JPH04331220A - Production of solid state polyelectrolyte - Google Patents
Production of solid state polyelectrolyteInfo
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、イオン伝導性ポリマー
、即ち、高分子固体電解質に関する。FIELD OF THE INVENTION This invention relates to ionically conductive polymers, namely solid polymer electrolytes.
【0002】0002
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】近年、無
機固体電解質と比較して、1)成形性がよくて、大面積
薄膜化が容易であり、2)フレキシビリティがあって、
電極との密着性が優れているなどの特長を有する有機高
分子固体電解質の開発が進展している。[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention] In recent years, compared to inorganic solid electrolytes, it has been found that 1) it has good formability and can be easily formed into a thin film over a large area, and 2) it has flexibility.
Progress is being made in the development of organic polymer solid electrolytes that have features such as excellent adhesion with electrodes.
【0003】高分子固体電解質としては、 M.B.A
rmand らによってポリエチレンオキシドとアルカ
リ金属塩の混合物が提案された。(”Fast Ion
Transport in Solids” Pag
e131、 1979 North Holland
Publishing Co.刊)しかし、その固体電
解質の製造方法は、固体電解質を溶媒中に溶解させた後
に成形面上に流延させ、次いで溶媒を乾燥除去する、い
わゆるキャスト法によって成膜化されるため、その加工
操作は複雑となり、また得られる膜も、常温において導
電率が 10−6 S/cm 以下であり、電極との密
着性も満足すべきものではなくその改良が望まれていた
。[0003] As a solid polymer electrolyte, M. B. A
A mixture of polyethylene oxide and an alkali metal salt was proposed by Rmand et al. (”Fast Ion
Transport in Solids” Pag
e131, 1979 North Holland
Publishing Co. However, the method for producing the solid electrolyte involves dissolving the solid electrolyte in a solvent, casting it onto the molding surface, and then drying and removing the solvent, which is the so-called casting method. The operation is complicated, and the conductivity of the obtained film is less than 10-6 S/cm at room temperature, and the adhesion with the electrode is not satisfactory, and improvement thereof has been desired.
【0004】その他のものとして、特開昭 62−48
716 による三官能性ポリエチレングリコールとジイ
ソシアネート誘導体との反応により架橋する方法、ある
いは特開昭 62−285954 のポリエチレングリ
コールジアクリレートの重合反応によって架橋する方法
などが開示されているが、いずれも溶媒が使用されてい
るため、溶媒の乾燥除去の工程が不可欠であり、また、
イオン伝導度、電極との密着性その他との均衡上一層の
改良が必要とされていた。[0004] As another example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-48
A method of crosslinking by the reaction of trifunctional polyethylene glycol and a diisocyanate derivative according to No. 716, and a method of crosslinking by a polymerization reaction of polyethylene glycol diacrylate described in JP-A No. 62-285954 are disclosed, but in both cases a solvent is used. Because of this, dry removal of the solvent is essential, and
Further improvements were needed in terms of balance with ionic conductivity, adhesion with electrodes, and other factors.
【0005】他方、一般に高分子の固体電解質は常温以
下の低温領域において、そのイオン伝導度が顕著に低下
するので、この点も強く改善が要求されていた。On the other hand, in general, the ionic conductivity of solid polymer electrolytes significantly decreases in the low temperature range below room temperature, and there has been a strong demand for improvement in this respect as well.
【0006】本発明者らは、上記の欠点を克服した2液
混合硬化型の、高分子固体電解質の製造方法を提案した
(特願平 2−62685)が、2液を混合した後の硬
化速度が早いことから、フィルム成型操作のための時間
が制約されるという欠点があるのでさらにその改良が望
まれていた。The present inventors have proposed a method for producing a solid polymer electrolyte of the two-component mixing and curing type that overcomes the above-mentioned drawbacks (Japanese Patent Application No. 2-62685). Since the speed is high, there is a drawback that the time for the film forming operation is restricted, and further improvements have been desired.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】これらの障害を解消する
ための発明者らに依る研究の結果、除去されるべき溶媒
を全く使用することなく、AB両液混合後の初期の硬化
速度を制御することにより、高分子の固体電解質が製造
されることを見出し、また、得られた高分子固体電解質
はそのイオン伝導度が0℃において 10−6 S/c
m を超えること、さらには、電極との密着性が良好な
ものであることを見出して、本発明を完成するに到った
。[Means for Solving the Problems] As a result of research conducted by the inventors to resolve these obstacles, the initial curing speed after mixing AB and AB liquids was controlled without using any solvent to be removed. It was discovered that a polymer solid electrolyte can be produced by the following method, and the ionic conductivity of the obtained polymer solid electrolyte is 10-6 S/c at 0°C.
The present invention was completed based on the discovery that the adhesiveness exceeds m and that the adhesion to the electrode is good.
【0008】本発明は、少なくとも下記のA液またはB
液の何れか一方が、ラジカル重合遅延剤、アルカリ金属
塩および/またはアンモニウム塩を含有する、A液およ
びB液を混合することに依って高分子固体電解質を得る
ことを特徴とする製造方法である。[0008] The present invention provides at least the following liquid A or B.
A production method characterized in that a solid polymer electrolyte is obtained by mixing liquids A and B, one of which contains a radical polymerization retarder, an alkali metal salt and/or an ammonium salt. be.
