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JP2934450B2 - Polymer solid electrolyte and secondary battery using the same - Google Patents
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JP2934450B2 - Polymer solid electrolyte and secondary battery using the same - Google Patents

Polymer solid electrolyte and secondary battery using the same

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JP2934450B2
JP2934450B2 JP1114158A JP11415889A JP2934450B2 JP 2934450 B2 JP2934450 B2 JP 2934450B2 JP 1114158 A JP1114158 A JP 1114158A JP 11415889 A JP11415889 A JP 11415889A JP 2934450 B2 JP2934450 B2 JP 2934450B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、高分子固体電解質およびそれを利用した二
次電池に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solid polymer electrolyte and a secondary battery using the same.

[従来の技術] 従来より電池やコンデンサー、センサー等の電気化学
素子は、電解質溶液を用いているため、液漏れによる信
頼性の低下や実装時における加工しにくさ等が問題とさ
れている。
[Prior Art] Conventionally, electrochemical elements such as batteries, capacitors, and sensors use an electrolyte solution, and thus have been problematic in that their reliability is reduced due to liquid leakage and that they are difficult to process during mounting.

これらを解決するため固体電解質の検討が活発化して
いる。
In order to solve these problems, studies on solid electrolytes have been activated.

固体電解質のなかでも高分子固体電解質は無機系固体
電解質に比べて軽量で柔軟性を有し、また成形、加工性
に優れていることから注目を集めている。
Among solid electrolytes, polymer solid electrolytes have attracted attention because they are lighter and more flexible than inorganic solid electrolytes and are excellent in moldability and processability.

高分子固体電解質としてはポリエチレンオキシド(PE
O)がアルカリ金属と錯体を形成することが発見されて
以来[Polym.14,586(1973)]、アルカリ金属イオン伝
導体としてPEO鎖を有する材料を中心に検討されてお
り、現在のところ室温で10-5S/cm程度が報告されている
が、いまだ十分ではない。
Polyethylene oxide (PE) is used as the polymer solid electrolyte.
O) has been discovered to form a complex with an alkali metal [Polym. 14 , 586 (1973)], and studies have been focused on materials having PEO chains as alkali metal ion conductors. Of about 10 -5 S / cm, but it is still not enough.

これら高分子固体電解質の素子への応用については、
例えば充放電により、正負極でリチウムがレドックス反
応をおこすMnO2/Li二次電池等が検討されている。
Regarding application of these polymer solid electrolytes to devices,
For example, MnO 2 / Li secondary batteries and the like in which lithium causes a redox reaction between positive and negative electrodes by charge and discharge have been studied.

一方、導電性高分子が酸化、還元によりアニオンをド
ープ、脱ドープすることを利用して、種々の電気化学素
子が提案されている。
On the other hand, various electrochemical devices have been proposed by utilizing doping and undoping of an anion by oxidation and reduction of a conductive polymer.

[発明が解決しようとする課題] しかし、本発明者らが導電性高分子を電極活物質とす
る素子にポリエーテル系固体電解質を応用したところ、
アニオンのドープ、脱ドープが起こりにくく、良好な素
子特性を得ることができなかった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, when the present inventors applied a polyether-based solid electrolyte to an element using a conductive polymer as an electrode active material,
Anion doping and undoping hardly occurred, and good device characteristics could not be obtained.

本発明は、こうした実情に鑑み、イオン伝導度の高い
高分子固体電解質を提供することを目的とするものであ
り、さらに、この高分子固体電解質および導電性または
半導性高分子材料を活物質として用いた、二次電池にお
いて、電解質中のアニオンの移動が容易で電極のレドッ
クス反応によるアニオンの注入(ドーピング)、溶出
(脱ドーピング)が速やかに行われる二次電池を提供す
ることを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a polymer solid electrolyte having a high ionic conductivity. Further, the present invention provides a polymer solid electrolyte and a conductive or semiconductive polymer material which is an active material. It is an object of the present invention to provide a secondary battery in which an anion in an electrolyte is easily moved and anion injection (doping) and elution (de-doping) are rapidly performed by a redox reaction of an electrode. Is what you do.

