JPH05120912A - 高分子固体電解質 - Google Patents

高分子固体電解質

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JPH05120912A
JPH05120912A JP28438091A JP28438091A JPH05120912A JP H05120912 A JPH05120912 A JP H05120912A JP 28438091 A JP28438091 A JP 28438091A JP 28438091 A JP28438091 A JP 28438091A JP H05120912 A JPH05120912 A JP H05120912A
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JP
Japan
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polymer
oxide
solid polyelectrolyte
side chain
solid
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JP28438091A
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English (en)
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Yoshiko Sato
佳子 佐藤
Yasushi Uemachi
裕史 上町
Tadashi Tonomura
正 外邨
Kenichi Takeyama
健一 竹山
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、室温で高いイオン伝導度を有する
高分子固体電解質を作成し、一次電池、二次電池、コン
デンサーなどの電気化学素子を安定化を図ることを目的
とする。 【構成】 ポリアルキレンオキサイド構造の側鎖をもっ
た主鎖がビニルポリマーである高分子とアルカリ金属塩
と高沸点液体との混合系の構成からなる高分子固体電解
質である。高沸点液体としてポリエチレンオキサイドジ
メチルエーテルなどの、アルカリ金属塩が溶解し、作動
温度では気化し難いものを用いることによって安定な構
成となる。また、アルカリ金属塩の解離性が高く、高い
イオン電導度を有する高分子固体電解質が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高分子固体電解質に関す
るもので、一次電池、二次電池、コンデンサー、エレク
トロクロミック表示素子などの電気化学素子用電解質と
して利用できるものである。
【0002】
【従来の技術】従来、一次電池、二次電池、コンデンサ
ー、エレクトロクロミック表示素子などの電気化学素子
の電解質としては液体が用いられてきた。
【0003】しかしながら、液体の電解質は漏液が発生
し、長期間の信頼性に欠ける欠点を有している。
【0004】一方、固体電解質はこの様な欠点はなく、
前述の種々の電気化学素子に使用すると、素子の製造の
簡略化を図れると同時に、素子自身の小型・軽量化を図
れ、さらに耐漏液性で信頼性の高い素子を提供できるこ
とが可能となる。このため、固体電解質に対する研究開
発が活発に行われている。
【0005】従来より、研究開発が行われている固体電
解質としては無機系材料、複合系材料および有機系材料
の三つに大別できる。無機系材料としては、ヨウ化銀、
Li2Ti37、β−アルミナ、RbAg45 、リン
タングステン酸などが知られている。しかし、無機系材
料は任意の形状に製膜したり成形することが困難な場合
が多い。さらに、原料が高価である。十分なイオン伝導
性を得るためには、室温より高い温度が必要となるもの
が多い。この様な欠点は、実用上の問題となる。
【0006】この無機系材料の製膜上の欠点をなくすた
め、樹脂との複合化する方法が提案されている(特開昭
63−78405号公報など)。この方法も、無機材料
相互の界面が外部ストレスに起因する剥離からイオン伝
導性の不安定要因を有する。
【0007】上記の欠点を改良する材料として有機系材
料が注目され研究されている。有機系材料としては、マ
トリックスとなる高分子とキャリアとなる電解質塩とか
ら構成される。それらの系はポリエチレンオキサイド
(PEO)とアルカリ金属塩が結晶性の錯体を形成し
て、高いイオン伝導性を示すことが報告されて以来、
PEO、プロピレンオキサイド、ポリエチレンイミン、
ポリエピクロロヒドリン、ポリホスファゼンなどの高分
子固体電解質の研究が活発に行われてきた。この様な有
機系材料の高分子固体電解質は無機系材料に比較して、
軽量で柔軟性、高エネルギ密度を有し、材料自体フィル
ム加工性を有している。この様な優れた特性を維持しつ
つ、高いイオン伝導性を有する高分子高分子電解質を得
るため研究が活発に行われている。
