JPH0826162B2 - Polyelectrolyte - Google Patents

Polyelectrolyte

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JPH0826162B2
JPH0826162B2 JP1086591A JP8659189A JPH0826162B2 JP H0826162 B2 JPH0826162 B2 JP H0826162B2 JP 1086591 A JP1086591 A JP 1086591A JP 8659189 A JP8659189 A JP 8659189A JP H0826162 B2 JPH0826162 B2 JP H0826162B2
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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、化学的な安定な高分子電解質に関するも
のである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polymer electrolyte, and more particularly to a polymer electrolyte which can be used in a wide temperature range and is chemically stable.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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。
In order to apply polymer electrolytes to prevent plastic static electricity and to apply to batteries and electrochemical devices, it exhibits good ionic conductivity over a wide temperature range from low to high temperatures, and has good storage stability. In addition, it is necessary that the material be easily manufactured. However, no polymer electrolyte has been developed so far that totally satisfies such required performances.

例えば、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。
For example, conventionally, organic solvents such as 1,2-dimethoxyethane and propylene carbonate have been widely used, but these are generally used at a high temperature range of 60 to 80 ° C due to the relationship between boiling point and vapor pressure. Destruction, etc.). Recently, as a method for improving the disadvantages of these organic solvents, researches on polymer electrolytes have been actively conducted centering on polyethylene oxide (hereinafter abbreviated as PEO).

PEOは種々の周期律表I a族又はII a族に属する金属の
塩、例えば、LiCF3SO3、LiI、LiClO4、NaI、NaCF3SO3
KCF3SO3などと錯体を形成し、ある温度領域では比較的
良好なイオン伝導性を示し(例えば、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 Soli
d),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、ポリシロキサンの側鎖
に低分子量PEOを導入した材料が、渡辺らによるジャー
ナル・オブ・パワー ソース(Journal of Power Sours
e)20巻、327頁(1987年)や、特開昭63−136409号に記
載されているが、これらの材料においても20℃以下での
イオン伝導度が不十分であった。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
岡らのジャーナル・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 Sci
ence,Polymer Letter Edition),22巻,752頁(1982年)
や、特開昭60−216462号に報告されており、又、同じく
シリコーン系の材料が、ピージーホール(P.G.Hall)ら
によつてポリマー・コミユニケーシヨン(Polmer Commu
nication)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。しかし、これらの高分子材料に於ては、高分子材
料の保護や、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。
PEO various periodic table I a or Group II a group belonging to the metal salt, for example, LiCF 3 SO 3, LiI, LiClO 4, NaI, NaCF 3 SO 3,
It forms a complex with KCF 3 SO 3 etc. and shows relatively good ionic conductivity in a certain temperature range (eg, P. Vashista et al. Fast Ion Transport in Soli
d), p.131 (1979)), and also has good storage stability. However, the ionic conductivity of PEO has a large temperature dependence, and shows good ionic conductivity at 60 ° C or higher, but the ionic conductivity deteriorates significantly at 20 ° C or lower, and it can be used in a wide temperature range. It was difficult to incorporate it into a product with a certain nature. As a method of improving ionic conductivity using low molecular weight PEO,
The method of introducing a low molecular weight PEO into the side chain of a vinyl-based polymer is called Day Banister (DJBanister).
, Polymer, 25, 1600 (1984
Year). However, although this polymer material formed a complex with a Li salt, its ionic conductivity at 20 ° C or lower was insufficient. Furthermore, a material in which low molecular weight PEO is introduced into the side chain of polysiloxane is the material of the Journal of Power Source by Watanabe et al.
e) Volume 20, page 327 (1987) and JP-A-63-136409, but these materials also have insufficient ionic conductivity at 20 ° C or lower. In addition, low molecular weight PEO
Polymer materials that alternately combine silicon and silicon compounds can be found in Nagaoka et al.'S Journal of Polymer Science; Polymer Letter Edition.
ence, Polymer Letter Edition), Vol. 22, p. 752 (1982)
Also, JP-A-60-216462 has been reported, and a silicone-based material is also disclosed in Polymer Polymerization (PGHall) et al.
nication) 27, 98 (1986). These polymer materials give high ionic conductivity over a wide temperature range from low temperature below 20 ℃ to high temperature above 60 ℃. However, these polymer materials cannot be protected from deterioration due to decomposition of the polymer material when used for a long period of time in electronic devices, and are notable for practical application. It was a disadvantageous material.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

