JPH03190960A - Lithium low-conductive polyelectrolyte - Google Patents

Lithium low-conductive polyelectrolyte

Info

Publication number
JPH03190960A
JPH03190960A JP1328922A JP32892289A JPH03190960A JP H03190960 A JPH03190960 A JP H03190960A JP 1328922 A JP1328922 A JP 1328922A JP 32892289 A JP32892289 A JP 32892289A JP H03190960 A JPH03190960 A JP H03190960A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polymer
lithium
polymer electrolyte
lithium salt
grafted product
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1328922A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoaki Akashiro
赤代 清明
Tatsu Nagai
龍 長井
Akira Kawakami
章 川上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maxell Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Maxell Ltd filed Critical Hitachi Maxell Ltd
Priority to JP1328922A priority Critical patent/JPH03190960A/en
Publication of JPH03190960A publication Critical patent/JPH03190960A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y02E60/122

Landscapes

  • Polyethers (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the title polyelectrolyte solid at room temperature, excellent in lithium ion conductivity, suitable as e.g. an electrolyte for lithium cells, electrochromic displays etc., made up of a specific organic polymer and a lithium salt. CONSTITUTION:The objective polyelectrolyte can be obtained by incorporating (A) an organic polymer consisting of a crosslinked polymer produced by crosslinking a siloxane-polyether grafted product of formula I [m is 1-3; Z is of formula II (n is 1-200; x is 0.1-1); R is -OH, -OCH=CH2 or of formula III] with (B) 0.1-40 (pref. 3-20)wt.% of a lithium salt (e.g. LiBr, LiI). Specifically, the present polyelectrolyte can be produced through the following process: the above-mentioned crosslinked polymer is immersed in a lithium salt solution to effect the penetration of the solution into the polymer followed by evaporating and removing the organic solution. Said lithium salt is bound, in the form of a complex, to oxygen of ether in the crosslinked polymer.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、リチウム電池、エレクトロクコミックデイス
プレィなどの電解質やリチウムイオン濃度センサー、リ
チウムイオン分離膜などの用途に供されるリチウムイオ
ン伝導性ポリマー電解質に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention is directed to a lithium ion conductive material used in electrolytes, lithium ion concentration sensors, lithium ion separation membranes, etc. in lithium batteries, electrocomic displays, etc. Concerning polymer electrolytes.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

リチウム電池用などのリチウムイオン伝導性の固体電解
質として、柔軟性がありフィルム状に成形することが容
易なポリマー電解質を用いる試みがなされている。
Attempts have been made to use polymer electrolytes, which are flexible and can be easily formed into a film, as lithium ion conductive solid electrolytes for lithium batteries and the like.

このポリマー電解質は、リチウム塩を溶解する有機ポリ
マーとリチウム塩との複合体からなるものであり、その
柔軟でフィルム状に成形することが容易であるという特
性を生かして、これを薄型化や小型化が要請されている
リチウム電池に適用ずれば、電池作製のための作業性や
封止の面で有利となり、低コスト化にも役立たせること
ができるという利点がある。また、その柔軟性によって
エレクトロクロミックデイスプレィなどの電解質やリチ
ウムイオン濃度センサーなどとしても有用であると考え
られる。
This polymer electrolyte is made of a composite of lithium salt and an organic polymer that dissolves lithium salt. Taking advantage of its flexibility and ease of forming into a film, it can be made thinner and more compact. If it is applied to lithium batteries, which are required to be improved, it will be advantageous in terms of workability and sealing for battery production, and it will also have the advantage of being useful in reducing costs. Furthermore, due to its flexibility, it is thought to be useful as an electrolyte in electrochromic displays, a lithium ion concentration sensor, etc.

このようなポリマー電解質を構成させる有機ポリマーと
しては、ポリエチレンオキシド、ポリエチレンイミン、
ポリエチレンサクシネート、架橋トリオールポリエチレ
ンオキシドなどの数多くのものが提案されている。
Organic polymers constituting such polymer electrolytes include polyethylene oxide, polyethyleneimine,
A number of such materials have been proposed, including polyethylene succinate and cross-linked triol polyethylene oxide.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかるに、上記従来のポリマー電解質は、25℃でのリ
チウムイオン伝導性が低(、室温下で用いることがほと
んどのリチウム電池や前述の如き各種用途に応用したと
き、その性能上充分に満足できないという問題があった
However, the above-mentioned conventional polymer electrolytes have low lithium ion conductivity at 25°C (which means that they are not fully satisfactory in terms of performance when applied to lithium batteries, which are mostly used at room temperature, and the various applications mentioned above). There was a problem.

したがって、本発明は、ポリマー電解質の有機ポリマー
として、上記有機ポリマーとは異なるポリマーを用いる
ことによって、室温で固体状でかつ良好なリチウムイオ
ン伝導性を示すポリマー電解質を提供することを目的と
している。
Therefore, an object of the present invention is to provide a polymer electrolyte that is solid at room temperature and exhibits good lithium ion conductivity by using a polymer different from the above organic polymers as the organic polymer of the polymer electrolyte.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意研究を
重ねた結果、ポリマー電解質を構成させる有機ポリマー
として、特定のシロキサンーボリエーテルグラフ1〜化
物を架橋処理して得た、リチウム塩を充分に溶解し、ガ
ラス転移温度が低く、結晶化度の低いポリマーを用いる
ことにより、室温で良好なリチウムイオン伝導性を示す
固体状のポリマー電解質が得られることを知り、本発明
を完成するに至った。
As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors have discovered that a lithium salt obtained by crosslinking a specific siloxane-bolyether graph 1 compound as an organic polymer constituting a polymer electrolyte. The present invention was completed based on the knowledge that a solid polymer electrolyte that exhibits good lithium ion conductivity at room temperature can be obtained by sufficiently dissolving lithium ions, having a low glass transition temperature, and using a polymer with a low degree of crystallinity. reached.

