RU2373592C1 - Polymer electrolyte, method of its production and electrochemical element - Google Patents

Polymer electrolyte, method of its production and electrochemical element Download PDF

Info

Publication number
RU2373592C1
RU2373592C1 RU2008138697/09A RU2008138697A RU2373592C1 RU 2373592 C1 RU2373592 C1 RU 2373592C1 RU 2008138697/09 A RU2008138697/09 A RU 2008138697/09A RU 2008138697 A RU2008138697 A RU 2008138697A RU 2373592 C1 RU2373592 C1 RU 2373592C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polymer
polymer electrolyte
weight
electrolyte
solvent
Prior art date
Application number
RU2008138697/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Акира ЙОСИНО (JP)
Акира ЙОСИНО
Хитоси СОБУКАВА (JP)
Хитоси СОБУКАВА
Original Assignee
Асахи Касеи Кабусики Кайся
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Асахи Касеи Кабусики Кайся filed Critical Асахи Касеи Кабусики Кайся
Application granted granted Critical
Publication of RU2373592C1 publication Critical patent/RU2373592C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, particularly to polymer electrolyte with high ionic conductivity that contains copolymer of ethylene unsaturated compound and carbon monoxide, to method of its production and electrochemical element made thereof. Proposed electrolyte comprises polymer material and electrolyte salt, or polymer material, solvent and electrolyte salt wherein copolymer made up of 50% to 90% molar of ethylene unsaturated compound and 1% to 50% molar of carbon monoxide makes from 66.7 to 100 % by weight of this polymer material. Method is described to produce such polymer electrolyte and electrochemical device made thereof.
EFFECT: high ionic conductivity and reliability of operation of electrochemical elements operated at over 100 V.
11 cl, 1 dwg, 11 tbl, 34 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Настоящее изобретение касается полимерного электролита с высокой ионной проводимостью, содержащего сополимер этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода, и способа его получения. Настоящее изобретение дополнительно касается электрохимического устройства, использующего данный полимерный электролит, которое имеет отличную устойчивость к утечке жидкости, термостойкость и безопасное функционирование.The present invention relates to a polymer polymer with high ionic conductivity containing a copolymer of ethylene unsaturated compounds and carbon monoxide, and a method for its preparation. The present invention further relates to an electrochemical device using this polymer electrolyte, which has excellent resistance to liquid leakage, heat resistance and safe operation.

Понятие «сополимер этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода» в данном описании включает в себя также примеры чередующегося сополимера, и все они вместе называются (чередующимся) сополимером в зависимости от контекста описания.The term "ethylene unsaturated compound and carbon monoxide copolymer" as used herein also includes examples of an alternating copolymer, and all are collectively referred to as an (alternating) copolymer depending on the context of the description.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

С тех пор как портативные информационные устройства, такие как портативный компьютер и сотовый телефон, стали популярными, необходимость в электрохимических устройствах, таких как батарея первичных источников тока, аккумуляторная батарея и конденсатор с двойным электрическим слоем, применяемых в качестве источников питания для данных устройств, быстро увеличилась. От этих устройств особенно требуется быть компактными и легкими подобно тонкой пленке, и одновременно также ожидается улучшение их надежности. В последние годы в добавление к источникам питания для портативных информационных устройств, были разработаны новые применения, такие как источники питания для гибридных электромобилей и сохранения энергии, и, таким образом, потребовалось дополнительно улучшить надежность.Since portable information devices, such as a laptop computer and cell phone, have become popular, the need for electrochemical devices such as a primary current source battery, a rechargeable battery and a double electric layer capacitor used as power sources for these devices has been rapidly increased. These devices are especially required to be compact and lightweight like a thin film, and at the same time their reliability is also expected to improve. In recent years, in addition to power supplies for portable information devices, new applications have been developed, such as power supplies for hybrid electric vehicles and energy conservation, and thus reliability needs to be further improved.

Обычно в электрохимическом устройстве используют раствор электролита, в котором электролитная соль растворена в растворителе, и, когда вытекающая жидкость и раствор электролита представляют собой неводные растворы электролита, возникают неприятности, такие как воспламенение и возгорание, что является основным фактором снижения надежности. Соответственно, эти проблемы можно решать, используя твердый электролит вместо раствора электролита. В частности, полимерный электролит легко образует тонкую пленку и имеет прекрасные механические свойства и гибкость, и поэтому является очень перспективным материалом.Typically, in an electrochemical device, an electrolyte solution is used in which the electrolyte salt is dissolved in a solvent, and when the effluent and the electrolyte solution are non-aqueous electrolyte solutions, troubles such as ignition and fire are a major factor in reducing reliability. Accordingly, these problems can be solved using solid electrolyte instead of electrolyte solution. In particular, the polymer electrolyte easily forms a thin film and has excellent mechanical properties and flexibility, and therefore is a very promising material.

С этих точек зрения были проведены многие исследования в отношении полимерного электролита за последние годы, и было много предложений с тех пор, как сначала обнаружили, что получена ионная проводимость путем образования композита соли щелочного металла определенного типа с высокомолекулярным полимером на основе полиэтиленоксида (смотри непатентный документ 1).From these points of view, many studies have been carried out on polymer electrolyte in recent years, and there have been many proposals since it was first discovered that ionic conductivity was obtained by forming a composite of a certain type of alkali metal salt with a high molecular weight polyethylene oxide polymer (see non-patent document one).

Патентный документ 1 предлагает полутвердые гелеобразные полимерные электролиты, содержащие метилполиметакрилат, электролитные соли, такие какPatent Document 1 proposes semi-solid gel polymer polymer electrolytes containing methyl polymethacrylate, electrolyte salts such as

LiClO4 или LiBF4, и органический растворитель.LiClO 4 or LiBF 4 , and an organic solvent.

Патентный документ 2 предлагает электрохимический генератор, использующий твердофазные полимерные электролиты, в которых электролитная соль является солюбилизированной твердорастворимой в высокомолекулярном полимере, содержащем гетероатомы, такой как кислород или азот, а полиэтиленоксид и полиамид показаны в качестве примеров полимерного материала в данном документе.Patent Document 2 proposes an electrochemical generator using solid-phase polymer electrolytes in which the electrolyte salt is solubilized solid-soluble in a high molecular weight polymer containing heteroatoms such as oxygen or nitrogen, and polyethylene oxide and polyamide are shown as examples of the polymeric material in this document.

Патентный документ 3 предлагает композицию гелеобразного полимерного электролита, в которой электролитная соль растворена в смеси высокомолекулярного полимера, имеющего диэлектрическую постоянную 4 или больше, и органического растворителя, имеющего диэлектрическую постоянную 10 или больше, и показывает, что примеры полимерного материала, удовлетворяющего таким требованиям, включают в себя нитроцеллюлозу, фенольную смолу, поливинилиденфторид, полиакрилонитрил и хлорсульфонатированный полиэтилен.Patent Document 3 provides a gel polymer polymer electrolyte composition in which an electrolyte salt is dissolved in a mixture of a high molecular weight polymer having a dielectric constant of 4 or more and an organic solvent having a dielectric constant of 10 or more, and shows that examples of a polymer material satisfying such requirements include includes nitrocellulose, phenolic resin, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile and chlorosulfonated polyethylene.

Патентный документ 4 описывает литиевую твердоэлектролитную ячейку, использующую литий в качестве отрицательного электрода и халькогенид металла в качестве положительного электрода, и показывает, что примеры твердого электролита включают в себя полимерные электролиты, использующие сополимер винилиденфторида, поливинилхлорид, поливинилацетат, поливинилпирролидон или подобные.Patent Document 4 describes a lithium solid electrolyte cell using lithium as a negative electrode and metal chalcogenide as a positive electrode, and shows that examples of solid electrolyte include polymer electrolytes using a vinylidene fluoride copolymer, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyvinylpyrrolidone or the like.

Патентный документ 5 предлагает ионопроводящую твердую композицию, использующую полимерный материал, и описывает полисилоксан в качестве прекрасного полимерного материала.Patent Document 5 provides an ion-conducting solid composition using a polymeric material and describes polysiloxane as an excellent polymeric material.

Патентный документ 6 описывает гибридный ионный проводник, использующий оксиэтилен(мет)акрилатный полимер.Patent Document 6 describes a hybrid ionic conductor using an oxyethylene (meth) acrylate polymer.

Кроме того, патентный документ 7 описывает композицию ионопроводящей сшитой смолы на основе алифатической эпоксидной смолы, патентный документ 8 описывает полимерный электролит на основе полифосфазена, патентный документ 9 описывает ионопроводящий полимерный комплекс, содержащий полиалкиленкарбонат, соли металлов и органический растворитель, патентный документ 10 описывает полимерный твердый электролит и полимерную твердоэлектролитную ячейку, использующую полиуретан, и патентный документ 11 описывает, например, ионопроводящую композицию на основе поливинилового спирта.In addition, Patent Document 7 describes an aliphatic epoxy resin based ionic conductive resin composition, Patent Document 8 describes a polyphosphazene-based polymer electrolyte, Patent Document 9 describes an ionic polymer complex containing polyalkylene carbonate, metal salts and an organic solvent, Patent Document 10 describes a polymer solid. an electrolyte and a polymer solid electrolyte cell using polyurethane, and Patent Document 11 describes, for example, an ion conducting component itsiyu based on polyvinyl alcohol.

Что касается полимерного электролита, то, как описано выше, были предложены два вида полимерных материалов, а именно твердофазный полимерный электролит, содержащий полимерный материал и электролитную соль, и гелеобразный полимерный электролит, смешанный с полимерным материалом и электролитной солью, и дополнительно растворителем, но все еще сохраняется следующая существенная проблема.As for the polymer electrolyte, as described above, two types of polymer materials were proposed, namely, a solid-phase polymer electrolyte containing a polymer material and an electrolyte salt, and a gel-like polymer electrolyte mixed with a polymer material and an electrolyte salt, and additionally a solvent, but all the following significant problem still persists.

А именно, не было предложено материала, обеспечивающего на деле необходимую ионную проводимость для твердофазного полимерного электролита. Кроме того, необходимо подмешивать большое количество растворителя, чтобы получить нужную ионную проводимость в случае гелеобразного полимерного электролита. Поэтому, с точки зрения надежности, надежность каждого из этих электролитов только на один уровень лучше, чем надежность электрохимического устройства, использующего обычный жидкий электролит, и, таким образом, высокая надежность, исходно ожидаемая для полимерного электролита, не была достигнута.Namely, no material has been proposed that actually provides the necessary ionic conductivity for a solid-phase polymer electrolyte. In addition, it is necessary to mix a large amount of solvent to obtain the desired ionic conductivity in the case of a gel polymer electrolyte. Therefore, from the point of view of reliability, the reliability of each of these electrolytes is only one level better than the reliability of an electrochemical device using a conventional liquid electrolyte, and thus, the high reliability initially expected for a polymer electrolyte has not been achieved.

Впоследствии, в связи с коммерческим применением ионно-литиевой аккумуляторной батареи, было предложено применять в ионно-литиевой аккумуляторной батарее полимерный электролит (смотри патентный документ 12). Таким образом, активно провели изучение полимерного электролита, и ионно-литиевая аккумуляторная батарея, использующая гелеобразный полимерный электролит, была запущена в серийное производство. Однако, как описано выше, этот гелеобразный полимерный электролит содержал большое количество растворителя, и высокая надежность, исходно ожидаемая для полимерного электролита, не была получена. В результате на рынке ионно-литиевых аккумуляторных батарей большая часть продукта представлена батареями, использующими жидкий электролит, и рыночная доля ионно-литиевой аккумуляторной батареи, использующей гелеобразный полимерный электролит, очень мала. Чтобы решить эту проблему, исследовали различные полимерные материалы, и патентный документ 13 предлагает ион-проводящий полимерный электролит, содержащий полимер А, имеющий карбонильную группу (от 1 до 40% по массе), полимер В на основе поливинилиденфторида (от 20 до 70% по массе), соль металла С (от 1 до 50% по массе) и органический растворитель D (от 20 до 85% по массе). Здесь предпочтительные примеры полимера А, имеющего карбонильную группу, включают в себя полиэфиры, поликарбонаты и полиэфиркарбонаты, и его другие примеры дополнительно включают в себя полиамиды, полипептиды, полиуретаны и поликетоны. Однако эта система также содержит большое количество органического растворителя, и ионная проводимость не всегда удовлетворительна.Subsequently, in connection with the commercial use of a lithium-ion battery, it was proposed to use a polymer electrolyte in a lithium-ion battery (see Patent Document 12). Thus, we actively studied polymer electrolyte, and a lithium-ion battery using a gel-like polymer electrolyte was put into serial production. However, as described above, this gel-like polymer electrolyte contained a large amount of solvent, and the high reliability initially expected for the polymer electrolyte was not obtained. As a result, in the lithium-ion battery market, most of the product is represented by liquid electrolyte batteries, and the market share of the lithium-ion battery using a gel polymer electrolyte is very small. To solve this problem, various polymeric materials were investigated, and Patent Document 13 proposes an ion-conducting polymer electrolyte containing polymer A having a carbonyl group (1 to 40% by weight), polymer B based on polyvinylidene fluoride (20 to 70% by weight) mass), a metal salt C (from 1 to 50% by mass) and an organic solvent D (from 20 to 85% by mass). Here, preferred examples of polymer A having a carbonyl group include polyesters, polycarbonates and polyester carbonates, and other examples thereof further include polyamides, polypeptides, polyurethanes and polyketones. However, this system also contains a large amount of organic solvent, and ionic conductivity is not always satisfactory.

Как описано выше, хотя ионно-литиевая аккумуляторная батарея, использующая гелеобразный полимерный электролит, применяется на практике только в случаях частичного использования компактных батарей для конечных потребителей, основные проблемы в данной ситуации все еще заключаются в разработке полимерного электролита.As described above, although a lithium-ion rechargeable battery using a gel-like polymer electrolyte is only used in practice in cases of partial use of compact batteries for end users, the main problems in this situation are still the development of a polymer electrolyte.

Патентный документ 1: JР-А-54-104541Patent Document 1: JP-A-54-104541

Патентный документ 2: JР-А-55-098480Patent Document 2: JP-A-55-098480

Патентный документ 3: JР-А-57-143356Patent Document 3: JP-A-57-143356

Патентный документ 4: JР-А-58-075779Patent Document 4: JP-A-58-075779

Патентный документ 5: JР-А-59-230058Patent Document 5: JP-A-59-230058

Патентный документ 6: JР-А-60-031555Patent Document 6: JP-A-60-031555

Патентный документ 7: JР-А-60-248724Patent Document 7: JP-A-60-248724

Патентный документ 8: JР-А-61-254626Patent Document 8: JP-A-61-254626

Патентный документ 9: JР-А-62-030147Patent Document 9: JP-A-62-030147

Патентный документ 10: JР-А-01-197974Patent Document 10: JP-A-01-197974

Патентный документ 11: JР-А-01-284508Patent Document 11: JP-A-01-284508

Патентный документ 12: JР-А-01-241767Patent Document 12: JP-A-01-241767

Патентный документ 13: JР-А-11-060870Patent Document 13: JP-A-11-060870

Непатентный документ 1: P.V. Wright, Polymer, 14, 589, (1973)Non-Patent Document 1: P.V. Wright, Polymer, 14, 589, (1973)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE INVENTION

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ДАННЫМ ИЗОБРЕТЕНИЕМPROBLEMS SOLVED BY THIS INVENTION

Как описано выше, трудно достичь одновременно ионной проводимости и надежности в обычном полимерном электролите. В частности, в последние годы развилась область крупномасштабного применения, такого как гибридные электромобили, требующая более высокой надежности, и требование присущей им надежности, которую должен по природе иметь полимерный электролит, увеличилось более чем когда-либо. Кроме того, полимерный электролит обычно применяют при высоком напряжении 100 В или больше в данной области крупномасштабного применения, и потребовался полимерный электролит, имеющий высокую ионную проводимость и высокую надежность, для получения биполярного электрода, то есть наиболее рациональной структуры электрода для использования при таких высоких напряжениях.As described above, it is difficult to achieve both ionic conductivity and reliability in a conventional polymer electrolyte. In particular, in recent years, a field of large-scale application has developed, such as hybrid electric vehicles, requiring higher reliability, and the demand for their inherent reliability, which a polymer electrolyte should naturally have, has increased more than ever. In addition, a polymer electrolyte is usually used at a high voltage of 100 V or more in a given large-scale field of application, and a polymer electrolyte having high ionic conductivity and high reliability was required to obtain a bipolar electrode, that is, the most rational electrode structure for use at such high voltages .

Настоящее изобретение осуществлено, чтобы решить эти проблемы, и обеспечивает твердофазный полимерный электролит, имеющий высокую ионную проводимость, путем выбора конкретного полимерного материала, а именно, гелеобразного полимерного электролита, имеющего высокую ионную проводимость, путем добавления небольшого количества растворителя в степени, не ухудшающей надежность, и способ получения данных электролитов. Кроме того, настоящее изобретение также обеспечивает электрохимическое устройство, имеющее прекрасные выходные характеристики и высокую надежность за счет использования данных полимерных электролитов.The present invention is implemented to solve these problems, and provides a solid-phase polymer electrolyte having high ionic conductivity by selecting a particular polymer material, namely a gel-like polymer electrolyte having high ionic conductivity, by adding a small amount of solvent to an extent that does not impair reliability, and a method for producing electrolyte data. In addition, the present invention also provides an electrochemical device having excellent output characteristics and high reliability through the use of these polymer electrolytes.

СРЕДСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ДАННЫХ ПРОБЛЕМMEANS FOR SOLVING THESE PROBLEMS

Авторы настоящего изобретения провели интенсивные исследования, чтобы решить вышеуказанные проблемы. В результате авторы обнаружили, что вышеуказанные проблемы могут быть решены путем использования (чередующегося) сополимера этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода согласно настоящему изобретению.The authors of the present invention conducted intensive research to solve the above problems. As a result, the authors found that the above problems can be solved by using the (alternating) copolymer of ethylene unsaturated compounds and carbon monoxide according to the present invention.

Полимерный электролит настоящего изобретения представляет собой полимерный электролит, содержащий полимерный материал и электролитную соль, или полимерный материал, растворитель и электролитную соль, отличающийся тем, что от 66,7% по массе до 100% по массе полимерного материала представляют собой сополимер от 50 до 99 мол.% этиленового ненасыщенного соединения и от 1 до 50 мол.% моноксида углерода.The polymer electrolyte of the present invention is a polymer electrolyte containing a polymer material and an electrolyte salt, or a polymer material, a solvent and an electrolyte salt, characterized in that from 66.7% by weight to 100% by weight of the polymer material is a copolymer from 50 to 99 mol.% ethylene unsaturated compounds and from 1 to 50 mol.% carbon monoxide.

Кроме того, полимерный электролит настоящего изобретения представляет собой полимерный электролит, содержащий полимерный материал и электролитную соль, или полимерный материал, растворитель и электролитную соль, отличающийся тем, что 100% по массе полимерного материала представляют собой сополимер от 50 до 99 мол.% этиленового ненасыщенного соединения и от 1 до 50 мол.% моноксида углерода, и массовое отношение растворителя к сумме растворителя и полимерного материала составляет 0 или больше, и меньше, чем 33,3%.In addition, the polymer electrolyte of the present invention is a polymer electrolyte containing a polymeric material and an electrolyte salt, or a polymeric material, a solvent and an electrolyte salt, characterized in that 100% by weight of the polymeric material is a copolymer of from 50 to 99 mol% of ethylene unsaturated compounds and from 1 to 50 mol.% carbon monoxide, and the mass ratio of solvent to the amount of solvent and polymer material is 0 or more, and less than 33.3%.

Кроме того, полимерный электролит настоящего изобретения отличается тем, что данный сополимер содержит чередующийся сополимер этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода.In addition, the polymer electrolyte of the present invention is characterized in that the copolymer comprises an alternating copolymer of ethylene unsaturated compound and carbon monoxide.

Кроме того, способ получения полимерного электролита настоящего изобретения отличается тем, что включает этапы: растворения полимерного материала, содержащего от 66,7% по массе до 100% по массе сополимера от 50 до 99 мол.% этиленового ненасыщенного соединения и от 1 до 50 мол.% моноксида углерода в растворе, где от 30% по массе до 90% по массе электролитной соли растворено в растворителе; формования полученной смеси в произвольную форму; и удаления части или всего растворителя.In addition, the method for producing a polymer electrolyte of the present invention is characterized in that it comprises the steps of: dissolving a polymer material containing from 66.7% by weight to 100% by weight of a copolymer from 50 to 99 mol% of an ethylenically unsaturated compound and from 1 to 50 mol .% carbon monoxide in solution, where from 30% by weight to 90% by weight of the electrolyte salt is dissolved in a solvent; molding the resulting mixture into arbitrary shape; and removing part or all of the solvent.

Кроме того, способ получения полимерного электролита настоящего изобретения отличается тем, что включает этапы: растворения сополимера от 50 до 99 мол.% этиленового ненасыщенного соединения и от 1 до 50 мол.% моноксида углерода в растворе, где от 30% по массе до 90% по массе электролитной соли растворено в растворителе; формования полученной смеси в произвольную форму; и удаления части или всего растворителя.In addition, the method for producing the polymer electrolyte of the present invention is characterized in that it comprises the steps of: dissolving the copolymer from 50 to 99 mol% of an ethylenically unsaturated compound and from 1 to 50 mol% of carbon monoxide in a solution, where from 30% by weight to 90% by weight of the electrolyte salt dissolved in the solvent; molding the resulting mixture into arbitrary shape; and removing part or all of the solvent.

Кроме того, способ получения полимерного электролита настоящего изобретения отличается тем, что включает этапы: растворения чередующегося сополимера этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода в растворе, где от 30% по массе до 90% по массе электролитной соли растворено в растворителе; формования полученной смеси в произвольную форму; и удаления части или всего растворителя.Furthermore, the method for producing the polymer electrolyte of the present invention is characterized in that it comprises the steps of: dissolving an alternating copolymer of ethylene unsaturated compound and carbon monoxide in a solution, where from 30% by weight to 90% by weight of the electrolyte salt is dissolved in a solvent; molding the resulting mixture into arbitrary shape; and removing part or all of the solvent.

