JPH10154415A - Polymer solid-state electrolyte, lithium secondary battery using it, and electric double layer capacitor - Google Patents

Polymer solid-state electrolyte, lithium secondary battery using it, and electric double layer capacitor

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JPH10154415A
JPH10154415A JP9278134A JP27813497A JPH10154415A JP H10154415 A JPH10154415 A JP H10154415A JP 9278134 A JP9278134 A JP 9278134A JP 27813497 A JP27813497 A JP 27813497A JP H10154415 A JPH10154415 A JP H10154415A
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copolymer
electrolyte
electrode
vinylidene fluoride
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哲 丸山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymer solid-state electrolyte having small internal resistance and a good preservation characteristic by using a gel electrolyte having good adhesiveness with respect to a current collector or an electrode. SOLUTION: The polymer contains a vinylidene fluoride copolymer as a principal chain and polyvinylidene fluoride as a side chain, the principal chain is made of rubber, the side chain is made of a crystal resin, and this polymer has resilience and a proper crystal property. When a gel electrolyte is formed with this polymer, electrolyte salt, and a solvent, a large quantity of the electrolyte salt and solvent can be contained in an amorphous portion, and high conductivity is obtained. The strong gel electrolyte is obtained due to a proper crystal portion. The gel electrolyte can be used in a wide temperature range, from a low temperature to a high temperature because it has good chemical resistance and a high melting point. Since this gel electrolyte has resilience, it is superior in adhesiveness to an electrode or a current collector, and its boundary resistance is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム2次電
池、電気2重層キャパシタに用いられる高分子固体電解
質、電極、およびこの高分子固体電解質、電極を用いた
リチウム2次電池、電気2重層キャパシタ、EL素子に
関するものである。
The present invention relates to a solid polymer electrolyte and an electrode used in a lithium secondary battery and an electric double layer capacitor, and a lithium secondary battery and an electric double layer capacitor using the polymer solid electrolyte and the electrode. , EL elements.

【0002】[0002]

【従来の技術】ノート型パソコン、ビデオカメラ、携帯
電話等に用いられる2次電池には、大容量でしかも充放
電サイクル寿命の良好なことが求められる。2次電池と
しては、従来、鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム電池、
ニッケル−水素電池などが利用されてきたが、さらに小
型で高容量のものとしてリチウム2次電池が実用化され
ている。
2. Description of the Related Art Secondary batteries used in notebook personal computers, video cameras, mobile phones and the like are required to have a large capacity and a good charge / discharge cycle life. Conventional secondary batteries include lead-acid batteries, nickel-cadmium batteries,
Nickel-metal hydride batteries have been used, but lithium secondary batteries have been put to practical use as smaller and higher capacity batteries.

【0003】例えば、特開昭63−121260号公報
には、非水電解液を用い、正極としてLiCoO2およ
び/またはLiNiO2を用い、負極として炭素を用い
た2次電池が記載されている。この2次電池は、例えば
負極の場合、充電時にリチウムイオンが炭素の六角網面
の層間に侵入して電子を受け取り、放電時には炭素の層
間のリチウムが電子を放出して再びイオン化する。この
ようなリチウム2次電池はリチウムイオン2次電池と呼
ばれ、小型で大容量が得られ、しかも、反応性の高い金
属リチウムを使う必要がないため安全であり、さらなる
高性能化への要望が大きい。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-121260 describes a secondary battery using a non-aqueous electrolyte, LiCoO 2 and / or LiNiO 2 as a positive electrode, and carbon as a negative electrode. In this secondary battery, for example, in the case of a negative electrode, lithium ions penetrate between the layers of the carbon hexagonal mesh surface to receive electrons during charging, and lithium ions between the carbon layers release electrons during discharging to ionize again. Such a lithium secondary battery is called a lithium ion secondary battery, which is small in size, has a large capacity, and is safe because there is no need to use highly reactive metallic lithium. Is big.

【0004】リチウム2次電池に使用される電極は、炭
素材料粉末やリチウム複合酸化物粉末などの活物質を銅
箔やアルミ箔等からなる集電体の表面に固定することに
より製造される。具体的には、バインダ溶液中に活物質
粉末等を分散させて集電体表面に塗布するが、バインダ
には下記の特性が要求される。
[0004] An electrode used in a lithium secondary battery is manufactured by fixing an active material such as a carbon material powder or a lithium composite oxide powder to the surface of a current collector made of copper foil, aluminum foil, or the like. Specifically, an active material powder or the like is dispersed in a binder solution and applied to the current collector surface. The binder is required to have the following characteristics.

【0005】 電池組立工程において、活物質の塗膜
が集電体から脱離せず、ひび割れなども生じない接着強
度があること 電解液に溶解しないこと 充放電を繰り返しても塗膜が集電体から脱離せず、
ひび割れなども生じない接着強度があること 少ない添加量で十分な接着強度を示すこと 作動電圧範囲内において、酸化還元されないこと 電解液に使用される有機溶媒には溶解せず、集電体
表面への塗布の際に用いる溶媒には溶解すること
In the battery assembling process, the coating of the active material does not detach from the current collector and has an adhesive strength that does not cause cracking. The coating does not dissolve in the electrolytic solution. Without detaching from
It has adhesive strength that does not cause cracks, etc.It shows sufficient adhesive strength with a small amount of addition.It is not oxidized and reduced within the operating voltage range.It does not dissolve in the organic solvent used for the electrolytic solution, and it goes to the surface of the current collector. Dissolve in the solvent used when applying

【0006】上記の特開昭63−121260号公報で
は、バインダとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)
が用いられている。しかし、接着強度を高くするために
はポリフッ化ビニリデンを多量に添加する必要がある
が、バインダは電池容量に寄与しないため電池容量が不
十分となる傾向にある。しかも、ポリフッ化ビニリデン
は、電解液の非水溶媒に溶解するため、多量に添加した
としても充放電を繰り返すと塗膜の剥離やひび割れを生
じ、電池容量が減少するという問題がある。
In JP-A-63-121260, polyvinylidene fluoride (PVDF) is used as a binder.
Is used. However, in order to increase the adhesive strength, it is necessary to add a large amount of polyvinylidene fluoride. However, since the binder does not contribute to the battery capacity, the battery capacity tends to be insufficient. In addition, since polyvinylidene fluoride is dissolved in the non-aqueous solvent of the electrolytic solution, there is a problem that even if it is added in a large amount, repeated charge / discharge causes peeling or cracking of the coating film, thereby reducing the battery capacity.

【0007】また、PVDFは結晶性樹脂のため、実際
の電池製造工程上で種々の不具合が生ずる。例えば、P
VDFの溶液に活物質を分散させた塗布溶液を集電体
(例えば銅箔)に塗布、乾燥して電極を製造する工程が
ある。この工程では乾燥速度などが不適切であると、P
VDFの収縮率と集電体の収縮率とが大きく異なるた
め、電極合剤層が集電体から剥離してしまう。剥離しな
いまでも電極がカーリングしてしまう等の不具合が生じ
る。また、塗布・乾燥直後は問題がなくても、時間の経
過と共に、電極に残留している内部応力のために、次第
に電極合剤層が集電体から剥離する場合もある。さら
に、特公平8−4007ではPVDFを含むフッ素高分
子共重合体が提案されているが、やはりPVDFと同様
の問題を生じている。
Further, since PVDF is a crystalline resin, various problems occur in the actual battery manufacturing process. For example, P
There is a step of applying a coating solution in which an active material is dispersed in a VDF solution to a current collector (for example, a copper foil) and drying the same to manufacture an electrode. In this step, if the drying speed or the like is inappropriate, P
Since the contraction rate of the VDF is significantly different from the contraction rate of the current collector, the electrode mixture layer is separated from the current collector. Problems such as curling of the electrodes occur even if they do not separate. In addition, even if there is no problem immediately after coating and drying, the electrode mixture layer may gradually peel off from the current collector with the lapse of time due to internal stress remaining in the electrode. Furthermore, Japanese Patent Publication No. 8-4007 proposes a fluoropolymer copolymer containing PVDF, but also has the same problem as PVDF.

【0008】この他にもバインダとしては今まで種々の
ものが用いられてきている。その中で好ましい例とし
て、架橋性高分子が挙げられる。特に、架橋剤としてポ
リアミン、ポリオールまたはパーオキサイドを用いて架
橋されたもの、例えば、フッ化ビニリデン−6フッ化プ
ロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−6フッ化プロピ
レン−4フッ化エチレン共重合体、4フッ化エチレン−
プロピレン共重合体、4フッ化エチレン−プロピレン−
フッ化ビニリデン共重合体、パーフルオロ系フッ素ゴム
などのフッ素ゴムの少なくとも1種を前記架橋剤により
架橋したものがある。架橋剤の添加量は、架橋される化
合物100重量部に対し、通常、0.5〜10重量部、
好ましくは1〜5重量部程度である。
Various other binders have been used so far. Among them, a preferable example is a crosslinkable polymer. In particular, those crosslinked using a polyamine, a polyol or a peroxide as a crosslinking agent, for example, vinylidene fluoride-6-fluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-6-fluoropropylene-4fluoroethylene copolymer, Tetrafluoroethylene-
Propylene copolymer, tetrafluoroethylene-propylene-
There are those obtained by crosslinking at least one kind of fluorine rubber such as a vinylidene fluoride copolymer and a perfluoro fluorine rubber with the crosslinking agent. The amount of the crosslinking agent added is usually 0.5 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the compound to be crosslinked.
Preferably it is about 1 to 5 parts by weight.

【0009】また、フッ素を含有する化合物であって、
β線やγ線等の放射線により架橋されたもの、例えば、
ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−6フッ化プ
ロピレン共重合体、含フッ素熱可塑性ゴムなどの少なく
とも1種を放射線により架橋させたものもある。これら
については、例えば日本化学会誌No. 4,P686,1976 やIN
DUSTRIAL AND ENGINEERING CHEMISTRY,VOL.49,No.10,P1
687,1957などに記載されている。
A fluorine-containing compound,
Crosslinked by radiation such as β-rays or γ-rays, for example,
There is also one obtained by crosslinking at least one kind of polyvinylidene fluoride, a vinylidene fluoride-6-propylene copolymer, and a fluorine-containing thermoplastic rubber by radiation. These are described in, for example, the Chemical Society of Japan No. 4, P686,1976 and IN
DUSTRIAL AND ENGINEERING CHEMISTRY, VOL.49, No.10, P1
687, 1957 and the like.

【0010】また、シラン化合物をグラフト化したポリ
フッ化ビニリデンを水で架橋して用いる旨の提案もあ
る。シラン架橋ポリフッ化ビニリデンについては、例え
ば特開平2−115234号公報に記載されている。
There is also a proposal that polyvinylidene fluoride grafted with a silane compound is crosslinked with water and used. The silane-crosslinked polyvinylidene fluoride is described, for example, in JP-A-2-115234.

【0011】なお、架橋高分子は2種以上の混合物とし
て用いてもよいとされている。また、バインダには、前
記架橋高分子の他に、ポリメチルメタクリレート(PM
MA)やポリカーボネート(PC)等の他の高分子化合
物が含まれていてもよいが、これらはバインダ全体の2
5体積%程度以下の含有量とされている。
It is stated that the crosslinked polymer may be used as a mixture of two or more kinds. Also, in addition to the crosslinked polymer, polymethyl methacrylate (PM
MA) or other high molecular compounds such as polycarbonate (PC) may be contained, but these may be included in the entire binder.
The content is about 5% by volume or less.

【0012】上述のような架橋高分子がバインダとして
は好ましいものであるが、実用に供するにあたり新たに
架橋工程が必要であり生産する上で問題となっていた。
Although the above-mentioned crosslinked polymer is preferable as a binder, a new crosslinking step is required for practical use, which has been a problem in production.