【0008】従来提案されている内容としては、前述の
直鎖状の高分子を固体電解質として使う方法がある。こ
の方法は、マトリックス高分子中へ解離したイオンはポ
リマー中の酸素(−O−)と会合体を作って溶媒和し、
電界を印加することにより、イオンは会合と解離を繰り
返しながら拡散輸送さる現象を利用したものである。こ
の時、イオンは高分子の熱運動による高分子鎖の局所的
な配置を変化させ輸送される。従って、高分子はガラス
転移温度の低いものを選択すればよい。しかしながら、
これらの直鎖状高分子は室温付近が結晶化点であり、イ
オン伝導性が低下する原因となっている。
【0009】高分子固体電解質において、室温で高いイ
オン伝導性を実現するためには、アモルファス領域を存
在させることが必要となる。この方法として、ポリオキ
シアルキレングリセリンをアルキレンジイソシアネート
で架橋する方法(特開昭63−55811号公報)やト
リレンジイソシアネートで架橋する方法が提案されてい
る。
【0010】また、両末端に反応性二重結合を持ったポ
リオキシアルキレンと片末端に二重結合を持ったポリ
(メトキシオキシアルキレン)の共重合による架橋樹脂
を用いることも提案されている。
【0011】さらに、二官能性高分子と単官能性の高分
子の反応によるネットワーク中にプロピレンカーボネー
ト、エチレンカーボネート、スルホラン、γ−ブチロラ
クトンなどの単独または混合溶媒を混合してアルカリ金
属塩の解離とイオンの移動を促進した系も提案されてい
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな反応性二重結合を持った化合物の共重合体において
は、架橋点や重合した主鎖の構造によってオキシアルキ
レン鎖の運動の制限が起こるため高いイオン伝導性が得
ることができず、また機械的強度が得られにくいという
欠点があった。
【0013】また、架橋方法として使用されるイソシア
ネートは反応性が高く、水分の管理や使用するイソシア
ネート自身の活性度の管理などを材料調合時に行なわな
ければ、再現性のある架橋状態を実現することは困難で
ある。さらに、ウレタン架橋体を電池に使用した場合、
ウレタン結合中の活性水素が電気化学反応により分解、
切断を起こし高分子固体電解質が安定性にかけるという
課題があった。
【0014】さらに溶媒を混合した系では、溶媒がマト
リックス中から抜け出してくることによって電解質とし
ての性質が変化するという課題があった。
【0015】本発明の目的は上記欠点を解消し、製造時
に取扱いが容易で、室温で高いイオン伝導性を有し、か
つ安定な高分子固体電解質を提供することを目的とす
る。
【0016】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、ビニルポリマーの主鎖とポリ(アルキレンオ
キサイド)構造からなる側鎖をもった高分子に、アルカ
リ金属塩を溶解した高沸点溶媒が保持される構成を有す
る。ポリオキシアルキレン部分は、オキシエチレン、ま
たはオキシプロピレンのホモポリマー、または両者のラ
ンダムコポリマーとし、オキシアルキレン部分の結晶化
を抑えている。
【0017】また、混合する高沸点溶媒としては、ポリ
エチレンオキサイドジメチルエーテル、ポリプロピレン
オキサイドジメチルエーテル、またはエチレンオキサイ
ドとプロピレンオキサイドのランダムコポリマーのジメ
チルエーテルであり、オキシアルキレンからなる繰り返
しユニット数が4から15であるものの中から少なくと
も1種類が選ばれ、ネットワーク構造を有する高分子量
化合物中に保持される。
【0018】
【作用】ビニルポリマーを主鎖として機械的強度を確保
し、側鎖のポリ(オキシアルキレン)構造によってアル
カリ金属塩を溶解した高沸点溶媒と親和性をもたせて溶
媒が保持させることが可能である。また、側鎖のポリ
(オキシアルキレン)鎖がセグメント運動可能な構造で
あるためにイオン伝導を助ける。さらに、高沸点溶媒
は、高分子鎖とミクロ相分離構造をとって相溶し、溶媒
部分の連続相が形成されることによりイオンの移動の導
路が十分確保できる。
【0019】さらに、高分子のポリオキシアルキレン部
分、および、高沸点溶媒として混合するポリアルキレン
オキサイドジメチルエーテルをそれぞれオキシエチレ
ン、またはオキシプロピレンのホモポリマー、または両
者のランダムコポリマーとすることで、低温での結晶化
を抑え、イオン伝導性の向上が可能である。
【0020】
【実施例】以下、具体例について、詳細に述べる。
【0021】(実施例1)スチレンとヒドロキシスチレ
ンのブロック共重合体の水酸基にポリエチレンオキサイ
ドを添加した構造を有するグラフトコポリマー(Mw:
30万)10gとトリフルオロメタンスルホン酸リチウ
ム2gを溶解したジオキサン、エタノール混合溶液を調
整し、さらに分子量200のポリエチレンオキサイドジ
メチルエーテル20gを混合した。Ti箔上にキャステ
ィングし、80℃の真空乾燥器で8時間かけて溶媒を除
