TW200835024A - Ion conducting polymer electrolyte and secondary battery using the same - Google Patents
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Description
200835024 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於離子傳導性高分子電解質及使用其之二 次電池。 一 【先前技術】 近年來,針對各種電子•電氣設備之高性能•高功能化 或,小型•輕量•薄型化的市場需求正在大幅度增大。為 I實現該等需求’而對於作為能量供給裝置之電地要求 高之能量密度或輸出密度。 口此由白知之鉛蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池向具有 更高能量密度或輸出密度之輯子二次電池的轉換^ 急速進行。 就離子傳導度之觀點而言,鋰離子二次電池之電解質正 在使用使電解質鹽溶解於碳酸s旨轉水溶财之液狀電 解質。然而’該等液狀電解f揮發性高,化學穩定性低, 故於高溫環境下使料存在如下之虞,即,電池會膨服, 或者最差的情以破裂、著火。另外,尤其是於正極使用 L i Μιΐ2〇4系活性物曾之梧7 丁+ 士丄, 貝之f月況下,亦存在由於Μη之溶出而導 致電池容量急速劣化等問題。 針對此而正在進行以南分子使非水溶劑凝膠化之凝勝 狀:解質的開發。作為此種嘗試,例如提出有包含碳酸醋 系溶劑與聚乙二醇二丙烯酸g旨之凝膠狀電解質(例如專利 文獻1)。凝膠狀電解質具有抑制碳酸㈣溶劑之揮發性 及劣化之效果,故可期待多少降低上述_之風險之效 312XP/發明說明書(補件)/97_02/96138164 200835024 果,但於會田 、 、、用上,為了獲得充分之離子傳導度,必須使用 里之非水溶劑,無法從本質 上解決問題。 Λ 口此上述使用液狀電解質或凝膠狀電解質之電池 :上限溫度限定於6〇t左右。然而,期待向鋰離子二次 = ·電氣設備之種類涉及多方面,故期待開 、更嚴S°之溫度環境下使用之鋰離子二次電池。 恭針對上述問題,提出有使用高分子電解質之鐘離子二次 ::二,認為,與習知之使用液狀電解質或凝膠狀電解 貝5相比’藉由使用化學性穩定之高分子電解質,可 之二土:也抑制:解質之揮發及劣化,故高溫環境下之電池 女=生及可罪性會飛躍性地提升,同時電池之殼體可使 用輕量之紹積層板,或者可使安全裝置簡化。 卜π電解質一般成形性、加工性優異,且具有 故可叹计超輕量•超薄型、可弯曲之電池或不規 形狀·3維形狀之電池等習知技術難以實現之電池,因 此期望技術性進步。 作為此種嘗試,例如庵真 ^ ^ ^ 贋為人知有使聚環氧乙烷系高分子 特定驗金屬鹽之高分子電解質(例如專利文獻2), ”離子傳導性低’故存在無法獲得於常溫左右下具有實 用上之充分輸出的電池之問題。 另外,揭示有包含含硼聚合性單體之聚合物與聚環氧乙 烷之一次電池用南分子電解質及使用其之電池(例如專利 文獻3)。 上述高分子電解質具有良好之成形性及加工性,離子傳 312ΧΡ/發明說明書(補件)/97-02/96138164 ? 200835024 導性亦優異’但於設想應用於使用柔軟外裝體之積層型電 ’也等之情況下,壓縮強度不充分。另外,存在於高溫環境 下,解質之電氣特性顯著下降,而無法獲得穩定性•可靠 性南之電池的問題。 專利文獻1:曰本專利特開平11 — 214038號公報(摘要) 專利文獻2:日本專利特開2006 — 134817號公報(摘要)
專利文獻3:日本專利特開2002 — 158039號公報(摘要) 【發明内容】 (發明所欲解決之問題) 狀本毛明係ϋ於上述情況而達成者,其目的在於提供電氣 衣置用離子傳導性高分子電解質及使用其之二次電池,上 ί離;!傳導性ί分子電解質揮發性低,成形性、加工性優 八,壓細強度而,具有可择柯 F^ 有了撓陡,於常溫至高溫的廣泛溫度 W: *虹u + ¥陡且兩溫環境下之化學穩定 性良好’上述使用該離子傳導 协d W改巧分子電解質之二次電池 於廣泛之>皿度區域中呈有於每 产下夕—上充分之輸出,且高溫環 土兄下之安全性及可靠性良好。 (解決問題之手段) 即,本發明如下所示。 (A)電化學裝置用離子傳導古 穴门)矣+夕取入α人 、欧巧刀子電解質,其包含以 切)表不之來合性含職合物之聚 鬲分子化合物以及電解質鹽。 乂式(2)表不之 [化1] 312ΧΡ/發明說明書(補件)/97-02/96138164 200835024 Z^OA^X^o, ,/和中 Η \〇和3〇夺3 式中’ β表示爛原子,Z1、Z2、Z3分別獨立表示具有不 I?和雙鍵之聚合性官能基,An〇、八12〇、Al3〇分別獨立表示 反數為2 6之氧伸垸基,h、i、j表示氧伸烧基之平;白 加成莫耳數,分別獨立為1〜1〇。 R:〇-(Α2Ή …式⑵ 式中R R分別獨立表示碳數為1〜ίο之烴基,α2〇 表示反數為、2〜6之氧伸烧基。k表示氧伸烧基之平均加 成莫耳數,為4〜20。數個A20相互之間可相同亦可不同: (B) 如上述之電化學裝置用離子傳導性高分子電解 其中,—以气⑴表示之聚合性含硼化合物之聚合物與以 ⑵表7^之高分子化合物的質量比於(以式(1)表示之聚1 性含侧化合物之聚合物之質量)/(以式⑵表示之高分; 化合物之質量)=5/95〜60/40之範圍内。 77 (C) 如上述之電化學裝置用 |中,以式m矣_今五 丁得夺性同为子電解質, ,:不承合性含蝴化合物之A丨丨〇、广〇、α13π 以及以式(2)表示之高分子化合物之, 為2〜4之氧伸烷基。 刀蜀立為碳數 ⑻如上述之電化學裝置用離 其令,聚合物係以式⑴表示 座㈣+電解質, 性化合物之共聚物。 σ 3硼化合物與聚合 ⑻如上述之電化學製置用離子傳導性高分子電解質, 312ΧΡ/發明說明書(補件)/97-02/96138164 g 200835024 白、^與聚合性含缝合物共聚合之上述聚合性化合物係 二酸曱酯、曱基丙烯酸甲酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、 以之乙至烯基乙二醋以及碳酸4_丙浠酿氧基甲基乙二酸 1(F)如上述之電化學裝置用離子傳導性高分子電解質, 其中’以式⑴表示之聚合性含缝合物之h、“ 別獨立為1〜3。 J刀 _ 1(G)如上述之電化學裝置用離子傳導性高分子電解質, 八中以式(2)表示之高分子化合物之k為4〜12。 (H) 如上述之電化學裝置用離子傳導性高分子電解質, 八中以式(2)表不之高分子化合物之醚化率為95%以上。 (I) 如上述之電化學裝置用離子傳導性高分子電解質, 其中,電化學裝置用離子傳導性高分子電㈣進而以下述 比例含有以式(3)表示之高分子化合物。 H0-(A30)i-Η ... (3) • 式中,Α3〇表示碳數為2〜6之氧伸烷基,1表示氧伸烷 基之平均加成莫耳數,為1〇〇〇〜200, 000。數個α30相互 之間可相同亦可不同。 (以式(3)表示之高分子化合物之質量)/(以式(1)表示 之聚合性含硼化合物之聚合物之質量+以式(2)表示之高 分子化合物之質量)=0〇1/1〇〇〜1〇/1〇〇之範圍。 (J) 如上述之電化學裝置用離子傳導性高分子電解質, 其中,(以式(3)表示之高分子化合物之質量)/(以式(1) 表示之聚合性含领化合物之聚合物之質量+以式(2 )表示 312ΧΡ/發明說明書(補件)/97-02/96138164 10 200835024 之高^子化合物之質量卜㈣侧〜?/刚之範圍。 (jh化學裝置用離子傳導性高分子電解f,且係使上 :::學裝置用離子傳導性高分子電解質與補強材複合 離電池,其特徵在於包括:包含放出以及吸藏陽 放出之陪:舌性物質之正極;包含吸藏以及放出自該正極 ==子的負極活性物質之負極、或者包含鐘金屬或 子二广’以及介於該正極與該負極之間而使該陽離 解質層;該電解質層為上述電化學裝置用 傳導性鬲分子電解質。 (發明效果) 若使用包含滿足本發明之範圍之聚合物以及高分子化 離子傳導性高分子電解質,則可形成如下電解質, 度成,、,及加工性優異,具有可撓性’ 1 縮強 、::丄“皿至间溫之廣泛溫度區域中具有良好之離子傳 ¥'’〶溫環境τ之化學穩定性良好。另外,使用其之二 ,電池三由於删原子之陰離子捕捉效果而於廣泛溫度區域 八有只用上充为之輸出,高溫環境下之安全性及可靠性 良好。 【實施方式】 以下,對本發明加以詳細說明。 式(1)中之Ζ、ζ、ζ3分別獨立為具有不飽和雙鍵之聚 合性Β此基,例如可舉出丙烯酸(町川^)基、甲基丙婦 酉文(raethacrylic)基、乙烯基以及烯丙基等,其中,考慮 312XP/^^§|S^^(^{^y97.〇2/96l38164 11 200835024 =反,性高之方面’較佳為丙烯酸基或曱基丙烯酸基。 ζ、ζ2、ζ3可各不相同。 弋(2)中之R以及R2分別獨立為碳數為1〜1 〇之烴基, ::可舉出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、 ^ 壬基、癸基等脂肪族烴基,笨基、甲苯曱醯基、萘 二烴基,環戍基、環己基、甲基環己基、二甲基 =:錢環烴基等。就所獲得之離子傳導性高分子電解 二之離子傳導度方面而言,較佳為碳數為4以下之煙基, 特佳為甲基。 式⑴中之A%、Am、式⑵中之A2〇以及式⑶ ,A 0刀別獨立為碳數為2〜6之氧伸烧基,例如可舉 媒:伸^基、氧伸丙基、氧伸丁基、氧四亞甲基等。就所 ^付之離子傳導性高分子電解f之離子傳導度方面而 Γ抽車父=為碳數為2〜4之氧伸絲,特佳為氧伸乙基或 虱申丙土。㈣院基可為單獨一種,亦可為兩種以上,工 =中之種類可不同。另外,式⑴中之h、i、i為氧伸 烷基之平均加成莫耳數,分別獨立為1〜10,較佳為!〜3。 式()中之k為氧伸燒基之平均加成莫耳數,為*〜2〇, 較佳為4〜12。 =2)中之k未滿4,則所獲得之高分子電解質於高 化學穩定性會下降。另-方面,若k大於20, 則1^子%解質之離子料性會下降,另外柔軟性会下 極界面之接觸性會惡化’故用於電池時無法獲得 貝用上充分之輪出。 312XP/發明說明書(補件)/97_02/96138164 12 200835024 "右式(1)中之h、1、j與式(2)中之k於此範圍内,則可 獲得於高溫環境下具有高化學穩定性、用於電池時具有實 用上充分之輪出的離子傳導性高分子電解質。 只 本發明之高分子電解質即使使用包含以式(1)表示之聚 合性含硼化合物之聚合物、以式(2)表示之高分子化合^ 以及電解質鹽之電解質,亦具有實用上充分之屢縮強^, ,猎由進一步調配以式(3)表示之高分子化合物,則可賦予 鲁優異之可撓性。另外,系統整體之相容性變良好,可防止 以式(2)表不之高分子化合物於高溫環境下滲出。 2 ’不僅所獲得之電池之可靠性提升,而且若應用於 使用木軟外|體之積層型電池等中,則可賦予電池可挽 為 1,000 式(3)中之1為氧伸烷基之平均加成莫耳數 〜200, 000,較佳為 2, 000〜150, 〇〇〇。 性:=中,1未滿U00,則無法獲得具有良好可撓 匕:二解質’並且存在由於以式⑶表示之高分子 口 所3有之羥基而使電氣特性下降之傾向。 傳=若1大於2GG,_,則高分子電解質之離子 _法二實用St::接觸性會惡化,故㈣ 性度之==:二]:獲得具有優異之可撓 子傳導性高分子電解質貝用上充分之輸出的離 再者,1係如下求得之值,即,由以式⑻表示之高分 312ΧΡ__»_Κ)/_/96138164 13 200835024 子化合物⑨,C之固有黏度“),根據已知為
