JPH06220208A - オルガノゲルの製造方法 - Google Patents

オルガノゲルの製造方法

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JPH06220208A
JPH06220208A JP2764793A JP2764793A JPH06220208A JP H06220208 A JPH06220208 A JP H06220208A JP 2764793 A JP2764793 A JP 2764793A JP 2764793 A JP2764793 A JP 2764793A JP H06220208 A JPH06220208 A JP H06220208A
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JP
Japan
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organogel
organic solvent
polyvinyl alcohol
treatment
thawing
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Application number
JP2764793A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Soejima
博 副島
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機溶媒を用いて直接、ポリビニルアルコー
ル又は/及びポリオレフィンオキシドからなる、クラッ
クやヒビ割れが少なくシリコーンゴム状の強靱なオルガ
ノゲルを効率よく製造すること。 【構成】 ポリビニルアルコール又は/及びポリオレフ
ィンオキシドを比誘電率が30以上の有機溶媒に必要に
応じて金属塩と共に溶解させ、その溶液を凍結・解凍処
理するにあたり凍結処理時又は/及び解凍処理時におけ
る温度変化を緩慢なものとする、あるいはポリビニルア
ルコール又は/及びポリオレフィンオキシドを非極性の
有機溶媒を含有する比誘電率が30以上の有機溶媒に必
要に応じて金属塩と共に溶解させ、その溶液を凍結・解
凍処理するオルガノゲルないしゲル状電解質の製造方
法。 【効果】 得られたゲル体が不純物の含有割合が極めて
少ないなど品質に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ゲル状電解質等の形成
に好適な製造効率に優れるオルガノゲルの製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、水又は水とジメチルスルホキシド
の混合溶媒にポリビニルアルコールを溶解させた溶液を
凍結・解凍処理して、シリコーンゴム状の強靱なハイド
ロゲルを製造する方法が知られていた。凍結・解凍法に
よるゲル化体は、製造過程で不純物が混入しにくいこと
より原料に高精製物を用いることで高品質のゲル化体が
容易に得られる利点を有している。
【0003】有機溶媒含有のオルガノゲルは、前記のハ
イドロゲルにおける水を有機溶媒で置換することにより
得られるが、その場合にはオルガノゲルを得るまでに多
時間、多労力を要して製造効率に劣る問題点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、有機溶媒を
用いて直接オルガノゲルを効率よく製造することを目的
とするが、一般にポリビニルアルコール又は/及びポリ
オレフィンオキシドの有機溶媒溶液を凍結させると有機
溶媒の凍結時の体積収縮で形成ゲルにクラックやヒビ割
れが多数発生し、実用できるオルガノゲルを得ることが
できない。従って本発明は、シリコーンゴム状の強靱な
オルガノゲルを効率よく製造できる方法の開発を課題と
する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、ポリビニルア
ルコール又は/及びポリオレフィンオキシドを比誘電率
が30以上の有機溶媒に必要に応じて金属塩と共に溶解
