所望により分子量調節剤を混合することにより開始させることができる。
(Ring-opening polymerization)
Ring-opening polymerization can be initiated by mixing a norbornene monomer, a branching agent, a metathesis polymerization catalyst, and optionally a molecular weight regulator.

開環重合は通常、溶媒中で行う。用いる有機溶媒としては、重合体及び重合体水素化物が所定の条件で溶解もしくは分散し、かつ、重合及び水素添加反応に影響しないものであれば特に限定されないが、工業的に汎用されている溶媒が好ましい。   Ring-opening polymerization is usually performed in a solvent. The organic solvent to be used is not particularly limited as long as the polymer and the polymer hydride are dissolved or dispersed under predetermined conditions and do not affect the polymerization and the hydrogenation reaction. Is preferred.

このような有機溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素類;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、トリメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ジエチルシクロヘキサン、デカヒドロナフタレン、ビシクロヘプタン、トリシクロデカン、ヘキサヒドロインデンシクロヘキサン、シクロオクタン等の脂環族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン系脂肪族炭化水素類;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン系芳香族炭化水素類;ニトロメタン、ニトロベンゼン、アセトニトリル等の含窒素炭化水素類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類;等の溶媒を使用することができる。これらの有機溶媒は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。これらの中でも、工業的に汎用されている芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素及びエーテル類が好ましい。   Examples of such an organic solvent include aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, and heptane; cyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, dimethylcyclohexane, trimethylcyclohexane, ethylcyclohexane, diethylcyclohexane, decahydronaphthalene, bicycloheptane, Alicyclic hydrocarbons such as tricyclodecane, hexahydroindenecyclohexane and cyclooctane; Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; Halogenated aliphatic hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform and 1,2-dichloroethane Halogenated aromatic hydrocarbons such as chlorobenzene and dichlorobenzene; nitrogen-containing hydrocarbons such as nitromethane, nitrobenzene and acetonitrile; diethyl ether and tetrahydrofuran It can be used solvents such as, ethers. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more. Among these, aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons and ethers that are widely used in industry are preferable.

重合を有機溶媒中で行う場合、単量体(モノマー混合物)の濃度は、1〜50重量%が好ましく、2〜45重量%がより好ましく、3〜40重量%が特に好ましい。単量体の濃度が1重量%より小さいと生産性が低くなるおそれがあり、50重量%より大きいと重合後の溶液粘度が高すぎて、その後の水素添加反応が困難となるおそれがある。   When the polymerization is performed in an organic solvent, the concentration of the monomer (monomer mixture) is preferably 1 to 50% by weight, more preferably 2 to 45% by weight, and particularly preferably 3 to 40% by weight. If the concentration of the monomer is less than 1% by weight, the productivity may be lowered, and if it is more than 50% by weight, the solution viscosity after polymerization is too high, and the subsequent hydrogenation reaction may be difficult.

開環重合を行う温度は、特に限定されないが、通常−20〜+100℃、好ましくは10〜80℃である。重合温度が低すぎると反応速度が低下し、高すぎると副反応により、分子量分布が広がるおそれがある。
重合時間は、特に制限はなく、通常1分間〜100時間である。
重合時の圧力条件は特に限定されないが、加圧条件下で重合する場合、加える圧力は通常1MPa以下である。
反応終了後においては、通常の後処理操作により目的とするノルボルネン系開環重合体を単離することができる。
Although the temperature which performs ring-opening polymerization is not specifically limited, Usually, -20- + 100 degreeC, Preferably it is 10-80 degreeC. If the polymerization temperature is too low, the reaction rate decreases, and if it is too high, the molecular weight distribution may be widened due to side reactions.
The polymerization time is not particularly limited, and is usually 1 minute to 100 hours.
Although the pressure conditions at the time of superposition | polymerization are not specifically limited, When superposing | polymerizing on pressurization conditions, the pressure to apply is 1 MPa or less normally.
After completion of the reaction, the desired norbornene-based ring-opening polymer can be isolated by ordinary post-treatment operation.

(水素添加反応)
得られたノルボルネン系開環重合体は、次の水素添加反応工程へ供される。後述するように、開環重合を行った反応溶液に水素添加触媒を添加して、ノルボルネン系開環重合体を単離することなく、連続的に水素添加反応を行うこともできる。
(Hydrogenation reaction)
The obtained norbornene-based ring-opening polymer is subjected to the next hydrogenation reaction step. As will be described later, the hydrogenation reaction can be continuously performed without adding a hydrogenation catalyst to the reaction solution subjected to the ring-opening polymerization and isolating the norbornene-based ring-opening polymer.

ノルボルネン系開環重合体の水素添加反応は、ノルボルネン系開環重合体の主鎖又は/及び側鎖に存在する炭素−炭素二重結合に水素添加する反応である。   The hydrogenation reaction of the norbornene-based ring-opening polymer is a reaction in which hydrogenation is performed on a carbon-carbon double bond existing in the main chain and / or side chain of the norbornene-based ring-opening polymer.

この水素添加反応は、ノルボルネン系開環重合体の不活性溶媒溶液に水素添加触媒を添加し、反応系内に水素を供給して行う。   This hydrogenation reaction is performed by adding a hydrogenation catalyst to an inert solvent solution of a norbornene-based ring-opening polymer and supplying hydrogen into the reaction system.

水素添加触媒としては、オレフィン化合物の水素添加に際して一般に使用されているものであれば、均一系触媒、不均一系触媒のいずれも使用することができる。得られる重合体中の残留金属の除去等を考慮すると、不均一系触媒が好ましい。   As the hydrogenation catalyst, either a homogeneous catalyst or a heterogeneous catalyst can be used as long as it is generally used for hydrogenation of olefin compounds. Considering the removal of residual metals in the resulting polymer, a heterogeneous catalyst is preferable.

均一系触媒としては、例えば、酢酸コバルト/トリエチルアルミニウム、ニッケルアセチルアセトナート/トリイソブチルアルミニウム、チタノセンジクロリド/n−ブチルリチウム、ジルコノセンジクロリド/sec−ブチルリチウム、テトラブトキシチタネ−ト/ジメチルマグネシウム等の組み合わせ等の遷移金属化合物とアルカリ金属化合物の組み合わせからなる触媒系;ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、クロロヒドリドカルボニルトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム、ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ベンジリジンルテニウム(IV)ジクロリド等の貴金属錯体触媒;等が挙げられる。   Examples of homogeneous catalysts include cobalt acetate / triethylaluminum, nickel acetylacetonate / triisobutylaluminum, titanocene dichloride / n-butyllithium, zirconocene dichloride / sec-butyllithium, tetrabutoxytitanate / dimethylmagnesium, etc. Catalyst systems comprising combinations of transition metal compounds and alkali metal compounds such as combinations; dichlorobis (triphenylphosphine) palladium, chlorohydridocarbonyltris (triphenylphosphine) ruthenium, chlorotris (triphenylphosphine) rhodium, bis (tricyclohexylphosphine) And a noble metal complex catalyst such as benzylidine ruthenium (IV) dichloride.

不均一触媒としては、例えば、ニッケル/シリカ、ニッケル/ケイソウ土、ニッケル/アルミナ、パラジウム/カーボン、パラジウム/シリカ、パラジウム/ケイソウ土、パラジウム/アルミナ等の、ニッケル、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、又はこれらの金属をカ−ボン、シリカ、ケイソウ土、アルミナ、酸化チタン等の担体に担持させた固体触媒系が挙げられる。
触媒の使用量は、ノルボルネン系開環重合体100重量部に対し、通常0.05〜10重量部である。
Examples of heterogeneous catalysts include nickel / silica, nickel / diatomaceous earth, nickel / alumina, palladium / carbon, palladium / silica, palladium / diatomaceous earth, palladium / alumina, nickel, palladium, platinum, rhodium, ruthenium, Alternatively, a solid catalyst system in which these metals are supported on a carrier such as carbon, silica, diatomaceous earth, alumina, titanium oxide or the like can be mentioned.
The usage-amount of a catalyst is 0.05-10 weight part normally with respect to 100 weight part of norbornene-type ring-opening polymers.

水素添加反応に用いる不活性有機溶媒としては、前述した開環重合において用いることができる有機溶媒として例示したものと同様の、脂肪族炭化水素類、脂環族炭化水素類、芳香族炭化水素類、ハロゲン系芳香族炭化水素類、含窒素炭化水素類、エーテル類等が挙げられる。   As the inert organic solvent used for the hydrogenation reaction, the same aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons as those exemplified as the organic solvent that can be used in the ring-opening polymerization described above. Halogen-containing aromatic hydrocarbons, nitrogen-containing hydrocarbons, ethers and the like.

水素添加反応の温度は、使用する水素添加触媒によって適する条件範囲が異なるが、通常、−20〜+300℃、好ましくは0〜+250℃である。水素添加温度が低すぎると反応速度が遅くなるおそれがあり、高すぎると副反応が起こる可能性がある。   The temperature of the hydrogenation reaction varies depending on the hydrogenation catalyst used, but is usually -20 to + 300 ° C, preferably 0 to + 250 ° C. If the hydrogenation temperature is too low, the reaction rate may be slow, and if it is too high, side reactions may occur.

水素圧力は、通常0.01〜20MPa、好ましくは0.1〜10MPa、より好ましくは1〜5MPaである。水素圧力が低すぎると水素添加速度が遅くなり、高すぎると高耐圧反応装置が必要となるので好ましくない。   The hydrogen pressure is usually 0.01 to 20 MPa, preferably 0.1 to 10 MPa, more preferably 1 to 5 MPa. If the hydrogen pressure is too low, the hydrogen addition rate is slow, and if it is too high, a high pressure reactor is required, which is not preferable.

水素添加反応終了後は、反応溶液から水素添加触媒等を濾別し、濾別後の重合体溶液から溶媒等の揮発成分を除去することにより、目的とする結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物を得ることができる。また、水素添加反応液に、必要に応じて酸化防止剤(安定剤)、核剤、発泡剤、難燃剤、熱可塑性樹脂や軟質重合体等のその他の重合体、滑剤等の配合剤や、染料、帯電防止剤、紫外線吸収剤、耐光安定剤、ワックス等の樹脂工業分野で通常使用されるその他の配合剤を添加し、必要に応じて加熱した後、濾別を行うこともできる。   After completion of the hydrogenation reaction, the hydrogenation catalyst and the like are filtered off from the reaction solution, and the target crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydrogen is removed by removing volatile components such as a solvent from the polymer solution after the filtration. The compound can be obtained. In addition, in the hydrogenation reaction liquid, an antioxidant (stabilizer), a nucleating agent, a foaming agent, a flame retardant, a compound such as a thermoplastic resin or a soft polymer, a compounding agent such as a lubricant, Other compounding agents usually used in the resin industry field such as dyes, antistatic agents, ultraviolet absorbers, light stabilizers, waxes and the like may be added, followed by heating as necessary, followed by filtration.

