Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6401586B2 - Aliphatic polycarbonate resin, solid electrolyte, and lithium ion secondary battery - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6401586B2 - Aliphatic polycarbonate resin, solid electrolyte, and lithium ion secondary battery - Google Patents

Aliphatic polycarbonate resin, solid electrolyte, and lithium ion secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP6401586B2
JP6401586B2 JP2014239291A JP2014239291A JP6401586B2 JP 6401586 B2 JP6401586 B2 JP 6401586B2 JP 2014239291 A JP2014239291 A JP 2014239291A JP 2014239291 A JP2014239291 A JP 2014239291A JP 6401586 B2 JP6401586 B2 JP 6401586B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
polycarbonate resin
aliphatic polycarbonate
solid electrolyte
present
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014239291A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016098370A5 (en
JP2016098370A (en
Inventor
孝至 森岡
孝至 森岡
富永 洋一
洋一 富永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lintec Corp
Tokyo University of Agriculture and Technology NUC
Original Assignee
Lintec Corp
Tokyo University of Agriculture and Technology NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lintec Corp, Tokyo University of Agriculture and Technology NUC filed Critical Lintec Corp
Priority to JP2014239291A priority Critical patent/JP6401586B2/en
Publication of JP2016098370A publication Critical patent/JP2016098370A/en
Publication of JP2016098370A5 publication Critical patent/JP2016098370A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6401586B2 publication Critical patent/JP6401586B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

本発明は、脂肪族ポリカーボネート樹脂、固体電解質、およびリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to an aliphatic polycarbonate resin, a solid electrolyte, and a lithium ion secondary battery.

固体電解質は、液体電解質とは異なり、液漏れの心配がなく、軽量かつフレキシブルな電解質であるため、リチウムイオン等を用いた二次電池等への応用が期待される。代表的な固体電解質として、ポリエチレンオキシド(PEO)等のポリエーテル系電解質が多く研究されてきた。例えば、非特許文献1には、シアノエポキシドを高分子化したポリエチンレンオキシドが記載されている。
また、近年、ポリカーボネート系の電解質に関する研究が進められている。例えば、特許文献1には、ポリアルキレンカーボネートユニットを主鎖に有する有機高分子、金属塩、並びにこれら有機高分子および金属塩と相溶性の有機溶媒を含有してなる高分子固体電解質が記載されている。特許文献2には、エポキシドと二酸化炭素との共重合体であるポリカーボネートおよび金属塩を含む高分子固体電解質が記載されている。特許文献3には、エーテル結合を介して置換基が結合した構造を有する側鎖を備えた脂肪族ポリカーボネートと、電解質塩化合物と、を含有する固体高分子電解質が記載されている。
Unlike a liquid electrolyte, a solid electrolyte is a lightweight and flexible electrolyte that does not have to worry about liquid leakage. Therefore, it is expected to be applied to a secondary battery using lithium ions or the like. As a representative solid electrolyte, many polyether electrolytes such as polyethylene oxide (PEO) have been studied. For example, Non-Patent Document 1 describes a polyethylene glycol obtained by polymerizing cyanoepoxide.
In recent years, research on polycarbonate-based electrolytes has been promoted. For example, Patent Document 1 describes an organic polymer and metal salt having a polyalkylene carbonate unit in the main chain, and a polymer solid electrolyte containing an organic solvent compatible with these organic polymer and metal salt. ing. Patent Document 2 describes a polymer solid electrolyte containing a polycarbonate, which is a copolymer of epoxide and carbon dioxide, and a metal salt. Patent Document 3 describes a solid polymer electrolyte containing an aliphatic polycarbonate having a side chain having a structure in which a substituent is bonded via an ether bond, and an electrolyte salt compound.

特許第3384174号公報Japanese Patent No. 3384174 特開2013−155213号公報JP 2013-155213 A 特開2010−287563号公報JP 2010-287563 A

Journal of Macromolecular Science, Chemistry 7 1484−1508(1973).Journal of Macromolecular Science, Chemistry 7 1484-1508 (1973).

しかしながら、実用化レベルのイオン伝導度は得られておらず、新たな高分子設計が必要である。   However, practical ion conductivity has not been obtained, and a new polymer design is required.

本発明は、実用化レベルのイオン伝導度を得ることができる脂肪族ポリカーボネート樹脂、固体電解質、およびリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an aliphatic polycarbonate resin, a solid electrolyte, and a lithium ion secondary battery capable of obtaining a practical level of ionic conductivity.