[課題を解決するための手段] 本発明者らは、前記した課題を解決すべく、従来より
検討を重ねてきた結果、高分子固体電解質を構成する高
分子マトリックスとして、特定の選択された高分子の組
合わせが有効であることを見出し、本発明に至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have been studying in order to solve the above-mentioned problems, and as a result, as a polymer matrix constituting a polymer solid electrolyte, a specific selected high polymer is used. The inventors have found that a combination of molecules is effective, and have reached the present invention.

すなわち、本発明は、(1)少なくともポリマーマト
リックスと電解質塩とからなる高分子固体電解質におい
て、該ポリマーマトリックスが(A)ポリエーテル鎖か
らなる高分子と(B)カーボネート系の高分子を主成分
とすることを特徴とする高分子固体電解質、(2)導電
性または半導体高分子材料を活物質とし、電解質として
前記(1)記載の高分子固体電解質を用いる二次電池に
関するものである。
That is, the present invention provides (1) a polymer solid electrolyte comprising at least a polymer matrix and an electrolyte salt, wherein the polymer matrix comprises (A) a polymer comprising a polyether chain and (B) a carbonate-based polymer as main components. And (2) a secondary battery using a conductive or semiconductive polymer material as an active material and using the polymer solid electrolyte described in (1) above as an electrolyte.

以下、本発明につついて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明の高分子固体電解質は、少なくとも、マトリッ
クスとなるポリマーとキャリアとなる電解質塩とから構
成されている。イオン伝導はポリマーマトリックス中へ
溶媒和された電解質塩が、解離してマトリックス中を電
界に沿った拡散移動をすることによって実現される。
The solid polymer electrolyte of the present invention comprises at least a polymer serving as a matrix and an electrolyte salt serving as a carrier. Ionic conduction is achieved by the electrolyte salt solvated into the polymer matrix dissociating and diffusing through the matrix along the electric field.

本発明で用いられるポリマーマトリックスはポリエー
テル鎖からなる高分子とカーボネート系の高分子を主成
分とする。
The polymer matrix used in the present invention is mainly composed of a polymer comprising a polyether chain and a carbonate-based polymer.

ポリエーテル系高分子はアルカリ金属イオンの伝導体
として知られている。しかしながら、アニオンの挙動に
ついては輸率の測定等が検討されているにもかかわらず
いまだ明らかにされていない。
Polyether polymers are known as alkali metal ion conductors. However, the behavior of anions has not yet been clarified despite studies of the measurement of transport numbers and the like.

本発明者らは高分子固体電解質のイオン伝導度をさら
に向上させるためには、また導電性高分子中へのアニオ
ンの出入りを促進させるためには、固体電解質のイオン
伝導度を向上させるだけではなく、容易にアニオン移動
がおこる系を選択することが必要であると考えた。
In order to further improve the ionic conductivity of the polymer solid electrolyte, and to promote the ingress and egress of anions into and from the conductive polymer, the present inventors need to improve the ionic conductivity of the solid electrolyte only. Therefore, it was considered necessary to select a system in which anion transfer easily occurred.

すなわち、ポリエーテル鎖からなる高分子とカーボネ
ート系の高分子を主成分とする固体電解質により、上記
の条件を満足することができた。
That is, the above conditions could be satisfied by the solid electrolyte mainly composed of the polymer composed of the polyether chain and the carbonate-based polymer.

ポリエーテル系高分子としては、例えばポリエチレン
オキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシド(PPO)等が
挙げられる。
Examples of the polyether polymer include polyethylene oxide (PEO) and polypropylene oxide (PPO).

アモルファス状態におけるイオン伝導度はPEOの方が
高い。しかしながら、PEOを室温付近で結晶化するため
イオン伝導度が低下する。PEOの結晶化を抑制させ、高
いイオン伝導度を保つにはPEOに無定形高分子であるPPO
を共重合させるのが好ましい。共重合はランダム共重合
でもブロック共重合でも良い。共重合体の組織はPEOが
アモルファス状態を保つ必要最少量のPPOが存在するの
が好ましい。すなわちEO/PO=30/1〜8/5が良い。
Ionic conductivity in the amorphous state is higher for PEO. However, since the PEO is crystallized near room temperature, the ionic conductivity decreases. To suppress crystallization of PEO and maintain high ionic conductivity, PEO is an amorphous polymer, PPO
Is preferably copolymerized. The copolymerization may be random copolymerization or block copolymerization. The copolymer structure preferably has a minimum amount of PPO necessary for maintaining the PEO in an amorphous state. That is, EO / PO = 30/1 to 8/5 is good.