去した。このようにして厚さ100μmの固体状の膜を
作成した。操作は、アルゴン気流中で行ない、酸素及び
水分の影響を抑えた。
【0022】このようにして得られた膜(厚さ:100
μm)の電導度をTiを電極として測定し、25℃にお
いて1.5×10ー3 S/cmという電導度を得た。さらに
−20℃において2×10ー4S/cmという値を得た。この
膜の機械的強度は、引っ張り強度20kg cm-2を示し
た。
【0023】また、60℃の恒温槽で20時間保存した
後の重量の減少は認められず、25℃における電導度も
変化しなかった。
【0024】(実施例2)スチレンとビニルアルコール
のブロック共重合体の水酸基にエチレンオキサイドとプ
ロピレンオキサイドのランダム共重合体を添加した構造
を有するグラフトコポリマー(Mw:20万)10gと
トリフルオロメタンスルホン酸リチウム2gを溶解した
ジオキサン、エタノール混合溶液を調整し、さらに分子
量230のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイド
のランダム共重合体のジメチルエーテル20gを混合し
た。Ti箔上にキャスティングし、80℃の真空乾燥器
で8時間かけて溶媒を除去した。このようにして厚さ1
50μmの固体状の膜を作成した。操作は、アルゴン気
流中で行ない、酸素及び水分の影響を抑えた。
【0025】このようにして得られた膜(厚さ:150
μm)の電導度をTiを電極として測定し、25℃にお
いて1×10ー3 S/cmという電導度を得た。さらに−2
0℃において1×10ー4 S/cmという値を得た。この膜
の機械的強度は、引っ張り強度で 30kg cm-2を示し
た。
【0026】また、60℃の恒温槽で20時間保存した
後の重量の減少は認められず、25℃における電導度も
変化しなかった。
【0027】
【比較例】10gのポリ(オキシエチレン)ジメタクリ
ル酸エステル(オキシエチレンユニット数:9、分子
量:536、新中村化学工業)と30gのポリ(メトキ
シオキシエチレン)メタクリル酸エステル(オキシエチ
レンユニット数:9、分子量:468、新中村化学工
業)と2gのトリフルオロメタンスルホン酸リチウムを
溶解した分子量200のポリエチレンオキサイドジメチ
ルエーテル20gを混合し、光増感剤であるベンジルジ
メチルケタールを0.2g加えて溶解し、チタン箔上に
直径20mmの円あたり0.2gを流し込んで、紫外線を
照射して重合反応を行った。操作は、不活性ガスである
アルゴン気流中で行い酸素及び水分の影響を抑えた。
【0028】このようにして得られた膜(厚さ:200
μm)の電導度をTiを電極として測定し、25℃にお
いて1×10ー3S/cmという電導度を得た。さらに−20
℃において6×10ー4S/cmという値を得た。この膜の機
械的強度は、引っ張り強度で15kg cm-2を示した。
【0029】また、60℃の恒温槽で20時間保存した
後に10%の重量の減少があった。25℃における電導
度が8×10-4S/cmとなった。
【0030】
【発明の効果】以上のようにオキシアルキレン構造を持
った側鎖を有する高分子にアルカリ金属塩を混合した高
沸点溶媒を保持させることによって、イオンの解離性、
移動度が向上し、飛躍的に高いイオン伝導度を有する高
分子固体電解質を作成することができる。したがって、
一次電池、二次電池、コンデンサー、エレクトロクロミ
ック表示素子などの電気化学素子の高分子固体電解質に
適するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹山 健一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】側鎖を有する高分子(1)と、高沸点液体
    (2)とアルカリ金属塩(3)とを混合したことを特徴
    とする高分子固体電解質。
  2. 【請求項2】主鎖の構造がビニル化合物の重合体である
    ことを特徴とする請求項1記載の高分子固体電解質。
  3. 【請求項3】側鎖の構造がポリアルキレンオキサイド構
    造であることを特徴とする請求項1記載の高分子固体電
    解質。
  4. 【請求項4】高分子(1)の側鎖のアルキレンオキサイ
    ド骨格がエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイ
    ドのホモポリマーおよび両者のコポリマーで末端がメト
    キシ化されていることを特徴とする請求項1記載の高分
    子固体電解質。
  5. 【請求項5】高沸点液体(2)が、ポリエチレンオキサ
    イドジメチルエーテルまたはポリプロピレンオキサイド
    のジメチルエーテルであり、オキシエチレンまたはオキ
    シプロピレンからなる繰り返しユニット数が4から15
    であることを特徴とする請求項1記載の高分子固体電解
    質。
  6. 【請求項6】高沸点液体(2)が、エチレンオキサイド
