JPH1186911A - Polymer battery - Google Patents
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- JPH1186911A JPH1186911A JP9268118A JP26811897A JPH1186911A JP H1186911 A JPH1186911 A JP H1186911A JP 9268118 A JP9268118 A JP 9268118A JP 26811897 A JP26811897 A JP 26811897A JP H1186911 A JPH1186911 A JP H1186911A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリマー電池に関
する。[0001] The present invention relates to a polymer battery.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年の電子機器の小型化、軽量化の進歩
には目覚ましいものがあり、とりわけOA分野において
は、デスクトップ型からラップトップ、ノートブック型
へと小型化、軽量化している。加えて、電子手帳、電子
スチルカメラなどの新しい小型電子機器の分野も出現
し、さらには従来のハードディスク、フロッピーディス
クの小型化に加えてメモリーカードの開発が進められて
いる。このような電子機器の小型化、軽量化の波の中
で、これらの電力を支える電池にも高エネルギー密度、
高出力等の高性能化が要求されている。2. Description of the Related Art In recent years, there has been a remarkable progress in miniaturization and weight reduction of electronic devices. Particularly in the OA field, the size and weight of electronic devices have been reduced from desktop type to laptop type and notebook type. In addition, the field of new small electronic devices such as electronic notebooks and electronic still cameras has emerged, and furthermore, in addition to miniaturization of conventional hard disks and floppy disks, development of memory cards has been advanced. In the wave of the miniaturization and weight reduction of such electronic devices, the batteries that support these powers also have high energy density,
High performance such as high output is required.
【0003】電池の形状においても、従来からある円筒
形のものから、機器の形状に合わせることができる角型
電池が種々開発され、さらには、より薄い偏平型電池が
開発されている。この偏平電池は一般にポリマー電池と
呼ばれ、電解質に固体電解質を用いており、液漏れがな
いなど高い信頼性を持ち、多くのものが外装にフィルム
を用いているため、形状も従来の電池より更に薄く、使
用機器に合わせて自在に作製できるなどのメリットを有
している。[0003] Regarding the shape of the battery, various types of prismatic batteries that can be adapted to the shape of equipment have been developed from conventional cylindrical ones, and thinner flat batteries have been developed. This flat battery is generally called a polymer battery, uses a solid electrolyte for the electrolyte, has high reliability, such as no liquid leakage, and uses a film for the exterior, so the shape is more than that of a conventional battery. It also has the advantage that it is thinner and can be made freely according to the equipment used.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】前記固体電解質として
は、従来から熱可塑性高分子と電解質塩とプロピレンカ
ーボネート等の高沸点溶媒とからなる高分子固体電解質
が用いられてきた。この高分子固体電解質は通常、熱可
塑性の高分子を電解液に混合し、加熱溶融したプレ溶液
を冷却することにより得られる。この加熱溶融したプレ
溶液は、一般に粘性が高いため、電極への複合を行わせ
ようとしても電池内部に浸透せず、電極と高分子固体電
解質との界面の抵抗が高くなる欠点を有している。As the solid electrolyte, a solid polymer electrolyte comprising a thermoplastic polymer, an electrolyte salt and a high-boiling solvent such as propylene carbonate has been used. This polymer solid electrolyte is usually obtained by mixing a thermoplastic polymer with an electrolytic solution and cooling the heated and melted pre-solution. This pre-solution melted by heating has the disadvantage that it generally has a high viscosity, so that it does not penetrate into the battery even if it is to be compounded into the electrode, and the resistance at the interface between the electrode and the polymer solid electrolyte increases. I have.
【0005】希釈剤を用いてプレ溶液の粘度を下げるこ
とも可能ではあるが、プレ溶液を冷却した際に余分な希
釈剤を真空処理等により除去する必要がある。高分子固
体電解質のフィルムを作製し、これを正極・負極間に貼
り合わせた後に、加熱により高分子固体電解質を溶融さ
せて使用することも可能ではあるが、どうしても電極と
高分子電解質との界面抵抗が高くなる。Although it is possible to reduce the viscosity of the pre-solution by using a diluent, it is necessary to remove excess diluent by vacuum treatment or the like when the pre-solution is cooled. After preparing a polymer solid electrolyte film and bonding it between the positive and negative electrodes, it is possible to use the polymer solid electrolyte by melting it by heating, but it is absolutely necessary to use the interface between the electrode and the polymer electrolyte. Resistance increases.
【0006】電極作製時にプレ溶液に電極活物質を混合
し、電極へ成形することにより電極活物質と高分子固体
電解質との界面抵抗を低くすることができる(例えば特
開昭57−27567号公報)。しかしながら、この電
極は再度加熱すると溶融するため、例えば電池の内部短
絡が生じた場合、短絡電流によるジュール熱で電極が溶
融して内部短絡がさらに加速され、危険な状態となる。[0006] By mixing an electrode active material with a pre-solution at the time of electrode preparation and forming the mixture into an electrode, the interface resistance between the electrode active material and the solid polymer electrolyte can be reduced (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-27567). ). However, since this electrode is melted when heated again, for example, when an internal short circuit occurs in the battery, the electrode is melted by Joule heat due to the short circuit current, and the internal short circuit is further accelerated, resulting in a dangerous state.
【0007】また、高分子固体電解質として、電解液に
アクリロイル変性ポリエチレンオキサイド等の重合性モ
ノマーからなる混合物を紫外線照射により反応させて架
橋ゲルを得る方法が、例えば特開昭63−94501号
公報に開示されている。この架橋ゲルは、電解液と比べ
ても殆ど遜色のないイオン伝導度を有し、電解液と重合
性モノマーからなる混合物は、重合性モノマーを選択す
ることにより、電解液と同等または、それより低い粘度
に調整することができるため、電極への浸透性が高く、
電解液中と同じ界面状態で架橋ゲルと電極との複合が可
能であることから、界面抵抗を低く抑えることができ
る。A method for obtaining a crosslinked gel by reacting a mixture of a polymerizable monomer such as acryloyl-modified polyethylene oxide with an electrolytic solution as a polymer solid electrolyte by irradiating ultraviolet rays is disclosed in, for example, JP-A-63-94501. It has been disclosed. This crosslinked gel has ionic conductivity almost equal to that of the electrolytic solution, and the mixture of the electrolytic solution and the polymerizable monomer is equivalent to or higher than the electrolytic solution by selecting the polymerizable monomer. Because it can be adjusted to a low viscosity, the permeability to the electrode is high,
Since the crosslinked gel and the electrode can be combined in the same interface state as in the electrolytic solution, the interface resistance can be kept low.
【0008】しかしながら、ポリマー電池の作製におい
ては、架橋ゲルを複合化した正極と負極を貼り合わせる
わけであるが、電池のインピーダンスは設計値に比べか
なり高く、また経時により増加する傾向にあり、問題が
多かった。特開平5−151999号公報には、電極に
電解液を含ませて高分子固体電解質と貼り合わせること
が提案されているが、電極に含ませた電解液は、高分子
固体電解質に徐々に吸収されていくので、時間の経過と
ともに界面抵抗は上昇する。However, in the production of a polymer battery, a positive electrode and a negative electrode in which a crosslinked gel is compounded are attached to each other. However, the impedance of the battery is considerably higher than a design value and tends to increase with time. There were many. Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-151999 proposes that an electrode contains an electrolyte and is bonded to a polymer solid electrolyte, but the electrolyte contained in the electrode is gradually absorbed by the polymer solid electrolyte. Therefore, the interface resistance increases with the passage of time.
【0009】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的は、インピーダンスが低く、その経時変化
も小さいポリマー電池を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a polymer battery having a low impedance and a small change with time.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、架橋ゲル
を複合化した正極と負極を貼り合わせたポリマー電池の
インピーダンスが高い理由について解析を行ったとこ
ろ、正極表面の架橋ゲル層と、負極表面の架橋ゲル層と
の密着性、接着性が悪いため、加圧した状態でないと、
架橋ゲル層同士の接触している部分が小さいため、イン
ピーダンスが高くなることを確認した。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have analyzed the reason why the impedance of a polymer battery in which a cathode and an anode each having a crosslinked gel are combined is high, and found that a crosslinked gel layer on the surface of the cathode and Due to poor adhesion and adhesion with the crosslinked gel layer on the negative electrode surface, unless it is in a pressurized state,
It was confirmed that the impedance was increased because the portion where the crosslinked gel layers were in contact with each other was small.
【0011】そこで本発明者らは、架橋ゲルを複合化し
た正極と負極を貼り合わせたポリマー電池のインピーダ
ンスを低くするため鋭意検討を行った結果、架橋ゲル
と、熱可塑性高分子および非水電解液からなる高分子固
体電解質との密着性および接着性が良いことに着目し、
架橋ゲルを複合化した正極と負極との間に、熱可塑性高
分子と非水電解液とからなる高分子固体電解質層を設け
ることで、ポリマー電池のインピーダンスを大幅に低減
できることを見出し、本発明に到った。The inventors of the present invention have conducted intensive studies to lower the impedance of a polymer battery in which a positive electrode and a negative electrode each having a crosslinked gel are combined, and as a result, the crosslinked gel, a thermoplastic polymer and a non-aqueous electrolyte have been studied. Focusing on good adhesion and adhesion with polymer solid electrolyte composed of liquid,
The present invention has found that by providing a polymer solid electrolyte layer composed of a thermoplastic polymer and a non-aqueous electrolyte between a positive electrode and a negative electrode in which a crosslinked gel is compounded, the impedance of a polymer battery can be significantly reduced. Reached.
【0012】すなわち、請求項1に記載のポリマー電池
は、電極として、架橋ポリマーマトリックスと電解質塩
とからなる高分子固体電解質を複合させた正極および/
または負極を用いるポリマー電池において、正極と負極
との間に、熱可塑性高分子と非水電解液とからなる高分
子固体電解質層を設けたことを特徴とする。That is, in the polymer battery according to the first aspect of the present invention, as the electrode, a positive electrode and / or a composite polymer solid electrolyte comprising a crosslinked polymer matrix and an electrolyte salt are combined.