【0013】ところで、従来市販されている電池のほと
んどは、電解質として液体の溶媒に電解質塩を溶解させ
たいわゆる電解液を用いている。電解液を用いた電池
は、内部抵抗が低いという長所があるが、反面、液漏れ
がしやすい、発火する危険性があるという問題点があ
る。このような問題点に対し溶媒を含まない電解質すな
わち固体電解質の研究が長年行われており、例えば、高
分子に電解質塩を相溶させた系が知られている。但し、
このような全く溶媒を含まない固体電解質(例えばポリ
エチレンオキシドにリチウム塩を相溶させたもの)は導
電率が低く(10-4S・cm-1以下)、実用化に至ってい
ない。これに対し高分子、電解質塩及び溶媒からなるゲ
ル状の高分子固体電解質が近年脚光を浴びている。
By the way, most of the conventional batteries on the market use a so-called electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a liquid solvent as an electrolyte. Batteries using an electrolytic solution have the advantage of low internal resistance, but, on the other hand, have the problem of liability to leak and ignition. For such problems, studies on electrolytes containing no solvent, that is, solid electrolytes, have been conducted for many years. For example, a system in which an electrolyte salt is dissolved in a polymer is known. However,
Such a solid electrolyte containing no solvent (for example, a solution obtained by dissolving a lithium salt in polyethylene oxide) has a low conductivity (10 -4 S · cm -1 or less), and has not been put to practical use. On the other hand, a gel polymer solid electrolyte composed of a polymer, an electrolyte salt and a solvent has recently been spotlighted.

【0014】このようなゲル状の高分子固体電解質(以
下、「ゲル電解質」と呼ぶ)は、導電率が液体のそれに
近く10-3S・cm-1台の値を示すものもある。
Some of such gel-like polymer solid electrolytes (hereinafter referred to as "gel electrolytes") have a conductivity close to that of a liquid and exhibit a value on the order of 10 -3 S · cm -1 .

【0015】例えば、米国特許第5296318号に
は、フッ化ビニリデン(VDF)と8〜25重量%の6
フッ化プロピレン(HFP)の共重合体〔P(VDF−
HFP)〕に、リチウム塩が溶解した溶液が20〜70
重量%含まれているゲル電解質が開示されている。この
ゲル電解質の導電率は10-3S・cm-1に達する。元来、
ポリフッ化ビニリデン(PVDF)は結晶性高分子で比
較的耐薬品性に優れた高分子である。即ちPVDFを良
く溶解させる溶媒もあるが、かといってどのような溶媒
に溶解するわけでもなく、フッ素樹脂のなかでは使いや
すい樹脂のひとつであった。事実PVDFは市販されて
いるリチウムイオン2次電池の正負極活物質の結着剤と
して使用されている。上記特許に記載されているPVD
FはVDFとHFPの共重合体であり、HFPがPVD
Fの結晶化度を低下させている。このようなVDF−H
FP共重合体は、溶媒を多量に含むことが可能でありま
たリチウム塩の結晶析出も抑制され、さらに強度のある
ゲル電解質を作製することができる。
For example, US Pat. No. 5,296,318 discloses vinylidene fluoride (VDF) with 8 to 25% by weight of 6%.
Copolymer of propylene fluoride (HFP) [P (VDF-
HFP)], the solution in which the lithium salt is dissolved is 20-70.
A gel electrolyte having a weight percent content is disclosed. The conductivity of this gel electrolyte reaches 10 −3 S · cm −1 . originally,
Polyvinylidene fluoride (PVDF) is a crystalline polymer and a polymer having relatively excellent chemical resistance. That is, some solvents dissolve PVDF well, but they do not dissolve in any solvent, and it is one of the fluororesins that is easy to use. In fact, PVDF is used as a binder for positive and negative electrode active materials of commercially available lithium ion secondary batteries. PVD described in the above patent
F is a copolymer of VDF and HFP, where HFP is PVD
The crystallinity of F is reduced. Such VDF-H
The FP copolymer can contain a large amount of a solvent, can suppress the precipitation of lithium salt crystals, and can produce a stronger gel electrolyte.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、VDF
−HFP共重合体はHFPがPVDFの結晶化度を低下
しているため、上記のような高導電率を得ることが可能
となった反面、このような高分子構造が本質的に内包し
ている耐薬品性の低下、融点の低下という欠点を持つこ
とになった。例えば、エルフ・アトケム社製PVDF(
ホモポリマー、商品名KYNAR700番シリーズ) の
融点は170℃に対し、同じくエルフ・アトケム社製V
DF−HFP共重合体、例えばKYNAR2801の融
点は145℃である。耐薬品性の低下は電池の電解液に
も溶解しやすくなるということであるから、このような
VDF−HFP共重合体を電池に用いた場合電池の保存
特性が劣化する。例えば電池を室温あるいは高温(40
℃、60℃、80℃、100℃)で保存した場合、容量
劣化が起き、極端な場合には内部ショートが発生する。
また、融点の低下は高温での使用が制限されたり、上記
のように高温保存特性が悪くなる。
SUMMARY OF THE INVENTION However, VDF
In the -HFP copolymer, since HFP lowers the crystallinity of PVDF, it is possible to obtain the above-described high electrical conductivity, but such a polymer structure is essentially included. This has the disadvantage of lowering chemical resistance and lowering the melting point. For example, PVDF manufactured by Elf Atochem (
The melting point of a homopolymer (trade name: KYNAR700 series) is 170 ° C.
The melting point of a DF-HFP copolymer, for example, KYNAR2801, is 145 ° C. Since the decrease in chemical resistance means that the VDF-HFP copolymer is easily dissolved in the battery electrolyte, the storage characteristics of the battery are deteriorated when such a VDF-HFP copolymer is used for the battery. For example, if the battery is at room temperature or
(60 ° C., 60 ° C., 80 ° C., 100 ° C.), capacity deterioration occurs, and in extreme cases, internal short circuit occurs.
In addition, the lowering of the melting point limits the use at high temperatures and deteriorates the high-temperature storage characteristics as described above.

【0017】また、例えば米国特許第5296318号
のように、ゲル電解質を用いる電池の電極は、電極活物
質とゲル電解質とからなる組成物を用いて電極とゲル電
解質との密着性を上げ界面抵抗を小さくしている。しか
し、この特許において示される電極では、塗布する集電
体との接着性が低く、塗布後電極合剤部分が剥離するこ
とがあった。これは、PVDFが結晶性樹脂のため塗布
・乾燥するときの収縮率が大きく、集電体から剥離して
しまうものと考えられる。すなわち、導電率は高くなっ
たが、集電体への接着性は十分ではなかった。このた
め、該特許で示されるゲル電解質を用いる場合は、電極
形成は単なる塗布工程では不可能となり、塗布膜の連続
的な積層化は困難であった。そのため、金属メッシュを
支持体として電極を構成していた。また、上述のような
バインダ材料を電極材料として用いるものに電気2重層
キャパシタがあり、電気2重層キャパシタの分極性電極
材料として用いる場合もリチウム2次電池と同様にバイ
ンダ材料の性質の改良は望まれるところである。そし
て、電気2重層キャパシタでも、より良好なゲル電解質
が求められている。
Also, as in US Pat. No. 5,296,318, for example, a battery electrode using a gel electrolyte is formed by using a composition comprising an electrode active material and a gel electrolyte to increase the adhesion between the electrode and the gel electrolyte to increase the interface resistance. Is smaller. However, in the electrode disclosed in this patent, the adhesiveness to the current collector to be applied is low, and the electrode mixture may peel off after the application. This is considered to be because PVDF has a large shrinkage rate when it is applied and dried because it is a crystalline resin, and is detached from the current collector. That is, the conductivity increased, but the adhesion to the current collector was not sufficient. For this reason, when the gel electrolyte disclosed in the patent is used, it is impossible to form electrodes by a simple coating process, and it is difficult to continuously form a coating film. Therefore, the electrode has been configured using a metal mesh as a support. Further, there is an electric double-layer capacitor in which the above-mentioned binder material is used as an electrode material, and when the electric double-layer capacitor is used as a polarizable electrode material, it is desired to improve the properties of the binder material similarly to the lithium secondary battery. It is about to be done. Further, even for electric double layer capacitors, better gel electrolytes are required.

【0018】さらに、EL素子としても蛍光材料とバイ
ンダとを含む発光層を有するものが知られているが、こ
の場合のバインダ材料の開発も望まれている。
Further, an EL element having a light-emitting layer containing a fluorescent material and a binder is known, and the development of a binder material in this case is also desired.

【0019】この発明の目的は、従来のゲル電解質の欠
点である集電体や電極への接着性を改良して内部抵抗を
小さくし、しかも良好な保存性、塗布膜の連続積層化の
可能な高分子固体電解質およびこれを用いたリチウム2
次電池や電気2重層キャパシタを提供することである。
It is an object of the present invention to improve the adhesiveness to a current collector or an electrode, which is a drawback of the conventional gel electrolyte, to reduce the internal resistance, to achieve good storage properties, and to enable continuous lamination of a coating film. Polymer solid electrolyte and lithium 2 using the same
Another object of the present invention is to provide a secondary battery or an electric double layer capacitor.

【0020】また、組立工程において新たな架橋工程を
必要とせず、正極材料や負極材料の脱落が防げ、充放電
を繰り返したときの容量低下の少ない電極、この電極を
用いたリチウム2次電池、電気2重層キャパシタを提供
することである。
In addition, an electrode that does not require a new crosslinking step in the assembling step, prevents the positive electrode material and the negative electrode material from falling off, and has a small capacity reduction when charging and discharging are repeated, a lithium secondary battery using this electrode, It is to provide an electric double layer capacitor.

【0021】さらには、電極との接着性が良好で、内部
抵抗が小さく、しかも良好な保存性を有するEL素子を
提供することである。
It is a further object of the present invention to provide an EL device having good adhesion to electrodes, low internal resistance, and good storage stability.

