JPH11339557A - Solid polymer electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery using it - Google Patents
Solid polymer electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery using itInfo
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- JPH11339557A JPH11339557A JP10149622A JP14962298A JPH11339557A JP H11339557 A JPH11339557 A JP H11339557A JP 10149622 A JP10149622 A JP 10149622A JP 14962298 A JP14962298 A JP 14962298A JP H11339557 A JPH11339557 A JP H11339557A
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- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は有機固体電解質に関
わり、特に帯電防止剤や電池及び他の電気化学デバイス
用材料として好適な有機固体電解質および高容量でサイ
クル安定性に優れた非水電解液二次電池に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an organic solid electrolyte, and particularly to an organic solid electrolyte suitable as an antistatic agent, a material for batteries and other electrochemical devices, and a non-aqueous electrolyte having high capacity and excellent cycle stability. It relates to a secondary battery.
【0002】[0002]
【従来の技術】有機固体電解質を帯電防止用材料や電池
をはじめとする電気化学的デバイスに応用していくため
には良好なイオン伝導性を持つのみならず、製膜性に優
れていること、保存安定性が良好であること、材料の製
造が容易であることも必要である。しかしながら、この
ような必要性能をすべて満足する固体電解質はこれまで
開発されていなかった。ポリエチレンオキシド(以下PE
O と略す)は種々の周期律表Ia属又はIIa属に属する
金属イオンの塩、たとえばLiCF3SO3、LiI 、LiClO4、Na
I 、NaCF3SO3、KCF3SO3 などと固体電解質として機能す
るコンプレックスを形成し、比較的良好なイオン伝導性
を示し(たとえばピー・バーシスタ(P.Vashista)らに
よってファスト・イオン・トランスポート・イン・ソリ
ッド(Fast Ion Transport in Solid),131頁(1979年)
に報告されている)、また高分子特有の粘弾性、柔軟性
を具備しており、加工性も良好であるとともに保存安定
性も良好である。しかしながらPEO のイオン伝導性は温
度依存性が大きく、60℃以上では良好なイオン伝導性を
示すものの室温付近になるとイオン伝導性が著しく悪化
してしまい、広い温度領域でも使用できるような汎用性
のあある商品に組み込むことは困難であった。そこで、
このPEO の欠点を解決すべく、PEO 修飾ポリマーが種々
提案されているが、いまだイオン伝導性が低く、実用に
供するのは不可能であった。このようなイオン伝導度の
低さ、特に室温でのイオン伝導性を向上させる方法とし
て有機溶媒電解液を高分子化合物のゲルに保持させた材
料が近年活発に研究されている(たとえば、R.Koksbang
et al.,Solid State Ionics,69,320(1994))。しかし、
一般に、電解液を併用した固体電解質はイオン伝導性を
高めるため有機溶媒を多量に用いる必要があり、そうす
ると膜強度が著しく低下し、固体電解質として機能しえ
なくなる。特開平2-229826号、同8-241734号には、膜強
度の改善を計った、ポリスチレン誘導体とビニルポリマ
ーからなるブロック−グラフト共重合体からなる材料が
示されている。しかし、これらの材料においても膜強度
および電池に用いた場合のサイクル安定性が十分ではな
いという問題がある。2. Description of the Related Art In order to apply an organic solid electrolyte to an antistatic material or an electrochemical device such as a battery, it must have not only good ionic conductivity but also excellent film forming property. It is also necessary that the storage stability is good and that the material can be easily produced. However, a solid electrolyte satisfying all such required performances has not been developed so far. Polyethylene oxide (hereinafter PE
O) is a salt of a metal ion belonging to various groups Ia or IIa of the periodic table, for example, LiCF 3 SO 3 , LiI, LiClO 4 , Na
I, NaCF 3 SO 3 , KCF 3 SO 3, etc., form a complex that functions as a solid electrolyte and show relatively good ionic conductivity (for example, fast ion transport by P. Vashista et al.).・ Fast Ion Transport in Solid, 131 pages (1979)
And viscoelasticity and flexibility peculiar to polymers, and have good processability and storage stability. However, the ionic conductivity of PEO is highly temperature-dependent, and although it exhibits good ionic conductivity at 60 ° C or higher, the ionic conductivity deteriorates remarkably near room temperature, and it has general versatility such that it can be used in a wide temperature range. It was difficult to incorporate it into a certain product. Therefore,
Various PEO-modified polymers have been proposed to solve the drawbacks of PEO, but their ionic conductivity is still low and it has not been possible to put them to practical use. In recent years, as a method for improving the low ionic conductivity, particularly the ionic conductivity at room temperature, a material in which an organic solvent electrolyte is held in a gel of a polymer compound has been actively studied (for example, R. et al. Koksbang
et al., Solid State Ionics, 69, 320 (1994)). But,
In general, a solid electrolyte combined with an electrolytic solution needs to use a large amount of an organic solvent in order to increase ionic conductivity, and if this is the case, the membrane strength is significantly reduced, and the solid electrolyte cannot function as a solid electrolyte. JP-A-2-229826 and JP-A-8-241734 show a material comprising a block-graft copolymer comprising a polystyrene derivative and a vinyl polymer, which is intended to improve the film strength. However, even with these materials, there is a problem that the film strength and the cycle stability when used in a battery are not sufficient.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、室温
付近でも高いイオン伝導性を示し、膜強度が十分で製膜
性にもすぐれた新規な有機固体電解質を提供し、またサ
イクル安定性に優れた非水電解液二次電池を提供するこ
とにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a novel organic solid electrolyte which exhibits high ionic conductivity even at around room temperature, has a sufficient film strength and is excellent in film forming properties, and has a high cycle stability. It is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in the above.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、少なく
とも、一官能性スチレン誘導体モノマーおよび/または
多官能性モノマーと周期律表Ia又はIIa族に属する金
属イオンの塩を溶解したイオン伝導性溶媒を重合し、高
分子マトリックスを形成せしめたことを特徴とする高分
子固体電解質により達成された。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide at least an ionic conductive material obtained by dissolving at least a monofunctional styrene derivative monomer and / or a polyfunctional monomer and a salt of a metal ion belonging to Group Ia or IIa of the periodic table. This has been achieved by a solid polymer electrolyte characterized by polymerizing a solvent to form a polymer matrix.
【0005】[0005]
【発明の実施の形態】本発明の好ましい態様を以下に掲
げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。 少なくとも、下記一般式(1)で表わされるモノマー
および/または下記一般式(2)で表わされるモノマー
と周期律表Ia又はIIa族に属する金属イオンの塩を溶
解したイオン伝導性溶媒を重合し、高分子マトリックス
を形成せしめたことを特徴とする高分子固体電解質。一
般式(1)BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention are described below, but the present invention is not limited thereto. Polymerizing at least a monomer represented by the following general formula (1) and / or an ion conductive solvent obtained by dissolving a monomer represented by the following general formula (2) and a salt of a metal ion belonging to Group Ia or IIa of the periodic table; A polymer solid electrolyte characterized by forming a polymer matrix. General formula (1)
【0006】[0006]
【化6】 Embedded image
【0007】式中、R1およびR2は水素原子またはアルキ
ル基を表わす。R3は、水素原子、アルキル基、アルケニ
ル基、アリール基、アラルキル基、−COR4基又は-SO2R4
基を表わし、R4はアルキル基、アルケニル基、アリール
基、アラルキル基を表わす。L1は、下記一般式(3)〜
(5)で表わされる原子団を表わす。 一般式(2)In the formula, R 1 and R 2 represent a hydrogen atom or an alkyl group. R 3 is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an aralkyl group, a —COR 4 group or —SO 2 R 4
R 4 represents an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or an aralkyl group. L 1 is represented by the following general formula (3)
Represents an atomic group represented by (5). General formula (2)
【0008】[0008]
【化7】 Embedded image
【0009】式中、R5、R6およびL2はそれぞれR1、R2お
よびL1と同義である。L3は、z価の連結基を表わす。z
は2以上の整数を表わす。 一般式(3)In the formula, R 5 , R 6 and L 2 have the same meanings as R 1 , R 2 and L 1 respectively. L 3 represents a z-valent linking group. z
Represents an integer of 2 or more. General formula (3)
【0010】[0010]
【化8】 Embedded image
【0011】一般式(4)General formula (4)
【0012】[0012]
【化9】 Embedded image
【0013】一般式(5)General formula (5)
【0014】[0014]
【化10】 Embedded image
【0015】式中、R7は低級アルキレン基を表わす。R8
およびR9は、水素原子、または低級アルキル基を表わ
す。pは0〜30の整数を表わし、qおよびrはそれぞれ
独立に1〜30の整数である。 該混合物がアクリル酸エステルモノマーを共に含有す
ることを特徴とする項1に記載の高分子固体電解質。 正極、負極からなる非水電解質二次電池において、電
池内に項1または2に記載の高分子固体電解質を含有す
ることを特徴とする非水電解液二次電池。In the formula, R 7 represents a lower alkylene group. R 8
And R 9 represent a hydrogen atom or a lower alkyl group. p represents an integer of 0 to 30, and q and r are each independently an integer of 1 to 30. Item 2. The polymer solid electrolyte according to Item 1, wherein the mixture contains an acrylate monomer. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode, wherein the battery contains the polymer solid electrolyte according to item 1 or 2.
【0016】以下一般式(1)〜(5)について詳しく
説明する。R1、R2、R5及びR6はそれぞれ同じでも異なっ
ていてもよく、水素原子、アルキル基を表わす。好まし
くは、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基である。R3
は水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、アルケ
ニル基、アリール基、アラルキル基、−COR4基又は-SO2
R4基を表わし、R4はアルキル基、アルケニル基、アリー
ル基、アラルキル基を表わし、これらの基は置換基を有
してもよい。Hereinafter, the general formulas (1) to (5) will be described in detail. R 1 , R 2 , R 5 and R 6 may be the same or different and represent a hydrogen atom or an alkyl group. Preferably, it is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. R 3
Is a hydrogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an alkenyl group, an aryl group, an aralkyl group, a -COR 4 group or -SO 2
It represents R 4 group, R 4 is an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an aralkyl group, and these groups may have a substituent.
【0017】R3又はR4で表わされる基のうち、アルキル
基とアルケニル基の置換基の例としてはハロゲン原子、
シアノ基、スルホ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ア
ルキル基、アリール基、アラルキル基、アシルオキシ
基、アシルアミノ基、アミノ基、スルホンアミド基、ア
ルコキシ基、アリーロキシ基、アルキルチオ基、アリー
ルチオ基、カルバモイル基、スルファモイル基、アルコ
キシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、アルキ
ルスルホニル基、アリールスルホニル基、アルコキシス
ルホニル基、アリーロキシスルホニル基、カルバモイル
アミノ基、スルファモイルアミノ基、カルバモイルオキ
シ基、アルコキシカルバモイルアミノ基、アリーロキシ
カルバモイルアミノ基等が挙げられる。Among the groups represented by R 3 or R 4 , examples of the substituent of the alkyl group and the alkenyl group include a halogen atom,
Cyano group, sulfo group, hydroxy group, carboxy group, alkyl group, aryl group, aralkyl group, acyloxy group, acylamino group, amino group, sulfonamide group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, carbamoyl group, sulfamoyl Group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, alkoxysulfonyl group, aryloxysulfonyl group, carbamoylamino group, sulfamoylamino group, carbamoyloxy group, alkoxycarbamoylamino group, aryloxycarbamoyl And an amino group.
【0018】R3又はR4のアリール基およびアラルキル基
の置換基の例としては炭素数1〜20のアルキル基、置
換アルキル基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素
原子、臭素原子、ヨウ素原子)、水酸基、カルボキシ
基、スルホ基、アシルアミノ基(例えば、アセトアミ
ド、ベンズアミド)、スルホンアミド基、カルバモイル
基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、アシル
基、アルコキシ基(例えばメトキシ)、アリールオキシ
基(例えばフェノキシ)、ニトロ基、ホルミル基、アル
キルスルホニル基及びアリールスルホニル基等を挙げる
ことができる。上記アルキル基に置換可能な基として
は、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカル
ボニル基、アシルアミノ基、カルバモイル基、アシルオ
キシ基、アシル基、ニトロ基等を挙げることができ、こ
れらの置換基は複数有してもよい。Examples of the substituent of the aryl group and the aralkyl group represented by R 3 or R 4 include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted alkyl group and a halogen atom (for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom). , Hydroxyl, carboxy, sulfo, acylamino (eg, acetamido, benzamide), sulfonamido, carbamoyl, acyloxy, alkoxycarbonyl, acyl, alkoxy (eg, methoxy), aryloxy (eg, phenoxy) , A nitro group, a formyl group, an alkylsulfonyl group and an arylsulfonyl group. Examples of the group that can be substituted for the alkyl group include an alkoxy group, an aryloxy group, an alkoxycarbonyl group, an acylamino group, a carbamoyl group, an acyloxy group, an acyl group, and a nitro group. May be.
【0019】R3又はR4は好ましくは水素原子、炭素数1
〜8の置換基を有してもよいアルキル基、アルケニル基
又はアリール基であり、例としては、水素原子、メチ
ル、エチル、ヘキシル、−CH2CF3、アリル、フェニル等
が挙げられる。R 3 or R 4 is preferably a hydrogen atom, carbon number 1
8 substituents alkyl group which may have a alkenyl or aryl group, examples, hydrogen atom, methyl, ethyl, hexyl, -CH 2 CF 3, allyl, phenyl and the like.
【0020】L1又はL2は、一般式(3)〜(5)で示さ
れる連結基を表わす。L1またはL2はベンゼン環上のいず
れの位置に置換していてもよいが、好ましくはビニル基
に対してオルトまたはパラの位置であり、より好ましく
はパラの位置である。L 1 or L 2 represents a linking group represented by formulas (3) to (5). L 1 or L 2 may be substituted at any position on the benzene ring, but is preferably at the ortho or para position with respect to the vinyl group, more preferably at the para position.
