JP5764361B2 - Dielectric and capacitor-type storage battery - Google Patents

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Description

本発明は、キャパシタ型蓄電池に利用される誘電体及びそれを利用したキャパシタ型蓄
電池に関するものである。
The present invention relates to a dielectric used for a capacitor-type storage battery and a capacitor-type storage battery using the dielectric.

近年地球温暖化防止のため、発電したエネルギーを効率的に蓄電保存する必要に迫られている。このような蓄電システムとしては、携帯機器用蓄電池として理論エネルギー密度に達するまでに著しく進歩したニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等の応用が試みられている。これらの蓄電システムは、例えば、リチウムなどの希少金属を用いた電解質を用いている(例えば、特許文献1等)。   In recent years, in order to prevent global warming, it is necessary to efficiently store and store the generated energy. As such power storage systems, applications such as secondary batteries such as nickel metal hydride batteries and lithium ion batteries, electric double layer capacitors, lithium ion capacitors, etc. that have made significant progress until reaching the theoretical energy density as storage batteries for portable devices have been attempted. ing. These power storage systems use, for example, an electrolyte using a rare metal such as lithium (for example, Patent Document 1).

蓄電池に電解質を用いる場合、充電に時間を要する。また、電解質の劣化が生じるため、蓄電池の寿命が短い。また、高出力電圧を実現するためには、複数の蓄電池を直列に接続する必要があった。これに対し、キャパシタを蓄電池として使用した場合、充電時間が短く、寿命が長く、かつ高出力電圧を実現できる。しかし、キャパシタを蓄電池として使用する場合、その単位体積あたりの容量を大きくする必要がある。このためには比誘電率の高い材料が求められる。   When an electrolyte is used for a storage battery, charging takes time. Further, since the electrolyte is deteriorated, the life of the storage battery is short. Moreover, in order to implement | achieve a high output voltage, it was necessary to connect a some storage battery in series. On the other hand, when a capacitor is used as a storage battery, the charging time is short, the life is long, and a high output voltage can be realized. However, when a capacitor is used as a storage battery, it is necessary to increase the capacity per unit volume. For this purpose, a material having a high relative dielectric constant is required.

特許4452830号明細書Japanese Patent No. 4428830

本発明の課題は、上記のような事情を考慮してなされたものであり、比誘電率が高い誘電体、並びに、それを利用した、静電容量が大きいキャパシタ型蓄電池を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a dielectric having a high relative dielectric constant and a capacitor-type storage battery using the same and having a large electrostatic capacity. .

上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
本発明の誘電体は、
架橋構造を有する樹脂と、
金属塩構造を持つ分子鎖を有するイオン性オリゴマーである金属イオンと、
を含んで構成される誘電体である。
The above problem is solved by the following means. That is,
The dielectric of the present invention is
A resin having a crosslinked structure ;
A metal ion that is an ionic oligomer having a molecular chain with a metal salt structure ;
It is the dielectric material comprised including.

た、前記架橋構造を有する樹脂のパルスNMRの緩和時間Tは、長くとも500μsであることがよい。
また、前記架橋構造を有する樹脂は、(メタ)アクリル樹脂である場合、その架橋割合が少なくとも5%であることがよく、また、その重量平均分子量1000当たりに対して、少なくとも1個の架橋性基を持ち、当該架橋性基の少なくとも一部の架橋反応により架橋構造を有することがよい。
Also, relaxation time T 2 of the pulse NMR of resin having a crosslinked structure may be a both long and 500 .mu.s.
Further, when the resin having a crosslinked structure is a (meth) acrylic resin, the crosslinking ratio is preferably at least 5%, and at least one crosslinkable with respect to its weight average molecular weight of 1000. It is preferable to have a cross-linked structure by a cross-linking reaction of at least a part of the cross-linkable group.

本発明のキャパシタ型蓄電池は、
一対の電極と、
前記一対の電極の間に配置された誘電体であって、上記本発明のいずれか1項に記載の誘電体と、
を有するキャパシタ型蓄電池である。
The capacitor-type storage battery of the present invention is
A pair of electrodes;
A dielectric disposed between the pair of electrodes, the dielectric according to any one of the above-described aspects of the present invention,
It is a capacitor type storage battery having

本発明によれば、比誘電率が高い誘電体、並びに、それを利用した、静電容量が大きいキャパシタ型蓄電池を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a dielectric having a high relative dielectric constant, and a capacitor-type storage battery using the dielectric having a high electrostatic capacity.

本発明のキャパシタ型蓄電池の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the capacitor type storage battery of this invention. 実施例1〜14及び比較例1における、樹脂のパルスNMR緩和時間と静電容量とリーク電流の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the pulse NMR relaxation time of resin, an electrostatic capacitance, and a leakage current in Examples 1-14 and Comparative Example 1.

本発明について詳細に説明する。   The present invention will be described in detail.

(誘電体)
本発明の誘電体は、樹脂と、金属イオンと、を含んで構成される。但し、本発明の誘電体は、樹脂として、架橋構造を有する樹脂が適用され、金属イオンとして、金属塩構造を持つ分子鎖を有するイオン性オリゴマーである金属イオンが適用される。
従来、樹脂のみで構成される誘電体は、分極の小さい物質で構成されるため、大きな比誘電率、つまりキャパシタ型蓄電池において静電容量を得ることができない。
これに対して、本発明の誘電体では、大きく分極可能な物質である金属イオンを樹脂に混合することで、比誘電率が大きくなる。そして、キャパシタ型蓄電池において静電容量が大きくなる。
つまり、本発明の誘電体では、金属イオンが、電界により向きを変えることにより、空間電荷分布が生じ、結果、分極することなり、比誘電率が大きくなる。
(Dielectric)
The dielectric of the present invention includes a resin and metal ions. However, in the dielectric of the present invention, a resin having a crosslinked structure is applied as the resin, and a metal ion that is an ionic oligomer having a molecular chain having a metal salt structure is applied as the metal ion.
Conventionally, a dielectric composed only of a resin is composed of a substance having a small polarization, so that a large relative dielectric constant, that is, a capacitance cannot be obtained in a capacitor-type storage battery.
On the other hand, in the dielectric of the present invention, the dielectric constant is increased by mixing metal ions, which are highly polarizable substances, into the resin. And a capacitance becomes large in a capacitor type storage battery.
That is, in the dielectric of the present invention, the direction of the metal ions is changed by the electric field, so that a space charge distribution is generated, resulting in polarization, and a relative dielectric constant is increased.

また、本発明の誘電体において、金属イオンは、金属塩構造を持つ分子鎖を有する化合物(以下、「イオン性オリゴマー」と称して説明する)として樹脂中に含むことがよい。
金属イオン単体で樹脂中に混合すると、金属イオンが樹脂(誘電体)中で自由に移動し、例えば、誘電体と接触配置される電極に容易に到達するため、リーク電流が増加し、キャパシタ型蓄電池において長時間の蓄電保持ができなくなることがある。
また、金属塩構造を持つ分子鎖を有する化合物を樹脂とし、それそのものを誘電体として構成すると、金属イオン単体の際と同様、静電容量は向上するが、金属塩構造を持つ分子鎖が誘電体中で自由に移動、リーク電流が増加し、キャパシタ型蓄電池において長時間の蓄電保持ができなくなる。さらには、キャパシタ型蓄電池作製の際、その流動性から電極間で接触し歩留まりが悪くなることがある。
In the dielectric of the present invention, the metal ion may be contained in the resin as a compound having a molecular chain having a metal salt structure (hereinafter referred to as “ionic oligomer”).
When metal ions are mixed into a resin alone, the metal ions move freely in the resin (dielectric material) and, for example, easily reach the electrode placed in contact with the dielectric material. The storage battery may not be able to hold power for a long time.
In addition, when a compound having a molecular chain with a metal salt structure is used as a resin and the compound itself is configured as a dielectric, the capacitance is improved as in the case of a single metal ion, but the molecular chain having a metal salt structure is dielectric. It moves freely in the body, the leakage current increases, and the capacitor-type storage battery cannot hold power for a long time. Furthermore, when manufacturing a capacitor-type storage battery, the fluidity may cause contact between the electrodes, resulting in poor yield.