【0022】米国特許第5296318号で示されるP
(VDF−HFP)系ゲル電解質及びこれを用いた電池
の欠点を改良するために、本発明者らは、種々の高分子
を検討した結果、本発明で示すフッ化ビニリデン共重合
体を主鎖とし、ポリフッ化ビニリデンを側鎖に有する高
分子が接着性も優れ、かつ架橋工程なしでP(VDF−
HFP)系と同様な電気化学的特性を示すことを見いだ
した。
P shown in US Pat. No. 5,296,318
In order to improve the drawbacks of the (VDF-HFP) -based gel electrolyte and the battery using the same, the present inventors studied various polymers, and found that the vinylidene fluoride copolymer shown in the present invention had a main chain. The polymer having polyvinylidene fluoride in the side chain has excellent adhesion, and P (VDF-
(HFP) system.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明の目
的は、以下の(1)〜(16)の構成により達成され
る。 (1) フッ化ビニリデン共重合体を主鎖とし、ポリフ
ッ化ビニリデンを側鎖に有する高分子、電解質塩および
溶媒を含有する高分子固体電解質。 (2) 前記フッ化ビニリデン共重合体がフッ化ビニリ
デンと塩化3フッ化エチレンの共重合体である上記
(1)の高分子固体電解質。 (3) 上記(1)の高分子とポリフッ化ビニリデンと
のポリマーアロイ、電解質塩および溶媒を含有する高分
子固体電解質。 (4) フッ化ビニリデン共重合体を主鎖とし、ポリフ
ッ化ビニリデンを側鎖に有する高分子、電解質塩および
溶媒を含有する高分子固体電解質を有するリチウム2次
電池。 (5) 前記フッ化ビニリデン共重合体がフッ化ビニリ
デンと塩化3フッ化エチレンの共重合体である上記
(4)のリチウム2次電池。 (6) 前記高分子がポリフッ化ビニリデンとのポリマ
ーアロイとして含有される高分子固体電解質を有する上
記(4)のリチウム2次電池。 (7) 少なくとも電極の1つがフッ化ビニリデン共重
合体を主鎖とし、ポリフッ化ビニリデンを側鎖に有する
高分子と、電極活物質との組成物であるリチウム2次電
池。 (8) フッ化ビニリデン共重合体を主鎖とし、ポリフ
ッ化ビニリデンを側鎖に有する高分子、電解質塩および
溶媒を含有する高分子固体電解質を有する上記(7)の
リチウム2次電池。 (9) 前記高分子がポリフッ化ビニリデンとのポリマ
ーアロイとして含有される上記(8)のリチウム2次電
池。 (10) 炭素材料、リチウム金属、リチウム合金また
はリチウム酸化物材料を負極活物質とし、リチウムイオ
ンがインターカレート・デインターカレート可能な化合
物または炭素材料を正極活物質とする上記(7)のリチ
ウム2次電池。
That is, the object of the present invention is achieved by the following constitutions (1) to (16). (1) A polymer solid electrolyte containing a polymer having a vinylidene fluoride copolymer as a main chain and polyvinylidene fluoride in a side chain, an electrolyte salt and a solvent. (2) The polymer solid electrolyte according to (1), wherein the vinylidene fluoride copolymer is a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride chloride. (3) A polymer solid electrolyte containing a polymer alloy of the polymer of the above (1) and polyvinylidene fluoride, an electrolyte salt and a solvent. (4) A lithium secondary battery having a polymer solid electrolyte containing a polymer having a polyvinylidene fluoride copolymer as a main chain and polyvinylidene fluoride in a side chain, an electrolyte salt and a solvent. (5) The lithium secondary battery according to (4), wherein the vinylidene fluoride copolymer is a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride chloride. (6) The lithium secondary battery according to (4), further comprising a polymer solid electrolyte in which the polymer is contained as a polymer alloy with polyvinylidene fluoride. (7) A lithium secondary battery in which at least one of the electrodes is a composition of a polymer having a vinylidene fluoride copolymer as a main chain, polyvinylidene fluoride in a side chain, and an electrode active material. (8) The lithium secondary battery according to the above (7), comprising a polymer solid electrolyte containing a polymer having polyvinylidene fluoride as a side chain, a polymer having a vinylidene fluoride side chain, an electrolyte salt and a solvent. (9) The lithium secondary battery according to (8), wherein the polymer is contained as a polymer alloy with polyvinylidene fluoride. (10) The above-mentioned (7), wherein a carbon material, a lithium metal, a lithium alloy or a lithium oxide material is used as a negative electrode active material, and a compound or a carbon material capable of intercalating / deintercalating lithium ions is used as a positive electrode active material. Lithium secondary battery.

【0024】(11) フッ化ビニリデン共重合体を主
鎖とし、ポリフッ化ビニリデンを側鎖に有する高分子、
電解質塩および溶媒を含有する高分子固体電解質を有す
る電気2重層キャパシタ。 (12) 前記フッ化ビニリデン共重合体がフッ化ビニ
リデンと塩化3フッ化エチレンの共重合体である上記
(11)の電気2重層キャパシタ。 (13) 前記高分子がポリフッ化ビニリデンとのポリ
マーアロイとして含有される上記(11)の電気2重層
キャパシタ。 (14) 少なくとも分極性電極の1つがフッ化ビニリ
デン共重合体を主鎖とし、ポリフッ化ビニリデンを側鎖
に有する高分子を含有する上記(11)の電気2重層キ
ャパシタ。 (15) 前記フッ化ビニリデン共重合体がフッ化ビニ
リデンと塩化3フッ化エチレンの共重合体である上記
(14)の電気2重層キャパシタ。 (16) 前記高分子がポリフッ化ビニリデンとのポリ
マーアロイとして含有される上記(14)の電気2重層
キャパシタ。
(11) a polymer having a vinylidene fluoride copolymer as a main chain and polyvinylidene fluoride in a side chain;
An electric double layer capacitor having a polymer solid electrolyte containing an electrolyte salt and a solvent. (12) The electric double layer capacitor according to (11), wherein the vinylidene fluoride copolymer is a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride. (13) The electric double layer capacitor according to the above (11), wherein the polymer is contained as a polymer alloy with polyvinylidene fluoride. (14) The electric double-layer capacitor according to (11), wherein at least one of the polarizable electrodes has a main chain of a vinylidene fluoride copolymer and contains a polymer having polyvinylidene fluoride in a side chain. (15) The electric double layer capacitor according to the above (14), wherein the vinylidene fluoride copolymer is a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride. (16) The electric double layer capacitor according to (14), wherein the polymer is contained as a polymer alloy with polyvinylidene fluoride.

【0025】フッ化ビニリデン共重合体を主鎖とし、ポ
リフッ化ビニリデンを側鎖に有する高分子は、主鎖がゴ
ム、側鎖が結晶性樹脂からできているため弾力性があり
かつ適度な結晶性を持つ。このような高分子と電解質塩
および溶媒でゲル電解質を構成した場合、非晶質部分に
電解質塩と溶媒を多量に含ませることが可能であり高導
電率が得られる。また適度な結晶質部分のため強度のあ
るゲル電解質となる。さらに耐薬品性も良好でかつ融点
も高いため、低温から高温まで幅広い温度範囲で使用可
能なゲル電解質となる。
A polymer having a vinylidene fluoride copolymer as a main chain and polyvinylidene fluoride as a side chain has elasticity and moderate crystallinity because the main chain is made of rubber and the side chain is made of a crystalline resin. Have sex. When a gel electrolyte is composed of such a polymer, an electrolyte salt and a solvent, a large amount of the electrolyte salt and the solvent can be contained in the amorphous portion, and high conductivity can be obtained. In addition, a moderately crystalline portion provides a strong gel electrolyte. Furthermore, since it has good chemical resistance and high melting point, it becomes a gel electrolyte that can be used in a wide temperature range from low to high temperatures.

【0026】また、このゲル電解質は、弾力性があるた
め電極または集電体との密着性に優れ界面抵抗が小さく
なる。また、このゲル電解質をリチウム2次電池に用い
ることにより、内部抵抗が小さく低温から高温の広い温
度範囲で使用可能な電池となる。また、電気2重層キャ
パシタでも同様な効果が得られる。
Further, since this gel electrolyte has elasticity, it has excellent adhesion to an electrode or a current collector and has a low interface resistance. Further, by using this gel electrolyte for a lithium secondary battery, the battery has a low internal resistance and can be used in a wide temperature range from low to high. Similar effects can be obtained with an electric double layer capacitor.

【0027】電極の正極・負極活物質の塗膜を集電体表
面に固定するために、上記した主鎖がフッ化ビニリデン
共重合体で側鎖がポリフッ化ビニリデンである高分子を
含むバインダを用いる。このような高分子は主鎖がゴム
状で側鎖が結晶性であり、常温付近ではゴム状態で柔軟
性を有し、側鎖が結晶性のPVDFであることと主鎖が
好ましくはフッ化ビニリデン(VDF)と3フッ化塩化
エチレン(CTFE)の共重合体であることから耐薬品
性にも優れている。すなわち、フッ素ゴムとPVDFの
中間の性質をもっている。
In order to fix the coatings of the positive and negative electrode active materials of the electrode to the surface of the current collector, the binder containing the polymer whose main chain is a vinylidene fluoride copolymer and whose side chain is polyvinylidene fluoride is used. Used. Such a polymer has a rubber-like main chain and a crystalline side chain, has flexibility in a rubbery state at around normal temperature, and has a side chain of crystalline PVDF, and the main chain is preferably fluorinated. Since it is a copolymer of vinylidene (VDF) and ethylene trifluoride chloride (CTFE), it has excellent chemical resistance. That is, it has an intermediate property between fluororubber and PVDF.

【0028】この高分子材料を電極のバインダに用いた
場合、次のような長所がある。前記高分子材料の溶液に
電池活物質を分散した塗布溶液を集電体に塗布、乾燥し
て電極を製造するとき、この高分子材料は結晶性が低い
ため、収縮率が小さく、集電体と電極合剤層との接着性
が良い。また、電極も柔軟性があり、折り曲げても電極
合剤層の脱落はない。さらに、上記のように耐薬品性に
も優れているため電池の電解液にも溶解することはない
ので、電極のバインダやゲル電解質のマトリクス材とし
て使用した場合にも、充放電サイクル寿命の優れた電池
が製造できる。
When this polymer material is used as a binder for an electrode, it has the following advantages. When an electrode is manufactured by applying a coating solution in which a battery active material is dispersed in a solution of the polymer material to a current collector and drying the same, the polymer material has low crystallinity, so that the polymer material has a low shrinkage rate, and Good adhesion to the electrode mixture layer. Also, the electrode is flexible, and the electrode mixture layer does not fall off even when bent. Furthermore, since it has excellent chemical resistance as described above, it does not dissolve in the battery electrolyte, so even when used as a binder for electrodes or a matrix material for gel electrolyte, it has excellent charge / discharge cycle life. Batteries can be manufactured.

【0029】また、活物質どうしまたは集電体と活物質
を良好に接着できることから、接触抵抗が小さくなり、
電極合剤層の厚い電極でも、活物質に所定の電位を与え
ることができる。従って、インターカレーション・デイ
ンターカレーションに必要な電位を確保することがで
き、高性能、高容量のリチウム2次電池が得られる。
In addition, since the active materials or the current collector and the active material can be satisfactorily bonded to each other, the contact resistance is reduced,
Even with an electrode having a thick electrode mixture layer, a predetermined potential can be given to the active material. Therefore, a potential required for intercalation and deintercalation can be secured, and a high-performance, high-capacity lithium secondary battery can be obtained.

【0030】また、電気二重層キャパシタの電極に適用
しても、良好な特性を示す。
Also, when applied to the electrodes of an electric double layer capacitor, good characteristics are exhibited.

【0031】すなわち、本発明によれば集電体、電極と
の接着性の良好なゲル電解質を用いることにより内部抵
抗が小さく、しかも保存特性も良好な高分子固体電解
質、これを用いたリチウム2次電池および電気2重層キ
ャパシタが提供可能となる。
That is, according to the present invention, a polymer solid electrolyte having a low internal resistance and good storage characteristics by using a gel electrolyte having good adhesion to a current collector and an electrode. A secondary battery and an electric double layer capacitor can be provided.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的構成につい
て詳細に説明する。本発明の高分子固体電解質(ゲル電
解質と呼ぶ場合がある)はフッ化ビニリデン共重合体を
主鎖とし、ポリフッ化ビニリデンを側鎖に有する高分
子、電解質塩および溶媒を含有する。そして、好ましく
は前記フッ化ビニリデン共重合体がフッ化ビニリデン
(VDF)と塩化3フッ化エチレン(CTFE)の共重
合体である。また、前記高分子とPVDFとは相溶性が
良好なため、前記高分子とPVDFとのポリマーアロイ
をゲル電解質の高分子として用いても良い。そして、こ
のようなゲル電解質をリチウム2次電池等に用いること
により、良好な保存性、充放電特性、耐高温性を得るこ
とができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a specific configuration of the present invention will be described in detail. The polymer solid electrolyte (sometimes called a gel electrolyte) of the present invention contains a polymer having a polyvinylidene fluoride copolymer as a main chain and polyvinylidene fluoride in a side chain, an electrolyte salt, and a solvent. Preferably, the vinylidene fluoride copolymer is a copolymer of vinylidene fluoride (VDF) and ethylene chloride trifluoride (CTFE). Further, since the polymer and PVDF have good compatibility, a polymer alloy of the polymer and PVDF may be used as the polymer of the gel electrolyte. By using such a gel electrolyte for a lithium secondary battery or the like, good storage stability, charge / discharge characteristics, and high temperature resistance can be obtained.