本発明の第1の目的は、室温以下の低温域でも高いイ
オン伝導度を有し、保持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。
A first object of the present invention is to provide a novel chemically stable polymer electrolyte which has a high ionic conductivity even in a low temperature range below room temperature and does not deteriorate even when it is held or used for a long period of time. is there.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明者らは、上記の問題点を解決するために鋭意検
討した結果、前記の目的は、少なくとも、主鎖が一般式
(I)で表されるポリシロキサンとポリアルキレングリ
コールとの共重合体である繰り返し単位を含有し、該ポ
リシロキサンの少なくとも1本の側鎖がポリアルキレン
グリコール基を含有する高分子化合物と周期律表I a又
はII a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って達成された。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above-mentioned object is at least a copolymer of a polysiloxane represented by the general formula (I) and a polyalkylene glycol. A polymer compound containing at least one side chain of the polysiloxane containing a polyalkylene glycol group and a salt of a metal ion belonging to Group Ia or IIa of the periodic table. Achieved by a characteristic polyelectrolyte.

(式中、Rは、水素原子、アルキル基、又はアリール基
を表し、jは、1から16までの整数を表す。) 本発明の高分子化合物において主鎖中のポリシロキサ
ンとポリアルキレングリコール基を含有する少なくとも
1本の側鎖がケイ素−炭素結合で連結されているのが高
温での経時安定性の観点から好ましい。
(In the formula, R represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group, and j represents an integer of 1 to 16.) In the polymer compound of the present invention, the polysiloxane and the polyalkylene glycol group in the main chain It is preferable that at least one side chain containing is linked by a silicon-carbon bond from the viewpoint of stability with time at high temperature.

一般式(I)のRは、好ましくは水素原子、メチル基
又はエチル基である。jは、2から20までの整数が好ま
しい。
R in the general formula (I) is preferably a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group. j is preferably an integer of 2 to 20.

本発明の高分子材料は主鎖及び側鎖の両方にアルキレ
ングリコール基を有してい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ている。また、主
鎖にシロキサンを有していることからガラス転移温度
(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持たず、
高温における安定性も高いと考えられる。
Since the polymer material of the present invention has an alkylene glycol group in both the main chain and the side chain, it has a high dielectric constant and is excellent in the ability to dissolve and dissociate the supporting electrolyte. Further, since the main chain has siloxane, it has a low glass transition temperature (Tg), which is considered to facilitate the movement of ions. Also, since it is a high molecular compound, it has no boiling point,
It is also considered to have high stability at high temperatures.

さらに少なくとも一本の側鎖にポリアルキレングリコ
ール基を有するかさ高い置換基を導入していることから
従来知られているジメチルシロキサンとポリアルキレン
グリコールの共重合体からなる高分子材料に比べて著し
く経時での安定性が大幅に向上したことは驚くべきこと
であり、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できた。
Furthermore, since a bulky substituent having a polyalkylene glycol group is introduced into at least one side chain, it is remarkably time-lapsed as compared with a conventionally known polymer material composed of a copolymer of dimethylsiloxane and polyalkylene glycol. It is surprising that the stability at high temperature is significantly improved, and it is possible to prevent deterioration at high temperatures, which is not possible with conventional polymer electrolytes, to secure high ionic conductivity at low temperatures, and to secure chemical stability. With the present invention, a fundamental solution has been achieved.

本発明の高分子化合物は少なくとも下記一般式(II)
で表わされる繰り返し単位を有することが好ましい。
The polymer compound of the present invention has at least the following general formula (II)
It is preferable to have a repeating unit represented by