これに対して、イオン性オリゴマーを樹脂中に混合すると、イオン性オリゴマーの分子鎖が樹脂の分子鎖に引っ掛かることで、イオン性オリゴマーは樹脂中の自由な移動が抑制されると考えられる。
つまり、イオン性オリゴマーは、金属塩構造を構成する金属イオンが分極子として機能するための配向変化(つまり空間電荷分布が生じて分極するための金属イオンの向きの変化し)できる状態で、その移動が抑制されて、樹脂中に含まれることなると考えられる。
これにより、本発明の誘電体では、イオン性オリゴマーを樹脂中に混合すると、比誘電率を向上しつつ、リーク電流も低減できる。その結果、キャパシタ型蓄電池において高い静電容量が確保されつつ、長時間の蓄電保持が可能となる。
On the other hand, when the ionic oligomer is mixed in the resin, it is considered that the molecular chain of the ionic oligomer is caught by the molecular chain of the resin, so that the free movement of the ionic oligomer in the resin is suppressed.
In other words, the ionic oligomer is in a state where the orientation of the metal ions constituting the metal salt structure can function as a polarizer (that is, the orientation of the metal ions to polarize due to space charge distribution). It is considered that the movement is suppressed and contained in the resin.
Thereby, in the dielectric of this invention, when an ionic oligomer is mixed in resin, a leak current can also be reduced, improving a dielectric constant. As a result, the capacitor-type storage battery can retain electricity for a long time while ensuring a high capacitance.

また、本発明の誘電体において、樹脂は、架橋構造を有していることがよい。
未架橋の樹脂中に、上記イオン性オリゴマーを混合すると、その樹脂中の移動が抑制され、リーク電流が低減されるものの、その低減が十分でない場合がある。
In the dielectric according to the present invention, the resin preferably has a crosslinked structure.
When the ionic oligomer is mixed in an uncrosslinked resin, movement in the resin is suppressed and leakage current is reduced, but the reduction may not be sufficient.

これに対して、樹脂が架橋構造を有すると、その架橋構造により形成される分子鎖の網目構造により、イオン性オリゴマーは、その移動が制限されると考えられる。
つまり、イオン性オリゴマーは、樹脂の架橋構造により形成される分子鎖の網目内で、金属塩構造を構成する金属イオンが分極子として機能するための配向変化(つまり空間電荷分布が生じて分極するための金属イオンの向きの変化)できる状態となる一方で、その移動が制限されて、樹脂中に含まれることなると考えられる。
これにより、本発明の誘電体では、樹脂が架橋構造を有すると、未架橋の樹脂に比べ、より効果的に、比誘電率を向上しつつ、リーク電流も低減できる。
On the other hand, when the resin has a cross-linked structure, the movement of the ionic oligomer is considered to be limited by the network structure of the molecular chain formed by the cross-linked structure.
In other words, the ionic oligomer is polarized within the network of molecular chains formed by the cross-linked structure of the resin so that the metal ions constituting the metal salt structure function as a polarizer (that is, a space charge distribution is generated). Change of the direction of the metal ions for that purpose), while its movement is limited and is considered to be contained in the resin.
Thereby, in the dielectric of the present invention, when the resin has a cross-linked structure, the leakage current can be reduced while improving the relative permittivity more effectively than the non-cross-linked resin.

以下、本発明の誘電体について、より詳細に説明する。
まず、金属イオンについて説明する。
金属イオンとしては、例えば、周期律表第1族に属する金属のイオン、周期律表2族に属する金属のイオン、周期律表13族に属する金属のイオン、のイオンから選択される1種が好適に挙げられる。
Hereinafter, the dielectric of the present invention will be described in more detail.
First, metal ions will be described.
Examples of the metal ions include one selected from ions of metals belonging to Group 1 of the periodic table, ions of metals belonging to Group 2 of the periodic table, and ions of metals belonging to Group 13 of the Periodic Table. Preferably mentioned.

周期律表1族に属する金属としては、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)が代表的に挙げられる。
周期律表2族に属する金属としては、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)が代表的に挙げられる。
周期律表13族に属する金属としては、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)が代表的に挙げられる。
Typical examples of metals belonging to Group 1 of the periodic table include lithium (Li), sodium (Na), and potassium (K).
Typical examples of metals belonging to Group 2 of the periodic table include magnesium (Mg) and calcium (Ca).
Typical examples of the metals belonging to Group 13 of the periodic table include boron (B) and aluminum (Al).

これら金属のイオンの中も、電気陰性度が低いことで分極を生じやすいとの観点から、周期律表1族のイオンが特に好適である。   Among these metal ions, ions of group 1 of the periodic table are particularly preferable from the viewpoint that polarization is likely to occur due to low electronegativity.

金属イオンの含有量は、樹脂に対して、例えば、0.5%以上50%以下がよく、望ましくは2%以上30%以下、より望ましくは5%以上20%以下である。
なお、本含有量は、金属イオン単体を樹脂に含ませる場合のものである。
The content of metal ions is, for example, 0.5% to 50%, preferably 2% to 30%, and more preferably 5% to 20% with respect to the resin.
In addition, this content is a thing when a metal ion simple substance is included in resin.

次に、イオン性オリゴマーについて説明する。
イオン性オリゴマーは、金属塩構造を持つ分子鎖を有する化合物である。つまり、イオン性オリゴマーは、分極子として機能する上記金属イオンを化合物(オリゴマー)中に含ませた状態で、樹脂中に混合するものである、
イオン性オリゴマーとして具体的には、例えば、金属塩基を持つモノマーを少なくとも重合成分として有し、重合により分子鎖(例えばアルキル鎖、アミド鎖等)が形成された重合体(例えば、モノマー結合数が10個から100個程度のオリゴマー)である。
Next, the ionic oligomer will be described.
An ionic oligomer is a compound having a molecular chain having a metal salt structure. That is, the ionic oligomer is a material (oligomer) that contains the metal ion that functions as a polarizer and is mixed in the resin.
Specific examples of the ionic oligomer include, for example, a polymer having a monomer having a metal base as at least a polymerization component and having a molecular chain (for example, alkyl chain, amide chain, etc.) formed by polymerization (for example, the number of monomer bonds) 10 to 100 oligomers).

イオン性オリゴマーは、例えば、金属塩基を持つモノマーを少なくとも一つ、その重合成分として有するものであればよく、金属塩基を持つモノマーの単独重合体であってもよいし、他のモノマー(金属塩基を持たないモノマー)との共重合体であってもよい。   The ionic oligomer only needs to have, for example, at least one monomer having a metal base as a polymerization component thereof, and may be a homopolymer of a monomer having a metal base, or other monomer (metal base). And a copolymer with a monomer having no).