Mark-H〇uwink式之下述數式(1)算出黏度平均分子旦 ㈤,進而根據下述數式⑵,Mv除以氧伸燒基 = 所得之值。 圼 V =12. 5xi〇-W·78 …數式⑴ i = Mv/氧伸烷基之分子量 …數式(2) (以式(3)表示之高分子化合物之質量)/(以式⑴ 之聚合性含领化合物之聚合物之質量+以式⑵二 分子化合物之質量)=0·〇_〜1〇/ι〇〇 ’較佳2 〇. 01/100〜7/100,更佳為〜5/100之範圍。若 上述重篁比未滿0.01/100’則存在 大…〇,則存在高分子電解質之=乂 W生冒下降、進而與電極界面之接觸性會惡化故 用於電池時有時會無法獲得實用上充分之輸出。故 再者,上述以式⑴表示之聚合性含蝴 之質量,於使用與後述聚合性化合物(較==物 性化合物U))之共聚物之情況時,係=重边量之聚合 合:二末方端二, 1 法而衣k,另外亦可利用下述方法制 4。即,於具有聚合性官能基之一元醇中添 方去衣 軒、職燒基酉旨等蝴化合物,於3〇〜2〇(rc ^、蝴酸 氣體一邊減麗,進行硼酸醋化,藉此獲得。更且=乾综 例如’於反應溫度50〜⑽。c下通入適當量:二而言, 邊授拌2〜12小時,一邊於〇 67〜 66 7 kp奶〜 M2轉明說明書(補件細/96138164 14 200835024 500 mmHg)之減壓下實施脫水或餾去脫揮發分之操 奸 此可獲得式(1)之聚合性含硼化合物。 精 考慮到所獲得之聚合性含硼化合物中所含有之水分的 減少等,較佳為使用硼酸三烷基酯進行製造,其中特二為 使用硼酸三甲酯進行製造。 ' … 上述具有聚合性官能基之一元醇,例如為於同一分子内 .具有丙烯酸基、曱基丙稀酸基、乙稀基、稀丙基等聚 _官能基與羥基之化合物。 具體而言,例如可舉出(曱墓)丙烯酸2-羥乙酯、(曱基) 丙烯酸2-羥丙酯、(甲基)丙烯酸2_羥丁酯、(甲基)丙"稀 酸4—羥丁酯、聚乙二醇單(曱基)丙烯酸酯、聚丙二醇單(甲 基)丙烯酸酯、聚丁二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚丨,4—丁二 醇單(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇—聚丙二醇單(甲基)丙稀 酸醋等。該等化合物之中’就所獲得之離子傳導性高分子 電解質之離子傳導度之觀點而言,較佳為(甲基)丙烯酸 φ 2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸2一羥丙酯。 另外,作為上述硼化合物,例如可舉出硼酸三甲酯、硼 酸三乙酯、硼酸三丙酯、硼酸三異丙酯、硼酸三丁酯、硼 酸三異丁酯、硼酸三第三丁酯等硼酸三烷基酯化合物;硼 酸酐、原硼酸、偏硼酸、焦硼酸等硼化合物。該等中,硼 酸二烷基酯化合物可減少所獲得之硼酸酯中所含有之水 分等雜質故較佳,其中硼酸三甲酯與硼酸三乙酯可降低反 應溫度且可抑制副反應,故更佳。 於使用删酸二規基酯時,較佳為相對於3· 〇莫耳具有聚 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96ι38164 15 200835024 合性官能基之-元醇,使用mu莫耳之爛酸三燒美 西曰,餾去由硼酸酯化反應而產生捏 土 王之揮發分與過剩之硼酸三 烧基知,而製造聚合性含硼化合物。 =式⑵表示之兩末端具有烴基之高分子化合物, 由>知公知之方法製造,另外亦 曰 而、,山 〜用下述方法製造。 即,百先於反應容器中添加作為起始原料之具有碳數為i 10之烴基的一元醇與除去鹼金屬以 ‘、、、 氳化物夕f敁鹐丄甘七+ 驗^ i矢員i 之虱 乳化物之驗性觸媒或者路易斯酸觸媒,於乾燥氮 形成加壓狀態後,於50〜150。 惫,P% Λ 故視拌邊連績添加環 =進仃加成聚合,藉此獲得作為原料之聚環 醚。繼而,於所獲得之聚環氧烷單烷 "早凡 氫氧化鉀等鹼金屬氫氧化物 二σ广虱化鈉、 應,藉此可獲得以式⑵表示之二7之越化反 :…下之電解質之穩定性與使用電解質 ' : 罪性之觀點而言,下述以管式、包池的可 以上,更佳為97%以上,最佳為m以上。 土為 (1 —以式(2)表示之高分子化合物之羥美 班 單烷醚之羥基價)χ1〇〇…數式(3)工土貝|環氧烷 再者,數式⑶之計算中所使 JIS-K-0070而測定之值。 ^丞知係根據 上述鹼性觸媒係指⑨去驗金屬以及驗 化物的化合物,且體可舉屮杨^ 1炎屬之氫氧 八妝J舉出鈉、鉀、鈉鉀汞* 甲醇鈉、甲醇鉀、乙醇鈉、乙醇鉀等。另外,/化鈉、 醇鈉之甲醇溶液或乙醇鈉之乙醇溶液等。亦可使用甲 312ΧΡ/發明說明書贿牛)/97_〇2/96138164 16 200835024 作為上述路易斯酸觸媒,可使用三氟化硼或四氯化錫 等。 上述具有碳數為1〜1 〇之烴基的一元醇,例如係指於同 一分子内具有甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚 基、辛基、壬基、癸基等脂肪族烴基或苯基、曱苯曱醯基、 萘基等芳香族烴基、環戊基、環己基、曱基環己基、二曱 基環己基等脂環烴基等與羥基之化合物。 以式(1)表示之聚合性含硼化合物之聚合物與以式(2 ) 表示之高分子化合物之比率,以質量比計較佳為(以式(1) 表示之聚合性含棚化合物之聚合物之質量)/(以式(2 )表 示之高分子化合物之質量)=5/95〜60/40之範圍。進而 較佳為10/90〜45/55之範圍,特佳為13/87〜35/65之範 圍。若該質量比低於5/95,則所獲得之離子電導性高分 子電解質膜之機械強度會下降,存在難以操作之傾向。另 外,若該質量比高於60/40,則電解質膜會缺乏柔軟性, 而存在離子傳導度下降之傾向。 本發明之離子傳導性高分子電解質即使使用僅包含以 式(1)表示之化合物之聚合物來作為聚合物,亦具有實用 上充分之壓縮強度,進而亦可藉由調配以式(3)表示之高 分子化合物,而賦予優異之可撓性。然而,於設想應用於 使用柔軟之外裝體之積層型電池等時,考慮到對電池施加 強壓縮應力之實例,而需要更高壓縮強度,於此情況時, 亦可使用以式(1)表示之化合物與其他聚合性化合物之共 聚物來作為聚合物。另外,於此情況下,進而調配以式(3) 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 17 200835024 表不之高分子化合物,則可獲得兼具高壓縮強度與優異之 可撓性的高分子電解質。 作為以式(1)表示之化合物共聚合之其他聚合性化合 物’可舉出下述聚合性化合物(α )。 作為聚合性化合物(^ ),例如可舉出苯乙烯、(曱基) 丙烯腈、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基) 丙烯酸丙酯、(曱基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲 馨基)丙烯酸環己酯、(曱基)丙烯酸笨酯等一元醇之(曱基) 丙烯酸酯,甘油-1,3-二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(曱基) 丙烯酸酯、季戊四醇四(曱基)丙烯酸酯等多元醇之(曱基) 丙烯酸酯,烷氧基聚烷二醇(曱基)丙烯酸酯、聚烷二醇二 (甲基)丙烯酸酯、甘油三(聚烷二醇)醚三曱基丙烯酸酯、 一罗工甲基丙烧二(聚烧一醇)醚二(曱基)丙烯酸醋、雙酉分a 聚被氧烷加成物縮水甘油醚類等聚烷二醇衍生物,碳酸 4-乙烯基乙二酯、碳酸4, 4 —二乙烯基乙二酯、碳酸4,5一 鲁二乙稀基乙二酯、碳酸4-乙烯基-4-曱基乙二酯、碳酸4一 乙烯基-5-甲基乙二酯、碳酸4-乙烯基-4, 5-二甲基乙二 醋等碳酸乙烯基乙二碳酸酯類,碳酸4—丙烯醯氧基甲基 乙二醋、碳酸4, 5-丙烯醯氧基曱基乙二酯、碳酸二甲^ —4-丙烯醯氧基曱基乙二酯、碳酸4一曱基—5一丙烯醯氧^ 甲基乙二酯等碳酸丙烯醯氧基曱基乙二酯類。其中就所择 得之離子傳導性高分子電解質之離子傳導度之觀點而 吕’較佳為使用丙烯酸曱酯、曱基丙烯酸曱輯、丙婦猜、 甲基丙烯腈、碳酸4-乙烯基乙二酯、碳酸4—丙烯醯氧基 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 18 200835024 另外上述聚合性化合物(α)可使用-種或併 使用以式(1)表示之化合物與聚合性化合物(α^ =來作為聚合物之情況時,聚合性化合物(α)為於以^ 表不之聚合性含硼化合物之聚合物之質量中包 佔之聚合性化合物(α)之比例,就所獲得之= 下’更2子傳導度之觀點而言,較料80重量%以 更佺為5〜乃重量%之範圍,進而較佳為1〇〜5〇 :之範圍。若聚合性化合物⑷之比例多於80重量%,貝: 存,難以獲得實用上充分之離子傳導度之傾向,若、 重1%,則存在難以獲得高度之壓縮強度之傾向。、 進而’於本發明之離子傳導性高分子電解質中,