Alternatively, in a polymer battery using a negative electrode, a polymer solid electrolyte layer including a thermoplastic polymer and a non-aqueous electrolyte is provided between the positive electrode and the negative electrode.
【0013】請求項2に記載のポリマー電池は、請求項
1において、架橋ポリマーマトリックスと電解質塩とか
らなる高分子固体電解質を複合させた正極および/また
は負極が、非水溶媒を含有していることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the positive electrode and / or the negative electrode in which the solid polymer electrolyte comprising the crosslinked polymer matrix and the electrolyte salt is mixed contain a non-aqueous solvent. It is characterized by the following.
【0014】請求項3に記載のポリマー電池は、請求項
1または2において、架橋ポリマーマトリックスと電解
質塩とからなる高分子固体電解質を複合させた正極およ
び/または負極は、少なくとも電極活物質をバインダー
で成形した電極に、少なくとも重合性モノマーと電解質
塩とからなる溶液を含浸させた後、前記重合性モノマー
を反応させて作製したものであることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided a polymer battery according to the first or second aspect, wherein the positive electrode and / or the negative electrode in which the solid polymer electrolyte comprising the crosslinked polymer matrix and the electrolyte salt is combined, at least the electrode active material is a binder. The electrode formed by impregnating a solution composed of at least a polymerizable monomer and an electrolyte salt, and then reacting with the polymerizable monomer.
【0015】請求項4に記載のポリマー電池は、請求項
3において、重合性モノマーと電解質塩とからなる溶液
の粘度が100cP以下であることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the viscosity of the solution comprising the polymerizable monomer and the electrolyte salt is 100 cP or less.
【0016】請求項5に記載のポリマー電池は、請求項
3または4において、重合性モノマーは、構造式が下記
[化1]で表されるモノマーおよび/または下記[化
2]で表されるモノマーを含有していることを特徴とす
る。According to a fifth aspect of the present invention, in the polymer battery according to the third or fourth aspect, the polymerizable monomer is represented by a monomer represented by the following formula [1] and / or by the following formula [2]. It is characterized by containing a monomer.
【0017】[0017]
【化1】 (式中、R1 は水素原子又はメチル基、R2 は炭化水素
基、又は複素環を含む基、nは1以上の整数を表す)Embedded image (Wherein, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is a hydrocarbon group or a group containing a heterocyclic ring, and n represents an integer of 1 or more)
【0018】[0018]
【化2】 (式中、R3 は水素原子又はメチル基、R4 は複素環を
含む基を表す)Embedded image (Wherein, R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 represents a group containing a heterocyclic ring)
【0019】請求項6に記載のポリマー電池は、請求項
3,4または5において重合性モノマーの反応が、エネ
ルギー線を照射することにより起こさせる重合反応であ
ることを特徴とする。A polymer battery according to a sixth aspect is characterized in that the reaction of the polymerizable monomer in the third, fourth or fifth aspect is a polymerization reaction caused by irradiation with energy rays.
【0020】請求項7に記載のポリマー電池は、請求項
1〜6のいずれか一つの項において、熱可塑性高分子が
ポリアクリロニトリル、ポリメタクリレート、ポリフッ
化ビニリデンもしくはポリアルキレンオキサイドである
か、またはポリフッ化ビニリデンとポリヘキサフルオロ
プロピレンとの共重合体であることを特徴とする。The polymer battery according to claim 7 is the polymer battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the thermoplastic polymer is polyacrylonitrile, polymethacrylate, polyvinylidene fluoride or polyalkylene oxide, or It is a copolymer of vinylidene fluoride and polyhexafluoropropylene.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。本発明のポリマー電池に用いる電極は電極活物質
と、必要により使用されるアセチレンブラック、グラフ
ァイト等の導電剤と、ポリテトラフルオロエチレン、ポ
リフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン等
のバインダーと、集電体とから構成される。Embodiments of the present invention will be described below. The electrode used in the polymer battery of the present invention is an electrode active material, acetylene black used as required, a conductive agent such as graphite, a binder such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, and polypropylene, and a current collector. Consists of
【0022】集電体としてはアルミニウム、銅、ステン
レス鋼等の導電性ホイル、金網、エキスパンドメタル、
パンチングメタル、炭素繊維を用いた織布、シート、発
泡金属、SnO2 またはTiO2 をコーティングした導
電性フィルム等を挙げることができる。As the current collector, conductive foil such as aluminum, copper, stainless steel, etc., wire mesh, expanded metal,
Punched metal, woven fabric using carbon fiber, sheet, foamed metal, conductive film coated with SnO 2 or TiO 2 and the like can be given.
【0023】本発明の正極活物質としてはMnO2 ,M
n2 O3 ,CoO2 ,NiO2 ,TiO2 ,V2 O5 ,
V3 O8 ,Cr2 O3 ,Fe2 (SO4 )3 ,Fe
2 (MoO2 )3 ,Fe2 (WO2 )3 ,TiS2 ,M
oS2 ,LiCoO2 ,LiNiO2 ,LiMn2 O4
等の遷移金属カルコゲン化合物;S.J.Visco,
etal.,Mol.Cryst.Liq.Crys
t.,190,185(1990)に示されるようなジ
スルフィド化合物、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポ
リピロール、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェ
ン、ポリカルバゾール、ポリアズレン、ポリジフェニー
ルベンジジン等の導電性高分子、炭素体を例示すること
ができ、エネルギー密度の点で遷移金属カルコゲン化合
物が好ましい。As the positive electrode active material of the present invention, MnO 2 , M
n 2 O 3 , CoO 2 , NiO 2 , TiO 2 , V 2 O 5 ,
V 3 O 8 , Cr 2 O 3 , Fe 2 (SO 4 ) 3 , Fe
2 (MoO 2 ) 3 , Fe 2 (WO 2 ) 3 , TiS 2 , M
oS 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4
Transition metal chalcogen compounds; J. Visco,
et al. , Mol. Cryst. Liq. Crys
t. , 190, 185 (1990), conductive polymers such as polyaniline, polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, polyalkylthiophene, polycarbazole, polyazulene, polydiphenylbenzidine, and carbon bodies. From the viewpoint of energy density, transition metal chalcogen compounds are preferred.
【0024】本発明の電極を負極に用いる場合の電極活
物質としては、LiとAl,Si,Pb等とからなるリ
チウム合金、SnO2 ,SnO,TiO2 ,NbO2 等
の金属酸化物、ポリアセチレン、ポリポラフェニレン、
ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、ポリピリジ
ン等の導電性高分子および天然黒鉛や、石炭コークス、
石油コークス、有機化合物を原料とした熱分解炭素、天
然高分子および合成高分子を焼成することにより得られ
る炭素体等の炭素材料が用いられ、これらのうちサイク
ル寿命、エネルギー密度の点で炭素材料が最も好まし
い。When the electrode of the present invention is used as a negative electrode, the electrode active material may be a lithium alloy composed of Li and Al, Si, Pb, etc., a metal oxide such as SnO 2 , SnO, TiO 2 , NbO 2, or polyacetylene. , Polyporaphenylene,
Conductive polymers such as polythiophene, polyalkylthiophene and polypyridine and natural graphite, coal coke,
Carbon materials such as petroleum coke, pyrolytic carbon from organic compounds as raw materials, and carbon bodies obtained by baking natural and synthetic polymers are used. Among these, carbon materials are used in terms of cycle life and energy density. Is most preferred.
【0025】本発明のポリマー電池の架橋ポリマーマト
リックスと電解質とからなる高分子固体電解質を構成す
る前記架橋ポリマーマトリックスは、そのマトリックス
中にイオン解離基を含有している架橋高分子である。前
記架橋ポリマーマトリックスと電解質塩とからなる高分
子固体電解質は、非水溶媒を含有することが好ましい。
非水溶媒の存在により、この高分子固体電解質のイオン
伝導性は電解液とほぼ同等となり、ポリマー電池のイン
ピーダンスを、電解液を電解質に用いた場合と同等にす
ることができる。The crosslinked polymer matrix constituting the solid polymer electrolyte comprising the crosslinked polymer matrix and the electrolyte of the polymer battery of the present invention is a crosslinked polymer having an ionic dissociating group in the matrix. The solid polymer electrolyte comprising the crosslinked polymer matrix and an electrolyte salt preferably contains a non-aqueous solvent.
Due to the presence of the non-aqueous solvent, the ionic conductivity of the solid polymer electrolyte is substantially equal to that of the electrolytic solution, and the impedance of the polymer battery can be made equal to the case where the electrolytic solution is used for the electrolyte.
【0026】前記架橋ポリマーマトリックスと電解質塩
とからなる高分子固体電解質と電極との複合は、電極と
高分子固体電解質フィルムとの貼り合わせによって行う
ことも可能であるが、架橋ポリマーマトリックスのモノ
マーと、電解質塩と、必要により用いる非水溶媒とから
なるプレ溶液を電極に浸透させ、重合反応を起こさせる
ことにより電極と高分子固体電解質とを複合させると、
電極と高分子固体電解質との界面は、電解液中の状態と
ほぼ同じ状態となるため、界面抵抗を大幅に減少するこ
とができ好ましい。The composite of the polymer solid electrolyte comprising the crosslinked polymer matrix and the electrolyte salt and the electrode can be performed by laminating the electrode and the polymer solid electrolyte film. When an electrolyte salt and a pre-solution comprising a non-aqueous solvent used as necessary are penetrated into the electrode, and a polymerization reaction is caused to cause a complex between the electrode and the polymer solid electrolyte,
Since the interface between the electrode and the solid polymer electrolyte is substantially in the same state as that in the electrolytic solution, the interface resistance can be greatly reduced, which is preferable.