(式中、L1及びL2は2価の連結基を表わし、L3及びL4
それぞれ(h+1)価及び(h′+1)価の連結基を表
わす。R1、R2、R3、R4、R5及びRは水素、アルキル基又
はアリール基を表わす。m及びjは1〜16の整数を表わ
し、m′は0〜16の整数を表わす。X1、X2、X3及びX4
−O−、−S−又は を表わす。R7は水素、アルキル基又はアリール基を表わ
す。a、b、c、a′、b′、p、p′、l、l′、n
及びn′はそれぞれ独自に0又は1を表わし、h及び
h′はそれぞれ独自に1又は2を表わす。) 一般式(II)について詳細に説明する。
(In the formula, L 1 and L 2 represent a divalent linking group, and L 3 and L 4 represent a (h + 1) -valent and a (h ′ + 1) -valent linking group. R 1 , R 2 , and R 3 respectively. , R 4 , R 5 and R represent hydrogen, an alkyl group or an aryl group, m and j represent an integer of 1 to 16 and m ′ represents an integer of 0 to 16. X 1 , X 2 and X 3 And X 4 is -O-, -S- or Represents R 7 represents hydrogen, an alkyl group or an aryl group. a, b, c, a ', b', p, p ', l, l', n
And n ′ each independently represent 0 or 1, and h and h ′ each independently represent 1 or 2. ) The general formula (II) will be described in detail.

一般式(II)においてL1及びL2は2価の連結基を表わ
し、同じであつても異なつていてもよく、炭素数1から
10のアルキレン基、アラルキレン基、オキサアルキレン
基が好ましい。これらの基は置換されていてもよく、置
換基の例としてはハロゲン原子、シアノ基、スルホ基、
ヒドロキシ基、カルボキシル基、アルキル基、アリール
基、アラルキル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、
アミノ基、スルホンアミド基、アルコキシ基、アリーロ
キシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、カルバモイ
ル基、スルフアモイル基、アルコキシカルボニル基、ア
リーロキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アリ
ールスルホニル基、アルコキシスルホニル基、アリーロ
キシスルホニル基、カルバモイルアミノ基、スルフアモ
イルアミノ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカル
ボニルアミノ基、アリーロキシカルボニルアミノ基など
があげられる。
In the general formula (II), L 1 and L 2 represent a divalent linking group, which may be the same or different and have 1 to 1 carbon atoms.
The alkylene group, aralkylene group and oxaalkylene group of 10 are preferable. These groups may be substituted, and examples of the substituent include a halogen atom, a cyano group, a sulfo group,
Hydroxy group, carboxyl group, alkyl group, aryl group, aralkyl group, acyloxy group, acylamino group,
Amino group, sulfonamide group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, carbamoyl group, sulfamoyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, alkoxysulfonyl group, aryloxysulfonyl group , A carbamoylamino group, a sulfamoylamino group, a carbamoyloxy group, an alkoxycarbonylamino group, and an aryloxycarbonylamino group.

L1及びL2で表わされる好ましい2価の連結基の代表的
なものとしては、メチレン、エチレン、プロピレン、フ
エネチレンがあげられる。
Typical examples of the preferred divalent linking group represented by L 1 and L 2 include methylene, ethylene, propylene and phenylene.

L3及びL4は、それぞれ(h+1)価及び(h′+1)
価の連結基を表わし、同じであつても異なつていてもよ
い。h=1又はh′=1のとき、L3及びL4の連結基は炭
素数1から10のアルキレン基、アラルキレン基、オキサ
アルキレンが好ましい。h=2又はh′=2のとき、L3
及びL4の好ましい連結基は一般式(III)で表わされ
る。
L 3 and L 4 are (h + 1) valence and (h '+ 1), respectively.
It represents a valent linking group and may be the same or different. When h = 1 or h ′ = 1, the linking group for L 3 and L 4 is preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an aralkylene group or oxaalkylene. When h = 2 or h ′ = 2, L 3
Preferred linking groups for L 4 and L 4 are represented by the general formula (III).

(式中Aは −CO−、−SO2−、−CONH−又は−CO−L7−OL8
を表わす。
(Where A is -CO -, - SO 2 -, - CONH- or -CO-L 7 -OL 8 u
Represents

Bは を表わす。L5、L6、L7及びL8は同じであつても異なつて
いてもよく、2価の連結基を表わし、アルキレン基、ア
ラルキレン基が好ましく、さらに好ましくは炭素数1〜
6のアルキレン基である。p、q、r、s、t及びuは
それぞれ独自に0又は1を表わす。) L3及びL4の具体例としては−CH2CH2−、 などがあげられる。
B is Represents L 5 , L 6 , L 7 and L 8 may be the same or different and each represents a divalent linking group, preferably an alkylene group or an aralkylene group, and more preferably 1 to 1 carbon atoms.
6 is an alkylene group. p, q, r, s, t, and u each independently represent 0 or 1. ) Specific examples of L 3 and L 4 include -CH 2 CH 2- , And so on.