すなわち、本発明は、リチウム塩と有機ポリマとの複合
体からなるリチウムイオン伝導性ポリマー電解質におい
て、上記のf機ボυマーが、つぎの弐(1): 〔式中、mは1〜3、Zはつぎの式; CI+3 0  ((C11□C+120)−(CH2CHO)I
−8:l  、、CHzCHzCHzRで表される基で
、nは1〜200、Xは0.1〜1,0、Rは一0■]
、−〇CH−CH2またばつぎの式(a); CH3C1h   Cth Si  OSt  O5i−−CI=C1lz  ・−
(alCH3Ctla   CH3 で示される基である〕 で表されるシロキサンーポリエーテルグラフト化物を架
橋処理した架橋ポリマーからなることを特徴とするリチ
ウムイオン伝導性ポリマー電解質に係るものである。
That is, the present invention provides a lithium ion conductive polymer electrolyte comprising a composite of a lithium salt and an organic polymer, in which the f-bomber has the following structure (1): [where m is 1 to 3] , Z is the following formula; CI+3 0 ((C11□C+120)-(CH2CHO)I
-8: A group represented by l,, CHzCHzCHzR, where n is 1 to 200, X is 0.1 to 1.0, and R is 10]
, -〇CH-CH2 Split formula (a); CH3C1h Cth Si OSt O5i--CI=C1lz ・-
The present invention relates to a lithium ion conductive polymer electrolyte comprising a crosslinked polymer obtained by crosslinking a siloxane-polyether grafted product represented by (a group represented by alCH3CtlaCH3).

〔発明の構成・作用〕[Structure and operation of the invention]

本発明において用いられる式(1)で表されるシロキサ
ン−ポリエーテルグラフト化物は、分子内にシロキサン
結合を有しているために、その分子運動性が高い。この
グラフト化物をその末端基を利用して適宜の手段で架橋
処理すると、ゴム状でかつ固体状でガラス転移温度が低
く、結晶化度が低いポリマーとなって、これにリチウム
塩を添加したときに高いリチウムイオン伝導性を示す架
橋ポリマーを生成する。ここで、前記した従来の架橋ト
リオールポリエチレンオキシドなどでは、25℃程度の
室温付近でグリセリンによる凝固が起こってイオン伝導
性の大きな低下を引き起こしていたが、本発明では上記
した特定構成のシロキサン化合物を用いているためにこ
のような心配も特になく、上記の如き高いリチウムイオ
ン伝導性が室温下においても良好に維持される。
The siloxane-polyether grafted product represented by formula (1) used in the present invention has a siloxane bond in its molecule, and therefore has high molecular mobility. When this grafted product is cross-linked by appropriate means using its terminal groups, it becomes a rubber-like and solid polymer with a low glass transition temperature and low crystallinity, and when a lithium salt is added to this polymer, This produces crosslinked polymers that exhibit high lithium ion conductivity. Here, in the conventional cross-linked triol polyethylene oxide mentioned above, coagulation due to glycerin occurred at around room temperature of about 25°C, causing a large decrease in ionic conductivity, but in the present invention, the siloxane compound with the above-mentioned specific structure was used. Since it is used, there is no particular concern about this, and the high lithium ion conductivity as described above is maintained well even at room temperature.

本発明の上記式(1)で表されるシロキサンーポリエー
テルグラフト化物において、nばエチレンオキシドまた
はこれとプロピレンオキシドとの付加モル数を示してい
るか、このnは1〜200の整数であることが必要であ
る。こればnが0ではエチレンオキシドまたはこれとプ
ロピレンオキシドとが付加していないために、リチウム
塩との錯形成が生じず、その結果リチウムイオン伝導性
が得られず、またnが200より大きくなると、架橋反
応が起こりにくくなって未架橋のグラフト化物が多く残
り、この場合リチウムイオン伝導性が大きく低下してし
まうためである。
In the siloxane-polyether grafted product represented by the above formula (1) of the present invention, n indicates the number of moles of ethylene oxide or added moles of this and propylene oxide, and n is an integer of 1 to 200. is necessary. When n is 0, ethylene oxide or ethylene oxide and propylene oxide are not added, so no complex formation with lithium salt occurs, and as a result, lithium ion conductivity cannot be obtained, and when n is larger than 200, This is because the crosslinking reaction becomes difficult to occur, leaving a large amount of uncrosslinked grafted material, and in this case, the lithium ion conductivity is greatly reduced.

本発明の上記式(」)で表されるシロキサンーボリエー
テルグラフト化物は、たとえばメチルトリス(ジメチル
シロキシル)シランにポリエーテルグリコールモノアリ
ルエーテルを反応させる、つまり前者のS i −H基
に後者の水酸基をグラフト化反応させて、末端アリル基
を有するグラフト化物を生成し7、ついでその末端アリ
ル基を適宜の手段で変性して末端基Rが−○H,−OC
H= CHzまたは前記の式(alで示される基である
グラフト化物とすることにより、得ることができる。
The siloxane-bolyether grafted product represented by the above formula ('') of the present invention can be obtained by, for example, reacting methyltris(dimethylsiloxyl)silane with polyether glycol monoallyl ether, that is, by reacting the former's S i -H group with the latter's The hydroxyl group is subjected to a grafting reaction to produce a grafted product having a terminal allyl group 7, and then the terminal allyl group is modified by an appropriate means so that the terminal group R is -○H, -OC
It can be obtained by forming a grafted product of H=CHz or a group represented by the above formula (al).