【0009】A液は一般式(1)で表示される化合物に
ラジカル重合開始加速剤が溶解した溶液であり、Solution A is a solution in which a radical polymerization initiation accelerator is dissolved in the compound represented by the general formula (1),
【00
10】00
10]
【化4】
(式中、R1 は水素、または炭素数 1〜5 のアル
キル基、R2 は炭素数 1〜5 のアルキル基であり
、m は 2≦m≦30 の整数を示す。)B液は一般
式(2)で表示される化合物[Formula 4] (In the formula, R1 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, R2 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and m is an integer of 2≦m≦30.) Solution B is a compound represented by general formula (2)
【0011】[0011]
【化5】
(式中、R3 、R5 は炭素数 1〜5 のアルキル
基 R4 は水素、または炭素数 1〜3のアルキル基
であり、n は 2≦n≦30 の整数を示す)および
/または一般式(3)で表示される化合物[Formula 5] (wherein R3 and R5 are an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, R4 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and n is an integer of 2≦n≦30) and/ or a compound represented by general formula (3)
【0012】0012
【化6】
を示し、R6 は炭素数 1〜6 の炭化水素基、R7
および R8 は単なる結合または単素数 1〜3
の二価炭化水素基、R9 は炭素数 1〜6 の炭化水
素基またはシアノ基を示し、R6 および R9 は相
互に連結して環を形成してもよく、p 、q および
rは各々0か1であって R4 がシアノ基の場合を除
き、p+q+r>0 である。)にラジカル重合開始剤
が溶解した溶液である。[Chemical formula 6], R6 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, R7
and R8 is a simple bond or a single prime number 1 to 3
is a divalent hydrocarbon group, R9 represents a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or a cyano group, R6 and R9 may be connected to each other to form a ring, and p, q and
r is 0 or 1, and p+q+r>0 except when R4 is a cyano group. ) is a solution in which a radical polymerization initiator is dissolved.
【0013】以下、本発明について詳細に説明する。The present invention will be explained in detail below.
【0014】本発明は、ラジカル重合遅延剤、アルカリ
金属塩および/またはアンモニウム塩を、少なくともA
またはBの何れか一液中に含有する、AおよびBの両液
、即ち、A液である一般式 (1) の化合物にラジカ
ル重合開始加速剤が溶解した溶液およびB液である一般
式(2)の化合物および/または一般式(3)の化合物
にラジカル重合開始剤が溶解した溶液を混合することに
依って、高分子の固体電解質を製造する方法である。[0014] The present invention provides a radical polymerization retarder, an alkali metal salt and/or an ammonium salt at least
or both liquids A and B contained in one liquid, that is, a solution of a radical polymerization initiation accelerator dissolved in a compound of general formula (1) which is liquid A, and a solution of the general formula (1) which is liquid B. This is a method for producing a polymer solid electrolyte by mixing the compound of 2) and/or the compound of general formula (3) with a solution in which a radical polymerization initiator is dissolved.
【0015】まず、A液について説明する。First, liquid A will be explained.
【0016】本発明において使用される一般式(1)に
よって示される化合物は、その構造式から明らかな通り
側鎖にオキシエチレンユニットを有するポリエーテル系
マクロモノマーであり、常温において液状を呈するもの
である。As is clear from its structural formula, the compound represented by the general formula (1) used in the present invention is a polyether macromonomer having an oxyethylene unit in its side chain, and exhibits a liquid state at room temperature. be.
【0017】式中、R1 は水素原子、または炭素数
1〜5、好ましくは 1〜3 のアルキル基であり、水
素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピ
ル基、ブチル基、ペンチル基などであって、好ましくは
、水素原子、メチル基、エチル基などである。[0017] In the formula, R1 is a hydrogen atom or the number of carbon atoms
1 to 5, preferably 1 to 3 alkyl groups, such as a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a pentyl group, and preferably a hydrogen atom, a methyl group, and an ethyl group. etc.
【0018】R2 は、炭素数 1〜5 、好ましくは
、1〜3 のアルキル基であり、水素原子、メチル基、
エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペ
ンチル基などであり、好ましくは、メチル基、エチル基
、プロピル基などである。R2 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms, and includes a hydrogen atom, a methyl group,
Examples include ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, pentyl group, etc., and preferably methyl group, ethyl group, propyl group, etc.
【0019】また、一般式(1)により表示される化合
物中のオキシエチレンユニットの数即ち、m の値は
2≦m≦30、好ましくは 2≦m≦20、さらに好ま
しくは 3≦m≦15である。Further, the number of oxyethylene units in the compound represented by general formula (1), that is, the value of m is
2≦m≦30, preferably 2≦m≦20, more preferably 3≦m≦15.
【0020】一般式(1)により表示される化合物とし
ては、具体的には、上記範囲内のオキシエチレンユニッ
ト数を有するメトキシポリエチレングリコールメタクリ
レート、エトキシポリエチレングリコールメタクリレー
ト、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、エ
トキシポリエチレングリコールアクリレートなどが例示
される。Examples of the compound represented by the general formula (1) include methoxypolyethylene glycol methacrylate, ethoxypolyethylene glycol methacrylate, methoxypolyethylene glycol acrylate, and ethoxypolyethylene glycol acrylate having the number of oxyethylene units within the above range. Examples include.
【0021】本発明において使用されるラジカル重合開
始加速剤は,一般式(1)の化合物に可溶性のものであ
り、後述のラジカル重合開始剤を還元する作用を有する
ものであれば、特に限定されることはなく、各種のアニ
リン類、アミン類、還元性遷移金属化合物、含イオウ化
合物などが例示される。The radical polymerization initiation accelerator used in the present invention is not particularly limited as long as it is soluble in the compound of general formula (1) and has the effect of reducing the radical polymerization initiator described below. Examples include various anilines, amines, reducing transition metal compounds, and sulfur-containing compounds.