Кроме того, электрохимическое устройство настоящего изобретения отличается тем, что использует вышеуказанный полимерный электролит настоящего изобретения.In addition, the electrochemical device of the present invention is characterized in that it uses the above polymer electrolyte of the present invention.

РЕЗУЛЬТАТЫ ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯRESULTS OF THIS INVENTION

Полимерный электролит настоящего изобретения достигает результата, удовлетворяющего и высокой ионной проводимости, и надежности. Кроме того, электрохимическое устройство настоящего изобретения достигает результата, состоящего в высокой надежности и прекрасных выходных характеристиках.The polymer electrolyte of the present invention achieves a result satisfying both high ionic conductivity and reliability. In addition, the electrochemical device of the present invention achieves a result consisting in high reliability and excellent output characteristics.

ЛУЧШИЙ СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯBEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Далее будет подробно описано настоящее изобретение.Next, the present invention will be described in detail.

Одним из отличий настоящего изобретения является то, что в качестве полимерного электролита применяется (чередующийся) сополимер этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода.One of the differences of the present invention is that a (alternating) copolymer of an ethylene unsaturated compound and carbon monoxide is used as a polymer electrolyte.

Сополимер этиленового ненасыщенного соединения, такого как этилен и пропилен, и моноксида углерода имеет светочувствительность, основанную на карбонильных группах, содержащихся в основной цепи полимера, и необходимо обратить внимание на этот сополимер в качестве светочувствительного полимерного материала и легкофоторасщепляемого полимерного материала в течение длительного времени. В качестве способа изготовления известно, что данный сополимер получается путем термической полимеризации или радикальной полимеризации этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода в присутствии инициатора, такого как пероксиды, как описано, например, в JР-А-50-34087 и JР-А-53-128690.A copolymer of an ethylenically unsaturated compound such as ethylene and propylene and carbon monoxide has a photosensitivity based on carbonyl groups contained in the polymer backbone, and attention must be paid to this copolymer as a photosensitive polymer material and an easily photodegradable polymer material for a long time. As a manufacturing method, it is known that this copolymer is obtained by thermal polymerization or radical polymerization of an ethylenically unsaturated compound and carbon monoxide in the presence of an initiator such as peroxides, as described, for example, in JP-A-50-34087 and JP-A-53- 128690.

Настоящее изобретение основывается на том обнаруженном факте, что полимерный электролит, имеющий высокую ионную проводимость, может быть получен путем использования такого сополимера этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода.The present invention is based on the fact that a polymer electrolyte having high ionic conductivity can be obtained by using such a copolymer of an ethylenically unsaturated compound and carbon monoxide.

Однако сополимер, полученный в вышеуказанной радикальной полимеризации, был статистическим сополимером, имеющим низкое содержание моноксида углерода.However, the copolymer obtained in the above radical polymerization was a random copolymer having a low carbon monoxide content.

Между тем недавно был обнаружен способ сополимеризации, согласно которому этиленовое ненасыщенное соединение и моноксид углерода сополимеризуются путем координационной полимеризации при использовании соединения переходного металла, такого как палладий, в качестве катализатора, как описано, например, в JР-А-01-092222. Чередующийся сополимер, в котором этиленовое ненасыщенное соединение и моноксид углерода сополимеризованы чередующимся образом, может быть получен путем данной координационной полимеризации.Meanwhile, a copolymerization method has recently been discovered in which an ethylenically unsaturated compound and carbon monoxide are copolymerized by coordination polymerization using a transition metal compound such as palladium as a catalyst, as described, for example, in JP-A-01-092222. An alternating copolymer in which an ethylenically unsaturated compound and carbon monoxide are alternately copolymerized can be obtained by this coordination polymerization.

Настоящее изобретение также основывается на обнаруженном факте, что полимерный электролит, имеющий высокую ионную проводимость, может быть получен путем использования чередующегося сополимера этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода.The present invention is also based on the discovered fact that a polymer electrolyte having high ionic conductivity can be obtained by using an alternating copolymer of ethylene unsaturated compound and carbon monoxide.

Примеры этиленового ненасыщенного соединения, используемого в настоящем изобретении, включают в себя α-олефины, такие как этилен, пропилен, 1-бутен, 1-гексен, 1-октен и 1-децен; алкенильные ароматические соединения, такие как стирол, α-метилстирол и п-метилстирол; циклические олефины, такие как циклопентен, норборнен и 5-метилнорборнен; винилгалогениды, такие как винилхлорид; и эфиры акриловой кислоты, такие как этилакрилат и метилметакрилат.Examples of the ethylene unsaturated compound used in the present invention include α-olefins such as ethylene, propylene, 1-butene, 1-hexene, 1-octene and 1-decene; alkenyl aromatic compounds such as styrene, α-methylstyrene and p-methylstyrene; cyclic olefins such as cyclopentene, norbornene and 5-methylnorbornene; vinyl halides such as vinyl chloride; and acrylic acid esters such as ethyl acrylate and methyl methacrylate.

Среди них предпочтительным этиленовым ненасыщенным соединением являются α-олефины, и более предпочтительным этиленовым ненасыщенным соединением являются α-олефины, имеющие от 2 до 4 атомов углерода.Among them, the preferred ethylene unsaturated compound are α-olefins, and the more preferred ethylene unsaturated compound are α-olefins having from 2 to 4 carbon atoms.

Эти этиленовые ненасыщенные соединения могут использоваться индивидуально или в виде смеси множества таких соединений. Когда множество таких соединений используется для чередующегося сополимера, любое из этиленовых ненасыщенных соединений может чередующимся образом сополимеризоваться с моноксидом углерода.These ethylenically unsaturated compounds may be used individually or as a mixture of a variety of such compounds. When many such compounds are used for an alternating copolymer, any of the ethylene unsaturated compounds can alternately copolymerize with carbon monoxide.

В качестве способа полимеризации для сополимера, который не является чередующимся сополимером, возможна полимеризация с помощью инициатора термической полимеризации, как описано выше, и примеры такого инициатора включают в себя пероксиды, такие как бензоилпероксид, лауроилпероксид, ди-трет-бутилпероксид, дикумилпероксид и трет-бутилгидропероксид; и азосоединения, такие как азобисизобутиронитрил и азобисвалеронитрил. В качестве формы полимеризации может быть выбрана полимеризация в массе, полимеризация в растворе, полимеризация в суспензии и подобные.As a polymerization method for a copolymer that is not an alternating copolymer, polymerization is possible with a thermal polymerization initiator as described above, and examples of such an initiator include peroxides such as benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, dicumyl peroxide and tert- butyl hydroperoxide; and azo compounds such as azobisisobutyronitrile and azobisvalerononitrile. As the form of polymerization, bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization and the like can be selected.

В качестве катализатора координационной полимеризации для получения чередующегося сополимера предпочтительна комбинация трех компонентов из соединения переходного металла, в особенности соединения палладия, соединения, действующего как лиганд палладия, и аниона. В качестве соединения палладия используют карбоксилаты, фосфаты, карбаматы, сульфонаты, галогениды палладия или подобные, и его конкретные примеры включают в себя ацетат палладия, бутират палладия, трифторацетат палладия, фосфат палладия, ацетилацетонат палладия, трифторметансульфонат палладия, хлорид палладия и бис(N,N-диэтилкарбамат)бис(диэтиламин)палладия.As a coordination polymerization catalyst for producing an alternating copolymer, a combination of three components from a transition metal compound, in particular a palladium compound, a compound acting as a palladium ligand, and an anion is preferred. As the palladium compound, carboxylates, phosphates, carbamates, sulfonates, palladium halides or the like are used, and specific examples thereof include palladium acetate, palladium butyrate, palladium trifluoroacetate, palladium phosphate, palladium acetylacetonate, palladium trifluoromethanesulfonate, palladium chloride and ( N-diethyl carbamate) bis (diethylamine) palladium.

Примеры соединения, действующего как лиганд палладия, включают в себя соединения на основе амина и соединения на основе фосфина. Кроме того, примеры аниона включают в себя анион неорганической кислоты, такой как серная кислота, азотная кислота, хлорная кислота или фосфорная кислота; и анион органической кислоты, такой как трифторацетат, метансульфоновая кислота и трифторметансульфоновая кислота.Examples of a compound acting as a palladium ligand include amine-based compounds and phosphine-based compounds. In addition, examples of the anion include an inorganic acid anion, such as sulfuric acid, nitric acid, perchloric acid or phosphoric acid; and an anion of an organic acid such as trifluoroacetate, methanesulfonic acid and trifluoromethanesulfonic acid.

Обычно этиленовое ненасыщенное соединение и моноксид углерода сополимеризуют в присутствии растворителя, в котором растворен или диспергирован упомянутый катализатор. Примеры растворителя для полимеризации включают в себя воду, метанол, этанол, пропанол, ацетон, метилэтилкетон, диэтиловый эфир, тетрагидрофуран, этилацетат и ацетонитрил.Typically, an ethylenically unsaturated compound and carbon monoxide are copolymerized in the presence of a solvent in which said catalyst is dissolved or dispersed. Examples of the polymerization solvent include water, methanol, ethanol, propanol, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ether, tetrahydrofuran, ethyl acetate and acetonitrile.

Температура полимеризации обычно лежит в диапазоне от 20°С до 200°С и предпочтительно от 70°С до 150°С. (Чередующийся) сополимер этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода, используемый в настоящем изобретении, может быть получен путем полимеризации под давлением от 1,013×105 Па до 2,026×107 Па (от 1 атм до 200 атм), если необходимо.The polymerization temperature usually lies in the range from 20 ° C to 200 ° C and preferably from 70 ° C to 150 ° C. The (alternating) copolymer of ethylene unsaturated compound and carbon monoxide used in the present invention can be obtained by polymerization under pressure from 1.013 × 10 5 Pa to 2.026 × 10 7 Pa (from 1 ATM to 200 ATM), if necessary.

С помощью метода спектрального анализа 13С-ЯМР или подобного можно легко проверить, действительно ли повторяющиеся звенья, производные от этиленового ненасыщенного соединения, и повторяющиеся звенья, производные от моноксида углерода, по существу чередуются в данном полимере.Using 13 C-NMR spectral analysis method or the like, it is easy to verify whether the repeating units derived from the ethylene unsaturated compound and the repeating units derived from carbon monoxide are essentially alternating in this polymer.

Отношение сополимеризации можно регулировать, например, с помощью исходного отношения этиленового ненасыщенного соединения к моноксиду углерода, и обычно может быть получен сополимер, в котором мольная доля моноксида углерода лежит в диапазоне от 1 до 50%. Чтобы получить более высокую ионную проводимость, мольная доля моноксида углерода составляет предпочтительно от 5 до 50% и более предпочтительно от 10 до 50%.The copolymerization ratio can be controlled, for example, using the starting ratio of ethylene unsaturated compound to carbon monoxide, and a copolymer in which the mole fraction of carbon monoxide is in the range of 1 to 50% can usually be obtained. To obtain higher ionic conductivity, the mole fraction of carbon monoxide is preferably from 5 to 50% and more preferably from 10 to 50%.

Средневзвешенная молекулярная масса (чередующегося) сополимера этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода составляет предпочтительно от 5000 до 1000000 и более предпочтительно от 10000 до 1000000.The weighted average molecular weight of the (alternating) copolymer of ethylene unsaturated compound and carbon monoxide is preferably from 5000 to 1,000,000, and more preferably from 10,000 to 1,000,000.

(Чередующийся) сополимер этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода настоящего изобретения может использоваться самостоятельно, но полимерный электролит может получаться путем примешивания других полимерных материалов. Когда для использования примешивают другие полимерные материалы, предпочтительным является от 66,7 до 100% по массе (чередующегося) сополимера во всей массе полимерных материалов, так как получающийся при этом полимерный электролит имеет высокую ионную проводимость. За счет использования чередующегося сополимера, смешанного с другими полимерными материалами, в рамках объема настоящего изобретения могут быть получены функциональные эффекты, такие как улучшение механической прочности, гибкости, формуемости и химической устойчивости, без ухудшения ионной проводимости.The (alternating) copolymer of the ethylene unsaturated compound and carbon monoxide of the present invention can be used alone, but the polymer electrolyte can be obtained by admixing other polymeric materials. When other polymeric materials are mixed in for use, it is preferable from 66.7 to 100% by weight of the (alternating) copolymer in the entire mass of polymeric materials, since the resulting polymer electrolyte has high ionic conductivity. By using an alternating copolymer mixed with other polymeric materials, functional effects, such as improved mechanical strength, flexibility, formability, and chemical resistance, without compromising ionic conductivity, can be obtained within the scope of the present invention.

Смешиваемые полимерные материалы могут быть надлежащим образом выбраны согласно этой цели из групп полимерных материалов, таких как материалы, полученные путем винильной полимеризации, полимеризации с раскрытием цикла, поликонденсации, полиприсоединения и поликонденсации-полиприсоединения. Их примеры включают в себя следующие полимерные материалы: полимеры и сополимеры на основе полиолефинов, такие как полиэтилен, полипропилен и поли-4-метилпентен; полимеры и сополимеры на основе полиалкадиенов, такие как полибутадиен и полиизопрен; полимеры и сополимеры на основе полиалкенилов, такие как поли-α-метилстирол; полимеры и сополимеры на основе винилового сложного эфира, такие как поливинилацетат и поливинилбутират; полимеры и сополимеры на основе винилового простого эфира, такие как полиметилвиниловый эфир и полиэтилвиниловый эфир; полимеры и сополимеры на основе (мет)акрилатов, такие как полиметилметакрилат и полибутилакрилат; полимеры и сополимеры на основе нитрилов, такие как полиакрилонитрил и полиметакрилонитрил; азотсодержащие полимеры и сополимеры на основе виниловых соединений, такие как поливинилпиридин, поливинилимидазол, поли-N-метилвинилпирролидон и полиакриламид; фторсодержащие полимеры и сополимеры на основе винила и винилидена, такие как поливинилфторид и поливинилиденфторид; полимеры и сополимеры на основе простых полиэфиров, такие как полиэтиленоксид и полипропиленоксид; полимеры и сополимеры на основе полииминов, такие как полиэтиленимин и полипропиленимин; полимеры и сополимеры на основе политиоэфиров, такие как полиэтиленсульфид; полимеры и сополимеры на основе полиамидов, такие как нейлон 6 и нейлон 66; полимеры и сополимеры на основе сложных полиэфиров, полученных полимеризацией с раскрытием цикла, и на основе других полиуретанов, такие как полиэтилентерефталат и полимолочная кислота; полимеры и сополимеры на основе поликарбонатов.Miscible polymeric materials can be appropriately selected according to this purpose from groups of polymeric materials such as materials obtained by vinyl polymerization, ring opening polymerization, polycondensation, polyaddition and polycondensation-polyaddition. Examples thereof include the following polymeric materials: polyolefin-based polymers and copolymers such as polyethylene, polypropylene and poly-4-methylpentene; polyalkadiene-based polymers and copolymers such as polybutadiene and polyisoprene; polyalkenyl-based polymers and copolymers such as poly-α-methylstyrene; vinyl ester-based polymers and copolymers such as polyvinyl acetate and polyvinyl butyrate; vinyl ether based polymers and copolymers such as polymethyl vinyl ether and polyethyl vinyl ether; (meth) acrylate-based polymers and copolymers such as polymethyl methacrylate and polybutyl acrylate; nitrile-based polymers and copolymers such as polyacrylonitrile and polymethacrylonitrile; nitrogen-containing polymers and copolymers based on vinyl compounds such as polyvinylpyridine, polyvinylimidazole, poly-N-methylvinylpyrrolidone and polyacrylamide; fluorine-containing polymers and copolymers based on vinyl and vinylidene, such as polyvinyl fluoride and polyvinylidene fluoride; polyesters and copolymers based on simple polyethers, such as polyethylene oxide and polypropylene oxide; polyimine-based polymers and copolymers such as polyethyleneimine and polypropyleneimine; polythioether-based polymers and copolymers such as polyethylene sulfide; polyamide-based polymers and copolymers such as nylon 6 and nylon 66; polymers and copolymers based on polyesters obtained by ring-opening polymerization and on the basis of other polyurethanes, such as polyethylene terephthalate and polylactic acid; polycarbonate-based polymers and copolymers.

Предпочтительные примеры электролитной соли, используемой в качестве полимерного электролита настоящего изобретения, включают в себя неорганические соли, такие как LiClO4, LiBF4, LiPF6, LiBr, LiI, LiSCN и LiAsF6; органические сульфонаты, такие как CH3SO3Li и CF3SO3Li; и сульфонилимидные соли, такие как (CF3SO2)2NLi, (CF3CF2SO2)2NLi и (CF3SO2)(CF3CF2SO2)NLi.Preferred examples of the electrolyte salt used as the polymer electrolyte of the present invention include inorganic salts such as LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiBr, LiI, LiSCN and LiAsF 6 ; organic sulfonates such as CH 3 SO 3 Li and CF 3 SO 3 Li; and sulfonylimide salts such as (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 NLi and (CF 3 SO 2 ) (CF 3 CF 2 SO 2 ) NLi.

Что касается катионных частиц вышеуказанной электролитной соли, то могут быть также использованы соли щелочных металлов, иные чем соли Li, например, соли таких щелочных металлов, как натрий и калий. Кроме того, также могут быть использованы катионные частицы, такие как соль алифатического четвертичного аммония, соль имидазолия, соль пиринидия и соль пиперидиния.As for the cationic particles of the above electrolyte salt, alkali metal salts other than Li salts, for example, salts of alkali metals such as sodium and potassium, can also be used. In addition, cationic particles such as an aliphatic quaternary ammonium salt, an imidazolium salt, a pyrinidium salt and a piperidinium salt can also be used.

Количество электролитной соли лежит в диапазоне предпочтительно от 1 до 90% по массе и более предпочтительно от 5 до 75% по массе в расчете на весь упомянутый полимерный материал и упомянутую электролитную соль.The amount of electrolyte salt is preferably in the range of 1 to 90% by weight, and more preferably 5 to 75% by weight, based on all of said polymeric material and said electrolyte salt.

Полимерный электролит может быть получен путем комплексообразования вышеуказанного полимерного материала и электролитной соли, и есть обычные известные, например, следующие способы комплексообразования.A polymer electrolyte can be obtained by complexation of the above polymer material and an electrolyte salt, and there are conventional known, for example, the following complexation methods.

1. Способ получения полимерного электролита растворением полимерного материала и электролитной соли в растворителе, в котором оба из них могут растворяться, и затем удаления части или всего растворителя (способ 1).1. A method of producing a polymer electrolyte by dissolving the polymer material and the electrolyte salt in a solvent in which both of them can be dissolved, and then removing part or all of the solvent (method 1).

2. Способ получения полимерного электролита путем сначала формования полимерного материала в такую форму, как пленочная форма, и затем его пропитки и набухания раствором, в котором электролитная соль растворена в растворителе, и удаления части или всего растворителя (способ 2).2. A method of producing a polymer electrolyte by first molding the polymer material into a form such as a film form, and then impregnating and swelling it with a solution in which the electrolyte salt is dissolved in a solvent and removing part or all of the solvent (method 2).

3. Способ получения полимерного электролита путем плавления и смешивания полимерного материала и электролитной соли (способ 3).3. A method of producing a polymer electrolyte by melting and mixing a polymer material and an electrolyte salt (method 3).

4. Способ получения полимерного электролита путем растворения электролитной соли в жидком мономере или предшественнике полимера и затем их полимеризации (способ 4).4. A method of producing a polymer electrolyte by dissolving an electrolyte salt in a liquid monomer or polymer precursor and then polymerizing them (method 4).

В качестве способа комплексообразования полимерного материала и электролитной соли в настоящем изобретении, среди вышеуказанных способов, способы от 1 до 3 являются предпочтительными. Способ комплексообразования будет описан ниже.As a method for complexing a polymer material and an electrolyte salt in the present invention, among the above methods, methods 1 to 3 are preferred. The complexation method will be described below.

Растворителем, используемым для комплексообразования по способу 1, является вода и/или неводный растворитель, и примеры неводных растворителей включают в себя циклические карбонаты, такие как пропиленкарбонат, этиленкарбонат и виниленкарбонат; линейные карбонаты, такие как диэтилкарбонат, диметилкарбонат и этилметилкарбонат; циклические сложные эфиры, такие как γ-бутиролактон; линейные сложные эфиры, такие как этилацетат и метилацетат; кетоны, такие как ацетон и метилэтилкетон; спирты, такие как метанол и этанол; простые эфиры, такие как тетрагидрофуран, 1,4-диоксан и 1,2-диметоксиэтан; нитрилы, такие как ацетонитрил и бензонитрил; амиды, такие как диметилформамид, диметилацетамид и N-метилпирролидон; и сульфонаты.The solvent used for the complexation according to method 1 is water and / or a non-aqueous solvent, and examples of non-aqueous solvents include cyclic carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate and vinylene carbonate; linear carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate; cyclic esters such as γ-butyrolactone; linear esters such as ethyl acetate and methyl acetate; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; alcohols such as methanol and ethanol; ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane and 1,2-dimethoxyethane; nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; and sulfonates.

Кроме того, в качестве модифицированного варианта способа 1 может быть использован раствор, в котором электролитная соль растворена в воде или органическом растворителе при высокой концентрации, и этот способ является особенно полезным, когда мольная доля моноксида углерода в полимерном материале, используемом в настоящем изобретении, является высокой. Концентрацию электролитной соли в этом случае выбирают надлежащим образом, но предпочтительно массовое отношение электролитной соли к полной массе электролитной соли и растворителя составляет от 30% по массе до 90% по массе и более предпочтительно от 50% по массе до 90% по массе, с точки зрения хорошей растворимости.In addition, as a modified variant of method 1, a solution can be used in which the electrolyte salt is dissolved in water or an organic solvent at a high concentration, and this method is especially useful when the molar fraction of carbon monoxide in the polymer material used in the present invention is high. The concentration of electrolyte salt in this case is appropriately selected, but preferably the mass ratio of electrolyte salt to the total mass of electrolyte salt and solvent is from 30% by weight to 90% by weight, and more preferably from 50% by weight to 90% by weight, from the point view of good solubility.