させ、その溶液を凍結・解凍処理するにあたり凍結処理
時又は/及び解凍処理時における温度変化を緩慢なもの
とすることを特徴とするオルガノゲルないしゲル状電解
質の製造方法を提供するものである。
【0006】また本発明は、ポリビニルアルコール又は
/及びポリオレフィンオキシドを非極性の有機溶媒を含
有する比誘電率が30以上の有機溶媒に必要に応じて金
属塩と共に溶解させ、その溶液を凍結・解凍処理するこ
とを特徴とするオルガノゲルないしゲル状電解質の製造
方法を提供するものである。
【0007】
【作用】比誘電率が30以上の有機溶媒を用いた上記の
構成により、かかる有機溶媒の高極性が好都合に作用す
るためかその理由は不明であるが、ポリビニルアルコー
ル又は/及びポリオレフィンオキシドを必要に応じ金属
塩と共に溶解させて、その溶液を凍結・解凍処理するこ
とによりシリコーンゴム状の強靱なオルガノゲルないし
ゲル状電解質を直接、効率よく製造することができる。
その場合、比誘電率が30以上の有機溶媒のみの使用で
は凍結処理時又は/及び解凍処理時における温度変化を
緩慢なものとする必要があるが、非極性の有機溶媒の併
用により急激な温度変化による製造が可能になる。
【0008】
【実施例】本発明の製造方法は、ポリビニルアルコール
又は/及びポリオレフィンオキシドを比誘電率が30以
上の有機溶媒に必要に応じ金属塩と共に溶解させ、その
溶液を凍結・解凍処理してオルガノゲルないしゲル状電
解質を得るものである。
【0009】用いる有機溶媒は、比誘電率が30以上の
高極性のものであればよい。その例としては、ホルムア
ミド、N−メチルホルムアミド、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、メ
チルアセトアミド、ジメチルアセトアミド、アセトニト
リル、スルホランなどがあげられる。
【0010】ポリビニルアルコールとしては、併用の有
機溶媒に可溶なものが用いられる。一般には重合度が3
00〜5000、就中500〜3000で、ケン化度が
60モル%以上、就中80モル%以上のものが用いられ
る。重合度が低すぎると結晶性が高くてゲル化しにく
く、高すぎると溶液粘度の増大で均質なゲル体が形成さ
れにくい。またケン化度が60モル%未満では酢酸残基
による立体障害で凝集性に乏しく実用上充分な強度が得
られない。
【0011】ポリオレフィンオキシドとしては、ポリエ
チレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エチレンオ
キシド・プロピレンオキシド共重合体などが用いられ、
併用の有機溶媒に可溶なものが用いられる。一般には重
合度が100〜100000、就中500〜10000
のものが用いられる。
【0012】ポリビニルアルコール又は/及びポリオレ
フィンオキシドは2種以上を併用してもよく、その有機
溶媒溶液は加温撹拌等の適宜な方式で調製してよい。溶
液濃度は、適宜に決定してよいが通例30重量%以下、
就中5〜20重量%程度とされる。
【0013】ゲル状電解質は、ポリビニルアルコール又
は/及びポリオレフィンオキシドに加えて電解質となり
うる金属塩も溶解させた有機溶媒溶液を調製することに
より形成することができる。
【0014】金属塩としては、目的とする電気化学系の
反応に適当な塩を用いうる。Liイオン伝導体の場合を
例にとると、Liイオンと、Iイオン、CF3SO3イオ
ン、BF4イオン、ClO4イオン、AlCl4イオン、PF
6イオン、AsF6イオン等の陰イオンとの組合せからな
るものなどがあげられる。金属塩の添加量は、伝導度な
どに応じて適宜に決定してよいが、一般には0.1〜3
モル/リットル程度とされる。
【0015】ポリビニルアルコール又は/及びポリオレ
フィンオキシド、並びに必要に応じて金属塩を溶解させ
た有機溶媒溶液の凍結・解凍処理は、例えば氷や氷・塩
系冷媒、ドライアイスやドライアイス・アルコール系冷
媒、冷蔵機ないし冷凍機、液体窒素や液体水素等の適宜
な冷媒ないし冷却機を介して適宜な方式で行うことがで
きる。凍結・解凍処理は、例えば2〜20回繰り返す方
式など必要に応じて複数回繰り返してもよい。
【0016】品質の良好なオルガノゲルを得る点より好