【0022】具体的には、例えば、アニリン、N,N−
ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、N,N
−ジブチルアニリンなどのアニリン類、トリエチルアミ
ン、ジエチルアミン、ピペリジン、1,2−ジアミノエ
タンなどのアミン類、 FeCl2・nH2O、Fe
S、FeSO4 などの Fe(2)塩、CoCl2
、CoBr2 、CoSO4 、CoS などの Co
(2)塩、MoCl5 などの Mo(5)塩、メタン
チオール、エタンチオール、ベンゼンチオール、フェニ
ルメタンチオール、1,4−ブタンジチオール、p−メ
ルカプト安息香酸などのチオール類、カリウムエタンチ
オラート、ナトリウムエタンチオラートなどのチオール
塩類、ジエチルスルフィド、エチルチオベンゼン、1,
2−ビス(メチルチオ)エタン、4,4’−チオ二安息
香酸、3−(メチルチオ)プロパノール、ビス[(エチ
ルチオ)メチル]スルフィド、チアシクロオクタン、1
,2−ジチアン、2,3−ジヒドロ−1,4−ジチアフ
タレンなどのスルフィド類、または各種の亜硫酸塩、ス
ルフィン酸などが例示され、好ましくはアニリン、N,
N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、ト
リエチルアミン、FeSO4 、FeCl2・nH2O
、エタンチオール、ベンゼンチオール、ナトリウムエ
タンチオラート、ジエチルスルフィドなどが例示される
。Specifically, for example, aniline, N,N-
Dimethylaniline, N,N-diethylaniline, N,N
- Anilines such as dibutylaniline, amines such as triethylamine, diethylamine, piperidine, 1,2-diaminoethane, FeCl2・nH2O, Fe
S, Fe(2) salts such as FeSO4, CoCl2
, CoBr2 , CoSO4 , CoS etc.
(2) Salts, Mo(5) salts such as MoCl5, thiols such as methanethiol, ethanethiol, benzenethiol, phenylmethanethiol, 1,4-butanedithiol, p-mercaptobenzoic acid, potassium ethanethiolate, sodium ethane Thiol salts such as thiolate, diethyl sulfide, ethylthiobenzene, 1,
2-bis(methylthio)ethane, 4,4'-thiodibenzoic acid, 3-(methylthio)propanol, bis[(ethylthio)methyl]sulfide, thiacyclooctane, 1
, 2-dithiane, 2,3-dihydro-1,4-dithiaphthalene, various sulfites, sulfinic acids, etc., preferably aniline, N,
N-dimethylaniline, N,N-diethylaniline, triethylamine, FeSO4, FeCl2・nH2O
, ethanethiol, benzenethiol, sodium ethanethiolate, diethyl sulfide and the like.
【0023】A液は、一般式(1)により表示される化
合物中に、これらラジカル重合開始加速剤が溶解してい
るものであって、A液中のラジカル重合開始加速剤の濃
度は0.01〜10 wt.%の範囲内であり 0.0
5〜 5 wt.%の範囲内であることが好ましい。
なお、A液の中にさらに両末端にアクリロイル基を有
するポリエーテル化合物の添加も好ましく実施され、そ
の添加量としては一般式(1)の化合物 100重量部
に対して、通常、50 重量部以下であって、好ましく
は、1〜50 重量部、さらに好ましくは、2 〜30
重量部の範囲内であることが望ましい。Liquid A has these radical polymerization initiation accelerators dissolved in the compound represented by the general formula (1), and the concentration of the radical polymerization initiation accelerator in Liquid A is 0. 01-10 wt. Within the range of 0.0
5 to 5 wt. It is preferably within the range of %.
In addition, it is also preferable to add a polyether compound having acryloyl groups at both ends to liquid A, and the amount added is usually 50 parts by weight or less per 100 parts by weight of the compound of general formula (1). and preferably 1 to 50 parts by weight, more preferably 2 to 30 parts by weight.
It is desirable that the content be within the range of parts by weight.
【0024】また、これらポリエーテル化合物としては
、例えば、一般式(4)の化合物Further, as these polyether compounds, for example, compounds of general formula (4)
【0025】[0025]
【化7】
(式中、R1 、R2 は炭素数 1〜5 、好ましく
は、1〜3 のアルキル基、または水素原子であり、R
1 と R2 は同一であっても異なっていてもよく、
p は 4〜30 好ましくは 5〜20 である。)
などが好ましく、特に両末端にアクリル基またはメタク
リル基を有する化合物などが適当な物質として例示され
る。[Formula 7] (wherein, R1 and R2 are an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms, or a hydrogen atom, and R
1 and R2 may be the same or different,
p is 4-30, preferably 5-20. )
etc. are preferable, and compounds having an acrylic group or a methacrylic group at both ends are particularly exemplified as suitable substances.
【0026】次にB液について説明する。Next, liquid B will be explained.
【0027】本発明に使用される一般式(2)により表
示される化合物は、The compound represented by the general formula (2) used in the present invention is:
【0028】[0028]
【化8】
その構造式からも明らかな通り、その両末端がアルキル
エーテル化されたポリエーテルオリゴマーであり、常温
において液状を呈するものである。[Image Omitted] As is clear from its structural formula, it is a polyether oligomer in which both ends are alkyl etherified, and it exhibits a liquid state at room temperature.
【0029】式中の R4 は、水素原子または炭素数
1〜3 のアルキル基であり、オキシアルキレンユニ
ットとしては、例えば、オキシエチレンユニット、オキ
シプロピレンユニット、オキシブチレンユニットなどが
例示され、また、二種類以上のオキシアルキレンユニッ
トが共存していてもよい。R4 in the formula is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and examples of the oxyalkylene unit include oxyethylene unit, oxypropylene unit, oxybutylene unit, etc. More than one type of oxyalkylene unit may coexist.
【0030】これらのオキシアルキレンユニット数 n
は 2≦n≦30 、好ましくは 2≦n≦20さら
に好ましくは 3≦n≦15 である。また、式中の
R3 、R5 は炭素数 1〜5 好ましくは、1〜3
のアルキル基であって、例えば、メチル基、エチル基
、プロピル基、イソプロピル基などが例示される。これ
ら化合物として具体的には、ジメトキシポリエチレング
リコール、ジエトキシポリエチレングリコール、ジプロ
ポキシポリエチレングリコール、ジメトキシポリプロピ
レングリコール、ジエトキシポリプロピレングリコール
、ジメトキシポリエチレン−プロピレングリコール、ジ
メトキシポリエチレン−ブチレングリコールその他が例
示される。Number of these oxyalkylene units n
is 2≦n≦30, preferably 2≦n≦20, and more preferably 3≦n≦15. Also, in the formula
R3 and R5 have 1 to 5 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms
Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group. Specific examples of these compounds include dimethoxypolyethylene glycol, diethoxypolyethylene glycol, dipropoxypolyethylene glycol, dimethoxypolypropylene glycol, diethoxypolypropylene glycol, dimethoxypolyethylene-propylene glycol, dimethoxypolyethylene-butylene glycol, and others.