電極の反応がドープ、脱ドープ、あるいはインターカ
レート、ディインターカレート反応による素子において
は反応時に電極近傍の電解質塩濃度が変化する。このた
め、イオン伝導度の塩濃度依存性が小さい高分子マトリ
ックスが必要とされる。さらに電解質イオンは電極反応
にも使われるため高濃度においても高いイオン伝導度を
維持できる電解質が必要とされる。
In a device in which the reaction of the electrode is a doping, undoping, intercalation, or deintercalation reaction, the concentration of the electrolyte salt near the electrode changes during the reaction. For this reason, a polymer matrix having a small salt concentration dependence of ionic conductivity is required. Further, since electrolyte ions are also used in an electrode reaction, an electrolyte capable of maintaining high ion conductivity even at a high concentration is required.

このような条件を満たすには特に、EO−PO共重合体が
ブロック型であり、かつ、EOの繰返し単位8〜30ごとに
POの繰返し単位が1〜5、特には1〜8を導入するのが
良い。さらに該PEO−PPOのブロック共重合ユニットをPE
Oユニットが3つ以上、即ち[PEOPPO−PEO](X
≧2)となるように導入した構造とするとよい。また、
いずれの場合も側鎖ポリエーテル鎖末端は後述する架橋
に使用する鎖を除いてメトキシ基、エトキシ基のごとき
アルコキシ基に置換して活性水素をもたない構造とする
のが好ましい。
In order to satisfy such a condition, particularly, the EO-PO copolymer is a block type, and every 8 to 30 EO repeating units.
It is preferable to introduce 1 to 5, especially 1 to 8, repeating units of PO. Further, the PEO-PPO block copolymer unit is made of PE
There are three or more O units, that is, [PEOPPO-PEO X ] (X
≧ 2). Also,
In any case, it is preferable that the terminal of the side chain polyether chain is substituted with an alkoxy group such as a methoxy group or an ethoxy group, except for a chain used for cross-linking described later, to have a structure having no active hydrogen.

本発明で用いられるカーボネート系の高分子として
は、脂肪族系カーボネート、芳香族系カーボネートをと
わないが、カーボネート構造がポリマー主鎖を形成して
いるものより側鎖に導入された構造、特に環状構造を形
成しているものが好ましい。
As the carbonate-based polymer used in the present invention, aliphatic carbonates and aromatic carbonates are not taken, but the structure in which the carbonate structure is introduced into the side chain from that forming the polymer main chain, particularly Those having a ring structure are preferred.

例えばポリビニレンカーボネートがあげられる。 An example is polyvinylene carbonate.

本発明において(A)ポリエーテル鎖からなる高分子
と、(B)カーボネート系の高分子は共重合させてもよ
いし、混合して用いても良い。また、混合したあと架橋
させて用いても良い。
In the present invention, (A) a polymer comprising a polyether chain and (B) a carbonate-based polymer may be copolymerized or used as a mixture. Alternatively, they may be used after being crosslinked after mixing.

架橋はポリエーテル鎖間でも良いし、ポリエーテル鎖
とカーボネート系高分子間でも良い。
Crosslinking may be between polyether chains or between a polyether chain and a carbonate polymer.

架橋部位はウレタン結合、ウレア結合、エステル結
合、アミド結合、エーテル結合、あるいはメタル、セミ
メタルを介した結合等が選ばれるが、これに限っている
わけではない。これらの結合は例えばEO−PO共重合体の
末端を−OH基とし、架橋剤として、イソシアネート、ア
ミン、カルボン酸または酸クロリド、エポキシを用いる
ことにより、それぞれ、ウレタン、ウレア、エステル、
エーテル結合を生成することができる。またハロゲン化
シリル、アルキルアルミニウム等を用いることにより、
メタル、セミメタルを介した結合を生成することができ
る。
The cross-linking site is selected from, but not limited to, a urethane bond, a urea bond, an ester bond, an amide bond, an ether bond, or a bond via a metal or a semimetal. These bonds can be, for example, urethane, urea, ester, and EO-PO copolymer, respectively, by using an isocyanate, an amine, a carboxylic acid or an acid chloride, and an epoxy as a crosslinking agent at the terminal of the EO-PO copolymer.
An ether bond can be formed. Also, by using a silyl halide, alkyl aluminum, etc.,
Bonds can be generated through metals and semi-metals.