これらの基は炭素数1〜12のものが好ましく、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
L1のアルキレン基であげた置換基があげられる。
These groups preferably have 1 to 12 carbon atoms, and these groups may be substituted. Examples of substituents
Examples of the substituent include the alkylene group of L 1 .

X1、X2、X3及びX4は−O−、−S−又は を表わす。X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are —O—, —S— or Represents

R1及びR2は、水素原子、アルキル基、アリール基を表
わし、好ましくは水素原子又は炭素数1〜10のアルキル
基であり、特に好ましくは水素原子又は炭素数1〜3の
アルキル基である。R3、R4、R5、R6及びRは水素原子、
アルキル基又はアリール基を表わし、好ましくは水素原
子、メチル基又はエチル基である。a、b、c、a′、
b′、p、p′、l、l′、n及びn′はそれぞれ独自
に0又は1を表わす。好ましくはa、b、a′、b′が
0である。p、p′は1が好ましい。m、jは1〜16の
整数であり、2〜10が特に好ましい。m′は0から16ま
での整数であり、好ましくは0〜10である。h及びh′
はそれぞれ独自に1又は2であり好ましくはh=h′で
ある。
R 1 and R 2 represent a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group, preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and particularly preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. . R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R are hydrogen atoms,
It represents an alkyl group or an aryl group, preferably a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group. a, b, c, a ',
b ', p, p', l, l ', n and n' each independently represent 0 or 1. Preferably, a, b, a'and b'are 0. 1 is preferable for p and p '. m and j are integers of 1 to 16, and 2 to 10 are particularly preferable. m'is an integer of 0 to 16, preferably 0 to 10. h and h '
Are each independently 1 or 2 and preferably h = h '.

本発明の高分子化合物は、一般式(II)の繰り返し単
位を複数持つても良い。
The polymer compound of the present invention may have a plurality of repeating units of the general formula (II).

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。
Examples of the remaining repeating units in the polymer compound of the present invention include dialkyl polysiloxane (eg, dimethyl polysiloxane) and polyalkylene oxide, which can improve film-forming properties.

一般式(II)で表わされる繰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。更に好ましくは、
80モル%以上であり、特に好ましくは100モル%であ
る。
The repeating unit represented by the general formula (II) is 50 in the polymer.
It is preferably contained in an amount of at least mol%. More preferably,
It is 80 mol% or more, and particularly preferably 100 mol%.

以下に本発明の高分子化合物の代表例を示す。尚、代
表例は繰り返し単位で表記するが、本発明の高分子化合
物はそれらの繰り返し単位で重合している高分子化合物
である。無論、本発明の高分子化合物はこれらに限定さ
れるものではない。
Typical examples of the polymer compound of the present invention are shown below. In addition, a representative example is represented by repeating units, but the polymer compound of the present invention is a polymer compound polymerized by these repeating units. Of course, the polymer compound of the present invention is not limited to these.

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1000〜80000が好ましい。
The weight average molecular weight Mw (in terms of polystyrene) of the polymer compound of the present invention is preferably 1000 to 80,000.

本発明に用いられる周期律表I a族又はII a族に属す
る金属イオンとしては、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、LiClO4、LiI、LiBF4、LiCF3C
O2、LiSCN、NaI、NaCF3SO3、NaClO4、NaBF4、NaAsF6、K
CF3SO3、KSCN、KPF6、KClO4、KAsF6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。
The metal ions belonging to Group Ia or Group IIa of the periodic table used in the present invention are preferably lithium, sodium, and potassium ions, and typical metal ion salts include LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , and LiClO 4 , LiI, LiBF 4 , LiCF 3 C
O 2, LiSCN, NaI, NaCF 3 SO 3, NaClO 4, NaBF 4, NaAsF 6, K
CF 3 SO 3, KSCN, KPF 6, KClO 4, etc. KAsF 6 and the like.
More preferably, it is the above Li salt. These may be used alone or in admixture of two or more, or may be used in admixture with other electrolytes such as NBu 4 BF 4 .

本発明の高分子化合物と金属イオンの塩の比率は、ポ
リエチ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。更に好ましくは、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、比率が低くすぎると有効イオン濃度が低下、イ
オン伝導性も低下してしまう。
The ratio of the polymer compound of the present invention to the metal ion salt is preferably such that the polyethylene oxide unit is contained in a ratio of 2 to 30 times that of the metal ion salt. More preferably, 6 to
20 times. If the ratio is too high, Tg rises and the ion conductivity decreases, and if the ratio is too low, the effective ion concentration decreases and the ion conductivity also decreases.