【0031】一般式(3)により表示される化合物Compound represented by general formula (3)
【0
032】0
032]
【化9】
は常温においては液状を呈する、いわゆる、有機非水溶
媒である。式中の R6 は炭素数 1〜6 、好まし
くは 1〜4 の炭化水素基であって、メチル基、プロ
ピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基
、tert−ブチル基、イソブチル基、ベンチル基など
のアルキル基、フェニル基などのアリール基などを挙げ
ることができる。R7 と R8 は単なる結合、また
は炭素数 1〜3 の二価炭化水素基であって、メチレ
ン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基など
のアルキレン基、フェニレン基などのアリーレン基など
を挙げることができる。R9 はシアノ基、または炭素
数 1〜6 、好ましくは 1〜3 であって、この炭
化水素基については、R6 と同様である。
また、R6 と R9 は相互に連結し環を形成してい
てもよく、このときの R6 と R9 は上記に例示
の炭化水素基に加え、それぞれ二価の炭化水素基の一部
を構成するものである。このような二価の炭化水素基と
しては、炭素数 2〜6 のものであり、エチレン基、
トリメチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基など
のアルキレン基を例示できる。 p 、 q および
r は各々0または1であって R4 がシアノ基であ
る場合を除き、p+q+r>0 である。
を示すものである。[Image Omitted] [Image Omitted] is a so-called organic non-aqueous solvent that is liquid at room temperature. R6 in the formula is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms, such as a methyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, an isobutyl group, and a benzyl group. Examples include alkyl groups such as groups, aryl groups such as phenyl groups, and the like. R7 and R8 are a simple bond or a divalent hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, and include alkylene groups such as methylene group, ethylene group, trimethylene group, and propylene group, and arylene groups such as phenylene group. can. R9 is a cyano group or has 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms, and this hydrocarbon group is the same as R6. In addition, R6 and R9 may be connected to each other to form a ring, and in this case, R6 and R9 each constitute a part of a divalent hydrocarbon group in addition to the hydrocarbon groups exemplified above. It is. Such divalent hydrocarbon groups include those having 2 to 6 carbon atoms, such as ethylene group,
Examples include alkylene groups such as trimethylene group, propylene group, and tetramethylene group. p , q and
r is each 0 or 1, and p+q+r>0, except when R4 is a cyano group. This shows that.
【0033】一般式(3)により表示される化合物とし
ては、具体的には、エチレンカーボネート、プロピレン
カーボネート、γ−ブチロラクトン、ジメトキシエタン
、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジオキソラ
ン、スルホランなどが例示される。Specific examples of the compound represented by the general formula (3) include ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, dimethoxyethane, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, dioxolane, and sulfolane.
【0034】本発明において使用される一般式(3)に
より表される化合物は、その誘電率の値に関係なく使用
可能であるが、特に誘電率 30 以上のものが好まし
い。The compound represented by the general formula (3) used in the present invention can be used regardless of its dielectric constant, but those having a dielectric constant of 30 or more are particularly preferred.
【0035】本発明に使用されるラジカル重合開始剤は
、一般式(2)により示される化合物および/または一
般式(3)により表示される化合物に可溶性のものであ
って、容易にラジカルを発生するものであれば、特に限
定されないが、有機過酸化物などが好適物質として例示
され、有機過酸化物として、ジアルキルパーオキサイド
、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル、ハイ
ドロパーオキサイド、ケトンパーオキサイドなどであり
、具体的には、ベンゾイルパーオキシド、 2,4−ジ
クロロベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシ
ド、ジクミルパーオキシド、メチルエチルパーオキシド
、シクロヘキサノンパーオキシド、クメンハイドロパー
オキシド、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチ
ルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシピ
バレート、アセチルパーオキシド、ジイソプロピルパー
オキシカーボネート、パラメタンハイドロパーオキシド
、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキシド、プロ
ピオニルパーオキシドなどが例示されるのであって、好
ましくは、ベンゾイルパーオキシド、t−ブチルパーオ
キシイソブチレート、アセチルパーオキシド、メチルエ
チルパーオキシドなどが例示される。The radical polymerization initiator used in the present invention is soluble in the compound represented by the general formula (2) and/or the compound represented by the general formula (3), and easily generates radicals. Examples of preferred organic peroxides include dialkyl peroxides, diacyl peroxides, peroxy esters, hydroperoxides, ketone peroxides, etc., but are not particularly limited. Specifically, benzoyl peroxide, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, lauroyl peroxide, dicumyl peroxide, methyl ethyl peroxide, cyclohexanone peroxide, cumene hydroperoxide, t-butyl peroxyacetate, Examples include t-butyl peroxyisobutyrate, t-butyl peroxypivalate, acetyl peroxide, diisopropyl peroxy carbonate, paramethane hydroperoxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, propionyl peroxide, etc. Preferred examples include benzoyl peroxide, t-butyl peroxyisobutyrate, acetyl peroxide, and methyl ethyl peroxide.
【0036】B液は、一般式(2)の化合物および/ま
たは一般式(3)の化合物の中に、これらのラジカル重
合開始剤が溶解しているものであり、B液中のラジカル
重合開始剤の濃度は、0.01〜10wt.%の範囲内
であって、0.05〜 5wt.%の範囲内がより好ま
しい。Liquid B has these radical polymerization initiators dissolved in the compound of general formula (2) and/or the compound of general formula (3), and the radical polymerization initiator in liquid B is The concentration of the agent is 0.01 to 10 wt. % within the range of 0.05 to 5 wt. % range is more preferable.