溶媒等の揮発成分を除去する方法としては、凝固法や直接乾燥法等公知の方法を採用することができる。
凝固法は、重合体溶液を重合体の貧溶媒と混合することにより、重合体を析出させる方法である。用いる貧溶媒としては、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;等の極性溶媒が挙げられる。
凝固して得られた粒子状の成分は、例えば、真空中又は窒素中若しくは空気中で加熱して乾燥させて粒子状にするか、さらに必要に応じて溶融押出機から押し出してペレット状にすることができる。
直接乾燥法は、重合体溶液を減圧下加熱して溶媒を除去する方法である。この方法には、遠心薄膜連続蒸発乾燥機、掻面熱交換型連続反応器型乾燥機、高粘度リアクタ装置等の公知の装置を用いて行うことができる。真空度や温度はその装置によって適宜選択され、限定されない。
以上のようにして、本発明に用いる結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物を得ることができる。
As a method for removing volatile components such as a solvent, a known method such as a coagulation method or a direct drying method can be employed.
The coagulation method is a method in which a polymer is precipitated by mixing a polymer solution with a poor solvent for the polymer. Examples of the poor solvent to be used include polar solvents such as alcohols such as ethyl alcohol, n-propyl alcohol and isopropyl alcohol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; esters such as ethyl acetate and butyl acetate;
The particulate component obtained by solidification is dried by heating, for example, in vacuum, nitrogen or air, or is extruded into a pellet from a melt extruder as necessary. be able to.
The direct drying method is a method in which the polymer solution is heated under reduced pressure to remove the solvent. This method can be carried out using a known apparatus such as a centrifugal thin film continuous evaporation dryer, a scratched heat exchange type continuous reactor type dryer, a high viscosity reactor device or the like. The degree of vacuum and temperature are appropriately selected depending on the device and are not limited.
As described above, the crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride used in the present invention can be obtained.

(結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物)
本発明に用いる結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物は、ノルボルネン系開環重合体中の炭素−炭素二重結合の水素添加率が通常99%以上、好ましくは99.9%以上である。上記の範囲にあると、結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物中に残留二重結合がほとんど含まれないため、電池の充放電時の耐酸化性に優れる。水素添加率が上記範囲未満であると、電池の充放電時の電気化学的酸化に対する耐性が低下し、サイクル寿命特性等の電池特性が低下する。
結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の水素添加率は、溶媒に重クロロホルムを用い、H−NMRにより測定して求めることができる。
(Crystalline norbornene ring-opening polymer hydride)
The crystalline norbornene ring-opening polymer hydride used in the present invention has a hydrogenation rate of carbon-carbon double bonds in the norbornene ring-opening polymer of usually 99% or more, preferably 99.9% or more. When in the above range, the crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride has almost no residual double bond, and therefore has excellent oxidation resistance during charge and discharge of the battery. When the hydrogenation rate is less than the above range, resistance to electrochemical oxidation at the time of charging / discharging of the battery is lowered, and battery characteristics such as cycle life characteristics are lowered.
The hydrogenation rate of the crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride can be determined by measuring by 1 H-NMR using deuterated chloroform as a solvent.

本発明に用いる結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の異性化率は、通常25%以下、好ましくは20%以下、より好ましくは15%以下、さらに好ましくは10%以下である。異性化率を25%以下とすることで、結晶性が付与され、固体電解質と重合体とを含む合剤層の耐熱性及び機械的強度が適正な範囲に保たれる。   The isomerization rate of the crystalline norbornene ring-opening polymer hydride used in the present invention is usually 25% or less, preferably 20% or less, more preferably 15% or less, and even more preferably 10% or less. By setting the isomerization rate to 25% or less, crystallinity is imparted, and the heat resistance and mechanical strength of the mixture layer containing the solid electrolyte and the polymer are maintained in an appropriate range.

異性化率は、溶媒に重クロロホルムを用い、13C−NMRにより測定した33.0ppmピーク積分値/(31.8ppmピーク積分値+33.0ppmピーク積分値)×100から算出することができる。13C−NMRスペクトルにおいて、31.8ppmピークは、該重合体中の2−ノルボルネン由来の繰り返し単位のシス体由来のもの、33.0ppmピークは、該重合体中の2−ノルボルネン由来の繰り返し単位のトランス体由来のものである。 The isomerization rate can be calculated from 33.0 ppm peak integrated value / (31.8 ppm peak integrated value + 33.0 ppm peak integrated value) × 100 measured by 13 C-NMR using deuterated chloroform as a solvent. In the 13 C-NMR spectrum, the 31.8 ppm peak is derived from a cis isomer of a repeating unit derived from 2-norbornene in the polymer, and the 33.0 ppm peak is a repeating unit derived from 2-norbornene in the polymer. It is derived from the trans form.

異性化率を上記範囲にするためには、ノルボルネン系開環重合体の水素添加反応において、反応温度を、好ましくは100〜230℃、より好ましくは130〜220℃、特に好ましくは150〜210℃とし、かつ、使用する水素添加触媒の使用量を、ノルボルネン系開環重合体100重量部に対し、好ましくは0.2〜5重量部、より好ましくは0.2〜2重量部とする。このような範囲にあると、水素添加反応速度と得られるポリマーの耐熱性のバランスに優れ、好適である。   In order to make the isomerization ratio within the above range, in the hydrogenation reaction of the norbornene-based ring-opening polymer, the reaction temperature is preferably 100 to 230 ° C, more preferably 130 to 220 ° C, and particularly preferably 150 to 210 ° C. The amount of the hydrogenation catalyst used is preferably 0.2 to 5 parts by weight, more preferably 0.2 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the norbornene-based ring-opening polymer. Within such a range, the balance between the hydrogenation reaction rate and the heat resistance of the resulting polymer is excellent and suitable.

本発明に用いる結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の2−ノルボルネン由来の繰り返し単位(A)の全繰り返し単位に対する存在割合が、通常90重量%以上、好ましくは95重量%以上、より好ましくは97重量%以上であり、脂肪族性の炭素−炭素二重結合を含まない置換基を有するノルボルネン単量体由来の繰り返し単位(B)の全繰り返し単位に対する存在割合が10重量%以下、好ましくは5重量%以下、より好ましくは3重量%以下である。繰り返し単位(A)と繰り返し単位(B)の存在割合がこのような範囲にあると、重合体を含む合剤層の機械的特性及び耐熱性が良好となる。   The proportion of the repeating unit (A) derived from 2-norbornene in the crystalline norbornene ring-opening polymer hydride used in the present invention is usually 90% by weight or more, preferably 95% by weight or more, more preferably The proportion of the repeating unit (B) derived from the norbornene monomer having a substituent not containing an aliphatic carbon-carbon double bond is 97% by weight or more, preferably 10% by weight or less, preferably 5 wt% or less, more preferably 3 wt% or less. When the abundance ratio of the repeating unit (A) and the repeating unit (B) is in such a range, the mechanical properties and heat resistance of the mixture layer containing the polymer are improved.

本発明に用いる結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物は、シクロヘキサンを溶離液とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)により直角度レーザー光散乱光度測定法で測定した重量平均分子量(Mw)で、好ましくは50,000〜200,000、より好ましくは70,000〜180,000、さらに好ましくは80,000〜150,000である。重量平均分子量(Mw)が50,000未満であると、重合体を含む合剤層の機械特性が低下する。また、重量平均分子量(Mw)が200,000を超えると、重合体の有機溶剤への溶解性が低下する。   The crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride used in the present invention has a weight average molecular weight (Mw) measured by a square laser light scattering photometric method by gel permeation chromatography (GPC) using cyclohexane as an eluent. And preferably 50,000 to 200,000, more preferably 70,000 to 180,000, still more preferably 80,000 to 150,000. When the weight average molecular weight (Mw) is less than 50,000, the mechanical properties of the mixture layer containing a polymer are deteriorated. Moreover, when a weight average molecular weight (Mw) exceeds 200,000, the solubility to the organic solvent of a polymer will fall.

本発明に用いる結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物は、その分子量分布(Mw/Mn)が、好ましくは1.5〜10.0、より好ましくは2.0〜9.0、さらに好ましくは3.0〜8.0、特に好ましくは4.0〜7.0である。分子量分布(Mw/Mn)が1.5未満であると、固体電解質と重合体とを含む合剤層の機械特性が低下する。また、分子量分布(Mw/Mn)が10.0を超えると、固体電解質組成物の加工性が低下する。   The crystalline norbornene ring-opening polymer hydride used in the present invention has a molecular weight distribution (Mw / Mn) of preferably 1.5 to 10.0, more preferably 2.0 to 9.0, and still more preferably. 3.0 to 8.0, particularly preferably 4.0 to 7.0. When the molecular weight distribution (Mw / Mn) is less than 1.5, the mechanical properties of the mixture layer containing the solid electrolyte and the polymer are deteriorated. Moreover, when molecular weight distribution (Mw / Mn) exceeds 10.0, the workability of a solid electrolyte composition will fall.

本発明に用いる結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の融点は、通常110〜145℃、好ましくは120〜145℃、より好ましくは130℃〜145℃である。結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の融点が110℃未満であると、結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の耐熱性が低下するため、電池のサイクル寿命特性が低下する。また、結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の融点が145℃を超えると、固体電解質と重合体とを含む合剤層の可とう性が低下する。結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の融点は、ノルボルネン系開環重合体水素化物の、分子量、分子量分布、異性化率等によって変化する。   The melting point of the crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride used in the present invention is usually 110 to 145 ° C, preferably 120 to 145 ° C, more preferably 130 ° C to 145 ° C. When the melting point of the crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride is less than 110 ° C., the heat resistance of the crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride is lowered, so that the cycle life characteristics of the battery are lowered. Moreover, when the melting point of the crystalline norbornene ring-opening polymer hydride exceeds 145 ° C., the flexibility of the mixture layer containing the solid electrolyte and the polymer is lowered. The melting point of the crystalline norbornene ring-opening polymer hydride varies depending on the molecular weight, molecular weight distribution, isomerization rate, etc. of the norbornene ring-opening polymer hydride.

本発明に用いる結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の、230℃、荷重21.18Nにおけるメルトフローレートは、通常15g/10分以下、好ましくは10g/10分以下である。また、280℃、荷重21.18Nにおけるメルトフローレートは、通常100g/10分以下、好ましくは70g/10分以下である。メトロフローレートがこの範囲外であると、固体電解質と重合体とを含む合剤層の加工性が低下する。   The melt flow rate of the crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride used in the present invention at 230 ° C. and a load of 21.18 N is usually 15 g / 10 min or less, preferably 10 g / 10 min or less. The melt flow rate at 280 ° C. and a load of 21.18 N is usually 100 g / 10 min or less, preferably 70 g / 10 min or less. When the metro flow rate is outside this range, the processability of the mixture layer containing the solid electrolyte and the polymer is lowered.