本発明の高分子電解質は、架橋剤を加えて架橋させて
もよく、又、更に高分子化合物、他の両親媒性化合物な
どを添加してもよい。
The polymer electrolyte of the present invention may be crosslinked by adding a crosslinking agent, or a polymer compound, other amphipathic compound or the like may be further added.

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。
As a crosslinking group that may be added, as a crosslinking group, an epoxy group, an isocyanate group, an acid chloride group, an acid anhydride group,
Those having an active ester group can be used. Examples of the compound of the crosslinking agent are shown below, but the invention is not limited thereto.

(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。
(1) Examples of crosslinking agent compounds As the polymer compound that may be added, the following representative examples are used, but the polymer compounds are not limited thereto, and those compatible with the polymer compound of the present invention can be preferably used.

化合物例(C−6) 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、もちろんこれらに限定
されるわけではない。
Compound Example (C-6) CH 2 —CH 2 —O n As the amphipathic compound that can be added, any known amphipathic compound can be added. The representative examples are shown below, but are not limited to these.

化合物例(C−9) C16H33OCH2CH2O15CH3 化合物例(C−10) C12H25OCH2CH2O30C12H25 本発明の高分子化合物と金属イオンの塩を溶解する溶
媒の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。
Compound Example (C-9) C 16 H 33 OCH 2 CH 2 O 15 CH 3 Compound Example (C-10) C 12 H 25 OCH 2 CH 2 O 30 C 12 H 25 Representative examples of the solvent that dissolves the polymer compound of the present invention and a salt of a metal ion include nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate; tetrahydrofuran, 3
-Methyl-tetrahydrofuran, 2-methyl-tetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxane, 1,4-dioxolane, 1,2-dimethoxyethane and other ethers: γ-butyrolactone, δ-butyrolactone and other lactones: Examples include dimethyl sulfoxide, tetramethylene sulfone, and dimethylformamide.
It is not necessarily limited to these. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

本発明の高分子電解質はプラスチツク材料の帯電防止
用材料や電池及び、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。
The polymer electrolyte of the present invention can also be used as an antistatic material for plastic materials, batteries, and materials for various electrochemical devices such as electrochromic display devices and capacitors.

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。
Typical synthetic examples of the polymer compound containing the repeating unit represented by the general formula (I) of the present invention are shown below.

合成例1 P−1で表わされる繰り返し単位を100%含有する化合
物(P−1ポリマー)の合成 (1) CH2=CH−CH2−O−CH2CH2−O−CH2CH2−O−
CH3 (D−1)の合成 ジエチレングリコールモノメチルエーテル12g(0.1mo
l)をt−アミノアルコール50mlに溶解し、これにカリ
ウム−t−ブトキシド12g(0.107mol)を加えた。室温
攪拌下、アリルブロミド15g(0.12mol)を30分で滴下し
た。その後、70〜80℃で2時間反応させた。反応後、析
出した無機塩を過し、液から溶媒を留去した後、残
査を減圧蒸留して(75〜83℃/2mmHg)、目的物を得た。
Synthesis Example 1 Compound a repeating unit containing 100% represented by P-1 Synthesis of (P-1 polymer) (1) CH 2 = CH -CH 2 -O-CH 2 CH 2 -O-CH 2 CH 2 - O-
Synthesis of CH 3 (D-1) Diethylene glycol monomethyl ether 12g (0.1mo
l) was dissolved in 50 ml of t-amino alcohol, and 12 g (0.107 mol) of potassium t-butoxide was added thereto. With stirring at room temperature, 15 g (0.12 mol) of allyl bromide was added dropwise over 30 minutes. Then, the mixture was reacted at 70-80 ° C for 2 hours. After the reaction, the precipitated inorganic salt was passed, the solvent was distilled off from the liquid, and the residue was distilled under reduced pressure (75 to 83 ° C./2 mmHg) to obtain the desired product.

収量11.5g(収率72%) 化学構造はNMR,IR,元素分析、GCにて確認した。Yield 11.5 g (72% yield) The chemical structure was confirmed by NMR, IR, elemental analysis and GC.

