JPH05315007A - Solid electrolyte cell - Google Patents

Solid electrolyte cell

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JPH05315007A
JPH05315007A JP4155546A JP15554692A JPH05315007A JP H05315007 A JPH05315007 A JP H05315007A JP 4155546 A JP4155546 A JP 4155546A JP 15554692 A JP15554692 A JP 15554692A JP H05315007 A JPH05315007 A JP H05315007A
Authority
JP
Japan
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inorganic salt
polyalkylene oxide
electrolyte
solid electrolyte
composition
Prior art date
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Pending
Application number
JP4155546A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiharu Matsuda
好晴 松田
Masayuki Morita
昌行 森田
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.)
Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH05315007A publication Critical patent/JPH05315007A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PURPOSE:To get a solid electrode cell which has good characteristics, particular ly excellent charge-and-discharge efficiency by using a film, as an electrolyte, made up by hardening a composition whose main component is a specified high molecular compound. CONSTITUTION:A film obtained by hardening a composition made up of acryloile modified polyalkylene oxide containing an acrylode group structure expressed by Formula I and a polyalkylene oxide structure expressed by Formula II, inorganic salt and a crown ether compound obtained by heating or irradiating such an active light as ultraviolet ray, visible light, electron beam, etc., is used as an electrolyte. As an example of the acryloile modified polyalkylene oxide, triethylene glycol monoacrylate, etc., and as an example of the inorganic salt, LiClO4, LiI, etc., and as an example of the crown ether, 1, 4, 7, 10- tetraoxacyclododecane, etc., may be used.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高分子化合物を主成分
とする固体電解質電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid electrolyte battery containing a polymer compound as a main component.

【0002】[0002]

【従来の技術及びその問題点】従来から、電池の電解質
として用いられている液体電解質は、部品外部への液漏
れ、電極物質の溶出などが発生しやすいため、長期信頼
性の問題がある。これに対して、固体電解質はそのよう
な問題がなく、各装置の部品の構成が簡略化でき、更に
薄膜化により部品の軽量化、小型化が可能となる利点を
有している。これらの特徴は、エレクトロニクスの進展
に伴った小型、軽量で信頼性の高い各種部品に対する要
求に適合しているため、その開発研究が活発に行われて
いる。
2. Description of the Related Art Liquid electrolytes conventionally used as battery electrolytes have a problem of long-term reliability because liquid leaks to the outside of parts and elution of electrode substances easily occur. On the other hand, the solid electrolyte does not have such a problem, and has the advantage that the structure of the parts of each device can be simplified and that the thinning of the parts allows the parts to be made lighter and smaller. Since these features meet the requirements for small, lightweight, and highly reliable parts that accompany the progress of electronics, their research and development are being actively conducted.

【0003】固体電解質材料としては、従来より、主に
無機物、例えばβ−アルミナ、酸化銀、ルビジウム、ヨ
ウ化リチウムなどが知られている。しかし、無機物は任
意の形に成形、成膜するのが困難な場合が多く、かつ一
般に高価格であるため、実用上は問題が多い。
As the solid electrolyte material, conventionally, mainly inorganic substances such as β-alumina, silver oxide, rubidium and lithium iodide have been known. However, it is often difficult to mold and form an inorganic material into an arbitrary shape, and since it is generally expensive, there are many problems in practical use.

