JPH0826161B2 - 高分子電解質 - Google Patents

高分子電解質

Info

Publication number
JPH0826161B2
JPH0826161B2 JP1018381A JP1838189A JPH0826161B2 JP H0826161 B2 JPH0826161 B2 JP H0826161B2 JP 1018381 A JP1018381 A JP 1018381A JP 1838189 A JP1838189 A JP 1838189A JP H0826161 B2 JPH0826161 B2 JP H0826161B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polymer
group
compound
present
ionic conductivity
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1018381A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH02199173A (ja
Inventor
昭一郎 安波
幸雄 前川
忠彦 窪田
義雄 井戸田
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.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co 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 Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP1018381A priority Critical patent/JPH0826161B2/ja
Publication of JPH02199173A publication Critical patent/JPH02199173A/ja
Publication of JPH0826161B2 publication Critical patent/JPH0826161B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高分子電解質に係り、特に、巾広い温度域で
の使用に耐え、化学的に安定な高分子電解質に関するも
のである。
〔従来の技術〕
高分子電解質をプラスチツクの静電気防止や電池や電
気化学的デバイスに応用していくためには低温から高温
まで巾広い温度域にわたつて良好なイオン伝導性を示す
こと、保存安定性が良好であること、材料の製造が容易
であることが必要である。しかしながら、このような必
要性能を総合的に満足する高分子電解質はこれまで全く
開発されていなかつた。
たとえば、従来は1,2−ジメトキシエタン、プロピレ
ンカーボネートなどの有機溶剤が巾広く用いられている
が、これらは沸点と蒸気圧の関係で一般的に60〜80℃が
高温域の使用限界(電池の破壊等)となつている。最近
は、これら有機溶剤の短所を改良する方法として、ポリ
エチレンオキシド(以下PEOと略す)を中心として高分
子電解質の研究が活発である。
PEOは種々の周期律表Ia族又はIIa族に属する金属の
塩、たとえばLiCF3SO3、LiI、LiClO4、NaI、NaCF3SO3
KCF3SO3などと錯体を形成し、比較的良好なイオン伝導
性を示し(たとえばピー・バーシスタ(P.Vashista)ら
によつてフアスト・イオン・トランスポート・イン・ソ
リツド(Fast Ion Transport in Solid),131頁(1979
年)に報告されている)、また、保存安定性も良好であ
る。しかしながら、PEOのイオン伝導性は温度依存性が
大きく、60℃以上では良好なイオン伝導性を示すものの
20℃以下になるとイオン伝導性が著しく悪化してしま
い、広い温度領域でも使用できるような汎用性のある商
品に組込むことは困難であつた。低分子量PEOを用いて
イオン伝導性を向上させる方法として、ビニル系ポリマ
ーの側鎖に低分子量PEOを導入するという方法が、デイ
・ジエイ・バニスター(D.J.Banister)らによつて、ポ
リマー(Polymer)25巻、1600頁(1984年)に、また、
ポリフオスフアゼンの側鎖に低分子量PEOを導入する方
法がデイ・エフ・シユライバー(D.F.Shriver)らによ
つてジヤーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサエ
テイ(Journal of American Chemical Society)106
巻、6852頁(1984年)に報告されている。しかしなが
ら、この高分子材料はLi塩と錯体を形成するものの、20
℃以下でのイオン伝導性が不充分であつた。さらに、ポ
リシロキサンの一部に低分子量PEOを導入した材料が渡
辺らによつてジヤーナル・オブ・パワーソース(Journa
l of Power Sourse)20巻、327頁(1987年)に報告され
ているが、この材料に於ては低分子量PEOの導入率が低
く、このため大量の高分子材料を使用しなければ応用で
きないものであつた。さらに、低分子量PEOとシリコン
化合物を交互に組合わせた高分子材料が長岡らによつて
ジヤーナル・オブ・ポリマー・サイエンス;ポリマー・
レター・エデイシヨン(Journal of Polymer Science.,
Polymer Lettrer Edition),22巻,725頁(1982年)や、
特開昭60−216462に報告されており、又、同じくシリコ
ーン系の材料としてビージーホール(P.G.Hall)らによ
つてポリマー・コミユニケーシヨン(Polmer Communica
tion)27巻、98頁(1986年)に報告されている。これら
の高分子材料は20℃以下の低温から60℃以上の高温まで
巾広い温度域にわたつて高いイオン伝導性を与えてい