本発明に用いる結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物は、異物が少ないことが好ましい。金属残渣や異物等は、電池特性の低下を招くおそれがある。重合反応後又は水素添加反応後に、孔径が0.2μm以下のフィルタにて重合体溶液を濾過することによって金属残査や異物等を精密に取り除くことができる。   It is preferable that the crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride used in the present invention has few foreign matters. Metal residues, foreign matters, and the like may cause deterioration of battery characteristics. After the polymerization reaction or after the hydrogenation reaction, metal residues and foreign matters can be precisely removed by filtering the polymer solution with a filter having a pore size of 0.2 μm or less.

本発明に用いる結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物は、融点を有する重合体、すなわち結晶構造を形成する重合体であるので、成形体内部に結晶部を形成(結晶化)し、これと非晶部とが相俟って固体電解質と重合体とを含む合剤層の機械的特性が向上する。   Since the crystalline norbornene ring-opening polymer hydride used in the present invention is a polymer having a melting point, that is, a polymer that forms a crystal structure, a crystal part is formed (crystallized) inside the molded body, and Combined with the amorphous part, the mechanical properties of the mixture layer containing the solid electrolyte and the polymer are improved.

本発明のリチウムイオン伝導性固体電解質組成物中の重合体(結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物)の含有量は、固体電解質100質量部に対して、好ましくは0.1〜20質量部、より好ましくは0.5〜15質量部、特に好ましくは1〜10質量部である。重合体の含有量が上記範囲にあることで、固体電解質と重合体とを含む合剤層のイオン伝導性を保ったまま、機械強度を保持することができる。   The content of the polymer (crystalline norbornene ring-opening polymer hydride) in the lithium ion conductive solid electrolyte composition of the present invention is preferably 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid electrolyte. More preferably, it is 0.5-15 mass parts, Most preferably, it is 1-10 mass parts. When the content of the polymer is in the above range, the mechanical strength can be maintained while maintaining the ionic conductivity of the mixture layer containing the solid electrolyte and the polymer.

リチウムイオン伝導性固体電解質組成物の製造方法は、特に限定されず、上述した固体電解質と重合体とを混合することにより得ることができる。混合方法は、特に限定されず、溶剤を用いたプラネタリーミキサーによる混合、ビーズミルによる混合を挙げることができる。   The manufacturing method of a lithium ion conductive solid electrolyte composition is not specifically limited, It can obtain by mixing the solid electrolyte and polymer mentioned above. The mixing method is not particularly limited, and examples thereof include mixing by a planetary mixer using a solvent and mixing by a bead mill.

(2)全固体二次電池
本発明の全固体二次電池は、正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、前記正極活物質層及び負極活物質層の層間に固体電解質層とを有し、正極活物質層、負極活物質層または固体電解質層の少なくとも一層に、上記固体電解質及び上記重合体が含まれる。以下において、固体電解質層、正極活物質層、負極活物質層の順に説明する。
(2) All-solid secondary battery The all-solid-state secondary battery of the present invention is a solid electrode between a positive electrode having a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode active material layer, and the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. The solid electrolyte and the polymer are included in at least one layer of the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, or the solid electrolyte layer. Hereinafter, the solid electrolyte layer, the positive electrode active material layer, and the negative electrode active material layer will be described in this order.

固体電解質層
固体電解質層は、上記固体電解質及び上記重合体を含んでなるリチウムイオン伝導性固体電解質組成物を、正極活物質層または負極活物質層の上に塗布し、乾燥することにより形成される。
Solid electrolyte layer The solid electrolyte layer is formed by applying a lithium ion conductive solid electrolyte composition comprising the solid electrolyte and the polymer on a positive electrode active material layer or a negative electrode active material layer and drying it. The

固体電解質層形成用のリチウムイオン伝導性固体電解質組成物(以下において「組成物(A)」ということがある。)は、固体電解質、重合体、有機溶媒及び必要に応じて添加される他の成分を混合することにより製造される。   A lithium ion conductive solid electrolyte composition for forming a solid electrolyte layer (hereinafter sometimes referred to as “composition (A)”) is a solid electrolyte, a polymer, an organic solvent, and other additives added as necessary. Manufactured by mixing the ingredients.

(有機溶媒)
有機溶媒としては、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの環状脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類が挙げられる。これらの溶媒は、単独または2種以上を混合して、乾燥速度や環境上の観点から適宜選択して用いることができ、中でも、本発明においては固体電解質との反応性の観点から芳香族炭化水素類から選ばれる非極性溶媒を用いることが好ましい。
(Organic solvent)
Examples of the organic solvent include cycloaliphatic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene. These solvents can be used singly or in combination of two or more, and can be appropriately selected from the viewpoint of drying speed and environment. In particular, in the present invention, aromatic carbonization is performed from the viewpoint of reactivity with the solid electrolyte. It is preferable to use a nonpolar solvent selected from hydrogens.

組成物(A)中の有機溶媒の含有量は、固体電解質100質量部に対して、好ましくは10〜700質量部、より好ましくは30〜500質量部である。有機溶媒の含有量を上記範囲とすることにより、組成物中の固体電解質の分散性を保持しながら、良好な塗料特性を得ることができる。   The content of the organic solvent in the composition (A) is preferably 10 to 700 parts by mass, more preferably 30 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid electrolyte. By setting the content of the organic solvent in the above range, good coating properties can be obtained while maintaining the dispersibility of the solid electrolyte in the composition.

組成物(A)は、上記成分の他に、必要に応じて添加される他の成分として、分散剤、レベリング剤及び消泡剤の機能を有する成分を含んでいてもよい。これらの成分は、電池反応に影響を及ぼさないものであれば、特に制限されない。   The composition (A) may contain components having functions of a dispersant, a leveling agent, and an antifoaming agent as other components added as necessary in addition to the above components. These components are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction.

(分散剤)
分散剤としてはアニオン性化合物、カチオン性化合物、非イオン性化合物、高分子化合物が例示される。分散剤は、用いる固体電解質に応じて選択される。組成物中の分散剤の含有量は、電池特性に影響が及ばない範囲が好ましく、具体的には、固体電解質100質量部に対して10質量部以下である。
(Dispersant)
Examples of the dispersant include an anionic compound, a cationic compound, a nonionic compound, and a polymer compound. A dispersing agent is selected according to the solid electrolyte to be used. The content of the dispersant in the composition is preferably in a range that does not affect the battery characteristics, and specifically 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the solid electrolyte.

(レベリング剤)
レベリング剤としてはアルキル系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、金属系界面活性剤などの界面活性剤が挙げられる。上記界面活性剤を混合することにより、組成物(A)を後述する正極活物質層または負極活物質層の表面に塗工する際に発生するはじきを防止でき、正負極の平滑性を向上させることができる。該組成物中のレベリング剤の含有量は、電池特性に影響が及ばない範囲が好ましく、具体的には、固体電解質100質量部に対して10質量部以下である。
(Leveling agent)
Examples of the leveling agent include surfactants such as alkyl surfactants, silicone surfactants, fluorine surfactants, and metal surfactants. By mixing the surfactant, it is possible to prevent repelling that occurs when the composition (A) is applied to the surface of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer described later, and improve the smoothness of the positive and negative electrodes. be able to. The content of the leveling agent in the composition is preferably in a range that does not affect the battery characteristics, and specifically 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the solid electrolyte.

(消泡剤)
消泡剤としてはミネラルオイル系消泡剤、シリコーン系消泡剤、ポリマー系消泡剤が例示される。消泡剤は、用いる固体電解質に応じて選択される。組成物中の消泡剤の含有量は、電池特性に影響が及ばない範囲が好ましく、具体的には、固体電解質100質量部に対して10質量部以下である。
(Defoamer)
Examples of the antifoaming agent include mineral oil antifoaming agents, silicone antifoaming agents, and polymer antifoaming agents. The antifoaming agent is selected according to the solid electrolyte used. The content of the antifoaming agent in the composition is preferably within a range that does not affect the battery characteristics. Specifically, it is 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the solid electrolyte.

正極活物質層
正極活物質層は、上記固体電解質及び上記重合体を含んでなるリチウムイオン伝導性固体電解質組成物を、後述する集電体表面に塗布し、乾燥することにより形成される。
Positive electrode active material layer The positive electrode active material layer is formed by applying a lithium ion conductive solid electrolyte composition comprising the solid electrolyte and the polymer to the surface of a current collector, which will be described later, and drying.

正極活物質層形成用のリチウムイオン伝導性固体電解質組成物(以下において「組成物(B)」ということがある。)は、固体電解質、重合体、正極活物質、導電剤、有機溶媒及び必要に応じて添加される他の成分を混合することにより製造される。また、組成物(B)で用いる有機溶媒及び必要に応じて添加される他の成分は、上記の固体電解質層で例示するものと同様のものを用いることができる。   A lithium ion conductive solid electrolyte composition for forming a positive electrode active material layer (hereinafter sometimes referred to as “composition (B)”) is a solid electrolyte, a polymer, a positive electrode active material, a conductive agent, an organic solvent, and necessary It is manufactured by mixing other components added depending on the case. Moreover, the organic solvent used by the composition (B) and the other component added as needed can use the same thing as what is illustrated by said solid electrolyte layer.

(正極活物質)
正極活物質は、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な化合物である。正極活物質は、無機化合物からなるものと有機化合物からなるものとに大別される。
(Positive electrode active material)
The positive electrode active material is a compound that can occlude and release lithium ions. The positive electrode active material is roughly classified into those made of inorganic compounds and those made of organic compounds.

無機化合物からなる正極活物質としては、遷移金属酸化物、リチウムと遷移金属との複合酸化物、遷移金属硫化物などが挙げられる。上記の遷移金属としては、Fe、Co、Ni、Mn等が使用される。正極活物質に使用される無機化合物の具体例としては、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMn、LiFePO、LiFeVOなどのリチウム含有複合金属酸化物;TiS、TiS、非晶質MoS等の遷移金属硫化物;Cu、非晶質VO−P、MoO、V、V13などの遷移金属酸化物が挙げられる。これらの化合物は、部分的に元素置換したものであってもよい。 Examples of the positive electrode active material made of an inorganic compound include transition metal oxides, composite oxides of lithium and transition metals, and transition metal sulfides. As the transition metal, Fe, Co, Ni, Mn and the like are used. Specific examples of the inorganic compound used for the positive electrode active material include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4 , LiFeVO 4 and other lithium-containing composite metal oxides; TiS 2 , TiS 3 , non- Transition metal sulfides such as crystalline MoS 2 ; transition metal oxides such as Cu 2 V 2 O 3 , amorphous V 2 O—P 2 O 5 , MoO 3 , V 2 O 5 , V 6 O 13 It is done. These compounds may be partially element-substituted.