【0027】また、電極にプレ溶液を効率的に浸透させ
るためには、プレ溶液の粘度は100cP以下が好まし
く、80cP以下が特に好ましい。粘度が100cPを
超えると、電極内部の細孔までプレ溶液を効率的に浸透
させるのが難しくなり、このためポリマー電池のインピ
ーダンスが高くなるので好ましくない。また、電極にプ
レ溶液を効率的に浸透させるためには、プレ溶液の表面
張力を低くすることも有効である。表面張力を低くする
手段としては、シリコン化合物等の界面活性剤の添加が
有効である。In order to allow the pre-solution to penetrate the electrode efficiently, the viscosity of the pre-solution is preferably 100 cP or less, particularly preferably 80 cP or less. When the viscosity exceeds 100 cP, it is difficult to efficiently infiltrate the pre-solution into the pores inside the electrode, and this increases the impedance of the polymer battery, which is not preferable. Also, in order to allow the pre-solution to penetrate the electrode efficiently, it is effective to lower the surface tension of the pre-solution. As a means for reducing the surface tension, the addition of a surfactant such as a silicon compound is effective.
【0028】本発明のポリマー電池の架橋ポリマーマト
リックスと電解質塩とからなる高分子固体電解質を作製
するときの重合反応としては、熱重合反応、紫外線・電
子線・X線等のエネルギー線照射による重合反応等が例
示できるが、重合反応が早く、高分子固体電解質の組成
変化の小さいエネルギー線照射による重合反応が好まし
い。The polymerization reaction for preparing the polymer solid electrolyte comprising the crosslinked polymer matrix and the electrolyte salt of the polymer battery of the present invention includes a thermal polymerization reaction and a polymerization by irradiation with energy rays such as ultraviolet rays, electron beams, and X-rays. Although a reaction and the like can be exemplified, a polymerization reaction by irradiation with energy rays which has a fast polymerization reaction and a small change in the composition of the polymer solid electrolyte is preferable.
【0029】本発明のポリマー電池の架橋ポリマーマト
リックスと電解質塩とからなる高分子固体電解質を構成
するための重合性モノマーとしては、分子内に酸素原
子、窒素原子、イオウ原子等の、炭素以外のヘテロ原子
を含むものが用いられる。これらのヘテロ原子を含有す
る重合性化合物に電解質塩を溶解させるか、あるいは重
合性化合物を非水電解液に溶解させ、重合反応させて得
られる固体電解質において前記ヘテロ原子は、電解質塩
のイオン化を促進し、固体電解質のイオン伝導性を向上
させるとともに、固体電解質の強度を向上させる働きも
あると考えられる。The polymerizable monomer for constituting the polymer solid electrolyte comprising the crosslinked polymer matrix and the electrolyte salt of the polymer battery of the present invention includes, in the molecule, oxygen atoms, nitrogen atoms, sulfur atoms and the like other than carbon. Those containing a hetero atom are used. In the solid electrolyte obtained by dissolving the electrolyte salt in the polymerizable compound containing these heteroatoms, or dissolving the polymerizable compound in a non-aqueous electrolyte and performing a polymerization reaction, the heteroatoms ionize the electrolyte salt. It is considered that they have the function of promoting the ionic conductivity of the solid electrolyte and also improving the strength of the solid electrolyte.
【0030】また、本発明で用いる重合性化合物の種類
は、特に制約されず、これには熱重合及び活性光線重合
などの重合反応を生起させて得るものが包含されるが、
特に活性光線による光重合性を示すものが好ましい。熱
重合反応としては、ウレタン化反応の他、エポキシ基や
アクリレート基による重合反応等が挙げられるが、ウレ
タン化反応が好ましい。また活性光線重合反応として
は、不飽和カルボン酸エステル、ポリエン/ポリチオー
ル混合物及び架橋性マクロマー(有機シラン、ポリイソ
チアナフテン等)による重合反応が挙げられるが、好ま
しくは不飽和カルボン酸エステル、ポリエン/ポリチオ
ール混合物による反応である。The kind of the polymerizable compound used in the present invention is not particularly limited, and includes those obtained by causing a polymerization reaction such as thermal polymerization and actinic ray polymerization.
Particularly, those showing photopolymerizability by actinic rays are preferable. Examples of the thermal polymerization reaction include a polymerization reaction using an epoxy group or an acrylate group in addition to the urethane reaction, and the urethane reaction is preferable. Examples of the actinic ray polymerization reaction include a polymerization reaction with an unsaturated carboxylic acid ester, a polyene / polythiol mixture and a crosslinkable macromer (organic silane, polyisothianaphthene, etc.). This is a reaction with a polythiol mixture.
【0031】以下、特に電解液中の重合反応として優れ
ている不飽和カルボン酸エステルの重合反応、ポリエン
/ポリチオール混合物の重合反応、ポリウレタン化反応
について詳述する。なお、本明細書における(メタ)ア
クリレートは、アクリレート又はメタアクリレートを意
味し、(メタ)アクリロイル基は、アクリロイル基又は
メタアクリロイル基を意味する。Hereinafter, the polymerization reaction of an unsaturated carboxylic acid ester, the polymerization reaction of a polyene / polythiol mixture, and the polyurethane conversion reaction, which are particularly excellent as polymerization reactions in an electrolytic solution, will be described in detail. In this specification, (meth) acrylate means acrylate or methacrylate, and (meth) acryloyl group means acryloyl group or methacryloyl group.
【0032】本発明の固体電解質を得るための重合反応
は、電解質の熱分解を避けるために、低温プロセスであ
る活性光線重合反応が好ましい。活性光線重合性化合物
としては(メタ)アクリレートや、ポリエンとポリチオ
ールとの組合せ等が挙げられる。(メタ)アクリレート
としては単官能及び多官能の(メタ)アクリレートが挙
げられる。単官能の(メタ)アクリレートを用いたポリ
マーマトリックスは電解質塩を介したイオン架橋により
不融であるが、多官能の(メタ)アクリレートと架橋さ
せることにより、安定性が増すので好ましい。The polymerization reaction for obtaining the solid electrolyte of the present invention is preferably an active light polymerization reaction which is a low-temperature process in order to avoid thermal decomposition of the electrolyte. Examples of the actinic ray-polymerizable compound include (meth) acrylate and a combination of a polyene and a polythiol. Examples of the (meth) acrylate include monofunctional and polyfunctional (meth) acrylates. A polymer matrix using a monofunctional (meth) acrylate is infusible by ionic crosslinking via an electrolyte salt, but is preferably crosslinked with a polyfunctional (meth) acrylate because stability is increased.
【0033】単官能アクリレートとしては、アルキル
(メタ)アクリレート[メチル(メタ)アクリレート、
ブチル(メタ)アクリレート、トリフルオロエチル(メ
タ)アクリレート等]、脂環式(メタ)アクリレート
[テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等]、
ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート[ヒドロキシ
エチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート
等]、ヒドロキシポリオキシアルキレン(オキシアルキ
レン基の炭素数は好ましくは1〜4)(メタ)アクリレ
ート[ヒドロキシポリオキシエチレン(メタ)アクリレ
ート、ヒドロキシポリオキシプロピレン(メタ)アクリ
レート等]及びアルコキシ(アルコキシ基の炭素数は好
ましくは1〜4)(メタ)アクリレート[メトキシエチ
ルアクリレート、エトキシエチルアクリレート、フェノ
キシエチルアクリレート等]が挙げられる。As the monofunctional acrylate, alkyl (meth) acrylate [methyl (meth) acrylate,
Butyl (meth) acrylate, trifluoroethyl (meth) acrylate, etc.], alicyclic (meth) acrylate [tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, etc.],
Hydroxyalkyl (meth) acrylate [hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, etc.], hydroxypolyoxyalkylene (oxyalkylene group preferably has 1 to 4 carbon atoms) (meth) acrylate [hydroxypolyoxyethylene (meth) acrylate, hydroxy Polyoxypropylene (meth) acrylate, etc.] and alkoxy (alkoxy group preferably has 1 to 4 carbon atoms) (meth) acrylate [methoxyethyl acrylate, ethoxyethyl acrylate, phenoxyethyl acrylate, etc.].
【0034】多官能(メタ)アクリレートの例として
は、UV、EB硬化技術((株)総合技術センター発
行)142頁〜152頁記載の光重性モノマー及び光重
合性プレポリマーのうち3官能以上のモノマー、プレポ
リマー[トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレ
ート、ペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレー
ト、ジペンタエリスリトールへキサ(メタ)アクリレー
ト等が好ましい。Examples of polyfunctional (meth) acrylates include UV or EB curing technology (published by Sogo Gijutsu Center), pp. 142-152, tri-functional or more of photo-gravity monomers and photo-polymerizable prepolymers. And a prepolymer [trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, and the like.
【0035】アクリレートのうち、一般式が下記[化
1]で表わされる分子量500未満の化合物及び、一般
式が[化2]で示される構造のものが特に好ましい。Among the acrylates, compounds having a general formula represented by the following [Chemical Formula 1] having a molecular weight of less than 500 and those having a structure represented by the general formula [Chemical Formula 2] are particularly preferable.
【0036】[0036]
【化1】 (式中、R1 は水素原子又はメチル基、R2 は炭化水素
基、又は複素環を含む基、nは1以上の整数を表す)Embedded image (Wherein, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is a hydrocarbon group or a group containing a heterocyclic ring, and n represents an integer of 1 or more)
【0037】[0037]
【化2】 (式中、R3 は水素原子又はメチル基、R4 は複素環を
含む基を表す)Embedded image (Wherein, R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 represents a group containing a heterocyclic ring)
【0038】前記[化1]において、R2 は炭化水素基
又は複素環を含む基を示すが、この場合、炭化水素基と
しては、脂肪族系及び芳香族系のものが含まれる。脂肪
族炭化水素基としては、例えば、メチル、エチル、プロ
ピル、ブチル、へキシル、オクチル等の炭素数1〜1
0、好ましくは1〜5のものが挙げられる。また、芳香
族炭化水素基としては、フェニル、トリル、キシリル、
ナフチル、ベンジル、フェネチル等が挙げられる。複素
環を含む基には、酸素、窒素、硫黄等のへテロ原子を含
む各種の複素環基が包含され、このようなものとして
は、例えば、 フルフリル、テトラヒドロフルフリル等
が挙げられる。In the above [Chemical Formula 1], R 2 represents a hydrocarbon group or a group containing a heterocyclic ring. In this case, the hydrocarbon group includes aliphatic and aromatic hydrocarbon groups. Examples of the aliphatic hydrocarbon group include those having 1 to 1 carbon atoms such as methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl, and octyl.