    とプロピレンオキサイドのランダムコポリマーのジメチ
    ルエーテルであり、オキシエチレンまたはオキシプロピ
    レンからなる繰り返しユニット数が4から15であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の高分子固体電解質。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003036656A1 (en) * 2001-10-19 2003-05-01 Shirouma Science Co., Ltd. Polymer gel electrolyte composition and process for producing the same
WO2005027144A1 (ja) * 2003-09-12 2005-03-24 Nippon Soda Co., Ltd. 高分子固体電解質用組成物、高分子固体電解質、ポリマー、高分子固体電解質電池、イオン伝導性膜、共重合体、及び、共重合体の製造方法
WO2008018410A1 (en) * 2006-08-07 2008-02-14 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Electrode for fuel cell, method for producing the same, and fuel cell
US7579401B2 (en) 2002-07-23 2009-08-25 Nippon Soda Co., Ltd. Solid polymer electrolyte
JP2011510456A (ja) * 2008-01-16 2011-03-31 シーオゥ インコーポレイテッド バッテリー用のポリマー電解質

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003036656A1 (en) * 2001-10-19 2003-05-01 Shirouma Science Co., Ltd. Polymer gel electrolyte composition and process for producing the same
US7285360B2 (en) 2001-10-19 2007-10-23 Shirouma Science Co., Ltd. Polymer gel electrolyte composition and method of producing the same
US7579401B2 (en) 2002-07-23 2009-08-25 Nippon Soda Co., Ltd. Solid polymer electrolyte
WO2005027144A1 (ja) * 2003-09-12 2005-03-24 Nippon Soda Co., Ltd. 高分子固体電解質用組成物、高分子固体電解質、ポリマー、高分子固体電解質電池、イオン伝導性膜、共重合体、及び、共重合体の製造方法
JP2005089510A (ja) * 2003-09-12 2005-04-07 Nippon Soda Co Ltd ブロック・グラフト共重合体及びそれらを用いた高分子固体電解質
KR100779895B1 (ko) * 2003-09-12 2007-11-28 닛뽕소다 가부시키가이샤 중합체 고체 전해질용 조성물, 중합체 고체 전해질,중합체, 중합체 고체 전해질 전지, 이온 전도성막,공중합체 및 공중합체의 제조방법
US7678860B2 (en) 2003-09-12 2010-03-16 Nippon Soda Co., Ltd. Composition for polymer solid electrolyte, polymer solid electrolyte, polymer, polymer solid electrolyte battery, ionconductive membrane, copolymer and process for producing the copolymer
JP4562364B2 (ja) * 2003-09-12 2010-10-13 日本曹達株式会社 ブロック・グラフト共重合体及びそれらを用いた高分子固体電解質
WO2008018410A1 (en) * 2006-08-07 2008-02-14 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Electrode for fuel cell, method for producing the same, and fuel cell
JP2011510456A (ja) * 2008-01-16 2011-03-31 シーオゥ インコーポレイテッド バッテリー用のポリマー電解質

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