ましい方式は、多段階ないし緩やかに冷却固化させるな
どして冷却時の体積変化の時間微分量を可及的に小さく
する方式である。ちなみに凝固点が−24℃のN−メチ
ルピロリドンを溶媒とする場合には、例えば溶液化で凝
固点降下している点を踏まえて先ず氷で冷却し(0
℃)、次に氷・塩化カルシウム系冷媒で約−30℃に冷
却して固化させるか、凍結しないときにはさらにドライ
アイス・メタノール系冷媒で冷却して固化させる多段階
冷却方式、あるいは冷却用クーラーで徐々に冷却する方
式などがあげられる。
【0017】前記において冷却固化時における温度勾配
を上げて凍結所要時間の短縮化をはかる点よりは、溶液
にベンゼン、シクロヘキサン、二硫化炭素、四塩化炭素
の如き非極性の有機溶媒を少量添加する方式が有効であ
る。この効果は、非極性の有機溶媒の添加により高極性
の有機溶媒分子同士の接近による急激な体積減少が緩和
されることによるものと考えられ、急冷時にも体積収縮
を大幅に緩和することが可能となる。
【0018】一方、例えば凍結体を冷蔵庫内で徐々に解
凍するなどの方式で解凍処理を緩やかな温度上昇条件下
に行う方式も好ましい。この場合には、オルガノゲルの
架橋点となるポリマーの微結晶の成長が促進されるため
か強度に優れるゲル体が得られやすい。
【0019】また均質なゲル体を得る点よりは、有機溶
媒に予め少量のポリビニルアルコール又は/及びポリオ
レフィンオキシドを溶解させてそれを数回、凍結・解凍
処理したものを、溶媒として用いる方式が好ましい。こ
の場合には、かかる凍結・解凍処理で予め微量のポリビ
ニルアルコール又は/及びポリオレフィンオキシドの微
結晶が形成され、それを含有する溶媒を用いることでか
かる微結晶が種結晶となって後で添加した本来のポリビ
ニルアルコール又は/及びポリオレフィンオキシドの微
結晶の成長が促進され、架橋点が均質に形成されやすい
ことによるものと考えられる。
【0020】さらに電池用のゲル状電解質を得る点より
は、スルホランの如き電位窓の広い有機溶媒を添加する
ことが好ましい。これにより、高電圧に耐えうるゲル状
電解質を得ることができ高起電力電池の形成に好ましく
用いうる。
【0021】実施例1 重合度500、ケン化度86.5〜89モル%のポリビ
ニルアルコール1重量部を9重量部のN−メチルピロリ
ドンに加熱溶解させたのちそれをポリエチレンビーカー
に入れて室温程度に放置冷却させた。次にそれを氷浴で
充分に冷却後、氷・塩化カルシウム浴で冷却して固化さ
せた。ついでその完全凍結体を室温に放置して解凍し
た。前記の凍結・解凍処理を2回繰り返して、割れの少
ない透明シリコーンゴム状のオルガノゲルを得た。
【0022】実施例2 ポリビニルアルコールのN−メチルピロリドン溶液にL
iClO40.5重量部を溶解させ、その溶液に凍結・解
凍処理を施したほかは実施例1に準じて、割れの少ない
透明シリコーンゴム状のゲル状電解質を得た。
【0023】実施例3 重合度1400、ケン化度99モル%のポリビニルアル
コール0.5重量部を9.5重量部のジメチルスルホキ
シドに加熱溶解させたのち、さらにLiPF60.25重
量部を溶解させてそれをポリエチレンビーカーに入れ水
浴で冷却させた。次にそれを氷浴で充分に冷却後、氷・
食塩浴で冷却して固化させた。凍結には15分間を要し
た。ついでその完全凍結体を10℃の冷蔵庫内に保存し
て解凍した。これによりゴム弾性を有する透明なオルガ
ノゲルからなるゲル状電解質を得た。なおゲル内に吸収
されなかったジメチルスルホキシドは、融点以下の状態
で凍結体として回収した。
【0024】実施例4 重合度500、ケン化度86.5〜89モル%のポリビ
ニルアルコール1重量部を、3重量%のベンゼンを添加
したN−メチルピロリドン9重量部に加熱溶解させたの
ち、さらにLiClO40.5重量部を溶解させた。次に
それをポリエチレンビーカーに入れてドライアイス/メ
タノール混合浴で急冷して固化させた。ついでその完全
凍結体を室温に放置して解凍し、割れのない透明シリコ
ーンゴム状のオルガノゲルからなるゲル状電解質を得
た。
【0025】実施例5 ドライアイス/メタノール混合浴に代えて液体窒素で急