【0037】また、一般式(2)の化合物と一般式(3
)の化合物を併用する場合の両者の使用比率は、特に限
定されないが、通常、一般式(2)の化合物対一般式(
3)の化合物の重量比が、99:1 〜 1:99 の
範囲内の程度、好ましくは 90:10〜10:90の
範囲内であることが望ましい。Furthermore, the compound of general formula (2) and the compound of general formula (3)
) When using the compound of general formula (
It is desirable that the weight ratio of the compound 3) is within the range of 99:1 to 1:99, preferably within the range of 90:10 to 10:90.
【0038】本発明においては、前記のA液および/ま
たはB液中に、ラジカル重合遅延剤が含有され、さらに
アルカリ金属塩および/またはアンモニウム塩が含有さ
れている。In the present invention, the above-mentioned liquid A and/or liquid B contain a radical polymerization retarder and further contain an alkali metal salt and/or an ammonium salt.
【0039】ラジカル重合遅延剤としては、ラジカル重
合反応を禁止または抑制する作用を有するものであれば
特に限定されることはなく、好適な例としては、1,1
−ジフェニル−2−ピクリルヒドラジル(DPPH),
1,3,5−トリフェニルフェルダジル(VDZ)、2
,6−ジt−ブチル−α−(3,5−ジt−ブチル−4
−オキソ−2,5−シクロヘキサジエン−1−イリデン
−P−トリルオキシ(Galvinoxyl),2,2
,6,6−テトラメチル−4−ピペリドン−1−オキシ
ル、N−(3−N−オキシアニリノ−1,3−ジメチル
ブチリデン)−アニリンオキシド,トリ−P−ニトロフ
ェニルメチルなどの有機酸素ラジカルまたは有機窒素ラ
ジカルなどの安定有機ラジカル類、塩化第二鉄、臭化第
2鉄、塩化第2銅などの高原子価金属塩、ジクロロキノ
ン、ハイドロキノンなどのキノン類、ジチオベンゾイル
ジスルフィドなどの有機イオウ類が挙げられるが、DP
PH などの安定ラジカル類が特に好ましい。The radical polymerization retarder is not particularly limited as long as it has the effect of inhibiting or suppressing the radical polymerization reaction, and preferable examples include 1, 1,
-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH),
1,3,5-triphenylfeldazyl (VDZ), 2
,6-di-t-butyl-α-(3,5-di-t-butyl-4
-Oxo-2,5-cyclohexadiene-1-ylidene-P-tolyloxy (Galvinoxyl), 2,2
, 6,6-tetramethyl-4-piperidone-1-oxyl, N-(3-N-oxyanilino-1,3-dimethylbutylidene)-aniline oxide, tri-P-nitrophenylmethyl, or Stable organic radicals such as organic nitrogen radicals, high-valent metal salts such as ferric chloride, ferric bromide, and cupric chloride, quinones such as dichloroquinone and hydroquinone, and organic sulfurs such as dithiobenzoyl disulfide. can be mentioned, but DP
Stable radicals such as PH 2 are particularly preferred.
【0040】なお、安定ラジカル類における安定とは、
本発明では通常 0〜50℃好ましくは5〜40℃の範
囲で安定であることを意味するものである。[0040] In addition, stability in stable radicals means:
In the present invention, it usually means stable in the range of 0 to 50°C, preferably 5 to 40°C.
【0041】上記ラジカル重合遅延剤の添加量はラジカ
ル重合遅延剤/ラジカル重合開始剤(モル比)が通常2
以下であり、好ましくは 0.001〜1.5 であり
、特に好ましくは 0.01〜1.0 である。もちろ
ん、二種以上のラジカル重合遅延剤を用いることもでき
る。The amount of the radical polymerization retarder added is usually such that the molar ratio of radical polymerization retarder/radical polymerization initiator is 2.
or less, preferably from 0.001 to 1.5, particularly preferably from 0.01 to 1.0. Of course, two or more types of radical polymerization retarders can also be used.
【0042】アルカリ金属塩およびアンモニウム塩とし
ては一般式(1)の化合物、一般式(2)の化合物、ま
たは一般式(3)の化合物に可溶性のものであれば、特
に限定されることはなく例えば、アルカリ金属塩として
は過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カ
リウムなどの過塩素酸アルカリ金属塩、テトラフロロ硼
酸リチウム、テトラフロロ硼酸ナトリウム、テトラフロ
ロ硼酸カリウムなどテトラフロロ硼酸のアルカリ金属塩
、ヘキサフロロ燐酸リチウム、ヘキサフロロ燐酸カリウ
ムなどヘキサフロロ燐酸のアルカリ金属塩、トリフロロ
酢酸リチウムなどトリフロロ酢酸のアルカリ金属塩、ト
リフロロメタンスルホン酸リチウムなどトリフロロメタ
ンスルホン酸のアルカリ金属塩などが例示される。The alkali metal salt and ammonium salt are not particularly limited as long as they are soluble in the compound of general formula (1), the compound of general formula (2), or the compound of general formula (3). Examples of alkali metal salts include alkali metal perchlorates such as lithium perchlorate, sodium perchlorate, and potassium perchlorate; alkali metal salts of tetrafluoroboric acid such as lithium tetrafluoroborate, sodium tetrafluoroborate, and potassium tetrafluoroborate; Examples include alkali metal salts of hexafluorophosphoric acid such as lithium phosphate and potassium hexafluorophosphate, alkali metal salts of trifluoroacetic acid such as lithium trifluoroacetate, and alkali metal salts of trifluoromethanesulfonic acid such as lithium trifluoromethanesulfonate.