る。これは、シリコーン系ポリマーが開発された他のポ
リマーより低いガラス転移温度(Tg)を有することにあ
ると考えられている。
しかし、これらの高分子材料に於ては、高分子材料の
保存時や、電子機器中で長期にわたつて使用する場合に
分解による劣化を免れることができず、実用化していく
上で著るしく不利な材料であつた。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の第1の目的は室温以下の低温域でも高イイオ
ン伝導度を有する新規な高分子電解質を提供することに
ある。
本発明の第2の目的は高温に於ても蒸気圧の低い新規
な高分子電解質を提供することにある。
本発明の第3の目的は保存時あるいは長期にわたる使
用に於ても劣化しない化学的に安定な新規な高分子電解
質を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
前記の目的は、少なくとも、下記一般式(I)で表わ
されるくり返し単位を含有する高分子化合物と周期律表
Ia族又はIIa族に属する金属イオンの塩を含有すること
を特徴とする高分子電解質によつて達成された。
(R1,R2はアルキル基、アルケニル基、アラルキル基又
はアリール基を表わし、R1,R2のいずれかは炭素2以上
である。
R3は水素原子又はアルキル基を表わす。pは1以上の
整数である)。
本発明の高分子材料は主鎖中にアルキレンオキシド基
を有することから誘電率が高く、支持電解質を溶解、解
離する能力に優れ、また、主鎖中にジアルキルシロキサ
ン基を有することからガラス転移点(Tg)が低く、イオ
ンの移動を容易にしていると考えられる。
また、高分子化合物であることから沸点をもたず、高
温における安定性も高いと考えられる。
さらに、R1,R2のうち少なくともひとつを炭素数2以
上の基にすることにより、従来知られているR1とR2がと
もに炭素数1である高分子材料に比べて著しく経時での
安定性が向上されたことは驚くべきくとで、従来の高分
子電解質では達成できなかつた高温での劣化防止、低温
での高イオン伝導性の確保、化学的な安定性確保が本発
明によつて根本的に解決出来た。
次に本発明を詳しく説明する。一般式(I)に於て、
R1,R2はアルキル基、アケニル基、アラルキル基または
アリール基を表わし、R1,R2のいずれかは炭素数2以上
である。好ましくはR1,R2のいずれかが炭素数3以上で
あり、更に好ましくはR1,R2が炭素数3から15である。R
1,R2の代表的な基としては、メチル、エチル、n−プロ
ピル、t−ブチル、ドデシル、アリル、シクロヘキシ
ル、フエニル等が挙げられるが、ただし、R1とR2が同時
にメチルであることはない。
またこれらの基は置換されていてもよい。置換基の例
としては水酸基、炭素数1から6のアルコキシ基、アル
キル基、フツ素原子、塩素原子、臭素原子などが挙げら
れる。これらの置換基のアルコキシ基、アルキル基はさ
らに、置換されていてもよく、置換基の例としては上記
の置換基があげられる。
R3は水素原子又はアルキル基であり、好ましくは水素
原子又は、メチル基である。pは1以上の整数であり、
好ましくは2〜20の整数であり、特に好ましくは2〜12
の整数である。
本発明の高分子化合物は、一般式(I)の繰り返し単
位を複数もつても良い。
本発明の高分子化合物における残りの繰り返し単位と
しては、ジアルキルポリシロキサン(例えばジメチルポ
リシロキサンなど)やポリアルキレンオキシドなどがあ
げられ、製膜性などを向上させることができる。
一般式(I)で表わされるくり返し単位は高分子中50
モル%以上含有されるのが好ましい。さらに好ましく
は、80モル%以上であり、特に好ましくは100モル%で
ある。
以下に一般式(I)で表わされるくり返し単位の代表
例を示すが、無論これらに限定されるものではない。
本発明の高分子化合物の重量平均分子量Mw(ポリスチ
レン換算)は2000〜5000が好ましい。
周期律表Ia族又はIIa族に属するイオンとしては、リ
チウム、ナトリウム、カリウムのイオンが好ましく、代
表的な金属イオンの塩としてはLiCF3SO3、LiPF6、LiClO
4、LiI、LiBF4、LiCF3CO2、LiSCN、NaCF3SO3、NaI、NaC
lO4、NaBF4、NaAsF6、KCF3SO3、KSCN,KPF6、KClO4、KAs
F6などが挙げられる。更に好ましくは上記のLi塩であ
る。これらは1種又は2種以上を混合してもよく、また
NBu4BF4等のような他の電解質と混合して使用してもよ
い。
本発明の高分子化合物と金属イオンの塩の比率はポリ
アルキレンオキシド単位が金属イオンの塩の2〜30倍の
比率で含有されるのが好ましい。さらに好ましくは6〜
20倍である。比率が高すぎるとTgが上りイオン伝導性が
低下し、比率が低すぎると有効イオン濃度が低下し、イ
オン伝導性も低下してしまう。
本発明の高分子電解質はさらに架橋剤、高分子化合
物、他の両親媒性化合物などを添加してもよい。
添加してもよい架橋剤としては架橋基として、エポキ
シ基、イソシアナート基、酸クロリド基、酸無水物基、
活性エステル基を有するものを用いることができる。以
下に架橋剤の化合物例を示すがこれらに限定されるわけ
ではない。
(1) 架橋剤化合物例 添加してもよい高分子化合物としては以下に代表例を
示すものが用いられるが、これらに限定されるわけでは
なく、本発明の高分子化合物と相溶しうるものを好まし
く用いることができる。
化合物例21(C−21) CH2−CH2−O また、添加しうる両親媒性化合物としては、公知の両
親媒性化合物なら添加することができる。代表例として
以下に示すものがあげられるが、もちろんこれに限定さ
れるわけではない。
化合物例24(C−24) C16H33−OCH2CH2O15CH3 化合物例25(C−25) C12H25−OCH2CH2O30C12H25 本発明の高分子化合物と金属イオンの塩を溶解する溶
媒としては、一般的に非水溶媒系電池に用いうる溶媒が