Полимерный электролит настоящего изобретения может быть получен путем формования раствора, полученного данным способом, в произвольную форму, такую как лист, с помощью способов нанесения покрытия, литья, экструдирования или тому подобного, и удаления части или всего растворителя. Кроме того, электрод для электрохимического устройства, использующего полимерный электролит настоящего изобретения, может быть получен путем перемешивания активного материала положительного электрода или активного материала отрицательного электрода в данном растворе, формования данной смеси в листовую форму или подобную таким же образом, как описано выше, и затем удаления части или всего растворителя.The polymer electrolyte of the present invention can be obtained by molding a solution obtained by this method into an arbitrary shape, such as a sheet, by coating, casting, extruding or the like, and removing part or all of the solvent. In addition, an electrode for an electrochemical device using the polymer electrolyte of the present invention can be obtained by mixing the active material of the positive electrode or the active material of the negative electrode in this solution, molding the mixture into a sheet form or the like in the same manner as described above, and then removing part or all of the solvent.

Удаление части или всего растворителя можно регулировать путем использования, например, горячей плитки, сушильного шкафа и температурно-программируемого шкафа, в котором может быть установлена температурная программа. Хотя условия сушки различаются в зависимости от типа и количества удаляемого растворителя, могут предпочтительно применяться условия температурной сушки, например, от 50 до 250°С в течение приблизительно от 30 минут до 10 часов. Кроме того, растворитель может быть высушен при пониженном давлении с использованием вакуумной сушки.The removal of part or all of the solvent can be controlled by using, for example, a hot plate, an oven and a temperature programmable cabinet in which a temperature program can be installed. Although the drying conditions vary depending on the type and amount of solvent to be removed, temperature drying conditions, for example from 50 to 250 ° C. for about 30 minutes to 10 hours, can preferably be applied. In addition, the solvent can be dried under reduced pressure using vacuum drying.

Полимерный электролит настоящего изобретения может использоваться в виде полимерного электролита в вышеуказанном высушенном состоянии и может использоваться, если необходимо, после осуществления реакции сшивания. В качестве способа сшивания используют обычные способы, такие как сшивание электронным пучком и химическое сшивание аммиаком, диамином, генератором радикалов и тому подобным.The polymer electrolyte of the present invention can be used in the form of a polymer electrolyte in the above dried state and can be used, if necessary, after the crosslinking reaction has been carried out. As the crosslinking method, conventional methods are used, such as electron beam crosslinking and chemical crosslinking with ammonia, diamine, a radical generator, and the like.

Когда комплексообразование выполняют по способу 2, полимерный электролит настоящего изобретения может быть получен путем пропитки и набухания раствором, в котором электролитные соли растворены в растворителе, полимерного материала настоящего изобретения, предварительно формованного в такую форму, как пленка, и удаления части или всего растворителя. Такой же растворитель, как применяется в способе 1, может применяться также в способе 2. Кроме того, электрод для электрохимического устройства, использующий полимерный электролит настоящего изобретения, может быть получен путем предварительного замешивания и смешивания полимерного материала настоящего изобретения с активным материалом положительного электрода или активным материалом отрицательного электрода, формования данной смеси в такую форму, как лист, затем его пропитки и набухания раствором, в котором электролитная соль растворена в растворителе, и удаления части или всего растворителя.When the complexation is carried out according to method 2, the polymer electrolyte of the present invention can be obtained by impregnating and swelling a solution in which the electrolyte salts are dissolved in a solvent, the polymer material of the present invention, pre-molded into a shape such as a film, and removing part or all of the solvent. The same solvent as used in method 1 can also be used in method 2. In addition, an electrode for an electrochemical device using the polymer electrolyte of the present invention can be obtained by preliminary mixing and mixing the polymer material of the present invention with the active material of the positive electrode or the active negative electrode material, molding this mixture into a shape such as a sheet, then impregnating and swelling it with a solution in which the electrolyte salt is sol Rena in a solvent, and removing a part or all of the solvent.

Когда комплексообразование выполняют по способу 3, полимерный электролит может быть непосредственно получен путем плавления и смешивания полимерного материала и электролитной соли настоящего изобретения и формования данной смеси в такую форму, как пленка. Кроме того, электрод для электрохимического устройства, использующий полимерный электролит настоящего изобретения, может быть непосредственно получен путем плавления и смешивания активного материала положительного электрода или активного материала отрицательного электрода с полимерным материалом и электролитной солью настоящего изобретения, и формования данной смеси в такую форму, как пленка.When complexation is carried out according to method 3, a polymer electrolyte can be directly obtained by melting and mixing the polymer material and the electrolyte salt of the present invention and molding the mixture into a shape such as a film. In addition, an electrode for an electrochemical device using the polymer electrolyte of the present invention can be directly obtained by melting and mixing the active material of the positive electrode or the active material of the negative electrode with the polymer material and the electrolyte salt of the present invention, and forming the mixture into a shape such as a film .

Когда сополимер этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода, используемый в настоящем изобретении, является чередующимся сополимером, данный сополимер имеет высокую кристалличность и, таким образом, имеет высокую точку плавления, а также нерастворим в большинстве растворителей. Поэтому комплексообразование данного сополимера с электролитной солью не было легким согласно вышеуказанным обычным способам.When the copolymer of ethylene unsaturated compound and carbon monoxide used in the present invention is an alternating copolymer, this copolymer has high crystallinity and, thus, has a high melting point, and is also insoluble in most solvents. Therefore, the complexation of this copolymer with an electrolyte salt was not easy according to the above conventional methods.

Авторы настоящего изобретения изобрели простой способ получения полимерного электролита, основанный на том факте, что раствор, содержащий электролитную соль, растворенную в воде или органическом растворителе при высокой концентрации, неожиданно растворяет чередующийся сополимер этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода.The inventors of the present invention have invented a simple method for producing a polymer electrolyte based on the fact that a solution containing an electrolyte salt dissolved in water or an organic solvent at a high concentration unexpectedly dissolves an alternating copolymer of ethylene unsaturated compound and carbon monoxide.

В качестве одного из способов получения полимерного электролита настоящего изобретения, называемого модифицированным способом 1, ниже будет описан способ, использующий концентрированный раствор электролитной соли.As one of the methods for producing the polymer electrolyte of the present invention, called the modified method 1, a method using a concentrated solution of electrolyte salt will be described below.

Чередующийся сополимер этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода совершенно нерастворим в воде и обычных неводных растворителях, но неожиданно растворяется в растворе, в котором растворена электролитная соль в воде, неводном растворителе или их смеси при высокой концентрации.The alternating copolymer of ethylene unsaturated compound and carbon monoxide is completely insoluble in water and ordinary non-aqueous solvents, but unexpectedly dissolved in a solution in which the electrolyte salt is dissolved in water, a non-aqueous solvent or a mixture thereof at a high concentration.

Используемый здесь растворитель представляет собой воду и/или неводный растворитель, и предпочтительные примеры неводного растворителя включают в себя циклические карбонаты, такие как пропиленкарбонат, этиленкарбонат и виниленкарбонат; линейные карбонаты, такие как диэтилкарбонат, диметилкарбонат и этилметилкарбонат; циклические сложные эфиры, такие как γ-бутиролактон; линейные сложные эфиры, такие как этилацетат и метилацетат; кетоны, такие как ацетон и метилэтилкетон; спирты, такие как метанол и этанол; простые эфиры, такие как тетрагидрофуран, 1,4-диоксан и 1,2-диметоксиэтан; нитрилы, такие как ацетонитрил и бензонитрил; амиды, такие как диметилформамид, диметилацетамид и N-метилпирролидон; и сульфонаты.The solvent used here is water and / or a non-aqueous solvent, and preferred examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate and vinylene carbonate; linear carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate; cyclic esters such as γ-butyrolactone; linear esters such as ethyl acetate and methyl acetate; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; alcohols such as methanol and ethanol; ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane and 1,2-dimethoxyethane; nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; and sulfonates.

Концентрацию электролитной соли в этом случае выбирают надлежащим образом, но предпочтительно массовое отношение электролитной соли к полной массе электролитной соли и растворителя составляет от 30% по массе до 90% по массе и более предпочтительно от 50% по массе до 90% по массе, с точки зрения хорошей растворимости.The concentration of electrolyte salt in this case is appropriately selected, but preferably the mass ratio of electrolyte salt to the total mass of electrolyte salt and solvent is from 30% by weight to 90% by weight, and more preferably from 50% by weight to 90% by weight, from the point view of good solubility.

Чередующийся сополимер этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода может растворяться в данном концентрированном растворе путем перемешивания и взбалтывания. Температуру растворения сополимера выбирают надлежащим образом, и полимер может в достаточной степени растворяться даже при комнатной температуре, но скорость растворения может быть увеличена путем нагревания. Температура нагрева лежит в диапазоне от комнатной температуры до 250°С, но без ограничения только указанным, предпочтительно в диапазоне от 50°С до 200°С и более предпочтительно от 80°С до 150°С.An alternating copolymer of ethylene unsaturated compound and carbon monoxide can be dissolved in this concentrated solution by stirring and shaking. The dissolution temperature of the copolymer is appropriately selected, and the polymer can dissolve sufficiently even at room temperature, but the dissolution rate can be increased by heating. The heating temperature lies in the range from room temperature to 250 ° C, but without limitation only to those indicated, preferably in the range from 50 ° C to 200 ° C and more preferably from 80 ° C to 150 ° C.

С помощью этой операции растворения может быть получен однородный прозрачный раствор, и полимерный электролит настоящего изобретения может быть получен путем формования данного раствора в произвольную форму, такую как лист, посредством способа нанесения покрытия, литья, экструдирования или тому подобного, и затем удаления части или всего растворителя. Кроме того, электрод для электрохимического устройства, использующего полимерный электролит настоящего изобретения, может быть получен путем перемешивания активного материала положительного электрода или активного материала отрицательного электрода в данном растворе, формования данной смеси в листовую форму таким же образом, как описано выше, и затем удаления части или всего растворителя.Using this dissolving operation, a uniform, transparent solution can be obtained, and the polymer electrolyte of the present invention can be obtained by molding the solution into an arbitrary shape, such as a sheet, by a method of coating, casting, extruding or the like, and then removing part or all solvent. In addition, an electrode for an electrochemical device using the polymer electrolyte of the present invention can be obtained by mixing the active material of the positive electrode or the active material of the negative electrode in this solution, molding this mixture in a sheet form in the same manner as described above, and then removing part or all solvent.

Удаление части или всего растворителя можно регулировать путем использования, например, горячей плитки, сушильного шкафа и температурно-программируемого шкафа, в котором может быть установлена температурная программа. Хотя условия сушки различаются в зависимости от типа и количества удаляемого растворителя, предпочтительно могут применяться условия температурной сушки, например, от 50 до 250°С в течение приблизительно от 30 минут до 10 часов. Кроме того, растворитель может быть высушен при пониженном давлении с использованием вакуумной сушки.The removal of part or all of the solvent can be controlled by using, for example, a hot plate, an oven and a temperature programmable cabinet in which a temperature program can be installed. Although the drying conditions vary depending on the type and amount of solvent to be removed, temperature drying conditions, for example from 50 to 250 ° C. for about 30 minutes to 10 hours, can preferably be applied. In addition, the solvent can be dried under reduced pressure using vacuum drying.

Полимерный электролит настоящего изобретения может использоваться в виде полимерного электролита непосредственно в вышеуказанном высушенном состоянии и может использоваться, если необходимо, после осуществления реакции сшивания. В качестве способа сшивания используют обычные способы, такие как сшивание электронным пучком и химическое сшивание аммиаком, диамином, генератором радикалов и тому подобным. Полимерный электролит настоящего изобретения также включает в себя полимерные электролиты, сшитые с помощью упомянутых способов сшивания.The polymer electrolyte of the present invention can be used in the form of a polymer electrolyte directly in the above dried state and can be used, if necessary, after the crosslinking reaction has been carried out. As the crosslinking method, conventional methods are used, such as electron beam crosslinking and chemical crosslinking with ammonia, diamine, a radical generator, and the like. The polymer electrolyte of the present invention also includes polymer electrolytes crosslinked using said crosslinking methods.

Первый вариант осуществления полимерного электролита настоящего изобретения включает в себя, например, твердофазный полимерный электролит. То есть, когда весь растворитель удаляется по способу 1 (включая способ, использующий концентрированный раствор электролитной соли, в качестве модифицированного способа) или 2, может быть получен твердофазный полимерный электролит, содержащий полимерный материал, содержащий (чередующийся) сополимер этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода и электролитную соль. Кроме того, твердофазный полимерный электролит может быть непосредственно получен по способу 3. Количество растворителя, остающееся после сушки, может быть определено с помощью ЯМР измерения и, когда данное количество составляет 1000 ч./млн или меньше, весь растворитель считается удаленным.A first embodiment of a polymer electrolyte of the present invention includes, for example, a solid phase polymer electrolyte. That is, when all of the solvent is removed by method 1 (including a method using a concentrated electrolyte salt solution as a modified method) or 2, a solid-phase polymer electrolyte containing a polymer material containing (alternating) a copolymer of ethylene unsaturated compound and carbon monoxide can be obtained and electrolyte salt. In addition, a solid-phase polymer electrolyte can be directly obtained by method 3. The amount of solvent remaining after drying can be determined by NMR measurement and when this amount is 1000 ppm or less, the entire solvent is considered removed.

Твердофазный полимерный электролит настоящего изобретения отличается тем, что имеет очень высокую ионную проводимость, и была обнаружена ионная проводимость, эквивалентная проводимости жидкого электролита. Причина, почему твердофазный полимерный электролит настоящего изобретения демонстрирует высокую ионную проводимость, не ясна, но предполагается, что кетонные карбонильные группы, содержащиеся в полимере, сильно взаимодействуют с ионами.The solid state polymer electrolyte of the present invention is characterized in that it has a very high ionic conductivity, and an ionic conductivity equivalent to that of a liquid electrolyte has been detected. The reason why the solid-state polymer electrolyte of the present invention exhibits high ionic conductivity is not clear, but it is believed that the ketone carbonyl groups contained in the polymer interact strongly with ions.

В качестве твердофазного полимерного электролита в настоящее время известны, например, полимер на основе полиэтиленоксида или его сополимер, имеющие простые эфирные связи, но все они имеют ионную проводимость существенно меньше, чем проводимость жидкого электролита и, следовательно, не достигают практического уровня.As a solid-phase polymer electrolyte, for example, a polymer based on polyethylene oxide or its copolymer having ether bonds is known, but all of them have ionic conductivity substantially less than the conductivity of a liquid electrolyte and, therefore, do not reach a practical level.

Как описано выше, твердофазный полимерный электролит настоящего изобретения абсолютно не содержит жидкого электролита, но имеет высокую ионную проводимость, и когда он применяется для неводных электрохимических устройств, таких как литиевая первичная батарея, литиевая аккумуляторная батарея и неводный конденсатор с двойным электрическим слоем, возникают следующие эффекты.As described above, the solid-phase polymer electrolyte of the present invention is absolutely free of liquid electrolyte, but has high ionic conductivity, and when it is used for non-aqueous electrochemical devices such as lithium primary battery, lithium secondary battery and non-aqueous double electric layer capacitor, the following effects occur .

1. Данный электролит демонстрирует высокие выходные характеристики, эквивалентные характеристикам жидкого электролита.1. This electrolyte exhibits high output characteristics equivalent to those of a liquid electrolyte.

2. Данный электролит является твердофазным и, следовательно, не дает утечки жидкости.2. This electrolyte is solid-phase and, therefore, does not leak liquid.

3. Данный электролит не содержит горючего материала и, следовательно, не имеет воспламеняемости.3. This electrolyte does not contain combustible material and, therefore, has no flammability.

4. Данный электролит имеет достаточную гибкость и обрабатываемость и, следовательно, превосходен для произвольности формы, такой как тонкая пленка.4. This electrolyte has sufficient flexibility and workability, and is therefore excellent for random shape such as a thin film.

5. Когда данный электролит применяется в качестве биполярного электрода, в котором активный материал положительного электрода и активный материал отрицательного электрода располагаются на передней поверхности и задней поверхности токосъемника, соответственно, совершенно отсутствует беспокойство о соединении ионной жидкостью положительного электрода и отрицательного электрода, образованных на передней поверхности и задней поверхности токосъемника, которое может возникать в случае жидкого электролита, и может быть легко получено электрохимическое устройство, имеющее высокую электродвижущую силу в несколько десятков вольт (В) или больше.5. When this electrolyte is used as a bipolar electrode, in which the active material of the positive electrode and the active material of the negative electrode are located on the front surface and the back surface of the current collector, respectively, there is absolutely no concern about the connection of the positive electrode and the negative electrode formed on the front surface by ionic liquid and the back surface of the current collector, which can occur in the case of a liquid electrolyte, and can easily be obtained by ektrohimicheskoe device having a high electromotive force of a few tens of volts (V) or more.

Как описано выше, твердофазный полимерный электролит применяется среди полимерных электролитов настоящего изобретения, и тем самым надежность, безопасность и характеристики получаемого электрохимического устройства могут быть значительно улучшены.As described above, a solid-state polymer electrolyte is used among the polymer electrolytes of the present invention, and thus the reliability, safety and characteristics of the resulting electrochemical device can be significantly improved.

Второй аспект полимерного электролита настоящего изобретения включает в себя, например, гелеобразный полимерный электролит. То есть, когда часть растворителя удаляется в способе 1 (включая способ, использующий концентрированный раствор электролитической соли, в качестве модифицированного способа) или 2, несомненно может быть получен твердый гелеобразный полимерный электролит, содержащий (чередующийся) сополимер этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода, электролитную соль и растворитель. Хотя композиционное отношение растворителя к (чередующемуся) сополимеру этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода надлежащим образом выбирается в зависимости от задачи, массовое отношение растворителя ко всей массе растворителя и (чередующегося) сополимера предпочтительно меньше чем 70% по массе, более предпочтительно меньше чем 50% по массе, и наиболее предпочтительно меньше чем 33,3% по массе.A second aspect of the polymer electrolyte of the present invention includes, for example, a gel polymer electrolyte. That is, when a portion of the solvent is removed in method 1 (including a method using a concentrated solution of electrolytic salt as a modified method) or 2, a solid gel-like polymer electrolyte containing (alternating) copolymer of ethylene unsaturated compound and carbon monoxide, electrolyte, can certainly be obtained. salt and solvent. Although the compositional ratio of the solvent to the (alternating) copolymer of ethylene unsaturated compound and carbon monoxide is appropriately selected depending on the task, the mass ratio of the solvent to the total mass of solvent and the (alternating) copolymer is preferably less than 70% by mass, more preferably less than 50% by mass mass, and most preferably less than 33.3% by mass.

Кроме того, когда 100% полимерного материала представляет собой сополимер этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода, массовое отношение растворителя ко всей массе растворителя и сополимера предпочтительно меньше чем 33,3% по массе, и более предпочтительно меньше чем 20% по массе. Когда данное массовое соотношение составляет 33,3% по массе или больше, надежность, такая как устойчивость к утечке жидкости, ухудшается, и механическая прочность полимерного электролита уменьшается.In addition, when 100% of the polymeric material is a copolymer of an ethylene unsaturated compound and carbon monoxide, the mass ratio of solvent to total solvent and copolymer is preferably less than 33.3% by weight, and more preferably less than 20% by weight. When this mass ratio is 33.3% by mass or more, reliability, such as resistance to liquid leakage, deteriorates, and the mechanical strength of the polymer electrolyte decreases.

Обычно в случае гелеобразного полимерного электролита, когда массовая доля добавляемого растворителя велика, получающийся электролит характеризуется противоречащими взаимосвязанными параметрами, когда ионная проводимость становится высокой, но надежность, такая как устойчивость к утечке жидкости, ухудшается, и механическая прочность полимерного электролита снижается.Typically, in the case of a gelled polymer electrolyte, when the mass fraction of the added solvent is large, the resulting electrolyte is characterized by conflicting, interconnected parameters, when the ionic conductivity becomes high, but reliability, such as resistance to liquid leakage, deteriorates and the mechanical strength of the polymer electrolyte decreases.

Однако, как описано выше, достаточно высокая ионная проводимость может быть получена даже когда полимерный электролит настоящего изобретения является твердофазным полимерным электролитом. Поэтому в качестве полимерного электролита настоящего изобретения используется гелеобразный полимерный электролит, сохраняющий часть растворителя и, таким образом, данный эффект достигается при небольшом количестве растворителя по сравнению с обычным гелеобразным полимерным электролитом даже в случае дополнительного увеличения ионной проводимости, в частности ионной проводимости в области низких температур, и поэтому надежность, такая как устойчивость к утечке жидкости, вряд ли уменьшается.However, as described above, a sufficiently high ionic conductivity can be obtained even when the polymer electrolyte of the present invention is a solid phase polymer electrolyte. Therefore, as the polymer electrolyte of the present invention, a gel-like polymer electrolyte is used that retains part of the solvent, and thus, this effect is achieved with a small amount of solvent compared to a conventional gel-like polymer electrolyte even in the case of an additional increase in ionic conductivity, in particular ionic conductivity at low temperatures , and therefore reliability, such as resistance to fluid leakage, is unlikely to decrease.

Гелеобразный полимерный электролит настоящего изобретения будет описан далее.The gel polymer electrolyte of the present invention will be described later.