有機化合物からなる正極活物質としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセン、ジスルフィド系化合物、ポリスルフィド系化合物、N−フルオロピリジニウム塩などが挙げられる。正極活物質は、上記の無機化合物と有機化合物の混合物であってもよい。   Examples of the positive electrode active material made of an organic compound include polyaniline, polypyrrole, polyacene, disulfide compounds, polysulfide compounds, and N-fluoropyridinium salts. The positive electrode active material may be a mixture of the above inorganic compound and organic compound.

本発明で用いる正極活物質の平均粒子径は、負荷特性、サイクル特性などの電池特性の向上の観点から、通常0.1〜50μm、好ましくは1〜20μmである。平均粒子径が上記範囲であると、充放電容量が大きい全固体二次電池を得ることができ、かつ組成物の取扱い、および正極を製造する際の取扱いが容易である。平均粒子径は、レーザー回折で粒度分布を測定することにより求めることができる。   The average particle diameter of the positive electrode active material used in the present invention is usually 0.1 to 50 μm, preferably 1 to 20 μm, from the viewpoint of improving battery characteristics such as load characteristics and cycle characteristics. When the average particle size is in the above range, an all-solid secondary battery having a large charge / discharge capacity can be obtained, and handling of the composition and handling when producing the positive electrode are easy. The average particle size can be determined by measuring the particle size distribution by laser diffraction.

正極活物質と固体電解質の重量比率は、正極活物質:固体電解質=90:10〜50:50、好ましくは60:40〜80:20である。上記範囲よりも正極活物質の重量比率が少ない場合、電池内の正極活物質量が低減し、電池としての容量低下につながる。また、上記範囲よりも固体電解質の重量比率が少ない場合、導電性が十分に得られず、正極活物質を有効に利用することができない為、電池としての容量低下につながる。   The weight ratio of the positive electrode active material to the solid electrolyte is positive electrode active material: solid electrolyte = 90: 10 to 50:50, preferably 60:40 to 80:20. When the weight ratio of the positive electrode active material is less than the above range, the amount of the positive electrode active material in the battery is reduced, leading to a decrease in capacity as a battery. In addition, when the weight ratio of the solid electrolyte is less than the above range, sufficient conductivity cannot be obtained, and the positive electrode active material cannot be used effectively, leading to a decrease in capacity as a battery.

(導電剤)
導電剤は、導電性を付与できるものであれば特に制限されないが、通常、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛などの炭素粉末、各種金属のファイバーや箔などが挙げられる。
(Conductive agent)
The conductive agent is not particularly limited as long as it can impart conductivity, and usually includes carbon powders such as acetylene black, carbon black and graphite, and fibers and foils of various metals.

導電剤の含有量は、電極活物質100質量部に対して、好ましくは0.1〜20質量部、より好ましくは0.5〜5質量部、特に好ましくは1〜3質量部である。導電剤の含有量を上記範囲とすることで、電池の容量を高く保持した上で、電極活物質層に十分な電子伝導性を付与することができる。   The content of the conductive agent is preferably 0.1 to 20 parts by mass, more preferably 0.5 to 5 parts by mass, and particularly preferably 1 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the electrode active material. By setting the content of the conductive agent in the above range, it is possible to impart sufficient electron conductivity to the electrode active material layer while keeping the battery capacity high.

組成物中の有機溶媒及び必要に応じて添加される他の成分は、上記の固体電解質層で例示するものと同様のものを用いることができる。組成物中の有機溶媒の含有量は、正極活物質100質量部に対して、好ましくは20〜80質量部、より好ましくは30〜70質量部である。組成物中の有機溶媒の含有量が上記範囲にあることで、固体電解質の分散性を保持しながら、良好な塗料特性を得ることができる。   As the organic solvent in the composition and other components added as necessary, those similar to those exemplified in the solid electrolyte layer can be used. The content of the organic solvent in the composition is preferably 20 to 80 parts by mass, more preferably 30 to 70 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. When the content of the organic solvent in the composition is in the above range, good coating properties can be obtained while maintaining the dispersibility of the solid electrolyte.

組成物(B)は、上記成分の他に、必要に応じて添加される他の成分として、補強材などの各種の機能を発現する添加剤を含んでいてもよい。これらは電池反応に影響を及ぼさないものであれば特に限られない。   In addition to the above components, the composition (B) may contain additives that exhibit various functions, such as a reinforcing material, as other components added as necessary. These are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction.

負極活物質層
負極活物質層は、上記固体電解質及び上記重合体を含んでなるリチウムイオン伝導性固体電解質組成物を、後述する集電体表面に塗布し、乾燥することにより形成される。
Negative electrode active material layer The negative electrode active material layer is formed by applying a lithium ion conductive solid electrolyte composition comprising the solid electrolyte and the polymer to the surface of a current collector, which will be described later, and drying.

負極活物質層形成用のリチウムイオン伝導性固体電解質組成物(以下において「組成物(C)」ということがある。)は、固体電解質、重合体、負極活物質、導電剤、有機溶媒及び必要に応じて添加される他の成分を混合することにより製造される。また、組成物(C)で用いる導電剤、有機溶媒及び必要に応じて添加される他の成分は、上記の正極活物質層で例示するものと同様のものを用いることができる。   A lithium ion conductive solid electrolyte composition for forming a negative electrode active material layer (hereinafter sometimes referred to as “composition (C)”) includes a solid electrolyte, a polymer, a negative electrode active material, a conductive agent, an organic solvent, and necessary It is manufactured by mixing other components added depending on the case. Moreover, the thing similar to what is illustrated with said positive electrode active material layer can be used for the electrically conductive agent used with a composition (C), the organic solvent, and the other component added as needed.

(負極活物質)
負極活物質としては、グラファイトやコークス等の炭素の同素体が挙げられる。前記炭素の同素体からなる負極活物質は、金属、金属塩、酸化物などとの混合体や被覆体の形態で利用することも出来る。また、負極活物質としては、ケイ素、錫、亜鉛、マンガン、鉄、ニッケル等の酸化物や硫酸塩、金属リチウム、Li−Al、Li−Bi−Cd、Li−Sn−Cd等のリチウム合金、リチウム遷移金属窒化物、シリコン等を使用できる。負極活物質の平均粒子径は、初期効率、負荷特性、サイクル特性などの電池特性の向上の観点から、通常1〜50μm、好ましくは15〜30μmである。
(Negative electrode active material)
Examples of the negative electrode active material include carbon allotropes such as graphite and coke. The negative electrode active material composed of the allotrope of carbon can also be used in the form of a mixture with a metal, a metal salt, an oxide, or the like or a cover. Moreover, as a negative electrode active material, lithium alloys, such as oxides and sulfates, such as silicon, tin, zinc, manganese, iron, nickel, lithium metal, Li-Al, Li-Bi-Cd, Li-Sn-Cd, Lithium transition metal nitride, silicon, etc. can be used. The average particle diameter of the negative electrode active material is usually 1 to 50 μm, preferably 15 to 30 μm, from the viewpoint of improving battery characteristics such as initial efficiency, load characteristics, and cycle characteristics.

負極活物質と固体電解質の重量比率は、負極活物質:固体電解質=90:10〜50:50、好ましくは60:40〜80:20である。上記範囲よりも負極活物質の重量比率が少ない場合、電池内の負極活物質量が低減し、電池としての容量低下につながる。また、上記範囲よりも固体電解質の重量比率が少ない場合、導電性が十分に得られず、負極活物質を有効に利用することができない為、電池としての容量低下につながる。   The weight ratio of the negative electrode active material to the solid electrolyte is negative electrode active material: solid electrolyte = 90: 10 to 50:50, preferably 60:40 to 80:20. When the weight ratio of the negative electrode active material is less than the above range, the amount of the negative electrode active material in the battery is reduced, leading to a decrease in capacity as a battery. In addition, when the weight ratio of the solid electrolyte is less than the above range, sufficient conductivity cannot be obtained, and the negative electrode active material cannot be used effectively, leading to a decrease in capacity as a battery.

(集電体)
集電体は、電気導電性を有しかつ電気化学的に耐久性のある材料であれば特に制限されないが、耐熱性を有するとの観点から、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、タンタル、金、白金などの金属材料が好ましい。中でも、正極用としてはアルミニウムが特に好ましく、負極用としては銅が特に好ましい。集電体の形状は特に制限されないが、厚さ0.001〜0.5mm程度のシート状のものが好ましい。集電体は、上述した正・負極活物質層との接着強度を高めるため、予め粗面化処理して使用するのが好ましい。粗面化方法としては、機械的研磨法、電解研磨法、化学研磨法などが挙げられる。機械的研磨法においては、研磨剤粒子を固着した研磨布紙、砥石、エメリバフ、鋼線などを備えたワイヤーブラシ等が使用される。また、集電体と正・負極活物質層との接着強度や導電性を高めるために、集電体表面に中間層を形成してもよい。
(Current collector)
The current collector is not particularly limited as long as it is an electrically conductive and electrochemically durable material. From the viewpoint of having heat resistance, for example, iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, etc. Metal materials such as titanium, tantalum, gold, and platinum are preferable. Among these, aluminum is particularly preferable for the positive electrode, and copper is particularly preferable for the negative electrode. The shape of the current collector is not particularly limited, but a sheet shape having a thickness of about 0.001 to 0.5 mm is preferable. In order to increase the adhesive strength between the current collector and the positive and negative electrode active material layers described above, the current collector is preferably used after being subjected to a roughening treatment. Examples of the roughening method include a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, and a chemical polishing method. In the mechanical polishing method, an abrasive cloth paper with a fixed abrasive particle, a grindstone, an emery buff, a wire brush provided with a steel wire or the like is used. Further, an intermediate layer may be formed on the surface of the current collector in order to increase the adhesive strength and conductivity between the current collector and the positive / negative electrode active material layer.

(組成物(A)〜(C)の製造)
組成物(A)〜(C)は、上述した各成分を混合して得られる。
(Production of compositions (A) to (C))
Compositions (A) to (C) are obtained by mixing the components described above.

組成物(A)〜(C)の混合法は特に限定はされないが、例えば、撹拌式、振とう式、および回転式などの混合装置を使用した方法が挙げられる。また、ホモジナイザー、ボールミル、ビーズミル、プラネタリーミキサー、サンドミル、ロールミル、および遊星式混練機などの分散混練装置を使用した方法が挙げられ、固体電解質の凝集を抑制できるという観点からプラネタリーミキサー、ボールミル又はビーズミルを使用した方法が好ましい。   Although the mixing method of composition (A)-(C) is not specifically limited, For example, the method using mixing apparatuses, such as a stirring type, a shaking type, and a rotary type, is mentioned. In addition, a method using a dispersion kneader such as a homogenizer, a ball mill, a bead mill, a planetary mixer, a sand mill, a roll mill, and a planetary kneader may be used, and a planetary mixer, ball mill or A method using a bead mill is preferred.