0, preferably 1 to 5. Further, as the aromatic hydrocarbon group, phenyl, tolyl, xylyl,
Examples include naphthyl, benzyl, phenethyl and the like. The group containing a heterocyclic ring includes various heterocyclic groups containing a heteroatom such as oxygen, nitrogen, and sulfur. Examples of such a group include furfuryl and tetrahydrofurfuryl.
【0039】前記[化1]で示されるアクリレートの具
体例としては、アルキルエチレングリコールアクリレー
ト[メチルエチレングリコールアクリレート、エチルエ
チレングリコールアクリレート、プロピルエチレングリ
コールアクリート等]、フェニルエチレングリコールア
クリレート、アルキルプロピレングリコールアクリレー
ト[エチルプロピレングリコールアクリレート、ブチル
プロピレングリコールアクリレート等]、複素環を有す
るアルキレングリコールアクリレート[フルフリルエチ
レングリコールアクリレート、テトラヒドロフルフリル
エチレングリコールアクリレート、フルフリルプロピレ
ングリコールアクリレート、テトラヒドロフルフリルプ
ロピレングリコールアクリレート等]が挙げられる。
[化1]で表わされるこれらのアクリレートの分子量は
通常500未満であるが、300以下がより好ましい。
分子量が500以上のアクリレートでは、得られる固体
電解質から非水溶媒が滲出しやすい。Specific examples of the acrylate represented by the above [formula 1] include alkyl ethylene glycol acrylate [methyl ethylene glycol acrylate, ethyl ethylene glycol acrylate, propyl ethylene glycol acrylate, etc.], phenyl ethylene glycol acrylate, alkyl propylene glycol acrylate [ Ethyl propylene glycol acrylate, butyl propylene glycol acrylate, etc.], and an alkylene glycol acrylate having a heterocyclic ring [furfuryl ethylene glycol acrylate, tetrahydrofurfuryl ethylene glycol acrylate, furfuryl propylene glycol acrylate, tetrahydrofurfuryl propylene glycol acrylate, etc.]. .
The molecular weight of these acrylates represented by Chemical Formula 1 is usually less than 500, but is more preferably 300 or less.
When the acrylate has a molecular weight of 500 or more, the non-aqueous solvent is easily leached from the obtained solid electrolyte.
【0040】前記[化2]で示される(メタ)アクリレ
ート中に含まれる複素環は特に限定はされない。この場
合、複素環を含む基としては、酸素、窒素、イオウ等の
へテロ原子を含む複素環の残基、例えば、フルフリル
基、テトラヒドロフルフリル基等が挙げられる。前記
[化2]で示される(メタ)アクリレートとしては、例
えば、フルフリル(メタ)アクリレート、テトラヒドロ
フルフリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これ
らのうちフルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフ
リルアクリレートが好ましい。[化1]あるいは[化
2]で表わされる化合物は単独で使用してもよいが、2
種類以上を混合して使用することもできる。The heterocycle contained in the (meth) acrylate represented by the above [Formula 2] is not particularly limited. In this case, examples of the group containing a heterocycle include a residue of a heterocycle containing a heteroatom such as oxygen, nitrogen, and sulfur, such as a furfuryl group and a tetrahydrofurfuryl group. Examples of the (meth) acrylate represented by the above [Formula 2] include furfuryl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, and the like. Of these, furfuryl acrylate and tetrahydrofurfuryl acrylate are preferred. The compound represented by Chemical Formula 1 or Chemical Formula 2 may be used alone,
More than one kind can be mixed and used.
【0041】[化1]あるいは[化2]で示される化合
物には、多官能不飽和カルボン酸エステルを併用するこ
とにより、弾性率、イオン伝導度とも理想的な固体電解
質を得ることができる。多官能不飽和カルボン酸エステ
ルとしては、(メタ)アクリロイル基を2個以上有する
ものが挙げられる。このものの好ましい具体例として
は、「UV、EB硬化技術」((株)総合技術センター
発行)142頁〜152頁記載の光重合性モノマー及び
光重合性プレポリマーのうち2官能以上のモノマー、プ
レポリマー[ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレ
ート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメ
チロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタ
エリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等]が挙げ
られるが、3官能(メタ)アクリレートが、保液性、イ
オン伝導度、強度に優れた固体電解質を与える点で最も
好ましい。By using a polyfunctional unsaturated carboxylic acid ester in combination with the compound represented by Chemical formula 1 or Chemical formula 2, an ideal solid electrolyte can be obtained in terms of both elastic modulus and ionic conductivity. Examples of the polyfunctional unsaturated carboxylic acid ester include those having two or more (meth) acryloyl groups. Preferable specific examples of these include a photopolymerizable monomer and a photopolymerizable prepolymer described in “UV and EB curing technology” (published by Sogo Gijutsu Center), pp. 142-152. Polymers [diethylene glycol di (meth) acrylate, butanediol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, etc.], but trifunctional (meth) acrylate It is most preferable in that it provides a solid electrolyte having excellent liquid properties, ionic conductivity, and strength.
【0042】[化1]及び[化2]で示される化合物又
はこれを主成分とする不飽和カルボン酸エステルの使用
割合は、非水電解液に対して50重量%以下、好ましく
は5〜40重量%、さらに好ましくは10〜30重量%
である。この範囲外では固体電解質のイオン伝導度及び
強度が低下する。[化1]及び[化2]の化合物に多官
能不飽和カルボン酸エステルを併用する場合、その多官
能不飽和カルボン酸エステルの添加量は、非水電解液に
対して4重量%以下、好ましくは0.05〜2重量%で
あり、特に3官能不飽和カルボン酸エステルを併用する
場合には、2重量%以下、好ましくは0.05〜0.5
重量%という少量の添加量で、イオン伝導度や強度の点
で優れた固体電解質を得ることができる。The proportion of the compounds represented by the formulas (1) and (2) or the unsaturated carboxylic acid ester containing the same as a main component is 50% by weight or less, preferably 5 to 40% by weight, based on the nonaqueous electrolyte. % By weight, more preferably 10 to 30% by weight
It is. Outside this range, the ionic conductivity and strength of the solid electrolyte are reduced. When a polyfunctional unsaturated carboxylic acid ester is used in combination with the compounds of [Chemical Formula 1] and [Chemical Formula 2], the addition amount of the polyfunctional unsaturated carboxylic acid ester is preferably 4% by weight or less based on the non-aqueous electrolyte. Is 0.05 to 2% by weight, especially when a trifunctional unsaturated carboxylic acid ester is used in combination, 2% by weight or less, preferably 0.05 to 0.5% by weight.
A solid electrolyte excellent in ionic conductivity and strength can be obtained with a small addition amount of weight%.
【0043】このような多官能不飽和カルボン酸エステ
ルの併用により、イオン伝導度や強度の点でより優れた
固体電解質を得ることができる。また、多官能不飽和カ
ルボン酸エステルの併用量が多すぎると、得られる固体
電解質は粘弾性体としての性状を示さず、柔軟性に欠
け、特に外力によりクラックが生じやすくなる。By using such a polyfunctional unsaturated carboxylic acid ester in combination, it is possible to obtain a solid electrolyte which is more excellent in ionic conductivity and strength. On the other hand, if the combined amount of the polyfunctional unsaturated carboxylic acid ester is too large, the obtained solid electrolyte does not show properties as a viscoelastic body, lacks flexibility, and is liable to cracks due to external force.
【0044】[化1]及び[化2]で示される化合物又
はこれを主成分として含む不飽和カルボン酸エステルの
重合開始剤としては、カルボニル化合物、ベンゾイン類
(ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾイン
エチルエーテル、エチルエーテル、ベンゾインプロピル
エーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイ
ンイソブチルエーテル、α−メチルベンゾイン、α−フ
ェニルベンゾイン等)、アントラキノン類(アントラキ
ノン、メチルアントラキノン、クロルアントラキノン
等)、その他の化合物(ベンジル、ジアセチル、アセト
フエノン、ベンゾフェノン、メチルベンゾイルフォーメ
ート等)、硫黄化合物(ジフェニルスルフィド、ジチオ
カーバメート等)、多縮合環系炭化水素のハロゲン化物
(α−クロルメチルナフタリン等)、色素類(アクリル
フラビン、フルオレセン等)、金属塩類(塩化鉄、塩化
銀等)、オニウム塩類(p−メトキシベンゼンジアゾニ
ウム、へキサフルオロフォスフェート、ジフェニルアイ
オドニウム、トリフェニルスルフォニウム等)などの光
重合開始剤が挙げられる。これらは単独でも、あるいは
2種以上の混合物としても使用できる。Examples of the polymerization initiator for the compounds represented by the formulas [1] and [2] or the unsaturated carboxylic acid ester containing the same as a main component include carbonyl compounds and benzoins (benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether). , Ethyl ether, benzoin propyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, α-methylbenzoin, α-phenylbenzoin, etc., anthraquinones (anthraquinone, methylanthraquinone, chloranthraquinone, etc.), and other compounds (benzyl, diacetyl, acetophenone) , Benzophenone, methylbenzoylformate, etc.), sulfur compounds (diphenyl sulfide, dithiocarbamate, etc.), polycondensed ring hydrocarbon halides (α-chloromethylna) Tarin, etc.), pigments (acrylic flavin, fluorescein, etc.), metal salts (iron chloride, silver chloride, etc.), onium salts (p-methoxybenzenediazonium, hexafluorophosphate, diphenyliodonium, triphenylsulfonium, etc.) ) And the like. These can be used alone or as a mixture of two or more.