架橋方法としてはさらに光照射による反応も用いられ
る。上記の反応例と同様に側鎖ポリエーテル鎖の末端に
感光基を導入し、架橋反応を行う。ここで(A)ポリエ
ーテル系高分子と(B)カーボネート系高分子及び/又
はラクトン系高分子の混合あるいは共重合比率はエーテ
ル鎖中の酸素原子1に対してカーボネート環又はラクト
ン環ユニットが0.5〜2.0とするのが好ましい。
As a crosslinking method, a reaction by light irradiation is also used. In the same manner as in the above reaction examples, a photosensitive group is introduced into the terminal of the side chain polyether chain, and a crosslinking reaction is performed. Here, the mixing or copolymerization ratio of (A) the polyether-based polymer and (B) the carbonate-based polymer and / or the lactone-based polymer is such that a carbonate ring or lactone ring unit is 0.5 to 1 oxygen atom in the ether chain. It is preferably set to 2.0.

高分子固体電解質のキャリアとなる電解質塩として
は、SCN-、Cl-、Br-、I-、BF4 -、PF6 -、CF3SO3 -、Sb
F6 -、AsF6 -、ClO4 -、B(C6H54 -等のアニオンと、L
i+、Na+、K+等のアルカリ金属カチオン、(C4H94N+
(C2H54N+等の有機カチオン等のカチオンとからなる
電解質塩が挙げられる。
Examples of the electrolyte salt serving as a carrier of the polymer solid electrolyte include SCN , Cl , Br , I , BF 4 , PF 6 , CF 3 SO 3 , and Sb
F 6 -, AsF 6 -, ClO 4 -, B (C 6 H 5) 4 - and an anion such as, L
alkali metal cations such as i + , Na + , K + , (C 4 H 9 ) 4 N + ,
An electrolyte salt composed of a cation such as an organic cation such as (C 2 H 5 ) 4 N + is exemplified.

高分子固体電解質、すなわち、ポリマーマトリックス
と電解質塩の複合体は、ポリマーマトリックスと電解質
塩を溶媒に溶かし、該溶液からキャスティングすること
によって作製できる。あるいは電解質塩を溶解せしめ
た、ポリマーが不溶の溶液にポリマーマトリックスフィ
ルムを浸漬して、膜中に塩を含有させることにより作製
できる。
A solid polymer electrolyte, that is, a composite of a polymer matrix and an electrolyte salt can be prepared by dissolving the polymer matrix and the electrolyte salt in a solvent and casting from the solution. Alternatively, it can be produced by immersing a polymer matrix film in a solution in which a polymer is insoluble, in which an electrolyte salt is dissolved, and allowing the salt to be contained in the film.

本発明の電池は基本的には正極、負極および高分子固
体電解質より構成され、少なくとも一方の電極活物質に
は導電性高分子材料が用いられる。
The battery of the present invention is basically composed of a positive electrode, a negative electrode and a solid polymer electrolyte, and a conductive polymer material is used for at least one of the electrode active materials.

本発明の電池は、アニオンによって導電性高分子がド
ープされてエネルギーを貯え、脱ドープによって外部回
路を通じてエネルギーを放出するものである。また、本
発明の電池においては、このドープ−脱ドープが可逆的
に行われるので、二次電池として使用することができ
る。
In the battery of the present invention, the conductive polymer is doped with anions to store energy, and energy is released through an external circuit by undoping. Further, in the battery of the present invention, since the doping and undoping are performed reversibly, the battery can be used as a secondary battery.