本発明の全固体二次電池は、正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、これらの正負極活物質層間に固体電解質層とを有し、上記固体電解質及び上記重合体が、正極活物質層、負極活物質層または固体電解質層の少なくとも一層に、好ましくは負極活物質層または固体電解質層に、より好ましくは負極活物質層に含まれる。正極活物質層、負極活物質層または固体電解質層の少なくとも一層に、リチウムイオン伝導性固体電解質組成物が含まれることで、密着性の良好な電極を得ることができるとともに、電池のサイクル寿命特性を向上させることができる。   The all-solid-state secondary battery of the present invention includes a positive electrode having a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode active material layer, and a solid electrolyte layer between the positive and negative electrode active material layers. The coalescence is contained in at least one layer of the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, or the solid electrolyte layer, preferably in the negative electrode active material layer or the solid electrolyte layer, and more preferably in the negative electrode active material layer. By including a lithium ion conductive solid electrolyte composition in at least one of the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, or the solid electrolyte layer, an electrode having good adhesion can be obtained and the cycle life characteristics of the battery can be obtained. Can be improved.

本発明の全固体二次電池における正極は、上記の組成物(B)を集電体上に塗布、乾燥して正極活物質層を形成して製造される。また、本発明の全固体二次電池における負極は、上記の組成物(C)を、正極の集電体とは別の集電体上に塗布、乾燥して負極活物質層を形成して製造される。次いで、形成した正極活物質層または負極活物質層の上に、組成物(A)を塗布し、乾燥して固体電解質層を形成する。なお、固体電解質層は、キャリアフィルム上に組成物(A)を塗布、乾燥後、正極活物質層または負極活物質層の上に転写することで形成することもできる。そして、固体電解質層を形成しなかった電極と、上記の固体電解質層を形成した電極とを貼り合わせることで、全固体二次電池素子を製造する。   The positive electrode in the all solid state secondary battery of the present invention is produced by applying the above composition (B) onto a current collector and drying to form a positive electrode active material layer. Moreover, the negative electrode in the all-solid-state secondary battery of the present invention is obtained by applying the composition (C) on a current collector different from the positive electrode current collector and drying to form a negative electrode active material layer. Manufactured. Subsequently, a composition (A) is apply | coated on the formed positive electrode active material layer or negative electrode active material layer, and it dries, and forms a solid electrolyte layer. In addition, a solid electrolyte layer can also be formed by apply | coating a composition (A) on a carrier film, drying, and transcribe | transferring on a positive electrode active material layer or a negative electrode active material layer. And an all-solid-state secondary battery element is manufactured by bonding together the electrode which did not form a solid electrolyte layer, and the electrode which formed said solid electrolyte layer.

組成物(B)及び組成物(C)の集電体への塗布方法は特に限定されず、例えば、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗りなどによって塗布される。塗布する量も特に制限されないが、有機溶媒を除去した後に形成される活物質層の厚さが通常5〜300μm、好ましくは10〜250μmになる程度の量である。乾燥方法も特に制限されず、例えば温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、(遠)赤外線や電子線などの照射による乾燥が挙げられる。乾燥条件は、通常は応力集中が起こって活物質層に亀裂が入ったり、活物質層が集電体から剥離しない程度の速度範囲の中で、できるだけ早く有機溶媒が揮発するように調整する。更に、乾燥後の電極をプレスすることにより電極を安定させてもよい。プレス方法は、金型プレスやカレンダープレスなどの方法が挙げられるが、限定されるものではない。   The method of applying the composition (B) and the composition (C) to the current collector is not particularly limited. For example, a doctor blade method, a dip method, a reverse roll method, a direct roll method, a gravure method, an extrusion method, a brush It is applied by painting. The amount to be applied is not particularly limited, but is such an amount that the thickness of the active material layer formed after removing the organic solvent is usually 5 to 300 μm, preferably 10 to 250 μm. The drying method is not particularly limited, and examples thereof include drying with warm air, hot air, low-humidity air, vacuum drying, and drying by irradiation with (far) infrared rays or electron beams. The drying conditions are usually adjusted so that the organic solvent volatilizes as quickly as possible within a speed range in which stress concentration occurs and the active material layer cracks or the active material layer does not peel from the current collector. Furthermore, you may stabilize an electrode by pressing the electrode after drying. Examples of the pressing method include, but are not limited to, a mold press and a calendar press.

乾燥は、有機溶媒が十分に揮発する温度で行う。乾燥温度は、具体的には50〜250℃が好ましく、さらには80〜200℃が好ましい。上記範囲とすることにより、結着剤の熱分解がなく良好な活物質層を形成することが可能となる。乾燥時間については、特に限定されることはないが、通常10〜60分の範囲で行われる。   Drying is performed at a temperature at which the organic solvent is sufficiently volatilized. Specifically, the drying temperature is preferably 50 to 250 ° C, more preferably 80 to 200 ° C. By setting it as the said range, it becomes possible to form a favorable active material layer without thermal decomposition of a binder. Although it does not specifically limit about drying time, Usually, it is performed in the range for 10 to 60 minutes.

組成物(A)を、正極活物質層、負極活物質層又はキャリアフィルムへ塗布する方法は特に限定されず、上述した組成物(B)及び組成物(C)の集電体への塗布方法と同様の方法により行われるが、薄膜の固体電解質層を形成できるという観点からグラビア法が好ましい。塗布する量も特に制限されないが、有機溶媒を除去した後に形成される固体電解質層の厚さが通常1〜15μm、好ましくは3〜14μmになる程度の量である。乾燥方法、乾燥条件及び乾燥温度も、上述の組成物(B)及び組成物(C)と同様である。   The method for applying the composition (A) to the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, or the carrier film is not particularly limited, and the method for applying the above-described composition (B) and composition (C) to the current collector is not limited. The gravure method is preferable from the viewpoint that a thin solid electrolyte layer can be formed. The amount to be applied is not particularly limited, but is an amount such that the thickness of the solid electrolyte layer formed after removing the organic solvent is usually 1 to 15 μm, preferably 3 to 14 μm. The drying method, drying conditions, and drying temperature are also the same as those of the composition (B) and the composition (C) described above.

更に、上記の固体電解質層を形成した電極と固体電解質層を形成しなかった電極とを貼り合わせた積層体を、加圧してもよい。加圧方法としては特に限定されず、例えば、平板プレス、ロールプレス、CIP(Cold Isostatic Press)などが挙げられる。加圧プレスする圧力としては、好ましくは5〜700MPa、より好ましくは7〜500MPaである。加圧プレスの圧力を上記範囲とすることにより、電極と固体電解質層との各界面における抵抗、更には各層内の粒子間の接触抵抗が低くなり良好な電池特性を示すからである。   Furthermore, you may pressurize the laminated body which bonded together the electrode which formed said solid electrolyte layer, and the electrode which did not form a solid electrolyte layer. The pressurizing method is not particularly limited, and examples thereof include a flat plate press, a roll press, and CIP (Cold Isostatic Press). The pressure for pressing is preferably 5 to 700 MPa, more preferably 7 to 500 MPa. This is because by setting the pressure of the pressure press within the above range, the resistance at each interface between the electrode and the solid electrolyte layer, and further, the contact resistance between particles in each layer is lowered, and good battery characteristics are exhibited.

正極活物質層または負極活物質層のどちらに組成物(A)を塗布するかは特に限定されないが、使用する電極活物質の粒子径が大きい方の活物質層に組成物(A)を塗布することが好ましい。電極活物質の粒子径が大きいと、活物質層表面に凹凸が形成されるため、組成物を塗布することで、活物質層表面の凹凸を緩和することができる。そのため、固体電解質層を形成した電極と固体電解質層を形成しなかった電極とを貼り合わせて積層する際に、固体電解質層と電極との接触面積が大きくなり、界面抵抗を抑制することができる。   There is no particular limitation on whether the composition (A) is applied to the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer, but the composition (A) is applied to the active material layer having the larger particle diameter of the electrode active material to be used. It is preferable to do. When the particle diameter of the electrode active material is large, unevenness is formed on the surface of the active material layer. Therefore, the unevenness on the surface of the active material layer can be reduced by applying the composition. Therefore, when the electrode formed with the solid electrolyte layer and the electrode not formed with the solid electrolyte layer are bonded and laminated, the contact area between the solid electrolyte layer and the electrode is increased, and the interface resistance can be suppressed. .

得られた全固体二次電池素子を、電池形状に応じてそのままの状態又は巻く、折るなどして電池容器に入れ、封口して全固体二次電池が得られる。また、必要に応じてエキスパンドメタルや、ヒューズ、PTC素子などの過電流防止素子、リード板などを電池容器に入れ、電池内部の圧力上昇、過充放電の防止をする事もできる。電池の形状は、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など何れであってもよい。   The obtained all-solid-state secondary battery element is put into a battery container as it is or wound or folded according to the shape of the battery, and sealed to obtain an all-solid-state secondary battery. If necessary, an expanded metal, an overcurrent prevention element such as a fuse or a PTC element, a lead plate or the like can be placed in the battery container to prevent an increase in pressure inside the battery and overcharge / discharge. The shape of the battery may be any of a coin shape, a button shape, a sheet shape, a cylindrical shape, a square shape, a flat shape, and the like.

以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。各特性は、以下の方法により評価する。なお、本実施例における「部」および「%」は、特に断りのない限り、それぞれ、「質量部」および「重量%」である。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples. Each characteristic is evaluated by the following method. In the examples, “parts” and “%” are “parts by mass” and “% by weight”, respectively, unless otherwise specified.

<水素添加率の測定>
結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の水素添加率は、溶媒に重クロロホルムを用い、H−NMRにて水素添加前の炭素−炭素二重結合に由来するピーク強度と、水素添加後の炭素−炭素二重結合に由来するピーク強度とを測定し、それらの比により求めた。
<Measurement of hydrogenation rate>
The hydrogenation rate of the crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride is obtained by using deuterated chloroform as the solvent, and the peak intensity derived from the carbon-carbon double bond before hydrogenation in 1 H-NMR, and after hydrogenation The peak intensity derived from the carbon-carbon double bond was measured and determined by the ratio thereof.

<融点の測定>
融点は、示差走査熱量分析計(製品名「DSC6220SII」、ナノテクノロジー社製)を用いて、JIS K 7121(1987)に基づき、試料を融点より30℃以上高い温度に加熱した後、冷却速度−10℃/minで室温まで冷却し、その後、昇温速度10℃/minで測定した。
<Measurement of melting point>
The melting point was measured by using a differential scanning calorimeter (product name “DSC6220SII”, manufactured by Nanotechnology) based on JIS K 7121 (1987), after heating the sample to a temperature 30 ° C. higher than the melting point, It cooled to room temperature at 10 degreeC / min, and measured at the temperature increase rate of 10 degreeC / min after that.