冷して固化させたほかは実施例4に準じて殆ど割れの入
らない透明シリコーンゴム状のオルガノゲルからなるゲ
ル状電解質を得た。
【0026】実施例6 重合度1400、ケン化度99モル%のポリビニルアル
コールの0.5重量%ジメチルスルホキシド溶液に、氷
・食塩浴での凍結処理と室温での解凍処理を10回繰返
し、これを溶媒に用いたほかは実施例3に準じてゴム弾
性を有する透明なオルガノゲルからなるゲル状電解質を
得た。この場合には、ゴム弾性に特に富むものであっ
た。
【0027】実施例7 ポリビニルアルコール(クラレ社製、ポバールPVA1
05)1重量部を、ジメチルホルムアミド8重量部とス
ルホラン1重量部の混合溶媒に加熱溶解させたのち、さ
らにLiBF40.5重量部を溶解させた。次にそれをポ
リエチレンビーカーに入れて氷・塩化カルシウム浴で冷
却して固化させ、その凍結体を室温に放置して解凍する
操作を3回繰り返して、透明なオルガノゲルからなるゲ
ル状電解質を得た。
【0028】前記のゲル状電解質の上下に正極と負極を
配置してセルを形成し、それに充放電を繰返して特性を
調べたところ100サイクル後においても初期とほぼ同
じ特性を示し、安定したものであった。なお前記の正極
には、コバルト−燐酸化物系の活物質を前記の電解液で
混練したものを、負極にはリチウムを用いた。前記にお
いてスルホランを添加しない場合のゲル状電解質では、
50サイクル目で放電容量が初期の70%程度となっ
た。ただしオルガノゲルそのものには問題はなかった。
【0029】実施例8 重合度1200のポリエチレンオキシド1重量部を9重
量部のN−メチルピロリドンに加熱溶解させたのちそれ
をポリエチレンビーカーに入れて室温程度に放置冷却さ
せた。次にそれを氷浴で充分に冷却後、氷・塩化カルシ
ウム浴で冷却して固化させた。ついでその完全凍結体を
室温に放置して解凍した。前記の凍結・解凍処理を2回
繰り返して、割れの少ない透明シリコーンゴム状のオル
ガノゲルを得た。
【0030】比較例1 氷・塩化カルシウム浴又は液体窒素で急冷するほかは実
施例1に準じてオルガノゲルの形成を試みたが、いずれ
の場合も無数の割れが入りそのゲルに手を触れただけで
ボロボロに砕け、脆いものであった。
【0031】比較例2 冷蔵庫内解凍に代えて室温解凍としたほかは実施例3に
準じてゲル状電解質を得たが、それは冷蔵庫内解凍のも
のに比べて伸び特性が半分程度であった。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、シリコーンゴム状の強
靱なオルガノゲルないしゲル状電解質を効率よく製造す
ることができ、得られたゲル化体は不純物の含有割合が
極めて少ないなど品質に優れている。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリビニルアルコール又は/及びポリオ
    レフィンオキシドを比誘電率が30以上の有機溶媒に溶
    解させ、その溶液を凍結・解凍処理するにあたり凍結処
    理時又は/及び解凍処理時における温度変化を緩慢なも
    のとすることを特徴とするオルガノゲルの製造方法。
  2. 【請求項2】 ポリビニルアルコール又は/及びポリオ
    レフィンオキシドを非極性の有機溶媒を含有する比誘電
    率が30以上の有機溶媒に溶解させ、その溶液を凍結・
    解凍処理することを特徴とするオルガノゲルの製造方
    法。
  3. 【請求項3】 溶液に金属塩を添加してゲル状電解質を
    得ることを特徴とする請求項1又は2に記載の製造方
    法。
JP2764793A 1993-01-21 1993-01-21 オルガノゲルの製造方法 Pending JPH06220208A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010123581A (ja) * 2001-04-06 2010-06-03 Changs Ascending Enterprise Co Ltd リチウムイオンポリマー電池

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