【0043】アンモニウム塩としては、過塩素酸テトラ
エチルアンモニウム、過塩素酸テトライソプロピルアン
モニウム、過塩素酸テトラn−ブチルアンモニウムなど
過塩素酸の四級アンモニウム塩、テトラフロロ硼酸テト
ラエチルアンモニウム、テトラフロロ硼酸テトラn−ブ
チルアンモニウム、ヘキサフロロ燐酸テトラエチルアン
モニウム、ヘキサフロロ燐酸テトラn−ブチルアンモニ
ウムなどテトラフロロ硼酸またはヘキサフロロ燐酸の四
級アンモニウム塩、トリフロロメタンスルホン酸テトラ
n−ブチルアンモニウムなどのトリフロロメタンスルホ
ン酸の四級アンモニウム塩などが例示される。Examples of ammonium salts include quaternary ammonium salts of perchloric acid such as tetraethylammonium perchlorate, tetraisopropylammonium perchlorate, and tetra-n-butylammonium perchlorate, tetraethylammonium tetrafluoroborate, and tetra-n-butyl tetrafluoroborate. Ammonium, quaternary ammonium salts of tetrafluoroboric acid or hexafluorophosphoric acid such as tetraethylammonium hexafluorophosphate, tetran-butylammonium hexafluorophosphate, quaternary ammonium salts of trifluoromethanesulfonic acid such as tetran-butylammonium trifluoromethanesulfonate, etc. Illustrated.
【0044】上記のアルカリ金属塩またはアンモニウム
塩の含有量はA液とB液の総量 100重量部に対して
、1〜30 重量部の範囲内が好ましく、3 〜20
重量部の範囲内がさらに好ましい。The content of the above alkali metal salt or ammonium salt is preferably in the range of 1 to 30 parts by weight, and 3 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total amount of liquids A and B.
It is more preferably within the range of parts by weight.
【0045】本発明の高分子固体電解質の製造法におい
ては、A液とB液とを混合して、その後に硬化させるも
のであり、この際に、A液とB液の混合比率は本発明の
目的が損なわれない限り、特に限定されないが、通常、
A液対B液の重量比は 1:10〜10:1 の範囲
内であり 1:5〜5:1の範囲内であることがさらに
好ましい。In the method for producing a solid polymer electrolyte of the present invention, liquids A and B are mixed and then cured, and at this time, the mixing ratio of liquids A and B is set according to the present invention. Generally, but not limited to, as long as the purpose of
The weight ratio of liquid A to liquid B is within the range of 1:10 to 10:1, and more preferably within the range of 1:5 to 5:1.
【0046】A液が過多であれば、生成高分子固体電解
質の低温でのイオン伝導度が低下し易く、またB液が過
多であれば、生成高分子固体電解質のフィルムの強度が
劣弱化し易い。[0046] If there is too much liquid A, the ionic conductivity of the polymer solid electrolyte produced at low temperatures tends to decrease, and if liquid B is too large, the strength of the film of the polymer solid electrolyte produced deteriorates and weakens. easy.
【0047】A液とB液を混合するときの温度は、通常
は、0〜50℃の範囲内であり、5〜40℃の範囲内が
好ましい。勿論、これら両液の取扱い操作は、N2 ,
Ar などの不活性ガス雰囲気下で行われることが必
要である。[0047] The temperature when mixing liquids A and B is usually in the range of 0 to 50°C, preferably in the range of 5 to 40°C. Of course, the handling operations for these two liquids must be performed using N2,
It is necessary to carry out the process under an inert gas atmosphere such as Ar.
【0048】本発明の方法においては、A液とB液が混
合された後、暫くの誘導期間を経過してから硬化が開始
され、他に特別の処置を必要としないが、硬化時の温度
は、通常、0〜50℃、好ましくは 5〜40℃の範囲
内とするものであり、また、硬化時間も各成分の仕込量
、温度などの諸条件によって適宜決定されるが、生産性
の観点から、通常、5 分間〜5 時間、好ましくは
10 分間〜3 時間の範囲内とすることが望ましい。In the method of the present invention, curing starts after a short induction period after liquids A and B are mixed, and no other special treatment is required, but the temperature at the time of curing is The temperature is usually within the range of 0 to 50°C, preferably 5 to 40°C, and the curing time is determined as appropriate depending on various conditions such as the amount of each component and the temperature, but depending on the productivity. From this point of view, usually 5 minutes to 5 hours, preferably
It is desirable that the time be within the range of 10 minutes to 3 hours.
【0049】なお、本発明においてはA液中にプロピレ
ンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメトキシエ
タン、ジメチルスルホキシドなどの有機非水溶媒を、本
発明の目的を損なわない限りにおいて共存させてもよく
、この際の共存量は通常、全体の量の 80wt.%以
下、好ましくは 1〜80wt.%、さらに好ましくは
5〜60wt.%の範囲内が好ましい。[0049] In the present invention, an organic non-aqueous solvent such as propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethoxyethane, dimethyl sulfoxide, etc. may be present in the liquid A as long as it does not impair the purpose of the present invention. The coexisting amount is usually 80wt. of the total amount. % or less, preferably 1 to 80 wt. %, more preferably 5 to 60 wt. It is preferably within the range of %.
【0050】本発明の方法によれば、A液とB液を単に
混合することのみによって、混合物は低温において硬化
し得るので、高分子固体電解質の製造法としては簡易な
工程であり極めて有利のものである。According to the method of the present invention, by simply mixing liquids A and B, the mixture can be cured at a low temperature, so it is a simple process and extremely advantageous as a method for producing a solid polymer electrolyte. It is something.