【0004】一方、高分子物質(ポリマー)は均一な薄
膜を任意の形状に容易に加工できる長所があるところか
ら、種々のポリマーを用いた固体電解質がこれまでに提
案されている。すなわち、ポリエチレンオキシド、ポリ
プロピレンオキシド、ポリエチレンイミン、ポリエピク
ロルヒドリンなどをベースポリマーとして、Li、Na
などの無機塩との組み合わせからなる固体電解質組成物
及びそれらの組成物を用いた電池が既に開示されている
(例えば、特開昭55−98480号、同58−108
667号、同58−188062号、同58−1880
63号、及び米国特許4,576,882号各公報参
照)。しかしながら、これらのポリマーと無機塩との組
成物は、実用化のためにはイオン伝導性が不十分であ
り、改善が求められていた。
On the other hand, high molecular substances (polymers) have the advantage that a uniform thin film can be easily processed into an arbitrary shape, so solid electrolytes using various polymers have been proposed so far. That is, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethyleneimine, polyepichlorohydrin, etc. are used as base polymers, and Li, Na
Solid electrolyte compositions comprising a combination with an inorganic salt such as the above and batteries using these compositions have been already disclosed (for example, JP-A-55-98480 and JP-A-58-108).
No. 667, No. 58-188062, No. 58-1880
63, and U.S. Pat. No. 4,576,882). However, compositions of these polymers and inorganic salts have insufficient ionic conductivity for practical use, and improvements have been demanded.

【0005】例えば、特開昭58−82477号公報で
は、ポリエチレンオキシド、アルカリ金属塩及び網状構
造化可能なポリマーからなる組成物を、網状構造とした
固体電解質が開示されている。しかし、ここで用いられ
ているポリエチレンオキシドの分子量が高くアルカリ金
属塩と結晶性錯体を形成しやすいため、イオン伝導性が
不十分である。また、アクリロイル変性ポリアルキレン
オキシドと無機塩からなる組成物、あるいは、さらにポ
リエチレンアルキレングリコール又は有機溶媒を加えた
組成物を硬化させたイオン伝導性固体電解質が開示され
ている(特開昭63−94501号公報、同63−94
563号公報、同63−135477号公報参照)。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-82477 discloses a solid electrolyte having a reticulated structure of a composition comprising polyethylene oxide, an alkali metal salt and a polymer capable of forming a reticulated structure. However, since the polyethylene oxide used here has a high molecular weight and easily forms a crystalline complex with an alkali metal salt, its ionic conductivity is insufficient. Also disclosed is an ion conductive solid electrolyte obtained by curing a composition comprising an acryloyl-modified polyalkylene oxide and an inorganic salt, or a composition obtained by further adding polyethylene alkylene glycol or an organic solvent (JP-A-63-94501). No. 63-94
563 and 63-135477).

【0006】また、ポリ弗化ビニリデンおよびその共重
合体などの含フッ素系ポリマーと無機塩を主成分とする
イオン伝導体が知られている(特開昭59−14960
1号公報、特開昭60−31554号公報参照)。
Further, an ionic conductor containing a fluorine-containing polymer such as polyvinylidene fluoride and its copolymer and an inorganic salt as main components is known (Japanese Patent Laid-Open No. 59-14960).
No. 1, JP-A-60-31554).

【0007】高分子量ポリエチレンオキシドに、クラウ
ンエーテルを添加する方法も知られている(J.Ele
ctorochem.Soc.,vol.137,38
30(1990))。これらの固体電解質においては、
イオン伝導性とともに重要な特性であるカチオン輸率が
低い問題点がある。すなわち、無機塩の解離により生じ
たカチオン及びアニオンの両方の移動がイオン伝導性に
寄与すると考えられるが、電池の電解質として用いる場
合、アニオンの移動は電解質の安定性を低下させるた
め、電池の充放電のサイクルを繰り返すと、急激に効率
が低下する問題点がある。そのため、カチオンによるイ
オン伝導性の寄与の割合、すなわち、カチオン輸率がで
きるだけ高いことが望ましい。このカチオン輸率を向上
させる方法として、例えば、特開昭61−47713号
公報では、メタクリル酸リチウムとメチルエーテルオリ
ゴエチレンオキシドメタクリル酸エステルとの共重合体
を用いた固体電解質が開示されている。しかしながら、
この固体電解質はカチオン輸率が高いもののイオン伝導
性が低い欠点がある。
A method of adding crown ether to high molecular weight polyethylene oxide is also known (J. Ele).
ctrochem. Soc. , Vol. 137, 38
30 (1990)). In these solid electrolytes,
Along with ionic conductivity, there is a problem that the cation transport number which is an important characteristic is low. That is, it is considered that the migration of both cations and anions generated by the dissociation of the inorganic salt contributes to the ionic conductivity, but when used as the electrolyte of the battery, the migration of the anion decreases the stability of the electrolyte, and therefore the charge of the battery is reduced. When the discharge cycle is repeated, there is a problem that the efficiency drops sharply. Therefore, it is desirable that the ratio of ionic conductivity contribution by cations, that is, the cation transport number is as high as possible. As a method for improving the cation transport number, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-47713 discloses a solid electrolyte using a copolymer of lithium methacrylate and methyl ether oligoethylene oxide methacrylic acid ester. However,
Although this solid electrolyte has a high cation transport number, it has a drawback of low ionic conductivity.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、優れた特性
を有する固体電解質電池を提供する。
The present invention provides a solid electrolyte battery having excellent characteristics.