【0033】また、このような構造の高分子はセントラ
ル硝子株式会社より軟質系フッ素樹脂・商品名「セフラ
ルソフト」として販売されている。セフラルソフトは主
鎖がフッ化ビニリデン(VDF)と塩化3フッ化エチレ
ン(CTFE)共重合体であり、側鎖がポリフッ化ビニ
リデンである。主鎖が全体に占める割合は45〜85重
量%、より好ましくは50〜80重量%、特に55〜7
5重量%、さらには60〜70重量%程度が好ましく、
側鎖が全体に占める割合は55〜15重量%、より好ま
しくは50〜20重量%、特に45〜25重量%、さら
には40〜30重量%程度が好ましい。また主鎖中のV
DFの割合は65〜95モル%、より好ましくは70〜
90モル%、特に75〜85モル%程度が好ましく、C
TFEの割合は35〜5モル%、より好ましくは30〜
10モル%、特に25〜15モル%程度が好ましい。ま
た、融点は155〜170°C、密度は1.7〜1.9
程度である。
A polymer having such a structure is sold by Central Glass Co., Ltd. as a soft fluororesin, trade name "Sefuralsoft". Cefralsoft has a main chain of vinylidene fluoride (VDF) and ethylene chloride trifluoride (CTFE) copolymer, and a side chain of polyvinylidene fluoride. The proportion of the main chain in the whole is 45 to 85% by weight, more preferably 50 to 80% by weight, especially 55 to 7% by weight.
5% by weight, more preferably about 60 to 70% by weight,
The proportion of the side chains in the whole is 55 to 15% by weight, more preferably 50 to 20% by weight, particularly about 45 to 25% by weight, and further preferably about 40 to 30% by weight. V in the main chain
The proportion of DF is 65 to 95 mol%, more preferably 70 to 95 mol%.
90 mol%, preferably about 75 to 85 mol%,
The proportion of TFE is 35 to 5 mol%, more preferably 30 to 5 mol%.
It is preferably about 10 mol%, particularly about 25 to 15 mol%. Moreover, melting | fusing point is 155-170 degreeC, density is 1.7-1.9.
It is about.

【0034】この高分子を合成するには、公知の方法に
従い、フッ化ビニリデンと含フッ素モノマーと不飽和ペ
ルオキシドとを共重合させ、次いでこの主鎖(幹)樹脂
中のペルオキシ基を分解させ、生じたラジカルから枝樹
脂の重合を行い、フッ化ビニリデンのホモポリマーをグ
ラフト重合させればよい。
In order to synthesize this polymer, vinylidene fluoride, a fluorinated monomer and an unsaturated peroxide are copolymerized according to a known method, and then the peroxy group in the main chain (backbone) resin is decomposed, The branch resin may be polymerized from the generated radicals, and a homopolymer of vinylidene fluoride may be graft-polymerized.

【0035】ここで不飽和ペルオキシドとしては、t−
ブチルペルオキシメタクリレート等の不飽和ペルオキシ
エステルやt−ブチルペルオキシアリルカーボネート等
の不飽和ペルオキシカーボネート等がある。
Here, the unsaturated peroxide is t-
There are unsaturated peroxyesters such as butyl peroxymethacrylate and unsaturated peroxycarbonates such as t-butylperoxyallylcarbonate.

【0036】生成樹脂は結晶性の側鎖樹脂とのグラフト
共重合体になっているので、結晶性樹脂のハードセグメ
ントが凝集して、ゴムの分子鎖(主鎖)に物理的な架橋
点を与えているものと考えられる。このため、ゴム系材
料のように無配向で、しかも集電体、電極への接着性が
良いため接触抵抗が減少し、電池の内部抵抗が減少し、
良好な充放電特性を得ることができる。さらに、エチレ
ンカーボネート、ジエチルカーボネート等の電解液に溶
解することもなく、保存特性も良い。さらに、電極のバ
インダーとして使用した場合、集電体への接着力が強
く、その結果接触抵抗が減少して、活物質に所定の電位
を与えることができ、インターカレーション・デインタ
ーカレーションに必要な電位を確保することができる。
Since the formed resin is a graft copolymer with a crystalline side chain resin, the hard segments of the crystalline resin aggregate to form physical cross-linking points in the rubber molecular chain (main chain). It is considered to have given. For this reason, it is non-oriented like a rubber-based material, and has good adhesion to the current collector and the electrode, so that the contact resistance is reduced, the internal resistance of the battery is reduced,
Good charge / discharge characteristics can be obtained. Furthermore, it does not dissolve in electrolytes such as ethylene carbonate and diethyl carbonate and has good storage characteristics. Furthermore, when used as a binder for an electrode, the adhesive strength to the current collector is strong, and as a result, the contact resistance is reduced, and a predetermined potential can be given to the active material. A necessary potential can be secured.

【0037】上記高分子を用いたゲル電解質にはフッ化
ビニリデン系ポリマー特にPVDFホモポリマーが含有
され、ポリマーアロイとなっていても良い。これにより
引張強度等が向上する。PVDFホモポリマーの含有率
は前記高分子:PVDFホモポリマー=90:10重量
%〜50:50重量%が好ましい。
The gel electrolyte using the above polymer contains a vinylidene fluoride-based polymer, particularly a PVDF homopolymer, and may be a polymer alloy. Thereby, tensile strength and the like are improved. The content of the PVDF homopolymer is preferably the above-mentioned polymer: PVDF homopolymer = 90: 10% by weight to 50: 50% by weight.

【0038】次にゲル電解質の具体的な作製方法を述べ
る。製造は好ましくは水分の少ないドライルームあるい
はグローブボックス中で行う。まず高分子を溶媒に分散
・溶解させる。このときの溶媒は高分子が溶解可能な各
種溶媒から適宜選択すればよく、例えば、N、N−ジメ
チルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチル
ピロリドン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイ
ソブチルケトンなどを用いることが好ましく、特に、N
−メチルピロリドン、N、N−ジメチルホルムアミドが
好ましい。溶媒に対する高分子の濃度は好ましくは10
〜30重量%である。
Next, a specific method for producing a gel electrolyte will be described. The production is preferably carried out in a dry room or a glove box with low moisture. First, a polymer is dispersed and dissolved in a solvent. The solvent at this time may be appropriately selected from various solvents in which the polymer can be dissolved, and for example, N, N-dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and the like are preferably used. , In particular, N
-Methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide are preferred. The concentration of the polymer in the solvent is preferably 10
3030% by weight.

【0039】高分子溶液の粘度を減少させるのには、メ
チルエチルケトンを添加することが好ましい。分散、溶
解方法は、好ましくは100℃以下、より好ましくは5
0〜100℃に加温しながら攪拌することが好ましい。
In order to reduce the viscosity of the polymer solution, it is preferable to add methyl ethyl ketone. The dispersing and dissolving method is preferably 100 ° C or less, more preferably 5 ° C or less.
It is preferable to stir while heating to 0 to 100 ° C.

【0040】上記高分子溶液に電解液を添加する。電解
液の含有量は、高分子:電解液=50:50重量%〜2
0:80重量%が好ましい。電解液の溶媒としては、例
えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネー
ト、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジ
エチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、テト
ラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1、
3−ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、γ−ブチ
ロラクトン、スルホラン、3−メチルスルホラン、ジメ
トキシエタン、ジエトキシエタン、エトキシメトキシエ
タン、エチルジグライム等の非水溶媒を用いる。
An electrolyte is added to the polymer solution. The content of the electrolyte is as follows: polymer: electrolyte = 50: 50% by weight to 2
0: 80% by weight is preferred. Examples of the solvent for the electrolyte include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,
Non-aqueous solvents such as 3-dioxolan, 4-methyldioxolan, γ-butyrolactone, sulfolane, 3-methylsulfolane, dimethoxyethane, diethoxyethane, ethoxymethoxyethane, and ethyldiglyme are used.

【0041】また、電解質としては、リチウム2次電池
に使用する場合、LiPF6 、LiClO4 、LiBF
4 、LiCF3 SO3 、(CF3 SO2 )2 NLi、L
iAsF6 等の電解質塩を溶解したものが使用される。
これらは2種以上を併用してもよく、その際の混合比は
任意である。このような非水溶媒系の電解質溶液におけ
る電解質塩の濃度は、好ましくは0.5〜3モル/リッ
トルである。
As an electrolyte, when used for a lithium secondary battery, LiPF6, LiClO4, LiBF
4, LiCF3 SO3, (CF3 SO2) 2 NLi, L
A solution in which an electrolyte salt such as iAsF6 is dissolved is used.
Two or more of these may be used in combination, and the mixing ratio at that time is arbitrary. The concentration of the electrolyte salt in such a non-aqueous solvent-based electrolyte solution is preferably 0.5 to 3 mol / l.

【0042】高分子溶液と電解液の混合溶液(「ゲル電
解質溶液」と呼ぶことにする)を基体上に塗布する。こ
の基体は平滑なものなら何でも良い。例えばポリエステ
ルフィルム、ガラス、ポリテトラフルオロエチレンフィ
ルムなどである。ゲル電解質溶液を基体に塗布するため
の手段は特に限定されず、基体の材質や形状などに応じ
て適宜決定すればよい。一般に、メタルマスク印刷法、
静電塗装法、ディップコート法、スプレーコート法、ロ
ールコート法、ドクターブレード法、グラビアコート
法、スクリーン印刷法等が使用されている。その後必要
に応じて平板プレス、カレンダーロール等により圧延処
理を行う。
A mixed solution of a polymer solution and an electrolytic solution (referred to as “gel electrolyte solution”) is applied on a substrate. This substrate may be anything as long as it is smooth. For example, polyester film, glass, polytetrafluoroethylene film, and the like. The means for applying the gel electrolyte solution to the substrate is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the material and shape of the substrate. Generally, metal mask printing method,
Electrostatic coating, dip coating, spray coating, roll coating, doctor blade, gravure coating, screen printing, and the like are used. Thereafter, if necessary, a rolling treatment is performed by a flat plate press, a calender roll, or the like.

【0043】塗布後に、高分子を溶解したときの溶媒
(例えばN、N−ジメチルホルムアミド、沸点153
℃、以下DMFと略記)を蒸発させれば、ゲル電解質の
フィルムが出来上がる。DMFを蒸発させるときの温度
は室温でも良いが、加熱しても良い。出来上がったゲル
電解質は半透明で弾力性がある。
After coating, the solvent used when the polymer was dissolved (eg, N, N-dimethylformamide, boiling point 153)
(Hereinafter, abbreviated as DMF), a gel electrolyte film is obtained. The temperature at which DMF is evaporated may be room temperature, but may be heated. The resulting gel electrolyte is translucent and elastic.

【0044】なお、電解液は上述のようにゲル電解質溶
液作製時に混合しておいても良いが、あらかじめ電解液
を含まないフィルムを作製後、電解液を含浸させてもよ
い。また、フィルム強度、膨潤性を増加させるためにS
iO2 等をフィラーとして利用できる。
The electrolytic solution may be mixed at the time of preparing the gel electrolyte solution as described above. Alternatively, the film may be impregnated with the electrolytic solution after preparing a film containing no electrolytic solution in advance. In order to increase the film strength and swelling property,
iO2 or the like can be used as a filler.

【0045】本発明のゲル電解質を使用したリチウム2
次電池の構造は特に限定されないが、積層型電池や円筒
型電池等に適用される。
Lithium 2 using the gel electrolyte of the present invention
The structure of the secondary battery is not particularly limited, but is applied to a stacked battery, a cylindrical battery, and the like.

【0046】また、ゲル電解質と組み合わせる電極は、
好ましくは電極活物質とゲル電解質との組成物を用い
る。
The electrode combined with the gel electrolyte is
Preferably, a composition of an electrode active material and a gel electrolyte is used.

【0047】負極は、炭素材料、、リチウム金属、リチ
ウム合金あるいは酸化物材料のような負極活物質からな
り、正極は、リチウムイオンがインターカレート・デイ
ンターカレート可能な酸化物または炭素材料のような正
極活物質からなる。このような電極を用いることにより
良好な特性のリチウム2次電池を得ることができる。
The negative electrode is composed of a negative electrode active material such as a carbon material, a lithium metal, a lithium alloy or an oxide material. The positive electrode is formed of an oxide or a carbon material capable of intercalating / deintercalating lithium ions. It consists of such a positive electrode active material. By using such an electrode, a lithium secondary battery having excellent characteristics can be obtained.