上記のグラフト化反応に際しては、メチルトリス(ジメ
チルシロキシル)シラン1モルに対し、ポリエーテルグ
リコールモノアリルエーテルを約1〜6モル程度使用し
、触媒としてオクチル酸亜鉛、オクチル酸錫などの金属
塩を用いて、20〜100°Cの温度で反応させればよ
い。上記の反応モル数に応して、式(1)中のmが1.
2または3に相当するグラフI・化物が生成する。
In the above grafting reaction, approximately 1 to 6 moles of polyether glycol monoallyl ether are used per mole of methyltris(dimethylsiloxyl)silane, and a metal salt such as zinc octylate or tin octylate is used as a catalyst. What is necessary is just to make it react at the temperature of 20-100 degreeC. Depending on the above reaction mole number, m in formula (1) is 1.
A graph I compound corresponding to 2 or 3 is produced.

また、上記の末端アリル基の変性は、たとえば水酸基変
性では末端アリル基を有するグラフト化物に希硫酸を反
応させたのちアルカリで処理すればよく、ビニル基変性
では上記の水酸基変性後にアルキルビニルエーテルを酢
酸水銀などの存在下で反応させればよい。また、弐(a
)で示される基を導入するには、末端アリル基を有する
グラフト化物にビニルハイドロトリシロキサンを塩化白
金酸塩などの存在下で反応させればよい。
In addition, for modification of the terminal allyl group, for example, in the case of hydroxyl group modification, the grafted product having the terminal allyl group may be reacted with dilute sulfuric acid and then treated with alkali, and in the case of vinyl group modification, the alkyl vinyl ether may be treated with acetic acid after the above hydroxyl group modification. The reaction may be carried out in the presence of mercury or the like. Also, 2(a)
) can be introduced by reacting the grafted product having a terminal allyl group with vinylhydrotrisiloxane in the presence of chloroplatinate or the like.

本発明においてはこのようにして得たグラフト化物を架
橋処理して架橋ポリマーを生成する。グラフト化物の末
端が水酸基の場合、これを架橋するだめの架橋剤として
、水酸基と反応しうる2官能性化合物、たとえばヘキザ
メチレンシイソシアネート、2・4−トリレンジイソシ
アネート、メチレンビス(4−フェニルイソシアネート
)、キシリレンジイソシアネートなどのジイソシアネト
化合物、エチレンジアミン、プトレシンなどのジアミン
化合物、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、イソフタル酸
、テレフタル酸などのジカルボン酸化合物、塩化スクシ
ネルなどのジカルボン酸化合、ジメチル尿素などのメチ
ロール化合物、エピクロルヒドリン、ジメチルジクロロ
シランなどが用いられる。
In the present invention, the thus obtained grafted product is crosslinked to produce a crosslinked polymer. When the end of the grafted product is a hydroxyl group, a bifunctional compound capable of reacting with the hydroxyl group may be used as a crosslinking agent to crosslink this, such as hexamethylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, methylene bis(4-phenylisocyanate). ), diisocyanate compounds such as xylylene diisocyanate, diamine compounds such as ethylene diamine and putrescine, dicarboxylic acid compounds such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid, dicarboxylic acid compounds such as succinel chloride, dimethyl urea, etc. Methylol compounds, epichlorohydrin, dimethyldichlorosilane, etc. are used.

上記の架橋反応は、通常触媒、たとえばジイソシアネ−
トの場合有機スズ化合物を用いて、25〜100℃で5
分〜2時間程度反応させることにより行うことができる
。架橋剤の使用量は2.前記のグラフト化物の水酸基1
モルに対して通常0.1〜2.0モルの官能基量とする
のがよい。最適には、未架橋のグラフト化物が残ると、
イオン伝導度を低下させたり、塩と反応したりするので
、官能基の量は等モルで反応させるのがよい。また、架
橋ポリマーのガラス転移温度を低くする必要があるので
、架橋点ばアミド1.ウレタン、エステル、エチルの順
に好ましく、さらに芳香族より脂肪族、シロキサンを用
いた方がよい。
The above crosslinking reaction is usually carried out using a catalyst such as diisocyanate.
In the case of
This can be carried out by reacting for about minutes to 2 hours. The amount of crosslinking agent used is 2. Hydroxyl group 1 of the above grafted product
The amount of functional groups is usually 0.1 to 2.0 moles per mole. Optimally, if the uncrosslinked graft remains,
Since the functional groups may reduce ionic conductivity or react with salts, it is preferable to use equimolar amounts of the functional groups. In addition, since it is necessary to lower the glass transition temperature of the crosslinked polymer, if the crosslinking point is amide 1. Urethane, ester and ethyl are preferred in this order, and aliphatic and siloxane are more preferred than aromatic.

一方、グラフト化物の末端がビニル基の場合、この基を
開環重合することのできるクメンヒドロバ−オキサイド
、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酸化カリウ
ム、ブチルヒドロパーオキサイド、ジクミルパーオギサ
イド、ジ−t−ブチルパーオキサイドなどの有機過酸化
物、アブビスイソブチロニトリル、アゾビス−2・4−
ジメチルバレロニトリル、アブビスシクロへギサン力ル
ポニトリルなどのアゾビス化合物などが用いられる。そ
の使用量はグラフト化物100重量部に対し通常0.0
1〜1重量部程置部よく、架橋反応は25〜100°C
で5分〜2時間程度で行うことができる。また、これ以
外の架橋手段として、電子線、紫外線、可視光または赤
外線を照射して架橋処理することもできる。この場合も
、未架橋のグラフト化物が残らないように反応させる必
要がある。
On the other hand, when the end of the grafted product is a vinyl group, this group can undergo ring-opening polymerization such as cumene hydroperoxide, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, potassium peroxide, butyl hydroperoxide, dicumyl peroxide, di -Organic peroxides such as t-butyl peroxide, abbisisobutyronitrile, azobis-2,4-
Azobis compounds such as dimethylvaleronitrile and abiscyclohegysanyluponitrile are used. The amount used is usually 0.0 parts by weight per 100 parts by weight of the grafted product.
1 to 1 part by weight, crosslinking reaction at 25 to 100°C
This can be done in about 5 minutes to 2 hours. Moreover, as a crosslinking method other than this, crosslinking treatment can also be performed by irradiating with an electron beam, ultraviolet rays, visible light, or infrared rays. In this case as well, it is necessary to carry out the reaction so that no uncrosslinked grafted product remains.