本発明の一態様に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂は、下記一般式(1)で表される基を有する構成単位を含む。   The aliphatic polycarbonate resin which concerns on 1 aspect of this invention contains the structural unit which has group represented by following General formula (1).

Figure 0006401586
Figure 0006401586

(前記一般式(1)中、Rは電子吸引性基であり、Lは1または2であり、mは0または正の整数である。) (In the general formula (1), R 1 is an electron-withdrawing group, L is 1 or 2, and m is 0 or a positive integer.)

本発明の一態様に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂において、前記一般式(1)で表される基を有する構成単位は、下記一般式(2)で表される構成単位を含むことが好ましい。   In the aliphatic polycarbonate resin according to one embodiment of the present invention, the structural unit having a group represented by the general formula (1) preferably includes a structural unit represented by the following general formula (2).

Figure 0006401586
Figure 0006401586

(前記一般式(2)中、R、L、およびmは前記と同様であり、nは正の整数であり、Rは水素原子またはアルキル基である。) (In the general formula (2), R 1 , L, and m are the same as described above, n is a positive integer, and R 2 is a hydrogen atom or an alkyl group.)

本発明の一態様に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂において、前記Rとしてのアルキル基は、炭素数1〜3のアルキル基であることが好ましい。 In the aliphatic polycarbonate resin according to one embodiment of the present invention, the alkyl group as R 2 is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.

本発明の一態様に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂において、前記Rは、水素原子またはメチル基であることが好ましい。 In the aliphatic polycarbonate resin according to one embodiment of the present invention, R 2 is preferably a hydrogen atom or a methyl group.

本発明の一態様に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂において、前記mは、0以上5以下の整数であることが好ましい。   In the aliphatic polycarbonate resin according to one embodiment of the present invention, m is preferably an integer of 0 or more and 5 or less.

本発明の一態様に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂において、前記Rは、シアノ基、環状エーテル基、および環状カーボネート基からなる群から選択される基であることが好ましい。 In the aliphatic polycarbonate resin according to an aspect of the present invention, R 1 is preferably a group selected from the group consisting of a cyano group, a cyclic ether group, and a cyclic carbonate group.

本発明の一態様に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂において、前記Rは、シアノ基、1,3−ジオキソラン−2−オン−4−イル基、2−テトラヒドロフラニル基、または3−テトラヒドロフラニル基であることが好ましい。 In the aliphatic polycarbonate resin according to one embodiment of the present invention, R 1 is a cyano group, a 1,3-dioxolan-2-one-4-yl group, a 2-tetrahydrofuranyl group, or a 3-tetrahydrofuranyl group. It is preferable.

本発明の一態様に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂において、前記Rは、シアノ基であることが好ましい。 In the aliphatic polycarbonate resin according to one embodiment of the present invention, R 1 is preferably a cyano group.

本発明の一態様に係る固体電解質は、前述の本発明の一態様に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂と、金属塩とを含むことが好ましい。   The solid electrolyte according to one embodiment of the present invention preferably includes the aliphatic polycarbonate resin according to one embodiment of the present invention and a metal salt.

本発明の一態様に係る固体電解質において、前記金属塩は、リチウム塩であることが好ましい。   In the solid electrolyte according to one embodiment of the present invention, the metal salt is preferably a lithium salt.

本発明の一態様に係る固体電解質において、前記リチウム塩として、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドおよびリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドの少なくとも一種を含むことが好ましい。   In the solid electrolyte according to one embodiment of the present invention, the lithium salt preferably includes at least one of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide and lithium bis (fluorosulfonyl) imide.

本発明の一態様に係る固体電解質において、前記脂肪族ポリカーボネート樹脂中の全カーボネート基に対する金属のモル比(金属/全カーボネート基)が0.05以上4以下であることが好ましい。   In the solid electrolyte according to one embodiment of the present invention, the molar ratio of metal to all carbonate groups (metal / total carbonate groups) in the aliphatic polycarbonate resin is preferably 0.05 or more and 4 or less.

本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池は、前述の本発明の一態様に係る固体電解質を含むことが好ましい。   The lithium ion secondary battery according to one embodiment of the present invention preferably includes the solid electrolyte according to one embodiment of the present invention described above.

前述の本発明の一態様によれば、実用化レベルのイオン伝導度を得ることができる脂肪族ポリカーボネート樹脂、固体電解質、およびリチウムイオン二次電池を提供することができる。   According to one embodiment of the present invention described above, it is possible to provide an aliphatic polycarbonate resin, a solid electrolyte, and a lithium ion secondary battery that can obtain a practical level of ionic conductivity.