【0010】[0010]

【問題解決のための技術的手段】本発明は、一般式The present invention has the general formula

【化1】 (式中、Rは水素または低級アルキル基を示す)で表
わされるアクリロイル基構造と一般式
[Chemical 1] (In the formula, R 1 represents hydrogen or a lower alkyl group) and an acryloyl group structure represented by the general formula

【化2】 (式中、Rは水素または低級アルキル基を示し、nは
1〜30の整数を示す)で表わされるポリアルキレンオ
キシド構造とを含有するアクリロイル変性ポリアルキレ
ンオキシド、無機塩及びクラウンエーテル化合物からな
る組成物を硬化させて得た薄膜を電解質として用いた固
体電解質電池に関する。
[Chemical 2] (Wherein, R 2 represents hydrogen or a lower alkyl group, and n represents an integer of 1 to 30) and an acryloyl-modified polyalkylene oxide, an inorganic salt and a crown ether compound. The present invention relates to a solid electrolyte battery using a thin film obtained by curing a composition as an electrolyte.

【0011】本発明におけるアクリロイル変性ポリアル
キレンオキシドの具体例としては、例えば、トリエチレ
ングリコールモノアクリレート、テトラエチレングリコ
ールモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノア
クリレート、メトキシテトラエチレングリコールモノア
クリレート、フェノキシテトラエチレングリコールモノ
アクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノア
クリレート、トリエチレングリコールモノメタクリレー
ト、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、メト
キシポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリ
エチレングリコールシンナメート、ポリエチレングリコ
ールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタク
リレート、トリエチレングリコールトリメチロールプロ
パントリアクリレート、及び上記の化合物中のエチレン
グリコール構造をプロピレングリコール構造に替えた化
合物などを用いることができる。上記アクリロイル変性
ポリアルキレンオキシドの分子量は、特に制限はなく、
通常、分子量200〜10000、好ましくは250〜
3000のものが用いられる。また、上記アクリロイル
変性ポリアルキレンオキシドは、二種以上併用すること
ができる。
Specific examples of the acryloyl-modified polyalkylene oxide in the present invention include, for example, triethylene glycol monoacrylate, tetraethylene glycol monoacrylate, polyethylene glycol monoacrylate, methoxytetraethylene glycol monoacrylate, phenoxytetraethylene glycol monoacrylate, Methoxy polyethylene glycol monoacrylate, triethylene glycol monomethacrylate, polyethylene glycol monomethacrylate, methoxy polyethylene glycol monomethacrylate, polyethylene glycol cinnamate, polyethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol trimethylolpropane triacryl DOO, and ethylene glycol structure in the above compounds can be used as the compound was changed to propylene glycol structure. The molecular weight of the acryloyl-modified polyalkylene oxide is not particularly limited,
Usually, the molecular weight is 200 to 10,000, preferably 250 to
The one of 3000 is used. Further, two or more kinds of the above-mentioned acryloyl-modified polyalkylene oxide can be used in combination.