It:發明之主旨之範圍内添加高分子化合物⑷或 酋=上述高分子化合物⑷’若為對於本發明之離 二電解質具有相容性者’則並無特別限定,例如 牛出艰偏一齓乙烯(pvdF)、六氟丙烯—丙烯腈共 (PHFP-AN)、苯乙烯-丁二烯橡謬(SBR)、羧甲基纖 =MC)、曱基纖維素⑽、乙基纖維素⑽、聚乙婦醇⑽、 = = 由塊狀聚合 '溶液聚合、乳化聚合 ’吏已述承合性化合物⑷之一種或兩種以上聚合 ^得之聚合性化合物⑷之聚合物作為高分子化合= 作為上述非水溶劑,若為對於本發明之離子傳導性高分 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 19 200835024 子電解質具有相容性者,則並無特別限定,例如可舉出# 酸乙二醋、碳酸丙二醋、碳酸丁二醋、碳酸二甲酉旨、碳= 一^酯、碳酸甲基乙基酯等碳酸酯化合物,丁内酯、 四虱吱嚼、二》等⑨等環謎化合物。該等非水溶劑可使用一 種或混合使用兩種以上。另夕卜,f w f . 彳上$外,亦可使用本、碳酸伸乙婦 酉曰4 A知為鋰二次電池用途之添加劑。 包含^以式(1)表示之聚合性含硼化合物之聚合物、以式
⑵表示高&子化合物以及電解質鹽t本發明之離子電^ 1"生同刀子電解質可利用公知之方法來獲得。 另外,使用包含聚合性化合物⑷之共聚物來作為聚人 =之情況時、使用以式⑻表示之高分子化合物之情二 日寸、使用包含聚合性化合物(α )之共聚物與以式⑻表示 之高分子化合物之情況時、進而使用高分子化合物心; 或非水/合劑之情況時的本發明之離子電導性高分子 質亦可利用公知之方法來獲得。 蜱 例如,使用各種混練機或攪拌機均勻地混合、分散以式 ⑴表示之聚合性含職合物、以式⑵表示之高分子化: =及電解質鹽後,❹可見光、紫外線、電子束、熱^ 能量’使用適當之聚合起始劑等進行聚合,藉此可獲^目 標離子傳導性高分子電解質。 此時之聚合形式可利用離子聚合、自由基聚合之任 皆可獲得離子傳導性高分子電解質。 ;本發明中,製作包含以式(丨)表示之含硼化合物之铲 合物與以式⑵表示之高分子化合物的離子傳導性高分= 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 20 200835024 電解質時,可使用聚合起始劑,亦 就作業性或聚合逮度之觀點而言=用聚合起始劑, 合起始劑之熱聚合。 权^為使用熱自由基聚 作為熱自由基聚合起始劑,# 化物或偶氮化合物即可, =用之有機過氡 合起始劑之具體例,可舉㈣=限3制5,乍為熱自由基聚 過氧化辛酿、過氧化月㈣ ’-甲基己酸、 基類,二正丙基過氧化二石户酉^ 本甲酿等過氧化二醯 酯、雙(4-第= 一異丙基過氧化二碳酸 己美:匕 基)過氧化二碳酸醋、二I乙基 务二:羊一石反酸酯等過氧化二碳酸酯類,显丙苯Α巧; 匕新癸酸醋、第三己基過氧化新癸酸: :癸酸醋、第三己基過氧化特戊酸醋、第= 化3,5,5三—甲其Λ 基己酸醋、第三丁基過氧 醯基過氧化)二二、2’ 5—二?基-2’ 5_雙(2-乙基己 化)ηΓ 錢類,雙(第三丁基過氧 ?、/望,_二甲基環己燒、二-第三丁基過氧化-2-甲基環 /過氧縮嗣類,2, 2’-偶氮雙-異丁腈、U,-偶氣錐 雔 己:腈、二甲基_2,2,,氮二異丁酸醋、2,2,: 又-2’4-二甲基戊腈等偶氮化合物等❶ ^ 上述熱自由基聚合起始劑根據所需《聚合溫度及聚合 物之組成而適當選擇使用即可,但為了不損及電化^ 中所使用之構件’作為分解温度以及分解速度之指標的 10小時半衰期溫度之範圍較佳為30〜9{rc。 使用熱自由基聚合起始劑之聚合物之製作,可相對於所 31ZXP/發明說明書(補件)/97·〇2/96138164 21 200835024 使用之熱自由基聚合起始劑之10小時半衰期溫度於 ±l〇C左右之溫度範圍内,適當調整聚合時間直至聚合物 中之聚合性不飽和雙鍵實質上消失。 ♦以提升電解質之抗拉強度及抗f強度為目的,本發明之 離子傳導性高分子電解質亦可與補強材複合化而使用。作 •為此種補強材’例如可舉出聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴之多 .孔質片材或將該等多層積層化之多孔f片材,聚烯煙纖維 之不織彳等聚烯烴成形體,玻璃布、玻璃不織布、玻璃魅、 玻璃纖維、玻璃珠等玻璃成形體,氧化矽、LaA10、PbZr0、 BaTiO SrTiO、PbTiO等無機粉體,芳香族聚醯胺纖維及 其不織布等。離子傳導性高分子電解質與上述補強材複合 化之方法並無特別限制,例如使聚合前之離子傳導性高分 子電解質之前驅體預先含浸於上述片材或布狀補強材中 後進行聚合,或者使補強材分散於離子傳導性高分子電解 質之琢驅體中後進行聚合,藉此可獲得與補強材複合化之 φ離子傳導性高分子電解質。 本發明之電解質鹽若為可溶於離子傳導性高分子電解 質者則並無特別限制,較佳為以下列舉者。即,可舉出包 含金屬陽離子與選自下述離子之陰離子之化合物:氯離 子、/臭離子、姨離子、過氣酸離子、硫氛酸離子、四氣领 酉文離子八氟磷酸離子、三氟甲烷亞砜醯亞胺酸離子、 烧基離子、辛基續酸離子、十二燒基苯續酸離子、 蔡石黃酸離子、十二烧基萘石黃酸離子、7,7,8,8_四氛基—對 酿二甲烧離子、低級脂肪族羧酸離子。作為金屬陽離子, 3發明說明書(補件)/97-02/96138164 200835024 可舉出Li、Na、Κ、Rb、Cs、Mg、Ca以及Ba金屬離子。 電解質鹽濃度相對於1 kg離子傳導性高分子電解質,較 佳為0.001〜5莫耳之範圍,更佳為〇 〇1〜3莫耳之範圍。 若該值超過5莫耳,則存在離子傳導性高分子電解質前驅 體之加工性或成形性下降,進而所獲得之離子傳導性高分 子電解質之壓縮強度或抗彎強度下降之傾向。 .、本發明中之可逆地吸藏放出鐘之正極純用習知公知 _為如下鋰二次電池用正極者,則並無特別限制,上述鋰二 次電池正極係指將包含正極活性物質、導電助材、結著劑 之正極複合材料成膜於集電體上而成者。作為上述正極活 f生物貝,例如可舉出鈷酸鋰(LiC〇〇2)、鎳酸鋰(^^02)、 層狀錳酸鋰(LiMn〇2)或者調配有數種過渡金屬之複合氧 化物即 LiMnxNiyC〇z〇2(x+y+z=b 〇$y<1、〇^z<1、 hx<l)等層狀化合物;或者取代-種以上之過渡金屬元 素者,或者錳酸鋰(Li1 + xMn2—x〇4(其中χ=〇〜〇. 33)、 • +xMn2-"My〇4(其中 μ 包含自 Ni、Co、Cr、Cu、Fe、iU、 %中選擇之至少一種金屬,x=〇〜〇 33、y=〇〜i ()、2 x—y> 0)、LiMnO” LiMn2〇3、LiMnCh、LiMn2-xMx〇2(其中, M包^自Co、Ni、Fe、Cr、Zn、Ta中選擇之至少一種金 屬,χ=0·01 〜〇.l)、Li2Mn3M〇8(其中,M 為自 Fe、c〇、Ni、 u Zn中l擇之至少一種金屬);銅_鐘氧化物(L“cu〇2)、 鐵-鐘氧化物(LiFe3〇4)、LiFeP〇4或者Liμ、v2〇5、 等鈒氧化物,·或者二硫化合物;或者Fe2(M〇〇〇3等。作為 上述導電助材,例如可舉出乙块黑、科琴黑、石墨、碳奈 312XP/發明說明書(補件)/97_G2/96i38i & 200835024 米纖維等導電性碳材料。士 — 發明之離子傳& 4 u制’例如可舉出本 等。 傳—“分子電解質或上述高分子化合物⑷ 公逆地吸藏放出鐘之負極,若使用習知 電池用負:::極者’則並無特別限制,該鐘二次 ^ 、° 、a將包合負極活性物質與結著劑之倉;^ 於銅,電體上而成之負極或= 以 或煤瀝青隹易例如可使用將自天然石墨、石油焦 下進行:處、Φ墨化材料於25,C以上之高溫 鋰合金化之金屬.赤本麻入非日日貝妷,碳纖維;與 等。作為此錄 3 孟屬承载於碳粒子表面之材料 鎂及Γ等:::屬另:如^ 負極活性物;外,该金屬或金屬之氣化物亦可用作 為ί述結著劑’例如可舉出本發明之離子傳導性言八 “解貪或上述高分子化合物(/?)等。 门刀 本發明中之正極與負極之製作方法並 習知公知之鐘二次電池用電極之製作方;即== 利用以下方法製作。藉由將包含活性物 夕、c =述離子傳導性高分子刪之前:體== :而獲得裝料。繼而,將該聚料塗佈於金物二 :4芦猎土力:熱而去除裝料中所含之溶劑,利用親壓等進行 ^ ’猎此可獲得目標電極。於聚料含有具有聚合性官能 312XP/發明說明書(補件)/97·〇2/96ΐ38ΐ64 24 200835024 基之化合物之情況’出於使陽離子順利 ,二述加論進行加熱而使聚合心基二較 公知之二次電池之製作方法即可,例如 製作。可藉由於塗佈於上述金屬箱 肖乂下方法 之間爽入離子傳導性高分子電解質而製;:::極口 由如下方式製作’即,於正極或 佑=亦可猎 解質之前驅體或極性溶劑之溶、_ u分子電 十丨 液後,猎由聚合或去险、玄 劑’而於正極或負極之上形成高 t除办 貼合。 丁兒解貝胺,亚將該等 本:明之二次電池之用途並無特別限定,例如可 位攝影機、視訊攝影機、可攜式音樂播放器^曰 電視等便攜式視聽㈣、筆記型電腦ΐ = 信功能之電子手冊等個人數位助理、以及其他便攜 設備、電動工具、電動腳踏車、混合動心 蓄電系統等廣泛領域中。 %動/飞車、 (實施例) 以下’㈣實_詳細說明本發明。再者,
中,只要無特別限制,則於蠢今,拉τ ^ J 充放電試驗。 ⑽^料下進賴料製備以及 (製造例1) 於350 g(2.0莫耳)聚乙二醇(平均加成莫耳數2 單 甲基丙烯酸_ 203 g(1.Q莫耳)聚丙二醇(平均加成莫耳 數2.4)早曱基丙烯酸酉旨中添加2〇76^2.〇莫耳_酸三 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 200835024 曱酉曰。一邊擾摔’一邊於乾燥$氣環境下於阶保持i 小日年。其後’升溫至75 C後,使系統内緩緩減壓。於壓 力為2.67 kPa(20 mmHg)以下之狀態下保持6小時,去除 隨著賴駐換反應之進行而產生之揮發分以及過剩之 韻三甲酉旨。其後,進行過渡而獲得阳g式⑴所示之 聚合性含硼化合物A。測定所獲得之聚合性含硼化合物a .之紅外吸收光譜,結果確認33()() cnfl之來自羥基之吸收 帶消失。聚合性含硼化合物A之分子構造示於表ι。 (製造例2) 於1539 g(3.0莫耳)聚乙二醇(平均加成莫耳數9.8)單 丙烯酸酯中添加207. 6 g(2.0莫耳)硼酸三甲酯。一邊攪 拌,一邊於乾燥空氣環境下於6(rc保持丨小時。其後, 升溫至75¾後,使系統内緩緩減壓。於壓力為2 67 kpa(2〇