<分岐指数の算出>
分岐指数は、分岐状のノルボルネン系開環重合体水素化物の極限粘度[η]Braを、同じ重量平均分子量の直鎖状のノルボルネン系開環重合体水素化物の極限粘度[η]Linで除した値として算出した。
<Calculation of branching index>
The branching index is obtained by dividing the intrinsic viscosity [η] Bra of a branched norbornene ring-opening polymer hydride by the intrinsic viscosity [η] Lin of a linear norbornene ring-opening polymer hydride having the same weight average molecular weight. It was calculated as a value.

極限粘度[η]は、シクロヘキサンに溶解した試料を、60℃下、ウベローデ粘度計を用いる多点法により、濃度調整4点の粘度を測定し、各測定点の関係を濃度ゼロに外挿して求めた。   Intrinsic viscosity [η] is obtained by measuring the viscosity at four points of concentration adjustment with a multi-point method using a Ubbelohde viscometer at 60 ° C for a sample dissolved in cyclohexane, and extrapolating the relationship between each measurement point to zero concentration. Asked.

同じ重量平均分子量の直鎖状のノルボルネン系開環重合体水素化物の極限粘度は、4点以上の異なる絶対重量平均分子量の直鎖状のノルボルネン系開環重合体水素化物の極限粘度を[η]Lin=KMw(ここで、[η]Linは極限粘度、Mwは絶対平均分子量、K、aは定数である)で近似し、内挿することで求めた。 The intrinsic viscosity of the linear norbornene-based ring-opening polymer hydride having the same weight average molecular weight is the absolute viscosity of the linear norbornene-based ring-opening polymer hydride having a different absolute weight average molecular weight of 4 points or more [η ] Lin = KMw a (where [η] Lin is the intrinsic viscosity, Mw is the absolute average molecular weight, and K and a are constants) and are obtained by interpolation.

直鎖状のノルボルネン系開環重合体水素化物は、オレフィンメタセシス反応しうる置換基を有する化合物(以下、「分岐化剤」ということがある。)の非存在下、分岐状のノルボルネン系開環重合体水素化物と同一の単量体を共重合後、水素添加することで得ることができ、分子量調節剤の量を変えることで異なる重量平均分子量の直鎖状のノルボルネン系開環重合体を得た。   The linear norbornene-based ring-opening polymer hydride is a branched norbornene-based ring-opening in the absence of a compound having a substituent capable of olefin metathesis reaction (hereinafter sometimes referred to as “branching agent”). A linear norbornene-based ring-opening polymer having a different weight average molecular weight can be obtained by changing the amount of the molecular weight regulator by copolymerizing the same monomer as the polymer hydride and then hydrogenating it. Obtained.

<塗料性評価>
実施例および比較例で得られた組成物が、調製直後25℃において流動性を示すかどうかを目視にて判断した。流動性を示す組成物を「良好」とし、流動性を示さない組成物を「不良」とした。
<Evaluation of paint properties>
It was visually determined whether the compositions obtained in Examples and Comparative Examples showed fluidity at 25 ° C. immediately after preparation. A composition exhibiting fluidity was defined as “good”, and a composition exhibiting no fluidity was defined as “bad”.

<極板特性:ピール強度>
固体電解質層が形成された電極を、幅2.5cm×長さ10cmの矩形に切って試験片とし、固体電解質層面を上にして固定する。試験片の固体電解質層表面にセロハンテープを貼り付けた後、試験片の一端からセロハンテープを50mm/分の速度で180°方向に引き剥がしたときの応力を測定した。測定を10回行い、その平均値を求めてこれをピール強度(N/m)とし、以下の基準で評価する。この値が大きいほど、固体電解質層が形成された電極の集電体に対する密着力、並びに、固体電解質と重合体とを含む合剤層の機械的強度に優れている。
A:15N/m以上
B:10N/m以上〜15N/m未満
C:5.0N/m以上〜10N/m未満
D:5.0N/m未満
<Plate properties: Peel strength>
The electrode on which the solid electrolyte layer is formed is cut into a rectangle having a width of 2.5 cm and a length of 10 cm to form a test piece, which is fixed with the solid electrolyte layer surface facing up. After applying the cellophane tape to the surface of the solid electrolyte layer of the test piece, the stress was measured when the cellophane tape was peeled from the end of the test piece in the direction of 180 ° at a speed of 50 mm / min. The measurement is performed 10 times, the average value is obtained, and this is taken as the peel strength (N / m) and evaluated according to the following criteria. The larger this value is, the better the adhesion strength of the electrode on which the solid electrolyte layer is formed to the current collector and the mechanical strength of the mixture layer containing the solid electrolyte and the polymer.
A: 15 N / m or more B: 10 N / m or more to less than 15 N / m C: 5.0 N / m or more to less than 10 N / m D: less than 5.0 N / m

<極板特性:柔軟性>
作製した固体電解質層の捲回特性を以下の手順により評価した。
固体電解質層を作製したフィルムをマンドレル試験(JIS K 5600(1999))に従い屈曲性試験を行った。マンドレル径は3mmφのものを使用し、固体電解質層を外側にマンドレルにまきつけ表面をデジタルマイクロスコープで観察した。10枚屈曲性試験を行い以下の条件で良否を判断した。割れの枚数が少ないほど、固体電解質と重合体とを含む合剤層の柔軟性に優れている。
A:10枚中1枚も割れ無し。
B:10枚中1〜3枚に割れがみられる。
C:10枚中4〜9枚に割れがみられる。
D:10枚中全てに割れがみられる。
<Electrode characteristics: flexibility>
The winding characteristics of the produced solid electrolyte layer were evaluated by the following procedure.
The film on which the solid electrolyte layer was produced was subjected to a flexibility test according to a mandrel test (JIS K 5600 (1999)). A mandrel having a diameter of 3 mmφ was used, the solid electrolyte layer was placed on the mandrel on the outside, and the surface was observed with a digital microscope. A ten-sheet flexibility test was performed to determine whether the test was acceptable. The smaller the number of cracks, the better the flexibility of the mixture layer containing the solid electrolyte and the polymer.
A: 1 out of 10 sheets is not broken.
B: Cracks are observed in 1 to 3 sheets out of 10 sheets.
C: Cracks are observed in 4 to 9 sheets out of 10 sheets.
D: Cracks are observed in all 10 sheets.

<電池特性:電池サイクル寿命特性>
作製した全固体二次電池を、電流密度130μA/cm、電圧範囲3.0〜4.2Vで、充放電試験を行い、初期容量を測定した。さらに、充放電サイクル数に伴う容量維持率(%)((20サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100)を測定した。容量維持率が高いほど、電池サイクル寿命特性に優れている。
<Battery characteristics: Battery cycle life characteristics>
The produced all solid state secondary battery was subjected to a charge / discharge test at a current density of 130 μA / cm 2 and a voltage range of 3.0 to 4.2 V, and an initial capacity was measured. Furthermore, the capacity retention rate (%) ((discharge capacity at the 20th cycle / discharge capacity at the first cycle) × 100) with the number of charge / discharge cycles was measured. The higher the capacity retention rate, the better the battery cycle life characteristics.

(実施例1)
重合体の作製
(開環重合)
窒素雰囲気下、脱水したシクロヘキサン700部に、1−ヘキセン0.89部、ジイソプロピルエーテル1.06部、トリイソブチルアルミニウム0.34部、及びイソブチルアルコール0.13部を室温で反応器に入れ混合した。そこへ、2−ノルボルネン(2−NB)250部、5−ビニル−2−ノルボルネン(以下、「VNB」とすることがある。)1.25部及び六塩化タングステン1.0%トルエン溶液26部を、55℃に保ちながら、2時間かけて連続的に添加し重合を行い、開環重合体を得た。重合転化率は、ほぼ100%であった。なお、分岐剤であるVNBの配合量は、ノルボルネン系単量体である2−NBの合計100モル%としたときに、0.39モル%であった。
Example 1
Polymer production (ring-opening polymerization)
Under a nitrogen atmosphere, 700 parts of dehydrated cyclohexane was mixed with 0.89 part of 1-hexene, 1.06 part of diisopropyl ether, 0.34 part of triisobutylaluminum, and 0.13 part of isobutyl alcohol in a reactor at room temperature. . There, 250 parts of 2-norbornene (2-NB), 1.25 parts of 5-vinyl-2-norbornene (hereinafter sometimes referred to as “VNB”) and 26 parts of a tungsten hexachloride 1.0% toluene solution. Was continuously added over 2 hours while maintaining the temperature at 55 ° C. to carry out polymerization to obtain a ring-opening polymer. The polymerization conversion rate was almost 100%. In addition, the compounding quantity of VNB which is a branching agent was 0.39 mol% when it was set as 100 mol% in total of 2-NB which is a norbornene-type monomer.

(水素添加反応)
上記で得た開環重合体を含む反応溶液を耐圧の水素化反応器に移送し、そこへ、ケイソウ土担持ニッケル触媒(T8400、ニッケル担持率58%、ズードヘミー触媒社製)1.0部を加え、200℃、水素圧4.5MPaで6時間反応させた。この溶液を、珪藻土を濾過助剤としてステンレス製金網を備えた濾過器により濾過し、触媒を除去した。得られた反応溶液を3000部のイソプロピルアルコール中に撹拌下に注いで水素化物を沈殿させ、濾別して回収した。さらに、アセトン500部で洗浄したのち、0.13×10Pa以下、100℃に設定した減圧乾燥器中で48時間乾燥し、重合体として結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物を190部得た。
(Hydrogenation reaction)
The reaction solution containing the ring-opening polymer obtained above was transferred to a pressure-resistant hydrogenation reactor, and 1.0 part of diatomaceous earth-supported nickel catalyst (T8400, nickel support rate 58%, manufactured by Zudhemy Catalyst Co., Ltd.) was added thereto. In addition, the reaction was performed at 200 ° C. and a hydrogen pressure of 4.5 MPa for 6 hours. This solution was filtered through a filter equipped with a stainless steel wire mesh using diatomaceous earth as a filter aid to remove the catalyst. The obtained reaction solution was poured into 3000 parts of isopropyl alcohol with stirring to precipitate a hydride, which was collected by filtration. Further, after washing with 500 parts of acetone, it was dried in a vacuum drier set at 0.13 × 10 3 Pa or less and 100 ° C. for 48 hours to obtain 190 parts of a crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride as a polymer. Obtained.

(重合体物性)
得られた結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の水素添加率は99.9%、融点は136℃、分岐指数は0.64であった。
(Polymer physical properties)
The hydrogenation rate of the obtained crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride was 99.9%, the melting point was 136 ° C., and the branching index was 0.64.