【0051】即ち、従来の溶媒を使用するキャスト法に
おいては溶媒の乾燥除去の工程が不可欠であったが、本
発明の方法においては除去すべき溶媒が実質的に無いの
で、溶媒駆出工程は当然不要でありさらに所望に応じて
、電極上に直接成膜させることができので電極との密着
性も良好となる。本発明の高分子固体電解質を製造する
に当っては、電池用セパレーターに汎用されている多孔
性ポリプロピレン、ポリプロピレン製不織布など多孔性
合成樹脂フィルムの共存下にA液およびB液を混合する
ことも好適に実施される。That is, in the conventional casting method using a solvent, a step of drying and removing the solvent was essential, but in the method of the present invention, since there is substantially no solvent to be removed, the solvent ejection step is not necessary. Naturally, this is not necessary, and if desired, the film can be formed directly on the electrode, resulting in good adhesion to the electrode. In producing the solid polymer electrolyte of the present invention, liquids A and B may be mixed together in the coexistence of a porous synthetic resin film such as porous polypropylene or polypropylene nonwoven fabric, which are commonly used in battery separators. This is preferably carried out.
【0052】[0052]
【実施例】以下に、本発明を実施例によって具体的に説
明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではな
い。
(実施例1)メトキシポリエチレングリコールモノメタ
クリレート(新中村化学工業株式会社製 M 90 G
,オキシエチレニュニット数: 9)10ml に、
N,N−ジメチルアニリン10mg を加えて、これを
A液とした。[Examples] The present invention will be specifically explained below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these. (Example 1) Methoxypolyethylene glycol monomethacrylate (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. M 90 G
, Oxyethylene unit number: 9) 10ml,
10 mg of N,N-dimethylaniline was added to make this solution A.
【0053】プロピレンカーボネート 10ml に、
過塩素酸リチウム0.75g 、およびベンゾイルパー
オキシド 0.05g を加え、さらに1,1−ジフェ
ニル−2−ピクリルヒドラジル(DPPH)3mg を
加え、これをB液とした。[0053] 10 ml of propylene carbonate,
0.75 g of lithium perchlorate and 0.05 g of benzoyl peroxide were added, and further 3 mg of 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) was added to form a B solution.
【0054】これらA,B2液を 25℃で 2:1
の重量比により混合したところ、初めの 40分間は粘
度の上昇が起こらず、誘導期間を示したが、その後粘度
が上昇し始め、120 分後には硬化が完了しゲル状の
膜が得られた。
交流インピーダンス法により、この膜のイオン伝導度を
測定したところ室温で 3.3×10−3 s/cm
であった。誘導期間があったので極めて容易に高分子固
体電解質作製することができた。
(比較例1)実施例1において、DPPH を添加しな
いことを除いては、実施例2と全く同様の操作を行なっ
たところ、A,B2液を混合した直後から粘度が上昇し
始め、硬化が 25 分間で完了した。イオン伝導度は
室温で2.8×10−3 s/cm であった。
(実施例2)実施例1において、プロピレンカーボネー
ト 10ml のかわりにポリエチレングリコールジメ
チルエーテル(ライオン株式会社製ユーノックス DM
200,オキシエチレンユニット数:約 4)10g
を使用したことを除いては、実施例1と同様の操作を
行なった。[0054] These two solutions A and B were mixed at 25°C in a ratio of 2:1.
When mixed at a weight ratio of . The ionic conductivity of this membrane was measured using the AC impedance method and was found to be 3.3 x 10-3 s/cm at room temperature.
Met. Since there was an induction period, it was possible to fabricate the solid polymer electrolyte extremely easily. (Comparative Example 1) In Example 1, the same operation as in Example 2 was performed except that DPPH was not added. Immediately after mixing the two liquids A and B, the viscosity started to increase and curing was delayed. It was completed in 25 minutes. The ionic conductivity was 2.8 x 10-3 s/cm at room temperature. (Example 2) In Example 1, polyethylene glycol dimethyl ether (Eunox DM manufactured by Lion Corporation) was used instead of 10 ml of propylene carbonate.
200, Number of oxyethylene units: Approx. 4) 10g
The same operation as in Example 1 was performed except that .
【0055】A,B2液を 1:1 の重量比で混合し
たところ、30 分間の誘導期間を示し、その後粘度が
上昇し始め、90 分後には硬化が完了しゲル状の膜が
得られた。交流インピーダンス法によってこの膜のイオ
ン伝導度を測定したところ、室温で 1.5×10−3
s/cm であった。
(実施例3)実施例1において、過塩素酸リチウム 0
.75g のかわりに、過塩素酸テトラエチルアンモニ
ウム 0.92g をB液中に加えたことを除いては、
実施例1と同様の操作を行なった。When the two solutions A and B were mixed at a weight ratio of 1:1, an induction period of 30 minutes was observed, after which the viscosity began to increase, and after 90 minutes, curing was completed and a gel-like film was obtained. . When the ionic conductivity of this membrane was measured using the AC impedance method, it was found to be 1.5 x 10-3 at room temperature.
s/cm. (Example 3) In Example 1, lithium perchlorate 0
.. Except that 0.92g of tetraethylammonium perchlorate was added to Solution B instead of 75g.
The same operation as in Example 1 was performed.
【0056】A,B2液を 1:1 の重量比で混合し
たところ、35 分間の誘導期間を示し、その後粘度が
上昇し始め、100 分後には硬化が完了し、ゲル状の
膜が得られた。交流インピーダンス法によりこの膜のイ
オン伝導度を測定したところ室温で 1.2×10−3
s/cm であった。
(実施例4)実施例1同様のメトキシポリエチレングリ
コールモノメタクリレート 10.0gにトリエチルア
ミン 20mg および 1,3,5−トリフェニルフ
ェルダジル(VDZ)5mgを加え、これをA液とした
。When the two solutions A and B were mixed at a weight ratio of 1:1, an induction period of 35 minutes was observed, after which the viscosity began to increase, and after 100 minutes, curing was completed and a gel-like film was obtained. Ta. The ionic conductivity of this membrane was measured using the AC impedance method and was found to be 1.2 x 10-3 at room temperature.
s/cm. (Example 4) 20 mg of triethylamine and 5 mg of 1,3,5-triphenylfeldazyl (VDZ) were added to 10.0 g of methoxypolyethylene glycol monomethacrylate similar to Example 1, and this was used as Solution A.