_g)以下之狀態下保持6小時,去除隨著硼酸醋交換反 應之進行而產生之揮發分以及過剩之硼酸三曱酯。其後, 籲進仃過濾而獲;[寻I486 g式⑴所示之聚合性含删化合物 B。測定所獲得之聚合性含硼化合物B之紅外吸收光譜, 結果確認3300 cm—1之來自羥基之吸收帶消失。 I 删化合物B之分子構造示於表1。 口 (製造例3 ) 於525 g(3.〇莫耳)聚乙二醇(平均加成莫耳數2·2)單 曱基丙烯酸酯中添加207.6 g(2.〇莫耳)硼酸三甲酯。一 邊攪拌,—邊於乾燥空氣環境下於6〇。〇保持1小時。其 後,升溫至75°C後,使系統内緩緩減壓。於壓力為2 67 3_發明說明書(補件)/97-02/96138164 26 200835024 kPa(20 mmHg)以下之狀離下徂姓 > 〜、下保持6小時,去除隨著硼酸酯 父換反應之進行而產生之揮發分以及過剩之硼酸三甲 醋。其後,進行過滤而獲得520 g式⑴所示之聚合齡 魏合物C。敎所獲得之聚合性含魏合物C之红外吸 收光譜’結果確認嶋W之來自Μ基之吸收帶消失。 聚合性含硼化合物C之分子構造示於表!。 (製造例4) 於322 g(2.0莫耳)聚乙二醇(平均加成莫耳數 丙稀酸酯# mg(1.〇莫耳)聚丁二醇(平均加成莫耳數 1.7)單丙烯酸醋中添加207.6 g(2 〇莫耳)鄕酸三甲醋。 -邊攪拌’-邊於乾燥空氣環境下於_保持i小時。 其後,升溫至75°C後,使系統内緩緩減壓。於壓力為2 67 kPa(20 mmHg)以下之狀離下俾拄β , n士 ^ 狀L卜保待6小時,去除隨著硼酸酯 交換反應之進行而產生之揮發分以及過剩之爛酸三甲 醋。其後,進行過濾、而獲得544 g式⑴所示之聚合性含 蝴化合物D。敎所獲得之聚合性含佩合物卩之紅外吸 收光譜,結果確認3300 cm·1之來自羥基之吸收帶消失。 聚合性含硼化合物D之分子構造示於表上。 (製造比較例1) 於2336 g(3. 0莫耳)以莫耳比計為85/15之比例使環氧 乙烧與環氧丙烧無規共聚合而成之聚(環氧乙貌環氧丙 烧)(平均加成莫耳數15.1)單甲基丙烯_中添加2〇7 6 g(2.0莫耳)匕甲自旨。—錢拌—邊於乾燥空氣環境 下於6G°C保持1小時。其後,升溫至饥後,使系統内 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 27 200835024 緩緩減壓。於壓力為2.67 kPa(2〇 mmHg)以下之狀態下保 持6小時,去除隨著硼酸酯交換反應之進行而產生之揮發 分以及過剩之硼酸三曱酯。其後,進行過濾而獲得2i55Xg 聚合性含硼化合物E。測定所獲得之聚合性含硼化合物e 之紅外吸收光譜,結果確認33〇〇 cnrl之來自羥基之吸收 帶消失。聚合性含硼化合物E之分子構造示於表i。 (製造比較例2) 於350 g(2.0莫耳)聚乙二醇(平均加成莫耳數22)單 曱基=烯酸酯與164 g(1.〇莫耳)三乙二醇(加成莫耳數 3.0)單曱醚中添加2〇7.6 g(2 〇莫耳)硼酸三甲酯。一邊 攪拌一邊於乾燥空氣環境下於6〇〇c保持丨小時。其後, 升/jdl至75 C後’使糸統内緩緩減壓。於壓力為2. 67 kPa( 20 mmHg)以下之狀態下保持6小時,去除隨著爛酸酯交換反 應之進行而產生之揮發分以及過剩之硼酸三甲酯。其後, 進行過濾、而獲得514g每1分子平均具有2個聚合性不飽 和雙鍵之聚合性含硼化合物F。測定所獲得之聚合性含硼 化合物F之紅外吸收光譜,結果確認33〇〇 之來自羥 基之吸收帶消失。聚合性含硼化合物F之分子構造示於表 1 ° (製造例5) 於耐壓反應容器中添加242 g甲醇與2· 25 g甲醇鈉, 使反應容斋内進行氮氣置換。升溫至丨別它後,連續添加 2008 g環氧乙烷。環氧乙烷添加結束後,於12〇。〇使之反 應1小時。繼而,冷卻至川它後,一邊吹入氮氣,一邊 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 200835024 以1· 34〜6· 68 kPa(10〜50 mmHg)進行30分鐘減壓處理, 去除殘存之甲醇與環氧乙烷。自反應中間體中取出2〇〇 g ’以1 N鹽酸中和後於氮氣環境下進行脫水、過濾,獲 得聚乙二醇單甲醚a。對所獲得之聚乙二醇單甲醚&進行 凝膠滲透層析法(GPC)之測定,算出環氧乙烷之平均加成 •莫耳數,結果為6.5。於殘留之反應中間體中添加855 g , 氫氧化鉀,使反應容器内進行氮氣置換後,冷卻至5(rc。 _添加415 g曱基氯後升溫至8(rc,於〇·2 Mpa使之反應i 小時,其後升溫至12(TC,進而使之反應5小時。對反^應 生成物進行水洗後,以17#5%水溶液之鹽酸進行中和,加 熱至80 C,於常壓下處理5小時,進而升溫至11〇。〇,以 134〜6·68 kPa(10〜50 mmHg)減壓處理}小時,藉此進 行脫水,獲得以式(2)表示之高分子化合物a。根據式(3) 算出所獲得之高分子化合物a之醚化率,結果為99· 2〇/〇。 高分子化合物a之分子構造示於表2。 ⑩(製造例6) 於而子壓反應谷斋中添加346 g甲醇與2· 25 g甲醇鈉, 使反應谷奈内進行氮氣置換。升溫至丨2〇。〇後,連續添加 1903 g環氧乙烷。環氧乙烷添加結束後,於12〇〇c使之反 •應1小時。繼而,冷卻至80°C後,一邊吹入氮氣,一邊 以1· 34〜6· 68 kPa(l〇〜5〇 mmHg)進行3〇分鐘滅壓處理, 去除殘存之曱醇與環氧乙烷。自反應中間體中取出2〇〇 g,以1 N鹽酸中和後於氮氣環境下進行脫水、過濾,獲 得聚乙二醇單曱醚b。對所獲得之聚乙二醇單曱醚b進行 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 29 200835024 凝膠滲透層析法(GPC)之測定,算出環氧乙烷之平均加成 莫耳數,結果為4· 1。於殘留之反應中間體中添加1213 g 氫氧化鉀,使反應容器内進行氮氣置換後,冷卻至5〇。〇。 添加601 g甲基氯後升溫至8〇°C,於0· 2 MPa使之反應1 小時,其後升溫至12(TC,進而使之反應5小時。對反應 生成物進行水洗後,以17.5%水溶液之鹽酸進行中和,加 熱至80°C,於常壓下處理5小時,進而升溫至η〇ΐ,以 134〜6.68 kPa(10〜50 mmHg)減壓處理1小時,藉此進 行脫水’獲付以式(2 )表示之南分子化合物b。根據式(3 ) 异出所獲得之高分子化合物b之醚化率,結果為99.4%。 高分子化合物b之分子構造示於表2。 (製造例7) 於耐壓反應容器中添加107 g乙醇與2·25 g曱醇鈉, 使反應容器内進行氮氣置換。升溫至12(TC後,連續添加 1740 g環氧乙烷與4〇5 g環氧丙烷。環氧乙烷與環氧丙 烷添加結束後,於12(rc使之反應丨小時。繼而,冷卻至 8〇它後,一邊吹入氮氣,一邊以1.34〜6.68 kPaUO〜50 賴Hg)進行30分鐘減壓處理,去除殘存之甲醇盘環氧乙 烧。自反應中間體中取出200 g,以! N鹽酸中和後於氮 氣環境下進行脫水、過濾、,獲得聚(環氧乙烧環氧丙烧) 早乙對所獲得之聚(環氧乙燒環氧丙烧)單乙鍵進行凝 膠渗透層析法(GP〇之測定,算出環氧乙燒環氧丙烧之平 =莫耳數,結果為19.5。於殘留之反應中間體中添 加261 g職化鉀,使反應容器内進行氮氣置換後,冷卻 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 30 200835024 至5〇C。添加164 g乙基氯後升溫至8(TC ’於0.2 MPa 使之反應1小時,其後升溫至,進而使之反應5小 %。對反應生成物進行水洗後,以17.5%水溶液之鹽酸進 行中和。,加熱至8(TC,於常壓下處S 5小時,進而升溫 至 110C 以 L 34 〜6. 68 kPa(10 〜50 rnmHg)減壓處理 1 •小時,藉此進行脫水,獲得以式⑵表示之高分子化合物 ,c。根據式⑶算出所獲得之高分子化合物^之_化率,結 果為99.8%。高分子化合物c之分子構造示於表2。 響(製造比較例3) 於492 g(3.0莫耳)二乙二醇(加成莫耳數3〇)單甲醚 中添加207.6 g(2.0莫耳)硼酸三曱酯。一邊攪拌一邊於 乾燥空氣環境下於6(TC保持1小時。其後,升溫至75它 後使系統内緩緩減壓。於壓力為2· 67 kPa(2〇 mmHg)以下 之狀態下保持6小時,去除隨著硼酸酯交換反應之進行而 產生之揮發分以及過剩之硼酸三曱酯。其後,進行過濾而 鲁獲得496 g高分子化合物d。測定所獲得之高分子化合物 d之紅外吸收光譜,結果確認33⑽cnfl之來自羥基之吸收 帶消失。高分子化合物d之分子構造示於表2。 〇電極之製作例 <Mn系正極A> :以去除N-曱基吼嘻咬酮之固形成分 之質量比為80/10/10之方式調配錳酸鋰粉末(日揮化學 股份有限公司製造、商品名E06Z)、非晶碳(吳羽化學工 業股份有限公司製造、商品名CARBOTRON PE)以及聚偏二 氟乙烯之N-甲基吡咯啶酮10質量%溶液(吳羽化學工業股 312XP/發明說明書(補件)/97·〇2/96138164 31 200835024 份有限公司製造、商品名KFl 120),一邊適當追加N-甲基 吡咯啶酮進行黏度調整,一邊以行星式混合器進行混練, 獲得漿料狀之分散溶液。將所獲得之分散溶液利用刮刀以 200 //m之厚度塗佈於鋁箔(厚度為20 //m)上後,於真空 下於100°C乾燥5小時。乾燥結束後,使用桌上型冲壓機, . 以去除鋁箔之正極之密度達到1. 8 g/cm3之方式於室溫下 進行壓縮,其後切成1X1 cm之大小,獲得Μη系正極A。 再者,該正極用於後述之放電容量與壓縮狀態下之放電容 _量之評價。 < Μη系正極B> :以去除N-甲基吡咯啶酮之固形成分 之質量比為80710/10之方式調配猛酸鋰粉末(日揮化學 股份有限公司製造、商品名El 0Z)、非晶碳(吳羽化學工 業股份有限公司製造、商品名CARBOTRON PE)以及聚偏二 氟乙烯之N-曱基吡咯啶酮10質量%溶液(吳羽化學工業股 份有限公司製造、商品名KF1120),一邊適當地追加N-•曱基吡咯啶酮進行黏度調整,一邊以行星式混合器進行混 練,獲得漿料狀之分散溶液。將所獲得之分散溶液利用刮 刀以200 //m之厚度塗佈於鋁箔(厚度20 /zm)上後,於 真空下於100°C乾燥5小時。混合劑塗佈量為225 g/m2。 # 乾燥結束後,使用桌上型冲壓機,以去除鋁箔之正極之密 度達到2. 5 g/cm3之方式於室溫下進行壓縮,其後切成40 mmx60 mm,藉由超音波熔接而接合4 mmx40 mmxO. 1 mm之 I呂引板作為集電用引板,獲得Μη系正極B。再者,該正 極用於後述之彎曲時之充放電特性之評價。 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 32 200835024 < Co系正極 > :以去除n-甲基吡咯啶酮之固形成分之 質量比為80/10/10之方式調配鈷酸鋰粉末(日本化學工 業股份有限公司製造、商品名Cellseed C-10)、非晶碳(吳 羽化學工業股份有限公司製造、商品名CARB0TR0N PE)以 及聚偏二氟乙烯之曱基吡咯啶酮1 〇質量%溶液(吳羽化 學工業股份有限公司製造、商品名KF1120),一邊適當地 追加N-甲基吡咯啶酮進行黏度調整,一邊以行星式混合 器進行混練,獲得漿料狀之分散溶液。將所獲得之分散溶 液利用刮刀以200 //m之厚度塗佈於鋁箔(厚度20 # m) 上後,於真空下於100艺乾燥5小時。乾燥結束後,使用 桌上型冲壓機,以去除鋁箔之正極之密度達到2.0 g/cm3 之方式於室溫下進行壓縮,其後切成lxl cm之大小,獲 得Co系正極。再者,該正極用於後述之放電特性之評價。 <Li負極> :自厚度為〇·5匪之鐘金屬薄膜(本城金 屬股份有限公司製造)切下2x2 cm之小片,製作li負極 A。同樣切成4x6 cm ’接合4x40x0· 1 mm之鎳引板作為集 電用引板,製作L i負極B。 〇評價方法 <充放電特性>··使用充放電試驗器(東洋系統股份有 限公司製造、商品名TOSCAT3100),以〇·2 mA/cm2之電流 密度對設置於25°C或6〇°C之恆溫槽内之電池進行充放電 試驗。以下記述充放電條件。 進行定電流充電直至4· 3 V(使用Μη系正極a之電池) 或者4· 2 V(使用Co系正極之電池),電壓達到4· 3 v戍 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 33 200835024 者4.2 V後,進行5小 保持3〇分鐘後,進行定電流放電二=二開路狀態 正極A之電池)或者2·5ν(使用c〇系正極之(:用如系 將最減電時所獲得之每U正極活性物f之放此旦時, 為初次放電容量。另外,將上述條 作 Η固循環,反覆進行5(M_環之充放電,^ :電作為 之放電時所獲得夕1 ^ A 骑弟5〇個循環 玖说垂—旦 g正極活性物質之放電容量作A田 曰電谷罝,根據數式⑷算出放電容量維持率。取
(取終放電容量/初次放電容量)xlGG f者’本評價方法用於評價實施例1〜12以及:較例】 之充放電特性。評價結果揭示於表3以及4。又 _= 之充放電特性 >:於電池之中央部分使用不鏽 2〇 _1G随以及0副關),施加2() N/cm2 ^負重(® 2)。於此狀態下使用充放電試驗 :司製造之職細0),以…一 2 60 C之恆溫槽内之使用Mn系正極八之電池進行充放 電試驗。以下記述充放電條件。 進行定電流充電直至4.3 V,電壓達到4· 3 v後,進行 '小時定電壓充電。進而進行定電流放電直至放電終止; 壓達到3· 0 V。此時,將最初放電時所獲得之每丨g正極 活性物質之放電容量作為初次放電容量。另外,將上述條 件下之充電•放電作為1個循環,反覆進行5 〇個循環之 充放電,將第50個循環之放電時所獲得之每丨g正極活 f生物貝之放電容量作為最終放電容量,根據數式(4)算出 312XP/發明說明書(補件)/97-02/961381 34 200835024 放電容量維持率。 再者’本評價方法用於評價實施例9〜12以及比較例8 之壓縮#之充放電特性。評價結果揭示於表4。 〈幫曲時之充放電特性>:將電池沿著不鏽鋼圓棒(必 .0 mmx300 mm以及¢5.0 mmx3〇〇賴)之侧面彎曲18〇声 (圖3)。於此狀態下使用充放電器(東洋系統 : 職爛GG),以Q.4m仏m2之電流密度使設置於啊之 怪溫槽内的錢Μη “極β之電池進行充 至、4.3Λ:電壓達到4.”後,進行η小時 广B it而進仃定電流放電直至放電終止電壓 將最初充電時所獲得之容量作為 之容量作為放電容量。將上述條件下 量二循環,將放電容量達到初次放電容 里之5(U以下時的次數作為循環數(次)。 環數最大達到1 〇〇次。 4^直至痛 再者,本評價方法用於評價實施例13 9〜12之壓縮時之充放電特性 1比車乂例 (實施例1) U揭不於表5。 於經氬氣置換之手套箱内,於 制 聚合性含硼化合物A中添 乂 . ^仏例1中製作之 子化合物a,擾拌至均勻後,;造例5中製作之高分 &工業⑻製造)’_至溶解^而 異丁腈作為聚合起始劑,授掉至溶解而择 =〇.〇5g偶氮 前驅體ί。將所獲得之高分子分子電解質 電解貝岫驅體塗佈於PET薄 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 , 200835024 Γ二於8 〇力聚合反應2小時’獲得高分子電解質卜繼 作㈣圖1所不’經由高分子電解質ί使藉由已述方法事 乍之Μη糸正極Α以及u負極Α對向而、
獲得之電池之充放電試驗,結果因所I ί::子電解質1滿足本發明之範圍,故顯示出高放電容 置及其維持率。評價結果示於表3。 ^放# (實施例2) 3 〇分實施、例1之聚合性含硕化合物a之質量更改為 • g將4子化合物3之質量更改為7 0运,將偶氮
/、丁腈之質量更改為〇 J X 同之方式製作電池並進行;放除電此 果,因所使用之高分子電解二 =足=放電試驗之結 顯示出高放電容量及其维持二二:發明之範圍’故 (實施例3) …准持革。㈣結果示於表3。 丄別將將t1 異丁浐之:二化合物a之質量更改為6.0 g,將偶氮 ^月貝里更改為〇· W g,除此以外,以與實施例j ==作電池並進行充放電試驗。充放電試驗之結 顯 t同分子電解質ΠΙ滿足本發明之範圍,故 谷!及其維持率。評價結果示於表3。 於經氬氣置換之手套箱内, 聚合性含调化合物Β中添加8 子化合物a,攪拌至均勻後, 於2· 〇 g製造例2中製作之 •〇g製造例5中製作之高分 添加2· 5 g雙(五氟乙磺醯 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 36 200835024 基)醯亞胺鋰(3M公司製造、商品名Flo lard L-13858、記 為LiBETI),攪拌至溶解。繼而,添加0. 07 g偶氮異丁 腈作為聚合起始劑,攪拌至溶解,獲得高分子電解質前驅 體IV。將所獲得之高分子電解質前驅體IV塗佈於ΡΈΤ薄 膜上,於80°C進行2小時聚合反應,獲得高分子電解質 IV後,以與實施例1相同之方式製作電池,並於60°C進 行充放電試驗。充放電試驗之結果,因所使用之高分子電 解質IV滿足本發明之範圍,故顯示出高放電容量及其維 持率。評價結果示於表3。 (實施例5) 分別將實施例4之聚合性含硼化合物B更改為製造例3 中製作之聚合性含硼化合物C,將高分子化合物a更改為 製造例6中製作之高分子化合物b,除此以外,以與實施 例4相同之方式製作電池並進行充放電試驗。充放電試驗 之結果,因所使用之高分子電解質V滿足本發明之範圍, 故顯示出高放電容量維持率。評價結果示於表3。 (實施例6) 將實施例4之聚合性含硼化合物B更改為製造例3中製 作之聚合性含硼化合物C,將高分子化合物a更改為製造 例7製作之高分子化合物〇,除此以外,以與實施例4相 同之方式製作電池並進行充放電試驗。充放電試驗之結 果,因所使用之高分子電解質VI滿足本發明之範圍,故 顯示出高放電容量及其維持率。評價結果示於表3。 (實施例7) 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 37 200835024 將實施例4之聚合性含棚化合物b更改為製造例1中制 作之聚合性含删化合物A,使用g高分子化合物^ 0.8 g製造例5中製作之聚乙二醇(平均加成莫耳數 早甲鍵a( s己為PEGMME)之混合物替代8 〇古八7 • υ g冋分子化合物 a ’除此以外’以與實施例4相同之方式製作電池並進 充放電試驗。充放電試驗之結果,因所佶闲一 订 〜⑺ < 鬲分子電紐 質VII滿足本發明之範圍,故顯示出高放電容量及其 率。評價結果示於表3。 (實施例8) 將實施例4之聚合性含硼化合物Β更改為製造例4中制 作之聚合性含硼化合物D,將Μη系正極a更改為c〇系衣 極’除此以外,以與實施例4相同之方式製作電池 充放電試驗。充放電試驗之結果,因所使用之高分子2 質VIII滿;i本發明之範圍,故顯示出高放電容量及 持率。評價結果示於表3。 ' •(實施例9) 於經氬氣置換之手套箱内,於2 〇g製造例丨中製 聚合性含硼化合物A中添加7· 〇 g製造例6中製作之言= 子化合物b與1.0 g丙婦腈,授拌至均勻後,添加^分 之LiBETI,攪拌至溶解。繼而,添加〇1宮雙(4_第三^ 基環己基)過氧化二碳酸酯(日本油脂(股)製造、商 Peroyl TCP)作為聚合起始劑,攪拌至溶解,獲得;: 電解質前驅體U。將所獲得之高分子電解質前驅體 伟於撕薄臈上後,進而於塗佈面上被覆= 312ΧΡ/發明說明書(補件)/97-02/96138164 如 200835024 塗膜,於4G°C進行2小時聚合反應,獲得高分子電解質 IX。繼而’以與實施例丨相同之方式製作電池,於無負重 之狀態及如圖2所示於施加2GN/em、載重的狀態下,分 別於行充放冑触。