化合物D−1 10g(0.062mol)、ジクロロジヒドロシラン3.5g(0.035
mol)を100mlオートクレーブに入れ、これに塩化白金酸
100mg(0.1mmol)を加え、50℃で2時間反応させた。反
応後、内容物を取り出し、未反応のジクロロジヒドロシ
ランを留去し、目的物を得た。
Compound D-1 10 g (0.062 mol), dichlorodihydrosilane 3.5 g (0.035
mol) into a 100 ml autoclave and add chloroplatinic acid to it.
100 mg (0.1 mmol) was added and reacted at 50 ° C. for 2 hours. After the reaction, the contents were taken out, and unreacted dichlorodihydrosilane was distilled off to obtain the intended product.

収量12.6g(収率96%) 化学構造はNMR、IR、元素分析、GCにて確認した。Yield 12.6 g (96% yield) The chemical structure was confirmed by NMR, IR, elemental analysis and GC.

(3) P−1で表わされる繰り返し単位を100%含有
する化合物(P−1ポリマー)の合成 テトラエチレングリコール7.6g(0.038mol)とピリジ
ン6.3g(0.08mol)をトルエン50mlに溶解し、窒素ガス
フロー中、室温にて化合物D−2 10g(0.038mol)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、析出したピリジンの塩酸塩を除き、溶媒
を真空留去して目的物を得た。(無色 やや粘稠オイ
ル) 収量14.1g(収率97%) Nw=4,800 化学構造はNMR、IR、元素分析にて確認した。
(3) Synthesis of a compound (P-1 polymer) containing 100% of the repeating unit represented by P-1 Tetraethylene glycol 7.6 g (0.038 mol) and pyridine 6.3 g (0.08 mol) are dissolved in toluene 50 ml and nitrogen is added. In a gas flow, a toluene solution of 10 g (0.038 mol) of compound D-2 was added dropwise at room temperature, and then reacted at 50-60 ° C for 4 hours. After the reaction, the precipitated hydrochloride of pyridine was removed, and the solvent was distilled off under vacuum to obtain the desired product. (Colorless and slightly viscous oil) Yield 14.1 g (Yield 97%) Nw = 4,800 The chemical structure was confirmed by NMR, IR and elemental analysis.

合成例2 P−4で表わされる繰り返し単位を100%含有する化合
物(P−4ポリマー)の合成 (1) CH2=CH−CH2−OCH2CH2O2CH2CH2−O−CH
3 (D−3)の合成 トリエチレングリコールモノメチルエーテル16g(0.1
mol)をt−アミルアルコール50mlに溶解し、これにカ
リウムt−ブトキシド12g(0.11mol)を加えた。室温撹
拌下、アリルブロミド15g(0.12mol)を30分で滴下し、
その後70〜80℃で2時間反応させた。反応後、析出した
無機塩を過して除き、液から溶媒を留去した後、残
査を減圧蒸留して(90〜92℃/1mmHg)、目的物を得た。
Compounds containing a repeating unit represented by the Synthesis Example 2 P-4 100% synthetic (P-4 polymer) (1) CH 2 = CH -CH 2 -OCH 2 CH 2 O 2 CH 2 CH 2 -O-CH
Synthesis of 3 (D-3) 16 g of triethylene glycol monomethyl ether (0.1
mol) was dissolved in 50 ml of t-amyl alcohol, and 12 g (0.11 mol) of potassium t-butoxide was added thereto. With stirring at room temperature, 15 g (0.12 mol) of allyl bromide was added dropwise over 30 minutes,
Then, the mixture was reacted at 70-80 ° C for 2 hours. After the reaction, the precipitated inorganic salt was removed by filtration, the solvent was distilled off from the solution, and the residue was distilled under reduced pressure (90 to 92 ° C / 1 mmHg) to obtain the desired product.

収量11.5g(収率56%) 化学構造はNMR、IR、元素分析、GCにて確認した。Yield 11.5 g (56% yield) The chemical structure was confirmed by NMR, IR, elemental analysis and GC.

化合物D−3 11g(0.054mol)、ジクロロメチルヒドロシラン9.2g
(0.081mol)を封管に入れ、これに塩化白金酸100mg
(0.1mmol)を加え、50℃で2時間反応させた。反応
後、内容物を取り出し、減圧蒸留して(150〜161℃/1mm
Hg)目的物を得た。
Compound D-3 11g (0.054mol), dichloromethylhydrosilane 9.2g
(0.081mol) in a sealed tube, chloroplatinic acid 100mg
(0.1 mmol) was added, and the mixture was reacted at 50 ° C for 2 hours. After the reaction, remove the contents and distill under reduced pressure (150-161 ℃ / 1mm
Hg) The desired product was obtained.