【0045】好ましい光重合開始剤は、カルボニル化合
物、硫黄化合物及びオニウム塩類である。必要により熱
重合開始剤(アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイル
パーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、エチルメ
チルケトンペルオキシド等)を併用することができる
し、また、ジメチルアニリン、ナフテン酸コバルト、ス
ルフィン酸、メルカプタン等の重合開始剤も併用でき
る。さらに、増感剤、貯蔵安定剤も必要により併用でき
る。Preferred photopolymerization initiators are carbonyl compounds, sulfur compounds and onium salts. If necessary, a thermal polymerization initiator (azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, ethyl methyl ketone peroxide, etc.) can be used in combination, and dimethylaniline, cobalt naphthenate, sulfinic acid, mercaptan, etc. Can be used in combination. Further, a sensitizer and a storage stabilizer can be used together if necessary.
【0046】増感剤及び貯蔵安定剤の具体例としては、
「UV、EB硬化技術((株)総合技術センター発
行)」158頁〜159頁記載の増感剤、貯蔵安定剤の
うち、前者としては、尿素ニトリル化合物(N,N−ジ
置換−p−アミノベンゾニトリル等)、燐化合物(トリ
ーn−ブチルホスフィン等)が好ましく、後者として
は、第4級アンモニウムクロライド、ベンゾチアゾー
ル、ハイドロキノンが好ましい。Specific examples of the sensitizer and the storage stabilizer include:
Among the sensitizers and storage stabilizers described on pages 158 to 159 of "UV and EB curing technology (published by Sogo Gijutsu Center)", the former includes urea nitrile compounds (N, N-disubstituted-p- Aminobenzonitrile and the like, and phosphorus compounds (tri-n-butylphosphine and the like) are preferable, and as the latter, quaternary ammonium chloride, benzothiazole and hydroquinone are preferable.
【0047】重合開始剤の使用量は、全不飽和カルボン
酸エステルに対し、通常0.1〜10重量%、好ましく
は0.5〜7重量%である。この範囲外では適度な反応
性が得られない。増感剤及び貯蔵安定剤の使用量は、全
不飽和カルボン酸エステル100重量部に対し、通常、
0.1〜5重量部である。The amount of the polymerization initiator to be used is generally 0.1 to 10% by weight, preferably 0.5 to 7% by weight, based on the total unsaturated carboxylic acid ester. Outside this range, an appropriate reactivity cannot be obtained. The amount of the sensitizer and the storage stabilizer used is usually based on 100 parts by weight of the total unsaturated carboxylic acid ester.
0.1 to 5 parts by weight.
【0048】本発明では電解液の固体化は、[化1]も
しくは[化2]で示される化合物、またはこれを主成分
とする不飽和カルボン酸エステルを含む非水電解液を密
封容器に注入するか、あるいは支持体(例えばフィル
ム、金属、金属酸化物、ガラス等)にコーティングした
後、熱又は活性光線で重合することにより達成される。
活性光線としては、通常、光、紫外線、電子線、X線が
使用できる。これらのうち好ましいのは、100〜80
0nmの波長を主波長とする活性光線である。In the present invention, the solidification of the electrolyte is carried out by injecting a compound represented by the following formula [1] or [2] or a non-aqueous electrolyte containing an unsaturated carboxylic acid ester containing the compound as a main component into a sealed container. Alternatively, it is achieved by coating on a support (eg, film, metal, metal oxide, glass, etc.) and then polymerizing with heat or actinic rays.
As the actinic rays, light, ultraviolet rays, electron beams, and X-rays can be usually used. Of these, preferred are 100 to 80
It is an active light beam having a main wavelength of 0 nm.
【0049】ポリエン/ポリチオールの混合物の重合反
応は、基本的には次の[化3]に示す通りである。The polymerization reaction of a polyene / polythiol mixture is basically as shown in the following [Chemical Formula 3].
【0050】[0050]
【化3】RSH→RS・+H・ RS・+CH2 =CH−CH2 R’→RS−CH2 −C
H−CH2 R’ RSH→RS−CH2 −CH2 −CH2 R’+RS・ (式中、R及びR’はアルキル基等の有機基である)Embedded image RSH → RSH + H ・ RS ・ + CH 2 CHCH—CH 2 R ′ → RS-CH 2 —C
H—CH 2 R ′ RSH → RS—CH 2 —CH 2 —CH 2 R ′ + RS · (where R and R ′ are organic groups such as an alkyl group)
【0051】ポリエンとしては、ポリアリルエーテル化
合物、ポリアリルエステル化合物が挙げられる。ポリア
リルエーテル化合物の例としては、置換、未置換のアリ
ルアルコールにエポキシ化合物(エチレンオキサイド、
プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレン
オキサイド、シクロへキセンオキサイド、エピハロヒド
リン、アリルグリシジルエーテル等)を付加した化合物
が挙げられる。これらのうち好ましいものは、置換、未
置換のアリルアルコールにエチレンオキサイド、プロピ
レンオキサイドを付加した化合物である。The polyene includes a polyallyl ether compound and a polyallyl ester compound. Examples of polyallyl ether compounds include substituted and unsubstituted allyl alcohols with epoxy compounds (ethylene oxide,
Compounds to which propylene oxide, butylene oxide, styrene oxide, cyclohexene oxide, epihalohydrin, allyl glycidyl ether, etc. are added. Of these, preferred are compounds obtained by adding ethylene oxide and propylene oxide to substituted or unsubstituted allyl alcohol.
【0052】ポリアリルエステル化合物としては、アリ
ルアルコール又は上記のポリアリルエーテル化合物とカ
ルボン酸との反応生成物が挙げられる。カルボン酸の例
としては、脂肪族、脂環式、及び芳香族系のモノ及びポ
リカルボン酸[酢酸、プロピオン酸、酪酸、オクタン
酸、ラウリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、安息香酸
などのモノカルボン酸(炭素数1〜20);アジピン
酸、フタル酸などのジカルボン酸等]が挙げられる。こ
れらのうち好ましいものは、ポリアリルエーテル化合物
とポリカルボン酸の反応生成物である。ポリチオールと
しては、液状ポリサルファイド;脂肪族、脂環式及び芳
香族系のポリチオール化合物;メルカプトカルボン酸エ
ステルが挙げられる。液状ポリサルファイドとしてはチ
オコールLPシリーズ(東レチオコール(株))が挙げ
られる。このうち好ましいものは平均分子量が400以
下のものである。Examples of the polyallyl ester compound include reaction products of allyl alcohol or the above-mentioned polyallyl ether compound with carboxylic acid. Examples of carboxylic acids include aliphatic, alicyclic, and aromatic mono- and polycarboxylic acids [acetic acid, propionic acid, butyric acid, octanoic acid, lauric acid, stearic acid, oleic acid, benzoic acid, and other monocarboxylic acids. Acid (C1-20); dicarboxylic acids such as adipic acid and phthalic acid]. Of these, preferred are reaction products of a polyallyl ether compound and a polycarboxylic acid. Examples of the polythiol include liquid polysulfide; aliphatic, alicyclic, and aromatic polythiol compounds; and mercaptocarboxylic acid esters. Examples of the liquid polysulfide include the Thiokol LP series (Toray Thiokol Co., Ltd.). Of these, those having an average molecular weight of 400 or less are preferred.
【0053】脂肪族、脂環式及び芳香族系のポリチオー
ル化合物の例としては、メタン(ジ)チオール、エタン
(ジ)チオールが挙げられる。メルカプトカルボン酸エ
ステルとしては、メルカプトカルボン酸と多価アルコー
ルとのエステル化反応又はメルカプトカルボン酸アルキ
ルエステルと多価アルコールとのエステル交換反応によ
り得られる化合物が挙げられる。メルカプトカルボン酸
の例としては、2−メルカプト酢酸、3−メルカプトプ
ロピオン酸が挙げられる。Examples of the aliphatic, alicyclic and aromatic polythiol compounds include methane (di) thiol and ethane (di) thiol. Examples of the mercaptocarboxylic acid ester include a compound obtained by an esterification reaction between a mercaptocarboxylic acid and a polyhydric alcohol or a transesterification reaction between a mercaptocarboxylic acid alkyl ester and a polyhydric alcohol. Examples of mercaptocarboxylic acids include 2-mercaptoacetic acid and 3-mercaptopropionic acid.
【0054】多価アルコールの例としてはエチレングリ
コール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタ
エリスリトール、ショ糖及びこれらのアルキレンオキサ
イド付加物(エチレンオキサイド付加物、プロピレンオ
キサイド付加物、ブチレンオキサイド付加物)等が挙げ
られる。多価アルコールとして好ましいものは、3価以
上の多価アルコールでアルキレンオキサイド付加物を含
まないものである。Examples of polyhydric alcohols include ethylene glycol, trimethylolpropane, glycerin, pentaerythritol, sucrose, and alkylene oxide adducts thereof (ethylene oxide adduct, propylene oxide adduct, butylene oxide adduct). Can be Preferable polyhydric alcohols are trihydric or higher polyhydric alcohols that do not contain an alkylene oxide adduct.
【0055】メルカプトカルボン酸アルキルエステルの
例としては、2−メルカプト酢酸エチルエステル、3−
メルカプトプロピオン酸メチルエステル等が挙げられ
る。ポリチオールのうちで好ましいものは、液状ポリサ
ルファイド及びメルカプトカルボン酸エステルである。
ポリエチレン/ポリチオールの反応混合物の重合開始剤
としては、不飽和カルボン酸エステルの重合について示
したものと同様のものが用いられる。Examples of mercaptocarboxylic acid alkyl esters include 2-mercaptoacetic acid ethyl ester and 3-mercaptoacetic acid ethyl ester.
And methyl mercaptopropionate. Preferred among the polythiols are liquid polysulfide and mercaptocarboxylic acid esters.
As the polymerization initiator for the reaction mixture of polyethylene / polythiol, the same polymerization initiator as described for the polymerization of unsaturated carboxylic acid esters is used.