【0048】活物質として用いる炭素材料は、例えば、
メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、天然あるい
は人造の黒鉛、樹脂焼成炭素材料、カーボンブラック、
炭素繊維などから適宜選択すればよい。これらは粉末と
して用いられる。これらのうち好ましいものは、黒鉛で
あり、その平均粒子径は1〜30μm 、特に5〜25μ
m であることが好ましい。
The carbon material used as the active material is, for example,
Mesocarbon microbeads (MCMB), natural or artificial graphite, resin fired carbon material, carbon black,
What is necessary is just to select suitably from carbon fibers etc. These are used as powders. Of these, graphite is preferred, and its average particle size is 1 to 30 μm, particularly 5 to 25 μm.
m is preferred.

【0049】リチウムイオンがインターカレート・デイ
ンターカレート可能な酸化物としては、リチウムを含む
複合酸化物が好ましく、例えば、LiCoO2 、LiM
n2O4 、LiNiO2 、LiV2 O4 などが挙げられ
る。これらの酸化物の粉末の平均粒子径は1〜40μm
程度であることが好ましい。
As the oxide capable of intercalating / deintercalating lithium ions, a composite oxide containing lithium is preferable. For example, LiCoO 2, LiM
n2O4, LiNiO2, LiV2O4 and the like. The average particle size of these oxide powders is 1 to 40 μm
It is preferred that it is about.

【0050】電極組成は、正極では活物質:導電助剤:
ゲル電解質=30〜90:3〜10:10〜70重量%
の範囲が好ましく、負極では活物質:導電助剤:ゲル電
解質=30〜90:0〜10:10〜70重量%の範囲
が好ましい。
The electrode composition is such that the positive electrode has an active material: a conductive auxiliary agent:
Gel electrolyte = 30 to 90: 3 to 10:10 to 70% by weight
In the negative electrode, the range of active material: conductive auxiliary agent: gel electrolyte = 30 to 90: 0 to 10:10 to 70% by weight is preferable.

【0051】本発明では、上記負極活物質および/また
は正極活物質、好ましくは両活物質を、好ましくは上述
したゲル電解質中に混合して集電体表面に接着させる。
In the present invention, the above-described negative electrode active material and / or positive electrode active material, preferably both active materials, are preferably mixed in the above-mentioned gel electrolyte and adhered to the surface of the current collector.

【0052】電極の製造は上記ゲル電解質の製造に準じ
て行えばよく、まず、活物質と必要に応じて導電助剤
を、上記高分子であるバインダ溶液に分散し、塗布液を
調製する。塗布液に用いる溶媒は、バインダが溶解可能
な上記各種溶媒から適宜選択すればよい。塗布液の濃度
や粘度は塗布手段に応じて適宜決定すればよい。
The production of the electrode may be carried out in accordance with the production of the above-mentioned gel electrolyte. First, the active material and, if necessary, the conductive auxiliary are dispersed in the above-mentioned polymer binder solution to prepare a coating solution. The solvent used for the coating solution may be appropriately selected from the various solvents in which the binder can be dissolved. The concentration and viscosity of the coating liquid may be determined as appropriate according to the coating means.

【0053】塗布液を集電体に塗布するための手段は特
に限定されず、集電体の材質や形状などに応じて適宜決
定すればよい。一般に、メタルマスク印刷法、静電塗装
法、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコー
ト法、ドクターブレード法、グラビアコート法、スクリ
ーン印刷法等が使用されている。その後必要に応じて平
板プレス、カレンダーロール等により圧延処理を行う。
The means for applying the coating liquid to the current collector is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the material and shape of the current collector. Generally, a metal mask printing method, an electrostatic coating method, a dip coating method, a spray coating method, a roll coating method, a doctor blade method, a gravure coating method, a screen printing method, and the like are used. Thereafter, if necessary, a rolling treatment is performed by a flat plate press, a calender roll, or the like.

【0054】集電体は、電池、電気二重層キャパシタ等
の使用するデバイスの形状やケース内への集電体の配置
方法などに応じて適宜通常の集電体から選択すればよ
い。一般に、正極にはアルミニウム等が、負極には銅、
ニッケル等が使用される。
The current collector may be appropriately selected from ordinary current collectors according to the shape of the device to be used, such as a battery and an electric double layer capacitor, and the method of disposing the current collector in the case. Generally, aluminum or the like is used for the positive electrode, copper or the like is used for the negative electrode.
Nickel or the like is used.

【0055】導電助剤、活物質等を混合した電極塗布溶
液を銅箔、ニッケル箔、アルミ箔などの集電体上に塗布
し、溶媒を蒸発させ、電極を作製する。塗布厚は、50
〜400μm 程度とすることが好ましい。なお、集電体
は金属箔、金属メッシュなどが通常使用される。金属箔
よりも金属メッシュの方が電極との接触抵抗が小さくな
るが、本発明のゲル電解質の場合は金属箔でも十分接触
抵抗が小さくなる。
An electrode coating solution in which a conductive auxiliary agent, an active material, and the like are mixed is applied on a current collector such as a copper foil, a nickel foil, and an aluminum foil, and the solvent is evaporated to produce an electrode. The coating thickness is 50
It is preferable to set it to about 400 μm. Note that a metal foil, a metal mesh, or the like is usually used as the current collector. Although the metal mesh has a smaller contact resistance with the electrode than the metal foil, in the case of the gel electrolyte of the present invention, the metal foil has a sufficiently small contact resistance.

【0056】このように、電極にもゲル電解質と同一の
ゲル電解質を含有させることにより、ゲル電解質との接
着性が向上し、内部抵抗が減少する。なお、負極活物質
にリチウム金属、リチウム合金を用いる場合には、負極
活物質とゲル電解質との組成物を用いなくても良い。
As described above, when the electrode contains the same gel electrolyte as the gel electrolyte, the adhesion to the gel electrolyte is improved, and the internal resistance is reduced. When lithium metal or a lithium alloy is used as the negative electrode active material, the composition of the negative electrode active material and the gel electrolyte may not be used.

【0057】本発明の電極を溶液系電解質を用いた電池
に使用する場合、電解液は、電解質を非水溶媒に溶解し
て調製する。電解質としては、前記のものを用いればよ
い。非水溶媒としては、例えば、エーテル類、ケトン
類、カーボネート類等、特開昭63−121260号公
報などに例示される有機溶媒から選択することができる
が、本発明では特にカーボネート類を用いることが好ま
しい。
When the electrode of the present invention is used for a battery using a solution-based electrolyte, the electrolyte is prepared by dissolving the electrolyte in a non-aqueous solvent. As the electrolyte, those described above may be used. As the non-aqueous solvent, for example, ethers, ketones, carbonates, and the like can be selected from organic solvents exemplified in JP-A-63-121260, and in the present invention, carbonates are particularly used. Is preferred.

【0058】本発明の電極を使用した溶液系リチウム2
次電池の構造は特に限定されないが、積層型電池や円筒
状電池に適用される。
Solution-based lithium 2 using electrode of the present invention
The structure of the secondary battery is not particularly limited, but is applied to a stacked battery or a cylindrical battery.

【0059】さらに、本発明の電極はまた、電気2重層
キャパシタに有効である。
Further, the electrode of the present invention is also effective for an electric double layer capacitor.

【0060】分極性電極に用いられる集電体は、導電性
ブチルゴム等の導電性ゴムなどであってよく、またアル
ミニウム、ニッケル等の金属の溶射によって形成しても
よく、上記電極層の片面に金属メッシュを付設してもよ
い。
The current collector used for the polarizable electrode may be a conductive rubber such as a conductive butyl rubber or the like, or may be formed by spraying a metal such as aluminum or nickel. A metal mesh may be provided.

【0061】電気2重層キャパシタには、このような分
極性電極と、上記ゲル電解質とを組み合わせる。
An electric double layer capacitor is obtained by combining such a polarizable electrode with the above-mentioned gel electrolyte.

【0062】電解質塩としては、(C2H5)4NBF4
、(C2H5)3MeNBF4 、(C2H5)4PBF4 等
が挙げられる。
As the electrolyte salt, (C2H5) 4NBF4
, (C2H5) 3MeNBF4, (C2H5) 4PBF4 and the like.

【0063】電解液に用いる非水溶媒は、公知の種々の
ものであってよく、電気化学的に安定な非水溶媒である
プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ−
ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミ
ド、1,2−ジメトキシエタン、スルホラン単独または
混合物が好ましい。
The non-aqueous solvent used for the electrolytic solution may be various known ones, and propylene carbonate, ethylene carbonate, γ-
Butyrolactone, acetonitrile, dimethylformamide, 1,2-dimethoxyethane, sulfolane alone or in mixtures are preferred.

【0064】このような非水溶媒系の電解質溶液におけ
る電解質の濃度は、0.1〜3モル/リットルとすれば
よい。
The concentration of the electrolyte in such a non-aqueous solvent-based electrolyte solution may be 0.1 to 3 mol / l.

【0065】絶縁性ガスケットとしては、ポリプロピレ
ン、ブチルゴム等の絶縁体を用いればよい。
As the insulating gasket, an insulator such as polypropylene or butyl rubber may be used.

【0066】本発明のゲル電解質が使用される電気2重
層キャパシタの構造は特に限定されないが、通常、一対
の分極性電極がゲル電解質を介して配置されており、分
極性電極およびゲル電解質の周辺部には絶縁性ガスケッ
トが配置されている。このような電気2重層キャパシタ
はコイン型、ペーパー型、積層型等と称されるいずれの
ものであってもよい。
The structure of the electric double-layer capacitor in which the gel electrolyte of the present invention is used is not particularly limited, but usually, a pair of polarizable electrodes are arranged via the gel electrolyte, and the polarizable electrode and the periphery of the gel electrolyte are usually arranged. An insulating gasket is arranged in the part. Such an electric double layer capacitor may be any type called a coin type, a paper type, a laminated type, or the like.

【0067】ところで、上記の例ではリチウム2次電池
や電気2重層キャパシタに本発明の電極を使用した場合
について説明したが、その用途はこの様な2次電池や電
気2重層キャパシタの電極に制限されるものではなく、
種々の変更、改良が可能であって、例えばEL(エレク
トロルミネッセンス)素子への変更例が考えられる。す
なわち、分散型ELの希土類系蛍光材料のバインダとし
て、上記のフッ化ビニリデン共重合体の主鎖と、ポリフ
ッ化ビニリデンの側鎖とを有する高分子樹脂を用いるこ
とにより、電極面(正孔注入輸送層、電子注入輸送
層)、への結着性が良好となり、製造コストも抑えるこ
とができる。
In the above example, the case where the electrode of the present invention is used for a lithium secondary battery or an electric double layer capacitor has been described. However, the application is limited to the electrode of such a secondary battery or electric double layer capacitor. Is not
Various changes and improvements are possible. For example, a change to an EL (electroluminescence) element is conceivable. That is, by using a polymer resin having a main chain of the above-described vinylidene fluoride copolymer and a side chain of polyvinylidene fluoride as a binder for the rare-earth fluorescent material of the dispersion type EL, the electrode surface (hole injection) can be obtained. Transport layer and electron injection / transport layer), and the production cost can be reduced.