用いられるが、代表例としてはアセトニトリル、ベンゾ
ニトリル等のニトリル類:プロピレンカーボネート、エ
チレンカーボネート等のカーボネート類:テトラヒドロ
フラン、3−メチル−テトラヒドロフラン、2−メチル
−テトラヒドロフラン、テトラハイドロピラン、1,3−
ジオキサン、1,4−ジオキソラン、1,2−ジメトキシエタ
ン等のエーテル類:γ−ブチロラクトン、δ−ブチロラ
クトン等のラクトン類:ジメチルスルホキシド、テトラ
メチレンサルフオン、ジメチルホルムアミド等があげら
れるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。こ
れらの溶媒は、1種または2種以上を混合して使用して
もよい。
本発明の高分子電解質はプラスチツク材料の静電気防
止や電池をはじめ、エレクトロクロミツク表示装置、コ
ンデンサーなど各種電気化学デバイス用の材料としても
利用できる。
本発明の一般式(I)で表わされる繰り返し単位を含
有する高分子化合物の代表的な合成例を次に示す。
合成例1 P1で表わされる繰り返し単位を100%含有す
る化合物の合成 テトラエチレングリコール10g(0.05mol)とピリジン
7.9g(0.1mol)をトルエン30mlに溶解し、窒素ガスフロ
ー中、室温にてn−プロピルジクロロシラン8.9g
(0.05mol)のトルエン溶液を滴下した。その後50〜60
℃で4時間反応した。反応後、折出したピリジンの塩酸
塩を除き、溶媒及び未反応の原料を真空留去して目的物
を得た。(無色、粘稠オイル) 収量12g(収率68%) M≒9500 NMR、元素分析にて構造を確認した。
合成例2 P5で表わされるくり返し単位を100%含有す
る化合物の合成 ポリエチレングリコール(Mw=600)300g(0.05mol)
とピリジン7.9g(0.1mol)をトルエン100mlに溶解し、
窒素ガスフロー中、室温にてジフエニルジクロロシラン
12.5g(0.05mol)のトルエン溶液を滴下した。その後60
℃で6時間反応した。反応後、析出したピリジン塩酸塩
を除き、溶媒及び未反応の原料を留去して目的物を得
た。(無色、粘稠オル) 収量37.2g(収率95%) M≒9000 NMR 元素分析にて構造を確認した。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。
実施例1 化合物5(P5)で表わされるくり返し単位を100%含
有する化合物(P5ポリマーとする)とLiCF3CO3を表1に
示した組成比になるように、アセトニトリルに40℃で溶
解させた。このときP5ポリマーの濃度は10%であつた。
その後溶媒を真空下(10-2〜10-3torr)で室温24時間、
60℃で24時間処理し、溶媒を完全に除去して透明な均一
粘稠溶液を得た。() 更に、P5ポリマーのかわりに化合物例3(P3)で表わ
されるくり返し単位を100%含有する化合物(P3ポリマ
ーとする)、LiCF3SO3のかわりにLiClO4におきかえた以
外は同一である溶液を得た。() 更に、P5ポリマーのかわりに化合物4(P4)で表わさ
れるくり返し単位を100%含有する化合物(P4ポリマー
とする)におきかえた以外は同一である溶液を得た。
() 比較として、実施例1のP5ポリマーのかわりに特開昭
60−216462号に記載された下記の化合物(D−1)にお
きかえた以外は実施例1と同一である溶液イロハを作成
した。
このようにして得た粘稠液体を1cmのガラスセルに入
れPt電極を0.5cmの距離となるようにセツトして浸漬
し、0.1Hz〜10万Hzでインピーダンスを測定(測定温度2
0℃)し、Cole−Coleプロツトからイオン伝導度を求め
た。
また、高分子の安定性を以下の方法で評価した。25℃
にてpH4.2のアセトニトリル−水系の緩衝液にそれぞれ
の化合物を溶解し、(濃度は5wt%)、ゲルパーミエー
シヨンクロマトグラフイー(GPc)にてモノマーへの分
解を追跡した。
これらの測定結果を表1及び図1に示した。
表1からわかるように本発明の実施例〜は室温付
近でのイオン伝導性が良好であることが明らかである。
又、図1から本発明の高分子化合物は比較例(D−1)
に比べてモノマーへの分解が抑えられ安定性が著るしく
改善されていることが明らかであろう。
〔発明の効果〕
本発明によると、室温付近でのイオン伝導性に優れ、
かつ安定性が良好な高分子電解質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例1におけるP5ポリマー、P3ポリマー、
P4ポリマー及びD−1の化合物のモノマーへの分解性を
示したものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−209169(JP,A) 特開 昭60−217263(JP,A) 特開 昭60−216463(JP,A) 特開 昭63−136409(JP,A) 特開 平1−182325(JP,A) 特開 平2−212521(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも、下記一般式(I)で表わされ
    るくり返し単位を含有する高分子化合物と周期律表Ia又
    はIIa族に属する金属イオンの塩を含有することを特徴
    とする高分子電解質。 (ここで、R1,R2はアルキル基、アルケニル基、アラル
    キル基またはアリール基を表わし、R1,R2のいずれかは
    炭素数2以上である。 R3は水素原子又はアルキル基を表わす。pは1以上の整
    数である。)
JP1018381A 1989-01-27 1989-01-27 高分子電解質 Expired - Fee Related JPH0826161B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1018381A JPH0826161B2 (ja) 1989-01-27 1989-01-27 高分子電解質