実施例で合成したエポキシドモノマーのH−NMRスペクトルである。It is a 1 H-NMR spectrum of the epoxide monomer synthesized in Example. 実施例で合成した脂肪族ポリカーボネート樹脂AのH−NMRスペクトルである。Is a 1 H-NMR spectrum of the aliphatic polycarbonate resins A synthesized in Example. 温度の逆数とイオン伝導度の常用対数との関係を示すアレニウスプロットである。It is an Arrhenius plot which shows the relationship between the reciprocal of temperature, and the common logarithm of ion conductivity.

本発明について一実施形態を例に挙げて説明する。   The present invention will be described by taking one embodiment as an example.

[脂肪族ポリカーボネート樹脂]
本実施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂は、下記一般式(1)で表される基を有する構成単位を含む。下記一般式(1)で表される基を脂肪族ポリカーボネート樹脂の側鎖に導入することにより、イオン伝導度を向上させることができる。
[Aliphatic polycarbonate resin]
The aliphatic polycarbonate resin according to the present embodiment includes a structural unit having a group represented by the following general formula (1). By introducing a group represented by the following general formula (1) into the side chain of the aliphatic polycarbonate resin, the ionic conductivity can be improved.

Figure 0006401586
Figure 0006401586

前記一般式(1)中、Rは電子吸引性基であり、Lは1または2であり、mは0または正の整数である。
本実施形態において、mは0以上5以下の整数であることが好ましい。mが5以下であれば、モノマーの重合が進みやすくなる。さらには、エーテル鎖はカチオンと溶媒和構造をとるため、エーテル鎖が短い方が、イオン伝導がより良好となる。
本実施形態において、mは0以上3以下の整数であることがより好ましく、1または2であることがさらに好ましい。
In the general formula (1), R 1 is an electron-withdrawing group, L is 1 or 2, and m is 0 or a positive integer.
In the present embodiment, m is preferably an integer of 0 or more and 5 or less. If m is 5 or less, the polymerization of the monomer is easy to proceed. Furthermore, since the ether chain takes a solvated structure with the cation, the shorter the ether chain, the better the ionic conduction.
In the present embodiment, m is more preferably an integer of 0 or more and 3 or less, and further preferably 1 or 2.

本実施形態において、「電子吸引性基」とは、塩の解離を促進する効果を持つ置換基である。
本実施形態において、Rとしての電子吸引性基としては、例えば、シアノ基、環状エーテル基、環状カーボネート基、ハロゲン原子、およびスルホニル基等が挙げられる。前記一般式(1)で表される基を有する構成単位が複数存在する場合、複数のRは、互いに同一でも異なっていてもよい。
In the present embodiment, the “electron withdrawing group” is a substituent having an effect of promoting dissociation of the salt.
In the present embodiment, examples of the electron-withdrawing group as R 1 include a cyano group, a cyclic ether group, a cyclic carbonate group, a halogen atom, and a sulfonyl group. When there are a plurality of structural units having a group represented by the general formula (1), the plurality of R 1 may be the same as or different from each other.

本実施形態において、Rは、シアノ基、環状エーテル基、および環状カーボネート基からなる群から選択される基であることが好ましい。環状エーテル基としては、例えば、2−テトラヒドロフラニル基、3−テトラヒドロフラニル基、2−テトラヒドロピラニル基、3−テトラヒドロピラニル基、4−テトラヒドロピラニル基、2−オキセパニル基、3−オキセパニル基、および4−オキセパニル基等が挙げられる。環状カーボネート基としては、例えば、1,3−ジオキセタン−2−オン−4−イル基、1,3−ジオキソラン−2−オン−4−イル基、1,3−ジオキサン−2−オン−4−イル基、1,3−ジオキサン−2−オン−5−イル基、1,3−ジオキセパン−2−オン−4−イル基、および1,3−ジオキセパン−2−オン−5−イル基等が挙げられる。 In the present embodiment, R 1 is preferably a group selected from the group consisting of a cyano group, a cyclic ether group, and a cyclic carbonate group. Examples of the cyclic ether group include a 2-tetrahydrofuranyl group, a 3-tetrahydrofuranyl group, a 2-tetrahydropyranyl group, a 3-tetrahydropyranyl group, a 4-tetrahydropyranyl group, a 2-oxepanyl group, and a 3-oxepanyl group. And 4-oxepanyl group. Examples of the cyclic carbonate group include a 1,3-dioxetan-2-one-4-yl group, a 1,3-dioxolan-2-one-4-yl group, and a 1,3-dioxan-2-one-4-yl group. Yl group, 1,3-dioxan-2-one-5-yl group, 1,3-dioxepan-2-one-4-yl group, 1,3-dioxepan-2-one-5-yl group and the like Can be mentioned.