【0021】R7は炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のア
ルキレン基を表わし、好ましくは炭素数1〜3の直鎖状
又は分岐状のアルキレン基であり、特に好ましくは、−
CH2CH2−又は−CH2CH(CH3)−である。R 7 represents a linear or branched alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, preferably a linear or branched alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, particularly preferably-
CH 2 CH 2 — or —CH 2 CH (CH 3 ) —.
【0022】R8又はR9はそれぞれ独立に、水素原子又は
炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表わ
す。好ましくは水素原子である。R 8 and R 9 each independently represent a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Preferably it is a hydrogen atom.
【0023】pは0〜30の整数を表わし、q又はrは
各々1〜30の整数であり、p、q、rは好ましくは1
〜20、さらに好ましくは2〜16の整数である。P represents an integer of 0 to 30, q or r is an integer of 1 to 30, and p, q and r are preferably 1
To 20, more preferably an integer of 2 to 16.
【0024】zは2以上の整数であり、好ましくは2〜
4の整数である。L3はz価の連結基を表わす。z=2 のと
きL3はアルキレン基、アリーレン基、−O−、−S−、
−NH−、-N(CH3)-、又はこれらの組み合わされた連結
基を表わす。z=2 のときL3の好ましい例としては、-CH2
- 、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2- 、-CH2CH2CH2CH2-、-CH2OC
H2- 、-CH2CH2OCH2CH2- 、-CH2CH2NHCH2CH2-、-CH2CH(C
H3)OCH2CH(CH3)-Z is an integer of 2 or more, preferably 2 to
4 is an integer. L 3 represents a z-valent linking group. When z = 2, L 3 is an alkylene group, an arylene group, -O-, -S-,
-NH -, - N (CH 3 ) -, or represent these combined linking group. When z = 2, a preferred example of L 3 is -CH 2
-, -CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH 2 CH 2 -, -CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -, - CH 2 OC
H 2- , -CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2- , -CH 2 CH 2 NHCH 2 CH 2- , -CH 2 CH (C
H 3 ) OCH 2 CH (CH 3 )-
【0025】[0025]
【化11】 Embedded image
【0026】などである。これらの基は炭素数1〜16
のものが好ましく、またこれらの基は置換基を有してい
てもよい。置換基の例としてはR3で述べた置換基が挙げ
られる。And so on. These groups have 1 to 16 carbon atoms.
Are preferable, and these groups may have a substituent. Examples of the substituent include the substituents described in the R 3.
【0027】z=3 の時L3は下記一般式(6)で表わされ
る。 一般式(6)When z = 3, L 3 is represented by the following general formula (6). General formula (6)
【0028】[0028]
【化12】 Embedded image
【0029】式中、AはWhere A is
【0030】[0030]
【化13】 Embedded image
【0031】を表わし、R10 は水素原子又は炭素数1〜
8のアルキル基、アルコキシ基である。L4、L5、L6はそ
れぞれ同じでも異なっていてもよく、z=2 のときのL3と
同義である。l 、m 、n はs それぞれ独立に0又は1で
ある。Wherein R 10 is a hydrogen atom or a carbon atom having 1 to
8 is an alkyl group or an alkoxy group. L 4 , L 5 and L 6 may be the same or different, and have the same meaning as L 3 when z = 2. l, m, and n each independently represent 0 or 1.
【0032】z=3 のとき、L3の好ましい例としては、When z = 3 , preferred examples of L 3 include:
【0033】[0033]
【化14】 Embedded image
【0034】等が挙げられる。これらの基は置換基を有
していてもよく、置換基の例としてはR3で述べた置換基
が挙げられる。And the like. These groups may have a substituent, and examples of the substituent include the substituents described for R 3 .
【0035】z=4 のときL3は下記一般式(7)で表わさ
れる。When z = 4, L 3 is represented by the following general formula (7).
【0036】一般式(7)General formula (7)
【0037】[0037]
【化15】 Embedded image
【0038】式中Bは、In the formula, B is
【0039】[0039]
【化16】 Embedded image
【0040】を表わし、L7、L8、L9、L10 はそれぞれ同
じでも異なっていてもよくz=2 のときのL3と同義であ
る。t 、u 、v 、w はそれぞれ独立に0又は1である。L 7 , L 8 , L 9 , and L 10 may be the same or different and have the same meaning as L 3 when z = 2. t, u, v, and w are each independently 0 or 1.
【0041】z=4 のときL3の好ましい例としては、When z = 4, a preferred example of L 3 is:
【0042】[0042]
【化17】 Embedded image
【0043】等である。本発明に用いられる高分子化合
物は、一般式(1)および/又は(2)から誘導される
繰り返し単位のほかに、他のモノマー成分から誘導され
る繰り返し単位を含んでもよい。他のモノマー成分の例
としては、アクリル酸、α−クロロアクリル酸、α−ア
ルアクリル酸(例えばメタクリル酸など)、これらのア
クリル酸類から誘導されるアミドもしくはエステル(例
えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、n −ブチル
アクリルアミド、t −ブチルアクリルアミド、ジアセト
ンアクリルアミド、メチルアクリレート、エチルアクリ
レート、n −プロピルアクリレート、n −ブチルアクリ
レート、t −ブチルアクリレート、iso −ブチルアクリ
レート、2−エチルヘキシルアクリレート、n −オクチ
ルアクリレート、ラウリルアクリレート、2−エトキシ
エチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメ
タクリレート、n −ブチルメタクリレート、エチルカー
ボネートエチルメタクリレートおよびβ−ヒドロキシエ
チルメタクリレートなど)、ビニルエステル(例えばビ
ニルアセテート、ビニルプロピオネートおよびビニルラ
ウレート)、アクリロニトリル、メタアクリロニトリ
ル、芳香族ビニル化合物(例えばスチレンおよびその誘
導体、例えばビニルトルエン、ジビニルベンゼン、ビニ
ルアセトフェノンおよびスルホスチレン)、イタコン
酸、シトラコン酸、クロトン酸、ビニリデンクロライ
ド、ビニルアルキルエーテル(例えばビニルエチルエー
テル)、マレイン酸エステル、N−ビニル−2−ピロリ
ドン、N−ビニルピリジンおよび2−、4−ビニルピリ
ジンなどが挙げられる。And so on. The polymer compound used in the present invention may contain a repeating unit derived from another monomer component in addition to the repeating unit derived from the general formula (1) and / or (2). Examples of other monomer components include acrylic acid, α-chloroacrylic acid, α-alkacrylic acid (eg, methacrylic acid), and amides or esters derived from these acrylic acids (eg, acrylamide, methacrylamide, n -Butylacrylamide, t-butylacrylamide, diacetoneacrylamide, methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, iso-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, n-octyl acrylate, lauryl Acrylate, 2-ethoxyethyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, ethyl carbonate ethyl methacrylate and β-hydroxyethyl Acrylates, vinyl esters (eg, vinyl acetate, vinyl propionate, and vinyl laurate), acrylonitrile, methacrylonitrile, aromatic vinyl compounds (eg, styrene and its derivatives, such as vinyl toluene, divinylbenzene, vinyl acetophenone, and sulfostyrene) , Itaconic acid, citraconic acid, crotonic acid, vinylidene chloride, vinyl alkyl ether (for example, vinyl ethyl ether), maleic ester, N-vinyl-2-pyrrolidone, N-vinyl pyridine and 2-, 4-vinyl pyridine. Can be
【0044】さらに、共重合体モノマーの例として、Further, as an example of the copolymer monomer,
【0045】[0045]
【化18】 Embedded image
【0046】等が挙げられるが、これらに限定されるも
のではない。他のモノマー成分として好ましいものは、
アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルまたは、ア
クリロニトリルである。より好ましくは、アクリル酸エ
ステルまたはメタクリル酸エステルである。The examples are not limited to these. Preferred as other monomer components are
Acrylic acid ester, methacrylic acid ester or acrylonitrile. More preferably, it is an acrylic ester or a methacrylic ester.
【0047】本発明に用いられる高分子化合物は一般式
(1)または(2)から誘導される繰り返し単位の少な
くとも一種を含有するが、一般式(1)から誘導される
繰り返し単位及び一般式(2)から誘導される繰り返し
単位をともに含有してもよい。The polymer compound used in the present invention contains at least one kind of a repeating unit derived from the general formula (1) or (2). A repeating unit derived from 2) may be contained together.
【0048】一般式(1)から誘導される繰り返し単位
は高分子化合物中、10モル%以上含有されるのが好ま
しい。更に好ましくは50モル%以上である。The repeating unit derived from the general formula (1) is preferably contained in the polymer at 10 mol% or more. More preferably, it is at least 50 mol%.
【0049】一般式(2)から誘導される繰り返し単位
は高分子化合物中、0.5 %〜50モル%含有されるのが
好ましく、更に好ましくは1〜20モル%である。The content of the repeating unit derived from the general formula (2) is preferably 0.5% to 50% by mole, more preferably 1 to 20% by mole in the polymer compound.
【0050】また、本発明に用いられる高分子化合物は
一般式(1)または(2)から誘導される繰り返し単位
の少なくとも一種を複数持ってもよい。以下に一般式
(1)で表わされるモノマー例を示すが、これらに限定
されるものではない。Further, the polymer compound used in the present invention may have at least one kind of a repeating unit derived from the general formula (1) or (2). Examples of the monomer represented by the general formula (1) are shown below, but the invention is not limited thereto.
【0051】[0051]
【化19】 Embedded image
【0052】[0052]
【化20】 Embedded image
【0053】[0053]
【化21】 Embedded image
【0054】[0054]
【化22】 Embedded image
【0055】[0055]
【化23】 Embedded image
【0056】[0056]
【化24】 Embedded image
【0057】[0057]
【化25】 Embedded image
【0058】[0058]
【化26】 Embedded image
【0059】[0059]
【化27】 Embedded image
【0060】以下に一般式(2)で表わされるモノマー
例を示すが、これらに限定されるものではない。Examples of the monomer represented by the general formula (2) are shown below, but it should not be construed that the invention is limited thereto.
【0061】[0061]
【化28】 Embedded image
【0062】[0062]
【化29】 Embedded image
【0063】[0063]
【化30】 Embedded image
【0064】[0064]
【化31】 Embedded image
【0065】[0065]
【化32】 Embedded image
【0066】[0066]
【化33】 Embedded image
【0067】[0067]
【化34】 Embedded image
【0068】本発明のモノマーは、周期律表Ia又はII
a族に属する金属イオンの塩とイオン伝導性溶媒に溶解
し、加熱及び/又は放射線照射による重合によって高分
子マトリックスを形成することができる。The monomer of the present invention may be a compound of the periodic table Ia or II.
The polymer matrix can be formed by dissolving in a salt of a metal ion belonging to group a and an ion conductive solvent, and polymerizing by heating and / or irradiation.
【0069】相当するモノマーの熱重合によって高分子
化合物を形成する場合に、全モノマーに対して0.01〜5m
ol% の重合開始剤を加えておくと、重合時間を短縮でき
る点で好ましい。重合開始剤としては、アゾビス化合
物、パーオキサイド、ハイドロパーオキサイド、レドッ
クス触媒など、たとえば過硫酸カリウム、過硫酸アンモ
ニウム、tert−ブチルパーオクトエート、ベンゾイルパ
ーオキサイド、イソプロピルパーカーボネート、2,4-ジ
クロロベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトン
パーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジク
ミルパーオキサイド、アゾビスイソブチロニトリル、2,
2-アゾビス(2-アミジノプロパン)ハイドロクロライド
などがある。加熱重合温度は40〜150℃が好まし
く、更に好ましくは50〜120℃である。加熱重合時
間としては、1〜180分が好ましくさらに好ましくは
2〜60分であり、特に好ましくは3〜20分である。When a high molecular compound is formed by thermal polymerization of the corresponding monomer, 0.01 to 5 m
It is preferable to add ol% of the polymerization initiator because the polymerization time can be shortened. Examples of the polymerization initiator include azobis compounds, peroxides, hydroperoxides, and redox catalysts such as potassium persulfate, ammonium persulfate, tert-butyl peroctoate, benzoyl peroxide, isopropyl percarbonate, and 2,4-dichlorobenzoyl peroxide. Oxide, methyl ethyl ketone peroxide, cumene hydroperoxide, dicumyl peroxide, azobisisobutyronitrile, 2,
2-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride and the like. The heating polymerization temperature is preferably from 40 to 150C, more preferably from 50 to 120C. The heating polymerization time is preferably from 1 to 180 minutes, more preferably from 2 to 60 minutes, and particularly preferably from 3 to 20 minutes.
【0070】本発明のモノマーの放射線照射による重合
によって高分子マトリックスを形成する場合には、紫外
線、可視光線、電子線、γ線などの活性光線を照射する
方法が用いられる。紫外線可視光線の場合、0.01〜5モ
ル%の放射線重合開始剤を加えておくと重合時間を短縮
できる。When a polymer matrix is formed by polymerization of the monomer of the present invention by irradiation with radiation, a method of irradiating active light such as ultraviolet light, visible light, electron beam and γ-ray is used. In the case of ultraviolet visible light, the polymerization time can be reduced by adding 0.01 to 5 mol% of a radiation polymerization initiator.