【0056】熱重合反応を生起する重合性化合物として
は、ポリウレタンを形成するポリイソシアネートとポリ
オールおよび/または架橋剤との組合わせ、およびその
予備重合物を挙げることができる。ポリオールとして
は、「ポリウレタン樹脂ハンドブック」(日刊工業新聞
社発行)99頁〜117頁記載のポリオールが挙げら
れ、それらのうちアルキレンオキサイド(エチレンオキ
サイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフランな
ど)を重合して形成した、融点が10℃以下のポリオキ
シアルキレンポリオールが好ましい。Examples of the polymerizable compound that causes a thermal polymerization reaction include a combination of a polyisocyanate forming a polyurethane with a polyol and / or a crosslinking agent, and a prepolymerized product thereof. Examples of the polyol include polyols described in "Polyurethane Resin Handbook" (published by Nikkan Kogyo Shimbun), pp. 99-117, of which alkylene oxide (ethylene oxide, propylene oxide, tetrahydrofuran, etc.) is formed by polymerization. Polyoxyalkylene polyols having a melting point of 10 ° C. or less are preferred.
【0057】この場合、オキシアルキレン基は、単独で
あっても2種以上であっても良い。特にエチレンオキサ
イドとプロピレンオキサイドとを共重合させて得たポリ
オキシアルキレンポリオールが好ましい。また、ポリオ
キシアルキレンポリオールは2種以上の混合物であって
も良い。ポリオキシアルキレンポリオールの融点は通常
10℃以下、好ましくは0℃〜−60℃である。融点が
10℃を超えるとその結晶性のためイオン伝導度が低下
する。ポリオキシアルキレンポリオールの水酸基価は通
常84以下、好ましくは60以下である。水酸基価が8
4を超えると固体電解質のイオン伝導度が低くなる。In this case, the oxyalkylene group may be used alone or in combination of two or more. In particular, a polyoxyalkylene polyol obtained by copolymerizing ethylene oxide and propylene oxide is preferable. Further, the polyoxyalkylene polyol may be a mixture of two or more kinds. The melting point of the polyoxyalkylene polyol is usually 10C or less, preferably 0C to -60C. If the melting point exceeds 10 ° C., the ionic conductivity decreases due to its crystallinity. The hydroxyl value of the polyoxyalkylene polyol is usually 84 or less, preferably 60 or less. Hydroxyl value is 8
If it exceeds 4, the ionic conductivity of the solid electrolyte decreases.
【0058】ポリイソシアネートとしては、前述の書籍
90頁〜98頁記載のポリイソシアネートのうち、トリ
レンジイソシアネート、4,4′−メタフェニレンジイ
ソシアネート、イソホロンジイソシアネートおよび、こ
れらのプレポリマーが好ましい。NCO基の含有割合
は、通常48重量%以下、好ましくは40重量%以下で
ある。NCO基の含有割合が48重量%を超えると、固
体電解質のイオン伝導度が低くなる。As the polyisocyanate, tolylene diisocyanate, 4,4'-metaphenylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and prepolymers thereof are preferable among the polyisocyanates described in the above-mentioned pages 90-98. The content ratio of the NCO group is usually 48% by weight or less, preferably 40% by weight or less. When the content ratio of the NCO group exceeds 48% by weight, the ionic conductivity of the solid electrolyte decreases.
【0059】架橋剤としては、前述の書籍122頁〜1
23頁記載の架橋剤のうち、多価アルコール類、多価ア
ミン類のほか水も使用できる。このうちエチレングリコ
ールなどの多価アルコール類が好ましい。ポリオールお
よび/または架橋剤とポリイソシアネートは必要により
触媒の存在下で重付加反応を起こしてポリウレタンを与
える。この場合、触媒としてはポリウレタンの合成に慣
用されているものが挙げられ、その具体例としては、ト
リエチレンジアミン、スタナスオクトエート等がある。
ポリエン/ポリチオール混合物の反応およびウレタン化
反応を用いて固体電解質を形成する際に用いられる電解
液としては、不飽和カルボン酸エステルの重合反応によ
り固体電解質を形成する場合に示した電解液と同様のも
のが用いられる。As the crosslinking agent, the above-mentioned book, pages 122 to 1
Among the crosslinking agents described on page 23, water can be used in addition to polyhydric alcohols and polyamines. Of these, polyhydric alcohols such as ethylene glycol are preferred. The polyol and / or cross-linking agent and the polyisocyanate optionally undergo a polyaddition reaction in the presence of a catalyst to give a polyurethane. In this case, examples of the catalyst include those commonly used in the synthesis of polyurethane, and specific examples thereof include triethylenediamine, stannasoctoate, and the like.
The electrolyte used for forming the solid electrolyte using the reaction of the polyene / polythiol mixture and the urethanization reaction is the same as the electrolyte used for forming the solid electrolyte by the polymerization reaction of the unsaturated carboxylic acid ester. Things are used.
【0060】本発明の固体電解質を得る場合に用いる非
水電解液には、この非水電解液の表面張力を下げて、隔
膜あるいは活物質への浸透を向上させる浸漬助剤を添加
するのが好ましい。このような浸漬助剤としては、シリ
コーンオイル、シリコーン−アルキレンオキサイド付加
物等のシリコーン誘導体;ポリプロピレン誘導体;パー
フルオロアルキルスルホン酸塩;パーフルオロアルキル
第4級アンモニウムヨウ化物、パーフルオロアルキルポ
リオキシエチレンエタノール、フッ素化アルキルエステ
ル等のフッ素誘導体が挙げられる。これらのうち好まし
いものはシリコーン誘導体およびフッ素誘導体である。
この浸漬助剤は固体電解質中、通常0.1〜10重量
%、好ましくは0.5〜5重量%である。この範囲外で
は経済的な浸漬効果が得られない。本発明の固体電解質
の形成は、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましく、
この場合には、大気中で製造する場合に比べてイオン伝
導度、強度の点で優れた固体電解質が得られる。The non-aqueous electrolyte used for obtaining the solid electrolyte of the present invention is preferably added with an immersion aid for lowering the surface tension of the non-aqueous electrolyte and improving the permeation into the diaphragm or the active material. preferable. Examples of such immersion aids include silicone derivatives such as silicone oil and silicone-alkylene oxide adducts; polypropylene derivatives; perfluoroalkyl sulfonates; perfluoroalkyl quaternary ammonium iodides, and perfluoroalkyl polyoxyethylene ethanol. And fluorine derivatives such as fluorinated alkyl esters. Of these, preferred are silicone derivatives and fluorine derivatives.
This immersion aid is usually 0.1 to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight in the solid electrolyte. Outside this range, an economical immersion effect cannot be obtained. The formation of the solid electrolyte of the present invention is preferably performed under an inert gas atmosphere,
In this case, a solid electrolyte which is superior in terms of ionic conductivity and strength as compared with the case where it is manufactured in the atmosphere can be obtained.
【0061】電解質塩としては、非水電池に用いること
ができるものであれば特に制限はないが、例えばLiB
R4 (Rはフェニル基、アルキル基)、LiPF6 ,L
iSbF6 ,LiAsF6 ,LiBF4 ,LiCl
O4 ,LiCF3 SO3 ,LiN(CF3 SO2 )2 ,
LiC(CF3 SO2 )3 ,LiN(C2 F5 SO2 )
2,LiAlCl4 ,リチウムテトラキス[3,5−ビ
ス(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート等の単独
あるいは混合物を例示することができる。これらのうち
ではLiPF6 ,LiBF4 ,LiN(CF3 SO2 )
2 がイオン伝導度、安全性等の点で好ましい。The electrolyte salt is not particularly limited as long as it can be used for a non-aqueous battery.
R 4 (R is a phenyl group or an alkyl group), LiPF 6 , L
iSbF 6, LiAsF 6, LiBF 4 , LiCl
O 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ,
LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (C 2 F 5 SO 2 )
2 , LiAlCl 4 , and lithium tetrakis [3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl] borate alone or in a mixture. Of these, LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (CF 3 SO 2 )
2 is preferable in terms of ionic conductivity, safety, and the like.
【0062】本発明に用いる非水溶媒としてはカーボネ
ート溶媒(プロピレンカーボネート、エチレンカーボネ
ート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート等)、アミド溶媒(N−メチ
ルホルムアミド、N−エチルホルムアミド等)、ラクト
ン溶媒(γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ
−バレロラクトン、3−メチル−1,3−オキサゾリジ
ン−2−オン等)、アルコール溶媒(エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、グリセリン、メチルセロソ
ルブ、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオー
ル、1,4−ブタンジオール、ジグリセリン、ポリオキ
シアルキレングリコール、シクロへキサンジオール、キ
シレングリコール等)、エーテル溶媒(メチラール、
1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタ
ン、1−エトキシ−2−メトキシエタン、アルコキシポ
リアルキレンエーテル等)、ニトリル溶媒(ベンゾニト
リル、アセトニトリル、3−メトキシプロピオニトリル
等)、燐酸類及び燐酸エステル溶媒(正燐酸、メタ燐
酸、ピロ燐酸、ポリ燐酸、亜燐酸、トリメチルホスフェ
ート等)、2−イミダゾリジノン類(1,3−ジメチル
−2−イミダゾリジノン等)、ピロリドン類、スルホラ
ン溶媒(スルホラン、テトラメチレンスルホラン等)、
フラン溶媒(テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒ
ドロフラン、2,5−ジメトキシテトラヒドロフラ
ン)、ジオキソラン、ジオキサン、ジクロロエタンの単
独あるいは2種以上の混合溶媒が使用できる。これらの
うち好ましいのはカーボネート類、エーテル類、フラン
溶媒である。As the non-aqueous solvent used in the present invention, carbonate solvents (propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, etc.), amide solvents (N-methylformamide, N-ethylformamide, etc.), lactone solvents (Γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ
Valerolactone, 3-methyl-1,3-oxazolidine-2-one, etc.), alcohol solvents (ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, methyl cellosolve, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1, 4-butanediol, diglycerin, polyoxyalkylene glycol, cyclohexanediol, xylene glycol, etc.), ether solvent (methylal,
1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, 1-ethoxy-2-methoxyethane, alkoxypolyalkylene ether, etc., nitrile solvents (benzonitrile, acetonitrile, 3-methoxypropionitrile, etc.), phosphoric acids And phosphate ester solvents (normal phosphoric acid, metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, polyphosphoric acid, phosphorous acid, trimethyl phosphate, etc.), 2-imidazolidinones (1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, etc.), pyrrolidones, sulfolane Solvents (sulfolane, tetramethylene sulfolane, etc.),
A furan solvent (tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 2,5-dimethoxytetrahydrofuran), dioxolane, dioxane, dichloroethane alone or a mixture of two or more solvents can be used. Of these, preferred are carbonates, ethers and furan solvents.