Водный гелеобразный полимерный электролит, полученный, когда растворителем в настоящем изобретении является вода, по существу сохраняет присущую ему высокую ионную проводимость водного раствора электролита. Соответственно, когда данный электролит применяют для водных электрохимических устройств, таких как водная ионная батарея и водный конденсатор с двойным электрическим слоем, он не вызывает снижения выходных характеристик, низкотемпературных характеристик и тому подобного и обеспечивает значительно улучшенную надежность и, следовательно, является применимым.An aqueous gelled polymer electrolyte obtained when the solvent in the present invention is water, essentially retains its inherent high ionic conductivity of the aqueous electrolyte solution. Accordingly, when this electrolyte is used for aqueous electrochemical devices, such as a water ion battery and a water double electric layer capacitor, it does not cause a decrease in output characteristics, low temperature characteristics, and the like, and provides significantly improved reliability and, therefore, is applicable.

Далее, неводный гелеобразный полимерный электролит, получаемый, когда растворитель является неводным растворителем, по существу сохраняет ионную проводимость неводного раствора электролита и сохраняет высокую ионную проводимость, в частности, в низкотемпературной области. Поэтому он является применимым для неводных электрохимических устройств, таких как сенсибилизированный красителем солнечный элемент и электрохимическое устройство в дополнение к литиевой первичной батарее, литиевой аккумуляторной батарее и неводному конденсатору с двойным электрическим слоем.Further, the non-aqueous gel-like polymer electrolyte obtained when the solvent is a non-aqueous solvent substantially retains the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte solution and maintains high ionic conductivity, in particular in the low temperature region. Therefore, it is applicable to non-aqueous electrochemical devices such as a dye-sensitized solar cell and an electrochemical device in addition to a lithium primary battery, a lithium secondary battery and a non-aqueous double electric layer capacitor.

Как описано выше, полимерный электролит, имеющий высокую ионную проводимость, может обеспечиваться путем применения (чередующегося) сополимера этиленового ненасыщенного соединения и моноксида углерода настоящего изобретения и может использоваться для различных электрохимических устройств в виде твердофазного полимерного электролита или гелеобразного полимерного электролита в зависимости от задачи. Здесь термин "электрохимическое устройство" означает устройство, в котором применяются электрохимические явления с участием ионов, и его конкретные примеры включают в себя такие устройства, как запоминающее устройство, устройство генерации энергии, отображающее устройство и сенсорное устройство.As described above, a polymer electrolyte having high ionic conductivity can be provided by using the (alternating) copolymer of the ethylene unsaturated compound and carbon monoxide of the present invention and can be used for various electrochemical devices in the form of a solid-phase polymer electrolyte or gel polymer electrolyte depending on the task. Here, the term "electrochemical device" means a device in which electrochemical phenomena involving ions are applied, and specific examples thereof include devices such as a storage device, an energy generation device, a display device, and a sensor device.

В настоящем изобретении полимерный электролит может быть самоподдерживающей пленкой и не самоподдерживающей пленкой, и может применяться без особых проблем, даже если наблюдается проступание жидкости, но предпочтительно, если данный электролит является самоподдерживающей пленкой и не наблюдается проступания жидкости.In the present invention, the polymer electrolyte can be a self-supporting film and not a self-supporting film, and can be used without any problems, even if there is a leak of liquid, but it is preferable if the electrolyte is a self-supporting film and there is no leak of liquid.

Пример электрохимического устройства, использующего полимерный электролит настоящего изобретения, будет описан ниже.An example of an electrochemical device using the polymer electrolyte of the present invention will be described below.

На чертеже представлен вид сверху и продольный вид в разрезе, показывающие пример электрохимического устройства настоящего изобретения. На чертеже позиция 1 обозначает положительный электрод; 2 - обозначает отрицательный электрод; 3 - обозначает клемму положительного электрода; 4 - обозначает клемму отрицательного электрода; 5 - обозначает полимерный электролит и 6 - обозначает корпус батареи.The drawing shows a top view and a longitudinal sectional view showing an example of an electrochemical device of the present invention. In the drawing, reference numeral 1 denotes a positive electrode; 2 - indicates a negative electrode; 3 - indicates the terminal of the positive electrode; 4 - indicates the terminal of the negative electrode; 5 - indicates a polymer electrolyte; and 6 - indicates a battery case.

Конкретные примеры данного электрохимического устройства включают в себя литиевую первичную батарею, использующую металлический литий в качестве отрицательного электрода и использующую диоксид марганца, фторид углерода или тому подобное в качестве положительного электрода; ионно-литиевую аккумуляторную батарею, использующую углеродный материал, оксид металла, сплав лития или тому подобное в качестве отрицательного электрода и использующую кобальтат лития, никелат лития, манганат лития, фосфат лития железа или тому подобное в качестве положительного электрода; и конденсатор с двойным электрическим слоем, использующий активированный уголь в качестве положительного электрода и отрицательного электрода; и водную ионную батарею, использующую смешанный оксид лития и переходного металла, содержащий ванадий, титан, железо или тому подобное в качестве отрицательного электрода и использующую смешанный оксид лития и переходного металла, содержащий кобальт, марганец, железо или тому подобное в качестве положительного электрода.Specific examples of this electrochemical device include a lithium primary battery using lithium metal as a negative electrode and using manganese dioxide, carbon fluoride or the like as a positive electrode; a lithium ion secondary battery using a carbon material, metal oxide, lithium alloy or the like as a negative electrode and using lithium cobaltate, lithium nickelate, lithium manganate, lithium iron phosphate or the like as a positive electrode; and an electric double layer capacitor using activated carbon as a positive electrode and a negative electrode; and an aqueous ionic battery using a mixed lithium oxide and a transition metal containing vanadium, titanium, iron or the like as a negative electrode and using a mixed lithium oxide and a transition metal containing cobalt, manganese, iron or the like as a positive electrode.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Теперь настоящее изобретение будет конкретно описано с помощью примеров и сравнительных примеров.Now the present invention will be specifically described using examples and comparative examples.

[Ссылочный пример 1 (получение полимера А)][Reference example 1 (obtaining polymer A)]

В автоклав SUS объемом 1 л с мешалкой заряжали 800 мл диметилкарбоната в качестве растворителя полимеризации и 1,2 г азобисизовалеронитрила в качестве инициатора полимеризации, и затем заряжали смешанный газ, имеющий отношение давления этилена к моноксиду углерода, равное 1, так, чтобы получить давление 4,5 МПа при комнатной температуре. Температуру автоклава повышали до 60°С при перемешивании. Смесь реагировала в течение 6 часов при добавлении смешанного газа так, чтобы поддерживать давление при 5 МПа. После охлаждения реагенты удаляли, и твердое содержимое промывали, получая белый порошок.A 1 L SUS autoclave with a stirrer was charged with 800 ml of dimethyl carbonate as a polymerization solvent and 1.2 g of azobisisovalerononitrile as a polymerization initiator, and then mixed gas having an ethylene pressure ratio of carbon monoxide of 1 was charged so as to obtain a pressure of 4 5 MPa at room temperature. The temperature of the autoclave was raised to 60 ° C with stirring. The mixture was reacted for 6 hours with the addition of mixed gas so as to maintain a pressure at 5 MPa. After cooling, the reagents were removed and the solid content was washed to obtain a white powder.

По спектрам 13С-ЯМР и инфракрасного поглощения подтверждали, что данный полимер представлял собой продукт полимеризации этилена и моноксида углерода (далее обозначаемый "полимер А") и мольная доля моноксида углерода составляла 43,2%. Кроме того, данный полимер А имел средневзвешенную молекулярную массу 85000.From 13 C-NMR and infrared absorption spectra, it was confirmed that this polymer was a polymerization product of ethylene and carbon monoxide (hereinafter referred to as “polymer A”) and the mole fraction of carbon monoxide was 43.2%. In addition, this polymer A had a weight average molecular weight of 85,000.

[Ссылочный пример 2 (получение полимера В)][Reference example 2 (obtaining polymer B)]

Выполняли полностью такую же операцию, как в сравнительном примере 1, за исключением того, что отношение давления этилена к давлению моноксида углерода изменяли на 2 относительно ссылочного примера 1. После охлаждения реагенты удаляли, и твердое содержимое промывали, получая белый порошок.The operation was carried out completely as in comparative example 1, except that the ratio of ethylene pressure to pressure of carbon monoxide was changed to 2 relative to reference example 1. After cooling, the reagents were removed and the solid content was washed to obtain a white powder.

По спектрам 13С-ЯМР и инфракрасного поглощения подтверждали, что данный полимер представлял собой продукт полимеризации этилена и моноксида углерода (далее обозначаемый "полимер В") и мольная доля моноксида углерода составляла 21,3%. Кроме того, данный полимер В имел средневзвешенную молекулярную массу 56000.From 13 C-NMR and infrared absorption spectra, it was confirmed that this polymer was a polymerization product of ethylene and carbon monoxide (hereinafter referred to as “polymer B") and the molar fraction of carbon monoxide was 21.3%. In addition, this polymer B had a weight average molecular weight of 56,000.

[Ссылочный пример 3 (получение полимера С)][Reference example 3 (obtaining polymer C)]

Выполняли полностью такую же операцию, как в ссылочном примере 1, за исключением того, что отношение давления этилена к давлению моноксида углерода изменяли на 10 относительно ссылочного примера 1. После охлаждения реагенты удаляли, и твердое содержимое промывали, получая белый порошок.The operation was completely the same as in Reference Example 1, except that the ratio of ethylene pressure to carbon monoxide pressure was changed to 10 relative to Reference Example 1. After cooling, the reagents were removed and the solid content was washed to obtain a white powder.

По спектрам 13С-ЯМР и инфракрасного поглощения подтверждали, что данный полимер представлял собой продукт полимеризации этилена и моноксида углерода (далее обозначаемый "полимер С") и мольная доля моноксида углерода составляла 10,9%. Кроме того, данный полимер С имел средневзвешенную молекулярную массу 72000.From 13 C-NMR and infrared absorption spectra, it was confirmed that the polymer was a polymerization product of ethylene and carbon monoxide (hereinafter referred to as “polymer C”) and the mole fraction of carbon monoxide was 10.9%. In addition, this polymer C had a weight average molecular weight of 72,000.

[Пример 1][Example 1]

50 массовых частей бис(трифторметансульфонил)имида лития {(CF3SO2)2NLi} в качестве электролитной соли смешивали и растворяли в 50 массовых частях воды, получая раствор, имеющий концентрацию 50% по массе. 100 массовых частей этого раствора и 85 массовых частей полимера А заряжали в автоклав, и данную смесь нагревали и перемешивали при 120°С, получая прозрачный вязкий раствор.50 parts by weight of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide {(CF 3 SO 2 ) 2 NLi} as an electrolyte salt was mixed and dissolved in 50 parts by weight of water to obtain a solution having a concentration of 50% by weight. 100 mass parts of this solution and 85 mass parts of polymer A were charged into an autoclave, and this mixture was heated and stirred at 120 ° C. to obtain a clear, viscous solution.

Затем 0,1 массовых частей гексаметилендиамина в качестве сшивающего агента добавляли к 100 массовым частям данного вязкого раствора, данную смесь отливали до толщины 500 мкм на стеклянной пластине. Затем отлитую смесь сушили при атмосферном давлении при 80°С в течение 1 часа, получая нелипкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.Then 0.1 mass parts of hexamethylenediamine as a crosslinking agent was added to 100 mass parts of this viscous solution, this mixture was cast to a thickness of 500 μm on a glass plate. Then the cast mixture was dried at atmospheric pressure at 80 ° C for 1 hour, obtaining a non-sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film.

Отношение массы воды к суммарной массе полимера А и воды, определенное с помощью 1Н-ЯМР в этот момент, составляло 21,9% по массе. Здесь ЯМР измерение проводили, используя прибор JNМ-LА400, изготовленный JЕОL Ltd. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 1.The ratio of the mass of water to the total mass of polymer A and water, determined using 1 H-NMR at this time, was 21.9% by weight. Here, NMR measurement was performed using a JNM-LA400 instrument manufactured by JEOL Ltd. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 1.

[Пример 2][Example 2]

Проводили такую же операцию, как в примере 1, за исключением того, что 85 массовых частей полимера А в примере 1 заменяли смесью 75 массовых частей полимера А и 10 массовых частей полиэфирного сополимера оксида этилена и 2-(2-метоксиэтоксиэтил)глицидилового эфира, имеющего средневзвешенную молекулярную массу 14000 (отношение сополимеризации = 73:27, далее обозначаемый "полимер D"). В результате получали нелипкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.The same operation as in Example 1 was carried out, except that 85 parts by weight of polymer A in Example 1 was replaced with a mixture of 75 parts by weight of polymer A and 10 parts by weight of a polyester copolymer of ethylene oxide and 2- (2-methoxyethoxyethyl) glycidyl ether having the weighted average molecular weight of 14,000 (copolymerization ratio = 73:27, hereinafter referred to as "polymer D"). The result was a non-sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film.

Отношение массы воды к суммарной массе полимера А, полимера D и воды составляло 22,5% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 1.The ratio of the mass of water to the total mass of polymer A, polymer D and water was 22.5% by mass at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 1.

[Пример 3][Example 3]

Проводили такую же операцию, как в примере 1, за исключением того, что 85 массовых частей полимера А в примере 1 заменяли смесью 68 массовых частей полимера А и 17 массовых частей полимера D. В результате получали нелипкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.The same operation was carried out as in Example 1, except that 85 parts by weight of polymer A in Example 1 was replaced with a mixture of 68 parts by weight of polymer A and 17 parts by weight of polymer D. As a result, a non-sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film was obtained.

Отношение массы воды к суммарной массе полимера А, полимера D и воды составляло 23,3% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 1.The ratio of the mass of water to the total mass of polymer A, polymer D and water was 23.3% by mass at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 1.

[Пример 4][Example 4]

Проводили такую же операцию, как в примере 1, за исключением того, что 85 массовых частей полимера А в примере 1 заменяли смесью 62 массовых частей полимера А и 23 массовых частей полимера D. В результате получали нелипкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.The same operation was carried out as in Example 1, except that 85 parts by weight of polymer A in Example 1 was replaced with a mixture of 62 parts by weight of polymer A and 23 parts by weight of polymer D. As a result, a non-sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film was obtained.

Отношение массы воды к суммарной массе полимера А, полимера D и воды составляло 24,5% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 1.The ratio of the mass of water to the total mass of polymer A, polymer D and water was 24.5% by mass at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 1.

[Пример 5][Example 5]

Проводили такую же операцию, как в примере 1, за исключением того, что 85 массовых частей полимера А в примере 1 заменяли смесью 58 массовых частей полимера А и 27 массовых частей полимера D. В результате получали нелипкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.The same operation was performed as in Example 1, except that 85 parts by weight of polymer A in Example 1 was replaced with a mixture of 58 parts by weight of polymer A and 27 parts by weight of polymer D. A non-sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film was obtained.

Отношение массы воды к суммарной массе полимера А, полимера D и воды составляло 21,9% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 1.The ratio of the mass of water to the total mass of polymer A, polymer D and water was 21.9% by mass at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 1.

[Сравнительный пример 1][Comparative example 1]

Проводили такую же операцию, как в примере 1, за исключением того, что 85 массовых частей полимера А в примере 1 заменяли смесью 55 массовых частей полимера А и 30 массовых частей полимера D. В результате получали слегка липкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.The same operation was performed as in Example 1, except that 85 parts by weight of polymer A in Example 1 was replaced with a mixture of 55 parts by weight of polymer A and 30 parts by weight of polymer D. A slightly sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film was obtained.

Отношение массы воды к суммарной массе полимера А, полимера D и воды составляло 23,3% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 1.The ratio of the mass of water to the total mass of polymer A, polymer D and water was 23.3% by mass at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 1.

[Сравнительный пример 2][Comparative example 2]

Проводили такую же операцию, как в примере 1, за исключением того, что 85 массовых частей полимера А в примере 1 заменяли смесью 35 массовых частей полимера А и 50 массовых частей полимера D. В результате получали очень липкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.The same operation was carried out as in Example 1, except that 85 parts by weight of polymer A in Example 1 was replaced with a mixture of 35 parts by weight of polymer A and 50 parts by weight of polymer D. A very sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film was obtained.

Отношение массы воды к суммарной массе полимера А, полимера D и воды составляло 21,6% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 1.The ratio of the mass of water to the total mass of polymer A, polymer D and water was 21.6% by mass at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 1.

[Сравнительный пример 3][Comparative example 3]

Проводили такую же операцию, как в примере 1, за исключением того, что 85 массовых частей полимера А в примере 1 заменяли на 85 массовых частей полимера D и гексаметилендиамин не использовали. В результате получали очень липкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.The same operation was carried out as in Example 1, except that 85 parts by weight of polymer A in Example 1 was replaced by 85 parts by weight of polymer D and no hexamethylenediamine was used. The result was a very sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film.

Отношение массы воды к суммарной массе полимера D и воды составляло 20,5% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 1.The ratio of the mass of water to the total mass of polymer D and water was 20.5% by mass at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 1.

Таблица 1Table 1 Содержание сополимера оксида углерода в полимерном материале
(мас.%)
The content of the carbon monoxide copolymer in the polymer material
(wt.%)
Ионная проводимость
(мСм∙см-1)
Верхний ряд: 30°С
Нижний ряд: 0°С
Ionic conductivity
(mSm ∙ cm -1 )
Top row: 30 ° C
Bottom row: 0 ° C
Свойства полимерного электролитаPolymer Electrolyte Properties
Пример 1Example 1 100one hundred 9,59.5 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 6,36.3 Пример 2Example 2 88,288.2 9,09.0 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 5,75.7 Пример 3Example 3 80,080.0 7,9 7.9 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 4,94.9 Пример 4Example 4 72,972.9 7,2 7.2 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 4,54,5 Пример 5Example 5 68,268,2 6,16.1 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 3,93.9 Сравнительный
пример 1
Comparative
example 1
64,764.7 1,11,1 Самоподдерживающая пленка, имеющая слабую липкость, в которой наблюдали проступание жидкостиSelf-supporting film having a weak stickiness in which leakage of liquid was observed
0,90.9 Сравнительный
пример 2
Comparative
example 2
41,241.2 0,80.8 Не самоподдерживающая пленка, имеющая сильную липкость, в которой наблюдали проступание жидкостиNon-self-sustaining, highly tacky film in which fluid leakage was observed
0,50.5 Сравнительный
пример 3
Comparative
example 3
00 0,20.2 Не самоподдерживающая пленка, имеющая сильную липкость, в которой наблюдали проступание жидкостиNon-self-sustaining, highly tacky film in which fluid leakage was observed
0,10.1

[Пример 6][Example 6]

30 массовых частей тетрафторбората лития (LiBF4) в качестве электролитной соли смешивали и растворяли в 70 массовых частях γ-бутиролактона, получая раствор, имеющий концентрацию 30% по массе. 100 массовых частей этого раствора и 120 массовых частей полимера В заряжали в автоклав, и данную смесь нагревали и перемешивали при 120°С, получая прозрачный вязкий раствор.30 parts by mass of lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) as an electrolyte salt were mixed and dissolved in 70 parts by mass of γ-butyrolactone to obtain a solution having a concentration of 30% by weight. 100 mass parts of this solution and 120 mass parts of polymer B were charged into an autoclave, and this mixture was heated and stirred at 120 ° C. to obtain a clear, viscous solution.

Затем данный вязкий раствор разливали до толщины 500 мкм на стеклянной пластине, разлитый раствор сушили при атмосферном давлении при 120°С в течение 1 часа. Затем стеклянную пластину помещали в вакуумную сушку, установленную на 150°С, и дополнительно сушили в течение 10 часов. В результате получали твердофазный полимерный электролит в форме пленки, имеющий содержание γ-бутиролактона 1000 ч./млн или меньше, определенное с помощью 13С-ЯМР измерения.Then this viscous solution was poured to a thickness of 500 μm on a glass plate, the spilled solution was dried at atmospheric pressure at 120 ° C for 1 hour. Then the glass plate was placed in a vacuum dryer set at 150 ° C, and further dried for 10 hours. As a result, a solid phase polymer film-shaped electrolyte was obtained having a γ-butyrolactone content of 1000 ppm or less, determined by 13 C-NMR measurement.

Ионную проводимость этого твердофазного полимерного электролита измеряли при 30°С в переменном токе 1 кГц. Результат показан в таблице 2.The ionic conductivity of this solid-phase polymer electrolyte was measured at 30 ° C in an alternating current of 1 kHz. The result is shown in table 2.

[Пример 7][Example 7]

Проводили такую же операцию, как в примере 6, за исключением того, что 120 массовых частей полимера B в примере 6 заменяли смесью 100 массовых частей полимера В и 20 массовых частей сополимера винилиденфторида и гексафторпропилена, имеющего средневзвешенную молекулярную массу 35000 (отношение сополимеризации = 88:12, далее называемый "полимер Е"). В результате получали твердофазный полимерный электролит в форме пленки, имеющий содержание γ-бутиролактона 1000 ч./млн или меньше, определенное с помощью 13С-ЯМР измерения.The same operation as in Example 6 was carried out, except that 120 parts by weight of polymer B in Example 6 was replaced with a mixture of 100 parts by weight of polymer B and 20 parts by weight of a vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer having a weight average molecular weight of 35,000 (copolymerization ratio = 88: 12, hereinafter referred to as "polymer E"). As a result, a solid phase polymer film-shaped electrolyte was obtained having a γ-butyrolactone content of 1000 ppm or less, determined by 13 C-NMR measurement.

Ионную проводимость этого твердофазного полимерного электролита измеряли при 30°С в переменном токе 1 кГц. Результат показан в таблице 2.The ionic conductivity of this solid-phase polymer electrolyte was measured at 30 ° C in an alternating current of 1 kHz. The result is shown in table 2.