【0012】本発明における無機塩の具体例としては、
LiClO、LiI、LiSCN、LiBF、Li
AsF、LiCFSO、LiPF、NaI、N
aClO、NaSCN、NaBr、KI、CsSC
N、AgNO、CuCl、Mg(ClOなど
のアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の1種を含む
無機塩を用いることができる。また、第4級窒素を含む
アンモニウム塩、すなわち、(CHNSCN、
(CHNClO、(CHNCl、(CH
NBr、(CHNBF、(C
NSCN、(CNClO、(C
NCl、(CNBr、(CNCF
SO、(C)(CHNCl、(C
)(CHNBr、(C)(C
NBr、(C)(CNBFなどの無
機塩を用いることができる。
Specific examples of the inorganic salt in the present invention include:
LiClO 4 , LiI, LiSCN, LiBF 4 , Li
AsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , NaI, N
aClO 4 , NaSCN, NaBr, KI, CsSC
An inorganic salt containing one of alkali metals or alkaline earth metals such as N, AgNO 3 , CuCl 2 , and Mg (ClO 4 ) 2 can be used. In addition, an ammonium salt containing a quaternary nitrogen, that is, (CH 3 ) 4 NSCN,
(CH 3 ) 4 NClO 4 , (CH 3 ) 4 NCl, (CH
3 ) 4 NBr, (CH 3 ) 4 NBF 4 , (C 2 H 5 ) 4
NSCN, (C 2 H 5) 4 NClO 4, (C 2 H 5) 4
NCl, (C 2 H 5) 4 NBr, (C 2 H 5) 4 NCF
3 SO 3 , (C 6 H 5 ) (CH 3 ) 3 NCl, (C 6 H
5) (CH 3) 3 NBr , (C 6 H 5) (C 2 H 5) 3
NBr, it is possible to use an inorganic salt such as (C 6 H 5) (C 2 H 5) 3 NBF 4.

【0013】上記の無機塩の含有量は、アクリロイル変
性ポリアルキレンオキシド及びポリアルキレングリコー
ルのアルキレンオキシドユニット(以下、EOと略称す
る)に対して、(無機塩/EO)×100(モル%)が
好ましくは0.05〜50モル%、より好ましくは0.
1〜30モル%となる量である。上記無機塩の含有量が
多すぎると、過剰の無機塩が解離せず、単に混在するの
みになり、このためイオン伝導性が逆に低下する。ま
た、含有量が少なすぎても、解離するイオンの数が少な
くなり、イオン伝導性が低下する。また、上記無機塩
は、2種以上併用することができる。
The content of the above-mentioned inorganic salt is (inorganic salt / EO) × 100 (mol%) based on the alkylene oxide unit (hereinafter abbreviated as EO) of acryloyl-modified polyalkylene oxide and polyalkylene glycol. It is preferably 0.05 to 50 mol%, more preferably 0.
The amount is 1 to 30 mol%. If the content of the above-mentioned inorganic salt is too large, the excess inorganic salt does not dissociate, but simply mixes, and the ionic conductivity is reduced. Also, if the content is too small, the number of dissociated ions is reduced, and the ionic conductivity is reduced. Further, two or more kinds of the above inorganic salts can be used in combination.

【0014】本発明におけるクラウンエーテルの具体例
としては、1,4,7,10−テトラオキサシクロドデ
カン、1,4,7,10,13−ペンタオキサシクロペ
ンタデカン(以下、15Cr5と略)、1,4,7,1
0,13,16−ヘキサオキサシクロオクタデカン、
2,3,11,12−ジベンゾ−1,4,7,10,1
3,16−ヘキサオキサシクロオクタデカ−2,11−
ジエン、2,3,11,12−ジシクロヘキシル−1,
4,7,10,13,16−ヘキサオキサシクロオクタ
デカンなどを用いることができる。
Specific examples of the crown ether in the present invention include 1,4,7,10-tetraoxacyclododecane, 1,4,7,10,13-pentaoxacyclopentadecane (hereinafter abbreviated as 15Cr5), 1 , 4, 7, 1
0,13,16-hexaoxacyclooctadecane,
2,3,11,12-dibenzo-1,4,7,10,1
3,16-hexaoxacyclooctadeca-2,11-
Diene, 2,3,11,12-dicyclohexyl-1,
4,7,10,13,16-hexaoxacyclooctadecane or the like can be used.