【0063】本発明のポリマー電池においては、架橋ポ
リマーマトリックスと電解質塩とからなる高分子固体電
解質を複合させた正極・負極間に、熱可塑性高分子と非
水電解液とからなる高分子固体電解質層を設けることに
より、ポリマー電池のインピーダンスを大幅に低下する
ことができる。熱可塑性高分子と非水電解液とからなる
前記高分子固体電解質層は、熱可塑性高分子を非水電解
液に加熱溶解した溶液を、架橋ポリマーマトリックスと
電解質塩とからなる高分子固体電解質を複合させた正極
・負極間に塗布し、正極と負極を貼り合わせることによ
り容易に設けることができる。In the polymer battery of the present invention, a solid polymer electrolyte comprising a thermoplastic polymer and a non-aqueous electrolyte is provided between a positive electrode and a negative electrode in which a solid polymer electrolyte comprising a crosslinked polymer matrix and an electrolyte salt is combined. By providing the layer, the impedance of the polymer battery can be significantly reduced. The solid polymer electrolyte layer comprising a thermoplastic polymer and a non-aqueous electrolyte, a solution obtained by heating and dissolving a thermoplastic polymer in a non-aqueous electrolyte, a polymer solid electrolyte comprising a cross-linked polymer matrix and an electrolyte salt. It can be easily provided by applying between the combined positive electrode and negative electrode and bonding the positive electrode and the negative electrode.
【0064】熱可塑性高分子としては、非水電解液を保
持することができる高分子であれば良いが、ポリエチレ
ンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド等のポリアル
キレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、ポリメタク
リレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデ
ンとポリヘキサフルオロプロピレンとの共重合体が非水
電解液の保持力が高く、高いイオン伝導度を有するので
好ましい。用いる熱可塑性高分子は1種類でも良いが、
2種類以上の混合物あるいは共重合体を用いることもで
きる。The thermoplastic polymer may be any polymer capable of holding a non-aqueous electrolyte, but may be a polyalkylene oxide such as polyethylene oxide or polypropylene oxide, polyacrylonitrile, polymethacrylate, polyvinylidene fluoride, or polyfluoroethylene. Copolymers of vinylidene fluoride and polyhexafluoropropylene are preferred because of their high non-aqueous electrolyte holding power and high ionic conductivity. Although one kind of thermoplastic polymer may be used,
A mixture or copolymer of two or more types can also be used.
【0065】熱可塑性高分子と非水電解液とからなる高
分子固体電解質に用いる非水電解液としては、前述の非
水電解液が挙げられるが、熱可塑性高分子を非水電解液
に加熱溶解する際の溶媒の蒸発を考慮すると、高沸点の
非水溶媒が好ましい。特に沸点80℃以上が好ましく、
100℃以上がさらに好ましい。具体例にはエチレンカ
ーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボ
ネート、γ−ブチロラクトン、スルホランが好ましい。As the non-aqueous electrolyte used for the polymer solid electrolyte composed of the thermoplastic polymer and the non-aqueous electrolyte, the above-mentioned non-aqueous electrolyte can be used. Considering evaporation of the solvent during dissolution, a non-aqueous solvent having a high boiling point is preferred. In particular, the boiling point is preferably 80 ° C. or higher,
100 ° C. or higher is more preferable. Specific examples include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyrolactone, and sulfolane.
【0066】本発明のポリマー電池では短絡防止のた
め、セパレータを用いることもできる。セパレータとし
ては例えばガラス、ポリエステル、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリテトラフルオロエチレン等から任意に
選ばれた1種類または2種類以上の材料からなる不織
布、織布が挙げられる。また、本発明のポリマー電池は
偏平型、コイン型、角型、円筒型など、種々の形態をと
ることができる。In the polymer battery of the present invention, a separator can be used to prevent a short circuit. Examples of the separator include nonwoven fabrics and woven fabrics made of one or more materials arbitrarily selected from glass, polyester, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, and the like. Further, the polymer battery of the present invention can take various forms such as a flat type, a coin type, a square type, and a cylindrical type.
【0067】[0067]
実施例1 ポリフッ化ビニリデン1重量部、LiCoO2 20重量
部、アセチレンブラック1重量部、および人造グラファ
イト1重量部をそれぞれ秤量し、N−メチルピロリドン
を加えてペースト状にしたものをアルミニウム箔上に塗
布・乾燥して正極を作製した。ポリフッ化ビニリデン1
0重量部、天然グラファイト90重量部をそれぞれ秤量
し、N−メチルピロリドンを加えてペースト状にしたも
のを銅ホイル上に塗布・乾燥して負極を作製した。Example 1 1 part by weight of polyvinylidene fluoride, 20 parts by weight of LiCoO 2 , 1 part by weight of acetylene black, and 1 part by weight of artificial graphite were respectively weighed, and N-methylpyrrolidone was added to form a paste on an aluminum foil. Coating and drying were performed to produce a positive electrode. Polyvinylidene fluoride 1
0 parts by weight and 90 parts by weight of natural graphite were weighed, N-methylpyrrolidone was added to form a paste, and the paste was applied onto a copper foil and dried to prepare a negative electrode.
【0068】エチレンカーボネートとプロピレンカーボ
ネートを1:1の体積比で混合した溶液に濃度1.5M
のLiPF6 を溶解した電解液80重量部と、フルフリ
ルアクリレート14.5重量部と、トリメチロールプロ
パントリアクリレート0.5重量部と、ベンゾインイソ
プロピルエーテル0.1重量部とを混合して高分子固体
電解質プレ溶液(1)を作製した。A solution obtained by mixing ethylene carbonate and propylene carbonate at a volume ratio of 1: 1 was added at a concentration of 1.5M.
80 parts by weight of an electrolyte solution in which LiPF 6 was dissolved, 14.5 parts by weight of furfuryl acrylate, 0.5 part by weight of trimethylolpropane triacrylate, and 0.1 part by weight of benzoin isopropyl ether were mixed to form a polymer. A solid electrolyte pre-solution (1) was prepared.
【0069】この高分子固体電解質プレ溶液(1)を正
極および負極に浸透させ、電子線を照射して、電極と高
分子固体電解質を複合させた。エチレンカーボネートと
プロピレンカーボネートを1:1の体積比で混合した溶
液に濃度1.5MのLiPF6 を溶解した電解液80重
量部にポリアクリロニトリル20重量部を混合し、13
0℃に加熱し、均一な高分子固体電解質プレ溶液(2)
を作製した。高分子固体電解質を複合させた正極の上に
高分子固体電解質プレ溶液(2)を塗布し、その上に高
分子固体電解質を複合させた負極を貼り合わせた。外装
材として、ポリエチレンテレフタレート/アルミニウム
/ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンの積層構
造を有する積層フィルムを用いてポリマー電池を作製し
た。The polymer solid electrolyte pre-solution (1) was permeated into the positive electrode and the negative electrode, and irradiated with an electron beam to composite the electrode and the solid polymer electrolyte. 20 parts by weight of polyacrylonitrile was mixed with 80 parts by weight of an electrolyte obtained by dissolving 1.5 M concentration of LiPF 6 in a solution in which ethylene carbonate and propylene carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1.
Heated to 0 ° C to obtain a uniform polymer solid electrolyte pre-solution (2)
Was prepared. The polymer solid electrolyte pre-solution (2) was applied on the positive electrode on which the polymer solid electrolyte was composited, and the negative electrode on which the polymer solid electrolyte was composited was bonded thereon. A polymer battery was manufactured using a laminated film having a laminated structure of polyethylene terephthalate / aluminum / polyethylene terephthalate / polyethylene as an exterior material.
【0070】実施例2 実施例1の負極作製において、負極活物質の天然黒鉛9
0重量部の代わりに、天然黒鉛60重量部と、フリュー
ドコークスを2300℃で焼成した人口黒鉛30重量部
とを用いる以外は実施例1と同様にしてポリマー電池を
作製した。Example 2 In the preparation of the negative electrode of Example 1, natural graphite 9 was used as the negative electrode active material.
A polymer battery was produced in the same manner as in Example 1 except that 60 parts by weight of natural graphite and 30 parts by weight of artificial graphite obtained by calcining fluid coke at 2300 ° C. were used instead of 0 parts by weight.
【0071】実施例3 実施例2において、正極活物質としてLiCoO2 の代
わりにLiMn2 O4を用いる以外は実施例2と同様に
してポリマー電池を作製した。Example 3 A polymer battery was fabricated in the same manner as in Example 2 except that LiMn 2 O 4 was used instead of LiCoO 2 as the positive electrode active material.
【0072】実施例4 実施例2の高分子固体電解質プレ溶液(1)において、
フルフリルアクリレートの代わりにエトキシエチレング
リコールアクリレートを用いる以外は実施例2と同様に
してポリマー電池を作製した。Example 4 In the polymer solid electrolyte pre-solution (1) of Example 2,
A polymer battery was produced in the same manner as in Example 2 except that ethoxyethylene glycol acrylate was used instead of furfuryl acrylate.
【0073】実施例5 実施例4の高分子固体電解質プレ溶液(2)において、
ポリアクリロニトリルの代わりにフッ化ビニリデン−ヘ
キサフルオロプロピレン共重合体を用いる以外は実施例
4と同様にしてポリマー電池を作製した。Example 5 In the polymer solid electrolyte pre-solution (2) of Example 4,
A polymer battery was produced in the same manner as in Example 4 except that a vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer was used instead of polyacrylonitrile.