本発明において、上記の架橋ポリマーと共に、リチウム
イオン伝導性ポリマー電解質を構成させるリチウム塩と
しては、従来のポリマー電解質に用いられているものが
いずれも使用可能である。
In the present invention, any of the lithium salts used in conventional polymer electrolytes can be used as the lithium salt constituting the lithium ion conductive polymer electrolyte together with the above-mentioned crosslinked polymer.

具体例をあげると、たとえばLiBr、Lil、Li5
CNs LiBFa 、LiAsF+、 、T−1c0 p○4 、 LiCF35○3  、L  I  Cb
  F +2s O:l  、L i Hg I 2な
どがある。これらのリチウム塩の使用量は、上記の架橋
ポリマーに対し通常0.1〜40重量%の範囲、特に3
〜20重量%の範囲が好ましい。
To give a specific example, for example, LiBr, Lil, Li5
CNs LiBFa, LiAsF+, , T-1c0 p○4, LiCF35○3, L I Cb
Examples include F +2s O:l and L i Hg I 2 . The amount of these lithium salts used is usually in the range of 0.1 to 40% by weight, especially 3% by weight based on the above crosslinked polymer.
A range of 20% by weight is preferred.

本発明のリチウムイオン伝導性ポリマー電解質は、−上
記の架橋ポリマーとリチウム塩との複合体からなるもの
であるが、この複合体は、たとえば上記の架橋ポリマー
をリチウム塩を溶解した有機溶媒溶液に浸漬し、リチウ
1、塩溶液を架橋ポリマ中に浸透させてから、有機溶媒
溶液を蒸発除去することによって得ることができる。
The lithium ion conductive polymer electrolyte of the present invention consists of a composite of the above-mentioned crosslinked polymer and a lithium salt, which is prepared by, for example, dissolving the above-mentioned crosslinked polymer in an organic solvent solution in which the lithium salt is dissolved. It can be obtained by soaking, infiltrating a salt solution into a crosslinked polymer, and then evaporating off the organic solvent solution.

上記のように架橋ポリマーをリチウム塩溶液に浸漬する
ことにより、リチウム塩が架橋ポリマ中のエーテル酸素
に錯体を形成して結合し、溶媒除去後も上記結合が保た
れて、架橋ポリマーとリチウム塩との複合体が得られる
By immersing the crosslinked polymer in the lithium salt solution as described above, the lithium salt forms a complex and bonds to the ether oxygen in the crosslinked polymer, and even after the solvent is removed, the above bond is maintained, and the crosslinked polymer and lithium salt A complex with is obtained.

ポリマー電解質の形態は、その用途目的なと゛によって
適宜法められる。たとえばポリマー電解質をリチウム電
池用の電解質として用い、かつ正負両極間のセパレータ
としての機能を兼ねさせる場合は、ポリマー電解質をシ
ート状に形成すればよい。このシート状のポリマー電解
質を得るには、架橋ポリマーをシーI〜状に形成し、こ
のシーl−状の架橋ポリマーをリチウム塩の有機溶媒溶
液に浸漬後、有機溶媒を蒸発除去すればよい。上記シト
とじては一般にフィルムと呼ばれているようなミクロン
オーダーのきわめて薄いものも作製することができる。
The form of the polymer electrolyte is appropriately determined depending on its intended use. For example, when a polymer electrolyte is used as an electrolyte for a lithium battery and also functions as a separator between positive and negative electrodes, the polymer electrolyte may be formed into a sheet shape. In order to obtain this sheet-like polymer electrolyte, a cross-linked polymer is formed into a shape of 1~, this cross-linked polymer of 1- shape is immersed in an organic solvent solution of a lithium salt, and then the organic solvent is removed by evaporation. As for the above-mentioned sheets, extremely thin ones on the order of microns, which are generally called films, can also be produced.

また、本発明のポリマー電解質をリチウム電池の正極に
適用する場合は、架橋前のグラフト化物、架橋剤、正極
活物質などを所定割合で加え、上記グラフト化物を架橋
させたのち成形し、得られた成形体をリチウム塩の有機
溶媒溶液に浸漬し、その後有機溶媒を蒸発除去すればよ
い。そうすることによって、ポリマー電解質と正極活物
質などとが混在一体化したものが得られる。
In addition, when applying the polymer electrolyte of the present invention to a positive electrode of a lithium battery, a pre-crosslinked grafted product, a crosslinking agent, a positive electrode active material, etc. are added in a predetermined ratio, the grafted product is crosslinked, and then molded. The molded article may be immersed in a solution of a lithium salt in an organic solvent, and then the organic solvent may be removed by evaporation. By doing so, a mixture of the polymer electrolyte and the positive electrode active material can be obtained.

ポリマー電解質を得るにあたって、リチウム塩を溶解さ
せる有機溶媒としては、リチウム塩を充分に溶解し、か
つポリマー と反応しない有機溶媒、1 1ま たとえばアセトン、テトラヒドロフラン、ジメトキシエ
タン、ジオキソラン、プロビレンカーボネト、アセトニ
トリル、ジメチルフォルムアミドなどが用いられる。
In obtaining the polymer electrolyte, organic solvents for dissolving the lithium salt include organic solvents that sufficiently dissolve the lithium salt and do not react with the polymer, such as acetone, tetrahydrofuran, dimethoxyethane, dioxolane, propylene carbonate, etc. Acetonitrile, dimethylformamide, etc. are used.