【0068】[0068]

【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明をより具体的に
説明する。 [実施例1]アルゴングローブボックス中においてすべ
ての操作を行った。ホモジナイザーの容器に水分含有量
100ppm 以下のN、N−ジメチルホルムアミド(DM
F)を32.4g入れた。これに高分子、セフラルソフ
トG180F100[セントラル硝子社製:主鎖がフッ
化ビニリデン(VDF)と塩化3フッ化エチレン(CT
FE)共重合体から成り、側鎖がポリフッ化ビニリデン
から成っている。主鎖が全体に占める割合は65重量%
で側鎖が全体に占める割合は35重量%である。また主
鎖中のVDFの割合は80モル%でCTFEの割合20
モル%である。この高分子の融点は167℃である。]
を10.8g入れ、80℃に加温しながら10000 r
pmで30分間分散・溶解させた。この溶液にさらにDM
Fを27.6g添加し80℃、10000 rpmで30分
間分散・溶解させた。放冷後この溶液に電解液として1
M LiPF6 /EC+PCを19.2g添加した。な
お、1M LiPF6 /EC+PCはEC(エチレンカ
ーボネート)とPC(プロピレンカーボネート)の体積
比1:1の混合溶媒に電解質塩のLiPF6 を1M溶解
させたものである。この溶液を5000 rpmで15分間
攪拌し、ゲル電解質溶液を得た。このゲル電解質溶液を
ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムにギャ
ップ0.8mmのアプリケーターで幅50mmに塗布した。
このまま24時間放置しDMFを蒸発させセフラルソフ
トG180F100/LiPF6 /EC+PCからなる
半透明のゲル電解質を得た。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. [Example 1] All operations were performed in an argon glove box. In a homogenizer container, N, N-dimethylformamide (DM
32.4 g of F) were added. In addition to this, a polymer, Cefralsoft G180F100 [manufactured by Central Glass Co., Ltd .: main chain is vinylidene fluoride (VDF) and ethylene chloride trifluoride (CT)
FE) Copolymer and the side chain is made of polyvinylidene fluoride. 65% by weight of main chain
And the ratio of side chains to the whole is 35% by weight. The ratio of VDF in the main chain was 80 mol%, and the ratio of CTFE was 20 mol%.
Mol%. The melting point of this polymer is 167 ° C. ]
10.8 g, and warm to 80 ° C. and 10,000 r
Dispersed and dissolved at pm for 30 minutes. Add DM to this solution
27.6 g of F was added and dispersed and dissolved at 80 ° C. and 10,000 rpm for 30 minutes. After standing to cool, 1
19.2 g of M LiPF6 / EC + PC was added. The 1M LiPF6 / EC + PC is obtained by dissolving 1M of LiPF6 as an electrolyte salt in a mixed solvent of EC (ethylene carbonate) and PC (propylene carbonate) at a volume ratio of 1: 1. This solution was stirred at 5000 rpm for 15 minutes to obtain a gel electrolyte solution. This gel electrolyte solution was applied to a polyethylene terephthalate (PET) film to a width of 50 mm with an applicator having a gap of 0.8 mm.
The mixture was left standing for 24 hours to evaporate DMF to obtain a translucent gel electrolyte composed of Sefralsoft G180F100 / LiPF6 / EC + PC.

【0069】このフィルムは弾力性があり十分ハンドリ
ング可能な強度であった。このフィルムの膜厚は0.1
8mmであった。このときの仕込み組成はG180F10
0:1M LiPF6 /EC+PC=36:64重量%
であった。このゲル電解質の導電率の温度特性を図1に
示した。導電率測定は交流インピーダンス測定法によ
り、ヒューレット・パッカード社製LCRメータ428
4Aを用いて測定した。測定はゲル電解質を直径15mm
に切り抜き直径20mmのSUS304製の電極で挟んで
10KHzの抵抗値を測定した。その結果、25℃におけ
る導電率は1.6×10-3S・cm-1と高くまた図1のよ
うに広い温度範囲で高導電率が得られている。
This film was elastic and had sufficient strength to handle. The thickness of this film is 0.1
It was 8 mm. The charge composition at this time was G180F10
0: 1M LiPF6 / EC + PC = 36: 64% by weight
Met. FIG. 1 shows the temperature characteristics of the conductivity of the gel electrolyte. The conductivity was measured by an AC impedance measurement method using an LCR meter 428 manufactured by Hewlett-Packard Company.
It measured using 4A. The measurement was performed using a gel electrolyte with a diameter of 15 mm.
Then, the sheet was sandwiched between electrodes made of SUS304 having a diameter of 20 mm, and a resistance value of 10 KHz was measured. As a result, the conductivity at 25 ° C. was as high as 1.6 × 10 −3 S · cm −1, and a high conductivity was obtained in a wide temperature range as shown in FIG.

【0070】[実施例2]上記実施例1で作製したゲル
電解質溶液(セフラルソフトG180F100+DMF
+1M LiPF6 /EC+PC)を45g、ホモジナ
イザーの容器に入れコバルト酸リチウムを10.8gと
アセチレンブラック(電気化学工業社製商品名HS−1
00)を1.35g添加し、12000 rpmで5分間室
温で分散した。この塗布液をアルミ箔(縦30mm、横3
0mm、厚み30μm )にメタルマスク印刷機で直径15
mmの円形状に印刷し、24時間放置しDMFを蒸発させ
た。この電極の膜厚は0.15mmであった。この電極を
正極としこの上に、実施例1で作製した高分子固体電解
質フィルムを直径25mmに切り抜いたもの、直径20m
m、厚み0.1mmのリチウムフォイル、ニッケル箔(縦
30mm、横30mm、厚み35μm )をこの順序で積層し
周囲をポリオレフィン系のホットメルト接着剤でシール
し、リチウム2次電池を作製した。この電池の内部抵抗
は50Ωと小さかった。
Example 2 The gel electrolyte solution prepared in Example 1 above (Sefuralsoft G180F100 + DMF)
+ 1M LiPF6 / EC + PC), placed in a homogenizer container, placed 10.8 g of lithium cobaltate and acetylene black (HS-1 manufactured by Denki Kagaku Kogyo KK)
1.00 g) and dispersed at 12,000 rpm for 5 minutes at room temperature. Apply this coating solution to aluminum foil (30 mm long, 3 mm wide)
0mm, thickness 30μm) by metal mask printing machine
The sheet was printed in a circular shape of mm and left for 24 hours to evaporate DMF. The thickness of this electrode was 0.15 mm. This electrode was used as a positive electrode, and the polymer solid electrolyte film prepared in Example 1 was cut out to a diameter of 25 mm, and the diameter was 20 m.
m, a lithium foil having a thickness of 0.1 mm and a nickel foil (length 30 mm, width 30 mm, thickness 35 μm) were laminated in this order, and the periphery thereof was sealed with a polyolefin-based hot melt adhesive to produce a lithium secondary battery. The internal resistance of this battery was as small as 50Ω.

【0071】[実施例3]上記実施例1で作製したゲル
電解質溶液(セフラルソフトG180F100+DMF
+1M LiPF6 /EC+PC)を40g、ホモジナ
イザーの容器に入れ黒鉛(ロンザ社製、商品名SFG2
5、90%累積粒径25μm )を8.89gを添加し、
12000 rpmで5分間室温で分散した。この塗布液を
銅箔(縦30mm、横30mm、厚み30μm )にメタルマ
スク印刷機で直径15mmの円形状に印刷し、24時間放
置しDMFを蒸発させた。この電極の膜厚は0.15mm
であった。この電極を負極とし、この上に実施例1で作
製した高分子固体電解質フィルムを直径25mmに切り抜
いたもの、実施例2で作製した正極を積層し周囲をポリ
オレフィン系のホットメルト接着剤でシールしリチウム
イオン2次電池を作製した。この電池の内部抵抗は20
Ωと小さかった。
[Example 3] The gel electrolyte solution (Sefuralsoft G180F100 + DMF) prepared in Example 1 was used.
+ 1M LiPF6 / EC + PC) in a homogenizer container and graphite (SFG2, trade name, manufactured by Lonza)
5, 90% cumulative particle size 25 μm) and 8.89 g,
Dispersed at 12,000 rpm for 5 minutes at room temperature. This coating solution was printed on a copper foil (30 mm in length, 30 mm in width, 30 μm in thickness) in a circular shape having a diameter of 15 mm with a metal mask printer, and left for 24 hours to evaporate DMF. The thickness of this electrode is 0.15 mm
Met. This electrode was used as a negative electrode, and the polymer solid electrolyte film produced in Example 1 was cut out to a diameter of 25 mm, the positive electrode produced in Example 2 was laminated, and the periphery was sealed with a polyolefin hot melt adhesive. A lithium ion secondary battery was manufactured. The internal resistance of this battery is 20
It was as small as Ω.

【0072】[実施例4]実施例1と同様の方法でG1
80F100:PVDF:1M LiPF6 /EC+P
C=18:18:64重量%であるゲル電解質を作製し
た。なお、ここで使用したPVDFはホモポリマー(エ
ルフ・アトケム社製KYNAR741)を用いた。25
℃における導電率は3.0×10-3S・cm-1と高かっ
た。
[Embodiment 4] In the same manner as in Embodiment 1, G1
80F100: PVDF: 1M LiPF6 / EC + P
A gel electrolyte with C = 18: 18: 64% by weight was prepared. The PVDF used here was a homopolymer (KYNAR741 manufactured by Elf Atochem). 25
The conductivity at ° C. was as high as 3.0 × 10 −3 S · cm −1 .

【0073】[実施例5]実施例1と同様の方法でG1
80F100:1M LiPF6 /EC+PC=30:
70重量%であるゲル電解質を作製した。25℃におけ
る導電率は4.0×10-3S・cm-1と高かった。
[Embodiment 5] In the same manner as in Embodiment 1, G1
80F100: 1M LiPF6 / EC + PC = 30:
A 70% by weight gel electrolyte was prepared. The conductivity at 25 ° C. was as high as 4.0 × 10 −3 S · cm −1 .

【0074】[実施例6]実施例1で作製したゲル電解
質フィルムを1M LiPF6 /EC+PC電解液10
0mlに浸漬し、80℃に保存し重量変化を調べた。結果
を図2に示す。図2より、この実施例のゲル電解質フィ
ルムは後述の比較例3のゲル電解質フィルムよりも多く
の電解液を保持できることが分かった。
Example 6 The gel electrolyte film prepared in Example 1 was replaced with 1M LiPF6 / EC + PC electrolyte 10
It was immersed in 0 ml, stored at 80 ° C., and examined for weight change. The results are shown in FIG. From FIG. 2, it was found that the gel electrolyte film of this example can hold more electrolyte than the gel electrolyte film of Comparative Example 3 described later.

【0075】[実施例7]実施例1と同様の方法でG1
80F100:1M (C2H5)4 NBF4 /PC=3
0:70重量%であるゲル電解質を作製した。25℃に
おける導電率は1.5×10-3S・cm-1と高かった。な
お、(C2H5)4 NBF4 は4フッ化硼酸4エチルアン
モニウムである。
[Embodiment 7] In the same manner as in Embodiment 1, G1
80F100: 1M (C2H5) 4 NBF4 / PC = 3
A gel electrolyte of 0: 70% by weight was prepared. The conductivity at 25 ° C. was as high as 1.5 × 10 −3 S · cm −1 . (C2H5) 4 NBF4 is tetraethylammonium tetrafluoroborate.

【0076】[実施例8]活性炭繊維布(群栄化学工業
製、商品番ACC507−20)の片面にアルミニウム
を溶射したものを15mmΦに切断し、これを実施例7で
作製したゲル電解質溶液50mlに5分間浸漬したのち取
り出し、24時間乾燥させ、分極性電極とした。1対の
分極性電極と、実施例7で作製したゲル電解質フィルム
を20mmΦに切断したものでコイン型セルを作製した。
このセルを1 mAで2Vまで充電後、1Vまで放電し
た。放電容量は、1.5Fであった。
Example 8 One side of activated carbon fiber cloth (manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd., product number ACC507-20) was sprayed with aluminum and cut into 15 mmφ, and this was cut into a 50 ml gel electrolyte solution prepared in Example 7. After immersion for 5 minutes, it was taken out and dried for 24 hours to obtain a polarizable electrode. A coin-shaped cell was produced by cutting a pair of polarizable electrodes and the gel electrolyte film produced in Example 7 into 20 mmΦ.
The cell was charged to 2 V at 1 mA and then discharged to 1 V. The discharge capacity was 1.5F.