本実施形態において、Rがシアノ基のとき、Lは2であることが好ましく、Rが環状エーテル基および環状カーボネート基からなる群から選択される基であるとき、Lは1であることが好ましい。 In this embodiment, when R 1 is a cyano group, L is preferably 2. When R 1 is a group selected from the group consisting of a cyclic ether group and a cyclic carbonate group, L is 1. Is preferred.

本実施形態において、Rは、シアノ基、2−テトラヒドロフラニル基、3−テトラヒドロフラニル基、または1,3−ジオキソラン−2−オン−4−イル基であることがより好ましく、イオン伝導性をさらに向上させる観点から、シアノ基であることがさらに好ましい。 In the present embodiment, R 1 is more preferably a cyano group, a 2-tetrahydrofuranyl group, a 3-tetrahydrofuranyl group, or a 1,3-dioxolan-2-one-4-yl group, and has an ionic conductivity. From the viewpoint of further improvement, a cyano group is more preferable.

本実施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂は、前記一般式(1)で表される基を有する構成単位として、アルキレンカーボネートを含むことが好ましい。アルキレンカーボネートとしては、カーボネート基に、一般式−(CH−で表されるメチレン鎖が結合している構造であることが好ましい。xは、1以上の整数であることが好ましく、2以上10以下の整数であることがより好ましく、2以上6以下の整数であることがさらに好ましい。具体的には、アルキレンカーボネートとしては、例えば、メチレンカーボネート、エチレンカーボネート、トリメチレンカーボネート、テトラメチレンカーボネート、ペンタメチレンカーボネート、およびヘキサメチレンカーボネート等が挙げられる。側鎖としての前記一般式(1)で表される基は、前述のメチレン鎖のいずれかの水素原子に換えて、炭素原子に結合していることが好ましい。前述のメチレン鎖は、置換基を有していてもよく、当該置換基としては、例えばアルキル基等が挙げられる。 The aliphatic polycarbonate resin according to this embodiment preferably contains an alkylene carbonate as a structural unit having a group represented by the general formula (1). The alkylene carbonate preferably has a structure in which a methylene chain represented by the general formula — (CH 2 ) x — is bonded to the carbonate group. x is preferably an integer of 1 or more, more preferably an integer of 2 or more and 10 or less, and further preferably an integer of 2 or more and 6 or less. Specifically, examples of the alkylene carbonate include methylene carbonate, ethylene carbonate, trimethylene carbonate, tetramethylene carbonate, pentamethylene carbonate, and hexamethylene carbonate. The group represented by the general formula (1) as a side chain is preferably bonded to a carbon atom in place of any hydrogen atom in the methylene chain. The aforementioned methylene chain may have a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group.

合成の容易性およびイオン伝導度向上の観点から、本実施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂は、エチレンカーボネートを含むことが好ましく、エチレンカーボネートとして、下記一般式(2)で表される構成単位を含むことがより好ましい。すなわち、本実施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂は、下記一般式(2)で表される構成単位を含むことが好ましい。   From the viewpoint of ease of synthesis and improvement of ionic conductivity, the aliphatic polycarbonate resin according to this embodiment preferably contains ethylene carbonate, and includes a structural unit represented by the following general formula (2) as ethylene carbonate. It is more preferable. That is, the aliphatic polycarbonate resin according to the present embodiment preferably includes a structural unit represented by the following general formula (2).

Figure 0006401586
Figure 0006401586

前記一般式(2)中、R、L、およびmは前記と同様であり、nは正の整数であり、Rは水素原子またはアルキル基である。
本実施形態において、前記Rとしてのアルキル基は、炭素数1〜3のアルキル基であることが好ましく、炭素数1または2のアルキル基であることがより好ましい。炭素数1〜3のアルキル基としては、例えば、メチル基およびエチル基等が挙げられる。
は、好ましくは水素原子またはメチル基であり、より好ましくは水素原子である。
In the general formula (2), R 1 , L, and m are the same as described above, n is a positive integer, and R 2 is a hydrogen atom or an alkyl group.
In the present embodiment, the alkyl group as R 2 is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms. Examples of the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms include a methyl group and an ethyl group.
R 2 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, and more preferably a hydrogen atom.