【0071】放射線重合開始剤としては、公知の放射線
重合開始剤が使用でき、例としてはカルボニル化合物、
アゾビス化合物、パーオキシド、イオウ化合物、ハロゲ
ン化合物、酸化還元系化合物、カチオン重合開始剤な
ど、例えばベンゾイン、2−メチルベンゾイン、トリメ
チルシリルベンゾイン、4−メトキシベンゾフェノン、
ミヒラーズケトン、ベンゾインメチルエーテル、アセト
フェノン、アントラキノン、ベンジル−2−クロロチオ
キサントン、2,2 −ジメトキシ−2−フェニルアセトフ
ェノン、ベンゾイルパーオキシド、アゾビスプロパン、
チオフェノール、2−ブロモプロパン、1−クロロメチ
ルナフタレン、p−メトキシフェニル−2,4 −ジクロロ
メチル−1,3,5 −トリアジン、ベンゾフェノン/トリエ
タノールアミン系、2−スチルベン−4,6 −トリクロロ
メチル−1,3,5 −トリアジン、ジフェニルヨードニウム
テトラフルオロボレート等が挙げられる。As the radiation polymerization initiator, known radiation polymerization initiators can be used. Examples thereof include carbonyl compounds,
Azobis compounds, peroxides, sulfur compounds, halogen compounds, redox compounds, cationic polymerization initiators such as benzoin, 2-methylbenzoin, trimethylsilylbenzoin, 4-methoxybenzophenone,
Michler's ketone, benzoin methyl ether, acetophenone, anthraquinone, benzyl-2-chlorothioxanthone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, benzoyl peroxide, azobispropane,
Thiophenol, 2-bromopropane, 1-chloromethylnaphthalene, p-methoxyphenyl-2,4-dichloromethyl-1,3,5-triazine, benzophenone / triethanolamine, 2-stilbene-4,6-trichloro Methyl-1,3,5-triazine, diphenyliodonium tetrafluoroborate and the like can be mentioned.
【0072】以下に本発明に用いられる高分子化合物の
代表例を示すが、これらに限定されるものではない。The following are typical examples of the polymer compound used in the present invention, but the invention is not limited thereto.
【0073】[0073]
【表1】 [Table 1]
【0074】[0074]
【化35】 Embedded image
【0075】本発明に用いられるイオン伝導性溶媒の代
表例としてエチレンカーボネート、プロピレンカーボネ
ート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート、
ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、Representative examples of the ion conductive solvent used in the present invention include ethylene carbonate, propylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate, and the like.
Diethyl carbonate, dipropyl carbonate,
【0076】[0076]
【化36】 Embedded image
【0077】γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクト
ン、γ−カプリロラクトン、クロトラクトン、γ−カプ
ロラクトン、δ−バレロラクトン、Γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-capryrolactone, crotlactone, γ-caprolactone, δ-valerolactone,
【0078】[0078]
【化37】 Embedded image
【0079】ジメトキシエタン、ジメチルスルホキシ
ド、スルホラン、N,N−ジメチルホルムアミド、アセ
トニトリル、ニトロメタン、N−メチルピロリドン、テ
トラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、メ
チルテトラヒドロフランフルフリルエーテル、5−メチ
ルテトラヒドロフラン−2 −メタノール、1,3 −ジオキ
ソラン、1,4 −ジオキサン、4 −メチル−1,3 −ジオキ
サン、2 −メチル−1,3 −ジオキソラン等が挙げられ
る。Dimethoxyethane, dimethylsulfoxide, sulfolane, N, N-dimethylformamide, acetonitrile, nitromethane, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, methyltetrahydrofuranfurfuryl ether, 5-methyltetrahydrofuran-2-methanol, Examples thereof include 3-dioxolan, 1,4-dioxane, 4-methyl-1,3-dioxane, 2-methyl-1,3-dioxolan, and the like.
【0080】好ましくは、エチレンカーボネート、プロ
ピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチ
ロラクトン、アセトニトリル、2 −メチルテトラヒドロ
フラン、4 −メチル−1,3 −ジオキサン、2 −メチル−
1,3 −ジオキソラン、ジメトキシエタン等を挙げること
ができる。これらイオン伝導性化合物は一種又は二種以
上を混合して用いてもよい。Preferably, ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, acetonitrile, 2-methyltetrahydrofuran, 4-methyl-1,3-dioxane, 2-methyl-
Examples thereof include 1,3-dioxolan and dimethoxyethane. These ion conductive compounds may be used alone or in combination of two or more.
【0081】本発明に用いられる周期律表Ia族又はII
a族に属する金属イオンとしては、リチウム、ナトリウ
ム、カリウムのイオンが好ましく、代表的な金属イオン
の塩としては、LiCF3SO3、LiPF6 、LiClO4、LiI 、LiBF
4 、LiCF3CO2、LiSCN 、LiN(SO2CF3)2、NaI 、NaCF3S
O3、NaClO4、NaBF4 、NaAsF6、KCF3SO3 、KSCN、KPF6、
KClO4 、KAsF6 などが挙げられる。更に好ましくは、上
記Li塩である。これらは一種又は二種以上を混合しても
よい。The Group Ia or II of the Periodic Table used in the present invention
As the metal ions belonging to group a, lithium, sodium, and potassium ions are preferable, and typical metal ion salts include LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , LiClO 4 , LiI, and LiBF.
4, LiCF 3 CO 2, LiSCN , LiN (SO 2 CF 3) 2, NaI, NaCF 3 S
O 3 , NaClO 4 , NaBF 4 , NaAsF 6 , KCF 3 SO 3 , KSCN, KPF 6 ,
KClO 4 , KAsF 6 and the like. More preferably, it is the above-mentioned Li salt. These may be used alone or in combination of two or more.
【0082】本発明の高分子固体電解質を形成する時に
は、本発明に用いられているモノマーと上記金属イオン
を共に溶解する溶剤を併用してもよい。この溶剤の好ま
しい例としては、アセトン、メチルエチルケトン、イソ
プロパノール、エタノール等の沸点100℃以下の溶剤
が挙げられる。When the solid polymer electrolyte of the present invention is formed, a solvent which can dissolve both the monomer used in the present invention and the metal ion may be used in combination. Preferred examples of the solvent include solvents having a boiling point of 100 ° C. or lower, such as acetone, methyl ethyl ketone, isopropanol, and ethanol.
【0083】本発明の高分子固体電解質は、 1.ポリマーネットワーク、リチウム塩、非プロトン性
有機溶媒の組み合わせで用いる場合 2.ポリマーネットワーク、リチウム塩、非プロトン性
有機溶媒と多孔質膜の組み合わせで用いる場合があり、
それぞれ目的によって使い分けられる。The solid polymer electrolyte of the present invention comprises: 1. When used in combination with a polymer network, a lithium salt, and an aprotic organic solvent Polymer network, lithium salt, may be used in combination with aprotic organic solvent and porous membrane,
Each is used for different purposes.
【0084】本発明で用いられる多孔質膜としては、大
きなイオン透過度を持ち、所定の機械的強度を持ち、絶
縁性の微多孔または隙間のある材料が用いられる。As the porous membrane used in the present invention, a material having high ion permeability, predetermined mechanical strength, insulating microporous material or having a gap is used.
【0085】本発明の多孔質膜の膜厚は、5μm 以上1
00μm 以下、より好ましくは10μ以上80μm 以下
の微多孔性のフィルム、織布、不織布などの布である。The thickness of the porous film of the present invention is 5 μm or more and 1
It is a microporous film, woven fabric, non-woven fabric, or the like having a size of 00 μm or less, more preferably 10 μm to 80 μm.
【0086】本発明の多孔質膜は、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリブテン、ポリフッ化エチレン、ポリ塩
化ビニル、ポリアクリロニトリルが挙げられ、エチレン
成分を少なくとも20重量%含むものが好ましく、特に
好ましいのは30%以上含むものである。さらにポリエ
チレンとポリプロピレンポリエチレンとポリ4フッ化エ
チレンを混合溶解して作ったものも好ましい。The porous membrane of the present invention includes polyethylene, polypropylene, polybutene, polyfluorinated ethylene, polyvinyl chloride and polyacrylonitrile, and preferably contains at least 20% by weight of an ethylene component, particularly preferably 30% or more. Including. Further, those made by mixing and dissolving polyethylene, polypropylene polyethylene and polytetrafluoroethylene are also preferable.
【0087】不織布や織布は、糸の径が0.1 μm から5
μm で、ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合ポ
リマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー、エチレン−
メチルブテン共重合ポリマー、エチレン−メチルペンテ
ン共重合ポリマー、ポリプロピレン、ポリ4フッ化エチ
レン繊維からなるものが好ましい。The non-woven fabric or woven fabric has a yarn diameter of 0.1 μm to 5 μm.
μm, polyethylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-butene copolymer, ethylene-
Those comprising a methylbutene copolymer, an ethylene-methylpentene copolymer, polypropylene, and polytetrafluoroethylene fiber are preferred.
【0088】本発明の多孔質膜は、ガラス繊維、炭素繊
維などの無機繊維や、二酸化珪素、ゼオライト、アルミ
ナやタルクなどの無機物の粒子を含んでいてもよい。The porous membrane of the present invention may contain inorganic fibers such as glass fibers and carbon fibers, and inorganic particles such as silicon dioxide, zeolite, alumina and talc.
【0089】以下に本発明の高分子固体電解質の一般的
形成法を示す。The general method for forming the solid polymer electrolyte of the present invention will be described below.
【0090】(加熱重合による形成)本発明のモノマー
と、周期律表Ia又はIIa族に属する金属イオンの塩を
イオン伝導性溶媒に溶解し、必要により、加熱重合開始
剤、沸点100℃以下の溶剤を加えて溶解しテフロン板
上またはアルミホイル上又はポリエチレンテレフタレー
トフィルム上にキャスティング、あるいは多孔質膜に含
浸する。このキャスティング液または多孔質膜を窒素ガ
スまたはアルゴンガス雰囲気下、40〜150℃で1〜
180分反応させ、さらに必要により50〜200mmHg
の減圧下で30〜120分乾燥させる。(Formation by Heat Polymerization) A monomer of the present invention and a salt of a metal ion belonging to Group Ia or IIa of the periodic table are dissolved in an ion conductive solvent, and if necessary, a heat polymerization initiator and a boiling point of 100 ° C. or lower are used. A solvent is added to dissolve and cast on a Teflon plate, aluminum foil, or polyethylene terephthalate film, or impregnated in a porous membrane. The casting liquid or the porous film is heated at 40 to 150 ° C. in a nitrogen gas or argon gas atmosphere at a temperature of
Let react for 180 minutes, and if necessary, 50-200 mmHg
Dry under reduced pressure for 30 to 120 minutes.
【0091】(光照射重合による形成)本発明のモノマ
ーと、周期律表Ia又はIIa族に属する金属イオンの塩
をイオン伝導性溶媒に溶解し、必要により、光重合開始
剤、沸点100℃以下の溶剤を加えて溶解しテフロン板
上またはアルミホイル上又はポリエチレンテレフタレー
トフィルム上にキャスティング、あるいは多孔質膜に含
浸する。このキャスティング液または多孔質膜から溶剤
を常圧または減圧下で20〜100℃で加熱除去した
後、窒素ガスまたはアルゴンガス雰囲気下、室温で超高
圧水銀灯などの活性光線を1〜60分間照射して重合さ
せ、さらに必要により50〜200mmHgの減圧下で30
〜120分乾燥させる。光照射による重合によって高分
子固体電解質を形成させる場合には加熱するとさらに重
合時間が短縮できて好ましい。また、光照射による重合
を行った後、さらに加熱すると重合率を向上させる上で
好ましい。(Formation by Light Irradiation Polymerization) A monomer of the present invention and a salt of a metal ion belonging to Group Ia or IIa of the periodic table are dissolved in an ion-conductive solvent, and if necessary, a photopolymerization initiator and a boiling point of 100 ° C. or lower are used. And then dissolved and cast on a Teflon plate, aluminum foil, or polyethylene terephthalate film or impregnated in a porous membrane. After the solvent is removed from the casting liquid or the porous film by heating at 20 to 100 ° C. under normal pressure or reduced pressure, an actinic ray such as an ultra-high pressure mercury lamp is irradiated at room temperature in a nitrogen gas or argon gas atmosphere for 1 to 60 minutes. And optionally under reduced pressure of 50 to 200 mmHg for 30 minutes.
Dry for ~ 120 minutes. When a polymer solid electrolyte is formed by polymerization by light irradiation, heating is preferable because the polymerization time can be further reduced. Further, it is preferable to further heat after performing polymerization by light irradiation in order to improve the polymerization rate.
【0092】(電子線照射による形成)本発明のモノマ
ーと、周期律表Ia又はIIa族に属する金属イオンの塩
をイオン伝導性溶媒に溶解し、必要により、沸点100
℃以下の溶剤を加えて溶解しテフロン板上またはアルミ
ホイル上又はポリエチレンテレフタレートフィルム上に
キャスティング、あるいは多孔質膜に含浸する。このキ
ャスティング液または多孔質膜から溶剤を常圧または減
圧下で20〜100℃で加熱除去した後、窒素ガスまた
はアルゴンガス雰囲気下、室温で電子線を2〜15メガラ
ドで照射する。(Formation by Electron Beam Irradiation) A monomer of the present invention and a salt of a metal ion belonging to Group Ia or IIa of the Periodic Table are dissolved in an ion-conductive solvent, and
The solution is dissolved by adding a solvent at a temperature of not more than ℃ and cast on a Teflon plate, an aluminum foil or a polyethylene terephthalate film or impregnated in a porous film. After the solvent is removed from the casting liquid or the porous film by heating at 20 to 100 ° C. under normal pressure or reduced pressure, an electron beam is irradiated with 2 to 15 Mrad at room temperature in a nitrogen gas or argon gas atmosphere.
【0093】また本発明の高分子マトリックスを二次電
池として用いる場合、正極活物質は可逆的にリチウムイ
オンを挿入・放出できる遷移金属酸化物でも良いが、特
にリチウム含有遷移金属酸化物が好ましい。本発明で用
いられる好ましいリチウム含有遷移金属酸化物正極活物
質としては、リチウム含有Ti、V、Cr、Mn、F
e、Co、Ni、Cu、Mo、Wを含む酸化物が挙げら
れる。またリチウム以外のアルカリ金属(周期律表の第
1(IA)族、第2(IIA)族の元素)、および/ま
たはAl、Ga、In、Ge、Sn、Pb、Sb、B
i、Si、P、Bなどを混合してもよい。混合量は遷移
金属に対して0〜30mol%が好ましい。When the polymer matrix of the present invention is used as a secondary battery, the positive electrode active material may be a transition metal oxide capable of reversibly inserting and releasing lithium ions, but a lithium-containing transition metal oxide is particularly preferable. Preferred lithium-containing transition metal oxide cathode active materials used in the present invention include lithium-containing Ti, V, Cr, Mn, F
An oxide containing e, Co, Ni, Cu, Mo, and W is mentioned. Alkali metals other than lithium (elements of the first (IA) group and second (IIA) group of the periodic table) and / or Al, Ga, In, Ge, Sn, Pb, Sb, B
i, Si, P, B, etc. may be mixed. The mixing amount is preferably 0 to 30 mol% based on the transition metal.