【0015】本発明においては、上記のアクリロイル変
性ポリアルキレンオキシド、無機塩及びクラウンエーテ
ルの3成分に加えて、ポリアルキレングリコールあるい
は有機溶媒を添加してもよい。ポリアルキレングリコー
ルとしては、分子量が2000以下のものが好ましく、
例えば、テトラエチレングリコール、ヘキサエチレング
リコール、オクタエチレングリコール、及びそれらのモ
ノあるいはジメチルエーテル、並びに上記の化合物のエ
チレングリコール構造をプロピレングリコール構造に替
えた化合物を挙げることができる。
In the present invention, polyalkylene glycol or an organic solvent may be added in addition to the above-mentioned three components of acryloyl-modified polyalkylene oxide, inorganic salt and crown ether. The polyalkylene glycol preferably has a molecular weight of 2000 or less,
Examples thereof include tetraethylene glycol, hexaethylene glycol, octaethylene glycol, and mono- or dimethyl ethers thereof, and compounds in which the ethylene glycol structure of the above compound is replaced with a propylene glycol structure.

【0016】有機溶媒の具体例としては、プロピレンカ
ーボネート、γ−ブチロラクトン、エチレンカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、テトラヒドロフラン、アセ
トニトリル、ジメトキシエタン、ジメチルスルホキシ
ド、ジオキソラン、スルホランなどを挙げることができ
る。ポリアルキレングリコールあるいは有機溶媒の含有
量は、前記アクリロイル変性アルキレンオキシドに対し
て、好ましくは500重量%以下、さらに好ましくは4
00重量%以下である。上記ポリアルキレングリコール
あるいは有機溶媒の含有量が多すぎると、硬化物の機械
的性質が低下し、実用上好ましくない。ポリアルキレン
グリコールは、2種以上併用することができる。
Specific examples of the organic solvent include propylene carbonate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, diethyl carbonate, tetrahydrofuran, acetonitrile, dimethoxyethane, dimethylsulfoxide, dioxolane and sulfolane. The content of the polyalkylene glycol or the organic solvent is preferably 500% by weight or less, more preferably 4% by weight based on the acryloyl-modified alkylene oxide.
It is not more than 00% by weight. If the content of the polyalkylene glycol or the organic solvent is too large, the mechanical properties of the cured product deteriorate, which is not preferable in practice. Two or more polyalkylene glycols can be used in combination.

【0017】本発明のイオン伝導性固体電解質は、ポリ
アルキレングリコールあるいは有機溶媒の添加により、
可塑化によるイオン伝導性が向上するとともに、また、
前記のアクリロイル変性ポリアルキレンオキシド、無機
塩及びクラウンエーテルの各成分と、ポリアルキレング
リコールあるいは有機溶媒との相互作用により、イオン
伝導性及びカチオン輸率などが向上する効果がある。
The ion conductive solid electrolyte of the present invention is prepared by adding a polyalkylene glycol or an organic solvent.
As the ionic conductivity is improved by plasticization,
The interaction between the acryloyl-modified polyalkylene oxide, the inorganic salt and the crown ether components and the polyalkylene glycol or the organic solvent has the effect of improving the ion conductivity and the cation transport number.

【0018】前記の各成分から成る本発明の組成物を硬
化させる方法としては、好ましくは、加熱する方法、あ
るいは紫外線、可視光線、電子線などの活性光線を照射
する方法が用いられる。
As a method for curing the composition of the present invention comprising each of the above-mentioned components, a heating method or a method of irradiating with actinic rays such as ultraviolet rays, visible rays and electron rays is preferably used.