金属塩基を持つモノマーとしては、例えば、水酸基を持つモノマーであって水酸基の水素原子を金属イオンで修飾(置換)したモノマーが挙げられる。
また、金属塩基を持つモノマーは、カルボン酸基の水素原子を金属イオンで修飾(置換)したカルボン酸金属塩基を持つモノマー、スルホン酸基の水素原子を金属イオンで修飾(置換)したスルホン酸金属塩基を持つモノマー、ホスホン酸基の水素原子を金属イオンで修飾(置換)したホスホン酸金属塩基、スルフィン酸基の水素原子を金属イオンで修飾(置換)したスルフィン酸金属塩基等も挙げられる。
Examples of the monomer having a metal base include a monomer having a hydroxyl group, in which a hydrogen atom of the hydroxyl group is modified (substituted) with a metal ion.
Monomers with metal bases are monomers with carboxylate metal bases modified (substituted) by hydrogen ions of carboxylic acid groups, metal sulfonates with hydrogen atoms of sulfonic acid groups modified (substituted) by metal ions Examples thereof include a monomer having a base, a phosphonic acid metal base in which a hydrogen atom of a phosphonic acid group is modified (substituted) with a metal ion, and a sulfinic acid metal base in which a hydrogen atom of a sulfinic acid group is modified (substituted) with a metal ion.

水酸基の水素原子を金属イオンで修飾したモノマーとしては、アリールアルコール、3−ブテン−1−オール、5−ヘキセン−1−オール、3−メチル−ブテン−1−オール、シトロネロール、シンナミルアルコール等の水酸基の水素原子を修飾(置換)したもの;等が挙げられる。
なお、水酸基の水素原子に対する金属イオンの修飾(置換)は、例えば、上記アルコールに金属ナトリウム等を加えることにより行う。
Examples of the monomer in which the hydrogen atom of the hydroxyl group is modified with a metal ion include aryl alcohol, 3-buten-1-ol, 5-hexen-1-ol, 3-methyl-buten-1-ol, citronellol, cinnamyl alcohol, and the like. And those obtained by modifying (substituting) a hydrogen atom of a hydroxyl group.
The modification (substitution) of the metal ion with respect to the hydrogen atom of the hydroxyl group is performed, for example, by adding sodium metal or the like to the alcohol.

カルボン酸金属塩基を持つモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、3−ブテ酸等のモノマーのカルボン酸基の水素原子を金属イオンで修飾(置換)したものが挙げられ
る。
スルホン酸金属塩基を持つモノマーとしては、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、等のモノマーのスルホン酸基の水素原子を金属イオンで修飾(置換)したものが挙げられる。
Examples of the monomer having a carboxylic acid metal base include those obtained by modifying (substituting) a hydrogen atom of a carboxylic acid group of a monomer such as acrylic acid, methacrylic acid, and 3-butenoic acid with a metal ion.
Examples of the monomer having a sulfonic acid metal base include those obtained by modifying (substituting) a hydrogen atom of a sulfonic acid group of a monomer such as styrene sulfonic acid and allyl sulfonic acid 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid with a metal ion. It is done.

これらの中でも、金属塩基を持つモノマーとしては、電気陰性度が高いことで分極を生じやすいとのの観点から、スルホン基のような電子吸引基が望ましい。   Among these, as a monomer having a metal base, an electron-withdrawing group such as a sulfone group is desirable from the viewpoint that polarization is likely to occur due to high electronegativity.

一方、他のモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、アルキルアクリレート(例えば、エチルアクリレート、エチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、iso−ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、イソペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、tert−ブチルアクリレート等)、アルキルメタクリレート(例えば、エチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、iso−ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、イソペンチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、tert−ブチルアクリレート等)、ヒドロキシアクリレート(例えば、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート等)、ヒドロキシメタクリレート(例えば、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート等)、アルコキシアルキルアクリレート(例えば、メトキシエチルアクリレート、エトキシエチルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート等)、アルコキシアルキルメタクリレート(例えば、メトキシエチルメタクリレート、エトキシエチルメタクリレート、ブトキシエチルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート等)、アルケン(エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン等)等が挙げられる。   On the other hand, as other monomers, acrylic acid, methacrylic acid, alkyl acrylate (for example, ethyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, iso-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, isopentyl acrylate, hexyl acrylate, tert-butyl) Acrylate etc.), alkyl methacrylate (eg ethyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, iso-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, isopentyl acrylate, hexyl acrylate, tert-butyl acrylate etc.), hydroxy acrylate (eg hydroxy Ethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxybutyl methacrylate, etc.) Hydroxy methacrylate (eg, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, hydroxybutyl methacrylate, etc.), alkoxyalkyl acrylate (eg, methoxyethyl acrylate, ethoxyethyl acrylate, butoxyethyl acrylate, phenoxyethyl acrylate, etc.), alkoxyalkyl methacrylate (eg, methoxy Ethyl methacrylate, ethoxyethyl methacrylate, butoxyethyl methacrylate, phenoxyethyl methacrylate, etc.) and alkenes (ethylene, propylene, butene, pentene, etc.).

これらの中でも、他のモノマーとしては、末端の官能基の分極の大きいことから、アクリル酸やメタクリル酸が望ましい。   Among these, as the other monomer, acrylic acid or methacrylic acid is desirable because the terminal functional group has a large polarization.

イオン性オリゴマーは、そのモノマー結合数が例えば10個から100個程度のものであるが、比誘電率を高く、リーク電流を低減する観点から、イオン性オリゴマーを構成するモノマーの結合数は、20以上100以下であることがよく、望ましくは40以上90以下、より望ましくは60以上85以下である。   The number of monomer bonds of the ionic oligomer is, for example, about 10 to 100. From the viewpoint of increasing the relative dielectric constant and reducing the leakage current, the number of bonds of the monomer constituting the ionic oligomer is 20 It is preferable that it is 100 or more, desirably 40 or more and 90 or less, and more desirably 60 or more and 85 or less.

イオン性オリゴマーの含有量は、樹脂に対して、例えば、5%以上120%以下がよく、望ましくは20%以上100%以下、より望ましくは50%以上80%以下である   The content of the ionic oligomer is, for example, from 5% to 120%, preferably from 20% to 100%, more preferably from 50% to 80% with respect to the resin.

次に、樹脂について説明する。
樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
なお、(メタ)アクリル樹脂とは、アクリル樹脂若しくはメタクリル樹脂のいずれか、又は両方であることを意味する。
Next, the resin will be described.
Examples of the resin include (meth) acrylic resin, epoxy resin, alkyd resin, polyurethane resin, polyimide resin, polyamide resin, and the like.
The (meth) acrylic resin means either an acrylic resin or a methacrylic resin, or both.

樹脂は、架橋構造を有していることがよい。これにより、効果的に、比誘電率を向上しつつ、リーク電流も低減できる。
樹脂に架橋構造を付与するには、例えば、1)架橋性基を持つ樹脂(例えば、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、イソシアネート基等の架橋性基を持つモノマーを重合成分として有する樹脂)と共に、架橋性基と架橋反応する硬化剤(架橋剤)を併用し、モノマーの架橋性基と硬化剤(架橋剤)の架橋性基との架橋反応を生じさせること等で実現できる。
The resin preferably has a crosslinked structure. Thereby, it is possible to effectively improve the relative permittivity and reduce the leakage current.
In order to impart a crosslinked structure to the resin, for example, 1) A resin having a crosslinkable group (for example, a resin having a monomer having a crosslinkable group such as a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, an isocyanate group as a polymerization component), This can be realized by using a curing agent (crosslinking agent) that undergoes a crosslinking reaction with the crosslinkable group to cause a crosslinking reaction between the crosslinking group of the monomer and the crosslinking group of the curing agent (crosslinking agent).