【0077】[実施例9]セフラルソフトG150F1
00(セントラル硝子社製)を用いたほかは実施例1と
同様にしてゲル電解質を作製した。G150F100は
実施例1で用いたG180F100よりも溶融粘度が高
いものである。すなわち、主鎖はVDF−CTFE共重
合体であり、側鎖がPVDFであるが、主鎖が70重量
%、側鎖が30重量%であり、主鎖中、VDF80モル
%、CTFE20モル%であり、融点165℃である。
ゲル電解質の組成はG150F100:1M LiPF
6 /EC+PC=34:64重量%であった。このゲル
電解質を実施例1と同様にして評価したところ、25℃
における導電率は3.0×10-3S・cm-1と高かった。
このゲル電解質の導電率と温度の関係を図1に示す。図
1から明らかなように、広い温度範囲で高導電率が得ら
れている。
Example 9 Sefralsoft G150F1
A gel electrolyte was prepared in the same manner as in Example 1 except that 00 (manufactured by Central Glass Co., Ltd.) was used. G150F100 has a higher melt viscosity than G180F100 used in Example 1. That is, the main chain is a VDF-CTFE copolymer and the side chain is PVDF. The main chain is 70% by weight, the side chain is 30% by weight, and 80% by mole of VDF and 20% by mole of CTFE in the main chain. With a melting point of 165 ° C.
The composition of the gel electrolyte is G150F100: 1M LiPF
6 / EC + PC = 34: 64% by weight. When this gel electrolyte was evaluated in the same manner as in Example 1, the temperature was 25 ° C.
Was as high as 3.0 × 10 −3 S · cm −1 .
FIG. 1 shows the relationship between the conductivity of the gel electrolyte and the temperature. As is clear from FIG. 1, high conductivity is obtained in a wide temperature range.

【0078】このセフラルソフトG150F100を用
いて実施例8の電気2重層キャパシタおよび実施例13
のリチウム2次電池を作製したところ、同等の結果を得
た。
Using this Sefralsoft G150F100, the electric double layer capacitor of Example 8 and Example 13
Produced the same result.

【0079】[比較例1]200mlの三角フラスコに水
分含有量30ppm体積以下のテトラヒドロフラン(T
HF)を66.67gと1M LiPF6 /EC+PC
を21.33g入れ5分間攪拌した。この混合溶媒にエ
ルフ・アトケム社製VDF−HFP共重合体(商品名K
YNAR2801、HFP含有量10重量%)を12.
00g入れ室温で15分間、さらに沸騰させながら15
分間攪拌したところ透明なゲル電解質溶液が得られた。
このゲル電解質溶液を実施例1と同様にPETフィルム
に塗布し室温で1時間乾燥しTHFを蒸発させた。仕込
み組成はKYNAR2801:1M LiPF6 /EC
+PC=36:64重量%である。得られたゲル電解質
は半透明の部分と電解質塩が結晶化したと思われる白色
部分とが混在していた。この高分子固体電解質の25℃
における導電率は1.2×10-3S・cm-1であった。
Comparative Example 1 A 200 ml Erlenmeyer flask was charged with tetrahydrofuran (T
HF) with 66.67 g and 1M LiPF6 / EC + PC
And stirred for 5 minutes. This mixed solvent was mixed with a VDF-HFP copolymer manufactured by Elf Atochem (trade name K).
11. YNAR2801, HFP content 10% by weight).
Add 15 g at room temperature for 15 minutes while boiling.
After stirring for minutes, a clear gel electrolyte solution was obtained.
This gel electrolyte solution was applied to a PET film in the same manner as in Example 1, dried at room temperature for 1 hour, and THF was evaporated. The charge composition is KYNAR2801: 1M LiPF6 / EC
+ PC = 36: 64% by weight. The resulting gel electrolyte had a mixture of a translucent portion and a white portion where the electrolyte salt was considered to be crystallized. 25 ℃ of this polymer solid electrolyte
Was 1.2 × 10 −3 S · cm −1 .

【0080】[比較例2]比較例1で作製したゲル電解
質溶液(KYNAR2801+THF+1M LiPF
6 /EC+PC)を50g、コバルト酸リチウム(実施
例2と同じもの)を12.00gとアセチレンブラック
(実施例2と同じもの)を1.5gホモジナイザーの容
器に入れ、12000 rpmで5分間分散させた。得られ
た塗布液を実施例2と同様にメタルマスク印刷機でアル
ミ箔に塗布し、室温で1時間放置しTHFを蒸発させ
た。以下は実施例2と同様にリチウム2次電池を作製し
たが内部抵抗が1000Ωと大きく充放電が不可能であ
った。このセルに荷重を加えたところ内部抵抗が減少し
たがそれでも100Ω程度と高かった。
Comparative Example 2 The gel electrolyte solution prepared in Comparative Example 1 (KYNAR2801 + THF + 1M LiPF)
6 / EC + PC), 50 g of lithium cobaltate (same as in Example 2) and 1.5 g of acetylene black (same as in Example 2) were placed in a homogenizer container, and dispersed at 12,000 rpm for 5 minutes. Was. The obtained coating solution was applied to an aluminum foil using a metal mask printer in the same manner as in Example 2, and allowed to stand at room temperature for 1 hour to evaporate THF. Thereafter, a lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 2, but the internal resistance was as large as 1000Ω and charge / discharge was impossible. When a load was applied to this cell, the internal resistance decreased, but was still as high as about 100Ω.

【0081】[比較例3]比較例1で作製したゲル電解
質フィルムを1M LiPF6 /EC+PC電解液10
0mlに浸漬し、80℃に保存し重量変化を調べた。結果
を図2に示す。図2より、この比較例のゲル電解質フィ
ルムは実施例6のゲル電解質フィルムよりも電解液を保
持できなかった。
[Comparative Example 3] The gel electrolyte film prepared in Comparative Example 1 was replaced with a 1 M LiPF6 / EC + PC electrolytic solution 10
It was immersed in 0 ml, stored at 80 ° C., and examined for weight change. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 2, the gel electrolyte film of this comparative example could not retain the electrolytic solution more than the gel electrolyte film of Example 6.

【0082】[実施例10]ホモジナイザーの容器にD
MFを60.00gとセフラルソフトG180F100
を20.00g入れた。これを60℃に加温しながら3
500 rpmから7000 rpmで40分間、分散溶解させ
た。この溶液にさらにDMFを19.01g添加し60
℃で2500 rpmから7000 rpmで30分間分散溶解
させた。次に高純度天然黒鉛NG7(関西熱化学製)を
59.12g、混練機(東洋精機製ラボプラストミル)
に入れ、先に調製したセフラルソフト溶液を18.66
gとDMFを7g添加し100 rpmで1時間混練した。
この粘土状の混練物をビーカーに30.00gとDMF
を16.72g入れ、ミキサーで700 rpm、1.5時
間混練した。できた塗布溶液を12mm角のチタン板(厚
み1mm)にメタルマスクで10mm×10mmの面積に塗布
した。また、この塗布液を厚さ15μm 、幅45mm、長
さ150mmの銅箔にギャップ0.8mmのアプリケーター
を用いて塗布した。これらを150℃で2時間真空乾燥
させ、溶媒を除去した。この電極の組成はセフラルソフ
ト:黒鉛=6:94(重量%)である。チタン板にはリ
ードとしてチタン線をスポット溶接し、電極とした。こ
のときの塗膜の厚さは0.2〜0.3mmであった。
Example 10 D in a homogenizer container
MF 60.00g and Sefralsoft G180F100
20.00 g. While heating this to 60 ° C, 3
The dispersion was dissolved at 500 rpm to 7000 rpm for 40 minutes. 19.01 g of DMF was further added to this solution,
The mixture was dispersed and dissolved at 2500 ° C. for 30 minutes at 2500 rpm. Next, 59.12 g of high-purity natural graphite NG7 (manufactured by Kansai Thermochemical) and a kneader (Labo Plastmill manufactured by Toyo Seiki)
And put the previously prepared cefral soft solution into 18.66.
g and 7 g of DMF were added and kneaded at 100 rpm for 1 hour.
Add 30.00 g of this clay-like kneaded material to a beaker and add DMF
Was added and kneaded with a mixer at 700 rpm for 1.5 hours. The resulting coating solution was applied to a 12 mm square titanium plate (thickness: 1 mm) with a metal mask over an area of 10 mm × 10 mm. The coating solution was applied to a copper foil having a thickness of 15 μm, a width of 45 mm and a length of 150 mm using an applicator having a gap of 0.8 mm. These were vacuum-dried at 150 ° C. for 2 hours to remove the solvent. The composition of this electrode was Sefralsoft: Graphite = 6: 94 (% by weight). A titanium wire was spot-welded to the titanium plate as a lead to form an electrode. At this time, the thickness of the coating film was 0.2 to 0.3 mm.

【0083】この電極を作用極として用いて、充放電試
験を行った。対極および参照極にはチタン線に接続した
リチウム板を用い、電解液には、エチレンカーボネー
ト:ジエチルカーボネート(体積比で1:1)の混合溶
媒に1モルの過塩素酸リチウムを溶解したものを用い
た。0.25mAの定電流で0から3ボルトvsLi/L
i+ の範囲で充放電を行った。図3に、充放電特性測定
用セルの断面図を示す。1は100cm3 のガラス製ビー
カー、2はシリコン栓、3は作用極、4は対極、5は参
照極、8はルギン管、9は電解液を示す。
A charge / discharge test was performed using this electrode as a working electrode. A lithium plate connected to a titanium wire was used for the counter electrode and the reference electrode, and an electrolytic solution obtained by dissolving 1 mol of lithium perchlorate in a mixed solvent of ethylene carbonate: diethyl carbonate (1: 1 by volume) was used. Using. 0 to 3 volts vs. Li / L at a constant current of 0.25 mA
Charge / discharge was performed in the range of i +. FIG. 3 shows a cross-sectional view of a cell for measuring charge / discharge characteristics. 1 is a glass beaker of 100 cm 3 , 2 is a silicon stopper, 3 is a working electrode, 4 is a counter electrode, 5 is a reference electrode, 8 is a Luggin tube, and 9 is an electrolyte.

【0084】また、銅箔に塗布したものに対して、接着
性試験としていわゆる碁盤の目試験を行った。具体的に
は、西ドイツエリクセン社製マルチクロスカッター(モ
デル295)を用いて、塗膜に縦、横それぞれ11本ず
つのカット線を入れ、形成された100個のマス目中に
おける塗膜の剥離比率を調べた。以上の結果を表1に示
す。
A so-called cross-cut test was performed as an adhesion test on the material applied to the copper foil. Specifically, a multi-cross cutter (Model 295) manufactured by Eriksen West Germany was used to make 11 vertical and horizontal cut lines in the coating film, and peeling of the coating film in 100 squares formed. The ratio was checked. Table 1 shows the above results.

【0085】[0085]

【表1】 [Table 1]

【0086】充放電試験の結果は、黒鉛1g当たりの2
サイクル目の充電容量が363mAh/g と大きく、また、
下記式で表される容量劣化率が0.5%と小さく、良好
な電池特性を示した。 式 容量劣化率={(2サイクル目の放電容量)−(3
0サイクル目の放電容量)}/(2サイクル目の放電容
量)×100 [%] また、接着性試験においても、剥離したものが0個と良
好な結果を示した。
The result of the charge / discharge test was 2 g / g of graphite.
The charge capacity at the cycle is as large as 363 mAh / g,
The capacity deterioration rate represented by the following equation was as small as 0.5%, indicating good battery characteristics. Formula Capacity deterioration rate = {(discharge capacity at the second cycle) − (3
Discharge capacity at the 0th cycle) / (discharge capacity at the 2nd cycle) × 100 [%] Also in the adhesion test, 0 pieces showed good results, with no peeling.

【0087】[比較例4]バインダとしてポリフッ化ビ
ニリデン(PVDF、KYNAR741、エルフ・アト
ケム社製)を使用した点以外は、実施例10と同様に電
極を作製した。この結果、2サイクル目の放電容量は3
20mAh/g で容量劣化率は10%と大きかった。接着性
試験においても、剥離したものが100個中50個と接
着強度が低かった。
Comparative Example 4 An electrode was manufactured in the same manner as in Example 10, except that polyvinylidene fluoride (PVDF, KYNAR741, manufactured by Elf Atochem) was used as a binder. As a result, the discharge capacity in the second cycle was 3
At 20 mAh / g, the capacity deterioration rate was as large as 10%. Also in the adhesiveness test, the adhesive strength was low, with 50 peeled out of 100 pieces.