[Пример 8][Example 8]

Проводили такую же операцию, как в примере 6, за исключением того, что 120 массовых частей полимера B в примере 6 заменяли смесью 85 массовых частей полимера В и 35 массовых частей полимера Е. В результате получали твердофазный полимерный электролит в форме пленки, имеющий содержание γ-бутиролактона 1000 ч./млн или меньше, определенное с помощью 13С-ЯМР измерения.The same operation as in Example 6 was carried out, except that 120 parts by weight of polymer B in Example 6 was replaced by a mixture of 85 parts by weight of polymer B and 35 parts by weight of polymer E. As a result, a solid-phase polymer film electrolyte having a γ content was obtained β-butyrolactone 1000 ppm or less, determined using 13 C-NMR measurement.

Ионную проводимость этого твердофазного полимерного электролита измеряли при 30°С в переменном токе 1 кГц. Результат показан в таблице 2.The ionic conductivity of this solid-phase polymer electrolyte was measured at 30 ° C in an alternating current of 1 kHz. The result is shown in table 2.

[Сравнительный пример 5][Comparative example 5]

Проводили такую же операцию, как в примере 6, за исключением того, что 120 массовых частей полимера B в примере 6 заменяли смесью 45 массовых частей полимера В и 75 массовых частей полимера Е. В результате получали твердофазный полимерный электролит в форме пленки, имеющий содержание γ-бутиролактона 1000 ч./млн или меньше, определенное с помощью 13С-ЯМР измерения.The same operation as in Example 6 was carried out, except that 120 parts by weight of polymer B in Example 6 was replaced with a mixture of 45 parts by weight of polymer B and 75 parts by weight of polymer E. As a result, a solid-phase polymer film-shaped electrolyte having a γ content was obtained β-butyrolactone 1000 ppm or less, determined using 13 C-NMR measurement.

Ионную проводимость этого твердофазного полимерного электролита измеряли при 30°С в переменном токе 1 кГц. Результат показан в таблице 2.The ionic conductivity of this solid-phase polymer electrolyte was measured at 30 ° C in an alternating current of 1 kHz. The result is shown in table 2.

[Сравнительный пример 6][Comparative example 6]

Проводили такую же операцию, как в примере 6, за исключением того, что 120 массовых частей полимера B в примере 6 заменяли на 120 массовых частей полимера Е. В результате не могли получить пленку, а получали белую порошковую смесь.The same operation was carried out as in Example 6, except that 120 parts by weight of polymer B in Example 6 was replaced by 120 parts by weight of polymer E. As a result, a film could not be obtained, but a white powder mixture was obtained.

Содержание пропиленкарбоната в этом полимере Е, определенное с помощью 13С-ЯМР измерения, составляло 1000 ч./млн или меньше, но было невозможно измерить ионную проводимость.The propylene carbonate content in this polymer E, determined by 13 C-NMR measurement, was 1000 ppm or less, but it was not possible to measure ionic conductivity.

Таблица 2table 2 Содержание сополимера оксида углерода в полимерном материале
(мас.%)
The content of the carbon monoxide copolymer in the polymer material
(wt.%)
Ионная проводимость
(мСм∙см-1)
Верхний ряд: 30°С
Нижний ряд: 0°С
Ionic conductivity
(mSm ∙ cm -1 )
Top row: 30 ° C
Bottom row: 0 ° C
Свойства полимерного электролитаPolymer Electrolyte Properties
Пример 6Example 6 100one hundred 2,12.1 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 1,61,6 Пример 7Example 7 83,383.3 1,91.9 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 1,21,2 Пример 8Example 8 70,870.8 1,21,2 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 0,90.9 Сравнительный
пример 4
Comparative
example 4
62,562.5 0,20.2 Хрупкая пленкаFragile film
0,10.1 Сравнительный
пример 5
Comparative
example 5
37,537.5 0,090.09 Хрупкая пленкаFragile film
0,030,03 Сравнительный
пример 6
Comparative
example 6
00 НеизмеримоImmeasurably Порошковая формаPowder form
НеизмеримоImmeasurably

[Пример 9][Example 9]

После того, как 75 массовых частей полимера А и 25 массовых частей полимера Е расплавляли и смешивали, данную смесь формовали в виде пленки, имеющей толщину 150 мкм. Эту пленку облучали лучами электронов с дозой 5,0 Мрад, получая сшитую пленку.After 75 mass parts of polymer A and 25 mass parts of polymer E were melted and mixed, this mixture was formed into a film having a thickness of 150 μm. This film was irradiated with electron beams with a dose of 5.0 Mrad, obtaining a crosslinked film.

Данную пленку погружали в раствор, имеющий концентрацию 20% по массе, в котором 20 массовых частей тетрафторбората лития (LiBF4) смешаны и растворены в 80 массовых частях γ-бутиролактона, при 120°С на 2 часа, и затем пленку охлаждали до комнатной температуры, и поверхность пленки промывали. Пленка раздувалась, и масса увеличивалась на 85% в расчете на исходную массу.This film was immersed in a solution having a concentration of 20% by weight, in which 20 parts by weight of lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) were mixed and dissolved in 80 parts by weight of γ-butyrolactone, at 120 ° C. for 2 hours, and then the film was cooled to room temperature and the film surface was washed. The film was inflated, and the mass increased by 85% based on the initial mass.

Свойства композиции, ионной проводимости и полимерного электролита данной пленки были такими, как показано в таблице 3.The properties of the composition, ionic conductivity and polymer electrolyte of this film were as shown in table 3.

[Пример 10][Example 10]

Проводили такую же операцию, как в примере 9, за исключением того, что соотношение смешивания полимеров в примере 9 заменяли на соотношение 68 массовых частей полимера А и 32 массовых частей полимера Е. В результате получали набухшую пленку, увеличенную по массе на 215% в расчете на исходную массу.The same operation was carried out as in example 9, except that the mixing ratio of the polymers in example 9 was replaced by the ratio of 68 parts by weight of polymer A and 32 parts by weight of polymer E. The result was a swollen film increased by weight by 215% based on the initial mass.

Свойства композиции, ионной проводимости и полимерного электролита данной пленки были такими, как показано в таблице 3.The properties of the composition, ionic conductivity and polymer electrolyte of this film were as shown in table 3.

Таблица 3Table 3 Масса растворителя/
(масса растворителя и высокомолекулярного полимера)
(мас.%)
Solvent Weight /
(mass of solvent and high molecular weight polymer)
(wt.%)
Ионная проводимость
(мСм∙см-1)
Верхний ряд: 30°С
Нижний ряд: 0°С
Ionic conductivity
(mSm ∙ cm -1 )
Top row: 30 ° C
Bottom row: 0 ° C
Свойства полимерного электролитаPolymer Electrolyte Properties
Пример 9Example 9 40,540.5 5,35.3 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 3,23.2 Пример 10Example 10 63,263,2 6,76.7 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 4,14.1

[Пример 11][Example 11]

Настоящий пример показывает пример электрохимического устройства настоящего изобретения, использующего гелеобразный полимерный электролит настоящего изобретения, представляет схематичный вид в разрезе данного электрохимического устройства.The present example shows an example of an electrochemical device of the present invention using the gel polymer electrolyte of the present invention, is a schematic sectional view of this electrochemical device.

<Приготовление раствора (1) полимерного электролита><Preparation of polymer electrolyte solution (1)>

Тетрафторборат лития (LiBF4), пропиленкарбонат и полимер А заряжали при массовом соотношении 20:70:100, и данную смесь нагревали и перемешивали при 120°С, получая вязкий раствор.Lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), propylene carbonate and polymer A were charged at a mass ratio of 20: 70: 100, and this mixture was heated and stirred at 120 ° C. to obtain a viscous solution.

<Приготовление листа положительного электрода><Preparation of the positive electrode sheet>

LiCoO2 (средний размер частиц: 5 мкм) в качестве активного материала положительного электрода, и графит и ацетиленовую сажу в качестве проводящих добавок смешивали всухую при массовом соотношении 100:5:2,5.LiCoO 2 (average particle size: 5 μm) as the active material of the positive electrode, and graphite and acetylene black as conductive additives were mixed dry in a mass ratio of 100: 5: 2.5.

После того, как 100 массовых частей раствора (1) полимерного электролита и 100 массовых частей смеси активного материала положительного электрода и проводящих добавок замешивали в пастообразную форму, данную смесь наносили на одну поверхность токосъемника положительного электрода из алюминиевой фольги, имеющей толщину 15 мкм, с толщиной 200 мкм. Токосъемник сушили при 150°С в течение 2 часов, получая лист положительного электрода.After 100 mass parts of a solution of (1) polymer electrolyte and 100 mass parts of a mixture of the active material of the positive electrode and the conductive additives were mixed in a paste form, this mixture was applied to one surface of the current collector of a positive electrode of aluminum foil having a thickness of 15 μm, with a thickness 200 microns. The current collector was dried at 150 ° C for 2 hours, obtaining a sheet of a positive electrode.

Содержание пропиленкарбоната, содержащегося в данном листе положительного электрода, составляло 12,3% по массе в расчете на полную массу листа положительного электрода за исключением токосъемника положительного электрода из алюминиевой фольги.The content of propylene carbonate contained in this positive electrode sheet was 12.3% by weight based on the total weight of the positive electrode sheet except for the current collector of the positive electrode made of aluminum foil.

<Приготовление листа отрицательного электрода><Preparation of the negative electrode sheet>

После того, как 50 массовых частей графита (средний размер частиц: 10 мкм) в качестве активного материала отрицательного электрода замешивали со 100 массовыми частями раствора (1) полимерного электролита в пастообразную форму, данную смесь наносили на одну поверхность токосъемника отрицательного электрода из медной фольги, имеющей толщину 18 мкм, с толщиной 150 мкм. Токосъемник сушили при 150°С в течение 2 часов, получая лист отрицательного электрода.After 50 mass parts of graphite (average particle size: 10 μm) as a negative electrode active material were mixed with 100 mass parts of a polymer electrolyte solution (1) in a paste form, this mixture was applied to one surface of a negative foil collector made of copper foil, having a thickness of 18 microns, with a thickness of 150 microns. The current collector was dried at 150 ° C for 2 hours, obtaining a sheet of negative electrode.

Содержание пропиленкарбоната в данном листе отрицательного электрода составляло 14,4% по массе в расчете на полную массу листа отрицательного электрода, за исключением токосъемника отрицательного электрода из медной фольги.The propylene carbonate content in this negative electrode sheet was 14.4% by weight based on the total weight of the negative electrode sheet, with the exception of the current collector of the negative electrode made of copper foil.

<Приготовление электрохимического устройства><Preparation of an electrochemical device>

Полимер С формовали прессованием при 210°С, получая пленку, имеющую толщину 18 мкм. Эту пленку погружали в раствор, где массовое отношение тетрафторбората лития (LiBF4) к пропиленкарбонату составляло 40:60. Пленку оставляли при комнатной температуре на 24 часа, и затем получали набухшую и увеличенную по массе на 48,3% пленку полимерного электролита в расчете на исходную массу.Polymer C was formed by compression at 210 ° C. to obtain a film having a thickness of 18 μm. This film was immersed in a solution where the mass ratio of lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) to propylene carbonate was 40:60. The film was left at room temperature for 24 hours, and then received a swollen and increased by weight by 48.3% film of a polymer electrolyte based on the initial weight.

Лист положительного электрода и лист отрицательного электрода складывали, помещая между ними данную пленку полимерного электролита, собирая электрохимическое устройство, показанное на чертеже.The sheet of the positive electrode and the sheet of the negative electrode were folded by placing this polymer electrolyte film between them, collecting the electrochemical device shown in the drawing.

<Оценка свойств электрохимического устройства><Evaluation of the properties of the electrochemical device>

Оценку свойств заряжения и разряжения данного электрохимического устройства выполняли следующим образом. После заряжения в режиме заряжения постоянный ток/постоянное напряжение с максимальным током 50 мА и максимальным напряжением 4,2 В в течение 5 часов электрохимическое устройство разряжали до 3,0 В при постоянном токе 10 мА. Величина разряда составляла 86,2 мА∙ч. Затем электрохимическое устройство повторно заряжали в тех же условиях, оценку величины разряда проводили в условиях постоянного тока, показанных в таблице 4. Результаты показаны в таблице 4.Evaluation of the properties of charging and discharging this electrochemical device was performed as follows. After charging in the charging mode, direct current / constant voltage with a maximum current of 50 mA and a maximum voltage of 4.2 V for 5 hours, the electrochemical device was discharged to 3.0 V at a constant current of 10 mA. The discharge value was 86.2 mA ∙ h. Then, the electrochemical device was recharged under the same conditions, the discharge value was estimated under constant current conditions, shown in table 4. The results are shown in table 4.

[Пример 12][Example 12]

<Приготовление раствора (2) полимерного электролита><Preparation of polymer electrolyte solution (2)>

Тетрафторборат лития (LiBF4), пропиленкарбонат, полимер А и полимер Е заряжали при массовом соотношении 20:70:75:25, и данную смесь нагревали и перемешивали при 120°С, получая вязкий раствор.Lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), propylene carbonate, polymer A and polymer E were charged at a weight ratio of 20: 70: 75: 25, and this mixture was heated and stirred at 120 ° C. to obtain a viscous solution.

<Приготовление листа положительного электрода><Preparation of the positive electrode sheet>

Лист положительного электрода получали таким же образом, как в примере 11, за исключением того, что использовали раствор (2) полимерного электролита.A positive electrode sheet was obtained in the same manner as in Example 11, except that a polymer electrolyte solution (2) was used.

Содержание пропиленкарбоната в данном листе положительного электрода составляло 11,9% по массе в расчете на полную массу листа положительного электрода, за исключением токосъемника положительного электрода из алюминиевой фольги.The propylene carbonate content in this positive electrode sheet was 11.9% by weight based on the total weight of the positive electrode sheet, with the exception of the current collector of the positive electrode made of aluminum foil.

<Приготовление листа отрицательного электрода><Preparation of the negative electrode sheet>

Лист отрицательного электрода получали таким же образом, как в примере 11, за исключением того, что использовали раствор (2) полимерного электролита.A negative electrode sheet was obtained in the same manner as in Example 11, except that a polymer electrolyte solution (2) was used.

Содержание пропиленкарбоната в данном листе отрицательного электрода составляло 14,9% по массе в расчете на полную массу листа отрицательного электрода, за исключением токосъемника отрицательного электрода из медной фольги.The propylene carbonate content in this negative electrode sheet was 14.9% by weight based on the total weight of the negative electrode sheet, with the exception of the current collector of the negative electrode made of copper foil.

<Приготовление электрохимического устройства><Preparation of an electrochemical device>

Пленку полимерного электролита, увеличенную на 39,5% по массе в расчете на исходную массу, получали таким же образом, как в примере 11, за исключением того, что в качестве материала пленки использовали смесь, имеющую массовое отношение полимера С к полимеру Е 75:25.A polymer electrolyte film increased by 39.5% by weight based on the initial weight was obtained in the same manner as in Example 11, except that a mixture having a mass ratio of polymer C to polymer E 75 was used as the film material: 25.

Лист положительного электрода и лист отрицательного электрода складывали, помещая между ними данную пленку полимерного электролита, собирая электрохимическое устройство, показанное на чертеже.The sheet of the positive electrode and the sheet of the negative electrode were folded by placing this polymer electrolyte film between them, collecting the electrochemical device shown in the drawing.

<Оценка свойств электрохимического устройства><Evaluation of the properties of the electrochemical device>

Оценку свойств заряжения и разряжения данного электрохимического устройства выполняли таким же образом, как в примере 11. Результаты показаны в таблице 4.Evaluation of the properties of charging and discharging of this electrochemical device was performed in the same manner as in example 11. The results are shown in table 4.

[Сравнительный пример 7][Comparative example 7]

<Приготовление раствора (3) полимерного электролита><Preparation of polymer electrolyte solution (3)>

Тетрафторборат лития (LiBF4), пропиленкарбонат, полимер А и полимер Е заряжали при массовом соотношении 20:70:60:40, и данную смесь нагревали и перемешивали при 120°С, получая вязкий раствор.Lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), propylene carbonate, polymer A and polymer E were charged at a mass ratio of 20: 70: 60: 40, and this mixture was heated and stirred at 120 ° C. to obtain a viscous solution.

<Приготовление листа положительного электрода><Preparation of the positive electrode sheet>

Лист положительного электрода получали таким же образом, как в примере 11, за исключением того, что использовали раствор (3) полимерного электролита.A positive electrode sheet was obtained in the same manner as in Example 11, except that a polymer electrolyte solution (3) was used.

Содержание пропиленкарбоната в данном листе положительного электрода составляло 12,6% по массе в расчете на полную массу листа положительного электрода, за исключением токосъемника положительного электрода из алюминиевой фольги.The propylene carbonate content in this positive electrode sheet was 12.6% by weight based on the total weight of the positive electrode sheet, with the exception of the current collector of the positive electrode made of aluminum foil.

<Приготовление листа отрицательного электрода><Preparation of the negative electrode sheet>

Лист отрицательного электрода получали таким же образом, как в примере 11, за исключением того, что использовали раствор (3) полимерного электролита.A negative electrode sheet was obtained in the same manner as in Example 11, except that a polymer electrolyte solution (3) was used.

Содержание пропиленкарбоната в данном листе отрицательного электрода составляло 15,8% по массе в расчете на полную массу листа отрицательного электрода, за исключением токосъемника отрицательного электрода из медной фольги.The propylene carbonate content in this negative electrode sheet was 15.8% by weight based on the total weight of the negative electrode sheet, with the exception of the current collector of the negative electrode made of copper foil.

<Приготовление электрохимического устройства><Preparation of an electrochemical device>

Пленку полимерного электролита, увеличенную по массе на 33,9% по массе в расчете на исходную массу, получали таким же образом, как в примере 11, за исключением того, что в качестве материала пленки использовали смесь, имеющую массовое отношение полимера С к полимеру Е 60:40.A polymer electrolyte film increased by weight by 33.9% by weight based on the initial weight was obtained in the same manner as in Example 11, except that a mixture having a mass ratio of polymer C to polymer E was used as the film material 60:40.

Лист положительного электрода и лист отрицательного электрода складывали, помещая между ними данную пленку полимерного электролита, собирая электрохимическое устройство, показанное на чертеже.The sheet of the positive electrode and the sheet of the negative electrode were folded by placing this polymer electrolyte film between them, collecting the electrochemical device shown in the drawing.

<Оценка свойств электрохимического устройства><Evaluation of the properties of the electrochemical device>

Оценку свойств заряжения и разряжения данного электрохимического устройства выполняли таким же образом, как в примере 11. Результаты показаны в таблице 4.Evaluation of the properties of charging and discharging of this electrochemical device was performed in the same manner as in example 11. The results are shown in table 4.

Таблица 4Table 4 Содержание сополимера оксида углерода в полимерном материале
(мас.%)
The content of the carbon monoxide copolymer in the polymer material
(wt.%)
Условия разряда (мА) и величина разряда (мА∙ч)Discharge conditions (mA) and discharge value (mA ∙ h)
10 мА10 mA 50 мА50 mA 100 мА100 mA Пример 11Example 11 100one hundred 86,2 мА∙ч86.2 mAh 80,6 мА∙ч80.6 mAh 76,7 мА∙ч76.7 mAh Пример 12Example 12 75,075.0 80,1 мА∙ч80.1 mAh 75,3 мА∙ч75.3 mAh 69,6 мА∙ч69.6 mAh Сравнительный пример 7Reference Example 7 60,060.0 24,9 мА∙ч24.9 mAh 9,1 мА∙ч9.1 mAh не разряжаемыйnot discharged

[Пример 13][Example 13]

50 массовых частей бис(трифторметансульфонил)имида лития {(CF3SO2)2NLi} в качестве электролитной соли смешивали и растворяли в 50 массовых частях воды, получая раствор, имеющий концентрацию 50% по массе. 100 массовых частей этого раствора и 75 массовых частей полимера А заряжали в автоклав, и данную смесь нагревали и перемешивали при 120°С, получая прозрачный вязкий раствор.50 parts by weight of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide {(CF 3 SO 2 ) 2 NLi} as an electrolyte salt was mixed and dissolved in 50 parts by weight of water to obtain a solution having a concentration of 50% by weight. 100 mass parts of this solution and 75 mass parts of polymer A were charged into an autoclave, and this mixture was heated and stirred at 120 ° C. to obtain a clear, viscous solution.

Затем 0,1 массовых частей гексаметилендиамина в качестве сшивающего агента добавляли к 100 массовым частям данного вязкого раствора, данную смесь отливали до толщины 500 мкм на стеклянной пластине. Затем отлитую смесь сушили при атмосферном давлении при 80°С в течение 1 часа, получая слегка липкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.Then 0.1 mass parts of hexamethylenediamine as a crosslinking agent was added to 100 mass parts of this viscous solution, this mixture was cast to a thickness of 500 μm on a glass plate. Then the cast mixture was dried at atmospheric pressure at 80 ° C for 1 hour, obtaining a slightly sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film.

Отношение массы воды к суммарной массе полимера А и воды, определенное с помощью 1Н-ЯМР в этот момент, составляло 32,1% по массе. Здесь ЯМР измерение проводили, используя прибор JNМ-LА400, изготовленный JЕОL Ltd. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 5.The ratio of the mass of water to the total mass of polymer A and water, determined using 1 H-NMR at this time, was 32.1% by weight. Here, NMR measurement was performed using a JNM-LA400 instrument manufactured by JEOL Ltd. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 5.

[Пример 14][Example 14]

Проводили такую же операцию, как в примере 13, за исключением того, что часовую сушку при 80°С в примере 13 заменяли на 3 часа. В результате получали по существу нелипкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.The same operation as in Example 13 was carried out, except that hourly drying at 80 ° C. in Example 13 was replaced by 3 hours. As a result, a substantially non-sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film was obtained.

Отношение массы воды к суммарной массе полимера этилена и моноксида углерода и воды составляло 19,3% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 5.The ratio of the mass of water to the total mass of the polymer of ethylene and carbon monoxide and water was 19.3% by mass at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 5.