本実施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂の分子量は、重量平均分子量(Mw)で表す場合、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定した標準ポリスチレン換算で、5,000〜5,000,000の範囲であることが好ましく、10,000〜1,000,000の範囲であることがより好ましい。   The molecular weight of the aliphatic polycarbonate resin according to the present embodiment is 5,000 to 5,000,000 in terms of standard polystyrene measured by a gel permeation chromatography (GPC) method when expressed in terms of weight average molecular weight (Mw). The range is preferable, and the range of 10,000 to 1,000,000 is more preferable.

(脂肪族ポリカーボネート樹脂の製造方法)
本実施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂の製造方法は、特に限定されない。本実施形態の脂肪族ポリカーボネート樹脂は、例えば、後述の実施例に記載のように、重合触媒の存在下、前記一般式(1)で表される基を有するエポキシドモノマー(下記一般式(3))と、二酸化炭素とを、共重合させることにより、製造することができる。
(Method for producing aliphatic polycarbonate resin)
The manufacturing method of the aliphatic polycarbonate resin according to the present embodiment is not particularly limited. The aliphatic polycarbonate resin of the present embodiment includes, for example, an epoxide monomer having a group represented by the general formula (1) in the presence of a polymerization catalyst (described by the following general formula (3), as described in Examples below. ) And carbon dioxide can be copolymerized.

Figure 0006401586
Figure 0006401586

(前記一般式(3)中、R、R、L、およびmは、前記と同様である。) (In the general formula (3), R 1 , R 2 , L, and m are the same as described above.)

なお、高い反応性を有し、重合時にエポキシドが開環しやすいことから、Rは、好ましくは水素原子またはメチル基であり、より好ましくは水素原子である。 Note that R 2 is preferably a hydrogen atom or a methyl group, more preferably a hydrogen atom, because it has high reactivity and the epoxide is easy to open during polymerization.

本実施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂を製造する際に使用する重合触媒としては、特に限定されず、有機亜鉛系触媒および金属サレン錯体触媒(例えば、コバルトサレン錯体触媒等)等が例示できる。   It does not specifically limit as a polymerization catalyst used when manufacturing the aliphatic polycarbonate resin which concerns on this embodiment, An organic zinc type catalyst, a metal salen complex catalyst (for example, cobalt salen complex catalyst etc.), etc. can be illustrated.

エポキシドモノマーと二酸化炭素との共重合反応に使用する重合触媒の使用量は、例えば、有機亜鉛系触媒の場合には、エポキシドモノマー1モルに対して0.2モル以下であることが好ましく、より好ましくは0.1モル以下、さらに好ましくは0.05モル以下である。また例えば、金属サレン錯体触媒の場合には、エポキシドモノマー1モルに対して、0.05モル以下であることが好ましく、より好ましくは0.01モル以下、さらに好ましくは0.001モル以下である。
さらに、金属サレン錯体触媒を使用する場合には助触媒を使用することができる。助触媒としては、例えばオニウム塩化合物が好ましい。前記オニウム塩化合物の具体例として、特に限定されないが、高い反応活性を有する観点から、ビス(トリフェニルホスフォラニリデン)アンモニウムクロリド(PPNCl)、ピペリジン、ビス(トリフェニルホスフォラニリデン)アンモニウムフルオリド(PPNF)、アンモニウムペンタフルオロベンゾエート(PPNOBzF)、およびテトラ−n−ブチルアンモニウムクロライド(nBuNCl)等が好ましい。
The amount of the polymerization catalyst used for the copolymerization reaction of the epoxide monomer and carbon dioxide is preferably 0.2 mol or less with respect to 1 mol of the epoxide monomer in the case of an organozinc catalyst, for example. Preferably it is 0.1 mol or less, More preferably, it is 0.05 mol or less. In addition, for example, in the case of a metal salen complex catalyst, it is preferably 0.05 mol or less, more preferably 0.01 mol or less, further preferably 0.001 mol or less with respect to 1 mol of the epoxide monomer. .
Further, when a metal salen complex catalyst is used, a cocatalyst can be used. As the promoter, for example, an onium salt compound is preferable. Specific examples of the onium salt compound include, but are not limited to, bis (triphenylphosphoranylidene) ammonium chloride (PPNCl), piperidine, bis (triphenylphosphoranylidene) ammonium fluoride from the viewpoint of high reaction activity. (PPNF), ammonium pentafluorobenzoate (PPNOBzF 5 ), tetra-n-butylammonium chloride (nBu 4 NCl) and the like are preferable.