収量12.8g(収率74%) 化学構造はNMR、IR、元素分析、GCにて確認。Yield 12.8g (Yield 74%) The chemical structure was confirmed by NMR, IR, elemental analysis and GC.

(3) P−4で表わさせる繰り返し単位を100%含有
する化合物(P−4ポリマー)の合成 テトラエチレングリコール7.6g(0.038mol)とピリジ
ン6.3g(0.08mol)をトルエン50mlに溶解し、窒素ガス
フロー中室温にて化合物D−4 12.1g(0.038mol)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、析出したピリジンの塩酸塩を除き、溶
媒を真空留去して目的物を得た。(無色やや粘稠オイ
ル) 収率14.9g(収率89%) Nw=5,800 化学構造はNMR、IR、元素分析にて確認した。
(3) Synthesis of compound (P-4 polymer) containing 100% of repeating unit represented by P-4 Tetraethylene glycol 7.6 g (0.038 mol) and pyridine 6.3 g (0.08 mol) are dissolved in toluene 50 ml, A toluene solution of compound D-4 12.1 g (0.038 mol) was added dropwise at room temperature in a nitrogen gas flow. Then, it reacted at 50-60 degreeC for 4 hours. After the reaction, the precipitated hydrochloride of pyridine was removed, and the solvent was distilled off under vacuum to obtain the desired product. (Colorless and slightly viscous oil) Yield 14.9 g (yield 89%) Nw = 5,800 The chemical structure was confirmed by NMR, IR and elemental analysis.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, a detailed description will be given using examples.

実施例1 P−1ポリマーとLiCF3SO3を表1に示した組成比にな
るようにアセトンに室温で溶解した。このとき、P−1
ポリマーの濃度は30wt%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P−1ポリマーのかわりにP−4ポリマー、LiCF
3SO3かわりにLiClO4におきかえた以外は同一である溶液
を得た。() 比較としてのP−1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(E−1)におきか
えた以外はと同一である溶液を得た。(イロハ) さらにのP−1ポリマーのかわりにジヤーナル・オ
ブ・パワー・ソース(Journal of Power Sources)20巻
327頁(1987年)に報告されている下記の化合物(E−
2)におきかえた以外はと同一である溶液を得た。
(ニホヘ) さらにのP−1ポリマーのかわりに特開昭63−1364
09号に記載された下記の化合物(E−3)におきかえた
以外はと同一である溶液を得た。(トチリ) 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の距離に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。
Example 1 P-1 polymer and LiCF 3 SO 3 were dissolved in acetone at room temperature so that the composition ratio shown in Table 1 was obtained. At this time, P-1
The polymer concentration was 30 wt%. Then, the solvent was treated under vacuum (10 -2 to 10 -3 torr) at room temperature for 24 hours and at 60 ° C for 24 hours to completely remove the solvent to obtain a transparent homogeneous viscous solution.
() P-4 polymer, LiCF instead of P-1 polymer
An identical solution was obtained except that LiClO 4 was used instead of 3 SO 3 . () Instead of the P-1 polymer for comparison, JP-A-60-
A solution identical to that described in No. 216462 except that the following compound (E-1) was substituted was obtained. (Iroha) 20 volumes of Journal of Power Sources instead of P-1 polymer
The following compounds (E-
A solution identical to that obtained in place of 2) was obtained.
(Nihohe) Further, instead of P-1 polymer, JP-A-63-1364
A solution identical to that of No. 09 except that the following compound (E-3) was substituted was obtained. (Tochiri) The viscous liquid thus obtained is placed in a glass cell of 1 cm, the Pt electrode is set at a distance of 0.5 cm and immersed, and the impedance is measured at 0.1 Hz to 100,000 Hz (measurement temperature 2
Then, the ionic conductivity was determined from the Cole-Cole plot.

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。
The stability of the polymer was evaluated by the following method. 25 ℃
Each compound was dissolved in an acetonitrile-water buffer solution having a pH of 4.2 (concentration 5 wt%), and the decomposition into monomers was traced by gel permeation chromatography (GPC).