【0019】上記の加熱する方法による場合は、必要な
らば、上記組成物に、開始剤として過酸化物例えばベン
ゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサ
イド、ジイソプロピルパーオキシカーボネートなどを添
加しておくのが好ましい。
In the case of the above heating method, if necessary, it is preferable to add a peroxide such as benzoyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, diisopropyl peroxy carbonate or the like to the above composition.

【0020】また、上記の活性光線を照射する方法によ
る場合は、必要ならば、上記組成物に、光重合開始剤と
してベンゾイン、2−メチルベンゾイン、トリメチルシ
リルベンゾフェノン、4−メトキシベンゾフェノン、ベ
ンゾインメチルエーテル、アセトフェノン、アントラキ
ノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノ
ンなどを添加しておくことが好ましい。
Further, in the case of the method of irradiating with the above-mentioned actinic rays, if necessary, the above-mentioned composition is added to the composition as benzoin, 2-methylbenzoin, trimethylsilylbenzophenone, 4-methoxybenzophenone, benzoin methyl ether, It is preferable to add acetophenone, anthraquinone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, and the like.

【0021】また、上記組成物を硬化、薄膜化させる方
法としては、アルミニウム、ステンレスなどの金属ある
いはガラスなどの基材に、上記組成物を、例えばローラ
ーコーティング、ドクターブレード、バーコーダ、シク
ルスクリーン、またはスピンコーティングなどの手段を
用いて均質な厚さになる用に塗布して塗布膜を形成し、
該塗布膜を加熱するかあるいは該塗布膜に活性光線を照
射して、硬化、薄膜化させる方法を挙げることができ
る。
As a method of curing and thinning the above composition, a substrate such as a metal such as aluminum and stainless steel or a substrate such as glass is coated with the above composition, for example, by roller coating, doctor blade, bar coder, sicle screen, or Using a means such as spin coating, apply to a uniform thickness to form a coating film,
Examples of the method include heating the coating film or irradiating the coating film with an actinic ray to cure and thin the coating film.

【0022】上記の様に合成した電解質の薄膜を電極活
物質上に貼りつけてもよいが、上記の組成物あるいは組
成物溶液を電池活物質上に塗布し、硬化させて薄膜を形
成させてもよい。
Although the thin film of the electrolyte synthesized as described above may be stuck on the electrode active material, the above composition or composition solution is applied on the battery active material and cured to form a thin film. Good.

【0023】本発明における負極活物質としては、リチ
ウムや、リチウム合金例えばリチウムとアルミニウム、
水銀、亜鉛などとの合金があげられる。
As the negative electrode active material in the present invention, lithium, a lithium alloy such as lithium and aluminum,
Examples include alloys with mercury and zinc.

【0024】また、正極活物質としては、特に制限はな
いが、例えば、二酸化マンガン、三酸化モリブデン、五
酸化バナジウム、チタン又はニオブの硫化物、クロム酸
化物及び酸化銅があげられ、これらの活物質に、さらに
導電剤として黒鉛、さらに必要ならばバインダー、例え
ばポリテトラフルオロエチレンを混合して加圧成形して
正極板として用いられる。
The positive electrode active material is not particularly limited, but examples thereof include manganese dioxide, molybdenum trioxide, vanadium pentoxide, titanium or niobium sulfides, chromium oxides and copper oxides. The material is further mixed with graphite as a conductive agent and, if necessary, a binder, for example, polytetrafluoroethylene, which is pressure-molded and used as a positive electrode plate.

【0025】本発明における電池形成は、例えば次の様
に行われる。正極活物質に、黒鉛及びバインダーとして
テフロン粉を混合したものを加圧成形さらに加熱処理し
て正極板を作成する。また、負極活物質として、例えば
リチウム金属のホイル上に前記の電解質組成物を被覆
し、硬化させて固体電解質の薄膜を形成する。これに、
前記の正極板を積層し、電池とすることができる。
The battery formation in the present invention is carried out, for example, as follows. A mixture of graphite and Teflon powder as a binder is mixed with a positive electrode active material, which is pressure-molded and further heat-treated to prepare a positive electrode plate. Further, as the negative electrode active material, for example, a foil of lithium metal is coated with the above-mentioned electrolyte composition and cured to form a thin film of a solid electrolyte. to this,
A battery can be obtained by stacking the positive electrode plates described above.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明の固体電解質電池は、優れた特
性、特に、優れた充放電効率を有している。
The solid electrolyte battery of the present invention has excellent characteristics, especially excellent charge / discharge efficiency.