第1図は上記した本発明のポリマー電解質を用いたリチ
ウム電池の一例を示すもので、図中、1はステンレス鋼
からなる方形平板状の正極集電板、2は周辺を一面側へ
段状に折曲した主面と同じ向きの平坦状の周辺部2aを
設けたステンレス鋼からなる浅い方形皿状の負極集電板
、3は両極集電板1,2の対向する周辺部1a、2a間
を封止する接着剤層である。
Figure 1 shows an example of a lithium battery using the polymer electrolyte of the present invention described above. A shallow rectangular dish-shaped negative electrode current collector plate made of stainless steel with a flat peripheral part 2a in the same direction as the bent main surface; This is an adhesive layer that seals the gap.

4は両極集電板1,2間に構成された空間5内において
正極集電板1側に配された本発明のポリマー電解質と正
極活物質などとを既述の方法にてシート状に成形してな
る正極、6ば空間5内において負極集電板2側に装填さ
れたリチウムまたはリチウム合金からなる負極、7は正
極4と負極6との間に介在させた前記本発明のポリマー
電解質をシート状に成形してなるセパレータである。
4, the polymer electrolyte of the present invention, the positive electrode active material, etc. arranged on the positive electrode current collector plate 1 side in the space 5 formed between the two electrode current collector plates 1 and 2 are formed into a sheet shape by the method described above. 6 is a negative electrode made of lithium or a lithium alloy loaded on the negative electrode current collector plate 2 side in the space 5; 7 is a polymer electrolyte of the present invention interposed between the positive electrode 4 and the negative electrode 6; This is a separator formed into a sheet shape.

なお、上記正極4は、場合により正極活物質とポリテト
ラフルオロエチレン粉末などの結着剤や電子伝導助剤と
を混合してシート状に成形したものなどであってもよい
。正極4に用いる正極活物質としては、たとえばTi 
32 、MO32、Vr+0□3、V2O5、VSe1
NiPS3、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフ
ェンなどの1種もしくは2種以上が用いられる。
The positive electrode 4 may be formed into a sheet by mixing a positive electrode active material with a binder such as polytetrafluoroethylene powder or an electron conduction aid, as the case may be. As the positive electrode active material used for the positive electrode 4, for example, Ti
32, MO32, Vr+0□3, V2O5, VSe1
One or more of NiPS3, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, etc. are used.

このように構成されるリチウム電池は、セパレタ7が前
記リチウムイオン伝導性ポリマー電解質からなるシート
状物であることにより、また正極4が上記リチウムイオ
ン伝導性ポリマー電解質を含む同様のシート状物である
ことによって、電池の薄型化や電池作製のための作業性
、封止の信転性などの向上に寄与させることができ、ま
た液体電解質のような漏液の心配が木質的にないといっ
た種々の利点を有するうえに、上記ポリマー電解質がそ
のリチウムイオン伝導性にすくれていることにより、−
次電池としての放電特性や二次電池としての充放電サイ
クル特性に非常にすくれた1′、1 4 ものとなる。
In the lithium battery constructed in this way, the separator 7 is a sheet material made of the lithium ion conductive polymer electrolyte, and the positive electrode 4 is a similar sheet material containing the lithium ion conductive polymer electrolyte. This contributes to making the battery thinner, improving the workability of battery manufacturing, and improving the reliability of sealing.Also, it is possible to improve the reliability of sealing by making the battery thinner.In addition, it is possible to improve the reliability of sealing by making the battery thinner. In addition to the advantages, the polymer electrolyte has low lithium ion conductivity, -
The discharge characteristics as a secondary battery and the charge/discharge cycle characteristics as a secondary battery are extremely poor.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、室温で同体状で
あってかつ高いリチウムイオン伝導性を示すリチウムイ
オン伝導性ポリマー電解質を提供することができる。
As explained above, according to the present invention, it is possible to provide a lithium ion conductive polymer electrolyte that is solid at room temperature and exhibits high lithium ion conductivity.

〔実施例〕〔Example〕

以下に、本発明の実施例を記載してより具体的に説明す
る。
EXAMPLES Below, the present invention will be explained in more detail by describing examples.

実施例1 メチルトリス(ジメチルシロキシル)シラン(東しシリ
コーン社製、分子i1269) 2.69 gと、平均
分子量り、000のアリル化ポリエチレングリコール(
日本油脂社製)30gと、オクチル酸亜鉛10■とを混
合して、スクーラ−で撹拌しながら100°Cで200
時間反応せ、末端アリル基を有するグラフト化物を得た
Example 1 2.69 g of methyltris(dimethylsiloxyl)silane (manufactured by Toshi Silicone Co., Ltd., molecule i1269) and allylated polyethylene glycol (with an average molecular weight of 000) were prepared.
Mix 30 g of zinc octylate (manufactured by NOF Corporation) and 10 g of zinc octylate, and heat at 100°C for 200 ml while stirring with a cooler.
The reaction was carried out for a period of time to obtain a grafted product having a terminal allyl group.

つぎに、このグラフト化物20gに希硫酸を反応させた
のち、水酸化カリウムで処理して、末端アリル基を水酸
基に変性した。この水酸基変性グラフト化物20gにブ
チルビニルエーテル4gを酢酸水銀の存在下で60℃で
3時間反応させることにより、末端ビニル基を有するグ
ラフト化物〔弐(1)中のm−3〕を得た。
Next, 20 g of this grafted product was reacted with dilute sulfuric acid, and then treated with potassium hydroxide to modify the terminal allyl group into a hydroxyl group. 20 g of this hydroxyl-modified grafted product was reacted with 4 g of butyl vinyl ether at 60° C. in the presence of mercury acetate for 3 hours to obtain a grafted product having a terminal vinyl group [m-3 in 2 (1)].