これらの測定結果を表1及び図1に示した。 The results of these measurements are shown in Table 1 and FIG.

表1からわかるように本発明の実施例〜及び比較
例イロハは室温付近でのイオン伝導性が良好であるが、
第1図から比較例(E−1)はモノマーへの分解が著し
く悪いことがわかる。(E−2)、(E−3)はモノマ
ーへの分解性は低く良好だが、イオン伝導性が悪い。本
発明ではこれらが同時に改善されていることが明らかで
あろう。
As can be seen from Table 1, Iroha of Examples of the present invention and Comparative Examples have good ionic conductivity near room temperature.
It can be seen from FIG. 1 that Comparative Example (E-1) is remarkably poor in decomposition into monomers. (E-2) and (E-3) have low decomposability into monomers and are good, but have poor ionic conductivity. It will be apparent that these are simultaneously improved in the present invention.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によると室温以下でのイオン伝導性に優れ、か
つ安定性良好な高分子電解質を得ることができる。
According to the present invention, a polymer electrolyte having excellent ion conductivity at room temperature or lower and good stability can be obtained.

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

第1図は実施例1におけるP−1ポリマー、P−4ポリ
マー、E−1、E−2及びE−3の化合物のモノマーへ
の分解を示したものである。
FIG. 1 shows decomposition of P-1 polymer, P-4 polymer, E-1, E-2 and E-3 compounds in Example 1 into monomers.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも、主鎖が一般式(I)で表され
るポリシロキサンとポリアルキレングリコールとの共重
合体である繰り返し単位を含有し、該ポリシロキサンの
少なくとも1本の側鎖がポリアルキレングリコール基を
含有する高分子化合物と周期律表I a又はII a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。 (式中、Rは、水素原子、アルキル基、又はアリール基
を表し、jは、1から16までの整数を表す。)
At least one side chain of the polysiloxane contains a repeating unit whose main chain is a copolymer of a polysiloxane represented by the general formula (I) and a polyalkylene glycol. 1. A polymer electrolyte comprising a polymer compound containing an alkylene glycol group and a salt of a metal ion belonging to Group Ia or IIa of the periodic table. (In the formula, R represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group, and j represents an integer of 1 to 16.)
【請求項2】該高分子化合物の主鎖中のポリシロキサン
とポリアルキレングリコール基を含有する少なくとも1
本の側鎖がケイ素−炭素結合で連結されている高分子化
合物である特許請求の範囲第(1)項記載の高分子電解
質。
2. At least one containing a polysiloxane and a polyalkylene glycol group in the main chain of the polymer compound.
The polymer electrolyte according to claim (1), which is a polymer compound whose side chains are linked by silicon-carbon bonds.
【請求項3】該高分子化合物が少なくとも、下記一般式
(II)で表わされる繰り返し単位を含有する高分子化合
物である特許請求の範囲第(1)項記載の高分子電解
質。 (式中、L1及びL2は2価の連結基を表し、L3及びL4はそ
れぞれ(h+1)価及び(h′+1)価の連結基を表
す。R1、R2、R3、R4、R5及びRは水素、アルキル基又は
アリール基を表す。m及びjは1から16までの整数を表
し、m′は0から16までの整数を表わす。X1、X2、X3
X4は−O−、−S−又は を表す、R6は水素、アルキル基又はアリール基を表わ
す。a、b、c、a′、b′、p、p′、l、l′、n
及びn′はそれぞれ独自に0又は1を表し、h、h′は
1又は2を表す。
3. The polymer electrolyte according to claim 1, wherein the polymer compound is a polymer compound containing at least a repeating unit represented by the following general formula (II). (In the formula, L 1 and L 2 represent a divalent linking group, and L 3 and L 4 represent a (h + 1) -valent and a (h ′ + 1) -valent linking group. R 1 , R 2 , and R 3 respectively. , R 4 , R 5 and R represent hydrogen, an alkyl group or an aryl group, m and j represent an integer of 1 to 16, and m ′ represents an integer of 0 to 16. X 1 , X 2 , X 3 ,
X 4 is -O-, -S- or R 6 represents hydrogen, an alkyl group or an aryl group. a, b, c, a ', b', p, p ', l, l', n
And n ′ each independently represent 0 or 1, and h and h ′ each represent 1 or 2.
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