【0027】[0027]

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。 実施例1 (1)電解質複合膜の作製 モノマーとして側鎖にポリエチレンオキシド(EO鎖)
をもつメトキシポリエチレングリコールメタクリレート
(新中村化学工業(株)製M−90G)1.35gとポ
リエチレングリコールジメタクリレート(新中村化学工
業(株)製9G)0.45gの混合物に、LiBF
プロピレンカーボネート溶液(LiBF濃度1.0m
ol/dm)4.20g、及びクラウンエーテルとし
て15Cr5のプロピレンカーボネート溶液(15Cr
5濃度0.1mol/dm)0.067gを加えた。
次に、光重合開始剤として、2,2−ジメトキシ−2−
フェニルアセトフェノン0.4wt%を加え、紫外線ラ
ンプ6W(東芝製FL6BLB)でUV光を900秒間
照射し重合させた。これにより、透明のポリエチレンオ
キシド−グラフトポリメタクリル酸メチル複合膜(厚み
1.0mm)を得た。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. Example 1 (1) Preparation of Electrolyte Composite Membrane Polyethylene oxide (EO chain) as a side chain as a monomer
A mixture of 1.35 g of methoxy polyethylene glycol methacrylate (M-90G manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) and 0.45 g of polyethylene glycol dimethacrylate (9G manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) was added to propylene carbonate of LiBF 4 . Solution (LiBF 4 concentration 1.0m
ol / dm 3 ) 4.20 g, and 15Cr5 as a crown ether in propylene carbonate solution (15Cr
0.067 g of 5 concentrations of 0.1 mol / dm 3 was added.
Next, as a photopolymerization initiator, 2,2-dimethoxy-2-
Phenylacetophenone 0.4 wt% was added, and UV light was irradiated for 900 seconds by an ultraviolet lamp 6W (FL6BLB manufactured by Toshiba) to polymerize the mixture. Thereby, a transparent polyethylene oxide-grafted polymethylmethacrylate composite film (thickness 1.0 mm) was obtained.

【0028】(2)マンガン系複合酸化物正極の作製 化学合成二酸化マンガンと水酸化リチウム(LiOH)
をMn:Li=7:3(モル比)で取り、めのう乳鉢で
よく混合した後、石英ボーに入れ、電気炉中で375℃
で20時間焼成した。得られた複合酸化物30mgに対
して、導電剤として粉末アセチレンブラック20mg、
及び結着剤として粉末ポリテトラフロロエチレン5mg
を加え、めのう乳鉢で良く混合した。混合物を錠剤成型
器を用いペレット状にしたが、その際試料の片面にニッ
ケル(Ni)メッシュ(日本電球工業(株)製:100
メッシュ、直径13mm、厚さ0.1mm)を圧着し
た。成型条件は5分間前排気の後、4500kg/cm
で30分間排気しながら加圧を行った。得られた正極
は厚さ0.5mmのペレットである。ペレットは使用前
に100℃、24時間空気中で焼成した。
(2) Preparation of manganese-based composite oxide positive electrode Chemically synthesized manganese dioxide and lithium hydroxide (LiOH)
Was mixed with Mn: Li = 7: 3 (molar ratio), mixed well in an agate mortar, put in a quartz bow, and placed at 375 ° C. in an electric furnace.
It was baked for 20 hours. 20 mg of powdered acetylene black as a conductive agent with respect to 30 mg of the obtained composite oxide,
And powdered polytetrafluoroethylene 5 mg as a binder
Was added and mixed well in an agate mortar. The mixture was made into pellets by using a tablet molding machine, in which case nickel (Ni) mesh (manufactured by Nippon Bulb Industries Co., Ltd .: 100
A mesh (diameter 13 mm, thickness 0.1 mm) was pressure bonded. Molding conditions are 4500 kg / cm after 5 minutes of pre-evacuation
Pressurization was performed while evacuating at 2 for 30 minutes. The obtained positive electrode is a pellet having a thickness of 0.5 mm. The pellets were calcined in air at 100 ° C. for 24 hours before use.