つぎに、上記のようにして得た末端ビニル基を有するグ
ラフト化物4gと、アゾヒスイソブチロニトリル20r
rgとを三角フラスコに入れ、マグネツトスターラ−で
撹拌後、得られた粘性溶液をアルミニウム板上に滴下し
、アルゴンガス中ポットプレー1・上で100℃で1時
間反応させて架橋処理し、架橋ポリマーを得た。得られ
た架橋ポリマをアルミニウム板からはがし、アセトン中
に浸漬し、未反応物をアセトンに溶解除去した。
Next, 4 g of the grafted product having a terminal vinyl group obtained as described above and 20 r of azohisisobutyronitrile were added.
rg in an Erlenmeyer flask and stirred with a magnetic stirrer, the resulting viscous solution was dropped onto an aluminum plate and reacted at 100°C for 1 hour on a pot play 1 in argon gas for crosslinking treatment. A crosslinked polymer was obtained. The obtained crosslinked polymer was peeled off from the aluminum plate and immersed in acetone, and unreacted substances were dissolved and removed in acetone.

つづいて、この架橋ポリマーを2重量%のL 1BF4
のアセトン溶液中に8時間浸漬し、上記し1BF4アセ
トン溶液を架橋ポリマー中に含浸させたのち、アセトン
を蒸発除去して、厚さ0.1邪のシート状ポリマー電解
質を得た。
Subsequently, this crosslinked polymer was added to 2% by weight of L 1BF4
The polymer electrolyte was immersed in an acetone solution for 8 hours to impregnate the crosslinked polymer with the 1BF4 acetone solution described above, and then the acetone was removed by evaporation to obtain a sheet-like polymer electrolyte with a thickness of 0.1 mm.

実施例2 メチルI・リス(ジメチルシロキシル)シラン(5 6 実施例Iと同しもの)2.69gと、平均分子量550
のアリル化ポリエチレングリコール(日本油脂社製)1
〕gとを用いた以外は、実施例1と同様にして末端アリ
ル基を有するグラフト化物を得、このグラフト化物を実
施例1と同様に変性して末端ビニル基を有するグラフト
化物〔式(1)中のm−2〕とし、さらにこれを用いて
実施例1と同様にしてシート状ポリマー電解質を得た。
Example 2 2.69 g of methyl I-lis(dimethylsiloxyl)silane (5 6 same as in Example I) and an average molecular weight of 550
Allylated polyethylene glycol (manufactured by NOF Corporation) 1
A grafted product having a terminal allyl group was obtained in the same manner as in Example 1, except that g was used, and this grafted product was modified in the same manner as in Example 1 to obtain a grafted product having a terminal vinyl group [formula (1 m-2] in ), and further using this, a sheet-like polymer electrolyte was obtained in the same manner as in Example 1.

実施例3 メチルトリス(ジメチルシロキシル)シラン(実施例1
と同しもの)2.69gと、平均分子量1゜100のア
リル化ポリエーテルグリコール(日本油脂社製、エチレ
ンオキシドとプロピレンオキシドとの共重合比0.75
10.25)  22 gとを用いた以外は、実施例]
と同様にして末端アリル基を有するグラフト化物を得、
このグラフ1〜化物を実施例1と同様に変性して末端ビ
ニル基を有するグラフト化物〔式(1)中のm−2〕と
し、さらにこれを用いて実施例1と同様にしてシート状
ポリマ電解質を得た。
Example 3 Methyltris(dimethylsiloxyl)silane (Example 1
), 2.69 g of allylated polyether glycol with an average molecular weight of 1°100 (manufactured by NOF Corporation, copolymerization ratio of ethylene oxide and propylene oxide 0.75)
10.25) Example except that 22 g was used]
In the same manner as above, a grafted product having a terminal allyl group was obtained,
This graph 1~ compound was modified in the same manner as in Example 1 to obtain a grafted product having a terminal vinyl group [m-2 in formula (1)], and this was further used in the same manner as in Example 1 to produce a sheet-like polymer. Obtained electrolytes.

実施例4 実施例1で得た末端アリル基を有するグラフト化物を使
用し、このグラフト化物22.4 gと、ビニルハイド
ロトリシロキサン6gと、塩化白金酸カリウム20■と
を、100℃で3時間反応させて、末端に前記の式(a
lで示される基が導入された変性グラフト化物C式(1
)中のm−3〕を得た。
Example 4 Using the grafted product having a terminal allyl group obtained in Example 1, 22.4 g of this grafted product, 6 g of vinyl hydrotrisiloxane, and 20 μ of potassium chloroplatinate were heated at 100°C for 3 hours. The above formula (a
Modified grafted product C formula (1
) was obtained.

つぎに、このようにして得た変性グラフト化物4gと、
アゾビスイソブチロニトリル10■とを三角フラスコに
入れ、マグネツトスターラ−で撹拌後、得られた粘性溶
液をアルミニウム板上に滴下し、アルゴンガス中ホット
プレー ト上で100℃で1時間反応させて架橋処理し
、架橋ポリマーを得た。以下、実施例1と同様にしてシ
ート状ポリマー電解質を得た。
Next, 4 g of the modified grafted product obtained in this way,
Place 10 μm of azobisisobutyronitrile in an Erlenmeyer flask, stir with a magnetic stirrer, drop the resulting viscous solution onto an aluminum plate, and react at 100°C for 1 hour on a hot plate in argon gas. This was followed by crosslinking treatment to obtain a crosslinked polymer. Thereafter, a sheet-like polymer electrolyte was obtained in the same manner as in Example 1.