充放钱驗之結果,因所使 用之高分子電解質IX滿足本發明之範圍,故顯示出高放 電容量及其維持率。評價結果示於表4。 (實施例10) 除將實施例9之丙烯腈更改為甲基丙烯酸甲酯以外,以 與實施例Μ目同之方式製作電池並進行充放電試驗。充放 電試驗之結果,因所使用之高分子電解質χ滿足本發明之 範圍’故顯示出高放電容量及其維持率。評價結果示於表 4 〇 (實施例11) 於經氬氣置換之手套箱内,於2· 〇g製造例丨中製作之 聚合性含硼化合物A中添加6. 〇g製造例6中製作之高分 子化合物b以及2.〇 g碳酸4—乙烯基乙二醋(nshi( 學(股)製造、試藥)’攪拌至均勻後,添加2. 5 g之卜 授拌至溶解。繼而,添加Q lg偶氮異丁腈作為聚合起始 劑,攪拌至溶解,獲得高分子電解質前驅體χι。將所獲 得之高分子電解質前驅體XI塗佈於PET薄膜上,於8〇它 聚合反應2小時,獲得高分子電解質π。繼而’以與實 施例9相同之方式製作電池並進行充放電試驗。充放電二 驗之結果,因所使用之高分子電解質χι滿足本發明之範 圍,故顯示出高放電容量及其維持率。評價結果示於表^ 312XP/發明說明書(補件)/97-〇2/96! 3 8 i 64 39 200835024 (實施例12) 於經鼠氣置換之手套箱内於9 Λ 相門於2· β g製造例1中製作之 聚合性含硼化合物A中添知ft n ,, ^ Λ τ添加6.0g製造例5中製作之高分 子化合物a、2· 0 g碳酸4-r, / 制、生砷勺、 烯基乙二酯(Kishida化學(股) :二及u g環氧乙烷之平均加成莫耳數為 23’刪之聚壞氧乙燒鳴⑽公司製造旧質量 ;谷液,攪拌至均勻後,添加9 ς ^ τ 』佼添加2.5 g之LiBETI,攪拌至溶 解=而添=〇.lg偶氮異丁腈作為聚合起始劑,授拌 至溶解’獲得高分子電解皙偷 丁电解貝别驅體XII。將所獲得之高分 子電解質前驅體XII塗佈於PET薄膜上後,於耽乾燥2 ^夺’去除乙腈後於8代進行2小時聚合反應,獲得高 刀子電解質XII。繼而,以與實施例9相同之方式擊作 池並進行充放電試驗。充放電試驗之結果,因所使用之s 分子電解質ΧΠ滿足本發明之範圍’故顯示出高放電容量 及其維持率。評價結果示於表4。 (實施例13) 於經氬氣置換之手套箱内,㈣·lg環氧乙院之平均加 成莫耳數為23,000之聚環氧乙烷(Aldrich公司製造)中 添加2.5 g乙#,授摔至均句。繼而,添加i 5g製造例 1二製作之聚合性含魏合物4與8 5 g製造例5中製作 之尚分子化合物a,攪拌至均勻後,添加2.5 g雙(五氟 乙磺醯基)醯亞胺鋰(3M公司製造、商品纟Η — L-^858、記為LiBETi),攪拌至溶解。繼而,添加〇. 〇5忌 偶虱異丁腈作為聚合起始劑,攪拌至溶解,獲得高分子電 312XP/發明說明書(補件)/97·〇細3嶋 40 200835024 解質前軀體XIII。將所獲得之高分子電解質前軀體χιπ 塗佈於PET薄膜上,於40t加熱L5小時後,於1〇〇0〇進 行2小時聚合反應,獲得高分子電解質χιπ。繼而,如 圖1所示,經由高分子電解質ΧΙΙΙ使藉由已述方法製作 之Μη系正極Β以及Li負極Β對向而製作電池。如圖3所 •示,於6〇t對所獲得之電池進行彎曲充放電試驗,因所 «使用之咼分子電解質XI11滿足本發明之範圍,故顯示出 高充放電容量與循環數。評價結果示於表5。 * (實施例14) 將實施例13之環氧乙烷之平均加成莫耳數為23,〇〇〇之 聚環氧乙烷(Aldrich公司製造)之質量由g更改為 〇·3 g,除此以外,以與實施例13相同之方式製作電池並 進行充放電試驗。充放電試驗之結果,因所使用之高分子 電解質XIV滿足本發明之範圍,故顯示出高充放電與 循環數。評價結果示於表5。 φ (實施例I5) 將貝加例13之%氧乙烧之黏度平均分子量2 3 〇 〇 〇之聚 環氧乙烷(Aldrich公司製造)之質量由〇·ι g更改為〇·5 # g,除此以外,以與實施例13相同之方式製作電池並進行 充放電試驗。充放電試驗之結果,因所使用之高分子電解 貝XV滿足本發明之範圍,故|頁示出高充放電^量與循環 數。評價結果示於表5。 ’、 (實施例16 ) 將實施例13之環氧乙烧之平均加成莫耳數為23 〇〇〇之 3ΙΖΧΡ/發明說明書(補件)/97-02/96138164 41 200835024 聚環氧乙烧(Aldrich公司製造)之質量由〇·ι g更改為 〇· 8 g,除此以外,以與實施例13相同之方式製作電池並 進行充放電試驗。充放電試驗之結果,因所使用之高分子 電解質XVI滿足本發明之範圍,故顯示出高充放電容量與 循環數。評價結果示於表5。 (實施例17) 將0.1 g實施例13之環氧乙烷之平均加成莫耳數為 23, 000之聚環氧乙烷(Aldrich公司製造)更改為〇· 3 g平 ⑩均加成莫耳數為2, 300之聚環氧乙烷(Aldrich公司製 造),除此以外,以與實施例13相同之方式製作電池並進 行充放電試驗。充放電試驗之結果,因所使用之高分子電 解質XVII滿足本發明之範圍,故顯示出高充放電容量與 循環數。評價結果示於表5。 (實施例18) 將0.1 g實施例13之環氧乙烷之平均加成莫耳數為 籲23,000之聚環氧乙烧(Aldrich公司製造)更改為〇 平 均加成莫耳數為9,1〇〇之聚環氧乙烷(Aldrich公司製 造)’除此以外,以與實施例13相同之方式製作電池並= 行充放電試驗。充放電試驗之結果,因所使用之高分子電 解質xviii滿足本發明之範圍,故顯示出高 2 循環數。評價結果示於表5。 (實施例19) 將〇.1 g實施们3之環氧乙燒之平均加成莫耳數為 23, 000之聚環氧乙烧(Aldrich公司製造)更改為〇· 3运平 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 λί 200835024 均加成莫耳數為91,000之聚r 衣乳乙烷(Aldrich公司製 造),除此以外,以盥眚你柄! Q η 貝施例13相同之方式製作電池並進 打充放電試驗。充放電試驗之社杲 心、口禾,因所使用之高分子電 解貞X V1111滿足本發明之筋圍 知乾固,故顯不出高充放電容量 與循環數。評價結果示於表5。 (實施例20) .將0.1 g實施例13之環氧乙烷之平均加成莫耳數為 23,000之聚環氧乙燒(Aldrich公司製造)更改為〇 ^平 均加成莫耳數為182〇〇〇之聚環氧乙烷(AldHch公司製 造),除此以外,以與實施例13相同之方式製作電池並進 行充放電試驗。充放電試驗之結果,因所使用之高分子電 解質XX滿足本發明之範圍,故顯示出高充放電容量與循 環數。評價結果示於表5。 (實施例21) 分別將實施例13之聚合性含硼化合物A更改為製造例 _ 2中製作之聚合性含硼化合物b,將平均加成莫耳數為 23,000之聚環氧乙烷(Aldrich公司製造)之質量由oj g 更改為0· 3 g,除此以外,以與實施例13相同之方式製 作電池並進行充放電試驗。充放電試驗之結果,因所使用 之南分子電解質XXI滿足本發明之範圍,故顯示出高充放 電容量與循環數。評價結果示於表5。 (實施例22) 使用製造例3中製作之聚合性含硼化合物C替代實施例 21之聚合性含蝴化合物B,除此以外,以與實施例21相 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 43 200835024 同之方式製作電池並進行充放電試驗。充放電試驗之結 果,因所使用之高分子電解質XXII滿足本發明之範圍, 故顯示出高充放電容量與循環數。評價結果示於表5。 (實施例23) 使用製造例4中製作之聚合性含硼化合物D替代實施例 21之聚合性含硼化合物B,,除此以外,以與實施例21 相同之方式製作電池並進行充放電試驗。充放電試驗之結 果,因所使用之高分子電解質XXIII滿足本發明之範圍, 故顯示出高充放電容量與循環數。評價結果示於表5。 (實施例24) 使用製造例1中製作之聚合性含硼化合物A替代實施例 21之聚合性含硼化合物B,使用製造例6中製作之高分子 化合物b替代高分子化合物a,除此以外,以與實施例21 相同之方式製作電池並進行充放電試驗。充放電試驗之結 果,因所使用之高分子電解質XXIV滿足本發明之範圍, 故顯示出高充放電容量與循環數。評價結果示於表5。 (實施例25) 使用製造例1中製作之聚合性含硼化合物A替代實施例 21之聚合性含硼化合物B,使用製造例7中製作之高分子 化合物c替代高分子化合物a,除此以外,以與實施例21 相同之方式製作電池並進行充放電試驗。充放電試驗之結 果,因所使用之高分子電解質XXV滿足本發明之範圍,故 顯示出高充放電容量與循環數。評價結果示於表5。 (實施例26) 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 44 200835024 使用實施例12中製作之高分子電解質χπ,以與實施 例13相同之方式製作電池並進行充放電試驗。充放電試 驗之結果’因所使用之高分子電解質ΧΙΙ滿足本發明之範 圍,故顯示出高充放電容量與循環數。評價結果示於表5。 (比較例1) 分別將實施例4之聚合性含硼化合物b更改為製造比較
例1中製作之聚合性含棚化合物E,將2. 5 g之LiBETI 更改為0.6 g之LiBF4,除此以外,以與實施例4相同之 方式製作電池’並於6(rc進行充放電試驗。充放電試驗 之結果,因聚合性含硼化合物E並不滿足本發明之聚合性 含硼化合物之條件,故放電容量及其維持率惡化。評價結 果示於表3。 (比較例2) 將比較例1之聚合性含硼化合物E更改為製造比較例2 中製作之聚合性含硼化合物F,除此以外,以與比較例i 相同之方式製作電池並進行充放電試驗。充放電試驗之結 果口 ♦ δ〖生g蝴化合物F並不滿足本發明之聚合性含删 化合物之條件,故放電容量及其維持率惡化。評價結果示 於表3。 (比較例3) 又於經氯氣置換之手套箱内,於2 0g製造例1中製作之 ^ σ3硼化合物A中添加160. 0 g環氧乙烷之平均加成 數為23, 000之聚環氧乙烧(Aldrich公司製造)的5 貝里%乙腈溶液,攪拌至均勻後,添加2. 5 g之LiBETI, ~^__#(_)/9%〇2/96138164 200835024 進而攪拌至溶解。繼而,决4 Λ ΛΓ7 人耜拎郝丨,與4ik 、 /4、加〇.07 g偶氮異丁腈作為聚 σ起始片丨’授摔至溶解播杜,權p古^ χχνιπ 〇 攪拌獲侍回分子電解質前驅體 入XVIII。將所獲得之高 门刀于电解貝刖驅體XXVIII塗佈於