本発明で用いられる導電性高分子はピロール、チオフ
ェン、フラン、ベンゼン、アズレン、アニリン、ジフェ
ニルベンジン、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン
あるいはこれら誘導体を重合した導電性あるいは半導電
性高分子があげられるが特にポリアニリンが好ましい。
これら重合体は酸化によりアニオンと錯体を形成し、還
元によりアニオンが離脱する。
The conductive polymer used in the present invention is a conductive or semiconductive polymer obtained by polymerizing pyrrole, thiophene, furan, benzene, azulene, aniline, diphenylbenzine, diphenylamine, triphenylamine or a derivative thereof, and particularly polyaniline. Is preferred.
These polymers form a complex with an anion by oxidation, and the anion is eliminated by reduction.

導電性高分子と錯体を形成するイオンとしては例え
ば、ClO4 -、PF6 -、AsF6 -、BF4 -、パラトルエンスルホン
酸アニオン、ニトロベンゼンスルホン酸アニオン、Fe
(CN)6 -、CP(CN)6 -などの錯アニオンあるいはAlC
l3、FeCl3、GaCl3などのルイス酸等を挙げることができ
る。
Examples of ions that form a complex with the conductive polymer include ClO 4 , PF 6 , AsF 6 , BF 4 , paratoluenesulfonic acid anion, nitrobenzenesulfonic acid anion, and Fe
(CN) 6 -, CP ( CN) 6 - complex anion or AlC, such as
Examples thereof include Lewis acids such as l 3 , FeCl 3 , and GaCl 3 .

これら導電性高分子は化学重合あるいは電解重合によ
り得られるがどちらの方法を用いても良い。
These conductive polymers are obtained by chemical polymerization or electrolytic polymerization, and either method may be used.

電解重合法は一般には例えば、J.Electrochem,Soc.,V
ol.130,No.7,1506〜1509(1983)、Electrochem.Acta.,
Vol.27,No.1,61〜65(1982)、J.Chem.Soc.,Chem.Commu
n.,1199〜(1984)などに示されているが、単量体と電
解質塩とを溶媒に溶解した液を所定の電解槽に入れ電極
を浸漬し、陽極酸化あるいは陰極還元による電解重合反
応を起こさせることによって行うことができる。
Electropolymerization methods are generally described, for example, in J. Electrochem, Soc., V.
ol. 130, No. 7, 1506-1509 (1983), Electrochem. Acta.,
Vol. 27, No. 1, 61-65 (1982), J. Chem. Soc., Chem. Commu
n., 1199- (1984), etc., a solution prepared by dissolving a monomer and an electrolyte salt in a solvent is placed in a predetermined electrolytic bath, and the electrode is immersed in the electrolytic polymerization reaction by anodic oxidation or cathodic reduction. Can be carried out.

また電解質と溶媒の代りに固体電解質中で電解重合を
行うことにより固体電解質と導電性高分子の複合体を得
ることも可能である。
It is also possible to obtain a composite of a solid electrolyte and a conductive polymer by performing electrolytic polymerization in a solid electrolyte instead of the electrolyte and the solvent.

本発明において、素子を構成する導電性高分子のドー
パントとしては高分子固体電解質中のイオンと同種のも
のが望ましい。したがって、固体電解質中のイオンと同
種のドーパントを用いて導電性高分子を合成し、そのま
ま素子に用いるか、または一旦異種のイオンを用いて重
合し、脱ドーピング処理を行ってから素子を組立てるの
が好ましい。さらに、脱ドーピング処理後固体電解質中
のイオンと同種のイオンをドーピングして素子に使用す
るのが好ましい。
In the present invention, as the dopant of the conductive polymer constituting the device, the same kind as the ion in the polymer solid electrolyte is desirable. Therefore, it is necessary to synthesize a conductive polymer using the same kind of dopant as the ions in the solid electrolyte and use it as it is for the device, or once polymerize it using different types of ions and perform de-doping treatment before assembling the device. Is preferred. Further, it is preferable that the same kind of ions as those in the solid electrolyte are doped after the dedoping treatment and used in the device.