リチウムイオン伝導性固体電解質組成物の作製
固体電解質として硫化物系ガラスセラミック(LiS−P)、有機溶媒としてp−キシレンを用い、固体電解質100部、上記結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物5部をp−キシレンにて固形分濃度50%となるように希釈し、ビーズミルにて1mmφのジルコニアビーズを用いて5分間混合し、固体電解質層形成用のリチウムイオン伝導性固体電解質組成物を得た。得られたリチウムイオン伝導性固体電解質組成物の塗料性を評価した。結果を表1に示す。
Preparation of Lithium Ion Conductive Solid Electrolyte Composition Sulfide glass ceramic (Li 2 S—P 2 S 5 ) is used as the solid electrolyte, p-xylene is used as the organic solvent, 100 parts of the solid electrolyte, and the above crystalline norbornene ring opening 5 parts of polymer hydride is diluted with p-xylene to a solid content concentration of 50%, mixed with a 1 mmφ zirconia bead in a bead mill for 5 minutes, and a lithium ion conductive solid for forming a solid electrolyte layer. An electrolyte composition was obtained. The paint property of the obtained lithium ion conductive solid electrolyte composition was evaluated. The results are shown in Table 1.

また、固体電解質層の屈曲性試験を行うために、得られたリチウムイオン伝導性固体電解質組成物をポリエステルからなるキャリアフィルム上にドクターブレード法により塗布し、120℃、20分乾燥させ、キャリアフィルム上に形成された固体電解質層を得た。得られた固体電解質層を上記の屈曲性試験法に従って柔軟性を評価した。結果を表1に示す。   In addition, in order to perform a flexibility test of the solid electrolyte layer, the obtained lithium ion conductive solid electrolyte composition was applied onto a carrier film made of polyester by a doctor blade method, dried at 120 ° C. for 20 minutes, and then the carrier film The solid electrolyte layer formed above was obtained. The obtained solid electrolyte layer was evaluated for flexibility according to the above flexibility test method. The results are shown in Table 1.

正極の作製
正極活物質としてLiCoO 30部と、固体電解質として平均粒子径1.2μm、累積90%の粒子径が2.3μmである硫化物系ガラスセラミックス(LiS−P)14部と、導電剤として粉状アセチレンブラック(電気化学工業製)0.6部と、上記の結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物1.5部と、有機溶媒としてp−キシレン46.1部を樹脂製の容器に投入し、Zrビーズ 130部を加え、10分間(自転:2200rpm 公転:500rpm)ビーズミルにて混合し、正極活物質層形成用のリチウムイオン伝導性固体電解質組成物を得た。集電体としてアルミ箔(厚み20μm)を用い、アルミ箔上に該組成物を塗布し、120℃、20分間乾燥させて、正極を得た。乾燥後の正極活物質層の膜厚は30μmであった。
Production of positive electrode 30 parts of LiCoO 2 as a positive electrode active material, sulfide glass ceramics (Li 2 S—P 2 S 5 ) having an average particle diameter of 1.2 μm and a cumulative 90% particle diameter of 2.3 μm as a solid electrolyte 14 parts, 0.6 part of powdery acetylene black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo) as a conductive agent, 1.5 parts of the crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride, and p-xylene 46.1 as an organic solvent Parts are put into a resin container, 130 parts of Zr beads are added, and mixed for 10 minutes (autorotation: 2200 rpm revolution: 500 rpm) with a bead mill to obtain a lithium ion conductive solid electrolyte composition for forming a positive electrode active material layer. It was. An aluminum foil (thickness 20 μm) was used as a current collector, and the composition was applied on the aluminum foil and dried at 120 ° C. for 20 minutes to obtain a positive electrode. The thickness of the positive electrode active material layer after drying was 30 μm.

負極の作製
負極活物質としてグラファイト 12.5部と、固体電解質として硫化物系ガラスセラミックス(LiS−P)12.5部と、上記の結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物0.63部と、有機溶媒としてp−キシレン25.6部を樹脂製の容器に投入し、Zrビーズ 130部を加え、2分間(自転:2200rpm 公転:500rpm)ビーズミルにて混合し、負極活物質層形成用のリチウムイオン伝導性固体電解質組成物を得た。集電体として銅箔(厚み20μm)を用い、銅箔上に該組成物を塗布し、120℃、20分間乾燥させて、負極を得た。乾燥後の負極活物質層の膜厚は20μmであった。
Production of negative electrode 12.5 parts of graphite as a negative electrode active material, 12.5 parts of sulfide-based glass ceramics (Li 2 S—P 2 S 5 ) as a solid electrolyte, and the crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride described above 0.63 parts and 25.6 parts of p-xylene as an organic solvent are put into a resin container, 130 parts of Zr beads are added, and mixed for 2 minutes (rotation: 2200 rpm revolution: 500 rpm) in a bead mill. A lithium ion conductive solid electrolyte composition for forming a material layer was obtained. A copper foil (thickness 20 μm) was used as a current collector, and the composition was applied on the copper foil and dried at 120 ° C. for 20 minutes to obtain a negative electrode. The film thickness of the negative electrode active material layer after drying was 20 μm.

全固体二次電池の作製
上記の正極活物質層表面上に、固体電解質層形成用のリチウムイオン伝導性固体電解質組成物を塗布し、120℃、30分乾燥させて、正極活物質層上に固体電解質層が形成された電極を作製した。乾燥後の固体電解質層の膜厚は6μmであった。得られた電極のピール強度を測定し、上記基準にて評価した。結果を表1に示す。
Preparation of all-solid-state secondary battery A lithium ion conductive solid electrolyte composition for forming a solid electrolyte layer is applied on the surface of the positive electrode active material layer and dried at 120 ° C. for 30 minutes. An electrode on which a solid electrolyte layer was formed was produced. The film thickness of the solid electrolyte layer after drying was 6 μm. The peel strength of the obtained electrode was measured and evaluated according to the above criteria. The results are shown in Table 1.

固体電解質層を積層した正極と、上記の負極とを各々12mmφとなるように打ち抜いた後、固体電解質層と負極の負極活物質層面とを合わせ、10MPaの圧力で加圧プレスし、集電体を具備した正極/固体電解質層/負極の積層体を得た。なお、容量比は正極:負極=1:1.2となるようにし、充放電容量が正極規定となるようにした。得られた積層体からコイン型電池を作製し、上記の電池サイクル寿命特性を評価した。結果を表1に示す。   The positive electrode on which the solid electrolyte layer is laminated and the negative electrode are punched out to 12 mmφ each, and then the solid electrolyte layer and the negative electrode active material layer surface of the negative electrode are combined and press-pressed at a pressure of 10 MPa, Thus, a positive electrode / solid electrolyte layer / negative electrode laminate was obtained. The capacity ratio was positive electrode: negative electrode = 1: 1.2, and the charge / discharge capacity was regulated to be positive. A coin-type battery was produced from the obtained laminate, and the battery cycle life characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
実施例1における分岐剤(VNB)の配合量を、ノルボルネン系単量体である2−NBの合計100モル%としたときに、3.6モル%とした以外は、実施例1と同様に全固体二次電池を作製し、評価を行った。結果を表1に示す。なお、得られた重合体である結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の水素添加率は、99.9%、融点は134℃、分岐指数は0.43であった。
(Example 2)
When the blending amount of the branching agent (VNB) in Example 1 is 100 mol% in total of 2-NB that is a norbornene monomer, it is the same as Example 1 except that it is 3.6 mol%. An all-solid secondary battery was fabricated and evaluated. The results are shown in Table 1. The hydrogenation rate of the obtained crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride was 99.9%, the melting point was 134 ° C., and the branching index was 0.43.

(実施例3)
実施例1における分岐剤(VNB)の配合量を、ノルボルネン系単量体である2−NBの合計100モル%としたときに、0.14モル%とした以外は、実施例1と同様に全固体二次電池を作製し、評価を行った。結果を表1に示す。なお、得られた重合体である結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の水素添加率は、99.9%、融点は135℃、分岐指数は0.93であった。
(Example 3)
When the blending amount of the branching agent (VNB) in Example 1 is 100 mol% in total of 2-NB that is a norbornene-based monomer, it is the same as Example 1 except that it is 0.14 mol%. An all-solid secondary battery was fabricated and evaluated. The results are shown in Table 1. The hydrogenation rate of the obtained crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride was 99.9%, the melting point was 135 ° C., and the branching index was 0.93.

(実施例4)
窒素雰囲気下、脱水したシクロヘキサン700部に、1−ヘキセン0.89部、ジイソプロピルエーテル1.06部、トリイソブチルアルミニウム0.34部、及びイソブチルアルコール0.13部を室温で反応器に入れ混合した。そこへ、2−ノルボルネン(2−NB)240部、ジシクロペンダジエン(DCP)10部、5−ビニル−2−ノルボルネン(VNB)0.75部及び六塩化タングステン1.0%トルエン溶液26部を、55℃に保ちながら、2時間かけて連続的に添加し重合を行い、開環重合体を得た。重合転化率は、ほぼ100%であった。なお、分岐剤であるVNBの配合量は、ノルボルネン系単量体である2−NBとDCPの合計100モル%としたときに、0.23モル%であった。
Example 4
Under a nitrogen atmosphere, 700 parts of dehydrated cyclohexane was mixed with 0.89 part of 1-hexene, 1.06 part of diisopropyl ether, 0.34 part of triisobutylaluminum, and 0.13 part of isobutyl alcohol in a reactor at room temperature. . There, 240 parts of 2-norbornene (2-NB), 10 parts of dicyclopentadiene (DCP), 0.75 parts of 5-vinyl-2-norbornene (VNB) and 26 parts of a tungsten hexachloride 1.0% toluene solution Was continuously added over 2 hours while maintaining the temperature at 55 ° C. to carry out polymerization to obtain a ring-opening polymer. The polymerization conversion rate was almost 100%. In addition, the compounding quantity of VNB which is a branching agent was 0.23 mol% when it was set as 100 mol% in total of 2-NB and DCP which are norbornene-type monomers.

上記で得た開環重合体を用いたこと以外は、実施例1と同様に全固体二次電池を作製し、評価を行った。結果を表1に示す。なお、得られた重合体である結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の水素添加率は99.9%、融点は139℃、分岐指数は0.85であった。   An all-solid secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the ring-opening polymer obtained above was used. The results are shown in Table 1. The hydrogenation rate of the obtained crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride was 99.9%, the melting point was 139 ° C., and the branching index was 0.85.

(実施例5)
実施例1における分岐剤(VNB)を配合しなかったこと以外は、実施例1と同様に全固体二次電池を作製し、評価を行った。結果を表1に示す。なお、得られた重合体である結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の水素添加率は99.9%、融点は132℃、分岐指数は0.99であった。
(Example 5)
An all-solid secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the branching agent (VNB) in Example 1 was not blended. The results are shown in Table 1. The hydrogenation rate of the obtained crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride was 99.9%, the melting point was 132 ° C., and the branching index was 0.99.

(比較例1)
重合体として、ブタジエンブロック共重合体(CBC)を用いた以外は、実施例1と同様に全固体二次電池を作製し、評価を行った。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
An all-solid secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that a butadiene block copolymer (CBC) was used as the polymer. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
重合体として、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体(SEBS)を用いた以外は、実施例1と同様に全固体二次電池を作製し、評価を行った。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
An all-solid secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that a styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer (SEBS) was used as the polymer. The results are shown in Table 1.