なお、圧力等の重合条件は、触媒の種類によっても最適条件が異なるが、例えば、反応容器内の二酸化炭素の圧力は、0.1MPa以上10MPa以下、好ましくは、0.5MPa以上7.0MPa以下である。
また、重合温度は、例えば、有機亜鉛系触媒の場合には、40℃以上100℃以下、好ましくは、60℃以上80℃以下程度である。また例えば、コバルトサレン錯体触媒の場合には、触媒作用が良好に働き、反応速度が促進されることから、室温(25℃)程度が好ましい。
The optimum polymerization conditions such as pressure vary depending on the type of catalyst. For example, the pressure of carbon dioxide in the reaction vessel is 0.1 MPa or more and 10 MPa or less, preferably 0.5 MPa or more and 7.0 MPa or less. It is.
The polymerization temperature is, for example, 40 ° C. or more and 100 ° C. or less, preferably 60 ° C. or more and 80 ° C. or less in the case of an organozinc catalyst. Further, for example, in the case of a cobalt-salen complex catalyst, the catalytic action works well and the reaction rate is accelerated, so that the room temperature (25 ° C.) is preferable.

前記エポキシドモノマーと二酸化炭素とを共重合させる方法において、出発原料として用いられるエポキシドモノマーとしては、例えば、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシド等が挙げられる。
なお、前記一般式(1)で表される基を有するエポキシドモノマーは、例えば、非特許文献1に記載された方法により合成することができるが、合成方法は、非特許文献1に記載の合成方法に限定されない。
In the method of copolymerizing the epoxide monomer and carbon dioxide, examples of the epoxide monomer used as a starting material include ethylene oxide and propylene oxide.
In addition, although the epoxide monomer which has group represented by the said General formula (1) is compoundable by the method described in the nonpatent literature 1, for example, the synthesis method is the synthesis | combination described in the nonpatent literature 1. The method is not limited.

本実施形態における脂肪族ポリカーボネート樹脂は、前記一般式(1)で表される基を有するエポキシドモノマーを重合させる他に、さらに別の構造を有するモノマーを共存させて重合反応を行ってもよい。共重合させるモノマーとしては、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、アリル基等の不飽和二重結合を有する基を有するモノマーが挙げられる。具体的には、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリルアミド、メタクリル酸メチル、メタクリルアミド、ブタジエン、アクリロニトリル、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、2−エトキシエチルアクリレート、2−(2−エトキシエトキシ)エチルアクリレート、ジエチレングリコールエチルエーテルアクリレート、ポリエチレングリコールアルキルエーテルアクリレート、ポリプロピレングリコールアルキルエーテルアクリレート、および2−シアノエチルアクリレート等の化合物が挙げられる。   In addition to polymerizing the epoxide monomer having the group represented by the general formula (1), the aliphatic polycarbonate resin in this embodiment may be subjected to a polymerization reaction in the presence of a monomer having another structure. Examples of the monomer to be copolymerized include monomers having a group having an unsaturated double bond such as an acryloyl group, a methacryloyl group, a vinyl group, and an allyl group. Specifically, for example, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, acrylamide, methyl methacrylate, methacrylamide, butadiene, acrylonitrile, styrene, vinyl acetate, vinyl chloride, 2-ethoxyethyl acrylate, 2- (2 -Ethoxyethoxy) ethyl acrylate, diethylene glycol ethyl ether acrylate, polyethylene glycol alkyl ether acrylate, polypropylene glycol alkyl ether acrylate, and compounds such as 2-cyanoethyl acrylate.

本実施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂は、イオン伝導性の観点から、前記一般式(2)で表される繰り返し単位を、全繰り返し単位中、50モル%以上含むことが好ましく、80モル%以上含むことがより好ましい。   From the viewpoint of ion conductivity, the aliphatic polycarbonate resin according to the present embodiment preferably contains the repeating unit represented by the general formula (2) in an amount of 50 mol% or more, and 80 mol% or more in all repeating units. More preferably.

[固体電解質]
本実施形態に係る固体電解質は、本実施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂と、金属塩とを含む。
固体電解質中の脂肪族ポリカーボネート樹脂の含有量は、(固体電解質の)5質量%以上99質量%以下であることが好ましく、10質量%以上95質量%以下であることがより好ましい。
[Solid electrolyte]
The solid electrolyte according to the present embodiment includes the aliphatic polycarbonate resin according to the present embodiment and a metal salt.
The content of the aliphatic polycarbonate resin in the solid electrolyte is preferably 5% by mass to 99% by mass (of the solid electrolyte), and more preferably 10% by mass to 95% by mass.