【0057】ポリエチレングリコールジメテルエーテル
5.0g と、プロピレンカーボネート50g を混
合したものに、過塩素酸リチウム 0.80g を加え
、さらにクメンハイドロパーオキサイド 0.06g
を加えて、これをB液とした。To a mixture of 5.0 g of polyethylene glycol dimethyl ether and 50 g of propylene carbonate, 0.80 g of lithium perchlorate was added, and further 0.06 g of cumene hydroperoxide was added.
was added, and this was designated as Solution B.
【0058】これらA,B2液を 25℃で 1:1
の重量比により混合したところ始めの 25 分間は粘
度の上昇が起こらず誘導期間を示したが、その後粘度が
上昇し始め、105分後には硬化が完了しゲル状の膜が
得られた。交流インピーダンス法により、この膜のイオ
ン伝導度を測定したところ、室温で 2.1×10−3
s/cm であった。誘導期間があったので極めて容
易に高分子固体電解質を調製することができた。
(実施例5)実施例1のA液、およびB液を 1:1
重量比により混合し、直ちにポリプロピレン製不織布(
日本バイリーン製、厚さ40ミクロン)に含浸させた。
硬化するまでの誘導期間が充分あったので、極めて容易
に半透明の高分子固体電解質フィルムを得ることができ
た。交流インピーダンス法により、このフィルムのイオ
ン伝導度を測定したところ室温で 1.6×10−3
s/cmであった。[0058] These two solutions A and B were mixed in a ratio of 1:1 at 25°C.
When they were mixed at a weight ratio of , the viscosity did not increase for the first 25 minutes, indicating an induction period, but then the viscosity began to increase, and after 105 minutes, curing was completed and a gel-like film was obtained. When the ionic conductivity of this membrane was measured using the AC impedance method, it was found to be 2.1 x 10-3 at room temperature.
s/cm. Since there was an induction period, the solid polymer electrolyte could be prepared very easily. (Example 5) Solution A and solution B of Example 1 were mixed at 1:1.
Mix according to weight ratio and immediately add polypropylene non-woven fabric (
(manufactured by Nippon Vilene, 40 microns thick). Since there was a sufficient induction period until curing, a translucent solid polymer electrolyte film could be obtained very easily. The ionic conductivity of this film was measured using the AC impedance method and was found to be 1.6 x 10-3 at room temperature.
s/cm.
【0059】[0059]
【発明の効果】本発明の高分子固体電解質を製造する方
法は、常温において二液を混合する操作のみでよいこと
から、製造工程として極めて簡易であり甚だ有利である
。また、得られる高分子固体電解質は、そのイオン伝導
度が 0℃において 10−6 S/cm以上と高く
、電極との密着性が良好であることにより、リチウム電
池、プラスチック電池、大容量のコンデンサー、エレク
トロクロミックディスプレーなどの全固体化用などを目
的とする、固体イオニクス素子として広範な用途への応
用が可能である。Effects of the Invention The method for producing the solid polymer electrolyte of the present invention requires only the operation of mixing two liquids at room temperature, and is therefore extremely simple and extremely advantageous as a production process. In addition, the obtained solid polymer electrolyte has a high ionic conductivity of 10-6 S/cm or more at 0°C and has good adhesion with electrodes, making it suitable for use in lithium batteries, plastic batteries, and large-capacity capacitors. It can be applied to a wide range of applications as a solid-state ionics device, such as for all-solid-state devices such as electrochromic displays.
Claims (1)
方が、ラジカル重合遅延剤、アルカリ金属塩および/ま
たはアンモニウム塩を含有し、該AおよびB両液を混合
して得られることを特徴とする高分子固体電解質の製造
方法。但しA液は一般式(1)により表示される化合物
にラジカル重合開始加速剤が溶解した溶液であり、【化
1】 (式中、R1 は水素、または炭素数 1〜5 のアル
キル基、R2 は炭素数 1〜5 のアルキル基であり
、m は 2≦m≦30 の整数を示す。)またB液は
一般式(2)により表示される化合物 【化2】 (式中、R3 、R5 は炭素数 1〜5 のアルキル
基、R4 は水素、または炭素数 1〜3のアルキル基
であり、n は 2≦n≦30 の整数を示す。)およ
び/または一般式(3)により表示される化合物 【化3】 を示し、R6 は炭素数 1〜6 の炭化水素基、R7
および R8 は単なる結合または炭素数 1〜3
の二価炭化水素基、R9 は炭素数 1〜6 の炭化水
素基またはシアノ基を示し、R6 および R9 は相
互に連結して環を形成してもよく、p 、q および
rは各々0または1であって R4 がシアノ基である
場合を除き、p+q+r>0 である。)にラジカル重
合開始剤が溶解した溶液である。1. At least one of liquid A or liquid B contains a radical polymerization retarder, an alkali metal salt and/or an ammonium salt, and is obtained by mixing both liquids A and B. A method for producing a solid polymer electrolyte. However, liquid A is a solution in which a radical polymerization initiation accelerator is dissolved in the compound represented by the general formula (1), and is [Formula 1] (wherein, R1 is hydrogen, or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and m is an integer of 2≦m≦30.) Liquid B is a compound represented by the general formula (2) [Formula 2] (wherein, R3, R5 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, R4 is hydrogen or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and n is an integer of 2≦n≦30) and/or represented by general formula (3). represents a compound [Chemical formula 3], R6 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, R7
and R8 is a simple bond or carbon number 1-3
is a divalent hydrocarbon group, R9 represents a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or a cyano group, R6 and R9 may be connected to each other to form a ring, and p, q and
r is 0 or 1, and p+q+r>0, except when R4 is a cyano group. ) is a solution in which a radical polymerization initiator is dissolved.
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