実施例5 実施例1で得た水酸基変性グラフI・化物〔式(1)中
のm−3〕を使用し、このグラフ1−化物3gとへキザ
メチレンジイソシアネート168■とスズブチルラウレ
ー)5mgとを100 ’Cで2時間反応8 させて架橋処理するようにした以外は、実施例1と同様
にしてシー1・状ポリマー電解質を得た。
Example 5 The hydroxyl-modified Graph I compound [m-3 in formula (1)] obtained in Example 1 was used, and 3 g of the Graph 1 compound, 168 cm of hexamethylene diisocyanate, and 5 mg of tin butyl lauret) were added. A C1-like polymer electrolyte was obtained in the same manner as in Example 1, except that the crosslinking treatment was carried out by reacting 8 at 100'C for 2 hours.

比較例1 平均分子量60.000のポリエチレンオキシド1gと
L i BF40.326 gとをアセトニトリル5m
Aに溶解し、マグネチツクスクーラーで撹拌して均一に
溶解した。得られた粘性溶液をガラス基板上に滴下し、
常圧下アルゴンガス中で5時間放置したのち、真空度]
、X1O−2Torr、温度100°Cで10時間処理
して、アセトニトリルを蒸発除去し、厚さ0.1鮪のシ
ー 1・状のポリマー電解質を得た。
Comparative Example 1 1 g of polyethylene oxide with an average molecular weight of 60.000 and 40.326 g of LiBF were mixed in 5 m of acetonitrile.
A and stirred with a magnetic cooler to uniformly dissolve. Drop the obtained viscous solution onto a glass substrate,
After being left in argon gas under normal pressure for 5 hours, the degree of vacuum]
, X1O-2 Torr, and a temperature of 100° C. for 10 hours to evaporate and remove acetonitrile, thereby obtaining a polymer electrolyte in the form of a 0.1-tuna-thick sheet.

上記の実施例1〜5および比較例1のポリマ電解質の性
能を調べるために、以下のイオン伝導度試験および電池
の内部抵抗試験を行った。
In order to examine the performance of the polymer electrolytes of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, the following ionic conductivity test and battery internal resistance test were conducted.

〈イオン伝導度試験〉 実施例1〜5のポリマー電解質は、Au板でサンドイッ
チ状にばさみ、比較例1のポリマー電解質はその上にA
u<L型電極を蒸着法で形成し、電極間の交流インピー
ダンス解析を行い、25”Cのイオン伝導度を測定した
。結果は、つぎの第1表に示すとおりであった。
<Ionic conductivity test> The polymer electrolytes of Examples 1 to 5 were sandwiched between Au plates, and the polymer electrolyte of Comparative Example 1 was sandwiched between Au plates.
A u<L type electrode was formed by a vapor deposition method, AC impedance analysis between the electrodes was performed, and ionic conductivity at 25"C was measured. The results were as shown in Table 1 below.

第1表 また、種々の温度条件下でのイオン伝導度を上記と同様
にして測定した結果は、第2図に示すとおりであった。
Table 1 Also, the ionic conductivity under various temperature conditions was measured in the same manner as above, and the results were as shown in FIG.

なお、同図において、縦軸はイオン伝導度(S / c
m )であり、横軸は絶対温度の逆数] 0’ /T 
(K−’)である。
In addition, in the same figure, the vertical axis represents the ionic conductivity (S/c
m), and the horizontal axis is the reciprocal of absolute temperature] 0'/T
(K-').

〈電池の内部抵抗試験〉 実施例1〜5および比較例1のポリマー電解質を用いて
、第1図に示す構成の総厚IB、−辺の長さl cmの
正方形薄型リチウム電池を作製した。
<Battery Internal Resistance Test> Using the polymer electrolytes of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, a square thin lithium battery having a total thickness IB and a side length 1 cm as shown in FIG. 1 was produced.

9 0 なお、負極はリチウムとアルミニウムとの合金を、正極
は実施例1〜5および比較例1と同組成のポリマー電解
質とT i S zとを含むシート状成形物をそれぞれ
用いた。これらのリチウム電池について、25℃、60
“C,100℃での内部抵抗を測定した。結果は、つぎ
の第2表に示すとおりであった。
90 Note that an alloy of lithium and aluminum was used as the negative electrode, and a sheet-shaped molded product containing a polymer electrolyte and T i S z having the same composition as in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 was used as the positive electrode. For these lithium batteries, 25℃, 60℃
The internal resistance at 100° C. was measured. The results were as shown in Table 2 below.

第   2   表 以上の試験結果から明らかなように、本発明の実施例1
〜5のポリマー電解質は、25°C(第2図の横軸で約
3.35のところ)で3.0X10−6〜1.4.X 
10−’S/cmの高いイオン伝導度を示したが、ポリ
エチレンオキシドを用いた比較例1のポ’J7−を解質
は、25℃でのイオン伝導度が1×10−’S/cmと
低い。このため、本発明の実施例1〜5のポリマー電解
質を用いたリチウム電池の25°Cでの内部抵抗は、約
71Ω〜3.33 KΩであったが、比較例1のポリマ
ー電解質を用いたリチウム電池の25℃での内部抵抗は
100にΩと非常に大きかった。
As is clear from the test results in Table 2 and above, Example 1 of the present invention
~5 polymer electrolyte at 25°C (approximately 3.35 on the horizontal axis of Figure 2). X
However, the ionic conductivity of Comparative Example 1 using polyethylene oxide was 1 x 10-'S/cm at 25°C. and low. Therefore, the internal resistance at 25°C of the lithium batteries using the polymer electrolytes of Examples 1 to 5 of the present invention was approximately 71Ω to 3.33 KΩ, but the internal resistance of the lithium batteries using the polymer electrolytes of Comparative Example 1 was approximately 71Ω to 3.33KΩ. The internal resistance of the lithium battery at 25°C was extremely large, at 100Ω.