本実施形態に係る固体電解質において、金属塩は、アルカリ金属塩のうちの少なくとも1種であることが好ましい。アルカリ金属塩としては、例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、およびカリウム塩等が挙げられる。   In the solid electrolyte according to the present embodiment, the metal salt is preferably at least one of alkali metal salts. Examples of the alkali metal salt include lithium salt, sodium salt, potassium salt and the like.

本実施形態において、金属塩は、リチウム塩であることが好ましい。固体電解質中で金属塩は、アルカリ金属等の陽イオンおよび当該陽イオンの対イオンとして存在し得る。金属塩がリチウム塩であれば、エネルギー密度がより高くなる。
リチウム塩としては、例えば、LiClO、LiBF、LiI、LiPF、LiCFSO、LiCFCOO、LiNO、LiAsF、LiSbF、LiAlCl、LiCl、LiBr、LiB(C、LiCHSO、LiCSO、Li(CFSON、Li(CSO)N、Li(FSON、およびLi[(COB等を挙げることができる。これらの中でも、イオン伝導性の観点から、Li(CFSON(リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド:LiTFSI)およびLi(FSON(リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド:LiFSI)の少なくとも一種含むことがより好ましい。複数種類の金属塩が固体電解質に含まれていてもよい。
In the present embodiment, the metal salt is preferably a lithium salt. In the solid electrolyte, the metal salt can exist as a cation such as an alkali metal and a counter ion of the cation. If the metal salt is a lithium salt, the energy density is higher.
Examples of the lithium salt, LiClO 4, LiBF 4, LiI , LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 COO, LiNO 3, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, LiCl, LiBr, LiB (C 2 H 5) 4 , LiCH 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2 ) N, Li (FSO 2 ) 2 N, and Li [(CO 2 ) 2 ] 2 B and the like. Among these, from the viewpoint of ion conductivity, Li (CF 3 SO 2 ) 2 N (lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide: LiTFSI) and Li (FSO 2 ) 2 N (lithium bis (fluorosulfonyl) imide: LiFSI It is more preferable to include at least one of the above. Multiple types of metal salts may be included in the solid electrolyte.

本実施形態に係る固体電解質において、本実施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂中の全カーボネート基(−O−CO−O−)に対する金属(金属塩に由来する金属のことであり、金属塩から解離した金属イオンの他、金属塩から解離していない金属をも含む概念とする)のモル比(金属/全カーボネート基)は、0.05以上4以下であることが好ましく、0.1以上3以下であることがより好ましく、0.1以上2以下であることがさらに好ましい。   In the solid electrolyte according to the present embodiment, a metal (which is a metal derived from a metal salt) with respect to all carbonate groups (—O—CO—O—) in the aliphatic polycarbonate resin according to the present embodiment, and dissociates from the metal salt. The molar ratio (metal / total carbonate group) is preferably 0.05 or more and 4 or less, preferably 0.1 or more and 3 or less. Or less, more preferably 0.1 or more and 2 or less.

本実施形態に係る固体電解質は、本発明の目的を損なわない限りにおいて、本実施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂および金属塩以外の成分を含んでいてもよい。   The solid electrolyte according to the present embodiment may contain components other than the aliphatic polycarbonate resin and the metal salt according to the present embodiment as long as the object of the present invention is not impaired.

例えば、本実施形態に係る固体電解質は、溶媒を含まない固体状(溶媒非含有固体電解質)であってもよいが、溶媒を含むゲル状(高分子ゲル電解質)であってもよい。固体電解質が高分子ゲル電解質である場合、高分子ゲル電解質中の溶媒の含有量は、通常、固体電解質全体の30質量%以上99質量%以下である。   For example, the solid electrolyte according to the present embodiment may be a solid (solvent-free solid electrolyte) that does not include a solvent, or may be a gel (polymer gel electrolyte) that includes a solvent. When the solid electrolyte is a polymer gel electrolyte, the content of the solvent in the polymer gel electrolyte is usually 30% by mass or more and 99% by mass or less of the entire solid electrolyte.