ここで、架橋性基を持つモノマーとしては、例えば、ヒドロキシエチルアクリレート等が挙げられる。
硬化剤としては、例えば、イソシアネート硬化剤、エポキシ硬化剤等が挙げられる。
Here, examples of the monomer having a crosslinkable group include hydroxyethyl acrylate and the like.
Examples of the curing agent include an isocyanate curing agent and an epoxy curing agent.

架橋構造を有する樹脂としては、比誘電率を向上させ、リーク電流を低減するという観点から、架橋構造を有する樹脂のパルスNMRの緩和時間Tは、長くとも500μsであることがよく、望ましくは長くとも300μs、より望ましくは長くとも200μsである。
このパルスNMRの緩和時間Tの調整は、例えば、樹脂の種類や架橋剤(硬化剤)添加量を調整することで行う。
As a resin having a cross-linked structure, the relaxation time T 2 of pulse NMR of the resin having a cross-linked structure is preferably 500 μs at the longest, from the viewpoint of improving the relative dielectric constant and reducing the leakage current. At most 300 μs, more preferably at most 200 μs.
Adjustment of the relaxation time T 2 of the pulse NMR is performed, for example, by adjusting the resin type and crosslinking agent (hardener) amount.

なお、パルスNMRの緩和時間Tは,パルスに対する応答信号(自由誘導減衰シグナル:FID)により得られる。応答信号は複数の成分があれば、信号は各成分の和となる。具体的には、Solid−Echo法を用いて測定、得られたFID信号を最小二乗法によって解析し、ガウス型関数及びローレンツ型関数を用いて分子運動性の低いもの(ハードセグメント)、高いもの(ソフトセグメント)のT2Hおよび各成分量の割合を求め、下記の式(1)より緩和時間Tを求める。
具体的には、架橋構造を有する樹脂全体のT
=(Maa+McTc)/(Ma+Mc)・・・式(1)
で求めることができる。
式(1)中、Taは、ソフトセグメントの緩和時間T2H(μs)を示す。Tcは、ハードセグメントの緩和時間T2H(μs)を示す。Maは、ソフトセグメントの成分量の割合(質量比)を示す。Mcは、ハードセグメントの成分量の割合(質量比)を示す。
Incidentally, relaxation time T 2 of the pulse NMR, the response signal (free induction decay signals: FID) for the pulse by obtained. If the response signal has a plurality of components, the signal is the sum of the components. Specifically, the FID signal measured using the Solid-Echo method is analyzed by the least square method, and the molecular mobility is low (hard segment) or high using the Gaussian function and Lorentz function. The T 2H of (soft segment) and the ratio of each component amount are obtained, and the relaxation time T 2 is obtained from the following formula (1).
Specifically, T 2 of the entire resin having a crosslinked structure is T 2 = (Ma 2 T 2 a + McT 2 c) / (Ma + Mc) (1)
Can be obtained.
In the formula (1), T 2 a represents the soft segment relaxation time T 2H (μs). T 2 c represents a hard segment relaxation time T 2H (μs). Ma represents the ratio (mass ratio) of the component amount of the soft segment. Mc shows the ratio (mass ratio) of the component amount of a hard segment.

架橋構造を有する樹脂は、パルスNMRの緩和時間が短くとも80μs以上とし、より望ましくは100μs以上がよい。パルスNMRの緩和時間が短く樹脂のハードセグメントが高すぎると金属塩構造を構成する金属イオンの配向の阻害となることがあるためである。   The resin having a crosslinked structure is set to 80 μs or more, more preferably 100 μs or more, even if the relaxation time of pulse NMR is short. This is because if the relaxation time of pulse NMR is short and the hard segment of the resin is too high, the orientation of the metal ions constituting the metal salt structure may be hindered.

このパルスNMRの緩和時間は、樹脂の動き易さを示す指数であり、この値が小さい程、当該樹脂の分子鎖の自由度が小さくなる。言い換えれば、このパルスNMRの緩和時間は、イオン性オリゴマーの移動し易さを示す指数であり、この値が小さい程、イオン性オリゴマーの移動制限の度合いが高く、リーク電流が低減される。一方で、このパルスNMRの緩和時間が小さすぎると、樹脂の分子鎖の自由度も小さすぎることを意味し、イオン性オリゴマーの移動制限の度合いが高すぎて、静電容量が小さくなる。   The relaxation time of this pulse NMR is an index indicating the ease of movement of the resin, and the smaller this value, the smaller the degree of freedom of the molecular chain of the resin. In other words, the relaxation time of this pulse NMR is an index indicating the ease of movement of the ionic oligomer, and the smaller this value, the higher the degree of movement restriction of the ionic oligomer and the lower the leakage current. On the other hand, if the relaxation time of this pulse NMR is too small, it means that the degree of freedom of the molecular chain of the resin is too small, the degree of movement restriction of the ionic oligomer is too high, and the capacitance becomes small.

ここで、架橋構造を有する樹脂として(メタ)アクリル樹脂を適用する場合、その架橋割合は、比誘電率を向上させ、リーク電流を低減させる観点から、少なくとも5%であることがよいが、望ましくは少なくとも10%、より望ましくは少なくとも20%である。この架橋割合の調整は、例えば、架橋性基の数や、硬化剤(架橋剤)の添加量を調整することで行う。   Here, when a (meth) acrylic resin is applied as the resin having a crosslinked structure, the crosslinking ratio is preferably at least 5% from the viewpoint of improving the relative dielectric constant and reducing the leakage current. Is at least 10%, more desirably at least 20%. Adjustment of this crosslinking ratio is performed by adjusting the number of crosslinkable groups and the addition amount of a hardening | curing agent (crosslinking agent), for example.

なお、樹脂の架橋割合は、式(限界硬化剤量/使用硬化剤量)×100で算出される値である。
ここで、限界硬化剤量は、樹脂が有する架橋性基数によって算出、具体的には、(樹脂が有する架橋性基の重量)/(硬化剤が有する反応性基率)によって算出される。
The crosslinking ratio of the resin is a value calculated by the formula (limit curing agent amount / used curing agent amount) × 100.
Here, the amount of the limit curing agent is calculated by the number of crosslinkable groups possessed by the resin, and specifically by (weight of crosslinkable group possessed by the resin) / (reactive group ratio possessed by the curing agent).

架橋構造を有する樹脂として(メタ)アクリル樹脂を適用する場合、架橋構造を有する樹脂はその重量平均分子量1000当たりに対して、少なくとも1個の架橋性基を持ち、当該架橋性基の架橋反応(架橋性基と硬化剤との架橋反応)により架橋構造を有することがよい。
架橋性基の数を上記範囲で有することで、適度な大きさの分子鎖の網目構造が形成されて、イオン性オリゴマーの移動を制限でき、比誘電率を向上させると共に、リーク電流が抑制できる。
なお、適用する樹脂は、その重量平均分子量1000当たりに対して、1個以上10個以下の架橋性基を持つことが望ましく、より望ましくは1個以上3個以下の架橋性基を持つことである。架橋性基に対する架橋割合(架橋点)が多すぎると金属塩構造を構成する金属イオンの配向の阻害となることがあるためである。
When a (meth) acrylic resin is applied as a resin having a cross-linked structure, the resin having a cross-linked structure has at least one cross-linkable group per 1000 weight average molecular weight, and a cross-linking reaction of the cross-linkable group ( It is preferable to have a crosslinked structure by a crosslinking reaction between the crosslinking group and the curing agent.
By having the number of crosslinkable groups within the above range, a network structure of an appropriate molecular chain can be formed, the movement of the ionic oligomer can be restricted, the relative permittivity can be improved, and the leakage current can be suppressed. .
The resin to be applied preferably has 1 or more and 10 or less crosslinkable groups, more preferably 1 or more and 3 or less crosslinkable groups per 1000 weight average molecular weight. is there. This is because if the crosslinking ratio (crosslinking point) with respect to the crosslinkable group is too large, the orientation of metal ions constituting the metal salt structure may be hindered.