【0029】(3)定電流充放電測定 (2)で作製したマンガン系複合酸化物正極の直径13
mmのペレットと直径13mmのNiメッシュに圧着さ
せたリチウム極負極との間に、(1)で作製した電解質
複合膜をはさみ、テフロン製スクリューにより締め付け
モデルセルを作製した。また集電体と電極の間に直径1
2mmのNi板を入れることにより、セルを締め付けた
ときに電解質複合膜が破損するのを防止した。0.1m
A/cmの定電流密度で充放電を行い、充電終止電圧
と放電終止電圧はそれぞれ+3.75Vと+2.5V
(vs.Li/Li)として、電池作成直後、放電を
始める方法で測定した。図1に各充放電サイクルごとの
放電容量のプロットを示した。
(3) Constant current charge / discharge measurement 13 Manganese-based composite oxide positive electrode prepared in (2) Diameter 13
The electrolyte composite membrane prepared in (1) was sandwiched between the mm-sized pellet and the lithium electrode negative electrode pressed onto a Ni mesh having a diameter of 13 mm, and a model cell was tightened with a Teflon screw. In addition, the diameter 1 between the current collector and the electrode
By inserting a 2 mm Ni plate, the electrolyte composite membrane was prevented from being damaged when the cell was tightened. 0.1 m
Charge / discharge is performed at a constant current density of A / cm 2 , and the charge end voltage and the discharge end voltage are + 3.75V and + 2.5V, respectively.
(Vs. Li / Li + ) was measured by a method of starting discharge immediately after battery preparation. FIG. 1 shows a plot of the discharge capacity for each charge / discharge cycle.

【0030】実施例2 実施例1において、15Cr5のプロピレンカーボネー
ト溶液の濃度0.1mol/dmとした以外は、同様
にしてモデルセルを作製した。図1に各充放電サイクル
ごとの放電容量のプロットを示した。
Example 2 A model cell was prepared in the same manner as in Example 1 except that the concentration of the 15Cr5 propylene carbonate solution was 0.1 mol / dm 3 . FIG. 1 shows a plot of the discharge capacity for each charge / discharge cycle.

【0031】比較例 実施例1において、15Cr5を添加しなかった以外
は、同様にしてモデルセルを作製した。図1に各充放電
サイクルごとの放電容量のプロットを示した。
Comparative Example A model cell was prepared in the same manner as in Example 1 except that 15Cr5 was not added. FIG. 1 shows a plot of the discharge capacity for each charge / discharge cycle.

【0032】[0032]

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

【図1】充放電を繰り返した各サイクルごとの放電容量
のプロットである。
FIG. 1 is a plot of discharge capacity for each cycle of repeated charging and discharging.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一般式 【化1】 (式中、Rは水素または低級アルキル基を示す)で表
わされるアクリロイル基構造と一般式 【化2】 (式中、Rは水素または低級アルキル基を示し、nは
1〜30の整数を示す)で表わされるポリアルキレンオ
キシド構造とを含有するアクリロイル変性ポリアルキレ
ンオキシド、無機塩及びクラウンエーテル化合物からな
る組成物を硬化させて得た薄膜を電解質として用いた固
体電解質電池。
1. A general formula: (Wherein R 1 represents hydrogen or a lower alkyl group) and an acryloyl group structure represented by the general formula: (Wherein, R 2 represents hydrogen or a lower alkyl group, and n represents an integer of 1 to 30) and an acryloyl-modified polyalkylene oxide, an inorganic salt and a crown ether compound. A solid electrolyte battery using a thin film obtained by curing a composition as an electrolyte.
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