(比較例3)
実施例1における分岐剤(VNB)の配合量を、ノルボルネン系単量体である2−NBの合計100モル%としたときに、11.72モル%とした以外は、実施例1と同様に全固体二次電池を作製し、評価を行った。結果を表1に示す。なお、得られた重合体である結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の水素添加率は、99.9%、融点は108℃、分岐指数は0.13であった。
(Comparative Example 3)
The amount of the branching agent (VNB) in Example 1 was the same as Example 1 except that the amount was 11.72 mol% when the total amount of 2-NB, which is a norbornene monomer, was 100 mol%. An all-solid secondary battery was fabricated and evaluated. The results are shown in Table 1. The hydrogenation rate of the obtained crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride was 99.9%, the melting point was 108 ° C., and the branching index was 0.13.

(比較例4)
実施例1において、分岐剤を配合せずに開環重合体を得、水素添加反応を以下のように行った以外は、実施例1と同様に全固体二次電池を作製し、評価を行った。結果を表1に示す。なお、得られた重合体である結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の水素添加率は、99.9%、融点は148℃、分岐指数は0.99であった。
(Comparative Example 4)
In Example 1, an all-solid-state secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that a ring-opening polymer was obtained without blending a branching agent and the hydrogenation reaction was performed as follows. It was. The results are shown in Table 1. The hydrogenation rate of the obtained crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride was 99.9%, the melting point was 148 ° C., and the branching index was 0.99.

(水素添加反応)
上記で得た開環重合体を含む反応溶液を耐圧の水素添加反応器に移送し、触媒としてPd/CaCO(Pd量:5%)(Strem社製)5.25部を加え、100℃、水素圧3.5MPaで48時間反応させた。この溶液を、ケイソウ土をろ過助剤としてステンレス製金網を備えたろ過器によりろ過し、触媒を除去した。得られた反応溶液を3000部のイソプロピルアルコール中に攪拌下に注いで水素化物を沈殿させ、ろ別して回収した。さらに、アセトン500部で洗浄した後、0.13×10Pa以下、100℃に設定した減圧乾燥器中で48時間乾燥し、重合体として結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物を190部得た。
(Hydrogenation reaction)
The reaction solution containing the ring-opening polymer obtained above was transferred to a pressure-resistant hydrogenation reactor, and 5.25 parts of Pd / CaCO 3 (Pd amount: 5%) (manufactured by Strem) was added as a catalyst. And a hydrogen pressure of 3.5 MPa for 48 hours. This solution was filtered with a filter equipped with a stainless steel wire mesh using diatomaceous earth as a filter aid to remove the catalyst. The obtained reaction solution was poured into 3000 parts of isopropyl alcohol with stirring to precipitate a hydride, which was collected by filtration. Furthermore, after washing with 500 parts of acetone, it was dried in a vacuum dryer set at 0.13 × 10 3 Pa or less and 100 ° C. for 48 hours to obtain 190 parts of crystalline norbornene ring-opening polymer hydride as a polymer. Obtained.

(比較例5)
実施例1において、開環重合体として以下の開環重合体を用いて水素添加反応を行ったこと以外は、実施例1と同様に全固体二次電池を作製し、評価を行った。結果を表1に示す。なお、得られた重合体であるノルボルネン系開環重合体水素化物の水素添加率は、99.9%、分岐指数は1.00であった。また、明確な融点は存在せず、ガラス転移点(Tg)は100℃であった。
(Comparative Example 5)
In Example 1, an all-solid secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the hydrogenation reaction was performed using the following ring-opening polymer as the ring-opening polymer. The results are shown in Table 1. The hydrogenation rate of the obtained born norbornene-based ring-opening polymer hydride was 99.9% and the branching index was 1.00. Further, there was no clear melting point, and the glass transition point (Tg) was 100 ° C.

(開環重合)
窒素雰囲気下、脱水したシクロヘキサン700部に、1−ヘキセン0.89部、ジイソプロピルエーテル0.18部、トリイソブチルアルミニウム0.59部、及びイソブチルアルコール0.45部を室温で反応器に入れ混合した。そこへ、DCP85重量部、8−エチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン(ETD)15部及び六塩化タングステン1.0%トルエン溶液10部を、55℃に保ちながら、2時間かけて連続的に添加し、重合を行い、開環重合体を得た。重合転化率は、ほぼ100%であった。なお、分岐剤は配合しなかった。
(Ring-opening polymerization)
Under a nitrogen atmosphere, 700 parts of dehydrated cyclohexane were mixed with 0.89 part of 1-hexene, 0.18 part of diisopropyl ether, 0.59 part of triisobutylaluminum, and 0.45 part of isobutyl alcohol in a reactor at room temperature. . Thereto, 85 parts by weight of DCP and 8-ethyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . [ 17,10 ] 15 parts of dodec-3-ene (ETD) and 10 parts of tungsten hexachloride 1.0% toluene solution are continuously added over 2 hours while maintaining the temperature at 55 ° C. A ring polymer was obtained. The polymerization conversion rate was almost 100%. In addition, the branching agent was not mix | blended.

(比較例6)
実施例1と同様の開環重合体を用い、得られた重合体である結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の水素添加率を90%としたこと以外は、実施例1と同様に全固体二次電池を作製し、評価を行った。結果を表1に示す。なお、結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の融点は120℃、分岐指数は0.64であった。
(Comparative Example 6)
The same ring-opened polymer as in Example 1 was used, and all the same procedures as in Example 1 were carried out except that the hydrogenation rate of the obtained crystalline norbornene-based ring-opened polymer hydride was 90%. A solid secondary battery was fabricated and evaluated. The results are shown in Table 1. The crystalline norbornene ring-opening polymer hydride had a melting point of 120 ° C. and a branching index of 0.64.

Figure 0005447154
Figure 0005447154

表1から、実施例1〜5の、水素添加率が99%以上、融点110℃〜145℃の結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物を含んでなるリチウムイオン伝導性固体電解質組成物および全固体二次電池は、塗料性、極板特性、電池の寿命特性のすべてに優れることがわかる。
一方、比較例1,2の水添ポリジエン系重合体を含むリチウムイオン伝導性固体電解質組成物および全固体二次電池は、塗料性、極板特性、電池の寿命特性の少なくともいずれかが劣っていた。
比較例3、4、5において、融点を110℃未満または145℃を超える、または融点をもたない性状にすると、極板特性が劣り、電池の寿命特性も低下することがわかった。
比較例6において、結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の水素添加率を99%未満とすると、電池の寿命特性が著しく低下することがわかった。
以上のことから、実施例の結晶性ノルボルネン開環重合体水素化物は、全固体二次電池で要求される、固体電解質組成物の塗料特性、極板特性、電池の寿命特性の面で優れていると言える。
From Table 1, the lithium ion conductive solid electrolyte composition comprising the hydrogenated crystalline norbornene ring-opening polymer of Examples 1 to 5 with a hydrogenation rate of 99% or more and a melting point of 110 ° C to 145 ° C, and all It can be seen that the solid secondary battery is excellent in all of paint properties, electrode plate characteristics, and battery life characteristics.
On the other hand, the lithium ion conductive solid electrolyte composition and the all solid secondary battery containing the hydrogenated polydiene polymer of Comparative Examples 1 and 2 are inferior in at least one of paintability, electrode plate characteristics, and battery life characteristics. It was.
In Comparative Examples 3, 4, and 5, it was found that when the melting point is less than 110 ° C., exceeds 145 ° C., or has no melting point, the electrode plate characteristics are inferior and the battery life characteristics are also deteriorated.
In Comparative Example 6, it was found that when the hydrogenation rate of the crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride was less than 99%, the battery life characteristics were significantly lowered.
From the above, the crystalline norbornene ring-opening polymer hydrides of the examples are excellent in terms of the coating properties, electrode plate characteristics, and battery life characteristics of the solid electrolyte composition required for all-solid secondary batteries. I can say that.

Claims (4)

固体電解質及び重合体を含んでなる二次電池用リチウムイオン伝導性固体電解質組成物であって、
前記重合体が、2−ノルボルネン90〜100重量%と、脂肪族性の炭素−炭素二重結合を含まない置換基を有する2−ノルボルネン10〜0重量%とからなるノルボルネン系単量体を開環重合して得られる開環重合体の、炭素−炭素二重結合の99%以上を水素添加してなる、融点が110〜145℃の結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物である二次電池用リチウムイオン伝導性固体電解質組成物。
A lithium ion conductive solid electrolyte composition for a secondary battery comprising a solid electrolyte and a polymer,
The polymer opens a norbornene monomer composed of 90 to 100% by weight of 2-norbornene and 10 to 0% by weight of 2-norbornene having a substituent not containing an aliphatic carbon-carbon double bond. ring-opening polymer obtained by cyclic polymer, carbon - comprising more than 99% of the carbon-carbon double bond by hydrogenating the secondary crystalline norbornene ring-opening polymer hydrogenation product of melting point from 110 to 145 ° C. A lithium ion conductive solid electrolyte composition for a battery .
前記結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の分岐指数が0.3〜0.98である請求項1に記載のリチウムイオン伝導性固体電解質組成物。   The lithium ion conductive solid electrolyte composition according to claim 1, wherein a branching index of the crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride is 0.3 to 0.98. 正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、前記正極活物質層及び負極活物質層の層間に固体電解質層とを有する全固体二次電池であって、
前記正極活物質層、前記負極活物質層、または前記固体電解質層の少なくとも一層に、リチウムイオン伝導性固体電解質及び重合体が含まれ、
前記重合体が、2−ノルボルネン90〜100重量%と、脂肪族性の炭素−炭素二重結合を含まない置換基を有する2−ノルボルネン10〜0重量%とからなるノルボルネン系単量体を開環重合して得られる開環重合体の、炭素−炭素二重結合の99%以上を水素添加してなる、融点が110〜145℃の結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物である全固体二次電池。
An all-solid secondary battery having a positive electrode having a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode active material layer, and a solid electrolyte layer between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer,
At least one layer of the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, or the solid electrolyte layer contains a lithium ion conductive solid electrolyte and a polymer,
The polymer opens a norbornene monomer composed of 90 to 100% by weight of 2-norbornene and 10 to 0% by weight of 2-norbornene having a substituent not containing an aliphatic carbon-carbon double bond. All solids which are hydrogenated crystalline norbornene-based ring-opening polymers having a melting point of 110 to 145 ° C. obtained by hydrogenating 99% or more of carbon-carbon double bonds of the ring-opening polymer obtained by ring polymerization. Secondary battery.
前記結晶性ノルボルネン系開環重合体水素化物の分岐指数が0.3〜0.98である請求項3に記載の全固体二次電池。
The all-solid-state secondary battery according to claim 3, wherein the branching index of the crystalline norbornene-based ring-opening polymer hydride is 0.3 to 0.98.
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