なお、樹脂の架橋性基の数は、架橋性基と反応する酸、塩基反応の当量数により算出、具体的には、樹脂の単位重量あたりに反応する酸または塩基物の量(重さ)によって算出される。   The number of crosslinkable groups in the resin is calculated based on the number of equivalents of acid and base reaction that react with the crosslinkable group. Specifically, the amount (weight) of acid or base that reacts per unit weight of the resin Is calculated by

架橋構造を有する樹脂として(メタ)アクリル樹脂を適用する場合、架橋構造を有する樹脂は、その重量平均分子量に対する架橋点の割合(重量平均分子量/架橋点の数)が、100以上22000以下の範囲が好ましく、より好ましくは300以上11000以下の範囲、さらに好ましくは350以上5000以下の範囲である。
ここで、架橋点の数は、架橋性基数と架橋割合とにより求められる。
When a (meth) acrylic resin is applied as the resin having a crosslinked structure, the ratio of the crosslinking points to the weight average molecular weight (weight average molecular weight / number of crosslinking points) of the resin having a crosslinked structure is in the range of 100 to 22,000. More preferably, it is the range of 300 or more and 11000 or less, More preferably, it is the range of 350 or more and 5000 or less.
Here, the number of crosslinking points is determined by the number of crosslinkable groups and the crosslinking ratio.

この重量平均分子量に対する架橋点の割合(重量平均分子量/架橋点の数)は、樹脂の分子鎖の網目領域の大きさを示す指数であり、この値が小さい程、当該樹脂の分子鎖の網目領域の大きさが小さくなる。
言い換えれば、この重量平均分子量に対する架橋点の割合(重量平均分子量/架橋点の数)は、イオン性オリゴマーの移動制限領域の大きさを示す指数、つまりイオン性オリゴマーの移動し易さを示す指数であり、この値が小さい程、イオン性オリゴマーの移動制限の度合いが高く、リーク電流が低減される。
一方で、この重量平均分子量に対する架橋点の割合(重量平均分子量/架橋点の数)が小さすぎると、樹脂の分子鎖の網目領域の大きさも小さすぎることを意味し、イオン性オリゴマーの移動制限の度合いが高すぎて、静電容量が小さくなる。
The ratio of the crosslinking point to the weight average molecular weight (weight average molecular weight / number of crosslinking points) is an index indicating the size of the network region of the resin molecular chain. The smaller this value, the more the network of the molecular chain of the resin. The size of the area is reduced.
In other words, the ratio of the crosslinking point to the weight average molecular weight (weight average molecular weight / number of crosslinking points) is an index indicating the size of the migration restricted region of the ionic oligomer, that is, an index indicating the ease of movement of the ionic oligomer. The smaller this value is, the higher the degree of movement restriction of the ionic oligomer is, and the leakage current is reduced.
On the other hand, if the ratio of the crosslinking point to the weight average molecular weight (weight average molecular weight / number of crosslinking points) is too small, it means that the size of the network region of the molecular chain of the resin is too small, which restricts the movement of the ionic oligomer. The degree of is too high and the capacitance becomes small.

次に、本発明の誘電体の製造方法について説明する。
本発明の誘電体は、例えば、樹脂(未架橋の樹脂)、イオン性オリゴマー、必要に応じて硬化剤等のその他添加剤を有機溶媒に溶解させた溶液を調整し、これを被塗布物(例えば基板や電極等)に塗布し、乾燥、必要に応じて加熱等を行い形成することができる。
Next, a method for manufacturing a dielectric according to the present invention will be described.
The dielectric of the present invention is prepared, for example, by preparing a solution obtained by dissolving a resin (uncrosslinked resin), an ionic oligomer, and, if necessary, other additives such as a curing agent in an organic solvent. For example, it can be applied to a substrate, an electrode, etc.), dried, and heated if necessary.

(蓄電池)
図1は、本発明の蓄電池の一例を示す概略構成図である。
本発明の蓄電池は、図1に示すように、互いに対向して配置された上部電極11及び下部電極12からなる一対の電極と、上部電極11及び下部電極12の間に配置される誘電体10と、で構成されている。
そして、誘電体10として、上記本発明の誘電体が適用されている。
(Storage battery)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of the storage battery of the present invention.
As shown in FIG. 1, the storage battery according to the present invention includes a pair of electrodes composed of an upper electrode 11 and a lower electrode 12 disposed to face each other, and a dielectric 10 disposed between the upper electrode 11 and the lower electrode 12. And is composed of.
The dielectric according to the present invention is applied as the dielectric 10.

本発明の蓄電池において、一対の電極(上部電極11及び下部電極12)は、金属(例えば、金、銀、銅、ニッケル等)、金属酸化物(例えば、SnO2(酸化スズ)、In(酸化インジュウム)、ITO(酸化インジウムスズ)、IZO(酸化亜鉛インジウム))、有機材料(例えばポリピロールやポリチオフェン等)の導電材料で構成できる。
また、一対の電極(上部電極11及び下部電極12)は、樹脂基板上に上記導電材料からなる導電膜を形成したものを適用できる。
In the storage battery of the present invention, a pair of electrodes (the upper electrode 11 and the lower electrode 12) is a metal (e.g., gold, silver, copper, nickel, etc.), metal oxides (e.g., SnO2 (tin oxide), an In 2 O 3 (Indium oxide), ITO (indium tin oxide), IZO (zinc indium oxide)), or an organic material (for example, polypyrrole or polythiophene) can be used.
In addition, a pair of electrodes (upper electrode 11 and lower electrode 12) in which a conductive film made of the conductive material is formed over a resin substrate can be applied.

本発明の蓄電池は、一対の電極(上部電極11及び下部電極12)の間に誘電体を配置した1つのユニットを、複数直列又は並列に接続してユニット化したものであってもよい。
本発明の蓄電池は、例えば、シート状、また、これを巻いたロール状等の形状で構成できる。
The storage battery of the present invention may be a unit obtained by connecting a plurality of units in which a dielectric is disposed between a pair of electrodes (upper electrode 11 and lower electrode 12) in series or in parallel.
The storage battery of this invention can be comprised by shapes, such as a sheet form and the roll shape which wound this, for example.

本発明の蓄電池は、例えば、上記本発明の誘電体(本発明の高比誘電率固体材料)が含まれる塗布液を、一対の電極の一方(下部電極12)に塗布して塗膜を形成した後、一対の電極の一方の他方(上部電極11)を重ねあわせて、塗膜を挟持した後、当該塗膜を乾燥する等の処理を施すことで、誘電体10を形成し、作製できる。   The storage battery of the present invention forms, for example, a coating film by applying a coating solution containing the dielectric of the present invention (the high dielectric constant solid material of the present invention) to one of the pair of electrodes (lower electrode 12). Then, the other of the pair of electrodes (the upper electrode 11) is overlaid, and after sandwiching the coating film, the dielectric film 10 can be formed and manufactured by performing a treatment such as drying the coating film. .

以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、これら各実施例は、本発明を制限するものではない。なお、実施例1、2、10、および11は、参考例に該当する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, these examples do not limit the present invention. Examples 1, 2, 10, and 11 correspond to reference examples.