【0074】実施例6 実施例1の高分子固体電解質プレ溶液(1)(2)にお
ける濃度1.5MのLiPF6 の代わりに濃度0.3M
のLiPF6 と、濃度1MのLiN(SO2 C2 F5 )
2 を用いる以外は実施例1と同様にしてポリマー電池を
作製した。Example 6 In place of the 1.5M concentration of LiPF 6 in the polymer solid electrolyte pre-solutions (1) and (2) of Example 1, the concentration was 0.3M.
LiPF 6 and 1M LiN (SO 2 C 2 F 5 )
A polymer battery was produced in the same manner as in Example 1 except that No.2 was used.
【0075】実施例7 実施例1における高分子固体電解質プレ溶液(1)のフ
ルフリルアクリレートの代わりにポリエチレングリコー
ルアクリレートを用いる以外は実施例1と同様にしてポ
リマー電解質を作製した。高分子固体電解質プレ溶液
(1)の粘度は、実施例1の高分子固体電解質プレ溶液
の粘度が60cPであったのに対して、この実施例7で
は160cPであった。Example 7 A polymer electrolyte was produced in the same manner as in Example 1 except that polyethylene glycol acrylate was used instead of furfuryl acrylate in the pre-solution (1) of the solid polymer electrolyte solution in Example 1. The viscosity of the polymer solid electrolyte pre-solution (1) was 160 cP in Example 7, while the viscosity of the polymer solid electrolyte pre-solution in Example 1 was 60 cP.
【0076】比較例1 実施例1において高分子固体電解質を複合化させて正極
と負極をそのまま貼り合わせること以外は実施例1と同
様にしてポリマー電池を作製した。Comparative Example 1 A polymer battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the solid polymer electrolyte was composited and the positive electrode and the negative electrode were directly attached to each other.
【0077】実施例1〜7および比較例1で作製したポ
リマー電池の電池性能を測定した。この場合、400m
A〔(2/3)C相当〕で4.2Vまで2.5時間、定
電流定電圧充電を行い、2.8Vまで300mA〔(1
/2)C相当〕の定電流放電を行ったときの5サイクル
目、100サイクル目、300サイクル目の放電容量を
測定した。結果を[表1]に示す。The battery performances of the polymer batteries prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Example 1 were measured. In this case, 400m
A [(2/3) C equivalent], constant-current constant-voltage charging up to 4.2 V for 2.5 hours, and 300 mA [(1
/ 2) C], the discharge capacity at the 5th, 100th, and 300th cycles was measured. The results are shown in [Table 1].
【0078】[0078]
【表1】 [Table 1]
【0079】[0079]
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば以下の効果が得られる。 (1)請求項1の発明では、架橋ポリマーマトリックス
と電解質塩とからなる高分子固体電解質を複合させた正
極および/または負極を用いるポリマー電池において、
正極・負極間に、熱可塑性高分子と非水電解液とからな
る高分子固体電解質層を設けたことにより、ポリマー電
池のインピーダンスを低くすることができ、したがって
急速充電、高負荷放電が可能となる。As apparent from the above description, the following effects can be obtained according to the present invention. (1) In the invention according to claim 1, in a polymer battery using a positive electrode and / or a negative electrode in which a solid polymer electrolyte comprising a crosslinked polymer matrix and an electrolyte salt is compounded,
By providing a polymer solid electrolyte layer consisting of a thermoplastic polymer and a non-aqueous electrolyte between the positive electrode and the negative electrode, the impedance of the polymer battery can be reduced, thus enabling rapid charging and high load discharge. Become.
【0080】(2)請求項2の発明では、架橋ポリマー
マトリックスと電解質塩とからなる高分子固体電解質を
複合させた正極および/または負極が、非水溶媒を含有
してため、高分子固体電解質のイオン伝導性が向上する
ので急速充電、高負荷放電が可能なポリマー電池を提供
することができる。(2) According to the second aspect of the present invention, the positive electrode and / or the negative electrode in which the solid polymer electrolyte composed of the crosslinked polymer matrix and the electrolyte salt contains a non-aqueous solvent, Since the ionic conductivity of the polymer battery is improved, it is possible to provide a polymer battery capable of quick charge and high load discharge.
【0081】(3)請求項3の発明では前記複合化の操
作を、電極と高分子固体電解質との界面が良好な状態で
行うことができるため、電極反応が円滑に進行するの
で、ポリマー電池のインピーダンスが低くなり急速充
電、高負荷放電が可能となる。(3) According to the third aspect of the present invention, the composite operation can be performed in a state where the interface between the electrode and the solid polymer electrolyte is in a good state, and the electrode reaction proceeds smoothly. , The impedance of the battery becomes low, and rapid charging and high-load discharging become possible.
【0082】(4)請求項4の発明では、電極と高分子
固体電解質との複合化を電極内部まで行うことができる
ため、ポリマー電池のインピーダンスが低くなり急速充
電、高負荷放電が可能となる。(4) According to the fourth aspect of the present invention, since the electrode and the solid polymer electrolyte can be combined to the inside of the electrode, the impedance of the polymer battery is reduced, and rapid charging and high-load discharging are possible. .
【0083】(5)請求項5の発明では、高分子固体電
解質のイオン伝導度が高いため、ポリマー電池のインピ
ーダンスが低くなり急速充電、高負荷放電が可能とな
る。(5) According to the fifth aspect of the present invention, since the ionic conductivity of the solid polymer electrolyte is high, the impedance of the polymer battery is reduced, and rapid charging and high-load discharging can be performed.
【0084】(6)請求項6の発明では、電極と高分子
固体電解質との複合化を迅速に、かつ劣化を伴うことな
く行うことができるため、ポリマー電池のインピーダン
スが低くなり急速充電、高負荷放電が可能となる。(6) According to the sixth aspect of the present invention, since the composite of the electrode and the solid polymer electrolyte can be performed quickly and without deterioration, the impedance of the polymer battery is reduced, and the charge of the polymer battery is increased. Load discharge becomes possible.
【0085】(7)請求項7の発明では、熱可塑性高分
子と非水電解液とからなる高分子固体電解質層のイオン
伝導性が高いため、ポリマー電池のインピーダンスが低
くなり急速充電、高負荷放電が可能となる。(7) In the invention of claim 7, since the ionic conductivity of the polymer solid electrolyte layer composed of the thermoplastic polymer and the non-aqueous electrolyte is high, the impedance of the polymer battery is reduced, so that rapid charging and high load are performed. Discharge becomes possible.
Claims (7)
と電解質塩とからなる高分子固体電解質を複合させた正
極および/または負極を用いるポリマー電池において、
正極と負極との間に、熱可塑性高分子と非水電解液とか
らなる高分子固体電解質層を設けたことを特徴とするポ
リマー電池。1. A polymer battery using, as an electrode, a positive electrode and / or a negative electrode in which a solid polymer electrolyte comprising a crosslinked polymer matrix and an electrolyte salt is compounded.
A polymer battery, comprising a polymer solid electrolyte layer comprising a thermoplastic polymer and a non-aqueous electrolyte between a positive electrode and a negative electrode.
からなる高分子固体電解質を複合させた正極および/ま
たは負極が、非水溶媒を含有していることを特徴とする
請求項1に記載のポリマー電池。2. The polymer battery according to claim 1, wherein the positive electrode and / or the negative electrode in which the solid polymer electrolyte composed of the crosslinked polymer matrix and the electrolyte salt is combined contain a non-aqueous solvent. .
からなる高分子固体電解質を複合させた正極および/ま
たは負極は、少なくとも電極活物質をバインダーで成形
した電極に、少なくとも重合性モノマーと電解質塩とか
らなる溶液を含浸させた後、前記重合性モノマーを反応
させて作製したものであることを特徴とする請求項1ま
たは2に記載のポリマー電池。3. A positive electrode and / or a negative electrode in which a solid polymer electrolyte comprising a crosslinked polymer matrix and an electrolyte salt is composited, an electrode obtained by molding at least an electrode active material with a binder and at least a polymerizable monomer and an electrolyte salt. 3. The polymer battery according to claim 1, wherein the polymer battery is prepared by impregnating a solution with the polymerizable monomer and then reacting the polymerizable monomer. 4.
液の粘度が100cP以下であることを特徴とする請求
項3に記載のポリマー電池。4. The polymer battery according to claim 3, wherein the viscosity of the solution comprising the polymerizable monomer and the electrolyte salt is 100 cP or less.
1]で表されるモノマーおよび/または下記[化2]で
表されるモノマーを含有していることを特徴とする請求
項3または4に記載のポリマー電池。 【化1】 (式中、R1 は水素原子又はメチル基、R2 は炭化水素
基、又は複素環を含む基、nは1以上の整数を表す) 【化2】 (式中、R3 は水素原子又はメチル基、R4 は複素環を
含む基を表す)5. The polymerizable monomer according to claim 3, wherein the monomer comprises a monomer represented by the following chemical formula 1 and / or a monomer represented by the following chemical formula 2. 5. The polymer battery according to 4. Embedded image (In the formula, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is a hydrocarbon group or a group containing a heterocyclic ring, and n is an integer of 1 or more.) (Wherein, R 3 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 represents a group containing a heterocyclic ring)
を照射することにより起こさせる重合反応であることを
特徴とする請求項3,4または5に記載のポリマー電
池。6. The polymer battery according to claim 3, wherein the reaction of the polymerizable monomer is a polymerization reaction caused by irradiation with energy rays.
ル、ポリメタクリレート、ポリフッ化ビニリデンもしく
はポリアルキレンオキサイドであるか、またはポリフッ
化ビニリデンとポリヘキサフルオロプロピレンとの共重
合体であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一
つの項に記載のポリマー電池。7. The method according to claim 1, wherein the thermoplastic polymer is polyacrylonitrile, polymethacrylate, polyvinylidene fluoride or polyalkylene oxide, or a copolymer of polyvinylidene fluoride and polyhexafluoropropylene. 7. The polymer battery according to any one of items 1 to 6.
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