脱ドーピング処理は化学的脱ドーピングと電気化学的
脱ドーピングがあるが、本発明では重合膜を電解液に浸
し、膜が破壊しない範囲でより卑な電位をかけ電気化学
的脱ドーピングが行われる。また、ドーピング処理とは
ドーパントとして用いるイオンが存在する電解質溶液中
に膜を浸漬し、ドーピングが始まる貴な電位をかけるこ
とによって行われる。電解重合を用いる電極は、導電性
高分子を電極上に形成させたのち、そのまま電池用電極
として用いるため、両者の密着正を向上させる方がよ
い。たとえば、研磨材、研磨機等による機械的方法化学
的あるいは電気化学的方法により電極を粗面化して、表
面積を増大させ、電極と導電性高分子の密着性を向上さ
せることができる。さらに機械的方法、化学的あるいは
電気化学的方法により電極に孔を設け、電極両面より成
長してきた導電性高分子を孔を通して一体化させること
により電極と導電性高分子の密着性を向上させることが
できる。これらの方法により導電性高分子の電極からの
脱離、欠落は生じ難く、また集電効率は増大した。
The de-doping treatment includes chemical de-doping and electrochemical de-doping. In the present invention, the polymer film is immersed in an electrolytic solution, and a lower potential is applied to the extent that the film is not broken, thereby performing electrochemical de-doping. The doping treatment is performed by immersing the film in an electrolyte solution containing ions used as dopants and applying a noble potential at which doping starts. In the electrode using electrolytic polymerization, since a conductive polymer is formed on the electrode and then used as it is as a battery electrode, it is better to improve the adhesion between the two. For example, the surface of the electrode can be increased by roughening the electrode by a chemical method or an electrochemical method using a polishing material, a polishing machine, or the like, and the adhesion between the electrode and the conductive polymer can be improved. Improving the adhesion between the electrode and the conductive polymer by providing holes in the electrode by mechanical, chemical or electrochemical methods and integrating the conductive polymer grown from both sides of the electrode through the hole Can be. By these methods, the conductive polymer was hardly detached from the electrode or dropped, and the current collection efficiency was increased.

電極を構成する材料としては、Ni、Pt、Au、Al、Cu等
の金属ステンレス鋼等の合金、SnO2、In2O3等の金属酸
化物あるいは炭素体をポリエステル、ポリ塩化ビニル等
のプラスチック上に蒸着あるいは塗布した導電性を持た
せたコーティング電極あるいはこれらの複合体が用いら
れる。
Examples of the material constituting the electrode include alloys such as metal stainless steel such as Ni, Pt, Au, Al, and Cu; metal oxides such as SnO 2 and In 2 O 3 ; and carbon materials such as plastics such as polyester and polyvinyl chloride. A conductive coating electrode or a composite thereof, which has been deposited or coated thereon, is used.

電極の形態としてはシート状であることが好ましく面
積は1cm2以上、厚さ5μm〜300μmが好ましい。
The electrode is preferably in the form of a sheet and preferably has an area of 1 cm 2 or more and a thickness of 5 μm to 300 μm.

負極としては、カチオンをドープすることのできるポ
リアセチレン、ポリチオフェン、ポリパラフェニレンの
他、ポリフェニレンビニレン、ポリフェニレンキシリレ
ン等の導電性高分子、Li、Na、K、Ag、Zn、Al、Cu等の
金属、あるいは、LiとAl、Mg、Si、Pb、Ga、Inとのリチ
ウム合金等を挙げることができる。
As the negative electrode, cation-doped polyacetylene, polythiophene, polyparaphenylene, conductive polymers such as polyphenylenevinylene, polyphenylenexylylene, and metals such as Li, Na, K, Ag, Zn, Al, and Cu are used. Alternatively, a lithium alloy of Li with Al, Mg, Si, Pb, Ga, and In can be used.

本発明にかかる二次電池の構成の一例を第1図に示
す。1は正極集電体、2は正極活物質、3は負極集電
体、4は負極活物質、5は高分子固体電解質、6は外装
である。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a secondary battery according to the present invention. 1 is a positive electrode current collector, 2 is a positive electrode active material, 3 is a negative electrode current collector, 4 is a negative electrode active material, 5 is a solid polymer electrolyte, and 6 is an exterior.

[実施例] 以下に実施例を挙げ、本発明をさらに詳細に説明す
る。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

実施例1 ビニレンカーボネート50gにベンゾイルパーオキシド
を0.15g加え、脱気、封管後、75℃で20時間反応させて
ポリビニレンカーボネートを得た。
Example 1 0.15 g of benzoyl peroxide was added to 50 g of vinylene carbonate, degassed, sealed, and reacted at 75 ° C. for 20 hours to obtain polyvinylene carbonate.