(実施例1)
・2−エチルヘキシルアクリレート/2−ヒドロキシエチルアクリレート共重合体からなる樹脂(重合比7:3、重量平均分子量20万、水酸基の数1[個/重量平均分子量1000]): 100質量部
・金属イオン(ナトリウムイオン): 10質量部
・溶媒(酢酸エチル): 100質量部
上記組成を混合して、誘電体形成用塗布液を得た。
Example 1
Resin comprising 2-ethylhexyl acrylate / 2-hydroxyethyl acrylate copolymer (polymerization ratio 7: 3, weight average molecular weight 200,000, number of hydroxyl groups 1 [piece / weight average molecular weight 1000]): 100 parts by mass (Sodium ion): 10 parts by mass / solvent (ethyl acetate): 100 parts by mass The above composition was mixed to obtain a dielectric forming coating solution.

得られた誘電体形成用塗布液を、下部電極としての厚み0.2mmの銅板上に、バーコート法により、乾燥後の厚みが40μmとなるように塗工し、110℃で10分間乾燥して、形成した塗膜上に、上部電極としての厚み0.2mmの銅板を貼り付け、一対の電極間に誘電体が挟持されたキャパシタ型蓄電池(コンデンサ)を試作した。   The obtained dielectric forming coating solution was applied onto a 0.2 mm thick copper plate as the lower electrode by a bar coating method so that the thickness after drying was 40 μm, and dried at 110 ° C. for 10 minutes. Then, on the formed coating film, a copper plate having a thickness of 0.2 mm as an upper electrode was pasted, and a capacitor type storage battery (capacitor) in which a dielectric was sandwiched between a pair of electrodes was made as a prototype.

(実施例2)
・2−エチルヘキシルアクリレート/2−ヒドロキシエチルアクリレート共重合体からなる樹脂(重合比7:3、重量平均分子量20万、水酸基の数1[個/重量平均分子量1000]): 100質量部
・イオン性オリゴマーA: 80質量部
・溶媒(酢酸エチル): 100質量部
上記組成を混合して、誘電体形成用塗布液を得た。
そして、得られた誘電体形成用塗布液を用いて、実施例1と同様にして、一対の電極間に誘電体が挟持されたキャパシタ型蓄電池(コンデンサ)を試作した。
(Example 2)
Resin comprising 2-ethylhexyl acrylate / 2-hydroxyethyl acrylate copolymer (polymerization ratio 7: 3, weight average molecular weight 200,000, number of hydroxyl groups 1 [piece / weight average molecular weight 1000]): 100 parts by mass Oligomer A: 80 parts by mass / solvent (ethyl acetate): 100 parts by mass The above composition was mixed to obtain a coating liquid for forming a dielectric.
Then, a capacitor-type storage battery (capacitor) in which a dielectric was sandwiched between a pair of electrodes was fabricated using the obtained dielectric forming coating solution in the same manner as in Example 1.

ここで、イオン性オリゴマーAは、次のようにして作製した。
リチウム塩構造を持つ2−ヒドロキシエチルアクリレート10質量部、エチルアクリレート20質量部、及び2−エチルヘキシルアクリレート30質量部を溶剤(酢酸エチル)50質量部に添加し、110℃6時間加熱処理を行い、イオン性オリゴマーAを得た。
得られたイオン性オリゴマーは、モノマー結合数60、重量平均分子量8000であった。
Here, the ionic oligomer A was produced as follows.
10 parts by mass of 2-hydroxyethyl acrylate having a lithium salt structure, 20 parts by mass of ethyl acrylate, and 30 parts by mass of 2-ethylhexyl acrylate are added to 50 parts by mass of a solvent (ethyl acetate), and heat treatment is performed at 110 ° C. for 6 hours. Ionic oligomer A was obtained.
The obtained ionic oligomer had 60 monomer bonds and a weight average molecular weight of 8,000.

(実施例3)
・2−エチルヘキシルアクリレート/2−ヒドロキシエチルアクリレート共重合体からなる樹脂(重合比7:3、重量平均分子量20万、水酸基の数1[個/重量平均分子量1000]): 100質量部
・イソシアネート硬化剤: 0.4質量部
・イオン性オリゴマーA: 80質量部
・溶媒(酢酸エチル): 100質量部
上記組成を混合して、誘電体形成用塗布液を得た。
そして、得られた誘電体形成用塗布液を用いて、実施例1と同様にして、一対の電極間に誘電体が挟持されたキャパシタ型蓄電池(コンデンサ)を試作した。
(Example 3)
Resin comprising 2-ethylhexyl acrylate / 2-hydroxyethyl acrylate copolymer (polymerization ratio 7: 3, weight average molecular weight 200,000, number of hydroxyl groups 1 piece / weight average molecular weight 1000): 100 parts by mass Agent: 0.4 parts by mass / ionic oligomer A: 80 parts by mass / solvent (ethyl acetate): 100 parts by mass The above composition was mixed to obtain a coating liquid for forming a dielectric.
Then, a capacitor-type storage battery (capacitor) in which a dielectric was sandwiched between a pair of electrodes was fabricated using the obtained dielectric forming coating solution in the same manner as in Example 1.

(実施例4〜9)
イソシアネート硬化剤の量を、1質量部(実施例4)、4質量部(実施例5)、8質量部(実施例6)、12質量部(実施例7)、16質量部(実施例8)、20質量部(実施例9)にそれぞれ変更した以外は、実施例3と同様にして誘電体形成用塗布液を得た。
そして、得られた誘電体形成用塗布液を用いて、実施例1と同様にして、一対の電極間に誘電体が挟持されたキャパシタ型蓄電池(コンデンサ)を試作した。
(Examples 4 to 9)
The amount of the isocyanate curing agent is 1 part by mass (Example 4), 4 parts by mass (Example 5), 8 parts by mass (Example 6), 12 parts by mass (Example 7), 16 parts by mass (Example 8). ) And 20 parts by mass (Example 9), respectively, except that the coating liquid for forming a dielectric was obtained in the same manner as in Example 3.
Then, a capacitor-type storage battery (capacitor) in which a dielectric was sandwiched between a pair of electrodes was fabricated using the obtained dielectric forming coating solution in the same manner as in Example 1.

(実施例10)
・ビスフェノールA/エピクロロヒドリン共重合体からなる樹脂(重合比5:5、重量平均分子量8千): 100質量部
・金属イオン(ナトリウムイオン): 10質量部
・溶媒(メチルエチルケトン): 100質量部
上記組成を混合して、誘電体形成用塗布液を得た。
そして、得られた誘電体形成用塗布液を用いて、実施例1と同様にして、一対の電極間
に誘電体が挟持されたキャパシタ型蓄電池(コンデンサ)を試作した。
(Example 10)
Resin comprising a bisphenol A / epichlorohydrin copolymer (polymerization ratio 5: 5, weight average molecular weight 8,000): 100 parts by mass Metal ion (sodium ion): 10 parts by mass Solvent (methyl ethyl ketone): 100 parts by mass Part of the above composition was mixed to obtain a dielectric forming coating solution.
Then, a capacitor-type storage battery (capacitor) in which a dielectric was sandwiched between a pair of electrodes was fabricated using the obtained dielectric forming coating solution in the same manner as in Example 1.