逸二:? 4〇C乾燥2小時,去除乙腈後,於8(TC 仃_ 來合反應,獲得高分子電解質XXVI11。使用 所獲得之高分子電解質τ , ^ νπι,以與實施例1相同之方 式製作電池,並於2 5 °γ » β η π、在> +
ZbC及60 C進仃充放電試驗。充放電 二果,因%氧乙烷之平均加成莫耳數為23,000之 聚=乙烷並不滿足本發明之高分子化合物之條件,故放 電容量及其維持率惡化。評價結果示於表3。 (比較例4) 於經氬氣置換之手套箱内,於2· Gg製造例1中製作之 水口 11 S硼化合物A中添加8· 〇 g二甘二曱醚(和光純藥 衣W) ’攪拌至均勻後,添加2· 5 g之LiBETI,攪拌至溶 解。繼而,添加(Mg雙(4—第三丁基環己基)過氧化二碳 酉文S曰(曰本油脂(股)製造、商品名Per〇yi Tcp)作為聚合 起始劑’擾摔至溶解,獲得高分子電解質前驅體χχνι 11卜 將所獲得之尚分子電解質前驅體χχνι丨丨I塗佈於PET薄膜 上後,進而於塗佈面上被覆PET薄膜,夾持塗膜,於40°C 進订2小時聚合反應,獲得高分子電解質χχνιπι。繼而, 以與實施例1相同之方式製作電池,並於”它及6{rc進 行充放電試驗。充放電試驗之結果,因二甘二曱醚並不滿 足本發明之高分子化合物之條件,故於6(rc電池膨脹, 因此於中途中止充放電試驗。評價結果示於表3。 312XP/發明說明書(補件)/97-〇2/96138164 46 200835024 (比較例5) 使用碳酸乙二酯/碳酸二乙酯/碳酸二甲酯=1/1/:1 (容 量比)溶液(記為EC/DEC/DMC=1/1/1)替代比較例4之二 甘一甲醚’除此以外,以與比較例4相同之方式製作電池 並進行充放電试驗。再者,於比較例5中僅於6 〇 進行 充放電試驗。充放電試驗之結果,因碳酸乙二酯/碳酸二 乙酯/碳酸二甲酯=1/1/:1(容量比)溶液並不滿足本發明 之高分子化合物之條件,故電池膨脹,因此於中途中止充 放電试驗。评價結果示於表3。 (比較例6 ) 將實施例4之聚合性含硼化合物B更改為乙氧化三羥曱 基丙烷三甲基丙烯酸酯(新中村化學股份有限公司製造、 商品名TMPT-9E0、表1中記為Et_TMpTM),除此以外,以 與實施例4相同之方式製作電池並進行充放電試驗。充放 電試驗之結果,因乙氧化三經甲基丙烧三甲基丙稀酸酉旨並 #不滿足本發明之聚合性含硼化合物之條件,故放電容量及 其維持率惡化。評價結果示於表3。 (比較例7) 分別將實施例4之聚合性含硼化合物β更改為製造例ι 中製作之聚合性含蝴化合物A,將高分子化合物&更改為 =k比車乂例3中製作之高分子化合4勿d,⑨此以外,以與 貝施例4相同之方式製作電池,並於及⑽。c進行充 放電試驗。充放電試驗之結果,因高分子化合物d並不滿 足本發明之高分子^卜人^ 于化口物之條件,故60°C之放電容量及 312XP/發明說明書(補件)抓〇2/96138164 200835024 其維持率惡化。評價結果示於表3。 (比較例8) 於經氬氣置換之手套箱内,使用60. 0 g環氧乙烷之平 均加成莫耳數為23, 000之聚環氧乙烷(人1(^^公司製造) 的5質量%乙腈溶液替代聚合性含硼化合物,於其中添加 7. 0 g製造例5中製作之高分子化合物a,攪拌至均勻後, 添加2.5 g之LiBETI,進而攪拌至溶解。將所獲得之高 分子電解質溶液塗佈於PET薄膜上,於40°C乾燥2小時, 繼而於80°C乾燥2小時,獲得高分子電解質XXXIII。使 用所獲得之高分子電解質ΧΧΧΙΠ,以與實施例9相同之 方式製作電池,於60°C,分別於無負重之狀態及如圖2 所示之施加20 N/cm2之載重的狀態下進行充放電試驗。充 放電試驗之結果,因環氧乙烷之平均加成莫耳數為23, 000 之聚環氧乙烷並不滿足本發明之聚合性含硼化合物之條 件,故放電容量及其維持率惡化。評價結果示於表4。 (比較例9 ) 使用製造比較例1中製作之聚合性含蝴化合物E替代實 施例21之聚合性含硼化合物B,使用製造例7中製作之 高分子化合物c替代高分子化合物a,除此以外,以與實 施例21相同之方式製作電池並進行充放電試驗。充放電 試驗之結果,因所使用之高分子電解質XXXIV脫離本發明 之範圍,故放電容量及其循環數惡化。評價結果示於表5。 (比較例10) 使用製造比較例2中製作之聚合性含硼化合物F替代比 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 48 200835024 $丨9之聚合性含爛化合物e,除此以外’以與比較例❽ 相同之方式製作電池並進行充放電試驗。充放電試驗之結 果’因所使用之高分子電解質XXXV脫離本發明之範圍, 故放電容量及其循環數惡化。評價結果示於表5。 (比較例11 ) 於經氬氣置換之手套箱内,於1. 0 g環氧乙烷之平均加 成莫耳數為23,000之聚環氧乙烷(Aldrich公司製造)中 、V加2 5 g乙腈’授拌至均勻。繼而添加1 · 〇 g製造例8 中製作之聚合性含硼化合物d,攪拌至均勻後,添加〇.5 g 雙(五敦乙磺醯基)醯亞胺鋰(3M公司製造、商品名 = L-13858、記為UBETI),攪拌至溶解。將所獲 得之高分子電解質前軀體XXXVI塗佈於PET薄膜上,於 40 C加熱1· 5小時,繼而於8〇〇c加熱2小時,獲得高分 子電解質XXXVI。繼而,如圖!所示,經由高分^電解質
XXXVI使藉由已述方法製作之Mn系正極B以及u負極B 對,而製作電池。對所獲得之電池於_進行彎曲充放 電試驗,結果因所使用之高分子電解質χχχνι脫離本發明 之範圍’故放電容#及其循環數惡化。充放電試驗之結果 示於表5。 (比較例12) 使用碳酸乙二S旨(富山化學工業(股)製造)替代比較例 11之南分子化合物d’除此以外’以與比較例u相同之 亍充放電試驗,所獲得之電池於6。。。 進灯言曲充放笔试驗,4士要图%你 〜果因所使用之高分子電解質 312ΧΡ/發明說明書(補件)/97-02/96138164 49 200835024 XXXVII脫離本發明之範圍,故放電容量及其循環數惡化。 充放電試驗之結果示於表5。
312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 50 200835024 [表1 ] 說明書中之名稱 分子構造 — 製造例1 聚合性含硼化合物A |一广ch2 製造例2 聚合性含硼化合物B CH^==CH1~~CH=CHi 製造例3 聚合性含硼化合物C O^CH2CH2O^C--C===cH2 氓?毛 P|=〇h2 製造例4 聚合性含硼化合物D |eic^CHa〇^jp'CM=:=iCH2 CHf—CW—<p^-OC^H^:Hs|CH2)^0'^ ^O-lcHzCHp^—C—CW=CH2 0 o 製造比較例1 聚合性含硼化合物E -广 ch2 CH产毛p卜 *)環氧乙烧/環氧丙烷=85/15(莫耳比) 製造比較例2 聚合性含硼化合物F c«3~~(〇CH2CH^-jd^ ^0—C—CsascH2 ________O CHa_ [表2] 製造例5 說明書中之名稱 高分子化合物a ΓΓ^ 各子構造 CH3〇-fcH2CH2〇-)^CH3 6|>(b$s 99.2%^ 製造例6 高分子化合物b ch3o~{-ch2ch2o^ch3 99.4% 製造例7 高分子化合物C cy^oj^c^ojlcH^Ho 升吼 0¾ 19,5 *)環氧乙燒/環氧丙烷=85/!5(莫耳比) 99.8% 製造比較例3 南分子化合物d Ι|^〇Η^2〇)^〇Η» CHs—{oC^CH^O^ X〇-f CH^CHjO)—CH3 — 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 200835024 (立/i) ς9.0 :-:01: ,^101. «Ο I 1 IT) Όiνο I vq d ί d I d sd 2.0590so so so ?9*0so990 p:an feiai叫P:!固., ΙΗωδπΊ IlHPQnΙ13ΗΠ
III Ι13ΗΠ寸snMen Ι13ΗΠ IHsn ΙΗ§πΙΧ3ΗΠ Ilwan ^¥^ν#φ^Η>φ 09/0 寸 lollsl?: si-ιϊ 000/03 000/0308/oz 000/03