【0094】本発明で用いられるより好ましいリチウム
含有遷移金属酸化物正極活物質としては、リチウム化合
物/遷移金属化合物(ここで遷移金属とは、Ti、V、
Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Mo、Wから選ばれる
少なくとも1種)の合計のモル比が0.3〜2.2にな
るように混合して合成することが好ましい。More preferable lithium-containing transition metal oxide positive electrode active materials used in the present invention include lithium compounds / transition metal compounds (where transition metals are Ti, V,
It is preferable to mix and synthesize such that the total molar ratio of Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Mo, and W) is 0.3 to 2.2.
【0095】本発明で用いられる特に好ましいリチウム
含有遷移金属酸化物正極活物質としては、リチウム化合
物/遷移金属化合物(ここで遷移金属とは、V、Cr、
Mn、Fe、Co、Niから選ばれる少なくとも1種)
の合計のモル比が0.3〜2.2になるように混合して
合成することが好ましい。Particularly preferred lithium-containing transition metal oxide cathode active materials used in the present invention include lithium compounds / transition metal compounds (where transition metals are V, Cr,
At least one selected from Mn, Fe, Co, Ni)
It is preferable to mix and synthesize so that the total molar ratio of the above is 0.3 to 2.2.
【0096】本発明で用いられる特に好ましいリチウム
含有遷移金属酸化物正極活物質は、Lig M3O2(M3 はC
o、Ni、Fe 、Mnから選ばれる1種以上、g=0〜
1.2)を含む材料、またはLih M4 2O4 (M4 はMn、
h=0〜2)で表されるスピネル構造を有する材料であ
り、M3 、M4 としては遷移金属以外にAl、Ga、I
n、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Si、P、Bなど
を混合してもよい。混合量は遷移金属に対して0〜30
mol%が好ましい。A particularly preferred lithium-containing transition metal oxide positive electrode active material used in the present invention is Li g M 3 O 2 (M 3 is C
one or more selected from o, Ni, Fe, and Mn;
Material containing 1.2) or Li h M 4 2 O 4 ( M 4 is Mn,,
h = 0 to 2) having a spinel structure, and M 3 and M 4 may be Al, Ga, I
n, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Si, P, B, etc. may be mixed. The mixing amount is 0 to 30 with respect to the transition metal.
mol% is preferred.
【0097】本発明で用いられる最も好ましいリチウム
含有遷移金属酸化物正極活物質としては、Lig CoO2、Li
g NiO2、Lig MnO2、Lig Coj Ni1-j O2、Lih Mn2O4 (こ
こでg=0.02〜1.2、j=0.1〜0.9)が挙
げられる。ここで、上記のg値は、充放電開始前の値で
あり、充放電により増減する。The most preferred lithium-containing transition metal oxide positive electrode active materials used in the present invention include Li g CoO 2 , Li
g NiO 2 , Li g MnO 2 , Li g Co j Ni 1-j O 2 , Li h Mn 2 O 4 (where g = 0.02 to 1.2, j = 0.1 to 0.9) No. Here, the above-mentioned g value is a value before the start of charging and discharging, and increases or decreases due to charging and discharging.
【0098】正極活物質は、リチウム化合物と遷移金属
化合物を混合、焼成する方法や溶液反応により合成する
ことができるが、特に焼成法が好ましい。本発明で用い
られる焼成温度は、本発明で用いられる混合された化合
物の一部が分解、溶融する温度であればよく、例えば2
50〜2000℃が好ましく、特に350〜1500℃
が好ましい。焼成に際しては250〜900℃で仮焼す
る事が好ましい。焼成時間としては1〜72時間が好ま
しく、更に好ましくは2〜20時間である。また、原料
の混合法は乾式でも湿式でもよい。また、焼成後に20
0℃〜900℃でアニールしてもよい。The positive electrode active material can be synthesized by a method in which a lithium compound and a transition metal compound are mixed and fired, or a solution reaction, and a firing method is particularly preferable. The firing temperature used in the present invention may be a temperature at which a part of the mixed compound used in the present invention decomposes and melts.
50-2000 ° C is preferred, and especially 350-1500 ° C
Is preferred. In firing, it is preferable to calcine at 250 to 900 ° C. The firing time is preferably from 1 to 72 hours, more preferably from 2 to 20 hours. The method of mixing the raw materials may be a dry method or a wet method. After firing, 20
Annealing may be performed at 0 ° C. to 900 ° C.
【0099】焼成ガス雰囲気は特に限定されず酸化雰囲
気、還元雰囲気いずれもとることができる。たとえば空
気中、あるいは酸素濃度を任意の割合に調製したガス、
あるいは水素、一酸化炭素、窒素、アルゴン、ヘリウ
ム、クリプトン、キセノン、二酸化炭素等が挙げられ
る。The firing gas atmosphere is not particularly limited, and may be an oxidizing atmosphere or a reducing atmosphere. For example, in air, or gas with oxygen concentration adjusted to any ratio,
Alternatively, hydrogen, carbon monoxide, nitrogen, argon, helium, krypton, xenon, carbon dioxide and the like can be mentioned.
【0100】本発明で用いる正極活物質の平均粒子サイ
ズは特に限定されないが、0.1〜50μmが好まし
い。比表面積としては特に限定されないが、BET法で
0.01〜50m2 /gが好ましい。また正極活物質5
gを蒸留水100mlに溶かした時の上澄み液のpHと
しては7以上12以下が好ましい。The average particle size of the positive electrode active material used in the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 50 μm. The specific surface area is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 50 m 2 / g by the BET method. In addition, the positive electrode active material 5
The pH of the supernatant when g is dissolved in 100 ml of distilled water is preferably 7 or more and 12 or less.
【0101】所定の粒子サイズにするには、良く知られ
た粉砕機や分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボール
ミル、振動ボールミル、振動ミル、衛星ボールミル、遊
星ボールミル、旋回気流型ジェットミルや篩などが用い
られる。焼成によって得られた正極活物質は水、酸性水
溶液、アルカリ性水溶液、有機溶剤にて洗浄した後使用
してもよい。To obtain a predetermined particle size, a well-known pulverizer or classifier is used. For example, a mortar, a ball mill, a vibrating ball mill, a vibrating mill, a satellite ball mill, a planetary ball mill, a swirling air jet mill, a sieve, and the like are used. The positive electrode active material obtained by firing may be used after being washed with water, an acidic aqueous solution, an alkaline aqueous solution, or an organic solvent.
【0102】本発明で用いられる負極活物質の一つは、
リチウムの吸蔵放出が可能な炭素質材料である。炭素質
材料とは、実質的に炭素からなる材料である。例えば、
石油ピッチ、天然黒鉛、気相成長黒鉛等の人造黒鉛、及
びPAN 系の樹脂やフルフリルアルコール樹脂等の各種の
合成樹脂を焼成した炭素質材料を挙げることができる。
さらに、PAN 系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、ピッ
チ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、脱水PVA 系炭素繊
維、リグニン炭素繊維、ガラス状炭素繊維、活性炭素繊
維等の各種炭素繊維類、メソフェーズ微小球体、グラフ
ァイトウィスカー、平板状の黒鉛等を挙げることもでき
る。これらの炭素質材料は、黒鉛化の程度により難黒鉛
化炭素材料と黒鉛系炭素材料に分けることもできる。ま
た炭素質材料は、特開昭62-22066号公報、特開平2-6856
号公報、同3-45473 号公報に記載される面間隔や密度、
結晶子の大きさを有することが好ましい。炭素質材料
は、単一の材料である必要はなく、特開平5-90844 号公
報記載の天然黒鉛と人造黒鉛の混合物、特開平6-4516号
公報記載の被覆層を有する黒鉛等を用いることもでき
る。One of the negative electrode active materials used in the present invention is:
It is a carbonaceous material that can store and release lithium. The carbonaceous material is a material substantially composed of carbon. For example,
Carbonaceous materials obtained by firing artificial pitches such as petroleum pitch, natural graphite, vapor-grown graphite, and various synthetic resins such as PAN-based resins and furfuryl alcohol resins can be given.
Furthermore, various carbon fibers such as PAN-based carbon fiber, cellulose-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, vapor-grown carbon fiber, dehydrated PVA-based carbon fiber, lignin carbon fiber, glassy carbon fiber, activated carbon fiber, etc. Spherical particles, graphite whiskers, flat graphite, and the like can also be used. These carbonaceous materials can be classified into non-graphitizable carbon materials and graphite-based carbon materials according to the degree of graphitization. Further, carbonaceous materials are disclosed in JP-A-62-22066 and JP-A-2-6856.
No., the surface spacing and density described in 3-45473,
It preferably has a crystallite size. The carbonaceous material does not need to be a single material, and a mixture of natural graphite and artificial graphite described in JP-A-5-90844, graphite having a coating layer described in JP-A-6-4516, or the like is used. Can also.
【0103】本発明で用いられるもう一つの負極活物質
は、酸化物、および/またはカルコゲナイドである。Another negative electrode active material used in the present invention is an oxide and / or a chalcogenide.
【0104】特に非晶質酸化物、および/またはカルコ
ゲナイドが好ましい。ここで言う非晶質とはCuKα線
を用いたX線回折法で2θ値で20°から40°の領域
に頂点を有するブロードな散乱帯を有する物であり、結
晶性の回折線を有してもよい。好ましくは2θ値で40
°以上70°以下に見られる結晶性の回折線の内最も強
い強度が、2θ値で20°以上40°以下に見られるブ
ロードな散乱帯の頂点の回折線強度の100倍以下であ
り、さらに好ましくは5倍以下であり、特に好ましく
は、結晶性の回折線を有さないことである。In particular, amorphous oxides and / or chalcogenides are preferred. The term “amorphous” as used herein refers to a substance having a broad scattering band having an apex in a region of 20 ° to 40 ° in 2θ value by X-ray diffraction using CuKα ray, and having a crystalline diffraction line. You may. Preferably 40 at 2θ value
The strongest intensity of the crystalline diffraction lines found at not less than 70 ° or less is 100 times or less the intensity of the diffraction line at the apex of the broad scattering band seen at not less than 20 ° and not more than 40 ° in 2θ value. It is preferably 5 times or less, and particularly preferably has no crystalline diffraction line.
【0105】本発明では中でも半金属元素の非晶質酸化
物、および/またはカルコゲナイドが好ましく、周期律
表第13(IIIB)族〜15(VB)族の元素、A
l、Ga、Si、Sn、Ge、Pb、Sb、Biの単独
あるいはそれらの2種以上の組み合わせからなる酸化
物、カルコゲナイドが選ばれる。In the present invention, among them, an amorphous oxide of a metalloid element and / or a chalcogenide are preferable, and an element of Group 13 (IIIB) to Group 15 (VB) of the periodic table, A
An oxide or chalcogenide consisting of 1, Ga, Si, Sn, Ge, Pb, Sb, and Bi alone or in combination of two or more thereof is selected.
【0106】例えば、Ga2 O3 、SiO、GeO、S
nO、SnO2 、PbO、PbO2、Pb2 O3 、Pb
2 O4 、Pb3 O4 、Sb2 O3 、Sb2 O4 、Sb2
O5、Bi2 O3 、Bi2 O4 、SnSiO3 、Ge
S、SnS、SnS2 、PbS、PbS2 、Sb2 S
3 、Sb2 S5 、SnSiS3 などが好ましい。また、
これらは、酸化リチウムとの複合酸化物、例えば、Li
2 SnO2 であってもよい。For example, Ga 2 O 3 , SiO, GeO, S
nO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb
2 O 4 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2
O 5 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , SnSiO 3 , Ge
S, SnS, SnS 2 , PbS, PbS 2 , Sb 2 S
3 , Sb 2 S 5 , SnSiS 3 and the like are preferable. Also,
These are complex oxides with lithium oxide, for example, Li
2 SnO 2 may be used.
【0107】本発明の負極材料においてはSn、Si、
Geを中心とする非晶質酸化物がさらに好ましく、中で
も一般式(6) SnM1 d M2 e Of (式中、M1 は、Al、B、P、Geから選ばれる少な
くとも一種以上の元素、M2 は周期律表第1(IA)族
元素、第2(IIA)族元素、第3(IIIA)族元
素、ハロゲン元素から選ばれる少なくとも一種以上の元
素を表し、dは0.2以上2以下の数字、eは0.01
以上1以下の数字で0.2<d+e<2、fは1以上6
以下の数字を表す)で示される非晶質酸化物であること
が好ましい。In the negative electrode material of the present invention, Sn, Si,
Amorphous oxide is more preferable that the center of Ge, among them the general formula (6) SNM in 1 d M 2 e O f (wherein, M 1 is, Al, B, P, Ge from at least one or more selected The element, M 2 , represents at least one or more elements selected from Group 1 (IA), Group 2 (IIA), Group 3 (IIIA), and halogen elements of the periodic table. A number not less than 2 and e is 0.01
0.2 <d + e <2, where f is 1 or more and 6 or less
It is preferably an amorphous oxide represented by the following numbers:
【0108】Snを主体とする非晶質酸化物としてはた
とえば次の化合物が挙げられるが、本発明はこれらに限
定されるわけではない。 C- 1 SnSiO3 C- 2 Sn0.8A l0.2B 0.3P 0.2S i
0.5O 3.6 C- 3 SnAl0.4B 0.5C s0.1P 0.5O
3.65 C- 4 SnAl0.4B 0.5M g0.1P 0.5O
3.7 C- 5 SnAl0.4B 0.4B a0.08P 0.4O
3.28 C- 6 SnAl0.4B 0.5B a0.08M g0.
08P 0.3O 3.26 C- 7 SnAl0.1B 0.2C a0.1P 0.1S
i0.5O 3.1 C- 8 SnAl0.2B 0.4S i0.4O 2.7 C- 9 SnAl0.2B 0.1M g0.1P 0.1S
i0.5O 2.6 C-10 SnAl0.3B 0.4P 0.2S i0.5O
3.55 C-11 SnAl0.3B 0.4P 0.5S i0.5O
4.3 C-12 SnAl0.1B 0.1P 0.3S i0.6O
3.25 C-13 SnAl0.1B 0.1B a0.2P 0.1S
i0.6O 2.95 C-14 SnAl0.1B 0.1C a0.2P 0.1S
i0.6O 2.95 C-15 SnAl0.4B 0.2M g0.1S i0.6
O 3.2 C-16 SnAl0.1B 0.3P 0.1S i0.5O
3.05 C-17 SnB0.1K 0.5P 0.1S iO3.65 C-18 SnB0.5F 0.1M g0.1P 0.5O
3.05 本発明の非晶質酸化物、および/またはカルコゲナイト
は、焼成法、溶液法のいずれの方法も採用することがで
きるが、焼成法がより好ましい。焼成法では、それぞれ
対応する元素の酸化物、カルコゲナイトあるいは化合物
をよく混合した後、焼成して非晶質酸化物および/また
はカルコゲナイトを得るのが好ましい。Examples of the amorphous oxide mainly composed of Sn include the following compounds, but the present invention is not limited to these compounds. C-1 SnSiO 3 C-2 Sn0.8A l0.2B 0.3P 0.2S i
0.5O 3.6 C-3 SnAl0.4B 0.5C s0.1P 0.5O
3.65 C-4 SnAl0.4B 0.5M g0.1P 0.5O
3.7 C-5 SnAl0.4B 0.4B a0.08P 0.4O
3.28 C-6 SnAl0.4B 0.5B a0.08M g0.
08P 0.3O 3.26 C-7 SnAl0.1B 0.2C a0.1P 0.1S
i0.5O 3.1 C-8 SnAl0.2B 0.4S i0.4O 2.7 C-9 SnAl0.2B 0.1M g0.1P 0.1S
i0.5O 2.6 C-10 SnAl0.3B 0.4P 0.2S i0.5O
3.55 C-11 SnAl0.3B 0.4P 0.5S i0.5O
4.3 C-12 SnAl0.1B 0.1P 0.3S i0.6O
3.25 C-13 SnAl0.1B 0.1B a0.2P 0.1S
i0.6O 2.95 C-14 SnAl0.1B 0.1C a0.2P 0.1S
i0.6O 2.95 C-15 SnAl0.4B 0.2M g0.1S i0.6
O 3.2 C-16 SnAl0.1B 0.3P 0.1S i0.5O
3.05 C-17 SnB0.1K 0.5P 0.1S iO3.65 C-18 SnB0.5F 0.1M g0.1P 0.5O
3.05 As the amorphous oxide and / or chalcogenite of the present invention, any of a firing method and a solution method can be employed, but the firing method is more preferable. In the firing method, it is preferable that oxides, chalcogenites or compounds of the corresponding elements are mixed well and then fired to obtain an amorphous oxide and / or chalcogenite.
【0109】焼成温度としては500℃以上1500℃
以下であることが好ましく、かつ焼成時間としては1時
間以上100時間以下であることが好ましい。The sintering temperature is 500 ° C. or more and 1500 ° C.
The firing time is preferably 1 hour or more and 100 hours or less.
【0110】降温は焼成炉中で冷却してもよくまた焼成
炉外に取り出して、例えば水中に投入して冷却してもよ
い。またセラミックスプロセッシング(技報堂出版19
87)217頁記載のgun法・Hammer−Anv
il法・slap法・ガスアトマイズ法・プラズマスプ
レー法・遠心急冷法・melt drag法などの超急
冷法を用いることもできる。またニューガラスハンドブ
ック(丸善1991)172頁記載の単ローラー法、双
ローラ法を用いて冷却してもよい。焼成中に溶融する材
料の場合には、焼成中に原料を供給しつつ焼成物を連続
的に取り出してもよい。焼成中に溶融する材料の場合に
は融液を攪拌することが好ましい。The temperature may be cooled in a firing furnace, or may be taken out of the firing furnace and put into, for example, water for cooling. Also ceramic processing (Gihodo Publishing 19
87) Gun method described on page 217, Hammer-Anv
An ultra-quenching method such as an il method, a slap method, a gas atomizing method, a plasma spray method, a centrifugal quenching method, and a melt drag method can also be used. Alternatively, cooling may be performed using a single roller method or a twin roller method described in page 172 of the New Glass Handbook (Maruzen 1991). In the case of a material that melts during firing, a fired product may be continuously taken out while supplying raw materials during firing. In the case of a material that melts during firing, it is preferable to stir the melt.
【0111】焼成ガス雰囲気は好ましくは酸素含有率が
5体積%以下の雰囲気であり、さらに好ましくは不活性
ガス雰囲気である。不活性ガスとしては例えば窒素、ア
ルゴン、ヘリウム、クリプトン、キセノン等が挙げられ
る。最も好ましい不活性ガスは純アルゴンである。The calcination gas atmosphere is preferably an atmosphere having an oxygen content of 5% by volume or less, and more preferably an inert gas atmosphere. Examples of the inert gas include nitrogen, argon, helium, krypton, xenon, and the like. The most preferred inert gas is pure argon.
【0112】本発明に用いられる負極材料の平均粒子サ
イズは0.1〜60μmが好ましい。所定の粒子サイズ
にするには、良く知られた粉砕機や分級機が用いられ
る。例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボー
ルミル、衛星ボールミル、遊星ボールミル、旋回気流型
ジェットミルや篩などが用いられる。粉砕時には水、あ
るいはメタノール等の有機溶媒を共存させた湿式粉砕も
必要に応じて行うことが出来る。所望の粒径とするため
には分級を行うことが好ましい。分級方法としては特に
限定はなく、篩、風力分級機などを必要に応じて用いる
ことができる。分級は乾式、湿式ともに用いることがで
きる。The average particle size of the negative electrode material used in the present invention is preferably 0.1 to 60 μm. In order to obtain a predetermined particle size, a well-known pulverizer or classifier is used. For example, a mortar, a ball mill, a sand mill, a vibration ball mill, a satellite ball mill, a planetary ball mill, a swirling air jet mill, a sieve, and the like are used. At the time of pulverization, wet pulverization in the presence of water or an organic solvent such as methanol can also be performed as necessary. Classification is preferably performed to obtain a desired particle size. The classification method is not particularly limited, and a sieve, an air classifier, or the like can be used as necessary. Classification can be performed both in a dry type and a wet type.
【0113】上記焼成されて得られた化合物の化学式
は、測定方法として誘導結合プラズマ(ICP)発光分
光分析法、簡便法として、焼成前後の粉体の重量差から
算出できる。The chemical formula of the compound obtained by calcining can be calculated by inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopy as a measuring method, and by a weight difference between powder before and after calcining as a simple method.
【0114】本発明のSn、Si、Geを中心とする非
晶質酸化物負極材料に併せて用いることができる負極材
料としては、リチウムイオンまたはリチウム金属を吸蔵
・放出できる炭素材料や、リチウム、リチウム合金、リ
チウムと合金可能な金属が挙げられる。Examples of the negative electrode material which can be used in combination with the amorphous oxide negative electrode material mainly comprising Sn, Si, and Ge of the present invention include carbon materials capable of inserting and extracting lithium ions or lithium metal, lithium, and lithium. Examples include lithium alloys and metals that can be alloyed with lithium.
【0115】本発明の電極合剤には、導電剤、結着剤や
フィラーなどの他に、すでに述べた一般式(1)の構造
単位を含有するポリマーネットワーク、リチウム塩、非
プロトン性有機溶媒が添加される。The electrode mixture of the present invention includes, in addition to the conductive agent, the binder and the filler, a polymer network containing the structural unit of the general formula (1), a lithium salt, and an aprotic organic solvent. Is added.
【0116】導電剤は、構成された電池において、化学
変化を起こさない電子伝導性材料であれば何でもよい。
通常、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛な
ど)、人工黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラッ
ク、ケッチェンブラック、炭素繊維や金属粉(銅、ニッ
ケル、アルミニウム、銀(特開昭63−148,554
号)など)、金属繊維あるいはポリフェニレン誘導体
(特開昭59−20,971号)などの導電性材料を1
種またはこれらの混合物として含ませることができる。
黒鉛とアセチレンブラックの併用がとくに好ましい。そ
の添加量は、1〜50重量%が好ましく、特に2〜30
重量%が好ましい。カーボンや黒鉛では、2〜15重量
%が特に好ましい。The conductive agent may be any electronic conductive material that does not cause a chemical change in the constructed battery.
Usually, natural graphite (scale graphite, flaky graphite, earthy graphite, etc.), artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fibers and metal powders (copper, nickel, aluminum, silver (Japanese Unexamined Patent Publication No. 148,554
), A metal fiber or a polyphenylene derivative (JP-A-59-20,971).
It can be included as a seed or a mixture thereof.
A combination of graphite and acetylene black is particularly preferred. The addition amount is preferably 1 to 50% by weight, particularly 2 to 30% by weight.
% By weight is preferred. For carbon and graphite, 2 to 15% by weight is particularly preferred.
【0117】本発明では電極合剤を保持するための結着
剤を用いる。結着剤の例としては、多糖類、熱可塑性樹
脂およびゴム弾性を有するポリマーなどが挙げられる。
好ましい結着剤としては、でんぷん、カルボキシメチル
セルロース、セルロース、ジアセチルセルロース、メチ
ルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキ
シプロピルセルロース、アルギン酸Na、ポリアクリル
酸、ポリアクリル酸Na、ポリビニルフェノール、ポリビ
ニルメチルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニ
ルピロリドン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルア
ミド、ポリヒドロキシ(メタ)アクリレート、スチレン
−マレイン酸共重合体等の水溶性ポリマー、ポリビニル
クロリド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビ
ニリデン、テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピ
レン共重合体、ビニリデンフロライド−テトラフロロエ
チレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンタ
ーポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、ポリビニルアセ
タール樹脂、メチルメタアクリレート、2−エチルヘキ
シルアクリレート等の(メタ)アクリル酸エステルを含
有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(メタ)
アクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合体、ビニ
ルアセテート等のビニルエステルを含有するポリビニル
エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ア
クリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリブタジエ
ン、ネオプレンゴム、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシ
ド、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエーテルポリ
ウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹脂、ポ
リエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等のエ
マルジョン(ラテックス)あるいはサスペンジョンを挙
げることができる。特にポリアクリル酸エステル系のラ
テックス、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフ
ロロエチレン、ポリフッ化ビニリデンが挙げられる。こ
れらの結着剤は単独または混合して用いることができ
る。結着剤の添加量が少ないと電極合剤の保持力・凝集
力が弱い。多すぎると電極体積が増加し電極単位体積あ
るいは単位重量あたりの容量が減少する。このような理
由で結着剤の添加量は1〜30重量%が好ましく、特に
2〜10重量%が好ましい。In the present invention, a binder for holding the electrode mixture is used. Examples of the binder include polysaccharides, thermoplastic resins, and polymers having rubber elasticity.
Preferred binders include starch, carboxymethyl cellulose, cellulose, diacetyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, sodium alginate, polyacrylic acid, sodium polyacrylate, polyvinyl phenol, polyvinyl methyl ether, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone Water-soluble polymers such as polyacrylonitrile, polyacrylamide, polyhydroxy (meth) acrylate, styrene-maleic acid copolymer, polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, Vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polyethylene, polypropylene, (Meth) acrylate copolymers containing (meth) acrylates such as ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, polyvinyl acetal resin, methyl methacrylate, and 2-ethylhexyl acrylate; )
Acrylate-acrylonitrile copolymer, polyvinyl ester copolymer containing vinyl ester such as vinyl acetate, styrene-butadiene copolymer, acrylonitrile-butadiene copolymer, polybutadiene, neoprene rubber, fluorine rubber, polyethylene oxide, polyester Emulsions (latex) or suspensions of polyurethane resins, polyether polyurethane resins, polycarbonate polyurethane resins, polyester resins, phenol resins, epoxy resins, and the like can be given. In particular, polyacrylate latex, carboxymethylcellulose, polytetrafluoroethylene, and polyvinylidene fluoride are exemplified. These binders can be used alone or in combination. If the amount of the binder is small, the holding power and cohesive strength of the electrode mixture are weak. If it is too large, the electrode volume increases and the capacity per unit volume or unit weight of the electrode decreases. For these reasons, the amount of the binder added is preferably 1 to 30% by weight, particularly preferably 2 to 10% by weight.
【0118】フィラーは、構成された電池において、化
学変化を起こさない繊維状材料であれば何でも用いるこ
とができる。通常、ポリプロピレン、ポリエチレンなど
のオレフィン系ポリマー、ガラス、炭素などの繊維が用
いられる。フィラーの添加量は特に限定されないが、0
〜30重量%が好ましい。As the filler, any fibrous material that does not cause a chemical change in the constructed battery can be used. Usually, fibers such as olefin-based polymers such as polypropylene and polyethylene, glass, and carbon are used. Although the amount of the filler is not particularly limited,
~ 30% by weight is preferred.
【0119】本発明の高分子固体電解質は安全性確保の
ためにセパレーターと併用して使用することが可能であ
る。安全性確保のため併用されるセパレーターは80℃
以上で上記の隙間を閉塞して抵抗を上げ、電流を遮断す
る機能を持つことが必要であり、閉塞温度が90℃以
上、180℃以下であることが好ましい。The solid polymer electrolyte of the present invention can be used in combination with a separator to ensure safety. The separator used at 80 ° C to ensure safety
As described above, it is necessary to have a function of closing the above gap to increase the resistance and cut off the current, and it is preferable that the closing temperature is 90 ° C. or more and 180 ° C. or less.
【0120】セパレーターの孔の形状は通常円形や楕円
形で、大きさは0.05μmから30μmであり、0.
1μmから20μmが好ましい。さらに延伸法、相分離
法で作った場合のように、棒状や不定形の孔であっても
よい。これらの隙間の占める比率すなわち気孔率は20
%から90%であり、35%から80%が好ましい。The shape of the pores of the separator is usually circular or elliptical, and the size is 0.05 μm to 30 μm.
1 μm to 20 μm is preferred. Further, as in the case of making by a stretching method or a phase separation method, the holes may be rod-shaped or amorphous. The ratio occupied by these gaps, that is, the porosity is 20
% To 90%, preferably 35% to 80%.
【0121】これらのセパレーターは、ポリエチレン、
ポリプロピレンなどの単一の材料であっても、2種以上
複合化材料であってもよい。特に孔径、気孔率や孔の閉
塞温度などを変えた2種以上の微多孔フィルムを積層し
たものが特に好ましい。These separators are made of polyethylene,
It may be a single material such as polypropylene or a composite material of two or more. In particular, those obtained by laminating two or more kinds of microporous films having different pore diameters, porosity, and pore closing temperatures are particularly preferable.
【0122】正・負極の集電体としては、構成された電
池において化学変化を起こさない電子伝導体が用いられ
る。As the current collector for the positive and negative electrodes, an electron conductor that does not cause a chemical change in the constructed battery is used.
【0123】正極の集電体としては、アルミニウム、ス
テンレス鋼、ニッケル、チタンなどの他にアルミニウム
やステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあ
るいは銀を処理させたものが好ましく、特に好ましいの
はアルミニウム、アルミニウム合金である。As the current collector of the positive electrode, in addition to aluminum, stainless steel, nickel, titanium, and the like, those obtained by treating the surface of aluminum or stainless steel with carbon, nickel, titanium, or silver are preferable, and aluminum is particularly preferable. , Aluminum alloy.
【0124】負極の集電体としては、銅、ステンレス
鋼、ニッケル、チタンが好ましく、特に好ましいのは銅
あるいは銅合金である。The current collector of the negative electrode is preferably copper, stainless steel, nickel, or titanium, and particularly preferably copper or a copper alloy.
【0125】集電体の形状は、通常フィルムシート状の
ものが使用されるが、ネット、パンチされたもの、ラス
体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体なども用いるこ
とができる。厚みは、特に限定されないが、1〜500
μmである。また、集電体表面は、表面処理により凹凸
を付けることも望ましい。As the shape of the current collector, a film sheet is usually used, but a net, a punched material, a lath, a porous material, a foam, a molded product of a fiber group and the like can also be used. . The thickness is not particularly limited, but is 1 to 500
μm. It is also desirable that the surface of the current collector be made uneven by surface treatment.
【0126】電池の形状はシート、角、シリンダーなど
いずれにも適用できる。正極活物質や負極材料の合剤
は、集電体の上に塗布(コート)、乾燥、圧縮されて、
主に用いられる。The shape of the battery can be applied to any sheet, corner, cylinder and the like. The mixture of the positive electrode active material and the negative electrode material is applied (coated) on the current collector, dried and compressed,
Mainly used.
【0127】塗布方法としては、例えば、リバースロー
ル法、ダイレクトロール法、ブレード法、ナイフ法、エ
クストルージョン法、カーテン法、グラビア法、バー
法、ディップ法及びスクイーズ法を挙げることができ
る。その中でもブレード法、ナイフ法及びエクストルー
ジョン法が好ましい。塗布は、0.1〜100m/分の
速度で実施されることが好ましい。この際、合剤の溶液
物性、乾燥性に合わせて、上記塗布方法を選定すること
により、良好な塗布層の表面状態を得ることができる。
塗布は、片面ずつ逐時でも両面同時でもよい。Examples of the coating method include a reverse roll method, a direct roll method, a blade method, a knife method, an extrusion method, a curtain method, a gravure method, a bar method, a dip method and a squeeze method. Among them, a blade method, a knife method and an extrusion method are preferred. The coating is preferably performed at a speed of 0.1 to 100 m / min. At this time, by selecting the above coating method in accordance with the solution physical properties and drying properties of the mixture, a good surface state of the coated layer can be obtained.
The coating may be performed on one side at a time or on both sides simultaneously.
【0128】また、塗布は連続でも間欠でもストライプ
でもよい。その塗布層の厚み、長さや巾は、電池の形状
や大きさにより決められるが、片面の塗布層の厚みは、
ドライ後の圧縮された状態で、1〜2000μmが好ま
しい。The application may be continuous, intermittent, or striped. The thickness, length and width of the coating layer are determined by the shape and size of the battery, but the thickness of the coating layer on one side is
In a compressed state after drying, the thickness is preferably 1 to 2000 μm.
【0129】電極シート塗布物の乾燥及び脱水方法は、
熱風、真空、赤外線、遠赤外線、電子線及び低湿風を単
独あるいは組み合わせた方法を用いることできる。乾燥
温度は80〜350℃の範囲が好ましく、特に100〜
250℃の範囲が好ましい。含水量は、電池全体で20
00ppm以下が好ましく、正極合剤、負極合剤や電解
質ではそれぞれ500ppm以下にすることが好まし
い。シートのプレス法は、一般に採用されている方法を
用いることができるが、特にカレンダープレス法が好ま
しい。プレス圧は、特に限定されないが、0.2〜3t
/cm2 が好ましい。カレンダープレス法のプレス速度
は0.1〜50m/分が好ましく、プレス温度は室温〜
200℃が好ましい。正極シートに対する負極シート幅
の比は、0.9〜1.1が好ましく、0.95〜1.0
が特に好ましい。正極活物質と負極材料の含有量比は、
化合物種類や合剤処方により異なる。The method for drying and dehydrating the electrode sheet coating material is as follows.
Hot air, vacuum, infrared rays, far-infrared rays, electron beams and low-humidity air can be used alone or in combination. The drying temperature is preferably in the range of 80 to 350 ° C, particularly 100 to 350 ° C.
A range of 250 ° C. is preferred. The water content is 20
It is preferably at most 00 ppm, and more preferably at most 500 ppm for each of the positive electrode mixture, the negative electrode mixture and the electrolyte. As a method for pressing the sheet, a method generally used can be used, but a calendar press method is particularly preferable. The pressing pressure is not particularly limited, but is 0.2 to 3 t.
/ Cm 2 is preferred. The press speed of the calender press method is preferably 0.1 to 50 m / min, and the press temperature is room temperature to
200 ° C. is preferred. The ratio of the negative electrode sheet width to the positive electrode sheet is preferably 0.9 to 1.1, and more preferably 0.95 to 1.0.
Is particularly preferred. The content ratio between the positive electrode active material and the negative electrode material is
It depends on the compound type and the mixture formulation.
【0130】正・負の電極シートをセパレーターを介し
て重ね合わせた後、そのままシート状電池に加工した
り、折りまげた後角形缶に挿入し、缶とシートを電気的
に接続した後、電解液を注入し、封口板を用いて角形電
池を形成する。また、正・負の電極シートをセパレータ
ーを介して重ね合わせ巻いた後シリンダー状缶に挿入
し、缶とシートを電気的に接続した後、電解液を注入
し、封口板を用いてシリンダー電池を形成する。この
時、安全弁を封口板として用いることができる。安全弁
の他、従来から知られている種々の安全素子を備えつけ
ても良い。例えば、過電流防止素子として、ヒューズ、
バイメタル、PTC素子などが用いられる。[0130] After the positive and negative electrode sheets are overlapped with a separator interposed therebetween, the sheet is directly processed into a sheet battery or folded and inserted into a rectangular can, and the can and the sheet are electrically connected. The liquid is injected, and a prismatic battery is formed using a sealing plate. After the positive and negative electrode sheets are overlapped and wound via a separator, they are inserted into a cylindrical can, and after the can and the sheet are electrically connected, an electrolyte is injected and the cylinder battery is sealed using a sealing plate. Form. At this time, a safety valve can be used as a sealing plate. In addition to the safety valve, various conventionally known safety elements may be provided. For example, fuses,
A bimetal, a PTC element, or the like is used.
【0131】また、安全弁のほかに電池缶の内圧上昇の
対策として、電池缶に切込を入れる方法、ガスケット亀
裂方法あるいは封口板亀裂方法あるいはリード板との切
断方法を利用することができる。また、充電器に過充電
や過放電対策を組み込んだ保護回路を具備させるか、あ
るいは独立に接続させてもよい。In addition to the safety valve, as a countermeasure against an increase in the internal pressure of the battery can, a method of making a cut in the battery can, a gasket cracking method, a sealing plate cracking method, or a cutting method with a lead plate can be used. Further, the charger may be provided with a protection circuit incorporating measures for overcharging or overdischarging, or may be connected independently.
【0132】また、過充電対策として、電池内圧の上昇
により電流を遮断する方式を具備することができる。こ
のとき、内圧を上げる化合物を合剤あるいは電解質に含
ませることができる。内圧を上げる為に用いられる化合
物の例としては、Li2 CO 3 、LiHCO3 、Na2
CO3 、NaHCO3 、CaCO3 、MgCO3 などの
炭酸塩などを挙げることが出来る。As a measure against overcharging, the internal pressure of the battery increases.
To interrupt the current. This
At the same time, the compound or electrolyte contains a compound that increases the internal pressure.
I can do it. Compound used to increase internal pressure
An example of a product is LiTwoCO Three , LiHCOThree , NaTwo
COThree , NaHCOThree , CaCOThree , MgCOThree Such as
Carbonates and the like.
【0133】缶やリード板は、電気伝導性をもつ金属や
合金を用いることができる。例えば、鉄、ニッケル、チ
タン、クロム、モリブデン、銅、アルミニウムなどの金
属あるいはそれらの合金が用いられる。For the can or the lead plate, a metal or alloy having electrical conductivity can be used. For example, metals such as iron, nickel, titanium, chromium, molybdenum, copper, and aluminum or alloys thereof are used.
【0134】キャップ、缶、シート、リード板の溶接法
は、公知の方法(例、直流又は交流の電気溶接、レーザ
ー溶接、超音波溶接)を用いることができる。封口用シ
ール剤は、アスファルトなどの従来から知られている化
合物や混合物を用いることができる。As a method for welding the cap, the can, the sheet, and the lead plate, known methods (eg, DC or AC electric welding, laser welding, ultrasonic welding) can be used. A conventionally known compound or mixture such as asphalt can be used as the sealing agent for closing.
【0135】本発明の非水二次電池の用途は、特に限定
されないが、例えば、電子機器に搭載する場合、ノート
パソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子
ブックプレーヤー、携帯電話、コードレスフォン子機、
ページャー、ハンディーターミナル、携帯ファックス、
携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、
ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、
ポータブルCD、ミニディスク、電気シェーバー、トラ
ンシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テ
ープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、メモリー
カードなどが挙げられる。その他民生用として、自動
車、電動車両、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機
器、ロードコンディショナー、時計、ストロボ、カメ
ラ、医療機器(ペースメーカー、補聴器、肩もみ機な
ど)などが挙げられる。更に、各種軍需用、宇宙用とし
て用いることができる。また、太陽電池と組み合わせる
こともできる。The use of the non-aqueous secondary battery of the present invention is not particularly limited. For example, when the non-aqueous secondary battery is mounted on an electronic device, it is used in a notebook personal computer, pen input personal computer, mobile personal computer, electronic book player, mobile phone, cordless phone handset. ,
Pager, handy terminal, mobile fax,
Portable copy, portable printer, headphone stereo,
Video movies, LCD TVs, handy cleaners,
Portable CD, mini disk, electric shaver, transceiver, electronic organizer, calculator, memory card, portable tape recorder, radio, backup power supply, memory card, and the like. Other consumer products include automobiles, electric vehicles, motors, lighting equipment, toys, game machines, road conditioners, watches, strobes, cameras, medical equipment (pacemakers, hearing aids, shoulder fir machines, etc.). Furthermore, it can be used for various military purposes and space applications. Further, it can be combined with a solar cell.
【0136】[0136]
【実施例】以下に具体例をあげ、本発明をさらに詳しく
説明するが、発明の主旨を超えない限り、本発明は実施
例に限定されるものではない。 実施例1 本発明の化合物P−1 16.5重量部、LiPF6 11重量
部、ベンゾイルパーオキシド 1.1重量部、エチレンカー
ボネート:プロピレンカーボネート=1:1(重量比)
71.4重量部を混合して均一溶液とした。本溶液をテフロ
ン上にキャスティングした。キャスティング液をアルゴ
ンガス雰囲気下、80℃で10分加熱し、高分子固体電
解質薄膜を得た(SPE −1)。さらに、上記と同様の方
法で表2に示した様な組成の薄膜(SPE −2)〜(SPE
−11)を得た。また、比較例として、特開平2-29826 号
実施例1記載の化合物(化合物D)からなる同様の薄膜
を作成した。このようにして得た薄膜について、リチウ
ム/薄膜/リチウムからなる試料を作成し25℃で10
万〜0.1Hz でインピーダンスを測定しコールコールプロ
ットからイオン伝導度を求めた。また、製膜性は次の方
法で求めた。薄膜を巾1cm、長さ5cmの長方形に切断
し、25℃で長軸方向に引っ張り試験を行い、薄膜が切
断したときの荷重を測定し、薄膜の断面積で除して引っ
張り強度とした。上記の評価結果を表2に示した。The present invention will be described in more detail with reference to specific examples, but the present invention is not limited to the examples unless it exceeds the gist of the invention. Compound P-1 16.5 parts by weight Example 1 The present invention, LiPF 6 11 parts by weight, benzoyl peroxide 1.1 parts by weight of ethylene carbonate: propylene carbonate = 1: 1 (by weight)
71.4 parts by weight were mixed to obtain a homogeneous solution. This solution was cast on Teflon. The casting liquid was heated at 80 ° C. for 10 minutes in an argon gas atmosphere to obtain a polymer solid electrolyte thin film (SPE-1). Further, thin films (SPE-2) to (SPE-2) having compositions as shown in Table 2 in the same manner as described above.
−11). As a comparative example, a similar thin film made of the compound (compound D) described in Example 1 of JP-A-2-29826 was prepared. With respect to the thin film thus obtained, a sample composed of lithium / thin film / lithium was prepared.
The impedance was measured at 10,000 to 0.1 Hz, and the ionic conductivity was determined from the Cole-Cole plot. The film forming property was determined by the following method. The thin film was cut into a rectangle having a width of 1 cm and a length of 5 cm, a tensile test was performed in the major axis direction at 25 ° C., and the load when the thin film was cut was measured. Table 2 shows the evaluation results.
【0137】[0137]
【表2】 [Table 2]
【0138】[0138]
【化38】 Embedded image
【0139】実施例2 (正極合剤ペーストの作成)正極活物質として、LiCoO2
を200重量部とアセチレンブラック10gとを、ホモ
ジナイザーで混合し、続いて結着剤として2−エチルヘ
キシルアクリレートとアクリル酸とアクリロニトリルの
共重合体の水分散物(固形分濃度50重量%)を8g、
濃度2重量%のカルボキシメチルセルロース水溶液を6
0g加え混練混合し、さらに水を50g加え、ホモジナ
イザーで攪拌混合し、正極合剤ペーストを作成した。Example 2 (Preparation of positive electrode mixture paste) LiCoO 2 was used as a positive electrode active material.
Was mixed with 200 parts by weight of acetylene black and 10 g of acetylene black using a homogenizer, and 8 g of an aqueous dispersion (solid content concentration: 50% by weight) of a copolymer of 2-ethylhexyl acrylate, acrylic acid, and acrylonitrile was subsequently used as a binder.
6% by weight carboxymethylcellulose aqueous solution
0 g was added, kneaded and mixed, 50 g of water was further added, and the mixture was stirred and mixed with a homogenizer to prepare a positive electrode mixture paste.
【0140】(負極合剤ペーストの作成)負極活物質と
して、SnGe0.1B0.5P0.58Mg0.1K0.1O3.35を200g、導
電剤(人造黒鉛)30gとホモジナイザーで混合し、さ
らに結着剤として濃度2重量%のカルボキシメチルセル
ロース水溶液50g、ポリフッ化ビニリデン10gとを
加え混合したものと水を30g加えさらに混練混合し、
負極合剤ペーストを作成した。(Preparation of negative electrode mixture paste) As a negative electrode active material, 200 g of SnGe 0.1 B 0.5 P 0.58 Mg 0.1 K 0.1 O 3.35 and 30 g of a conductive agent (artificial graphite) were mixed with a homogenizer, and the mixture was further concentrated as a binder. 50 g of a 2% by weight aqueous solution of carboxymethylcellulose and 10 g of polyvinylidene fluoride were added and mixed, and 30 g of water was added and kneaded and mixed.
A negative electrode mixture paste was prepared.
【0141】(正極および負極電極シートの作成)上記
で作成した正極合剤ペーストをブレードコーターで厚さ
30μm のアルミニウム箔集電体の両面に、塗布量40
0g/m2、圧縮後のシート厚みが280μm になるよう
に塗布し、乾燥した後、ローラープレス機で圧縮成形し
所定の大きさに裁断し、帯状の正極シートを作成した。
さらにドライボックス(露点;−50℃以下の乾燥空
気)中で遠赤外線ヒーターにて充分脱水乾燥し、正極シ
ートを作成した。同様に、負極合剤ペーストを20μm
の銅箔集電体に塗布し、上記正極シート作成と同様の方
法で、塗布量70g/m2、圧縮後のシートの厚みが90
μm である負極シートを作成した。(Preparation of Positive and Negative Electrode Sheets) The positive electrode mixture paste prepared above was coated on both sides of a 30 μm thick aluminum foil current collector with a blade coater in an amount of 40 μm.
It was applied so that the sheet thickness after compression was 0 g / m 2 and the thickness after compression was 280 μm. After drying, it was compression-molded by a roller press and cut into a predetermined size to prepare a belt-shaped positive electrode sheet.
Further, in a dry box (dew point; dry air having a temperature of -50 ° C. or lower), dehydration and drying were sufficiently performed with a far-infrared heater to prepare a positive electrode sheet. Similarly, paste the negative electrode mixture paste to 20 μm
And the thickness of the sheet after compression is 90 g / m 2 and the thickness of the compressed sheet is 90 in the same manner as in the preparation of the positive electrode sheet.
A negative electrode sheet having a thickness of μm was prepared.
【0142】(高分子固体電解質の作成)本発明の化合
物P−1 16.5重量部、LiPF6 11重量部、ベンゾイルパ
ーオキシド 1.1重量部、エチレンカーボネート:プロピ
レンカーボネート=1:1(重量比)71.4重量部を混合
して均一溶液とした。本溶液を厚さ30μm の東燃タピ
ルス(株)製不織布TAPYRUS P22FW −OCS を介して塗布
した後、80℃にて10分加熱し厚さ50μm の高分子
固体電解質薄膜を作成した(SPE −20)。P-1 の代わり
にP-2,4,5,8,9,12,15,16,17 、化合物D を用いて同様な
方法にて高分子固体電解質薄膜(SPE-21)〜(SPE-30)
を作成した。[0142] Compound P-1 16.5 parts by weight (of creating polymer solid electrolyte) present invention, LiPF 6 11 parts by weight, benzoyl peroxide 1.1 parts by weight of ethylene carbonate: propylene carbonate = 1: 1 (by weight) 71.4 wt The parts were mixed to form a homogeneous solution. This solution was applied through a 30 μm-thick nonwoven fabric TAPYRUS P22FW-OCS manufactured by Tonen Tapils Co., Ltd., and then heated at 80 ° C. for 10 minutes to prepare a 50 μm-thick polymer solid electrolyte thin film (SPE-20). . Instead of P-1, P-2,4,5,8,9,12,15,16,17 and Compound D were used and the polymer solid electrolyte thin films (SPE-21) to (SPE- 30)
It was created.
【0143】(シリンダー電池の作成)図1に従い電池
の作り方を説明する。上記で作成した正極シート、高分
子固体電解質薄膜、負極シートさらに高分子固体電解質
薄膜(SPE-20)を順に積層し、これを渦巻き状に巻回し
た。この巻回した電極群(2)を負極端子を兼ねるニッ
ケルメッキを施した鉄製の有底円筒型電池缶(1)に収
納し、上部絶縁板(3)を更に挿入した。正極端子
(6)、絶縁リング、PTC 素子(63)、電流遮断体
(62)、圧力感応弁体(61)を積層したものをガス
ケット(5)に介してかしめて円筒型電池D-1を作成し
た。同様にして高分子固体電解質(SPE-21)〜(SPE-3
0)を用いた電池D-2 〜D-11を作成した。電池はそれぞ
れ10個ずつ作成した。(Preparation of Cylinder Battery) A method of preparing a battery will be described with reference to FIG. The positive electrode sheet, the polymer solid electrolyte thin film, the negative electrode sheet, and the polymer solid electrolyte thin film (SPE-20) prepared above were sequentially laminated and spirally wound. The wound electrode group (2) was housed in a nickel-plated iron bottomed cylindrical battery can (1) also serving as a negative electrode terminal, and an upper insulating plate (3) was further inserted. A stack of a positive electrode terminal (6), an insulating ring, a PTC element (63), a current interrupter (62), and a pressure-sensitive valve element (61) is caulked via a gasket (5) to form a cylindrical battery D-1. Created. Similarly, solid polymer electrolytes (SPE-21) to (SPE-3)
Batteries D-2 to D-11 using the above (0) were prepared. Ten batteries were prepared for each.
【0144】実施例3 負極材料として黒鉛粉末を用いる以外は実施例2と同様
の方法で円筒型電池を作成した。高分子固体電解質薄膜
はSPE-20,21,23,25,26,28,30を用い作成した電池をD-12
〜D-18とした。Example 3 A cylindrical battery was prepared in the same manner as in Example 2 except that graphite powder was used as a negative electrode material. The polymer solid electrolyte thin film was prepared using SPE-20, 21, 23, 25, 26, 28, and 30 batteries.
~ D-18.
【0145】(電池特性の評価)上記の方法で作成した
電池について、電流密度4.8mA /cm2 、充電終止電圧4.
1V、放電終止電圧2.7V、の条件で充放電を10回繰り返
し、10サイクル目における放電容量を求めた。これを
同一処方の10個の電池について調べ、その平均をその
電池の容量とした。このようにして各々の電池の容量を
求め、この値を電池番号1の電池の容量で割って相対容
量を求めた。また、それぞれの電池の300サイクル目
の放電容量を求め、10サイクル目の放電容量に対する
比を計算しサイクル容量として表わした。それぞれの値
を表2に示した。(Evaluation of Battery Characteristics) For the battery prepared by the above method, the current density was 4.8 mA / cm 2 , and the charging end voltage was 4.
The charge and discharge were repeated 10 times under the conditions of 1 V and a discharge end voltage of 2.7 V, and the discharge capacity at the 10th cycle was determined. This was examined for 10 batteries of the same prescription, and the average was taken as the capacity of the battery. Thus, the capacity of each battery was obtained, and this value was divided by the capacity of the battery of the battery number 1 to obtain the relative capacity. Further, the discharge capacity at the 300th cycle of each battery was determined, and the ratio to the discharge capacity at the 10th cycle was calculated and represented as the cycle capacity. Table 2 shows the respective values.
【0146】[0146]
【表3】 [Table 3]
【0147】上記の結果より、本発明の化合物を固体電
解質として用いた場合、容量の低下が見られずにサイク
ル性を向上させていることがわかる。また、サイクル安
定化効果は、負極に炭素材料を用いたときよりも、非晶
質の複合酸化物を用いたときの方がおおきいこともわか
る。一方、特開平2-29826 号に記載の共重合体組成物で
は、容量低下およびサイクル性が劣ることもわかった。From the above results, it can be seen that when the compound of the present invention is used as a solid electrolyte, the capacity is not reduced and the cyclability is improved. It can also be seen that the cycle stabilizing effect is greater when an amorphous composite oxide is used than when a carbon material is used for the negative electrode. On the other hand, it has also been found that the copolymer composition described in JP-A-2-29826 is inferior in capacity reduction and cycleability.
【0148】正極活物質が、LiNiO2やLiMnO2の場合に
も、以上の結果と同様であった。The same results were obtained when the positive electrode active material was LiNiO 2 or LiMnO 2 .
【0149】実施例4 (正極シートの作成1)正極活物質として、LiCoO2を4
3重量部、鱗片状黒鉛2重量部、アセチレンブラック2
重量部、さらに結着剤としてポリアクリロニトリル3重
量部を加え、アクリロニトリル100重量部を媒体とし
て混練して得られたスラリーを厚さ20μm のアルミニ
ウム箔にエクストルージョン式塗布機を使って塗設し、
乾燥後カレンダープレス機により圧縮成形した後、端部
にアルミニウム製のリード板を溶接し、厚さ95μm 、
幅54mm×長さ49mmの正極シート(CA-1) を作成し
た。Example 4 (Preparation of Positive Electrode Sheet 1) LiCoO 2 was used as a positive electrode active material.
3 parts by weight, flake graphite 2 parts by weight, acetylene black 2
Parts by weight, and 3 parts by weight of polyacrylonitrile as a binder were further added, and a slurry obtained by kneading with 100 parts by weight of acrylonitrile as a medium was applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm using an extrusion coating machine.
After drying and compression molding with a calender press machine, an aluminum lead plate was welded to the end, and a thickness of 95 μm,
A positive electrode sheet (CA-1) having a width of 54 mm and a length of 49 mm was prepared.
【0150】(正極シートの作成2)正極活物質とし
て、LiMn2 O4 を43重量部、鱗片状黒鉛2重量
部、アセチレンブラック2重量部、さらに結着剤として
ポリアクリロニトリル3重量部を加え、アクリロニトリ
ル100重量部を媒体として混練して得られたスラリー
を厚さ20μmのアルミニウム箔にエクストルージョン
式塗布機を使って塗設し、乾燥後カレンダープレス機に
より圧縮成形した後、端部にアルミニウム製のリード板
を溶接し、厚さ114μm、幅54mm×長さ49mmの正
極シートを作製した(CA−2)。(Preparation of positive electrode sheet 2) As a positive electrode active material, 43 parts by weight of LiMn 2 O 4 , 2 parts by weight of flaky graphite, 2 parts by weight of acetylene black, and 3 parts by weight of polyacrylonitrile as a binder were added. A slurry obtained by kneading 100 parts by weight of acrylonitrile as a medium is applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm by using an extrusion type applicator, and after being dried and compression-molded by a calender press, an aluminum-made end is formed. Was welded to produce a positive electrode sheet having a thickness of 114 μm, a width of 54 mm and a length of 49 mm (CA-2).
【0151】(正極シートの作成3)正極活物質とし
て、LiNi O2 を43重量部、鱗片状黒鉛2重量部、
アセチレンブラック2重量部、さらに結着剤としてポリ
アクリロニトリル3重量部を加え、アクリロニトリル1
00重量部を媒体として混練して得られたスラリーを厚
さ20μmのアルミニウム箔にエクストルージョン式塗
布機を使って塗設し、乾燥後カレンダープレス機により
圧縮成形した後、端部にアルミニウム製のリード板を溶
接し、厚さ75μm、幅54mm×長さ49mmの正極シー
トを作製した(CA−3)。(Preparation 3 of Positive Electrode Sheet) As a positive electrode active material, 43 parts by weight of LiNiO 2 , 2 parts by weight of flake graphite,
2 parts by weight of acetylene black and 3 parts by weight of polyacrylonitrile as a binder were added, and acrylonitrile 1 was added.
The slurry obtained by kneading the mixture with 00 parts by weight as a medium was applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm using an extrusion coating machine, dried, compression-molded by a calender press, and an aluminum The lead plate was welded to produce a positive electrode sheet having a thickness of 75 μm, a width of 54 mm and a length of 49 mm (CA-3).
【0152】(負極シートの作成1)負極活物質として
SnSiO3 を43重量部、導電剤としてアセチレンブ
ラック2重量部とグラファイト2重量部の割合で混合
し、さらに結着剤としてポリアクリロニトリルを3重量
部を加え、N‐メチルピロリドン100重量部を媒体と
して混練して負極合剤スラリーを得た。次にα−アルミ
ナ45重量部、グラファイト7重量部、ポリアクリロニ
トリル3重量部、N‐メチルピロリドン100重量部の
割合で混合し、補助層スラリーを得た。負極合剤スラリ
ーを下層、補助層スラリーを上層として厚さ10μmの
銅箔にエクストルージョン式塗布機を使って塗設し、乾
燥後カレンダープレス機により圧縮成形して厚さ46μ
m、幅55mm×長さ50mmの負極シートを作成した。負
極シートの端部にニッケル製のリード板を溶接した後、
露点−40℃以下の乾燥空気中で230℃で1時間熱処
理した。熱処理は遠赤外線ヒーターを用いて行った。熱
処理後の負極シート全面に4mm×55mmに裁断した厚さ
35μmのリチウム箔(純度99.8%)をシートの長
さ方向に対して直角に10mm間隔で貼り付けした(AN
‐1)。(Preparation of Negative Electrode Sheet 1) 43 parts by weight of SnSiO 3 as a negative electrode active material, 2 parts by weight of acetylene black and 2 parts by weight of graphite as a conductive agent, and 3 parts by weight of polyacrylonitrile as a binder were mixed. Was added and kneaded with 100 parts by weight of N-methylpyrrolidone as a medium to obtain a negative electrode mixture slurry. Next, 45 parts by weight of α-alumina, 7 parts by weight of graphite, 3 parts by weight of polyacrylonitrile, and 100 parts by weight of N-methylpyrrolidone were mixed to obtain an auxiliary layer slurry. The negative electrode mixture slurry is applied as a lower layer and the auxiliary layer slurry as an upper layer on a copper foil having a thickness of 10 μm using an extrusion coating machine, dried, and then compression-molded by a calender press to obtain a thickness of 46 μm.
m, a negative electrode sheet having a width of 55 mm and a length of 50 mm was prepared. After welding a nickel lead plate to the end of the negative electrode sheet,
Heat treatment was performed at 230 ° C. for 1 hour in dry air having a dew point of −40 ° C. or less. The heat treatment was performed using a far infrared heater. A 35 μm-thick lithium foil (purity: 99.8%) cut into 4 mm × 55 mm was attached to the entire surface of the heat-treated negative electrode sheet at 10 mm intervals perpendicular to the sheet length direction (AN).
-1).
【0153】(負極シートの作成2)負極シートの作成
1にて、SnSiO3 をSn0.8 Al0.2 B0.3 P0.2
Si 0.5 O3.6 、SnAl0.4 B0.5 Cs0.1 P0.5 O
3.65とした以外は同様にして、端部にニッケル製のリー
ド板を溶接したリチウム箔を貼り付けた幅55mm×長さ
50mmの負極シート(AN‐2)、(AN‐3)を作成
した。(Preparation of negative electrode sheet 2) Preparation of negative electrode sheet
At 1, SnSiOThreeTo Sn0.8 Al0.2B0.3P0.2
Si 0.5O3.6, SnAl0.4B0.5Cs0.1P0.5O
3.65In the same way except that
55mm width x length with a lithium foil with a welded plate
50mm negative electrode sheets (AN-2) and (AN-3) are made
did.
【0154】(負極シートの作成3)負極活物質として
メソフェースピッチ系炭素材料(ペトカ社)を43重量
部、導電剤としてアセチレンブラック2重量部とグラフ
ァイト2重量部の割合で混合し、さらに結着剤としてポ
リアクリロニトリルを3重量部を加え、N‐メチルピロ
リドン100重量部を媒体として混練して負極合剤スラ
リーを得た。負極合剤スラリーを厚さ10μmの銅箔に
エクストルージョン式塗布機を使って塗設し、乾燥後カ
レンダープレス機により圧縮成形して厚さ46μm、幅
55mm×長さ50mmの負極シートを作成した。負極シー
トの端部にニッケル製のリード板を溶接した後、露点−
40℃以下の乾燥空気中で230℃で1時間熱処理し
た。熱処理は遠赤外線ヒーターを用いて行った。(AN
‐4)。(Preparation of Negative Electrode Sheet 3) 43 parts by weight of a mesoface pitch-based carbon material (Petoka) as a negative electrode active material, and 2 parts by weight of acetylene black and 2 parts by weight of graphite as conductive agents were mixed and further combined. 3 parts by weight of polyacrylonitrile was added as a binder, and kneaded with 100 parts by weight of N-methylpyrrolidone as a medium to obtain a negative electrode mixture slurry. The negative electrode mixture slurry was applied to a 10-μm-thick copper foil using an extrusion coating machine, dried and then compression-molded by a calender press to prepare a negative electrode sheet having a thickness of 46 μm, a width of 55 mm and a length of 50 mm. . After welding a lead plate made of nickel to the end of the negative electrode sheet, the dew point
Heat treatment was performed at 230 ° C. for 1 hour in dry air of 40 ° C. or less. The heat treatment was performed using a far infrared heater. (AN
-4).
【0155】(高分子固体電解質の作成)実施例2と同
様の方法で作成した。(Preparation of Polymer Solid Electrolyte) A polymer solid electrolyte was prepared in the same manner as in Example 2.
【0156】(シート電池の作成)負極シート,正極シ
ートはそれぞれ露点−40℃以下の乾燥空気中で230
℃で30分脱水乾燥した。ドライ雰囲気中で、幅54mm
×長さ49mmの脱水乾燥済み正極シート(CA‐1)
(11)、幅60mm×長さ60mmに裁断した高分子固体
電解質薄膜(SPE−20)(12)、幅55mm×長さ
50mmの脱水乾燥済み負極シート(AN‐1)(13)
の順で積層し、ポリエチレン(50μm)‐ポリエチレ
ンテレフタレート(50μm)のラミネートフィルムよ
りなる外装材を使用し4縁を真空下で熱融着して密閉
し、シート型電池(SB‐1)を作成した。同様にして
表4に示すような構成のシート型電池をSB-2〜SB-16 を
作成した。(Preparation of Sheet Battery) Each of the negative electrode sheet and the positive electrode sheet was placed in a dry air having a dew point of −40 ° C. or less in dry air.
Dehydrated and dried at 30 ° C for 30 minutes. 54mm width in dry atmosphere
× Dehydrated and dried positive electrode sheet with a length of 49 mm (CA-1)
(11), polymer solid electrolyte thin film (SPE-20) cut into a width of 60 mm x length of 60 mm (SPE-20) (12), a dehydrated and dried negative electrode sheet (AN-1) of width 55 mm x length 50 mm (13)
Then, using a packaging material consisting of a laminated film of polyethylene (50 μm) -polyethylene terephthalate (50 μm), heat-sealing the four edges under vacuum and sealing to create a sheet-type battery (SB-1) did. Similarly, sheet batteries SB-2 to SB-16 having the configuration shown in Table 4 were prepared.
【0157】[0157]
【表4】 [Table 4]
【0158】(電池性能の評価)上記の方法で作成した
シート型電池について、電流密度2.3mA/cm2 、充電終止
電圧4.2V、放電終止電圧2.6V、の条件で充放電を10回
繰り返し、10サイクル目における放電容量を求めた。
これを同一処方の10個の電池について調べ、その平均
をその電池の容量とした。このようにして各々の電池の
容量を求め、この値をSB-2〜5,11はSB-1で、SB-12 はSB
-6で、SB-13 はSB-7で、SB-14 はSB-8で、SB-15 はSB-9
で、SB-16 はSB-10 で割って、同じ電極組成同士の相対
容量を求めた。また、それぞれの電池の300サイクル
目の放電容量を求め、10サイクル目の放電容量に対す
る比を計算しサイクル容量として表わした。それぞれの
値を表5に示した。(Evaluation of Battery Performance) The sheet type battery prepared by the above method was repeatedly charged and discharged 10 times under the conditions of a current density of 2.3 mA / cm 2 , a charge end voltage of 4.2 V, and a discharge end voltage of 2.6 V. The discharge capacity at the tenth cycle was determined.
This was examined for 10 batteries of the same prescription, and the average was taken as the capacity of the battery. In this way, the capacity of each battery is obtained, and this value is referred to as SB-1 for SB-2 to 5,11 and SB-12 for SB-12.
-6, SB-13 is SB-7, SB-14 is SB-8, SB-15 is SB-9
Then, SB-16 was divided by SB-10 to obtain the relative capacity between the same electrode compositions. Further, the discharge capacity at the 300th cycle of each battery was determined, and the ratio to the discharge capacity at the 10th cycle was calculated and represented as the cycle capacity. Table 5 shows the values.
【0159】[0159]
【表5】 [Table 5]
【0160】上記の結果より、本発明の化合物を固体電
解質として用いた場合、容量の低下が見られずにサイク
ル性を向上させていることがわかる。From the above results, it can be seen that when the compound of the present invention was used as a solid electrolyte, the capacity was not reduced and the cycleability was improved.
【0161】[0161]
【発明の効果】本発明の化合物より、製膜性にすぐれイ
オン伝導性も高い固体電解質がえられ、また、容量を損
なうことなく、サイクル安定性を向上させることのでき
る非水電解液二次電池が得られた。EFFECTS OF THE INVENTION From the compound of the present invention, a solid electrolyte having excellent film-forming properties and high ion conductivity can be obtained, and a non-aqueous electrolyte secondary solution capable of improving cycle stability without losing capacity. A battery was obtained.
【図1】実施例に使用したシリンダー型電池の断面図を
示す。FIG. 1 is a sectional view of a cylinder type battery used in Examples.
【図2】実施例に使用したシート型電池の概念図を示
す。FIG. 2 shows a conceptual diagram of a sheet-type battery used in Examples.
1 負極を兼ねる電池缶 2 巻回電極群 3 上部絶縁板 4 正極リード 5 ガスケット 6 正極端子を兼ねる電池蓋 11 正極シート 12 高分子固体電解質 13 負極シート 14 正極端子 15 負極端子 61 圧力感応弁体 62 電流遮断素子(スイッチ) 63 PTC 素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery can also serve as a negative electrode 2 Wound electrode group 3 Upper insulating plate 4 Positive electrode lead 5 Gasket 6 Battery lid also serving as a positive electrode terminal 11 Positive sheet 12 Polymer solid electrolyte 13 Negative sheet 14 Positive terminal 15 Negative terminal 61 Pressure sensitive valve body 62 Current cutoff element (switch) 63 PTC element
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08F 299/02 C08F 299/02 C08K 3/00 C08K 3/00 C08L 25/18 C08L 25/18 55/00 55/00 H01M 10/40 H01M 10/40 B Z Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI C08F 299/02 C08F 299/02 C08K 3/00 C08K 3/00 C08L 25/18 C08L 25/18 55/00 55/00 H01M 10/40 H01M 10/40 B Z
Claims (3)
れるモノマーおよび/または下記一般式(2)で表わさ
れるモノマーと周期律表Ia又はIIa族に属する金属イ
オンの塩を溶解したイオン伝導性溶媒を重合し、高分子
マトリックスを形成せしめたことを特徴とする高分子固
体電解質。 一般式(1) 【化1】 式中、R1およびR2は水素原子またはアルキル基を表わ
す。R3は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリ
ール基、アラルキル基、−CO-R4 基又は-SO2-R4基を表
わし、R4はアルキル基、アルケニル基、アリール基、ア
ラルキル基を表わす。L1は、下記一般式(3)〜(5)
で表わされる原子団を表わす。 一般式(2) 【化2】 式中、R5、R6およびL2はそれぞれR1、R2およびL1と同義
である。L3は、z価の連結基を表わす。zは2以上の整
数を表わす。 一般式(3) 【化3】 一般式(4) 【化4】 一般式(5) 【化5】 式中、R7は低級アルキレン基を表わす。R8およびR9は、
水素原子、またはアルキル基を表わす。pは0〜30の整
数を表わし、qおよびrはそれぞれ独立に1〜30の整数
である。An ionic conductivity obtained by dissolving at least a monomer represented by the following general formula (1) and / or a salt of a metal ion belonging to the group Ia or IIa of the periodic table. A polymer solid electrolyte characterized by forming a polymer matrix by polymerizing a solvent. General formula (1) In the formula, R 1 and R 2 represent a hydrogen atom or an alkyl group. R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an aralkyl group, a —CO—R 4 group or a —SO 2 —R 4 group, and R 4 represents an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an aralkyl group Represents L 1 is represented by the following general formulas (3) to (5)
Represents an atomic group represented by General formula (2) In the formula, R 5 , R 6 and L 2 have the same meanings as R 1 , R 2 and L 1 , respectively. L 3 represents a z-valent linking group. z represents an integer of 2 or more. General formula (3) General formula (4) General formula (5) In the formula, R 7 represents a lower alkylene group. R 8 and R 9 are
Represents a hydrogen atom or an alkyl group. p represents an integer of 0 to 30, and q and r are each independently an integer of 1 to 30.
を共に含有することを特徴とする請求項1に記載の高分
子固体電解質。2. The solid polymer electrolyte according to claim 1, wherein the mixture contains an acrylate monomer.
において、電池内に請求項1又は2に記載の高分子固体
電解質を含有することを特徴とする非水電解液二次電
池。3. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode, wherein the polymer solid electrolyte according to claim 1 is contained in the battery.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10149622A JPH11339557A (en) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | Solid polymer electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery using it |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11339557A true JPH11339557A (en) | 1999-12-10 |
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ID=15479252
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JP10149622A Pending JPH11339557A (en) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | Solid polymer electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery using it |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11339557A (en) |
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-
1998
- 1998-05-29 JP JP10149622A patent/JPH11339557A/en active Pending
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