(実施例11)
・ビスフェノールA/エピクロロヒドリン共重合体からなる樹脂(重合比5:5、重量平均分子量8千): 100質量部
・イオン性オリゴマーA: 80質量部
・溶媒(メチルエチルケトン): 100質量部
上記組成を混合して、誘電体形成用塗布液を得た。
そして、得られた誘電体形成用塗布液を用いて、実施例1と同様にして、一対の電極間に誘電体が挟持されたキャパシタ型蓄電池(コンデンサ)を試作した。
(Example 11)
-Resin comprising a bisphenol A / epichlorohydrin copolymer (polymerization ratio 5: 5, weight average molecular weight 8,000): 100 parts by mass-Ionic oligomer A: 80 parts by mass-Solvent (methyl ethyl ketone): 100 parts by mass The composition was mixed to obtain a dielectric forming coating solution.
Then, a capacitor-type storage battery (capacitor) in which a dielectric was sandwiched between a pair of electrodes was fabricated using the obtained dielectric forming coating solution in the same manner as in Example 1.

(実施例12)
・ビスフェノールA/エピクロロヒドリン共重合体からなる樹脂(重合比5:5、重量平均分子量8千): 100質量部
・イソシアネート硬化剤: 0.1質量部
・イオン性オリゴマーA: 80質量部
・溶媒(メチルエチルケトン): 100質量部
上記組成を混合して、誘電体形成用塗布液を得た。
そして、得られた誘電体形成用塗布液を用いて、実施例1と同様にして、一対の電極間に誘電体が挟持されたキャパシタ型蓄電池(コンデンサ)を試作した。
(Example 12)
-Resin comprising a bisphenol A / epichlorohydrin copolymer (polymerization ratio 5: 5, weight average molecular weight 8,000): 100 parts by mass-Isocyanate curing agent: 0.1 parts by mass-Ionic oligomer A: 80 parts by mass -Solvent (methyl ethyl ketone): 100 mass parts The said composition was mixed and the coating liquid for dielectric formation was obtained.
Then, a capacitor-type storage battery (capacitor) in which a dielectric was sandwiched between a pair of electrodes was fabricated using the obtained dielectric forming coating solution in the same manner as in Example 1.

(実施例13〜14)
イソシアネート硬化剤の量を、0.8質量部(実施例13)、1.2質量部(実施例14)、にそれぞれ変更した以外は、実施例12と同様にして誘電体形成用塗布液を得た。
そして、得られた誘電体形成用塗布液を用いて、実施例1と同様にして、一対の電極間に誘電体が挟持されたキャパシタ型蓄電池(コンデンサ)を試作した。
(Examples 13 to 14)
A dielectric forming coating solution was prepared in the same manner as in Example 12 except that the amount of the isocyanate curing agent was changed to 0.8 parts by mass (Example 13) and 1.2 parts by mass (Example 14), respectively. Obtained.
Then, a capacitor-type storage battery (capacitor) in which a dielectric was sandwiched between a pair of electrodes was fabricated using the obtained dielectric forming coating solution in the same manner as in Example 1.

(比較例1)
・2−エチルヘキシルアクリレート/2−ヒドロキシエチルアクリレート共重合体からなる樹脂(重合比7:3、重量平均分子量20万、水酸基の数1[個/重量平均分子量1000]): 100質量部
・溶媒(酢酸エチル): 100質量部
上記組成を混合して、誘電体形成用塗布液を得た。
そして、得られた誘電体形成用塗布液を用いて、実施例1と同様にして、一対の電極間に誘電体が挟持されたキャパシタ型蓄電池(コンデンサ)を試作した。
(Comparative Example 1)
Resin comprising 2-ethylhexyl acrylate / 2-hydroxyethyl acrylate copolymer (polymerization ratio 7: 3, weight average molecular weight 200,000, number of hydroxyl groups 1 [piece / weight average molecular weight 1000]): 100 parts by mass Ethyl acetate): 100 parts by mass The above composition was mixed to obtain a dielectric forming coating solution.
Then, a capacitor-type storage battery (capacitor) in which a dielectric was sandwiched between a pair of electrodes was fabricated using the obtained dielectric forming coating solution in the same manner as in Example 1.

(評価)
−静電容量(比誘電率)−
各例で作製したキャパシタ型蓄電池(コンデンサ)に対し、LCRメータを用い、周波数10Hz、10Vの条件の下、静電容量を測定した。そして、測定した静電容量に基づき、比誘電率を算出した。
(Evaluation)
-Capacitance (dielectric constant)-
For the capacitor-type storage battery (capacitor) produced in each example, the capacitance was measured under conditions of a frequency of 10 Hz and 10 V using an LCR meter. Then, the relative dielectric constant was calculated based on the measured capacitance.

−リーク電流−
各例で作製したキャパシタ型蓄電池(コンデンサ)について、電界強度(印加電圧)の値を変化させたときのリーク電流値の変化を測定した。なお、測定面積は、0.25cm2とした。
そして、キャパシタ型蓄電池(コンデンサ)において、電界強度0〜1500V/cmの範囲で測定されたリーク電流の最大値を調べた。なお、リーク電流の最大値は、9個のキャパシタ型蓄電池(コンデンサ)の平均値である。
−Leakage current−
With respect to the capacitor-type storage battery (capacitor) produced in each example, the change in the leakage current value when the value of the electric field strength (applied voltage) was changed was measured. The measurement area was 0.25 cm2.
And in the capacitor type storage battery (capacitor), the maximum value of the leakage current measured in the range of electric field strength of 0 to 1500 V / cm was examined. The maximum value of the leakage current is an average value of nine capacitor type storage batteries (capacitors).

各例で作製したキャパシタ型蓄電池(コンデンサ)の誘電体の詳細と共に、上記評価結果を表1に示す。
また、図2に、実施例1〜14及び比較例1における、樹脂のパルスNMR緩和時間と静電容量とリーク電流の関係をグラフで示す。
The evaluation results are shown in Table 1 along with the details of the dielectric of the capacitor-type storage battery (capacitor) produced in each example.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the pulse NMR relaxation time of the resin, the capacitance, and the leakage current in Examples 1 to 14 and Comparative Example 1.

緩和時間T2H(スピン−スピン緩和時間)測定はパルスNMRを用いて行った。測定条件は、観測核:H、磁石:永久磁石0.85T、検波方式:QD方式、パルス系列:Solid−Echo法、パルス幅:2.0μs、パルス間隔8.0μs、パルス繰り返し時間:3.0s、測定温度25℃とした。そこから得られたハードセグメント、ソフトセグメントのT2Hおよび各成分の割合を用いて上記(1)式で緩和時間Tを求めた。 The relaxation time T 2H (spin-spin relaxation time) was measured using pulsed NMR. Measurement conditions are: observation nucleus: 1 H, magnet: permanent magnet 0.85T, detection method: QD method, pulse series: Solid-Echo method, pulse width: 2.0 μs, pulse interval 8.0 μs, pulse repetition time: 3 The measurement temperature was 25 ° C. Hard segment obtained therefrom were determined relaxation time T 2 in the above equation (1) using T 2H and ratio of the components of the soft segment.

なお、表1の誘電体の詳細(実施例1〜9及び比較例1)において、樹脂の架橋割合(%)は、イソシアネート硬化剤(実施例3〜9)の限界硬化剤量は21.6質量部であり、これに基づき算出した。
また、表1の誘電体の詳細において、樹脂の分子鎖網目領域(樹脂の分子量/架橋点の数)は、未架橋の樹脂を適用した例(実施例1〜2及び比較例1)では樹脂の分子量を示している。
In addition, in the details of the dielectrics in Table 1 (Examples 1 to 9 and Comparative Example 1), the cross-linking ratio (%) of the resin is the amount of limit curing agent of the isocyanate curing agent (Examples 3 to 9) is 21.6. It was a mass part, and it computed based on this.
Further, in the details of the dielectrics in Table 1, the molecular chain network region of the resin (molecular weight of the resin / number of crosslinking points) is the resin in the examples (Examples 1 and 2 and Comparative Example 1) in which the uncrosslinked resin is applied. The molecular weight is shown.