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V SHSH.SV 〔co<〕 ε?^駟id··則 一·.5I.S:. 3f#銻玉 lf#«qAV Ooi4碧駟 e5«^ 寸 f4«ij 卜军銻qi 9f^«qq Inf每銻' 〔憋5 充放電特性(60°C) 放電容量維 持率(%) 〇〇 〇\ 00 〇\ v〇 OS 0\ \ 0\ i G\ CO (N 卜 On 卜寸 ο Ή*δ~ ro VO 最終放電容 量(mAh/g) r-H m 〇\ oo § »〇 ON 2 ON 〇\ 〇0 s ^ ^ ο 膨脹 膨脹 65 32 ^ ς〇 ^ - S 1-H s ι-Η s; 103 103............................... 101 Os ; 138 90 103 103 103 103 103 充放電特性(25°C) 放電容量維 持率(%) oo On 〇\ I i 1 1 ! ! 1 1 Ο 客1 1 S 鉍3 鲈;a 欢一 蟠·1 〇 〇 τ-Η o ON 1 1 1 1 t 1 1 Ο 1 1 S; 鉍S ㈣$ 該1 吞_ S r—4 s tTi a\ 1 ! t i 1 1 1 ο s 1 1 S i-H : ; 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 1 實施例7 實施例8 比較例1 比較例2 比較例3 比較例4 比較例5 比較例6 >比較例7 寸 9 looe 196/S-卜 6/(#:»)_誃繇誃餾/dX3l £ 200835024 Ι> <〕 式(3)之高分子化 合物之調配比例 (%) 〇 〇 〇 〇 jj挑 ΐ? Λ> s| 1 1 1 〇 〇 rn <N ! 式(3)之高 分子化合 物 1 1 1 「聚環氧乙 烷 1 聚合性含硼化合物/式(2) 之高分子化合物/聚合性化 合物(a)之質量比 | 20/70/10 20/70/10 20/60/20 20/60/20 30/70/0 聚合性化合 物(a) | 丙烯腈 甲基丙烯酸 甲酯 碳酸4-乙坤 基乙二酯 碳酸4-乙烯 基乙二酯 1 式(2)之高分 子化合物之 喊化率(%) 99.4 99.4 99.4 99.2 99.2 式(2)之 高分子 化合物 x> Xi cS 聚合性含硼 化合物 < < < < PEO (η与23000) 實施例9 實施例10 實施例11 實施例12 比較例8 壓縮時之充放電特性(6〇°C) 放電容量維持 率(%) s; V〇 VO 备 ON 最終放電容量 (mAh/g) VO 〇\ s; ON VO 途 ON ON $ 初次放電容量 (mAh/g) (N 〇 o o mo — 〇 〇 S i—* r—1 ^ 充放電特性(60°c) 放電容量維持 率(%) 〇\ 寸 m m ON ί ON I Γ- 最終放電容量 (mAh/g) VO 〇\ cs C\ On ί Cs i 寸 初次放電容量 (mAh/g) 〇 〇 00 〇\ 1 loo 102 62 蜒a in d d 0.65 0 65 | 0.65 電解質鹽 之種類 LiBETI LiBETI H-H : HH : H-H Η Η H ρα ω ω CQ PQ PQ J -1 ^ 實施例9 實施例10 -00 ^ ^ ^ {\k m ^ κ 寸 9 ιοοε 196/s-z,6/ffffis&&^s餾/dxCNl ε 200835024 曹¾) ?) 001 001 001 001 001 001 001 001 02 001 00 ϊ 001 001 001 τ
Zl (s/i) ΙΞ 001 CC6 2 96 § 00 Ϊ S3 rvl6 96 £6 66 0寸 06 (s/ι) ¥鉍1^ sl 寸01 101
SI 62 寸01 s 101
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SI 601 86 02 96 001 § 101 0001 96
SI 18 101 001
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V rg—ΫΤ 25镩駟 91 w^ik £15碧駟 001 f# 碧鉍 035碧Ik IZ5碧駟 25«^ zl?«^ 寸 9i00a96/s-卜 6/ff}®)_^?iiir0^/dxne 200835024 於比較例11中,高分子化合物 平均加成莫耳數Α 9ς Ληη 物d與裱氧乙烷之 、斗數為23, 000之聚環氧乙燒 於比較例i”,EC與環氧乙貌之平均 23,_之聚環氧乙燒之質量比為1:卜纟莫耳數為 EC係指碳酸乙二酯之簡稱。 ^表3〜5可知,根據本發明,可形 揮發性低,成形性及加 下电解貝其 高,於營s山 夂異’具有可撓性,壓縮強度 性且至而溫之廣泛溫度區域中具有良好之離子傳導 ^且^溫環境下之化學敎性良好。另外,可提供使用 ;^=%池’該二次電池由㈣原子之陰離子捕捉效果 、。乏溫度區域中具有實用上充分之輸出,且於高溫環 扰下之安全性及可靠性良好。 已多…、特疋悲樣對本發明加以詳細地說明,但於不脫離 本叙月之知神與範圍之情況下可進行各種變更以及修 正’此為熟悉本技藝者所清楚。 再者,本申請案係基於2006年10月12日申請之曰本 專利申凊案(日本專利特願2006 一 279233)以及2007年3 月30日申凊之日本專利申請案(日本專利特願7一 094754),藉由引用而援用其整體。 另外’此處所引用之所有參照係作為整體而取入。 【圖式簡單說明】 圖1係表示實施例、比較例中所使用之試驗用電池的構 造之示意立體圖。 圖2係表示實施例、比較例中所進行之壓縮時的充放電 55 312ΧΡ/發明說明書(補件)/97-02/96138164 200835024 試驗之不意立體圖。 圖3係表示實施例、比較例中所進行之彎曲時的充放電 試驗之不意立體圖。 【主要元件符號說明】 1 正極 2 声 ' 3 、 10 、 14 i 負極 正極鋁端子 4 、 9 、 13 負極錄端子 ® 5 、 8 、 12 鋁積層膜 6 010 mm SUS 棒 7 0100 mm SUS 棒 11 金屬棒 • 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 56
Claims (1)
- 200835024 十、申請專利範圍: 1.-種電化學裝置用離子傳導性高分子電解質,其包含 以式(1)表不之聚合性含硼化合物之聚合物、以式(2)表示 之高分子化合物以及電解質鹽; / ' [化2] Z1-f〇A 11 V0· >和〇十ζ2 >+Α13〇+Ζ3 • · · ( 1) 式中’B表示硼原子,Z1、Z2、Z3分別獨立表示 飽和雙鍵之聚合性官能基,〇、Al2〇、a13q分別獨立表干 碳數為2〜6之氧伸燒基,h、卜】表示氧伸垸基之 加成莫耳數,分別獨立為1〜1〇 ; R 0-(A 0)k-R2 ··. (2) 式中,R1、R2分別獨立表示碳數為之烴基,A% 表示碳數為2〜6之氧伸烧基,k表示氧伸烧基之平均加 成莫耳數,為4〜20,數個A2〇相互之間可相同亦可不同。 >2.如中請專利範圍第1項之電化學裝置用離子傳導性 门刀子私解貝,其中,以式(1)表示之聚合性含硼化合物 之♦合物_與以式(2)表示之高分子化合物之質量比於(以 式(1)表示之聚合性含硼化合物之 内 ⑵表示之高分子化合物之質量)—60/4V= 3·如申凊專利範圍第1項之電化學裝置用離子傳導性 312XP/發明說明書(補件)/97-02/9613 8164 57 200835024 高分子電解質,龙 ,、 之Au0、A12〇、p/、,以二(1)表示之聚合性含硼化合物 分別獨立為碳數二及:乂式(2)表不之高分子化合物之A20 I歎為2〜4之氧伸烷基。 高分子利:二八項之電化學裝置用離子傳_ 合物,合:化合 古八如I明專利範圍第4項之電化學裝置用離子傳導性 =二子包解質,其中,與聚合性含硼化合物共聚合之上述 ♦ 口 f生化合物係自丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯 腈〆甲基丙烯腈、碳酸4—乙烯基乙二酯以及碳酸4—丙稀 醯氧基甲基乙二酯中選擇之至少一種化合物。 6·如申睛專利範圍第1或4項之電化學裝置用離子傳導 性南分子電解質,其中,以式(1)表示之聚合性含硼化合 物之h、i以及j分別獨立為1〜3。 7.如申晴專利範圍第1或4項之電化學裝置用離子傳導 生面刀子電解質’其中,以式(2)表示之高分子化合物之 k為4〜12 〇 8·如申請專利範圍第1或4項之電化學裝置用離子傳導 性高分子電解質,其中,以式(2)表示之高分子化合物之 醚化率為95%以上。 9·如申請專利範圍第1或4項之電化學裝置用離子傳導 性高分子電解質,其中,電化學裝置用離子傳導性高分子 電解質進而以下述比例含有以式(3)表示之高分子化合 物; 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 58 200835024 〜6之氧伸烷基,1表示氧伸烷 1000〜200, 〇〇〇,數個α30相互 式中,Α30表示碳數為2 基之平均加成莫耳數,為 之間可相同亦可不同; 二H)表不之高分子化合物之質量)/(以式⑴表示 八硼化合物之聚合物之質量+以式⑵表示之高 刀 σ物之貝= 〜ίο/loo之範圍。 含1〇.如中凊專利範圍# 9項之電化學裝置用離子傳導性 :”广解貝’ *中’(以式(3)表示之高分子化合物之質 IV(以式(1)表示之聚合性含硼化合物之聚合物之質量 +以式⑵表示之高分子化合物之質量)=0 01/100〜 7/100之範圍。 11:一種電化學裝置用離子傳導性高分子電解質,其係 使申叫專利圍第1或4項之電化學裝置用離子傳導性高 分子電解質與補強材複合化而成者。 12. —種電化學襞置用離子傳導性高分子電解質,其係 使申請專職圍第9歡電化學裝置用離子傳導性高分 子電解質與補強材複合化而成者。 ?3.-種二次電池,其特徵在於包括:包含放出以及吸 藏陽離子《正極活性物質之正極;包含吸藏以及放出自該 正極放出之陽離子的負極活性物質之負極、或者包含鋰金 屬或鐘合金之負極;以及介於該正極與該負極之間而使該 陽離子移動之電解質層;上述電解質層係申請專利範圍第 1或4項之電化學裝置用離子傳導性高分子電解質。 M2XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164 59 200835024 藏L4離一子種之二二電池,其特徵在於包括:包含放出以及吸 =料之正極活性物質之正極;包含吸藏 =2陽:子的負極活性物質之負極、或者包絲金 陽離子』之+極’以及介於該正極與該負極之間而使該 9項之^解制;上述電解質層係申請專利範圍第 項之⑨化學《置用離子傳導性高分子電解質。 藏括:一及吸 屬或上1 性物質之負極、或者包含鐘金 陽離子極二及介於該正極與該負極之間而使該 i i2 解貝層,上述電解質層係申請專利範圍第 11頁之電化學裝置用離子傳導性高分子電解質。 16. —種二次電池,其特徵在於包括:包 極活性物質之正極;包含吸藏以及放出自該 秦屬μ人^料的負極活性物質之負極、或者包含链金 ·:=重極;以及介於該正極與該負極之間而使該 ㈣層;上述電解質層係申請專利範圍第 貝之g化學裝置用離子傳導性高分子電解質。 312XP/發明說明書(補件)/97-02/96138164
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