【0088】[実施例11]電極組成がセフラルソフト
G180F100:黒鉛=10:90(重量%)である
以外は実施例10と同様に電極を作製した。この結果、
2サイクル目の放電容量が364mAh/g と大きく、容量
劣化率は0.4%と小さく、良好な電池特性を示した。
また、接着性試験においても剥離したものはなく、良好
な接着性を示した。
Example 11 An electrode was produced in the same manner as in Example 10 except that the electrode composition was Sefralsoft G180F100: graphite = 10: 90 (% by weight). As a result,
The discharge capacity at the second cycle was as large as 364 mAh / g, and the capacity deterioration rate was as small as 0.4%, indicating good battery characteristics.
Also, in the adhesion test, none was peeled off, indicating good adhesion.

【0089】[比較例5]バインダとしてポリフッ化ビ
ニリデン(PVDF、KYNAR741、エルフ・アト
ケム社製)を使用した点以外は、実施例11と同様の組
成の電極を作製した。この結果、2サイクル目の放電容
量は320mAh/g で容量劣化率が大きく9%に達した。
接着性試験では、100個すべてが剥離した。
Comparative Example 5 An electrode having the same composition as in Example 11 was produced except that polyvinylidene fluoride (PVDF, KYNAR741, manufactured by Elf Atochem) was used as a binder. As a result, the discharge capacity in the second cycle was 320 mAh / g, and the capacity deterioration rate was as large as 9%.
In the adhesion test, all 100 pieces peeled off.

【0090】[実施例12]バインダとしてセフラルソ
フトG180F100を用い、コバルト酸リチウムを正
極活物質とする正極を作製した。導電助剤としてアセチ
レンブラック(デンカブラックHS100、電気化学工
業製)を用いた。尚、組成はコバルト酸リチウム:セフ
ラルソフト:アセチレンブラック=82:9:9(重量
%)とした。これらの点以外は実施例1と同様に電極を
作製し評価した。この電極を作用極、対極と参照極にリ
チウムを用い、0.5mAで3.0Vから4.2Vの電位
で充放電を行った。
[Example 12] A positive electrode using lithium cobaltate as a positive electrode active material was manufactured using Sefralsoft G180F100 as a binder. Acetylene black (Denka Black HS100, manufactured by Denki Kagaku Kogyo) was used as a conductive assistant. The composition was lithium cobaltate: cefuralsoft: acetylene black = 82: 9: 9 (% by weight). Except for these points, an electrode was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. Using this electrode as a working electrode, lithium as a counter electrode and a reference electrode, charging and discharging were performed at 0.5 mA at a potential of 3.0 V to 4.2 V.

【0091】この結果、2サイクル目の放電容量が15
0mAh/g と大きく、容量劣化率が0.5%と小さく、良
好な電池特性であった。
As a result, the discharge capacity in the second cycle was 15
The battery performance was as large as 0 mAh / g, and the capacity deterioration rate was as small as 0.5%.

【0092】また、上記と同様な接着性試験において
も、剥離したものは0個と良好な結果を示した。
[0092] In the same adhesive test as above, no peeling was observed, showing a good result.

【0093】なお、実施例10〜12の結果は、セフラ
ルソフトG150F100でも同等に実現した。
Incidentally, the results of Examples 10 to 12 were equally realized with Cefralsoft G150F100.

【0094】[比較例6]バインダとしてPVDF(K
YNAR741)を用いた点以外は、実施例12と同様
に正極を作製した。この結果、2サイクル目の放電容量
は100mAh/g で容量劣化率が8%と大きかった。
[Comparative Example 6] PVDF (K
A positive electrode was produced in the same manner as in Example 12, except that YNAR741) was used. As a result, the discharge capacity in the second cycle was 100 mAh / g, and the capacity deterioration rate was as large as 8%.

【0095】[実施例13]実施例12の電極を正極1
3とし、実施例10の電極を負極12とし、これら正極
13、負極12にそれぞれ外部端子としてチタン線14
を接続し、これらとポリエチレン製のセパレータ15と
を、電解質として1M LiClO4 を溶解したエチレ
ンカーボネートとジエチルカーボネート(体積比1:
1)の混合溶媒を用いた電解液16と共に電池ケース1
1内に封入して図4に示すようなリチウム2次電池を製
作したところ、良好な電池特性を示した。この場合も、
セフラルソフトG150F100でも同等であった。
Example 13 The electrode of Example 12 was replaced with the positive electrode 1
3, the electrode of Example 10 was a negative electrode 12, and the positive electrode 13 and the negative electrode 12 were each provided with a titanium wire 14 as an external terminal.
And a separator 15 made of polyethylene was connected to ethylene carbonate and diethyl carbonate (1: 1 by volume) in which 1 M LiClO4 was dissolved as an electrolyte.
The battery case 1 together with the electrolytic solution 16 using the mixed solvent of 1)
1 and produced a lithium secondary battery as shown in FIG. Again,
The results were the same for Sefralsoft G150F100.

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

【図1】本発明のゲル電解質の温度と導電率の関係を示
したグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the temperature and the electrical conductivity of the gel electrolyte of the present invention.

【図2】本発明のゲル電解質を電解液に浸漬させたとき
の重量変化を表したグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a change in weight when the gel electrolyte of the present invention is immersed in an electrolytic solution.

【図3】充放電特性測定用セルの断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a cell for measuring charge / discharge characteristics.

【図4】本発明の実施例であるリチウム2次電池の断面
図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a lithium secondary battery that is an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ビーカー 2 シリコン栓 3 作用極 4 対極 5 参照極 8 ルギン管 9 電解液 11 電池ケース 12 負極 13 正極 14 チタン線(外部端子) 15 セパレータ 16 電解液 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Beaker 2 Silicon stopper 3 Working electrode 4 Counter electrode 5 Reference electrode 8 Luggin tube 9 Electrolyte 11 Battery case 12 Negative electrode 13 Positive electrode 14 Titanium wire (external terminal) 15 Separator 16 Electrolyte

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フッ化ビニリデン共重合体を主鎖とし、
ポリフッ化ビニリデンを側鎖に有する高分子、電解質塩
および溶媒を含有する高分子固体電解質。
1. A vinylidene fluoride copolymer having a main chain,
A polymer solid electrolyte containing a polymer having polyvinylidene fluoride in a side chain, an electrolyte salt, and a solvent.
【請求項2】 前記フッ化ビニリデン共重合体がフッ化
ビニリデンと塩化3フッ化エチレンの共重合体である請
求項1の高分子固体電解質。
2. The solid polymer electrolyte according to claim 1, wherein the vinylidene fluoride copolymer is a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride chloride.
【請求項3】 請求項1の高分子とポリフッ化ビニリデ
ンとのポリマーアロイ、電解質塩および溶媒を含有する
高分子固体電解質。
3. A polymer solid electrolyte comprising a polymer alloy of the polymer of claim 1 and polyvinylidene fluoride, an electrolyte salt and a solvent.
【請求項4】 フッ化ビニリデン共重合体を主鎖とし、
ポリフッ化ビニリデンを側鎖に有する高分子、電解質塩
および溶媒を含有する高分子固体電解質を有するリチウ
ム2次電池。
4. A vinylidene fluoride copolymer having a main chain,
A lithium secondary battery having a polymer solid electrolyte containing a polymer having polyvinylidene fluoride in a side chain, an electrolyte salt, and a solvent.
【請求項5】 前記フッ化ビニリデン共重合体がフッ化
ビニリデンと塩化3フッ化エチレンの共重合体である請
求項4のリチウム2次電池。
5. The lithium secondary battery according to claim 4, wherein said vinylidene fluoride copolymer is a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride chloride.
【請求項6】 前記高分子がポリフッ化ビニリデンとの
ポリマーアロイとして含有される高分子固体電解質を有
する請求項4のリチウム2次電池。
6. The lithium secondary battery according to claim 4, wherein the polymer has a polymer solid electrolyte contained as a polymer alloy with polyvinylidene fluoride.
【請求項7】 少なくとも電極の1つがフッ化ビニリデ
ン共重合体を主鎖とし、ポリフッ化ビニリデンを側鎖に
有する高分子と、電極活物質との組成物であるリチウム
2次電池。
7. A lithium secondary battery in which at least one of the electrodes is a composition of a polymer having a vinylidene fluoride copolymer as a main chain and polyvinylidene fluoride in a side chain, and an electrode active material.
【請求項8】 フッ化ビニリデン共重合体を主鎖とし、
ポリフッ化ビニリデンを側鎖に有する高分子、電解質塩
および溶媒を含有する高分子固体電解質を有する請求項
7のリチウム2次電池。
8. A vinylidene fluoride copolymer having a main chain,
The lithium secondary battery according to claim 7, further comprising a polymer solid electrolyte containing a polymer having polyvinylidene fluoride in a side chain, an electrolyte salt, and a solvent.
【請求項9】 前記高分子がポリフッ化ビニリデンとの
ポリマーアロイとして含有される請求項8のリチウム2
次電池。
9. The lithium ion according to claim 8, wherein the polymer is contained as a polymer alloy with polyvinylidene fluoride.
Next battery.
【請求項10】 炭素材料、リチウム金属、リチウム合
金またはリチウム酸化物材料を負極活物質とし、リチウ
ムイオンがインターカレート・デインターカレート可能
な化合物または炭素材料を正極活物質とする請求項7の
リチウム2次電池。
10. A positive electrode active material comprising a carbon material, a lithium metal, a lithium alloy, or a lithium oxide material as a negative electrode active material, and a compound or a carbon material capable of intercalating / deintercalating lithium ions as a positive electrode active material. Lithium secondary battery.
【請求項11】 フッ化ビニリデン共重合体を主鎖と
し、ポリフッ化ビニリデンを側鎖に有する高分子、電解
質塩および溶媒を含有する高分子固体電解質を有する電
気2重層キャパシタ。
11. An electric double layer capacitor having a polymer solid electrolyte containing a polymer having polyvinylidene fluoride as a main chain and polyvinylidene fluoride in a side chain, an electrolyte salt and a solvent.
【請求項12】 前記フッ化ビニリデン共重合体がフッ
化ビニリデンと塩化3フッ化エチレンの共重合体である
請求項11の電気2重層キャパシタ。
12. The electric double-layer capacitor according to claim 11, wherein the vinylidene fluoride copolymer is a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride chloride.
【請求項13】 前記高分子がポリフッ化ビニリデンと
のポリマーアロイとして含有される請求項11の電気2
重層キャパシタ。
13. The electric device according to claim 11, wherein the polymer is contained as a polymer alloy with polyvinylidene fluoride.
Multilayer capacitor.
【請求項14】 少なくとも分極性電極の1つがフッ化
ビニリデン共重合体を主鎖とし、ポリフッ化ビニリデン
を側鎖に有する高分子を含有する請求項11の電気2重
層キャパシタ。
14. The electric double-layer capacitor according to claim 11, wherein at least one of the polarizable electrodes contains a polymer having a vinylidene fluoride copolymer as a main chain and polyvinylidene fluoride in a side chain.
【請求項15】 前記フッ化ビニリデン共重合体がフッ
化ビニリデンと塩化3フッ化エチレンの共重合体である
請求項14の電気2重層キャパシタ。
15. The electric double-layer capacitor according to claim 14, wherein said vinylidene fluoride copolymer is a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride chloride.
【請求項16】 前記高分子がポリフッ化ビニリデンと
のポリマーアロイとして含有される請求項14の電気2
重層キャパシタ。
16. The electric device according to claim 14, wherein the polymer is contained as a polymer alloy with polyvinylidene fluoride.
Multilayer capacitor.
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