Figure 0005764361
Figure 0005764361

上記結果から、実施例1は、比較例に比べ、静電容量、つまり誘電体の比誘電率が大きくなっていることがわかる。
また、イオン性オリゴマーを配合した実施例2〜9、11〜14では、金属イオンを配合した実施例1、10に比べ、リーク電流が低減されていることがわかる。
また、架橋樹脂を適用した実施例3〜9、12〜14では、未架橋樹脂を適用した実施例2、11に比べ、リーク電流が低減されていることがわかる。
From the above results, it can be seen that Example 1 has a larger capacitance, that is, the relative dielectric constant of the dielectric than the comparative example.
Moreover, in Examples 2-9 and 11-14 which mix | blended the ionic oligomer, it turns out that the leakage current is reduced compared with Examples 1 and 10 which mix | blended the metal ion.
Moreover, in Examples 3-9 and 12-14 which applied crosslinked resin, it turns out that a leakage current is reduced compared with Examples 2 and 11 which applied uncrosslinked resin.

詳細には、比較例1では、リーク電流が少なく、電荷の保持特性は高いが、空間電荷分布による分極を生じせしめる金属イオンが存在しないため、静電容量が低いものとなった。   Specifically, in Comparative Example 1, the leakage current is small and the charge retention characteristic is high, but the capacitance is low because there are no metal ions that cause polarization due to the space charge distribution.

また、実施例1、10では、空間電荷分布による分極を生じせしめる金属イオンが存在するため静電容量が高いものとなった。   In Examples 1 and 10, the presence of metal ions that cause polarization due to space charge distribution resulted in a high capacitance.

また、実施例2、11では、空間電荷分布による分極を生じせしめるイオン性オリゴマーは金属イオンよりも樹脂中の移動が抑制されることから、実施例1、10に比べ、リーク電流が少なく、電荷の保持特性は高いものとなった。   In Examples 2 and 11, since the ionic oligomer that causes polarization due to the space charge distribution is more suppressed in the resin than the metal ions, the leakage current is less than in Examples 1 and 10, and the charge is reduced. The retention characteristics of were high.

また、実施例3〜9、12〜14では、架橋樹脂を適用しているため、その架橋樹脂の分子鎖の網目によって、空間電荷分布による分極を生じせしめるイオン性オリゴマーの移動が制限される一方で、当該網目内での移動が確保されることから、静電容量が高く維持されると共に、リーク電流が少なく、電荷の保持特性は高いものとなった。   In Examples 3 to 9 and 12 to 14, since the cross-linked resin is applied, the movement of the ionic oligomer that causes polarization due to the space charge distribution is limited by the network of the molecular chain of the cross-linked resin. Since the movement within the mesh is ensured, the electrostatic capacity is maintained high, the leakage current is small, and the charge retention characteristic is high.

また、実施例3〜9、12〜14においては、硬化剤量を増やし、架橋樹脂の架橋点が多くなるほど、その架橋樹脂の分子鎖の網目内で、空間電荷分布による分極を生じせしめるイオン性オリゴマーの移動が制限される、つまり、イオン性オリゴマーの移動可能領域が狭まるため、リーク電流が少なく、電荷の保持特性は高いものとなった。
特に、実施例4〜9、13〜14では、実施例3、12に比べ、パルスNMRの緩和時間が500μs以下と短くハードセグメントの割合が多くなったことで、空間電荷分布による分極を生じせしめるイオン性オリゴマーの移動が制限されており、リーク電流が少なく、電荷の保持特性は高いものとなった。
In Examples 3 to 9 and 12 to 14, the amount of the curing agent is increased, and as the number of crosslinking points of the crosslinked resin increases, ionicity causes polarization due to space charge distribution within the network of the molecular chain of the crosslinked resin. Since the movement of the oligomer is limited, that is, the movable region of the ionic oligomer is narrowed, the leakage current is small and the charge retention property is high.
In particular, in Examples 4 to 9 and 13 to 14, compared with Examples 3 and 12, the relaxation time of pulse NMR is as short as 500 μs or less, and the proportion of hard segments is increased, thereby causing polarization due to space charge distribution. The movement of the ionic oligomer is limited, the leakage current is small, and the charge retention property is high.

また、(メタ)アクリル樹脂に関しては架橋割合が少なくとも5%とすることで空間電荷分布による分極を生じせしめるイオン性オリゴマーの移動が制限されており、リーク電流が少なく、電荷の保持特性は高いものとなった。
なお、実施例3〜9、12〜14では、硬化剤量を増やし、架橋樹脂の架橋点が多くして、イオン性オリゴマーの移動可能領域が狭めても、イオン性オリゴマーが空間電荷分布による分極を生じせしめる分の移動が確保されていることから、静電容量が高く維持されているものとなった。
In addition, for (meth) acrylic resins, the cross-linking ratio is at least 5%, which restricts the movement of ionic oligomers that cause polarization due to space charge distribution, has little leakage current, and has high charge retention characteristics It became.
In Examples 3 to 9 and 12 to 14, even when the amount of the curing agent is increased, the crosslinking point of the crosslinked resin is increased, and the movable region of the ionic oligomer is narrowed, the ionic oligomer is polarized by the space charge distribution. Since the movement to generate the is secured, the capacitance is maintained high.

10 誘電体
11 上部電極
12 下部電極
10 Dielectric 11 Upper electrode 12 Lower electrode

Claims (5)

架橋構造を有する樹脂と、
金属塩構造を持つ分子鎖を有するイオン性オリゴマーである金属イオンと、
を含んで構成される誘電体。
A resin having a crosslinked structure ;
A metal ion that is an ionic oligomer having a molecular chain with a metal salt structure ;
A dielectric material comprising
前記架橋構造を有する樹脂のパルスNMRの緩和時間Tが、長くとも500μsである請求項に記載の誘電体。 The dielectric according to claim 1 , wherein a relaxation time T 2 of pulse NMR of the resin having a crosslinked structure is 500 μs at the longest. 前記架橋構造を有する樹脂が(メタ)アクリル樹脂であり、その架橋割合が少なくとも5%である請求項又はに記載の誘電体。 The dielectric according to claim 1 or 2 , wherein the resin having a crosslinked structure is a (meth) acrylic resin, and the crosslinking ratio is at least 5%. 前記架橋構造を有する樹脂が(メタ)アクリル樹脂であり、その重量平均分子量1000当たりに対して、少なくとも1個の架橋性基を持ち、当該架橋性基の少なくとも一部の架橋反応により架橋構造を有する請求項のいずれか1項に記載の誘電体。 The resin having the cross-linked structure is a (meth) acrylic resin, and has at least one crosslinkable group with respect to its weight average molecular weight of 1000, and the cross-linked structure is formed by a cross-linking reaction of at least a part of the crosslinkable group. The dielectric according to any one of claims 1 to 3 . 一対の電極と、
前記一対の電極の間に配置された誘電体であって、請求項1〜のいずれか1項に記載の誘電体と、
を有するキャパシタ型蓄電池。
A pair of electrodes;
A dielectric disposed between the pair of electrodes, the dielectric according to any one of claims 1 to 4 ,
A capacitor-type storage battery.
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