上記ポリビニレンカーボネート10gとジメトキシポリ
エチレングリコール(MW=400)5.1g、LiBF42.2gをメチ
ルエチルケトンよりキャスティングし、高分子固体電解
質フィルムを作製した。膜のイオン伝導度はケミカル
インピーダンス法により測定し、表−1に示した。
10 g of the above polyvinylene carbonate, 5.1 g of dimethoxy polyethylene glycol (MW = 400), and 2.2 g of LiBF 4 were cast from methyl ethyl ketone to produce a polymer solid electrolyte film. The ionic conductivity of the membrane was measured by a chemical impedance method and is shown in Table 1.

実施例2 実施例1で合成したポリビニルカーボネート10gと、E
O/POランダム共重合体(EO/PO=6/1、MW=600)5.3gとL
iBF42.2gをメチルエチルケトンよりキャスティングし、
高分子固体電解質フィルムを作製した。膜のイオン伝
導度はケミカルインピーダンス法により測定し、表−1
に示した。
Example 2 10 g of the polyvinyl carbonate synthesized in Example 1 and E
O / PO random copolymer (EO / PO = 6/1, MW = 600) 5.3g and L
Cast 2.2 g of iBF 4 from methyl ethyl ketone,
A polymer solid electrolyte film was prepared. The ionic conductivity of the membrane was measured by the chemical impedance method,
It was shown to.

実施例3 実施例1で合成したポリビニレンカーボネート10gとE
O/POブロック共重合体CH3O{(EO)18(PO)OC
H35.3g、LiBF42.2gをメチルエチルケトンよりキャステ
ィングし、高分子固体電解質フィルムを作製した。膜
のイオン伝導度はケミカルインピーダンス法により測定
し、表−1に示した。
Example 3 10 g of polyvinylene carbonate synthesized in Example 1 and E
O / PO block copolymer CH 3 O {(EO) 18 (PO) 32 OC
5.3 g of H 3 and 2.2 g of LiBF 4 were cast from methyl ethyl ketone to produce a polymer solid electrolyte film. The ionic conductivity of the membrane was measured by a chemical impedance method and is shown in Table 1.

実施例4 実施例1で合成したポリビニレンカーボネート10gと
下記に示す3官能性ポリエーテル5g、 CH2{(EO)18・(PO)2EOOH CH{(EO)18・(PO)2EOOH CH2{(EO)18・(PO)2EOOH 架橋剤としてトリレン−2,4−ジイソシアネート0.165
g、ジブチル錫ジラウレート0.005g、LiBF42.2gをメチル
エチルケトンからキャスティングし、80℃で10分加熱し
て、架橋フィルムを作製した。膜を十分乾燥させたの
ち、ケミカルインピーダンス法によりイオン伝導度を測
定し、表−1に示した。
Example 4 10 g of polyvinylene carbonate synthesized in Example 1 and 5 g of a trifunctional polyether shown below, CH 2 {(EO) 18. (PO) 32 EOOH CH {(EO) 18. (PO) 32 EOOH CH 2 {(EO) 18 · (PO) 32 EOOH Tolylene-2,4-diisocyanate 0.165 as a crosslinking agent
g, 0.005 g of dibutyltin dilaurate and 2.2 g of LiBF 4 were cast from methyl ethyl ketone and heated at 80 ° C. for 10 minutes to produce a crosslinked film. After the membrane was sufficiently dried, the ionic conductivity was measured by a chemical impedance method, and the results are shown in Table 1.

ポリアニリン正極の作製例 1.5N H2SO4水溶液中に0.5Mにアニリンを溶かし、+0.
7VvsSCEの定電位重合法によりポリアニリンを合成し
た。このときの重合用電極は10μmブラスト処理をほど
こしたステンレスホイルを使用した。次に0.2N H2SO4
溶液中で電気化学的な脱ドープを行い、20%ヒドラジン
メタノール溶液中に10分間浸漬した。その後プロピレン
カーボネートの1M LiBF4溶液中で電気化学的にドーピン
グを行った。
Preparation Example of Polyaniline Positive Electrode Dissolve aniline to 0.5M in 1.5NH 2 SO 4 aqueous solution,
Polyaniline was synthesized by potentiostatic polymerization of 7V vs SCE. At this time, a stainless steel foil subjected to a 10 μm blast treatment was used as an electrode for polymerization. Next, electrochemical dedoping was performed in a 0.2 NH 2 SO 4 aqueous solution, and the resultant was immersed in a 20% hydrazine methanol solution for 10 minutes. Then, it was electrochemically doped in a 1 M LiBF 4 solution of propylene carbonate.