[Пример 15][Example 15]

Проводили такую же операцию, как в примере 13, за исключением того, что часовую сушку при 80°С в примере 13 заменяли на 6 часов. В результате получали абсолютно нелипкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.The same operation as in Example 13 was carried out, except that hourly drying at 80 ° C. in Example 13 was replaced by 6 hours. The result was a completely non-sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film.

Отношение массы воды к суммарной массе полимера этилена и моноксида углерода и воды составляло 9,2% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 5.The ratio of the mass of water to the total mass of the polymer of ethylene and carbon monoxide and water was 9.2% by mass at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 5.

[Пример 16][Example 16]

После того, как вязкий раствор, полученный таким же образом, как в примере 13, отливали до толщины 500 мкм на стеклянной пластине, отлитый раствор сушили при атмосферном давлении при 120°С в течение 3 часов. Затем стеклянную пластину помещали в вакуумную сушку, установленную на 150°С, и дополнительно сушили в течение 10 часов. В результате получали твердофазный полимерный электролит в форме пленки, имеющий содержание воды 1000 ч./млн или меньше, определенное по 1Н-ЯМР измерению.After the viscous solution obtained in the same manner as in Example 13 was cast to a thickness of 500 μm on a glass plate, the cast solution was dried at atmospheric pressure at 120 ° C. for 3 hours. Then the glass plate was placed in a vacuum dryer set at 150 ° C, and further dried for 10 hours. As a result, a solid phase polymer electrolyte in the form of a film was obtained having a water content of 1000 ppm or less, determined by 1 H-NMR measurement.

Ионную проводимость этого твердофазного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 5.The ionic conductivity of this solid-phase polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 5.

[Пример 17][Example 17]

Проводили такую же операцию, как в примере 13, за исключением того, что часовую сушку при 80°С в примере 13 заменяли на 0,5 часов. В результате получали очень липкий и несамоподдерживающий гелеобразный полимерный электролит.The same operation as in Example 13 was carried out, except that hourly drying at 80 ° C. in Example 13 was replaced with 0.5 hours. The result was a very sticky and non-self-sustaining gel-like polymer electrolyte.

Отношение массы воды к суммарной массе полимера этилена и моноксида углерода и воды составляло 35,7% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 5.The ratio of the mass of water to the total mass of the polymer of ethylene and carbon monoxide and water was 35.7% by mass at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 5.

Таблица 5Table 5 (Масса растворителя)/
(масса растворителя и высокомолекулярного полимера)
(мас.%)
(Solvent weight) /
(mass of solvent and high molecular weight polymer)
(wt.%)
Ионная проводимость
(мСм∙см-1)
Верхний ряд: 30°С
Нижний ряд: 0°С
Ionic conductivity
(mSm ∙ cm -1 )
Top row: 30 ° C
Bottom row: 0 ° C
Свойства полимерного электролитаPolymer Electrolyte Properties
Пример 13Example 13 32,132.1 10,310.3 Самоподдерживающая пленка, имеющая слабую липкость, но не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting film that has a weak stickiness but does not cause fluid to leak 7,17.1 Пример 14Example 14 19,319.3 8,18.1 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 5,25.2 Пример 15Example 15 8,98.9 6,96.9 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 3,93.9 Пример 16Example 16 00 4,14.1 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 1,21,2 Пример 17Example 17 35,735.7 10,110.1 Не самоподдерживающая пленка, имеющая сильную липкость, в которой наблюдали проступание жидкостиNon-self-sustaining, highly tacky film in which fluid leakage was observed 6,96.9

[Пример 18][Example 18]

30 массовых частей тетрафторбората лития (LiBF4) в качестве электролитной соли смешивали и растворяли в 70 массовых частях γ-бутиролактона, получая раствор, имеющий концентрацию 30% по массе (далее называемый "раствор А"). 100 массовых частей этого раствора и 95 массовых частей полимера В заряжали в автоклав, и данную смесь нагревали и перемешивали при 120°С, получая прозрачный вязкий раствор.30 parts by weight of lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) as an electrolyte salt were mixed and dissolved in 70 parts by weight of γ-butyrolactone to obtain a solution having a concentration of 30% by weight (hereinafter referred to as “solution A”). 100 mass parts of this solution and 95 mass parts of polymer B were charged into an autoclave, and this mixture was heated and stirred at 120 ° C. to obtain a clear, viscous solution.

Затем данный вязкий раствор разливали до толщины 500 мкм на стеклянной пластине, разлитый раствор сушили при атмосферном давлении при 120°С в течение 2 часов. В результате получали слегка липкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.Then this viscous solution was poured to a thickness of 500 μm on a glass plate, the spilled solution was dried at atmospheric pressure at 120 ° C for 2 hours. The result was a slightly sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film.

Массовое отношение γ-бутиролактона к суммарной массе полимера этилена и моноксида углерода и γ-бутиролактона, определенное по 13С-ЯМР измерению, составляло 31,9% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 6.The mass ratio of γ-butyrolactone to the total weight of the polymer of ethylene and carbon monoxide and γ-butyrolactone, determined by 13 C-NMR measurement, was 31.9% by weight at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 6.

[Пример 19][Example 19]

Проводили такую же операцию, как в примере 18, за исключением того, что условия сушки в примере 18 заменяли на сушку при 120°С в течение 3 часов. В результате получали по существу нелипкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.The same operation was carried out as in Example 18, except that the drying conditions in Example 18 were replaced by drying at 120 ° C. for 3 hours. As a result, a substantially non-sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film was obtained.

Массовое отношение γ-бутиролактона к суммарной массе полимера этилена и моноксида углерода и γ-бутиролактона составляло 18,3% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 6.The mass ratio of γ-butyrolactone to the total weight of the polymer of ethylene and carbon monoxide and γ-butyrolactone was 18.3% by weight at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 6.

[Пример 20][Example 20]

Проводили такую же операцию, как в примере 18, за исключением того, что условия сушки в примере 18 заменяли на сушку при 120°С в течение 6 часов. В результате получали абсолютно нелипкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.The same operation as in Example 18 was carried out, except that the drying conditions in Example 18 were replaced by drying at 120 ° C. for 6 hours. The result was a completely non-sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film.

Массовое отношение γ-бутиролактона к суммарной массе полимера этилена и моноксида углерода и γ-бутиролактона составляло 7,2% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 6.The mass ratio of γ-butyrolactone to the total weight of the polymer of ethylene and carbon monoxide and γ-butyrolactone was 7.2% by weight at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 6.

[Пример 21][Example 21]

100 массовых частей этого раствора А, полученного таким же образом, как в примере 18, и 95 массовых частей полимера В заряжали в автоклав, и данную смесь нагревали и перемешивали при 120°С, получая прозрачный вязкий раствор.100 parts by weight of this solution A, obtained in the same manner as in Example 18, and 95 parts by weight of polymer B were charged into an autoclave, and this mixture was heated and stirred at 120 ° C. to obtain a clear, viscous solution.

Затем данный вязкий раствор разливали до толщины 500 мкм на стеклянной пластине, разлитый раствор сушили при атмосферном давлении при 120°С в течение 1 часа. После этого стеклянную пластину помещали в вакуумную сушку, установленную на 150°С, и дополнительно сушили в течение 10 часов. В результате получали твердофазный полимерный электролит в форме пленки, имеющий содержание γ-бутиролактона 1000 ч./млн или меньше, определенное по 13С-ЯМР измерению.Then this viscous solution was poured to a thickness of 500 μm on a glass plate, the spilled solution was dried at atmospheric pressure at 120 ° C for 1 hour. After that, the glass plate was placed in a vacuum dryer set at 150 ° C, and further dried for 10 hours. As a result, a solid-state polymer film-shaped electrolyte was obtained having a γ-butyrolactone content of 1000 ppm or less, determined by 13 C-NMR measurement.

Ионную проводимость этого твердофазного полимерного электролита измеряли при 30°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 6.The ionic conductivity of this solid-phase polymer electrolyte was measured at 30 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 6.

[Пример 22][Example 22]

Проводили такую же операцию, как в примере 18, за исключением того, что условия сушки в примере 18 заменяли на сушку при 120°С в течение 1 часа. В результате получали очень липкий и не самоподдерживающий гелеобразный полимерный электролит.The same operation as in Example 18 was carried out, except that the drying conditions in Example 18 were replaced by drying at 120 ° C. for 1 hour. The result was a very sticky and not self-sustaining gel-like polymer electrolyte.

Массовое отношение γ-бутиролактона к суммарной массе полимера этилена и моноксида углерода и γ-бутиролактона составляло 41,3% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 6.The mass ratio of γ-butyrolactone to the total weight of the polymer of ethylene and carbon monoxide and γ-butyrolactone was 41.3% by weight at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 6.

Таблица 6Table 6 (Масса растворителя)/
(масса растворителя и высокомолекулярного полимера)
(мас.%)
(Solvent weight) /
(mass of solvent and high molecular weight polymer)
(wt.%)
Ионная проводимость
(мСм∙см-1)
Верхний ряд: 30°С
Нижний ряд: 0°С
Ionic conductivity
(mSm ∙ cm -1 )
Top row: 30 ° C
Bottom row: 0 ° C
Свойства полимерного электролитаPolymer Electrolyte Properties
Пример 18Example 18 31,931.9 2,62.6 Самоподдерживающая пленка, имеющая слабую липкость, но не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting film that has a weak stickiness but does not cause fluid to leak 2,12.1 Пример 19Example 19 18,318.3 2,12.1 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 1,81.8 Пример 20Example 20 7,27.2 1,91.9 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 1,11,1 Пример 21Example 21 00 1,31.3 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 0,50.5 Пример 22Example 22 41,341.3 2,72.7 Не самоподдерживающая пленка, имеющая сильную липкость, в которой наблюдали проступание жидкостиNon-self-sustaining, highly tacky film in which fluid leakage was observed 2,22.2

[Сравнительный пример 8][Comparative example 8]

100 массовых частей полимера Е, 25 массовых частей бис(трифторметансульфонил)имида лития {(CF3SO2)2NLi} в качестве электролитной соли и 120 массовых частей пропиленкарбоната смешивали и растворяли в 200 массовых частях диметилформамида при 60°С.100 parts by weight of polymer E, 25 parts by weight of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide {(CF 3 SO 2 ) 2 NLi} as an electrolyte salt and 120 parts by weight of propylene carbonate were mixed and dissolved in 200 parts by weight of dimethylformamide at 60 ° C.

Затем данный раствор отливали до толщины 500 мкм на стеклянной пластине; отлитый раствор сушили при атмосферном давлении при 120°С в течение 2 часов. В результате получали слегка липкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.Then this solution was cast to a thickness of 500 μm on a glass plate; the cast solution was dried at atmospheric pressure at 120 ° C for 2 hours. The result was a slightly sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film.

Отношение массы пропиленкарбоната к суммарной массе полимера Е и пропиленкарбоната составляло 45,3% по массе в этот момент времени, а диметилформамида не оставалось. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 7.The ratio of the mass of propylene carbonate to the total weight of polymer E and propylene carbonate was 45.3% by mass at this point in time, and dimethylformamide was not left. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 7.

[Сравнительный пример 9][Comparative example 9]

Проводили такую же операцию, как в сравнительном примере 8, за исключением того, что условия сушки в сравнительном примере 8 заменяли на сушку при 150°С в течение 3 часов. В результате получали по существу нелипкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.The same operation was carried out as in comparative example 8, except that the drying conditions in comparative example 8 were replaced by drying at 150 ° C. for 3 hours. As a result, a substantially non-sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film was obtained.

Отношение массы пропиленкарбоната к суммарной массе полимера Е и пропиленкарбоната составляло 24,8% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 7.The ratio of the weight of propylene carbonate to the total weight of polymer E and propylene carbonate was 24.8% by weight at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 7.

[Сравнительный пример 10][Comparative example 10]

Проводили такую же операцию, как в сравнительном примере 8, за исключением того, что условия сушки в сравнительном примере 8 заменяли на сушку при 150°С в течение 6 часов. В результате получали очень хрупкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.The same operation was carried out as in comparative example 8, except that the drying conditions in comparative example 8 were replaced by drying at 150 ° C. for 6 hours. The result was a very fragile gel-shaped polymer electrolyte in the form of a film.

Отношение массы пропиленкарбоната к суммарной массе полимера Е и пропиленкарбоната составляло 16,8% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 7.The ratio of the weight of propylene carbonate to the total weight of polymer E and propylene carbonate was 16.8% by weight at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 7.

[Сравнительный пример 11][Comparative example 11]

После того, как раствор, содержащий полимер Е и электролитную соль, полученный таким же образом, как в сравнительном примере 8, отливали до толщины 500 мкм на стеклянной пластине, отлитый раствор сушили при атмосферном давлении при 120°С в течение 2 часов. Затем стеклянную пластину помещали в вакуумную сушку, установленную при 150°С, и дополнительно сушили в течение 10 часов. В результате пленку нельзя было получить, а получали белую порошковую смесь.After a solution containing polymer E and an electrolyte salt obtained in the same manner as in comparative example 8 was cast to a thickness of 500 μm on a glass plate, the cast solution was dried at atmospheric pressure at 120 ° C. for 2 hours. Then the glass plate was placed in a vacuum dryer set at 150 ° C, and further dried for 10 hours. As a result, the film could not be obtained, but a white powder mixture was obtained.

Содержание пропиленкарбоната в данной смеси было 1000 ч./млн или меньше, но было невозможно измерить ионную проводимость.The propylene carbonate content in this mixture was 1000 ppm or less, but it was not possible to measure ionic conductivity.

[Сравнительный пример 12][Comparative example 12]

100 массовых частей полимера D и 25 массовых частей бис(трифторметансульфонил)имида лития {(CF3SO2)2NLi} в качестве электролитной соли смешивали и растворяли в 250 массовых частях ацетонитрила.100 parts by weight of polymer D and 25 parts by weight of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide {(CF 3 SO 2 ) 2 NLi} as an electrolyte salt were mixed and dissolved in 250 parts by weight of acetonitrile.

Затем данный раствор отливали до толщины 500 мкм на стеклянной пластине; отлитый раствор сушили при атмосферном давлении при 80°С в течение 2 часов. В результате получали твердофазный полимерный электролит в форме пленки, в котором ацетонитрил полностью улетучивался.Then this solution was cast to a thickness of 500 μm on a glass plate; the cast solution was dried at atmospheric pressure at 80 ° C for 2 hours. As a result, a solid-phase polymer electrolyte in the form of a film was obtained in which acetonitrile completely disappeared.

Ионную проводимость этого твердофазного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 7.The ionic conductivity of this solid-phase polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 7.

Таблица 7Table 7 (Масса растворителя)/
(масса растворителя и высокомолекулярного полимера)
(мас.%)
(Solvent weight) /
(mass of solvent and high molecular weight polymer)
(wt.%)
Ионная проводимость
(мСм∙см-1)
Верхний ряд: 30°С
Нижний ряд: 0°С
Ionic conductivity
(mSm ∙ cm -1 )
Top row: 30 ° C
Bottom row: 0 ° C
Свойства полимерного электролитаPolymer Electrolyte Properties
Сравнительный пример 8Reference Example 8 45,345.3 0,930.93 Не самоподдерживающая пленка, имеющая сильную липкость, в которой наблюдали проступание жидкостиNon-self-sustaining, highly tacky film in which fluid leakage was observed 0,290.29 Сравнительный пример 9Reference Example 9 24,824.8 0,390.39 Самоподдерживающая пленка, имеющая легкую липкость, в которой наблюдали проступание жидкостиA self-supporting film having a slight stickiness in which fluid leakage was observed 0,130.13 Сравнительный пример 10Reference Example 10 16,816.8 0,090.09 Хрупкая пленкаFragile film 0,010.01 Сравнительный пример 11Reference Example 11 00 НеизмеримоImmeasurably Порошковая формаPowder form НеизмеримоImmeasurably Сравнительный пример 12Reference Example 12 00 0,110.11 Самоподдерживающая пленкаSelf-supporting film 0,030,03

[Пример 23][Example 23]

Настоящий пример показывает пример электрохимического устройства настоящего изобретения, использующего гелеобразный полимерный электролит настоящего изобретения. Чертеж представляет схематичный вид в разрезе данного электрохимического устройства.The present example shows an example of an electrochemical device of the present invention using the gel polymer electrolyte of the present invention. The drawing is a schematic sectional view of this electrochemical device.

<Приготовление раствора (4) полимерного электролита><Preparation of polymer electrolyte solution (4)>

Тетрафторборат лития (LiBF4), пропиленкарбонат и полимер А заряжали при массовом соотношении 20:80:100, и данную смесь нагревали и перемешивали при 120°С, получая вязкий раствор.Lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), propylene carbonate and polymer A were charged at a weight ratio of 20: 80: 100, and this mixture was heated and stirred at 120 ° C. to obtain a viscous solution.

<Приготовление листа положительного электрода><Preparation of the positive electrode sheet>

LiCoO2 (средний размер частиц: 5 мкм) в качестве активного материала положительного электрода и графит, и ацетиленовую сажу в качестве проводящих добавок смешивали всухую при массовом соотношении 100:5:2,5.LiCoO 2 (average particle size: 5 μm) as the active material of the positive electrode and graphite, and acetylene black as conductive additives were mixed dry in a mass ratio of 100: 5: 2.5.

После того как 100 массовых частей раствора (4) полимерного электролита и 100 массовых частей смеси активного материала положительного электрода и проводящих добавок замешивали в пастообразную форму, данную смесь наносили на одну поверхность токосъемника положительного электрода из алюминиевой фольги, имеющей толщину 15 мкм, с толщиной 200 мкм. Токосъемник сушили при 150°С в течение 2 часов, получая лист положительного электрода.After 100 mass parts of the polymer electrolyte solution (4) and 100 mass parts of the mixture of the active material of the positive electrode and conductive additives were mixed in a paste form, this mixture was applied to one surface of the current collector of the positive electrode of aluminum foil having a thickness of 15 μm, with a thickness of 200 microns. The current collector was dried at 150 ° C for 2 hours, obtaining a sheet of a positive electrode.

Содержание пропиленкарбоната в данном листе положительного электрода составляло 11,8% по массе в расчете на полную массу листа положительного электрода, за исключением токосъемника положительного электрода из алюминиевой фольги.The propylene carbonate content in this positive electrode sheet was 11.8% by weight based on the total weight of the positive electrode sheet, with the exception of the current collector of the positive electrode made of aluminum foil.

<Приготовление листа отрицательного электрода><Preparation of the negative electrode sheet>

После того, как 50 массовых частей графита (средний размер частиц: 10 мкм) в качестве активного материала отрицательного электрода замешивали со 100 массовыми частями раствора (4) полимерного электролита в пастообразную форму, данную смесь наносили на одну поверхность токосъемника отрицательного электрода из медной фольги, имеющей толщину 18 мкм, с толщиной 150 мкм. Токосъемник сушили при 150°С в течение 2 часов, получая лист отрицательного электрода.After 50 mass parts of graphite (average particle size: 10 μm) as a negative electrode active material were mixed with 100 mass parts of a polymer electrolyte solution (4) in a paste form, this mixture was applied on one surface of a negative foil collector made of copper foil, having a thickness of 18 microns, with a thickness of 150 microns. The current collector was dried at 150 ° C for 2 hours, obtaining a sheet of negative electrode.

Содержание пропиленкарбоната в данном листе отрицательного электрода составляло 15,4% по массе в расчете на полную массу листа отрицательного электрода, за исключением токосъемника отрицательного электрода из медной фольги.The propylene carbonate content in this negative electrode sheet was 15.4% by weight based on the total weight of the negative electrode sheet, with the exception of the current collector of the negative electrode made of copper foil.

<Приготовление электрохимического устройства><Preparation of an electrochemical device>

Полимер С формовали прессованием при 210°С, получая пленку, имеющую толщину 18 мкм. Эту пленку погружали в раствор, где массовое отношение тетрафторбората лития (LiBF4) к пропиленкарбонату составляло 40:60. Пленку оставляли при комнатной температуре на 24 часа и затем получали набухшую и увеличенную по массе на 48,3% пленку полимерного электролита в расчете на исходную массу.Polymer C was formed by compression at 210 ° C. to obtain a film having a thickness of 18 μm. This film was immersed in a solution where the mass ratio of lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) to propylene carbonate was 40:60. The film was left at room temperature for 24 hours, and then a polymer electrolyte film swollen and increased by 48.3% in weight based on the initial weight was obtained.

Лист положительного электрода и лист отрицательного электрода складывали, помещая между ними данную пленку полимерного электролита, собирая электрохимическое устройство, показанное на чертеже.The sheet of the positive electrode and the sheet of the negative electrode were folded by placing this polymer electrolyte film between them, collecting the electrochemical device shown in the drawing.

<Оценка свойств электрохимического устройства><Evaluation of the properties of the electrochemical device>

Оценку свойств заряжения и разряжения данного электрохимического устройства выполняли следующим образом. После заряжения в режиме заряжения постоянный ток/постоянное напряжение с максимальным током 50 мА и максимальным напряжением 4,2 B в течение 5 часов электрохимическое устройство разряжали до 3,0 В при постоянном токе 10 мА. Величина разряда составляла 88,3 мА∙ч. Затем электрохимическое устройство повторно заряжали в тех же условиях, оценку величины разряда проводили в условиях постоянного тока, показанных в таблице 8. Результаты показаны в таблице 8.Evaluation of the properties of charging and discharging this electrochemical device was performed as follows. After charging in the charging mode, direct current / constant voltage with a maximum current of 50 mA and a maximum voltage of 4.2 V for 5 hours, the electrochemical device was discharged to 3.0 V at a direct current of 10 mA. The discharge value was 88.3 mAh. Then, the electrochemical device was recharged under the same conditions, the discharge value was estimated under constant current conditions, shown in table 8. The results are shown in table 8.

[Пример 24][Example 24]

Настоящий пример показывает пример электрохимического устройства настоящего изобретения, использующего твердофазный полимерный электролит настоящего изобретения. На чертеже представлен схематичный вид в разрезе данного электрохимического устройства.The present example shows an example of an electrochemical device of the present invention using the solid state polymer electrolyte of the present invention. The drawing shows a schematic view in section of this electrochemical device.