なお、第2図に示すように、ポリエチレンオキシドを用
いた比較例1のポリマー電解質は、高温領域では実施例
1〜5のポリマー電解質よりイオン伝導度がむしろ°高
くなるが、室温付近になるとイオン伝導度が大幅に低下
して実施例1〜5のポリマー電解質よりはるかに低くな
った。
As shown in Figure 2, the ionic conductivity of the polymer electrolyte of Comparative Example 1 using polyethylene oxide is rather higher than that of the polymer electrolytes of Examples 1 to 5 in the high temperature range, but the ionic conductivity is higher at around room temperature. The conductivity was significantly reduced and was much lower than the polymer electrolytes of Examples 1-5.

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

第1図は本発明のリチウムイオン伝導性ポリマ電解質を
用いたリチウム電池の一例を示す縦断面図、第2図は本
発明および比較例のリチウムイオン伝導性ポリマー電解
質のイオン伝導度と温度1 2 との関係を示す特性図である。 4・・・正極 (ポリマ 電解質と正極活物質) 7・・・セパレ タ (ポリマ 電解質)
Figure 1 is a longitudinal cross-sectional view showing an example of a lithium battery using the lithium ion conductive polymer electrolyte of the present invention, and Figure 2 is the ionic conductivity and temperature of the lithium ion conductive polymer electrolytes of the present invention and comparative examples. FIG. 4... Positive electrode (polymer electrolyte and positive electrode active material) 7... Separator (polymer electrolyte)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)リチウム塩と有機ポリマーとの複合体からなるリ
チウムイオン伝導性ポリマー電解質において、上記の有
機ポリマーが、つぎの式(1); ▲数式、化学式、表等があります▼ ・・・(1) 〔式中、mは1〜3、Zはつぎの式; ▲数式、化学式、表等があります▼ で表される基で、nは1〜200、xは0.1〜1.0
、Rは−OH、−OCH=CH_2またはつぎの式(a
); ▲数式、化学式、表等があります▼・・・(a) で示される基である〕 で表されるシロキサン−ポリエーテルグラフト化物を架
橋処理した架橋ポリマーからなることを特徴とするリチ
ウムイオン伝導性ポリマー電解質。
(1) In a lithium ion conductive polymer electrolyte consisting of a composite of a lithium salt and an organic polymer, the above organic polymer has the following formula (1); ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ ...(1 ) [In the formula, m is 1 to 3, Z is the following formula; ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.
, R is -OH, -OCH=CH_2 or the following formula (a
); ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼... (a) A lithium ion characterized by being made of a crosslinked polymer obtained by crosslinking a siloxane-polyether grafted product represented by Conductive polymer electrolyte.
JP1328922A 1989-12-19 1989-12-19 Lithium low-conductive polyelectrolyte Pending JPH03190960A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1328922A JPH03190960A (en) 1989-12-19 1989-12-19 Lithium low-conductive polyelectrolyte

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1328922A JPH03190960A (en) 1989-12-19 1989-12-19 Lithium low-conductive polyelectrolyte

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03190960A true JPH03190960A (en) 1991-08-20

Family

ID=18215592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1328922A Pending JPH03190960A (en) 1989-12-19 1989-12-19 Lithium low-conductive polyelectrolyte

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03190960A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04145145A (en) * 1990-10-04 1992-05-19 Polytec Design:Kk Ion conductor comprising rubber as base material
JP2007055181A (en) * 2005-08-26 2007-03-08 Dainichiseika Color & Chem Mfg Co Ltd Optical protective film, and coating for forming surface protective layer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04145145A (en) * 1990-10-04 1992-05-19 Polytec Design:Kk Ion conductor comprising rubber as base material
JP2007055181A (en) * 2005-08-26 2007-03-08 Dainichiseika Color & Chem Mfg Co Ltd Optical protective film, and coating for forming surface protective layer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH03190959A (en) Lithium ion-conductive polyelectrolyte
US5227043A (en) Ionic conductive polymer electrolyte and cell comprising the same
WO2003088272A1 (en) Ion-conductive electrolyte and cell employing the same
EP0525728A1 (en) Lithium battery
JPH02291603A (en) Ion conductive polymer electrolyte and battery using it
JP3109460B2 (en) Ion conductive polymer composition, method for producing the same, and polymer battery
US5219681A (en) Lithium cell
JPH02295004A (en) Lithium ion conductive polymer electrolyte
JPH0224976A (en) Lithium ion conducting polymer electrolyte
JPH01107474A (en) Lithium ion conductive polymer electrolyte
JPH03190960A (en) Lithium low-conductive polyelectrolyte
JP3384174B2 (en) Polymer solid electrolyte
JPS63136407A (en) Lithium ion conducting polymer electrolyte
EP0638950B1 (en) Process for preparing a solid, polymeric electrolyte based on polyvinyl ethers
JPH0224975A (en) Lithium ion conducting polymer electrolyte
JPS63193954A (en) Lithium ion conductive polymer electrolyte
JPS62254303A (en) Lithium ion conducting polymer electrolyte
CA2118946A1 (en) Oxirane and dioxolane copolymers; process for preparing them and ion conductive materials containing the same
JPH0384809A (en) Lithium ion conductive polymer electrolyte
JPH0528823A (en) High-molecular compound electrode
JPS63136408A (en) Lithium ion conducting polymer electrolyte
JPS62254302A (en) Lithium ion conducting polymer electrolyte
JPH01107471A (en) Lithium ion conductive polymer electrolyte
JPH0821389B2 (en) Battery
JP2001026661A (en) Preparation of ion-conductive polymer composition and polymer cell