実施例5 上記のポリアニリン正極上に実施例1で示した高分子
固体電解質フィルムをキャスティングし、さらに、そ
の上に50μmのリチウムホイルを圧着して、第1図に示
す電池を作製した。
Example 5 The polymer solid electrolyte film shown in Example 1 was cast on the above-mentioned polyaniline positive electrode, and then a 50 μm lithium foil was pressed thereon to produce the battery shown in FIG.

本電池の充放電試験を行い、放電用量を表−2に示し
た。
The battery was subjected to a charge / discharge test, and the discharge amount was shown in Table-2.

実施例6、7、8 実施例5において高分子固体電解質フィルムを、
、とし、同様に第1図に示す電池を作製した。
Examples 6, 7, 8 In Example 5, the polymer solid electrolyte film was
In the same manner, the battery shown in FIG. 1 was produced.

電池の充放電試験を行い、充電容量を表−2に示し
た。
The battery was subjected to a charge / discharge test, and the charge capacity was shown in Table-2.

比較例1 実施例4で用いた3官能性ポリエーテル5.0gとトリレ
ン−2,4−ジイソシアネート0.165g、ジブチル錫ジラウ
レート0.005g、LiBF42.2gをメチルエチルケトンからキ
ャスティングし、80℃で10分間加熱して架橋フィルム
を作製した。膜を十分乾燥させたのち、ケミカルインピ
ーダンス法によりイオン伝導度を測定し、表−1に示し
た。
Comparative Example 1 5.0 g of the trifunctional polyether used in Example 4, 0.165 g of tolylene-2,4-diisocyanate, 0.005 g of dibutyltin dilaurate and 2.2 g of LiBF 4 were cast from methyl ethyl ketone and heated at 80 ° C. for 10 minutes. Thus, a crosslinked film was prepared. After the membrane was sufficiently dried, the ionic conductivity was measured by a chemical impedance method, and the results are shown in Table 1.

比較例2 比較例1で作製した架橋フィルムを実施例5と同様
にポリアニリン正極上にキャスティングし、第1図に示
す電池を作製した。電池の充放電試験を行い、放電容量
を表−2に示した。
Comparative Example 2 The crosslinked film produced in Comparative Example 1 was cast on a polyaniline positive electrode in the same manner as in Example 5 to produce a battery shown in FIG. The battery was subjected to a charge / discharge test, and the discharge capacity was shown in Table-2.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明の構成によれば、高イオ
ン伝導度を有する高分子固体電解質を得ることができ、
また、この高分子固体電解質を利用してドープ、脱ドー
プが行われやすく、容量の大きい二次電池を得ることが
できる。
[Effect of the Invention] As described above, according to the configuration of the present invention, a polymer solid electrolyte having high ionic conductivity can be obtained,
Further, doping and undoping are easily performed by using the polymer solid electrolyte, and a secondary battery having a large capacity can be obtained.

【図面の簡単な説明】 第1図は、実施例および比較例における電池の構成を説
明する図。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of batteries in Examples and Comparative Examples.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 10/36 - 10/40 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01M 10/36-10/40

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】少なくとも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において、該ポリマーマ
トリックスが(A)ポリエーテル鎖からなる高分子と
(B)カボネート系の高分子を主成分とすることを特徴
とする高分子固体電解質。
1. A polymer solid electrolyte comprising at least a polymer matrix and an electrolyte salt, wherein the polymer matrix comprises (A) a polymer comprising a polyether chain and (B) a carbonate-based polymer as main components. Characterized polymer solid electrolyte.
【請求項2】導電性または半導体高分子材料を活物質と
し、電解質として請求項(1)記載の高分子固体電解質
を用いることを特徴とする二次電池。
2. A secondary battery using a conductive or semiconductive polymer material as an active material and using the polymer solid electrolyte according to claim 1 as an electrolyte.
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