<Приготовление листа положительного электрода><Preparation of the positive electrode sheet>

Смесь активного материала положительного электрода и проводящих добавок, полученную таким же образом, как в примере 23, бис(пентафторэтансульфонил)имид лития {(CF3СF2SO2)2NLi}, пропиленкарбонат и полимер А заряжали при массовом отношении 100:20:30:50, и данную смесь нагревали и замешивали при 150°С.A mixture of a positive electrode active material and conductive additives obtained in the same manner as in Example 23, lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide {(CF 3 СF 2 SO 2 ) 2 NLi}, propylene carbonate and polymer A were charged at a mass ratio of 100: 20: 30:50, and this mixture was heated and kneaded at 150 ° C.

Этот замешанный продукт экструдировали в листовую форму с толщиной 200 мкм на токосъемник положительного электрода из алюминиевой фольги, имеющей толщину 15 мкм. Затем токосъемник сушили при 180°С в течение 2 часов, получая лист положительного электрода.This kneaded product was extruded into a sheet form with a thickness of 200 μm onto a current collector of a positive electrode of aluminum foil having a thickness of 15 μm. Then the current collector was dried at 180 ° C for 2 hours, receiving a sheet of a positive electrode.

Содержание пропиленкарбоната в данном листе положительного электрода было 1000 ч./млн или меньше в расчете на полную массу листа положительного электрода, за исключением токосъемника положительного электрода из алюминиевой фольги.The propylene carbonate content in this positive electrode sheet was 1000 ppm or less, based on the total mass of the positive electrode sheet, with the exception of the current collector of the positive electrode made of aluminum foil.

<Приготовление листа отрицательного электрода><Preparation of the negative electrode sheet>

Графит (средний размер частиц: 10 мкм) в качестве активного материала отрицательного электрода, бис(пентафторэтансульфонил)имид лития {(CF3СF2SO2)2NLi}, пропиленкарбонат и полимер А заряжали при массовом отношении 50:20:30:50, и данную смесь нагревали и замешивали при 150°С.Graphite (average particle size: 10 μm) as the active material of the negative electrode, lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide {(CF 3 СF 2 SO 2 ) 2 NLi}, propylene carbonate and polymer A were charged at a mass ratio of 50: 20: 30: 50 , and this mixture was heated and kneaded at 150 ° C.

Этот замешанный продукт экструдировали в листовую форму с толщиной 150 мкм на токосъемник отрицательного электрода из медной фольги, имеющей толщину 18 мкм. Затем токосъемник сушили при 180°С в течение 2 часов, получая лист отрицательного электрода.This kneaded product was extruded into a sheet form with a thickness of 150 μm onto a current collector of a negative electrode of copper foil having a thickness of 18 μm. Then the current collector was dried at 180 ° C for 2 hours, receiving a sheet of negative electrode.

Содержание пропиленкарбоната в данном листе отрицательного электрода было 1000 ч./млн или меньше в расчете на полную массу листа отрицательного электрода, за исключением токосъемника отрицательного электрода из медной фольги.The propylene carbonate content in this negative electrode sheet was 1000 ppm or less, based on the total weight of the negative electrode sheet, with the exception of the current collector of the negative electrode of copper foil.

<Приготовление электрохимического устройства><Preparation of an electrochemical device>

Бис(пентафторэтансульфонил)имид лития {(CF3СF2SO2)2NLi}, пропиленкарбонат и полимер А заряжали при массовом отношении 20:30:50, и данную смесь нагревали и замешивали при 150°С.Bis (pentafluoroethanesulfonyl) lithium imide {(CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 NLi}, propylene carbonate and polymer A were charged at a mass ratio of 20:30:50, and this mixture was heated and kneaded at 150 ° C.

Этот замешанный продукт экструдировали в листовую форму с толщиной 20 мкм на поверхность вышеприготовленного листа положительного электрода, и затем вышеприготовленный лист отрицательного электрода наслаивали на нее. Затем данную электродную группу сушили при 180°С в течение 2 часов, собирали электрохимическое устройство, показанное на чертеже.This kneaded product was extruded into a sheet form with a thickness of 20 μm on the surface of the above-prepared sheet of the positive electrode, and then the above-prepared sheet of the negative electrode was layered on it. Then this electrode group was dried at 180 ° C for 2 hours, the electrochemical device shown in the drawing was assembled.

<Оценка свойств электрохимического устройства><Evaluation of the properties of the electrochemical device>

Оценку свойств заряжения и разряжения данного электрохимического устройства выполняли таким же образом, как в примере 23. Результаты показаны в таблице 8.Evaluation of the properties of charging and discharging of this electrochemical device was performed in the same manner as in example 23. The results are shown in table 8.

[Сравнительный пример 13][Comparative example 13]

Настоящий пример показывает сравнительный пример электрохимического устройства, использующего твердофазный полимерный электролит на основе полиэфира. Чертеж представляет схематичный вид в разрезе данного электрохимического устройства.This example shows a comparative example of an electrochemical device using a solid-state polyester polymer electrolyte. The drawing is a schematic sectional view of this electrochemical device.

<Приготовление раствора (5) полимерного электролита><Preparation of polymer electrolyte solution (5)>

Бис(пентафторэтансульфонил)имид лития {(CF3СF2SO2)2NLi} в качестве электролита, ацетонитрил в качестве растворителя и полимер D заряжали при массовом соотношении 10:100:40, и затем смешивали и перемешивали, получая раствор.Bis (pentafluoroethanesulfonyl) lithium imide {(CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 NLi} as an electrolyte, acetonitrile as a solvent and polymer D were charged at a mass ratio of 10: 100: 40, and then mixed and stirred to obtain a solution.

<Приготовление листа положительного электрода><Preparation of the positive electrode sheet>

Лист положительного электрода получали таким же образом, как в примере 23, за исключением того, что использовали раствор (5) полимерного электролита и температуру сушки заменяли на 80°С.A positive electrode sheet was obtained in the same manner as in Example 23, except that a polymer electrolyte solution (5) was used and the drying temperature was changed to 80 ° C.

Содержание ацетонитрила в данном листе положительного электрода было 1000 ч./млн или меньше в расчете на полную массу листа положительного электрода, за исключением токосъемника положительного электрода из алюминиевой фольги.The acetonitrile content in this positive electrode sheet was 1000 ppm or less, based on the total mass of the positive electrode sheet, with the exception of the current collector of the positive electrode made of aluminum foil.

<Приготовление листа отрицательного электрода><Preparation of the negative electrode sheet>

Лист отрицательного электрода получали таким же образом, как в примере 23, за исключением того, что использовали раствор (5) полимерного электролита и температуру сушки заменяли на 80°С.A negative electrode sheet was obtained in the same manner as in Example 23, except that a polymer electrolyte solution (5) was used and the drying temperature was changed to 80 ° C.

Содержание ацетонитрила в данном листе отрицательного электрода было 1000 ч./млн или меньше в расчете на полную массу листа отрицательного электрода, за исключением токосъемника отрицательного электрода из медной фольги.The acetonitrile content in this negative electrode sheet was 1000 ppm or less, based on the total weight of the negative electrode sheet, with the exception of the current collector of the negative electrode made of copper foil.

<Приготовление электрохимического устройства><Preparation of an electrochemical device>

Раствор (5) полимерного электролита наносили на поверхность вышеприготовленного листа положительного электрода, и затем сушили, получая покрывающий слой, имеющий толщину 20 мкм.The polymer electrolyte solution (5) was applied to the surface of the above-prepared positive electrode sheet, and then dried to obtain a coating layer having a thickness of 20 μm.

Лист положительного электрода, имеющий данный покрывающий слой, и вышеприготовленный лист отрицательного электрода складывали, собирая электрохимическое устройство, показанное на чертеже.A positive electrode sheet having a given coating layer and a negative electrode sheet prepared above were folded to assemble the electrochemical device shown in the drawing.

<Оценка свойств электрохимического устройства><Evaluation of the properties of the electrochemical device>

Оценку свойств заряжения и разряжения данного электрохимического устройства выполняли таким же образом, как в примере 23. Результаты показаны в таблице 8.Evaluation of the properties of charging and discharging of this electrochemical device was performed in the same manner as in example 23. The results are shown in table 8.

Таблица 8Table 8 Условия разряда (мА) и величина разряда (мА∙ч)Discharge conditions (mA) and discharge value (mA ∙ h) 10 мА10 mA 50 мА50 mA 100 мА100 mA Пример 23Example 23 83,3 мА∙ч83.3 mAh 80,9 мА∙ч80.9 mAh 77,4 мА∙ч77.4 mAh Пример 24Example 24 81,3 мА∙ч81.3 mAh 76,5 мА∙ч76.5 mAh 70,9 мА∙ч70.9 mAh Сравнительный пример 13Reference Example 13 11,4 мА∙ч11.4 mAh 5,3 мА∙ч5.3 mAh НеизмеримоImmeasurably

[Ссылочный пример 4 (получение полимера F)][Reference example 4 (obtaining polymer F)]

1,0 мкмоль ацетата палладия, 1,2 мкмоль 1,3-бис{ди(2-метоксифенил)фосфино}пропана и 50 мкмоль серной кислоты растворяли в 100 мл смешанного растворителя из метанола и воды, содержащего 18% воды, и этот раствор заряжали в автоклав из нержавеющей стали объемом 200 мл, продутый азотом. Затем добавляли 1 мг 1,4-бензохинона, и автоклав герметично закрывали, затем содержимое нагревали при перемешивании, и в момент времени, когда температура внутри достигала 90°С, добавляли этилен, пока давление внутри реактора не становилось 5,0 МПа. Затем добавляли моноксид углерода, пока давление внутри реактора не становилось 8,0 МПа. Перемешивание продолжали в течение 4 часов, поддерживая внутреннюю температуру и внутреннее давление при данных условиях. После охлаждения содержимое извлекали.1.0 μmol of palladium acetate, 1.2 μmol of 1,3-bis {di (2-methoxyphenyl) phosphino} propane and 50 μmol of sulfuric acid were dissolved in 100 ml of a mixed solvent of methanol and water containing 18% water, and this solution charged into a 200 ml stainless steel autoclave, purged with nitrogen. Then 1 mg of 1,4-benzoquinone was added, and the autoclave was hermetically sealed, then the contents were heated with stirring, and at the time when the internal temperature reached 90 ° C, ethylene was added until the pressure inside the reactor became 5.0 MPa. Then carbon monoxide was added until the pressure inside the reactor became 8.0 MPa. Stirring was continued for 4 hours, maintaining the internal temperature and internal pressure under these conditions. After cooling, the contents were recovered.

Продукт реакции промывали метанолом и затем сушили при пониженном давлении, получая 21,3 г полимера. Спектры 13С-ЯМР и инфракрасного поглощения подтверждали, что этот полимер представлял собой по существу чередующийся сополимер, в котором этилен и моноксид углерода полимеризованы чередующимся образом (далее называемый "полимер F"). Этот полимер F имел средневзвешенную молекулярную массу 75000.The reaction product was washed with methanol and then dried under reduced pressure to obtain 21.3 g of a polymer. 13 C-NMR and infrared absorption spectra confirmed that this polymer was essentially an alternating copolymer in which ethylene and carbon monoxide were alternately polymerized (hereinafter referred to as “polymer F”). This polymer F had a weight average molecular weight of 75,000.

[Ссылочный пример 5 (получение полимера G)][Reference example 5 (obtaining polymer G)]

Выполняли совершенно такую же операцию, как в ссылочном примере 4, за исключением того, что использовали пропилен вместо этилена в ссылочном примере 4.The operation was performed in exactly the same manner as in Reference Example 4, except that propylene was used instead of ethylene in Reference Example 4.

Продукт реакции промывали метанолом и затем сушили при пониженном давлении, получая 18,7 г полимера. Спектры 13С-ЯМР и инфракрасного поглощения подтверждали, что этот полимер представлял собой по существу чередующийся сополимер, в котором пропилен и моноксид углерода полимеризованы чередующимся образом (далее называемый "полимер G"). Этот полимер G имел средневзвешенную молекулярную массу 47000.The reaction product was washed with methanol and then dried under reduced pressure to obtain 18.7 g of a polymer. 13 C-NMR and infrared absorption spectra confirmed that this polymer was essentially an alternating copolymer in which propylene and carbon monoxide were alternately polymerized (hereinafter referred to as “polymer G”). This polymer G had a weight average molecular weight of 47,000.

[Пример 25][Example 25]

60 массовых частей бис(трифторметансульфонил)имида лития {(CF3SO2)2NLi} в качестве электролитной соли смешивали и растворяли в 40 массовых частях воды, получая раствор, имеющий концентрацию 60% по массе (далее называемый "раствор В"). 100 массовых частей этого раствора и 55 массовых частей полимера F заряжали в автоклав, и данную смесь нагревали и перемешивали при 120°С, получая прозрачный вязкий раствор.60 parts by weight of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide {(CF 3 SO 2 ) 2 NLi} as an electrolyte salt were mixed and dissolved in 40 parts by weight of water to obtain a solution having a concentration of 60% by weight (hereinafter referred to as “solution B”). 100 parts by weight of this solution and 55 parts by weight of polymer F were charged into an autoclave, and this mixture was heated and stirred at 120 ° C. to obtain a clear, viscous solution.

Затем 0,1 массовых частей гексаметилендиамина в качестве сшивающего агента добавляли к 100 массовым частям данного вязкого раствора, данную смесь отливали до толщины 500 мкм на стеклянной пластине. Затем отлитую смесь сушили при атмосферном давлении при 80°С в течение 1 часа, получая слегка липкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.Then 0.1 mass parts of hexamethylenediamine as a crosslinking agent was added to 100 mass parts of this viscous solution, this mixture was cast to a thickness of 500 μm on a glass plate. Then the cast mixture was dried at atmospheric pressure at 80 ° C for 1 hour, obtaining a slightly sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film.

Отношение массы воды к суммарной массе полимера F и воды, определенное с помощью 1Н-ЯМР измерения в этот момент, составляло 25,3% по массе. Здесь ЯМР измерение проводили, используя прибор JNМ-LА400, изготовленный JЕОL Ltd. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 9.The ratio of the mass of water to the total mass of polymer F and water, determined using 1 H-NMR measurement at this time, was 25.3% by mass. Here, NMR measurement was performed using a JNM-LA400 instrument manufactured by JEOL Ltd. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 9.

[Пример 26][Example 26]

Проводили такую же операцию, как в примере 25, за исключением того, что часовую сушку при 80°С в примере 25 заменяли на 3 часа. В результате получали по существу нелипкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.The same operation as in Example 25 was carried out, except that hourly drying at 80 ° C. in Example 25 was replaced by 3 hours. As a result, a substantially non-sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film was obtained.

Отношение массы воды к суммарной массе полимера F и воды составляло 18,6% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 9.The ratio of the mass of water to the total mass of polymer F and water was 18.6% by mass at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 9.

[Пример 27][Example 27]

Проводили такую же операцию, как в примере 25, за исключением того, что часовую сушку при 80°С в примере 25 заменяли на 6 часов. В результате получали абсолютно нелипкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.The same operation as in Example 25 was carried out, except that hourly drying at 80 ° C. in Example 25 was replaced with 6 hours. The result was a completely non-sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film.

Отношение массы воды к суммарной массе полимера F и воды составляло 9,2% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 9.The ratio of the mass of water to the total mass of polymer F and water was 9.2% by mass at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 9.

[Пример 28][Example 28]

После того как вязкий раствор, полученный таким же образом, как в примере 25, отливали до толщины 500 мкм на стеклянной пластине, отлитый раствор сушили при атмосферном давлении при 120°С в течение 3 часов. Затем стеклянную пластину помещали в вакуумную сушку, установленную на 150°С, и дополнительно сушили в течение 10 часов. В результате получали твердофазный полимерный электролит в форме пленки, имеющий содержание воды 1000 ч./млн или меньше, определенное по 1Н-ЯМР измерению.After the viscous solution obtained in the same manner as in Example 25 was cast to a thickness of 500 μm on a glass plate, the cast solution was dried at atmospheric pressure at 120 ° C. for 3 hours. Then the glass plate was placed in a vacuum dryer set at 150 ° C, and further dried for 10 hours. As a result, a solid phase polymer electrolyte in the form of a film was obtained having a water content of 1000 ppm or less, determined by 1 H-NMR measurement.

Ионную проводимость этого твердофазного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 9.The ionic conductivity of this solid-phase polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 9.

[Сравнительный пример 14][Comparative example 14]

Ионную проводимость раствора В, использованного в примере 25, измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 9.The ionic conductivity of solution B used in Example 25 was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 9.

Таблица 9Table 9 (Масса растворителя)/
(масса растворителя и высокомолекулярного полимера)
(мас.%)
(Solvent weight) /
(mass of solvent and high molecular weight polymer)
(wt.%)
Ионная проводимость
(мСм∙см-1)
Верхний ряд: 30°С
Нижний ряд: 0°С
Ionic conductivity
(mSm ∙ cm -1 )
Top row: 30 ° C
Bottom row: 0 ° C
Свойства полимерного электролитаPolymer Electrolyte Properties
Пример 25Example 25 25,325.3 11,411,4 Самоподдерживающая пленка, имеющая легкую липкость, но не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting film that has a slight stickiness but does not cause fluid leakage 7,97.9 Пример 26Example 26 18,618.6 9,59.5 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 5,95.9 Пример 27Example 27 9,29.2 7,87.8 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 4,34.3 Пример 28Example 28 00 5,55.5 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 1,51,5 Сравнительный пример 14Reference Example 14 100one hundred 52,452,4 ЖидкостьLiquid 31,331.3

[Пример 29][Example 29]

40 массовых частей тетрафторбората лития (LiBF4) в качестве электролитной соли смешивали и растворяли в 60 массовых частях γ-бутиролактона, получая раствор, имеющий концентрацию около 40% по массе (далее называемый "раствор С"). 100 массовых частей этого раствора и 60 массовых частей полимера G заряжали в автоклав, и данную смесь нагревали и перемешивали при 120°С, получая прозрачный вязкий раствор.40 parts by weight of lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) as an electrolyte salt was mixed and dissolved in 60 parts by weight of γ-butyrolactone to obtain a solution having a concentration of about 40% by weight (hereinafter referred to as “solution C”). 100 parts by weight of this solution and 60 parts by weight of polymer G were charged into an autoclave, and this mixture was heated and stirred at 120 ° C. to obtain a clear, viscous solution.

Затем данный вязкий раствор разливали до толщины 500 мкм на стеклянной пластине, разлитый раствор сушили при атмосферном давлении при 120°С в течение 2 часов. В результате получали гелеобразный полимерный электролит в форме пленки, имеющий легкую липкость.Then this viscous solution was poured to a thickness of 500 μm on a glass plate, the spilled solution was dried at atmospheric pressure at 120 ° C for 2 hours. The result was a gel-like polymer film-shaped electrolyte having a slight stickiness.

Массовое отношение γ-бутиролактона к суммарной массе полимера G и γ-бутиролактона, определенное с помощью 13С-ЯМР измерения, составляло 28,8% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 10.The mass ratio of γ-butyrolactone to the total mass of polymer G and γ-butyrolactone, determined using 13 C-NMR measurement, was 28.8% by weight at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 10.

[Пример 30][Example 30]

Проводили такую же операцию, как в примере 29, за исключением того, что условия сушки в примере 25 заменяли на сушку при 120°С в течение 3 часов. В результате получали по существу нелипкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.The same operation as in Example 29 was carried out, except that the drying conditions in Example 25 were replaced by drying at 120 ° C. for 3 hours. As a result, a substantially non-sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film was obtained.

Массовое отношение γ-бутиролактона к суммарной массе полимера G и γ-бутиролактона составляло 18,5% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 10.The mass ratio of γ-butyrolactone to the total weight of polymer G and γ-butyrolactone was 18.5% by weight at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 10.

[Пример 31][Example 31]

Проводили такую же операцию, как в примере 29, за исключением того, что условия сушки в примере 29 заменяли на сушку при 120°С в течение 6 часов. В результате получали абсолютно нелипкий гелеобразный полимерный электролит в форме пленки.The same operation as in Example 29 was carried out, except that the drying conditions in Example 29 were replaced by drying at 120 ° C. for 6 hours. The result was a completely non-sticky gel-like polymer electrolyte in the form of a film.

Массовое отношение γ-бутиролактона к суммарной массе полимера G и γ-бутиролактона составляло 8,4% по массе в этот момент времени. Ионную проводимость этого гелеобразного полимерного электролита измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 10.The mass ratio of γ-butyrolactone to the total weight of polymer G and γ-butyrolactone was 8.4% by weight at this point in time. The ionic conductivity of this gel-like polymer electrolyte was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 10.

[Пример 32][Example 32]

100 массовых частей раствора С, полученного таким же образом, как в примере 29, и 80 массовых частей полимера G заряжали в автоклав, и данную смесь нагревали и перемешивали при 120°С, получая прозрачный вязкий раствор.100 parts by weight of solution C obtained in the same manner as in Example 29, and 80 parts by weight of polymer G were charged into an autoclave, and this mixture was heated and stirred at 120 ° C. to obtain a clear, viscous solution.

Затем данный вязкий раствор отливали до толщины 500 мкм на стеклянной пластине, отлитый раствор сушили при атмосферном давлении при 120°С в течение 1 часа. После этого стеклянную пластину помещали в вакуумную сушку, установленную на 150°С, и дополнительно сушили в течение 10 часов. В результате получали твердофазный полимерный электролит в форме пленки, имеющий содержание γ-бутиролактона 1000 ч./млн или меньше, определенное по 13С-ЯМР измерению.Then this viscous solution was cast to a thickness of 500 μm on a glass plate, the cast solution was dried at atmospheric pressure at 120 ° C for 1 hour. After that, the glass plate was placed in a vacuum dryer set at 150 ° C, and further dried for 10 hours. As a result, a solid-state polymer film-shaped electrolyte was obtained having a γ-butyrolactone content of 1000 ppm or less, determined by 13 C-NMR measurement.