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1018381A JPH0826161B2 (ja) 1989-01-27 1989-01-27 高分子電解質

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02199173A JPH02199173A (ja) 1990-08-07
JPH0826161B2 true JPH0826161B2 (ja) 1996-03-13

Family

ID=11970136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1018381A Expired - Fee Related JPH0826161B2 (ja) 1989-01-27 1989-01-27 高分子電解質

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0826161B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4413403A1 (de) * 1994-04-18 1995-10-19 Inst Neue Mat Gemein Gmbh Elektrochrome Dünnschichtsysteme und deren Komponenten

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02199173A (ja) 1990-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7378193B2 (en) Polysiloxane-based compound and solid polymer electrolyte composition using the same
Nishimoto et al. High ionic conductivity of new polymer electrolytes based on high molecular weight polyether comb polymers
CA2163336C (fr) Materiau a conduction ionique presentant de bonnes proprietes anti-corrosion
CA1269702A (fr) Electrolyte solide polymere a base d'une solution d'un sel dans un copolymere statistique reticule d'oxyde d'ethylene et d'un second motif
JP3301378B2 (ja) ポリエーテル共重合体および架橋高分子固体電解質
US8124283B2 (en) Cyclic siloxane-based compounds and solid polymer electrolyte composition containing the same as a crosslinking agent
US6605237B2 (en) Polyphosphazenes as gel polymer electrolytes
EP0671386B1 (fr) Monomères dérivés de sultones perhalogénées et polymères obtenus à partir de ces monomères
KR20200052830A (ko) 고분자 고체 전해질, 이의 제조방법 및 전기화학적 셀
US6822065B1 (en) Solid polymer electrolyte and preparation methods
US5194180A (en) Ionically conductive material and method for its preparation
EP3340362B1 (en) Solid electrolyte and battery
JP2001519464A5 (ja)
Thankamony et al. Preparation and characterization of imidazolium-PEO-based Ionene/PVDF (HFP)/LiTFSI as a novel Gel polymer electrolyte
Itoh et al. Polymer electrolytes based on hyperbranched polymers
US20120326073A1 (en) Polymer electrolytes based on poly(glycidyl ether)s
US4888257A (en) Solid electrolyte
US6210838B1 (en) Substrate for ion conductor and ion conductor
EP0821368A2 (en) Electrolyte and electrolytic cell
JP2669299B2 (ja) 高分子固体電解質
US20100092870A1 (en) Solid polymer electrolyte for solar cells and lithium batteries
Celik-Kucuk et al. Lithium trifluorosulfonimide salt containing siloxane-based electrolytes for lithium-ion batteries: Aluminum corrosion behaviors and electrochemical properties
Digar et al. Studies on cross-linked polyurethane acrylate-based electrolyte consisting of reactive vinyl/divinyl diluents
Tada et al. Ionic conduction of cross‐linkable oligo (oxyethylene)‐branched poly (phosphazene)
US6602976B2 (en) Polycarbonate oligomers and polymers for use in electrolytes

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees