JPH10177814A - Ion conductive high molecular gel electrolyte and solid battery including high molecular gel electrolyte - Google Patents

Ion conductive high molecular gel electrolyte and solid battery including high molecular gel electrolyte

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JPH10177814A
JPH10177814A JP9224377A JP22437797A JPH10177814A JP H10177814 A JPH10177814 A JP H10177814A JP 9224377 A JP9224377 A JP 9224377A JP 22437797 A JP22437797 A JP 22437797A JP H10177814 A JPH10177814 A JP H10177814A
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carbonate
gel electrolyte
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electrolyte
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將浩 谷内
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Toshiyuki Osawa
利幸 大澤
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恵一 横山
Akio Hibara
昭男 檜原
Masahiro Toriida
昌弘 鳥井田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable any battery internal short circuit to be prevented without using any diaphragm by making halogen substitution non-annular ester carbonate and/or halogen substation annular ester carbonate having a specific relative permittivity more than a specific value to be included as a solvent of non- aqueous electrolyte of an ion conductive high molecular gel electrolyte consisting of high molecular matrix, non-aqueous electrolyte and electrolyte salt. SOLUTION: Halogen substitute non-annular ester carbonate of more than specific transmittivity 4.0 shown in a formula I and/or halogen substitute annular ester carbonate shown in a formula II is used. In the formulae, R<1> , R<2> stand for halogen substitute or non-substitute alkyl group H, halogen; R<3> , R<4> stand for halogen substitute or non-substitute alkyl group H, halogen, Methyl-2- chloroethyl ester carbonate and fluoromethylethylene carbonate are shown in form of examples. By means of halogen substitute ester carbonate, particularly ion conductivity elastic modules, solvent holding rate and low temperature ion conductivity etc., are improved and also a frame receptivity is obtained.

Description

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

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は、新規なゲル電解質、および該ゲ
ル電解質を使用した固体電池に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel gel electrolyte and a solid-state battery using the gel electrolyte.

【0002】[0002]

【従来技術】電池の主要構成要素として正極、負極、電
解液があげられるが、従来、電解液の漏れ、電解液の揮
発による電池寿命の低下を防止するために電池容器には
剛直で密封性が高く且つ耐圧性に優れた構造(円筒、角
型、コイン型)が求められている。特に、近年電池には
様々な形状が要求され、偏平で大面積の電池開発も行わ
れている。このような電池として固体電池が検討されて
いる。固体電池内の固体電解質としては各種セラミック
ス、NASIKON、LISICONなどの無機伝導性
ガラス、高分子マトリクスと電解質塩の固溶体からなる
高分子固体電解質が検討されている。しかし、無機系電
解質は材料としての安定性が低い、電池システムが限定
されるなどの問題があり、また高分子固体電解質は加工
性の点で優れているもののイオン伝導度が低い、隔膜強
度が低いなどの問題が指摘されている。これらの問題を
解決するため、この高分子固体電解質においてはポリシ
ロキサン(US5,123,512)、ポリホスファゼ
ン(US4,840,856)などを高分子マトリクス
とした高分子固体電解質のほか、ポリエチレンオキサイ
ド架橋体(US5,037,712、US5,229,
225、US5,009,970、US5,102,7
52)、エチレンオキサイド系共重合体(US4,81
8,644、特開平3−24164)、ビニル共重合体
(特開平7−320781)、エポキシ系樹脂(US
5,006,431)などを高分子マトリクスとした高
分子ゲル電解質が開示されているが、イオン伝導度、フ
ィルム強度、安定性などの点で電池用の高分子固体電解
質として十分な性能は得られていない。
2. Description of the Related Art The main components of a battery include a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution. Conventionally, a battery container is rigid and hermetically sealed in order to prevent leakage of the electrolytic solution and a reduction in battery life due to volatilization of the electrolytic solution. There is a demand for a structure (cylindrical, square, coin type) that is high in pressure resistance and excellent in pressure resistance. In particular, batteries have recently been required to have various shapes, and flat and large-area batteries have been developed. Solid batteries are being studied as such batteries. As the solid electrolyte in the solid-state battery, various ceramics, inorganic conductive glasses such as NASIKON and LISICON, and a polymer solid electrolyte comprising a solid solution of a polymer matrix and an electrolyte salt are being studied. However, inorganic electrolytes have problems such as low stability as a material and limited battery system.In addition, solid polymer electrolytes are excellent in workability, but have low ionic conductivity and diaphragm strength. Problems such as low are pointed out. In order to solve these problems, this polymer solid electrolyte includes, in addition to a polymer solid electrolyte using polysiloxane (US Pat. No. 5,123,512) and polyphosphazene (US Pat. No. 4,840,856) as a polymer matrix, polyethylene oxide. Crosslinked products (US 5,037,712, US 5,229,
225, US5,009,970, US5,102,7
52), ethylene oxide copolymer (US Pat. No. 4,81)
8,644, JP-A-3-24164), vinyl copolymer (JP-A-7-320798), epoxy resin (US
No. 5,006,431) is disclosed as a polymer gel electrolyte, but sufficient performance as a polymer solid electrolyte for batteries is obtained in terms of ionic conductivity, film strength, stability and the like. Not been.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の高分
子をマトリクスとする固体電解質に見られる前記問題点
を解決し、イオン伝導度が高く、かつ、十分な固体強度
を有する電池用イオン伝導性高分子ゲル電解質に関する
ものであり、該高分子ゲル電解質を使用することによ
り、隔膜を使用しなくても電池内部ショートの防止性に
優れた、高い信頼性を有する固体電池を提供することを
目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems found in conventional solid electrolytes using a polymer as a matrix, and has a high ion conductivity and a sufficient solid strength for a battery. The present invention relates to a conductive polymer gel electrolyte, and by using the polymer gel electrolyte, to provide a highly reliable solid battery excellent in prevention of short circuit inside the battery without using a diaphragm. With the goal.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、高分子
マトリクス、溶媒、電解質塩からなるイオン伝導性高分
子ゲル電解質において、非水電解液の溶媒に少なくとも
一種のハロゲン置換炭酸エステルを含有させたものを使
用することにある。高分子ゲル電解質の非水電解液の溶
媒として、非環状炭酸エステルを含有せしめると、固体
電池用電解質として弾性率が低くなる傾向にあり、か
つ、溶媒の保持力が低くなるという問題点がある。本発
明者らは前記問題点について鋭意検討した結果、非水電
解液の溶媒として、ハロゲン置換炭酸エステルを少なく
とも一種使用することにより、イオン伝導度を低下させ
ることなく、固体電解質の弾性率を向上させることがで
き、溶媒の保持力を向上させ、かつ難燃化できることを
見出し、本発明に至った。以下、本発明の構成を詳細に
説明する。本発明の高分子ゲル電解質は、高分子マトリ
クスと溶媒と電解質塩とから構成される全体が均質な粘
弾性体からなるものである。本発明で用いるハロゲン置
換非環状炭酸エステルとしては、比誘電率が4.0以上
のものは、高分子ゲル電解質のイオン伝導度を向上させ
ることができるので好ましい。
A feature of the present invention is that an ion-conductive polymer gel electrolyte comprising a polymer matrix, a solvent and an electrolyte salt contains at least one halogen-substituted carbonate in a solvent of a non-aqueous electrolyte. It is to use what was let. When a non-cyclic carbonate is contained as a solvent in the non-aqueous electrolyte of the polymer gel electrolyte, the elastic modulus tends to be low as a solid battery electrolyte, and the solvent has a problem of low holding power. . The present inventors have conducted intensive studies on the above problems, and as a result, by using at least one halogen-substituted carbonate as a solvent of the non-aqueous electrolyte, the elastic modulus of the solid electrolyte was improved without lowering the ionic conductivity. The present invention has been found to be able to improve the holding power of the solvent and make the composition flame-retardant, and have reached the present invention. Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail. The polymer gel electrolyte of the present invention comprises a homogeneous viscoelastic body composed entirely of a polymer matrix, a solvent, and an electrolyte salt. As the halogen-substituted acyclic carbonate used in the present invention, those having a relative dielectric constant of 4.0 or more are preferable because the ionic conductivity of the polymer gel electrolyte can be improved.

【0005】本発明で用いるハロゲン置換非環状炭酸エ
ステルとしては、例えば下記一般式〔I〕および/また
は〔II〕で表わされるものが挙げられる。
[0005] Examples of the halogen-substituted acyclic carbonate used in the present invention include those represented by the following general formulas [I] and / or [II].

【化3】 (式中、R1、R2は炭素数1〜4のハロゲン置換あるい
は非置換アルキル基、水素、ハロゲンを示す。但し、R
1とR2の少なくとも一方には、少なくとも1個のハロゲ
ンが必ず存在する。また、R1、R2は同一であっても、
また異なっていても良い。) 前式〔I〕において、R1およびR2としては、炭素数1
〜4の非置換アルキル基の場合にはメチル基、エチル基
等が好ましい。また、ハロゲン置換アルキル基の場合に
は、クロロメチル基、2−クロロエチル基、ジクロロメ
チル基、2,2−ジクロロエチル基、トリクロロメチル
基、2,2,2−トリクロロエチル基、ペンタクロロエ
チル基、2,2,3,3,3−ペンタクロロプロピル
基、ヘプタクロロプロピル基、2,2,3,3,4,
4,4−ヘプタクロロブチル基、フルオロメチル基、2
−フルオロエチル基、ジフルオロメチル基、2,2−ジ
フルオロエチル基、トリフルオロメチル基、2,2,2
−トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、
2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、ブロ
モメチル基、2−ブロモエチル基、ジブロモメチル基、
2,2−ジブロモエチル基、トリブロモメチル基、2,
2,2−トリブロモエチル基、アイオドメチル基、2−
アイオドエチル基等の2位以上の位置でハロゲンが置換
されたものが好ましい。ハロゲン元素としては、フッ
素、塩素、臭素、沃素等が挙げられるが、特にフッ素原
子置換のものは特にサイクル特性を向上させることがで
きる。
Embedded image (In the formula, R 1 and R 2 represent a halogen-substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, hydrogen, or halogen.
At least one of R 1 and R 2 always has at least one halogen. Also, even if R 1 and R 2 are the same,
Also, they may be different. In the formula [I], R 1 and R 2 each have 1 carbon atom.
In the case of an unsubstituted alkyl group of (1) to (4), a methyl group, an ethyl group and the like are preferable. In the case of a halogen-substituted alkyl group, a chloromethyl group, a 2-chloroethyl group, a dichloromethyl group, a 2,2-dichloroethyl group, a trichloromethyl group, a 2,2,2-trichloroethyl group, a pentachloroethyl group 2,2,3,3,3-pentachloropropyl group, heptachloropropyl group, 2,2,3,3,4
4,4-heptachlorobutyl group, fluoromethyl group, 2
-Fluoroethyl group, difluoromethyl group, 2,2-difluoroethyl group, trifluoromethyl group, 2,2,2
-Trifluoroethyl group, pentafluoroethyl group,
2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group, bromomethyl group, 2-bromoethyl group, dibromomethyl group,
2,2-dibromoethyl group, tribromomethyl group, 2,
2,2-tribromoethyl group, iodomethyl group, 2-
Those in which halogen is substituted at the 2 or more position such as an iodoethyl group are preferred. Examples of the halogen element include fluorine, chlorine, bromine, and iodine. Particularly, those substituted with a fluorine atom can improve cycle characteristics.

【0006】本発明で用いられるハロゲン置換環状炭酸
エステルとしては、例えば下記一般式〔II〕で表わされ
るものが挙げられる。
The halogen-substituted cyclic carbonate used in the present invention includes, for example, those represented by the following general formula [II].

【化4】 (式中、R3、R4は炭素数1〜2のハロゲン置換あるい
は非置換アルキル基、水素、ハロゲンを示す。但し、R
3とR4の少なくとも一方には、少なくとも1個のハロゲ
ンが必ず存在する。また、R3、R4は同一であっても、
また異なっていても良い。) 前式〔II〕において、R3およびR4としては炭素数1〜
2の非置換アルキル基の場合にはメチル基が好ましい。
また、ハロゲン置換アルキル基の場合にはクロロメチル
基、ジクロロメチル基、トリクロロメチル基、フルオロ
メチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル
基、ブロモメチル基、ジブロモメチル基、トリブロモメ
チル基、ヨードメチル基等の1以上のハロゲンで置換さ
れたアルキル基が好ましい。ハロゲン元素としては、フ
ッ素、塩素、臭素、沃素等が挙げられるが、特にフッ素
置換のものは特にサイクル特性を向上させることが出来
る。
Embedded image (Wherein, R 3 and R 4 represent a halogen-substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, hydrogen, or halogen.
At least one halogen is always present in at least one of 3 and R 4 . Also, even if R 3 and R 4 are the same,
Also, they may be different. In the formula [II], R 3 and R 4 each have 1 to 1 carbon atoms.
In the case of two unsubstituted alkyl groups, a methyl group is preferred.
In the case of a halogen-substituted alkyl group, chloromethyl, dichloromethyl, trichloromethyl, fluoromethyl, difluoromethyl, trifluoromethyl, bromomethyl, dibromomethyl, tribromomethyl, iodomethyl, etc. Preferred are alkyl groups substituted with one or more halogen. Examples of the halogen element include fluorine, chlorine, bromine, and iodine. Particularly, a fluorine-substituted element can improve cycle characteristics.

【0007】前式〔I〕で表わされる化合物を使用する
場合も、前式〔II〕で表わされる化合物を使用する場合
もハロゲン置換炭酸エステルは単独でも2種以上を混合
して用いても良い。前式〔I〕で表わされるハロゲン置
換非環状炭酸エステルと前式〔II〕で表わされるハロゲ
ン置換環状炭酸エステルは、それらの混合物として使用
しても良い。この場合にも各ハロゲン置換炭酸エステル
は単独でも2種以上を混合して用いても良い。また、イ
オン伝導度の向上には特に前式〔I〕で表わされるハロ
ゲン置換非環状炭酸エステルが好ましい。
In both the case of using the compound represented by the formula [I] and the case of using the compound represented by the formula [II], the halogen-substituted carbonate may be used alone or in combination of two or more. . The halogen-substituted acyclic carbonate represented by the formula [I] and the halogen-substituted cyclic carbonate represented by the formula [II] may be used as a mixture thereof. Also in this case, each halogen-substituted carbonate may be used alone or in combination of two or more. For improving the ionic conductivity, a halogen-substituted acyclic carbonate represented by the above formula [I] is particularly preferable.

【0008】比誘電率が4.0以上のハロゲン置換非環
状炭酸エステルとしては、メチル−2−クロロエチル炭
酸エステル、メチル−2,2,2−トリクロロエチル炭
酸エステル、メチル−2,2,2−トリフルオロエチル
炭酸エステル、ジ(2,2,2−トリフルオロエチル)
炭酸エステル、メチル−2,2,3,3,3−ペンタフ
ルオロプロピル炭酸エステル等が例示される。また、本
発明で用いるハロゲン置換非環状炭酸エステルとして
は、その比誘電率は6.0以上、さらには7.0以上の
ものがより好ましい。比誘電率6.0以上で7.0未満
のものとしては、メチル−2−クロロエチル炭酸エステ
ル、メチル−2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロ
ピル炭酸エステル等が例示される。比誘電率7.0以上
のものとしては、メチル−2,2,2−トリフルオロエ
チル炭酸エステル、ジ(2,2,2−トリフルオロエチ
ル)炭酸エステル等が挙げられる。
The halogen-substituted acyclic carbonate having a relative dielectric constant of 4.0 or more includes methyl-2-chloroethyl carbonate, methyl-2,2,2-trichloroethyl carbonate, methyl-2,2,2-carbonate. Trifluoroethyl carbonate, di (2,2,2-trifluoroethyl)
Carbonic ester, methyl-2,2,3,3,3-pentafluoropropyl carbonate and the like are exemplified. The halogen-substituted acyclic carbonate used in the present invention has a relative dielectric constant of 6.0 or more, more preferably 7.0 or more. Examples of those having a relative dielectric constant of 6.0 or more and less than 7.0 include methyl-2-chloroethyl carbonate, methyl-2,2,3,3,3-pentafluoropropyl carbonate, and the like. Examples of those having a relative dielectric constant of 7.0 or more include methyl-2,2,2-trifluoroethyl carbonate and di (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate.

【0009】本発明で用いる前記ハロゲン置換環状炭酸
エステルは、比誘電率が4以上のものであれば、いずれ
も用いることができる。例えば、下式〔III〕で示され
るフルオロメチルエチレンカーボネート、下式〔IV〕で
示されるジフルオロメチルエチレンカーボネート、下式
〔V〕で示されるトリフルオロメチルエチレンカーボネ
ート等が挙げられる。その他、フルオロエチレンカーボ
ネート、クロロエチレンカーボネート、ブロモエチレン
カーボネート、ヨードエチレンカーボネート、トリブロ
モエチレンカーボネート、トリヨードエチレンカーボネ
ート、トリクロロエチレンカーボネート、トリクロロメ
チルエチレンカーボネート、トリブロモメチルエチレン
カーボネート、トリヨードメチルエチレンカーボネート
等も挙げられる。
As the halogen-substituted cyclic carbonate used in the present invention, any of those having a relative dielectric constant of 4 or more can be used. Examples include fluoromethylethylene carbonate represented by the following formula [III], difluoromethylethylene carbonate represented by the following formula [IV], trifluoromethylethylene carbonate represented by the following formula [V], and the like. Other examples include fluoroethylene carbonate, chloroethylene carbonate, bromoethylene carbonate, iodoethylene carbonate, tribromoethylene carbonate, triiodoethylene carbonate, trichloroethylene carbonate, trichloromethylethylene carbonate, tribromomethylethylene carbonate, triiodomethylethylene carbonate, and the like. Can be

【化5】 Embedded image

【0010】本発明においては、前記ハロゲン置換炭酸
エステルを使用することにより、特にイオン伝導度、弾
性率、溶媒保持率、低温のイオン伝導度等を向上したゲ
ル電解質を得ることができるとともに、難燃性ゲル電解
質をも得ることができる。また、本発明においては、前
記ハロゲン置換炭酸エステルに他の電解液構成溶媒とし
て環状炭酸エステルを含有させることができ、含有させ
る環状炭酸エステルとしては、例えば、エチレンカーボ
ネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブ
チレンカーボネート(BC)等が挙げられる。また他の
溶媒としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボ
ネート、γ−ブチルラクトン、スルホラン、ジオキソラ
ン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラ
ン、メチルエチルカーボネート、ジメチルスルホキシ
ド、1,2−ジメトキシエタン、1,2−エトキシメト
キシエタンの他、メチルグライム、メチルトリグライ
ム、メチルテトラグライム、エチルグライム、エチルジ
グライム、ブチルジグライム等が挙げられるが、これら
に限定されるものではなく、これら溶媒は単独でも2種
以上混合して用いてもよい。上記環状炭酸エステルの中
では、特にEC、PCのような環状炭酸エステルが好ま
しい。これら非水電解液の構成溶媒中のハロゲン置換非
環状炭酸エステル混合比率は、5〜80容量%が好まし
く、さらに20〜70容量%が好ましい。特に30〜5
0容量%が好ましい。また、構成溶媒中のハロゲン置換
環状炭酸エステル混合比率は20〜95容量%が好まし
く、さらに30〜80容量%が好ましく、特に50〜7
0容量%が好ましい。
In the present invention, the use of the halogen-substituted carbonic acid ester makes it possible to obtain a gel electrolyte having particularly improved ionic conductivity, elastic modulus, solvent retention, low-temperature ionic conductivity, and the like. A flammable gel electrolyte can also be obtained. In the present invention, the halogen-substituted carbonic acid ester may contain a cyclic carbonic acid ester as a solvent constituting another electrolytic solution. Examples of the cyclic carbonic acid ester to be contained include ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC). ), Butylene carbonate (BC) and the like. Other solvents include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyl lactone, sulfolane, dioxolan, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, methyl ethyl carbonate, dimethyl sulfoxide, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-ethoxymethoxyethane In addition, methyl glyme, methyl triglyme, methyl tetraglyme, ethyl glyme, ethyl diglyme, butyl diglyme, and the like, are not limited thereto, and these solvents may be used alone or as a mixture of two or more. May be used. Among the above cyclic carbonates, cyclic carbonates such as EC and PC are particularly preferable. The mixing ratio of the halogen-substituted acyclic carbonate in the constituent solvent of these non-aqueous electrolytes is preferably 5 to 80% by volume, more preferably 20 to 70% by volume. Especially 30-5
0% by volume is preferred. The mixing ratio of the halogen-substituted cyclic carbonate in the constituent solvent is preferably 20 to 95% by volume, more preferably 30 to 80% by volume, and particularly preferably 50 to 7% by volume.
0% by volume is preferred.

【0011】本発明におけるゲル電解質としては、ポリ
弗化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン
オキシド等の高分子と溶媒と電解質塩からなる熱可塑性
ゲル組成物、エチレンオキシド鎖を側鎖に有するポリシ
ロキサンあるいはエチレンオキシド鎖を側鎖または主鎖
に有する架橋高分子、例えばウレタン、アクリル、エポ
キシ等の架橋による高分子マトリクスと溶媒と電解質塩
からなるゲル組成物が挙げられるが、特に架橋高分子ゲ
ル組成物が効果がある。架橋高分子マトリクスについて
詳述すると、本発明で用いる重合性化合物は、その分子
内に酸素原子、窒素原子、イオウ原子等の炭素以外のヘ
テロ原子を含むものである。高分子ゲル電解質は、例え
ばヘテロ原子を含有する重合性化合物を非水電解液に溶
解させ、重合反応させて得られ、反応は不活性ガス雰囲
気下で行うことが好ましい。また、本発明で用いる重合
性化合物の種類は特に制約されず、熱重合および活性光
線重合などの重合反応を生起して重合体を得るものが包
含される。
The gel electrolyte in the present invention includes a thermoplastic gel composition comprising a polymer such as polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile and polyethylene oxide, a solvent and an electrolyte salt, a polysiloxane having an ethylene oxide chain in a side chain or an ethylene oxide chain. A crosslinked polymer having a polymer in the side chain or main chain, for example, a gel composition composed of a polymer matrix, a solvent and an electrolyte salt formed by crosslinking of urethane, acrylic, epoxy, etc., is particularly effective. is there. The crosslinked polymer matrix will be described in detail. The polymerizable compound used in the present invention contains a hetero atom other than carbon such as an oxygen atom, a nitrogen atom, and a sulfur atom in the molecule. The polymer gel electrolyte is obtained, for example, by dissolving a polymerizable compound containing a hetero atom in a non-aqueous electrolyte and performing a polymerization reaction, and the reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere. Further, the type of the polymerizable compound used in the present invention is not particularly limited, and includes those which produce a polymer by causing a polymerization reaction such as thermal polymerization and actinic ray polymerization.

【0012】本発明で用いる重合性化合物としては、例
えば単官能および多官能の(メタ)アクリレートのモノ
マーあるいはプレポリマーが挙げられる。なお、本明細
書における(メタ)アクリレートは、アクリレートまた
はメタアクリレートを意味する。単官能アクリレートと
しては、アルキル(メタ)アクリレート〔メチル(メ
タ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、トリ
フルオロエチル(メタ)アクリレート等〕、脂環式(メ
タ)アクリレート等〕、ヒドロキシアルキル(メタ)ア
クリレート〔ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキ
シプロピルアクリレート等〕、ヒドロキシポリオキシア
ルキレン(オキシアルキレン基の炭素数は好ましくは1
〜4)(メタ)アクリレート〔ヒドロキシポリオキシエ
チレン(メタ)アクリレート、ヒドロキシポリオキシプ
ロピレン(メタ)アクリレート等〕及びアルコキシアル
キル(アルコキシ基の炭素数は好ましくは1〜4)(メ
タ)アクリレート〔メトキシエチルアクリレート、エト
キシエチルアクリレート、フェノキシエチルアクリレー
ト等〕が挙げられる。
The polymerizable compound used in the present invention includes, for example, monofunctional and polyfunctional (meth) acrylate monomers or prepolymers. In addition, (meth) acrylate in this specification means acrylate or methacrylate. Examples of monofunctional acrylates include alkyl (meth) acrylates [methyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, trifluoroethyl (meth) acrylate, etc.], alicyclic (meth) acrylates, etc.], hydroxyalkyl (meth) acrylates [Hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, etc.], hydroxypolyoxyalkylene (the oxyalkylene group preferably has 1 carbon atom)
To 4) (meth) acrylates (such as hydroxypolyoxyethylene (meth) acrylate and hydroxypolyoxypropylene (meth) acrylate) and alkoxyalkyl (preferably having 1 to 4 carbon atoms in the alkoxy group) (meth) acrylate [methoxyethyl Acrylate, ethoxyethyl acrylate, phenoxyethyl acrylate, etc.].

【0013】その他の(メタ)アクリレートの具体例と
しては、例えば、メチルエチレングリコール(メタ)ア
クリレート、エチルエチレングリコール(メタ)アクリ
レート、プロピルエチレングリコール(メタ)アクリレ
ート、フェニルエチレングリコール(メタ)アクリレー
ト、メチルジエチレングリコール(メタ)アクリレー
ト、エチルジエチレングリコール(メタ)アクリレー
ト、メチルエトキシジエチレングリコールアクリレー
ト、メトキシジエチレングリコールメタアクリレート、
メトキシトリエチレングリコールアクリレート、メトキ
シトリエチレングリコールメタアクリレート、メトキシ
テトラエチレングリコールメタアクリレート等のエチレ
ングリコール(メタ)アクリレート、エチルプロピレン
グリコールアクリレート、ブチルプロピレングリコール
アクリレート、メトキシプロピレングリコールアクリレ
ート等のプロピレングリコール(メタ)アクリレート等
が挙げられる。
Specific examples of other (meth) acrylates include, for example, methylethylene glycol (meth) acrylate, ethylethylene glycol (meth) acrylate, propylethylene glycol (meth) acrylate, phenylethylene glycol (meth) acrylate, methyl Diethylene glycol (meth) acrylate, ethyl diethylene glycol (meth) acrylate, methyl ethoxy diethylene glycol acrylate, methoxy diethylene glycol methacrylate,
Ethylene glycol (meth) acrylate such as methoxytriethylene glycol acrylate, methoxytriethylene glycol methacrylate, and methoxytetraethylene glycol methacrylate; propylene glycol (meth) acrylate such as ethyl propylene glycol acrylate, butyl propylene glycol acrylate, and methoxypropylene glycol acrylate And the like.

【0014】前記(メタ)アクリレートは複素環基を含
有していても良く、該複素環基としては、酸素、窒素、
イオウ等のヘテロ原子を含む複素環の残基である。この
(メタ)アクリレート中に含まれる複素環基の種類は特
に制限されるものではないが、例えば、フルフリル基、
テトラヒドロフルフリル基等を有するフルフリル(メ
タ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)ア
クリレートが好ましい。その他複素環基を有する(メ
タ)アクリレートとしては、フルフリルエチレングリコ
ール(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリルエ
チレングリコール(メタ)アクリレート、フルフリルプ
ロピレングリコール(メタ)アクリレート、テトラヒド
ロフルフリルプロピレングリコール(メタ)アクリレー
ト等のフルフリル基あるいはテトラヒドロフルフリル基
を有するアルキレングリコールアクリレートが挙げられ
る。
The (meth) acrylate may contain a heterocyclic group, which includes oxygen, nitrogen,
It is a heterocyclic residue containing a hetero atom such as sulfur. The type of the heterocyclic group contained in the (meth) acrylate is not particularly limited. For example, a furfuryl group,
Furfuryl (meth) acrylate and tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate having a tetrahydrofurfuryl group or the like are preferred. Other (meth) acrylates having a heterocyclic group include furfurylethylene glycol (meth) acrylate, tetrahydrofurfurylethylene glycol (meth) acrylate, furfurylpropylene glycol (meth) acrylate, and tetrahydrofurfurylpropylene glycol (meth) acrylate And alkylene glycol acrylates having a furfuryl group or a tetrahydrofurfuryl group.

【0015】前記(メタ)アクリレート化合物はおよび
そのプレポリマーの分子量は、通常1000以下、好ま
しくは500以下、さらに好ましくは300以下であ
る。分子量が1000以上の(メタ)アクリレートモノ
マーを使用して得られる高分子ゲル電解質は非水溶媒が
滲出しやすい。なお、前記(メタ)アクリレート化合物
は単独で使用してもよいが2種類以上を混合して使用す
ることもできる。また、前記(メタ)アクリレート化合
物の使用割合は、非水電解液に対して通常50重量%以
下、好ましくは5〜40重量%、さらに好ましくは10
〜30重量%である。
The molecular weight of the (meth) acrylate compound and its prepolymer is usually 1,000 or less, preferably 500 or less, more preferably 300 or less. In a polymer gel electrolyte obtained by using a (meth) acrylate monomer having a molecular weight of 1000 or more, a non-aqueous solvent is easily leached. The above (meth) acrylate compounds may be used alone or in combination of two or more. The use ratio of the (meth) acrylate compound is usually 50% by weight or less, preferably 5 to 40% by weight, more preferably 10% by weight with respect to the non-aqueous electrolyte.
3030% by weight.

【0016】また、多官能(メタ)アクリレート化合物
としては、(メタ)アクリロイル基を2個以上有するモ
ノマーあるいはプレポリマーが挙げられる。前記多官能
(メタ)アクリレート化合物としては、エチレングリコ
ールジメタクリレート、ジエチレングリコールジ(メ
タ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メ
タ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)
アクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレー
ト、EO変性トリメチロールプロパントリアクリレー
ト、PO変性トリメチロールプロパントリアクリレー
ト、ブタンジオール(メタ)アクリレート、トリメチロ
ールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリ
スリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられ
る。
Examples of the polyfunctional (meth) acrylate compound include a monomer or a prepolymer having two or more (meth) acryloyl groups. Examples of the polyfunctional (meth) acrylate compound include ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, and triethylene glycol di (meth) acrylate.
Acrylate, tripropylene glycol diacrylate, EO-modified trimethylolpropane triacrylate, PO-modified trimethylolpropane triacrylate, butanediol (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, etc. No.

【0017】架橋高分子マトリクスを形成するには、特
に単官能性モノマーと多官能性モノマーの組み合わせが
好ましい。単官能性モノマーに多官能性モノマーを併用
する場合、該多官能性モノマーが多官能(メタ)アクリ
レート化合物である場合、該多官能(メタ)アクリレー
ト化合物の添加量は非水電解液に対して4重量%以下、
好ましくは0.05〜2重量%である。前記モノマーの
重合開始剤としては、カルボニル化合物〔ベンゾイン類
(ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾイン
エチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベ
ンゾインイソブチルエーテル、α−フェニルベンゾイン
等)、アントラキノン類(アントラキノン、メチルアン
トラキノン、クロルアントラキノン等)、その他の化合
物(ベンジルジアセチル、アセトフェノン、ベンゾフェ
ノン、メチルベンゾイルフォーメート等)〕、イオウ化
合物(ジフェニルスルフィド、ジチオカーバメート
等)、多縮合環系炭化水素のハロゲン化物(α−クロロ
メチルナフタリン等)、色素類(アクリルフラビン、フ
ルオレセン等)、金属塩類(塩化鉄、塩化銀等)、オニ
ウム塩類(P−メトキシベンゼンジアゾニウム、ヘキサ
フルオロフォスフェート、ジフェニルアイオドニウム、
トリフェニルスルフォニウム等)などの光重合開始剤が
挙げられる。これらは単独でもあるいは2種以上の混合
物としても使用できる。好ましい光重合開始剤は、カル
ボニル化合物、イオウ化合物およびオニウム塩類であ
る。
In order to form a crosslinked polymer matrix, a combination of a monofunctional monomer and a polyfunctional monomer is particularly preferable. When a polyfunctional monomer is used in combination with a monofunctional monomer, and when the polyfunctional monomer is a polyfunctional (meth) acrylate compound, the amount of the polyfunctional (meth) acrylate compound added to the non-aqueous electrolyte 4% by weight or less,
Preferably it is 0.05 to 2% by weight. Examples of the polymerization initiator for the monomer include carbonyl compounds (benzoin (benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, α-phenylbenzoin, etc.), anthraquinones (anthraquinone, methylanthraquinone, chloranthraquinone). ), Other compounds (benzyldiacetyl, acetophenone, benzophenone, methylbenzoylformate, etc.)], sulfur compounds (diphenylsulfide, dithiocarbamate, etc.), halides of polycondensed ring hydrocarbons (α-chloromethylnaphthalene, etc.) , Pigments (acrylic flavin, fluorescein, etc.), metal salts (iron chloride, silver chloride, etc.), onium salts (P-methoxybenzenediazonium, hexafluoro) Phosphate, diphenyliodonium,
And a photopolymerization initiator such as triphenylsulfonium. These can be used alone or as a mixture of two or more. Preferred photopolymerization initiators are carbonyl compounds, sulfur compounds and onium salts.

【0018】熱重合開始剤としては、アゾビスイソブチ
ロニトリル、アゾビスイソバレロニトリル、ベンゾイル
パーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、エチルメ
チルケトンパーオキサイド、ビス−(4−t−ブチルシ
クロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジイソプロ
ピルパーオキシジカーボネート等を挙げることができ
る。さらに、増感剤、貯蔵安定剤も必要により併用で
き、上記熱重合開始剤、光重合開始剤等も併用して使用
することもできる。増感剤としては、尿素、ニトリル化
合物(N,N−ジ−p−アミノベンゾニトリル等)、リ
ン化合物(トリ−n−ブチルホスフィン等)が好まし
く、貯蔵安定剤としては、第4級アンモニウムクロライ
ド、ベンゾチアゾール、ハイドロキノンが好ましい。重
合開始剤の使用量は全重合性化合物に対し、通常0.1
〜10重量%、好ましくは0.5〜7重量%である。増
感剤、貯蔵安定剤の使用量は全重合性化合物100重量
部に対し、通常0.1〜5重量部が好ましい。
Examples of the thermal polymerization initiator include azobisisobutyronitrile, azobisisovaleronitrile, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, ethyl methyl ketone peroxide, bis- (4-t-butylcyclohexyl) peroxydioxy. Examples thereof include carbonate and diisopropyl peroxydicarbonate. Further, a sensitizer and a storage stabilizer can be used together if necessary, and the above-mentioned thermal polymerization initiator, photopolymerization initiator and the like can be used together. As the sensitizer, urea, a nitrile compound (such as N, N-di-p-aminobenzonitrile) and a phosphorus compound (such as tri-n-butylphosphine) are preferable. As the storage stabilizer, a quaternary ammonium chloride is preferable. , Benzothiazole and hydroquinone are preferred. The amount of the polymerization initiator used is usually 0.1
10 to 10% by weight, preferably 0.5 to 7% by weight. The use amount of the sensitizer and the storage stabilizer is usually preferably 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the whole polymerizable compound.

【0019】本発明による電解質のゲル化は、アクリレ
ートモノマーを含む重合性組成物よりなる非水電解液を
密封容器に注入するか、あるいは支持体(例えばフィル
ム、金属、ガラス)にコーティングした後、熱または活
性光線で重合することにより達成される。活性光線とし
ては通常、光、紫外線、電子線、X線などが使用でき
る。得られた高分子ゲル電解質は単独で粘弾性体であ
り、好ましくは電池を形成する際、イオン伝導度を10
-3S/cm以上に保ったまま、弾性率が102dyne
/cm2以上である。電池のポリマー電解質層としても
有効に働くことができる。ゲル化された電解質はフィル
ム状やシート状あるいは電池の構成要素の一部とあらか
じめ複合化された形態で製品とすることができる。
The gelation of the electrolyte according to the present invention is carried out by injecting a non-aqueous electrolyte comprising a polymerizable composition containing an acrylate monomer into a sealed container, or coating a support (eg, film, metal, glass) with It is achieved by polymerization with heat or actinic rays. Usually, light, ultraviolet rays, electron beams, X-rays, etc. can be used as the actinic rays. The obtained polymer gel electrolyte is a viscoelastic body by itself, and preferably has an ionic conductivity of 10 when forming a battery.
-3 S / cm or more and the elastic modulus is 10 2 dyne
/ Cm 2 or more. It can also work effectively as a polymer electrolyte layer of a battery. The gelled electrolyte can be made into a product in the form of a film, a sheet, or a composite with a part of the components of the battery in advance.

【0020】電解質塩としては、ルイス酸複塩として
は、たとえばLiBF4、LiAsF6、LiPF6、L
iSbF6などが挙げられ、スルホン酸電解質塩とて
は、たとえばLiCF3SO3、LiN(CF3
22、LiC(CF3SO23、LiC(CH3)(C
3SO22、LiCH(CF3SO22、LiCH
2(CF3SO2)、LiC25SO3、LiN(C25
22、LiB(CF3SO22などが挙げられるが、
これに限定されるものではない。他にLiClO4、L
iCF3CO3、NaClO4、NaBF4、NaSCN、
KBF4、Mg(ClO42、Mg(BF42等も挙げ
られるが、これらに限定されるものではなく、通常の非
水電解液に用いられるものであれば特に限定はない。な
お、これら電解質塩は混合し、使用しても良い。非水電
解液としては、電解質塩を前記非水溶媒に溶解させたも
のが挙げられ、非水電解液中の電解質塩の濃度は非水溶
媒中、通常1.0〜7.0モル/l、特に、1.0〜
5.0モル/lが好ましい。また、非水電解液はマトリ
クスを形成する高分子量重合体に対し、通常200重量
%以上、400〜900重量%が好ましく、特に500
〜800重量%が好ましい。200重量%未満では十分
に高いイオン伝導度が得られず、900重量%を超える
と非水電解液の固体化が困難になる。
As the electrolyte salt, as the Lewis acid double salt, for example, LiBF 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , L
iSbF 6 and the like, and examples of the sulfonic acid electrolyte salt include LiCF 3 SO 3 and LiN (CF 3 S
O 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC (CH 3 ) (C
F 3 SO 2 ) 2 , LiCH (CF 3 SO 2 ) 2 , LiCH
2 (CF 3 SO 2 ), LiC 2 F 5 SO 3 , LiN (C 2 F 5 S
O 2 ) 2 and LiB (CF 3 SO 2 ) 2 .
It is not limited to this. In addition, LiClO 4 , L
iCF 3 CO 3 , NaClO 4 , NaBF 4 , NaSCN,
Examples thereof include KBF 4 , Mg (ClO 4 ) 2 , and Mg (BF 4 ) 2 , but are not limited thereto, and are not particularly limited as long as they are used for a normal non-aqueous electrolyte. In addition, these electrolyte salts may be mixed and used. Examples of the non-aqueous electrolyte include those obtained by dissolving an electrolyte salt in the non-aqueous solvent. The concentration of the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte is usually 1.0 to 7.0 mol / l in the non-aqueous solvent. In particular, 1.0 to
5.0 mol / l is preferred. The amount of the nonaqueous electrolyte is preferably 200% by weight or more and 400 to 900% by weight, more preferably 500% by weight, based on the high molecular weight polymer forming the matrix.
~ 800% by weight is preferred. If it is less than 200% by weight, a sufficiently high ionic conductivity cannot be obtained, and if it exceeds 900% by weight, it is difficult to solidify the non-aqueous electrolyte.

【0021】該高分子ゲル電解質は電池、コンデンサ、
センサ、エレクトロクロミックデバイス、半導体デバイ
ス等の電気化学素子における高分子ゲル電解質層として
利用することができる。本発明の高分子ゲル電解質を電
池電解質として用いる場合について詳述する。一般的に
は電池は正極活物質からなる正極、負極活物質からなる
負極、および電解質より構成される。この電池における
電解質として、本発明のゲル電解質を用いることによ
り、従来にない有利な電池を得ることができる。本発明
のゲル電解質を電池に適用する場合、本発明のゲル電解
質そのものに隔膜としての機能を兼用させることも可能
であるが、極間の電界を均一にし、強度を向上させ、得
られる電池の信頼性向上のために隔膜と一体化すること
が好ましく、特に二次電池においてはこのような配慮が
必要である。
The polymer gel electrolyte is used for batteries, capacitors,
It can be used as a polymer gel electrolyte layer in electrochemical elements such as sensors, electrochromic devices, and semiconductor devices. The case where the polymer gel electrolyte of the present invention is used as a battery electrolyte will be described in detail. Generally, a battery includes a positive electrode made of a positive electrode active material, a negative electrode made of a negative electrode active material, and an electrolyte. By using the gel electrolyte of the present invention as the electrolyte in this battery, an unprecedented advantageous battery can be obtained. When the gel electrolyte of the present invention is applied to a battery, the gel electrolyte of the present invention itself can also serve as a diaphragm, but the electric field between the electrodes is made uniform, and the strength is improved. In order to improve the reliability, it is preferable to integrate with the diaphragm. In particular, such consideration is necessary for a secondary battery.

【0022】本発明の電池において用いられる正極活物
質はTiS2、MoS2、Co25、V25、MnO2
CoO2等の遷移金属酸化物、遷移金属カルコゲン化合
物およびこれらとLiとの複合体(Li複合酸化物)と
しては、LiMnO2、LiMn24、LiCoO2、L
iNiO2、LiCoxNi1-x2(0<x<1)、Li
Mn2-aXaO4、LiMn2-a-bab4(0<a<
2、0<b<2、0<a+b<2)等が挙げられ、導電
材として有機物の熱重合物である一次元グラファイト化
物、弗化カーボン、グラファイトあるいは10-2S/c
m以上の電気伝導度を有する導電性高分子、具体的には
ポリアニリン、ポリピロール、ポロアズレン、ポリフェ
ニレン、ポリアセチレン、ポリフタロシアニン、ポリ−
3−メチルチオフェン、ポリピリジン、ポリジフェニル
ベンジジン等の高分子およびこれらの誘導体があげられ
る。
The positive electrode active material used in the battery of the present invention is TiS 2 , MoS 2 , Co 2 S 5 , V 2 O 5 , MnO 2 ,
Examples of transition metal oxides such as CoO 2 , transition metal chalcogen compounds and composites thereof with Li (Li composite oxide) include LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , L
iNiO 2 , LiCo x Ni 1-x O 2 (0 <x <1), Li
Mn 2-a XaO 4, LiMn 2-ab X a Y b O 4 (0 <a <
2, 0 <b <2, 0 <a + b <2) and the like. One-dimensional graphite, carbon fluoride, graphite or 10 −2 S / c, which is a thermal polymer of an organic substance, is used as the conductive material.
m, a conductive polymer having an electric conductivity of at least m, specifically, polyaniline, polypyrrole, poloazulene, polyphenylene, polyacetylene, polyphthalocyanine, poly-
Examples include polymers such as 3-methylthiophene, polypyridine, and polydiphenylbenzidine, and derivatives thereof.

【0023】本発明の電池に用いられる負極活物質とし
てはリチウム、リチウムアルミ合金、リチウムスズ合
金、リチウムマグネシウム合金などの金属負極、炭素
(黒鉛系のものや非黒鉛系のものを含む)、炭素ボロン
置換体(BC2N)、酸化スズ等のリチウムイオンを吸
蔵しうるインターカレート物質などが例示できる。炭素
としてはグラファイト、ピッチコークス、合成高分子、
天然高分子の焼成体があげられる。本発明においては、
フェノール、ポリイミドなどの合成高分子、天然高分
子を400−800℃の還元雰囲気で焼成することによ
り得られる絶縁性ないし半導体炭素体、石炭、ピッ
チ、合成高分子あるいは天然高分子を800〜1300
℃での還元雰囲気で焼成することにより得られる導電性
炭素体、コークス、ピッチ、合成高分子、天然高分子
を2000℃以上の温度で還元雰囲気下焼成することに
より得られるもの、および天然グラファイトなどのグラ
ファイト系炭素体が用いられる。
The negative electrode active material used in the battery of the present invention includes metal negative electrodes such as lithium, lithium aluminum alloy, lithium tin alloy and lithium magnesium alloy, carbon (including graphite and non-graphite), carbon Examples thereof include boron-substituted substances (BC 2 N) and intercalating substances capable of absorbing lithium ions such as tin oxide. As carbon, graphite, pitch coke, synthetic polymer,
Natural polymer fired bodies can be used. In the present invention,
Insulating or semiconducting carbon, coal, pitch, synthetic polymer or natural polymer obtained by baking a synthetic polymer or natural polymer such as phenol or polyimide in a reducing atmosphere at 400 to 800 ° C. to 800 to 1300.
Conductive carbon bodies, coke, pitch, synthetic polymers, natural polymers obtained by firing in a reducing atmosphere at ℃ C, those obtained by firing in a reducing atmosphere at a temperature of 2000 ° C or higher, natural graphite, etc. Is used.

【0024】本発明に使用する正極集電体としては、た
とえばステンレス鋼、金、白金、ニッケル、アルミニウ
ム、モリブデン、チタン等の金属シート、金属箔、金属
網、パンチングメタル、エキスパンドメタル、あるいは
金属メッキ繊維、金属蒸着線、金属含有合成繊維等から
なる網や不織布があげられる。特に電気伝導度、化学
的、電気化学安定性、経済性、加工性等からアルミニウ
ム、ステンレス、チタンを用いることが好ましい。
The positive electrode current collector used in the present invention is, for example, a metal sheet such as stainless steel, gold, platinum, nickel, aluminum, molybdenum or titanium, a metal foil, a metal net, a punching metal, an expanded metal, or a metal plating. Nets and nonwoven fabrics made of fibers, metal-deposited wires, metal-containing synthetic fibers, and the like can be given. In particular, it is preferable to use aluminum, stainless steel, or titanium from the viewpoint of electric conductivity, chemical and electrochemical stability, economy, workability, and the like.

【0025】本発明の高分子ゲル電解質は、そのまま電
池の隔膜として使用することができるが、さらにフィラ
ーを分散したり、多孔性膜(セパレータ)と複合化して
使用することもできる。セパレータの例としてはガラス
繊維、フィルター、ポリエステル、テフロン、ポリフロ
ン、ポリプロピレン、ポリエチレン等の高分子繊維から
なる不織布フィルター、ガラス繊維とそれらの高分子繊
維を混用した不織布フィルターなどをあげることができ
る。本発明の電池は電極や隔膜等の電池要素に高分子ゲ
ル電解質形成用組成物を含浸させ、加熱あるいは活性光
線の照射等の重合手段により粘弾性体とし、高分子ゲル
電解質と電池要素の一体化を行うことが好ましい。電池
要素と前記高分子ゲル電解質との一体化は各電池要素ご
とに一体化させて良く、電池要素と前記高分子ゲル電解
質が一体化していれば正極、負極での電極反応およびイ
オンの移動をスムーズに進行させることができ、電池の
内部抵抗を大幅に低減することができる。特に、ハロゲ
ン置換炭酸エステルを含有する高分子ゲル電解質を電池
要素として用いると、高分子ゲル電解質の弾性率が高
く、溶媒保持率が良好なため、形状を薄くでき、短絡が
なく、液漏れがなく、電池特性の優れた電池を得ること
ができる。
The polymer gel electrolyte of the present invention can be used as it is as a battery membrane, but it can also be used by dispersing a filler or compounding it with a porous membrane (separator). Examples of the separator include a nonwoven fabric filter made of glass fiber, a filter, a polymer fiber such as polyester, Teflon, polyflon, polypropylene, and polyethylene, and a nonwoven fabric filter in which glass fiber is mixed with such a polymer fiber. The battery of the present invention comprises a battery element such as an electrode or a diaphragm impregnated with a composition for forming a polymer gel electrolyte, and is converted into a viscoelastic body by polymerization means such as heating or irradiation with actinic rays. Is preferred. The integration of the battery element and the polymer gel electrolyte may be integrated for each battery element.If the battery element and the polymer gel electrolyte are integrated, the positive electrode, the electrode reaction at the negative electrode, and the movement of ions may be performed. It can proceed smoothly and the internal resistance of the battery can be greatly reduced. In particular, when a polymer gel electrolyte containing a halogen-substituted carbonate is used as a battery element, the polymer gel electrolyte has a high modulus of elasticity and a good solvent retention, so that the shape can be thinned, there is no short circuit, and there is no liquid leakage. Thus, a battery having excellent battery characteristics can be obtained.

【0026】[0026]

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものでない。非
水溶媒および電解質塩は十分に精製を行い、水分100
ppm以下としたもので、さらに脱酸素および脱窒素処
理を行った電池グレードのものを使用し、すべての操作
は不活性ガス雰囲気下で行った。また、イオン伝導度の
測定は25℃で対極として底面を除いた内周面を絶縁テ
ープで被覆したSUS製円筒状容器(内径20mm)を
用い、この容器に固体電解質を充填しその固体電解質表
面に作用極として直径18mmのSUS製円柱体を圧着
させることによって行った(イオン伝導度測定用セ
ル)。なお、以下の実施例において、部は重量部を示
す。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but it should not be construed that the present invention is limited thereto. The non-aqueous solvent and the electrolyte salt are sufficiently purified to a water content of 100
ppm or less, and a battery grade which had been further deoxidized and denitrified, was used, and all operations were performed in an inert gas atmosphere. The ion conductivity was measured at 25 ° C. by using a SUS cylindrical container (inner diameter: 20 mm) whose inner surface except the bottom surface was covered with an insulating tape as a counter electrode. An SUS cylindrical body having a diameter of 18 mm was crimped as a working electrode (cell for measuring ion conductivity). In addition, in the following Examples, a part shows a weight part.

【0027】実施例1 イオン伝導性高分子固体電解質(I) 非水溶媒:プロピレンカーボネート/エチレンカーボネ
ート/ジ(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネ
ート(4/4/2:体積比)に溶解した2.0mol/
lのLiN(CF3SO22溶液の電解液80部を60
℃に加熱し、ポリアクリロニトリル20部を添加したの
ち10℃まで冷却し、固体化した。このイオン伝導度を
測定したところ2.7×10-3S/cm、弾性率は3.
0×103dyne/cm2であった。
Example 1 Ion conductive polymer solid electrolyte (I) Nonaqueous solvent: propylene carbonate / ethylene carbonate / di (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate (4/4/2: volume ratio) 2.0mol / mol
of LiN (CF 3 SO 2 ) 2 solution of 80
After heating to 20 ° C and adding 20 parts of polyacrylonitrile, the mixture was cooled to 10 ° C and solidified. The ionic conductivity was measured to be 2.7 × 10 −3 S / cm, and the elastic modulus was 3.
It was 0 × 10 3 dyne / cm 2 .

【0028】比較例1 非水溶媒のジ(2,2,2−トリフルオロエチル)カー
ボネートをジプロピルカーボネートとした以外は実施例
1と同様に電解液を固体化した。このイオン伝導度は
2.3×10-3S/cm、弾性率は8.0×102dy
ne/cm2であった。
Comparative Example 1 An electrolyte was solidified in the same manner as in Example 1 except that di (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate as a non-aqueous solvent was changed to dipropyl carbonate. The ionic conductivity is 2.3 × 10 −3 S / cm, and the elastic modulus is 8.0 × 10 2 dy.
ne / cm 2 .

【0029】実施例2 イオン伝導性高分子固体電解質(II) 非水溶媒:プロピレンカーボネート/エチレンカーボネ
ート/メチル−2,2,2−トリクロロエチルカーボネ
ート(比誘電率;4.9)(3/3/4:体積比)に溶
解した1.8mol/lのLiC(CF3SO23溶液
の電解液85部を60℃に加熱し、ポリ弗化ビニリデン
15部を添加したのち10℃まで冷却し、固体化した。
このイオン伝導度は2.4×10-3S/cm、弾性率は
3.5×103dyne/cm2であった。
Example 2 Ion-conductive polymer solid electrolyte (II) Non-aqueous solvent: propylene carbonate / ethylene carbonate / methyl-2,2,2-trichloroethyl carbonate (relative permittivity: 4.9) (3/3) (85%) of a 1.8 mol / l solution of LiC (CF 3 SO 2 ) 3 dissolved in E.C./4 (volume ratio) was heated to 60 ° C., 15 parts of polyvinylidene fluoride was added, and then cooled to 10 ° C. And solidified.
The ionic conductivity was 2.4 × 10 −3 S / cm, and the elastic modulus was 3.5 × 10 3 dyne / cm 2 .

【0030】比較例2 非水溶媒のメチル−2,2,2−トリクロロエチルカー
ボネートをジイソプロピルカーボネート(比誘電率;
2.5)とした以外は実施例2と同様に電解液を固体化
した。このイオン伝導度は1.9×10-3S/cm、弾
性率は1.0×103dyne/cm2であった。
Comparative Example 2 Non-aqueous solvent methyl-2,2,2-trichloroethyl carbonate was replaced with diisopropyl carbonate (dielectric constant;
The electrolyte was solidified in the same manner as in Example 2 except that 2.5) was used. The ionic conductivity was 1.9 × 10 −3 S / cm, and the elastic modulus was 1.0 × 10 3 dyne / cm 2 .

【0031】実施例3 イオン伝導性高分子固体電解質(III) 非水溶媒:エチレンカーボネート/メチル−2,2,2
−トリフルオロエチルカーボネート(1/1:体積比)
に溶解した2.0mol/lのLiPF6電解液80部
に単官能性モノマーとしてメチルジエチレングリコール
メタアクリレート20部、光開始剤としてベンゾインイ
ソブチルエーテル0.06部を混合溶解し、光重合性溶
液を調整した。この溶液をイオン伝導度測定用セルに入
れ、高圧水銀灯にて紫外線照射し、電解液を固体化し
た。イオン伝導度は3.0×10-3S/cm、弾性率は
4.1×103dyne/cm2であった。
Example 3 Ion-conductive polymer solid electrolyte (III) Non-aqueous solvent: ethylene carbonate / methyl-2,2,2
-Trifluoroethyl carbonate (1/1: volume ratio)
20 parts of methyldiethylene glycol methacrylate as a monofunctional monomer and 0.06 parts of benzoin isobutyl ether as a photoinitiator were mixed and dissolved in 80 parts of a 2.0 mol / l LiPF 6 electrolytic solution dissolved in water to prepare a photopolymerizable solution. did. This solution was placed in a cell for measuring ion conductivity, and irradiated with ultraviolet light from a high-pressure mercury lamp to solidify the electrolytic solution. The ionic conductivity was 3.0 × 10 −3 S / cm, and the elastic modulus was 4.1 × 10 3 dyne / cm 2 .

【0032】比較例3 非水溶媒のメチル−2,2,2−トリフルオロエチルカ
ーボネートをジメトキシエタンとした以外は実施例3と
同様に電解液を固体化した。このイオン伝導度は9.7
×10-4S/cm、弾性率は6.0×102dyne/
cm2であった。
Comparative Example 3 An electrolytic solution was solidified in the same manner as in Example 3, except that methyl-2,2,2-trifluoroethyl carbonate as a non-aqueous solvent was changed to dimethoxyethane. This ionic conductivity is 9.7.
× 10 -4 S / cm, elastic modulus 6.0 × 10 2 dyne /
cm 2 .

【0033】実施例4 イオン伝導性高分子固体電解質(IV) 非水溶媒:プロピレンカーボネート/エチレンカーボネ
ート/メチル−2−クロロエチルカーボネート(2/3
/5:体積比)に溶解した1.6mol/lのLiCF
3SO3電解液75部に、ジエチレングリコールジメタア
クリレート15部、光開始剤としてベンゾインイソプロ
ピルエーテル0.05部を混合溶解し、光重合性溶液を
調整した。以下、実施例3と同様に電解液を固体化し
た。このイオン伝導度は2.4×10-3S/cm、弾性
率は3.8×103dyne/cm2であった。
Example 4 Ion conductive polymer solid electrolyte (IV) Non-aqueous solvent: propylene carbonate / ethylene carbonate / methyl-2-chloroethyl carbonate (2/3
/1.5:volume ratio) dissolved in 1.6 mol / l LiCF
15 parts of diethylene glycol dimethacrylate and 0.05 part of benzoin isopropyl ether as a photoinitiator were mixed and dissolved in 75 parts of 3 SO 3 electrolyte to prepare a photopolymerizable solution. Thereafter, the electrolyte was solidified in the same manner as in Example 3. The ionic conductivity was 2.4 × 10 −3 S / cm, and the elastic modulus was 3.8 × 10 3 dyne / cm 2 .

【0034】比較例4 メチル−2−クロロエチルカーボネートのかわりにジメ
トキシエタンを使用した以外は実施例4と同様に電解液
を固体化した。このイオン伝導度は2.2×10-3S/
cm、弾性率は7.0×102dyne/cm2であっ
た。
Comparative Example 4 An electrolytic solution was solidified in the same manner as in Example 4 except that dimethoxyethane was used instead of methyl-2-chloroethyl carbonate. The ionic conductivity is 2.2 × 10 −3 S /
cm, and the elastic modulus was 7.0 × 10 2 dyne / cm 2 .

【0035】実施例5 イオン伝導性高分子固体電解質(V) 非水溶媒:プロピレンカーボネート/エチレンカーボネ
ート/メチル−2,2,3,3,3−ペンタフルオロプ
ロピルカーボネート(2/5/3:体積比)に溶解した
2.0mol/lのLiN(CF3SO22溶液の電解
液86部に単官能性モノマーとしてエチルジエチレング
リコールメタアクリレート13.8部、多官能性モノマ
ーとしてPO変性トリメチロールプロパントリアクリレ
ート0.2部、光開始剤としてメチルベンゾイルフォー
メート0.05部を添加混合溶解し、光重合性溶液を調
整した。実施例3と同様に電解液を固体化した。このイ
オン伝導度を測定したところ2.7×10-3S/cm、
弾性率は3.8×103dyne/cm2であった。
Example 5 Ion conductive polymer solid electrolyte (V) Nonaqueous solvent: propylene carbonate / ethylene carbonate / methyl-2,2,3,3,3-pentafluoropropyl carbonate (2/5/3: volume 86 parts of a 2.0 mol / l LiN (CF 3 SO 2 ) 2 solution dissolved in 1 mol / l of ethyl diethylene glycol methacrylate as a monofunctional monomer, and PO-modified trimethylolpropane as a polyfunctional monomer. 0.2 parts of triacrylate and 0.05 parts of methylbenzoylformate as a photoinitiator were added, mixed and dissolved to prepare a photopolymerizable solution. The electrolyte was solidified in the same manner as in Example 3. When this ionic conductivity was measured, it was 2.7 × 10 −3 S / cm,
The elastic modulus was 3.8 × 10 3 dyne / cm 2 .

【0036】比較例5 非水溶媒のメチル−2,2,3,3,3−ペンタフルオ
ロプロピルカーボネートをジ−n−プロピレンカーボネ
ートとした以外は実施例5と同様に電解液を固体化し
た。このイオン伝導度は1.7×10-3S/cm、弾性
率は5.6×102dyne/cm2であった。
Comparative Example 5 An electrolytic solution was solidified in the same manner as in Example 5 except that methyl-2,2,3,3,3-pentafluoropropyl carbonate as a non-aqueous solvent was changed to di-n-propylene carbonate. The ionic conductivity was 1.7 × 10 −3 S / cm, and the elastic modulus was 5.6 × 10 2 dyne / cm 2 .

【0037】実施例6 イオン伝導性高分子固体電解質(VI) 非水溶媒:プロピレンカーボネート/エチレンカーボネ
ート/メチル−2,2,2−トリフルオロエチルカーボ
ネート(3/3/4:体積比)に溶解した1.8mol
/lのLiBF4溶液の電解液85部に単官能性モノマ
ーとしてメトキシトリエチレングリコールアクリレート
14.9部、多官能性モノマーとしてジペンタエリスリ
トールヘキサメタアクリレート0.1部、光開始剤とし
てメチルベンゾイルフォーメート0.05部を添加混合
溶解し、光重合性溶液を調整した。実施例3と同様に電
解液を固体化した。このイオン伝導度は2.6×10-3
S/cm、弾性率は3.5×103dyne/cm2であ
った。
Example 6 Ion conductive polymer solid electrolyte (VI) Non-aqueous solvent: dissolved in propylene carbonate / ethylene carbonate / methyl-2,2,2-trifluoroethyl carbonate (3/3/4: volume ratio) 1.8 mol
Per liter of a LiBF 4 solution in 85 parts of an electrolytic solution, 14.9 parts of methoxytriethylene glycol acrylate as a monofunctional monomer, 0.1 part of dipentaerythritol hexamethacrylate as a polyfunctional monomer, and methylbenzoyl phosphate as a photoinitiator. 0.05 part of the mate was added, mixed and dissolved to prepare a photopolymerizable solution. The electrolyte was solidified in the same manner as in Example 3. This ionic conductivity is 2.6 × 10 −3.
The S / cm and the elastic modulus were 3.5 × 10 3 dyne / cm 2 .

【0038】比較例6 非水溶媒のメチル−2,2,2−トリフルオロエチルカ
ーボネートをジメトキシエタンとした以外は実施例6と
同様に電解液を固体化した。イオン伝導度は2.3×1
-3S/cm、弾性率は8.4×102dyne/cm2
であった。
Comparative Example 6 An electrolyte was solidified in the same manner as in Example 6, except that dimethoxyethane was used as the non-aqueous solvent methyl-2,2,2-trifluoroethyl carbonate. The ionic conductivity is 2.3 × 1
0 -3 S / cm, elastic modulus is 8.4 × 10 2 dyne / cm 2
Met.

【0039】実施例7 イオン伝導性高分子固体電解質(VII) 非水溶媒:プロピレンカーボネート/エチレンカーボネ
ート/メチル−2−クロロエチルカーボネート(2/5
/3:体積比)に溶解した2.0mol/lのLiAs
6溶液の電解液80部に単官能性モノマーとしてメト
キシジエチレングリコールアクリレート14.7部、多
官能性モノマーとしてジエチレングリコールジアクリレ
ート0.3部、光開始剤としてメチルベンゾイルフォー
メート0.05部を添加混合溶解し、光重合性溶液を調
整した。実施例3と同様に電解液を固体化した。このイ
オン伝導度は3.2×10-3S/cm、弾性率は3.1
×103dyne/cm2であった。
Example 7 Ion-conductive polymer solid electrolyte (VII) Non-aqueous solvent: propylene carbonate / ethylene carbonate / methyl-2-chloroethyl carbonate (2/5
/ 3: volume ratio) and 2.0 mol / l LiAs dissolved in
To 80 parts of the electrolyte solution of the F 6 solution, 14.7 parts of methoxydiethylene glycol acrylate as a monofunctional monomer, 0.3 parts of diethylene glycol diacrylate as a polyfunctional monomer, and 0.05 parts of methylbenzoyl formate as a photoinitiator were added and mixed. After dissolution, a photopolymerizable solution was prepared. The electrolyte was solidified in the same manner as in Example 3. The ionic conductivity is 3.2 × 10 −3 S / cm, and the elastic modulus is 3.1.
× 10 3 dyne / cm 2 .

【0040】実施例8 イオン伝導性高分子固体電解質(VIII) 非水溶媒:プロピレンカーボネート/エチレンカーボネ
ート/ジ(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネ
ート(2/3/5:体積比)に溶解した1.8mol/
lのLiN(CF3SO22溶液と0.2mol/lの
LiPF6溶液の当量混合電解液85部に単官能性モノ
マーとしてメチルジエチレングリコールアクリレート1
4.0部、多官能性モノマーとしてトリメチロールプロ
パントリアクリレート1.0部、熱重合開始剤としてビ
ス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカー
ボネート0.05部を混合溶解し、50℃で重合反応を
行い、電解液を固体化した。このイオン伝導度は3.4
×10-3S/cm、弾性率は3.2×103dyne/
cm2であった。
Example 8 Ion conductive polymer solid electrolyte (VIII) Non-aqueous solvent: propylene carbonate / ethylene carbonate / di (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate (2/3/5: volume ratio) 1.8 mol / mol
1 of LiN (CF 3 SO 2 ) 2 solution and 0.2 mol / l of LiPF 6 solution.
4.0 parts, 1.0 part of trimethylolpropane triacrylate as a polyfunctional monomer, and 0.05 parts of bis (4-t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate as a thermal polymerization initiator were mixed and dissolved. A polymerization reaction was performed to solidify the electrolyte. This ionic conductivity is 3.4
× 10 −3 S / cm, elastic modulus is 3.2 × 10 3 dyne /
cm 2 .

【0041】比較例7 非水溶媒のジ(2,2,2−トリフルオロエチル)カー
ボネートをジイソプロピルカーボネートとした以外は実
施例7と同様に電解液を固体化した。イオン伝導度は
2.0×10-3S/cm、弾性率は7.3×102dy
ne/cm2であった。
Comparative Example 7 An electrolytic solution was solidified in the same manner as in Example 7, except that di (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate, a non-aqueous solvent, was changed to diisopropyl carbonate. The ionic conductivity is 2.0 × 10 −3 S / cm, and the elastic modulus is 7.3 × 10 2 dy.
ne / cm 2 .

【0042】実施例9 イオン伝導性高分子固体電解質(IX) 非水溶媒:プロピレンカーボネート/エチレンカーボネ
ート/メチル−2−クロロエチルカーボネート(3/3
/4:体積比)に溶解した1.6mol/lLiCF3
SO3溶液と0.2mol/lのLiBF4溶液の当量混
合電解液75部に単官能性モノマーとしてエトキシジエ
チレングリコールメタアクリレート20部に、多官能性
モノマーとしてジエチレングリコールジメタアクリレー
ト5部、光開始剤としてベンゾインイソプロピルエーテ
ル0.05部を混合溶解し、光重合性溶液を調整した。
以下、実施例3と同様に電解液を固体化した。このイオ
ン伝導度は2.4×10-3S/cm、弾性率は2.9×
103dyne/cm2であった。
Example 9 Ion conductive polymer solid electrolyte (IX) Non-aqueous solvent: propylene carbonate / ethylene carbonate / methyl-2-chloroethyl carbonate (3/3
1.6 mol / l LiCF 3 dissolved in (/ 4: volume ratio)
Equivalent mixed solution of SO 3 solution and 0.2 mol / l LiBF 4 solution 75 parts of ethoxydiethylene glycol methacrylate as monofunctional monomer, 5 parts of diethylene glycol dimethacrylate as polyfunctional monomer, 5 parts as photoinitiator 0.05 parts of benzoin isopropyl ether was mixed and dissolved to prepare a photopolymerizable solution.
Thereafter, the electrolyte was solidified in the same manner as in Example 3. The ionic conductivity is 2.4 × 10 −3 S / cm, and the elastic modulus is 2.9 ×
It was 10 3 dyne / cm 2 .

【0043】実施例10 イオン伝導性高分子固体電解質(X) 非水溶媒:プロピレンカーボネート/ジ(2,2,2−
トリフルオロエチル)カーボネート(6/4:体積比)
に溶解した1.5mol/lのLiN(CF3SO22
溶液と0.5mol/lのLiAsF6溶液の当量混合
電解液85部に単官能性モノマーとしてメチルジエチレ
ングリコールアクリレート14.0部に、多官能性モノ
マーとしてトリメチロールプロパントリアクリレート
1.0部を混合溶解し、重合性溶液を調整した。その溶
液に電子線照射を行い、電解液を固体化した。このイオ
ン伝導度は3.8×10-3S/cm、弾性率は3.6×
103dyne/cm2であった。
Example 10 Ion-conductive polymer solid electrolyte (X) Non-aqueous solvent: propylene carbonate / di (2,2,2-
(Trifluoroethyl) carbonate (6/4: volume ratio)
1.5 mol / l LiN (CF 3 SO 2 ) 2 dissolved in
Equivalent mixture of a solution and a 0.5 mol / l LiAsF 6 solution 85 parts of a mixed electrolyte, 14.0 parts of methyldiethylene glycol acrylate as a monofunctional monomer and 1.0 part of trimethylolpropane triacrylate as a polyfunctional monomer are mixed and dissolved. Then, a polymerizable solution was prepared. The solution was irradiated with an electron beam to solidify the electrolyte. The ionic conductivity is 3.8 × 10 −3 S / cm, and the elastic modulus is 3.6 ×
It was 10 3 dyne / cm 2 .

【0044】実施例11 イオン伝導性高分子固体電解質(XI) 非水溶媒:トリフルオロメチルエチレンカーボネート/
エチレンカーボネート(7/3:体積比)に溶解した
1.8mol/lのLiPF6溶液の電解液86部に単
官能モノマーとしてエチルジエチレングリコールアクリ
レート13.8部、多官能モノマーとしてトリメチロー
ルプロパントリアクリレート0.2部、光開始剤として
ベンゾインイソプロピルエーテル0.06部を添加混合
溶解し、光重合性溶液を調整した。実施例3と同様に電
解液を固体化した。このイオン伝導度は1.8×10-3
S/cm、弾性率は1.4×104dyne/cm2であ
った。
Example 11 Ion conductive polymer solid electrolyte (XI) Non-aqueous solvent: trifluoromethyl ethylene carbonate /
Ethyl diethylene glycol acrylate 13.8 parts as a monofunctional monomer and trimethylolpropane triacrylate 0 as a polyfunctional monomer were added to 86 parts of an electrolyte solution of a 1.8 mol / l LiPF 6 solution dissolved in ethylene carbonate (7/3: volume ratio). .2 parts and 0.06 parts of benzoin isopropyl ether as a photoinitiator were added, mixed and dissolved to prepare a photopolymerizable solution. The electrolyte was solidified in the same manner as in Example 3. The ionic conductivity is 1.8 × 10 -3
The S / cm and the elastic modulus were 1.4 × 10 4 dyne / cm 2 .

【0045】実施例12 イオン伝導性高分子固体電解質(XII) 非水溶媒:ジフルオロメチルエチレンカーボネート/メ
チル−2,2,2−トリフルオロエチルカーボネート
(5/5:体積比)に溶解した1.5mol/lのLi
PF6溶液の電解液86部に単官能モノマーとしてエチ
ルジエチレングリコールアクリレート13.8部、多官
能モノマーとしてトリメチロールプロパントリアクリレ
ート0.2部、光開始剤としてベンゾインイソプロピル
エーテル0.06部を添加混合溶解し、光重合性溶液を
調整した。実施例3と同様に電解液を固体化した。この
イオン伝導度は2.8×10-3S/cm、弾性率は4.
0×103dyne/cm2であった。
Example 12 Ion conductive polymer solid electrolyte (XII) Non-aqueous solvent: 1. Dissolved in difluoromethylethylene carbonate / methyl-2,2,2-trifluoroethyl carbonate (5/5: volume ratio) 5mol / l Li
Ethyl glycol acrylate 13.8 parts Monofunctional monomers in the electrolytic solution 86 parts of PF 6 solution, 0.2 parts of trimethylolpropane triacrylate as a polyfunctional monomer, admixed dissolved 0.06 parts of benzoin isopropyl ether as a photoinitiator Then, a photopolymerizable solution was prepared. The electrolyte was solidified in the same manner as in Example 3. The ionic conductivity is 2.8 × 10 −3 S / cm, and the elastic modulus is 4.
It was 0 × 10 3 dyne / cm 2 .

【0046】実施例13 実施例1〜12および比較例1〜7で得られたゲル電解
質を不活性ガス雰囲気中にて放置し、ゲル電解質中の溶
媒の保持度を評価した(表1、2、3)。
Example 13 The gel electrolytes obtained in Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 7 were left in an inert gas atmosphere, and the retention of the solvent in the gel electrolyte was evaluated (Tables 1 and 2). 3).

【0047】実施例14 (負極電池特性の評価)ポリ弗化ビニリデン2重量部を
N−メチルピロリドン58重量部に溶解してコークスの
2500℃焼成品40重量部を加えて、ロールミル法に
て不活性雰囲気下で混合分散し、負極用塗料を調整し
た。これを大気中にてワイヤーバーを用いて20μm銅
箔上に塗布、100℃15分間乾燥させ、膜厚60μm
の電極を作製した。これを負極とし、対極はLi板と
し、実施例1〜10および比較例1〜7で調整したゲル
電解質を用い、充放電試験を行った。充放電試験は北斗
電工製HJ−201B充放電測定装置を用いて、1.5
mAの電流で0Vになるまで定電流で以降3時間定電圧
充電し、1時間の休止後、1.5mAの電流で電池電圧
が0.8Vまで放電し、以下この充放電を繰り返した。
この際の負極電池のサイクル特性を表1、表2、表3に
示した。なお、表中の溶媒保持度評価、300サイクル
後の電池特性評価については優れているものから、劣る
ものまでを4段階で評価した。
Example 14 (Evaluation of Characteristics of Negative Electrode Battery) 2 parts by weight of polyvinylidene fluoride was dissolved in 58 parts by weight of N-methylpyrrolidone, and 40 parts by weight of a coke calcined at 2500 ° C. were added. The mixture was mixed and dispersed under an active atmosphere to prepare a negative electrode paint. This was applied on a 20 μm copper foil using a wire bar in the air, dried at 100 ° C. for 15 minutes, and the film thickness was 60 μm
Was prepared. This was used as a negative electrode, the counter electrode was a Li plate, and charge and discharge tests were performed using the gel electrolytes prepared in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 7. The charge / discharge test was performed using a Hokuto Denko HJ-201B charge / discharge measurement device, and the charge / discharge test was performed for 1.5 hours.
The battery was charged at a constant current until the current reached 0 V at a constant current of 3 mA for 3 hours. After a pause of 1 hour, the battery was discharged at a current of 1.5 mA to a voltage of 0.8 V. Thereafter, the charging and discharging were repeated.
Tables 1, 2, and 3 show the cycle characteristics of the negative electrode battery at this time. The evaluation of the solvent retention in the table and the evaluation of the battery characteristics after 300 cycles were evaluated in four stages from excellent to inferior.

【0048】[0048]

【表1】 [Table 1]

【0049】[0049]

【表2】 [Table 2]

【0050】[0050]

【表3】 [Table 3]

【0051】[0051]

【発明の効果】【The invention's effect】

1.請求項1〜9 イオン伝導度が低下することなく、弾性率が向上し、溶
媒保持力が向上したイオン伝導性高分子ゲル電解質が得
られた。高分子マトリクスとして、架橋型高分子マトリ
クスを用いることにより特に十分な固体強度をもち、溶
媒保持力が高いゲル状固体電解質が作成できる。 2.請求項10 液もれがなく、薄く、短絡のない十分な固体強度をもつ
固体電池を作製できる。
1. Claims 1 to 9 An ion-conductive polymer gel electrolyte having an improved elastic modulus and an improved solvent-holding power without a decrease in ionic conductivity was obtained. By using a crosslinked polymer matrix as the polymer matrix, a gel-like solid electrolyte having particularly sufficient solid strength and high solvent holding power can be prepared. 2. [Claim 10] A solid battery having sufficient solid strength without liquid leakage, thin, and short-circuit can be manufactured.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // C08L 101/00 C08L 101/00 (72)発明者 大澤 利幸 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 横山 恵一 千葉県袖ヶ浦市長浦字拓二号580番32 三 井石油化学工業株式会社内 (72)発明者 檜原 昭男 千葉県袖ヶ浦市長浦字拓二号580番32 三 井石油化学工業株式会社内 (72)発明者 鳥井田 昌弘 千葉県袖ヶ浦市長浦字拓二号580番32 三 井石油化学工業株式会社内──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI // C08L 101/00 C08L 101/00 (72) Inventor Toshiyuki Osawa 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Ricoh Company, Ltd. (72) Inventor Keiichi Yokoyama 580-32, Takuji Nagaura, Sodegaura-shi, Chiba Mitsui Petrochemical Industry Co., Ltd. (72) Akio Hinohara 580-32, Takuji Nagaura, Sodegaura-shi, Chiba Mitsui Oil Inside Chemical Industry Co., Ltd. (72) Inventor Masahiro Torida 580-32 No. Takuji Nagaura, Sodegaura City, Chiba Prefecture Inside Mitsui Petrochemical Industry Co., Ltd.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高分子マトリクス、非水電解液および電
解質塩を少なくとも含有する高分子ゲル電解質におい
て、非水電解液の溶媒として、少なくとも1種のハロゲ
ン置換炭酸エステルを含有していることを特徴とするイ
オン伝導性高分子ゲル電解質。
1. A polymer gel electrolyte containing at least a polymer matrix, a non-aqueous electrolyte and an electrolyte salt, wherein the non-aqueous electrolyte contains at least one halogen-substituted carbonate as a solvent. Ion conductive polymer gel electrolyte.
【請求項2】 ハロゲン置換炭酸エステルがハロゲン置
換非環状炭酸エステルである請求項1記載のイオン伝導
性高分子ゲル電解質。
2. The ion-conductive polymer gel electrolyte according to claim 1, wherein the halogen-substituted carbonate is a halogen-substituted acyclic carbonate.
【請求項3】 非水電解液の溶媒が、ハロゲン置換炭酸
エステルと環状炭酸エステルを含有するものである請求
項1、2記載のイオン伝導性高分子ゲル電解質。
3. The ion-conductive polymer gel electrolyte according to claim 1, wherein the solvent of the non-aqueous electrolyte contains a halogen-substituted carbonate and a cyclic carbonate.
【請求項4】 ハロゲン置換炭酸エステルの比誘電率が
4.0以上である請求項1、2または3記載のイオン伝
導性高分子ゲル電解質。
4. The ion-conductive polymer gel electrolyte according to claim 1, wherein the relative dielectric constant of the halogen-substituted carbonate ester is 4.0 or more.
【請求項5】 ハロゲン置換炭酸エステルが一般式
〔I〕で示されるハロゲン置換非環状炭酸エステルおよ
び/または一般式〔II〕で示されるハロゲン置換環状炭
酸エステルである請求項1、2、3または4記載のイオ
ン伝導性高分子ゲル電解質。 【化1】 【化2】 (前式中、R1、R2は炭素数1〜4のハロゲン置換ある
いは非置換アルキル基、水素、ハロゲンを示す。但し、
1とR2の少なくとも一方には、少なくとも1個のハロ
ゲンが必ず存在する。R3、R4は炭素数1〜2のハロゲ
ン置換あるいは非置換アルキル基、水素、ハロゲンを示
す。但し、R3とR4の少なくとも一方には、少なくとも
1個のハロゲンが必ず存在する。)
5. The halogen-substituted carbonate according to claim 1, wherein the halogen-substituted carbonate is a halogen-substituted acyclic carbonate represented by the general formula [I] and / or a halogen-substituted cyclic carbonate represented by the general formula [II]. 5. The ion-conductive polymer gel electrolyte according to item 4. Embedded image Embedded image (In the above formula, R 1 and R 2 represent a halogen-substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, hydrogen, or halogen.
At least one of R 1 and R 2 always has at least one halogen. R 3 and R 4 represent a halogen-substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, hydrogen, or halogen. However, at least one of R 3 and R 4 always has at least one halogen. )
【請求項6】 前記一般式〔I〕または〔II〕のハロゲ
ン置換炭酸エステルがフッ素置換炭酸エステルである請
求項5記載のイオン伝導性高分子ゲル電解質。
6. The ion-conductive polymer gel electrolyte according to claim 5, wherein the halogen-substituted carbonate of the general formula [I] or [II] is a fluorine-substituted carbonate.
【請求項7】 高分子マトリクスが架橋型高分子マトリ
クスである請求項1、2、3、4、5または6記載のイ
オン伝導性高分子ゲル電解質。
7. The ion-conductive polymer gel electrolyte according to claim 1, wherein the polymer matrix is a crosslinked polymer matrix.
【請求項8】 非水電解液の含有率が該高分子マトリク
スに対して少なくとも200重量%以上である請求項
1、2、3、4、5、6または7記載のイオン伝導性高
分子ゲル電解質。
8. The ion-conductive polymer gel according to claim 1, wherein the content of the non-aqueous electrolyte is at least 200% by weight or more based on the polymer matrix. Electrolytes.
【請求項9】 高分子マトリクスを構成するアクリレー
トモノマーが少なくとも一種のアルキレンオキサイドで
変性されたものである請求項1、2、3、4、5、6、
7または8記載のイオン伝導性高分子ゲル電解質。
9. The method according to claim 1, wherein the acrylate monomer constituting the polymer matrix is modified with at least one alkylene oxide.
9. The ion-conductive polymer gel electrolyte according to 7 or 8.
【請求項10】 請求項1、2、3、4、5、6、7、
8または9記載のイオン伝導性高分子ゲル電解質を構成
要素とすることを特徴とする固体電池。
10. The method of claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
10. A solid battery comprising the ion-conductive polymer gel electrolyte according to 8 or 9 as a constituent element.
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