Ионную проводимость этого твердофазного полимерного электролита измеряли при 30°С в переменном токе 1 кГц. Результат показан в таблице 10.The ionic conductivity of this solid-phase polymer electrolyte was measured at 30 ° C in an alternating current of 1 kHz. The result is shown in table 10.

[Сравнительный пример 15][Comparative example 15]

Ионную проводимость раствора С, использованного в примере 29, измеряли при 30°С и 0°С в переменном токе 1 кГц. Результаты показаны в таблице 10.The ionic conductivity of solution C used in Example 29 was measured at 30 ° C and 0 ° C in an alternating current of 1 kHz. The results are shown in table 10.

Таблица 10Table 10 (Масса растворителя)/
(масса растворителя и высокомолекулярного полимера)
(мас.%)
(Solvent weight) /
(mass of solvent and high molecular weight polymer)
(wt.%)
Ионная проводимость
(мСм∙см-1)
Верхний ряд: 30°С
Нижний ряд: 0°С
Ionic conductivity
(mSm ∙ cm -1 )
Top row: 30 ° C
Bottom row: 0 ° C
Свойства полимерного электролитаPolymer Electrolyte Properties
Пример 29Example 29 28,828.8 3,13,1 Самоподдерживающая пленка, имеющая легкую липкость, но не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting film that has a slight stickiness but does not cause fluid leakage 2,32,3 Пример 30Example 30 18,518.5 2,82,8 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 2,12.1 Пример 31Example 31 8,48.4 2,12.1 Самоподдержи-вающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 1,71.7 Пример 32Example 32 00 1,91.9 Самоподдерживающая пленка, не вызывающая проступания жидкостиSelf-supporting liquid-free film 0,90.9 Сравнительный пример 15Reference Example 15 100one hundred 3,43.4 ЖидкостьLiquid 2,22.2

[Пример 33][Example 33]

Настоящий пример показывает пример электрохимического устройства настоящего изобретения, использующего гелеобразный полимерный электролит настоящего изобретения. Чертеж представляет схематичный вид в разрезе данного электрохимического устройства.The present example shows an example of an electrochemical device of the present invention using the gel polymer electrolyte of the present invention. The drawing is a schematic sectional view of this electrochemical device.

<Приготовление раствора (6) полимерного электролита><Preparation of polymer electrolyte solution (6)>

Тетрафторборат лития (LiBF4), пропиленкарбонат и полимер F заряжали при массовом соотношении 40:60:60, и данную смесь нагревали и перемешивали при 120°С, получая вязкий раствор.Lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), propylene carbonate and polymer F were charged at a mass ratio of 40:60:60, and this mixture was heated and stirred at 120 ° C. to obtain a viscous solution.

<Приготовление листа положительного электрода><Preparation of the positive electrode sheet>

LiCoO2 (средний размер частиц: 5 мкм) в качестве активного материала положительного электрода и графит, и ацетиленовую сажу в качестве проводящих добавок смешивали всухую при массовом соотношении 100:5:2,5.LiCoO 2 (average particle size: 5 μm) as the active material of the positive electrode and graphite, and acetylene black as conductive additives were mixed dry in a mass ratio of 100: 5: 2.5.

После того, как 100 массовых частей раствора (6) полимерного электролита и 100 массовых частей смеси активного материала положительного электрода и проводящих добавок замешивали в пастообразную форму, данную смесь наносили на одну поверхность токосъемника положительного электрода из алюминиевой фольги, имеющей толщину 15 мкм, с толщиной 200 мкм. Токосъемник сушили при 150°С в течение 2 часов, получая лист положительного электрода.After 100 mass parts of the polymer electrolyte solution (6) and 100 mass parts of the mixture of the active material of the positive electrode and the conductive additives were mixed in a paste form, this mixture was applied to one surface of the current collector of the positive electrode made of aluminum foil having a thickness of 15 μm, with a thickness 200 microns. The current collector was dried at 150 ° C for 2 hours, obtaining a sheet of a positive electrode.

Содержание пропиленкарбоната в данном листе положительного электрода составляло 11,2% по массе в расчете на полную массу листа положительного электрода, за исключением токосъемника положительного электрода из алюминиевой фольги.The propylene carbonate content in this positive electrode sheet was 11.2% by weight based on the total weight of the positive electrode sheet, with the exception of the current collector of the positive electrode made of aluminum foil.

<Приготовление листа отрицательного электрода><Preparation of the negative electrode sheet>

После того, как 50 массовых частей графита (средний размер частиц: 10 мкм) в качестве активного материала отрицательного электрода замешивали со 100 массовыми частями раствора (6) полимерного электролита в пастообразную форму, данную смесь наносили на одну поверхность токосъемника отрицательного электрода из медной фольги, имеющей толщину 18 мкм, с толщиной 150 мкм. Токосъемник сушили при 150°С в течение 2 часов, получая лист отрицательного электрода.After 50 mass parts of graphite (average particle size: 10 μm) as a negative electrode active material were mixed with 100 mass parts of a polymer electrolyte solution (6) in a paste form, this mixture was applied to one surface of a negative foil collector made of copper foil, having a thickness of 18 microns, with a thickness of 150 microns. The current collector was dried at 150 ° C for 2 hours, obtaining a sheet of negative electrode.

Содержание пропиленкарбоната в данном листе отрицательного электрода составляло 16,5% по массе в расчете на полную массу листа отрицательного электрода, за исключением токосъемника отрицательного электрода из медной фольги.The propylene carbonate content in this negative electrode sheet was 16.5% by weight based on the total weight of the negative electrode sheet, with the exception of the current collector of the negative electrode made of copper foil.

<Приготовление электрохимического устройства><Preparation of an electrochemical device>

Раствор (6) полимерного электролита наносили на поверхность вышеприготовленного листа положительного электрода и затем сушили при 100°С в течение 1 часа, получая покрывающий слой, образованный из полимерного электролита, имеющий толщину 20 мкм.The polymer electrolyte solution (6) was applied to the surface of the above-prepared positive electrode sheet and then dried at 100 ° C. for 1 hour to obtain a coating layer formed of a polymer electrolyte having a thickness of 20 μm.

Лист положительного электрода, имеющий данный покрывающий слой, и вышеприготовленный лист отрицательного электрода складывали, и затем каждую из клемм устанавливали на положительном электроде и отрицательном электроде. Полученный ламинат помещали в корпус батареи, собирая электрохимическое устройство, показанное на чертеже.The positive electrode sheet having this coating layer and the above prepared negative electrode sheet were folded, and then each of the terminals was mounted on the positive electrode and the negative electrode. The resulting laminate was placed in the battery case, collecting the electrochemical device shown in the drawing.

<Оценка свойств электрохимического устройства><Evaluation of the properties of the electrochemical device>

Оценку свойств заряжения и разряжения данного электрохимического устройства выполняли следующим образом. После заряжения в режиме заряжения постоянный ток/постоянное напряжение с максимальным током 50 мА и максимальным напряжением 4,2 B в течение 5 часов электрохимическое устройство разряжали до 3,0 В при постоянном токе 10 мА. Величина разряда составляла 95,3 мА∙ч. Затем электрохимическое устройство повторно заряжали в тех же условиях, и оценку величины разряда проводили в условиях постоянного тока, показанных в таблице 11. Результаты показаны в таблице 11.Evaluation of the properties of charging and discharging this electrochemical device was performed as follows. After charging in the charging mode, direct current / constant voltage with a maximum current of 50 mA and a maximum voltage of 4.2 V for 5 hours, the electrochemical device was discharged to 3.0 V at a direct current of 10 mA. The discharge value was 95.3 mA ∙ h. Then, the electrochemical device was recharged under the same conditions, and the discharge value was evaluated under constant current conditions, shown in table 11. The results are shown in table 11.

[Пример 34][Example 34]

Настоящий пример показывает пример электрохимического устройства настоящего изобретения, использующего твердофазный полимерный электролит настоящего изобретения. Чертеж представляет схематичный вид в разрезе данного электрохимического устройства.The present example shows an example of an electrochemical device of the present invention using the solid state polymer electrolyte of the present invention. The drawing is a schematic sectional view of this electrochemical device.

<Приготовление листа положительного электрода><Preparation of the positive electrode sheet>

Смесь активного материала положительного электрода и проводящих добавок, полученную таким же образом, как в примере 33, бис(пентафторэтансульфонил)имид лития {(CF3СF2SO2)2NLi}, пропиленкарбонат и полимер F заряжали при массовом отношении 100:20:30:50, и данную смесь нагревали и замешивали при 150°С.A mixture of a positive electrode active material and conductive additives, obtained in the same manner as in Example 33, lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide {(CF 3 СF 2 SO 2 ) 2 NLi}, propylene carbonate and polymer F were charged at a mass ratio of 100: 20: 30:50, and this mixture was heated and kneaded at 150 ° C.

Этот замешанный продукт экструдировали в листовую форму с толщиной 200 мкм на токосъемник положительного электрода из алюминиевой фольги, имеющей толщину 15 мкм. Затем токосъемник сушили при 180°С в течение 2 часов, получая лист положительного электрода.This kneaded product was extruded into a sheet form with a thickness of 200 μm onto a current collector of a positive electrode of aluminum foil having a thickness of 15 μm. Then the current collector was dried at 180 ° C for 2 hours, receiving a sheet of a positive electrode.

Содержание пропиленкарбоната в данном листе положительного электрода было 1000 ч./млн или меньше в расчете на полную массу листа положительного электрода, за исключением токосъемника положительного электрода из алюминиевой фольги.The propylene carbonate content in this positive electrode sheet was 1000 ppm or less, based on the total mass of the positive electrode sheet, with the exception of the current collector of the positive electrode made of aluminum foil.

<Приготовление листа отрицательного электрода><Preparation of the negative electrode sheet>

Графит (средний размер частиц: 10 мкм) в качестве активного материала отрицательного электрода, бис(пентафторэтансульфонил)имид лития {(CF3СF2SO2)2NLi}, пропиленкарбонат и полимер F заряжали при массовом отношении 50:20:30:50, и данную смесь нагревали и замешивали при 150°С.Graphite (average particle size: 10 μm) as the active material of the negative electrode, lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide {(CF 3 СF 2 SO 2 ) 2 NLi}, propylene carbonate and polymer F were charged at a mass ratio of 50: 20: 30: 50 , and this mixture was heated and kneaded at 150 ° C.

Этот замешанный продукт экструдировали в листовую форму с толщиной 150 мкм на токосъемник отрицательного электрода из медной фольги, имеющей толщину 18 мкм. Затем токосъемник сушили при 180°С в течение 2 часов, получая лист отрицательного электрода.This kneaded product was extruded into a sheet form with a thickness of 150 μm onto a current collector of a negative electrode of copper foil having a thickness of 18 μm. Then the current collector was dried at 180 ° C for 2 hours, receiving a sheet of negative electrode.

Содержание пропиленкарбоната в данном листе отрицательного электрода было 1000 ч./млн или меньше в расчете на полную массу листа отрицательного электрода, за исключением токосъемника отрицательного электрода из медной фольги.The propylene carbonate content in this negative electrode sheet was 1000 ppm or less, based on the total weight of the negative electrode sheet, with the exception of the current collector of the negative electrode of copper foil.

<Приготовление электрохимического устройства><Preparation of an electrochemical device>

Бис(пентафторэтансульфонил)имид лития {(CF3СF2SO2)2NLi}, пропиленкарбонат и полимер F заряжали при массовом отношении 20:30:50, и данную смесь нагревали и замешивали при 150°С.Bis (pentafluoroethanesulfonyl) lithium imide {(CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 NLi}, propylene carbonate and polymer F were charged at a mass ratio of 20:30:50, and this mixture was heated and kneaded at 150 ° C.

Этот замешанный продукт экструдировали в листовую форму с толщиной 20 мкм на поверхность вышеприготовленного листа положительного электрода, и затем вышеприготовленный лист отрицательного электрода наслаивали на нее. Затем данную электродную группу сушили при 180°С в течение 2 часов, собирали электрохимическое устройство, показанное на чертеже.This kneaded product was extruded into a sheet form with a thickness of 20 μm on the surface of the above-prepared sheet of the positive electrode, and then the above-prepared sheet of the negative electrode was layered on it. Then this electrode group was dried at 180 ° C for 2 hours, the electrochemical device shown in the drawing was assembled.

<Оценка свойств электрохимического устройства><Evaluation of the properties of the electrochemical device>

Оценку свойств заряжения и разряжения данного электрохимического устройства выполняли таким же образом, как в примере 33. Результаты показаны в таблице 11.Evaluation of the properties of charging and discharging of this electrochemical device was performed in the same manner as in example 33. The results are shown in table 11.

Таблица 11Table 11 Условия разряда (мА) и величина разряда (мА∙ч)Discharge conditions (mA) and discharge value (mA ∙ h) 10 мА10 mA 50 мА50 mA 100 мА100 mA Пример 33Example 33 95,3 мА∙ч95.3 mAh 92,7 мА∙ч92.7 mAh 88,3 мА∙ч88.3 mAh Пример 34Example 34 89,3 мА∙ч89.3 mAh 86,1 мА∙ч86.1 mAh 83,2 мА∙ч83.2 mAh Сравнительный пример 13Reference Example 13 11,4 мА∙ч11.4 mAh 5,3 мА∙ч5.3 mAh НеизмеримоImmeasurably

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY

Полимерный электролит настоящего изобретения может использоваться для неводных первичных батарей, таких как металлическая литиевая батарея, водных аккумуляторных батарей, таких как водная ионная батарея, неводных аккумуляторных батарей, таких как ионно-литиевая аккумуляторная батарея, неводных конденсаторов с двойным электрическим слоем, гибридных конденсаторов и других электрохимических устройств.The polymer electrolyte of the present invention can be used for non-aqueous primary batteries such as a lithium metal battery, aqueous batteries such as a water ion battery, non-aqueous batteries such as a lithium ion battery, non-aqueous double electric layer capacitors, hybrid capacitors, and others electrochemical devices.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Чертежи представляет собой вид сверху и продольный вид в разрезе, показывающие пример электрохимического устройства настоящего изобретения.The drawings are a top view and a longitudinal sectional view showing an example of an electrochemical device of the present invention.

ОПИСАНИЕ ЧИСЛЕННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙDESCRIPTION OF NUMERIC DESIGNATIONS

1. Положительный электрод1. Positive electrode

2. Отрицательный электрод2. Negative electrode

3. Клемма положительного электрода3. Positive electrode terminal

4. Клемма отрицательного электрода4. Negative electrode terminal

5. Полимерный электролит5. Polymer electrolyte

6. Корпус батареи.6. Battery case.

Claims (11)

1. Полимерный электролит, содержащий полимерный материал и электролитную соль, или же полимерный материал, растворитель и электролитную соль, где от 66,7 до 100% по массе данного полимерного материала представляет собой сополимер от 50 до 99 мол.% этилен-ненасыщенного соединения и от 1 до 50 мол.% моноксида углерода.1. A polymer electrolyte containing a polymeric material and an electrolyte salt, or a polymeric material, a solvent and an electrolyte salt, where from 66.7 to 100% by weight of the polymer material is a copolymer from 50 to 99 mol% of an ethylenically unsaturated compound and from 1 to 50 mol.% carbon monoxide. 2. Полимерный электролит по п.1, где отношение массы растворителя к суммарной массе растворителя и полимерного материала составляет 0 или больше и меньше, чем 33,3%.2. The polymer electrolyte according to claim 1, where the ratio of the mass of the solvent to the total mass of the solvent and the polymer material is 0 or more and less than 33.3%. 3. Полимерный электролит по п.2, где 100% по массе данного полимерного материала представляет собой данный сополимер.3. The polymer electrolyte according to claim 2, where 100% by weight of the polymer material is this copolymer. 4. Полимерный электролит по п.1, где данный сополимер содержит чередующийся сополимер этилен-ненасыщенного соединения и моноксида углерода.4. The polymer electrolyte according to claim 1, where the copolymer contains an alternating copolymer of ethylene-unsaturated compounds and carbon monoxide. 5. Полимерный электролит по пп.1, 3 или 4, где данный электролит представляет собой твердофазный полимерный электролит, содержащий данный чередующийся сополимер и электролитную соль.5. The polymer electrolyte according to claims 1, 3 or 4, where the electrolyte is a solid-phase polymer electrolyte containing this alternating copolymer and an electrolyte salt. 6. Полимерный электролит по любому из пп.1-4, где данный электролит представляет собой гелеобразный полимерный электролит, содержащий данный чередующийся сополимер, электролитную соль и растворитель.6. The polymer electrolyte according to any one of claims 1 to 4, where the electrolyte is a gel-like polymer electrolyte containing this alternating copolymer, an electrolyte salt and a solvent. 7. Полимерный электролит по любому из пп.1-4, где полимерный материал представляет собой сшитый полимерный материал.7. The polymer electrolyte according to any one of claims 1 to 4, where the polymer material is a crosslinked polymer material. 8. Способ получения полимерного электролита по любому из пп.1-7, включающий этапы, на которых: растворяют полимерный материал, содержащий от 66,7 до 100% по массе сополимера от 50 до 99 мол.% этилен-ненасыщенного соединения и от 1 до 50 мол.% моноксида углерода, в растворе, в котором от 30 до 90% по массе электролитной соли растворено в растворителе; формуют полученную смесь в произвольную форму; и удаляют частично или полностью растворитель.8. The method of producing a polymer electrolyte according to any one of claims 1 to 7, comprising the steps of: dissolving a polymer material containing from 66.7 to 100% by weight of a copolymer from 50 to 99 mol% of an ethylenically unsaturated compound and from 1 up to 50 mol.% carbon monoxide, in a solution in which from 30 to 90% by weight of the electrolyte salt is dissolved in a solvent; mold the resulting mixture into arbitrary shape; and partially or completely remove the solvent. 9. Способ по п.8, где 100% по массе данного полимерного материала представляет собой данный сополимер.9. The method of claim 8, where 100% by weight of the polymer material is a copolymer. 10. Способ по п.8, где данный сополимер содержит чередующийся сополимер этилен-ненасыщенного соединения и моноксида углерода.10. The method of claim 8, where the copolymer contains an alternating copolymer of ethylene-unsaturated compounds and carbon monoxide. 11. Электрохимическое устройство, отличающееся тем, что в нем применяется полимерный электролит по любому из пп.1-7. 11. Electrochemical device, characterized in that it uses a polymer electrolyte according to any one of claims 1 to 7.
RU2008138697/09A 2006-09-11 2007-09-10 Polymer electrolyte, method of its production and electrochemical element RU2373592C1 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006-245322 2006-09-11
JP2006245320 2006-09-11
JP2006-245320 2006-09-11
JP2006245321 2006-09-11
JP2006-245321 2006-09-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2373592C1 true RU2373592C1 (en) 2009-11-20

Family

ID=41478002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008138697/09A RU2373592C1 (en) 2006-09-11 2007-09-10 Polymer electrolyte, method of its production and electrochemical element

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2373592C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629556C2 (en) * 2013-02-07 2017-08-30 Алево Интернешнл С.А. Electrolyte for electrochemical battery cell and battery cell containing electrolyte
RU2814179C1 (en) * 2021-01-29 2024-02-26 Иннолит Текнолоджи Аг (Ch/Ch) So2-based electrolyte for storage battery cell and storage battery cell

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629556C2 (en) * 2013-02-07 2017-08-30 Алево Интернешнл С.А. Electrolyte for electrochemical battery cell and battery cell containing electrolyte
RU2814179C1 (en) * 2021-01-29 2024-02-26 Иннолит Текнолоджи Аг (Ch/Ch) So2-based electrolyte for storage battery cell and storage battery cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4902884B2 (en) POLYMER ELECTROLYTE, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND ELECTROCHEMICAL DEVICE
RU2388088C1 (en) New polymer electrolyte and electrochemical device
CN101803066B (en) Battery separator and nonaqueous lithium ion secondary battery having the same
KR100866242B1 (en) Gel-type Polymer Electrolyte and Use Thereof
US6562513B1 (en) Thermopolymerizable composition for battery use
JP5394239B2 (en) Gel polymer electrolyte and electrochemical device provided with the same
JP4741140B2 (en) POLYMER ELECTROLYTE, BATTERY CELL CONTAINING POLYMER ELECTROLYTE, AND METHOD FOR PRODUCING POLYMER ELECTROLYTE
KR20160079574A (en) Polymer, electrolyte comprising the polymer, and lithium secondary battery comprising the electrolyte
US20040241551A1 (en) Element using polymer gel electrolyte
JP2006117828A (en) Proton-conductive polymer material and solid electrolyte membrane, electrochemical cell and fuel cell using the material
He et al. High conductivity, lithium ion conducting polymer electrolyte based on hydrocarbon backbone with pendent carbonate
KR20200139685A (en) Power storage device separator, power storage device and their manufacturing method
US20020028387A1 (en) Polymer gel electrolyte
JP2002025335A (en) Polymeric compound and use of the same
JPH0973907A (en) Polymer solid electrolyte, battery and solid electrical double later capacitor using the same, and manufacture of them
RU2373592C1 (en) Polymer electrolyte, method of its production and electrochemical element
JPH08295713A (en) Solid polymer electrolyte, battery and solid electric double layer capacitor containing same, their production and material for solid polymer electrolyte
JP3734896B2 (en) Solid electrolyte and non-aqueous battery
JPH1017763A (en) Solid polymer electrolyte and its use
JP3127190B2 (en) Polymer solid electrolyte, battery and solid electric double layer capacitor using the same, and methods for producing them
JPH10199328A (en) Polymer solid electrolyte and its manufacturing method and use
KR100708211B1 (en) Gel electrolyte and its gel electrolyte battery
JP2005056857A (en) Polymeric compound, polymer solid electrolyte using the same and its application
JP2006048972A (en) Secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180911