本実施形態に係る固体電解質を製造する方法は、特に限定されないが、例えば、モノマーを重合させて脂肪族ポリカーボネート樹脂を得てから金属塩を含有させてもよいし、金属塩の存在下でモノマーを重合させて脂肪族ポリカーボネート樹脂を形成させてもよい。前者の方法の場合、例えば、本実施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂に、金属塩および溶媒を加えて溶解させ、溶媒を除去することで固体電解質を得ることができる。   The method for producing the solid electrolyte according to the present embodiment is not particularly limited. For example, the monomer may be polymerized to obtain an aliphatic polycarbonate resin, and then the metal salt may be contained, or the monomer in the presence of the metal salt. May be polymerized to form an aliphatic polycarbonate resin. In the case of the former method, for example, a solid electrolyte can be obtained by adding a metal salt and a solvent to the aliphatic polycarbonate resin according to the present embodiment and dissolving it, and then removing the solvent.

本実施形態に係る固体電解質の形態や構成等は、特に限定されない。例えば、膜状の固体電解質膜であってもよい。固体電解質膜は、自立性を有することが好ましい。自立性を有する固体電解質膜は、取り扱い性に優れる。自立性を有する膜とは、固体電解質膜を支持体から形状を保ったまま剥がすことができ、取り扱うことのできる膜である。
固体電解質膜は、次のようにして製造することができる。例えば、本施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂、金属塩、および溶媒を含む混合溶液を支持体の表面に塗布して塗膜を形成し、塗膜中の溶媒を除去することにより、膜状の固体電解質膜を得ることができる。このとき、支持体から固体電解質膜を剥離する必要がある場合には、支持体の表面に剥離処理が施されていることが好ましい。
The form and configuration of the solid electrolyte according to the present embodiment are not particularly limited. For example, a membrane-like solid electrolyte membrane may be used. The solid electrolyte membrane is preferably self-supporting. A solid electrolyte membrane having self-supporting properties is excellent in handling. The self-supporting membrane is a membrane that can be handled by being able to peel off the solid electrolyte membrane while maintaining its shape from the support.
The solid electrolyte membrane can be manufactured as follows. For example, aliphatic polycarbonate resin according to the present implementation embodiment, a metal salt, and a mixed solution containing a solvent is applied to the surface of the support to form a coating film, by removing the solvent in the coating film, film-like The solid electrolyte membrane can be obtained. At this time, when it is necessary to peel the solid electrolyte membrane from the support, it is preferable that the surface of the support is subjected to a peeling treatment.

本実施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂において、主鎖にはカーボネート基(−O−CO−O−)が含まれており、その主鎖に結合している側鎖には電子吸引性基が含まれているため、塩の解離性およびポリマーの柔軟性が増し、金属塩を多量に溶解させても結晶化し難い。そのため、本実施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂を含む固体電解質は、金属塩を多量に溶解させて、キャリア密度を増加させることができる。ゆえに、本実施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂によれば、イオン伝導度を向上させることができる。従来のポリエチレンオキシド系のポリマーや従来の脂肪族ポリカーボネート樹脂は、金属塩を溶解させることのできる量が、本実施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂より少なく、イオン伝導度を向上させようとして金属塩の量を増やすと、ポリマーのガラス転移温度が上昇することでイオンの移動度が低下し、イオン伝導度が低下してしまう。また、塩の結晶化が起きることで、膜強度やイオン伝導度が低下してしまう。
また、本実施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂は、主鎖にカーボネート基を含む構造であるため、重合が容易であり、分子量を大きくすることもできる。それゆえ、本実施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂を用いることで、自立性を有する固体電解質膜として得ることができる。
さらに、本実施形態に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂は、側鎖に電子吸引性基を有しているため、溶存する金属イオンとの間に強固な錯体構造を形成せずに、適度な相互作用を維持することができる。それゆえ、金属塩が低濃度であっても、イオン電導度は良好となる。
In the aliphatic polycarbonate resin according to the present embodiment, the main chain includes a carbonate group (—O—CO—O—), and the side chain bonded to the main chain includes an electron withdrawing group. Therefore, the dissociation property of the salt and the flexibility of the polymer increase, and it is difficult to crystallize even if a large amount of the metal salt is dissolved. Therefore, the solid electrolyte containing the aliphatic polycarbonate resin according to the present embodiment can increase the carrier density by dissolving a large amount of the metal salt. Therefore, according to the aliphatic polycarbonate resin which concerns on this embodiment, ionic conductivity can be improved. The conventional polyethylene oxide polymer and the conventional aliphatic polycarbonate resin have a smaller amount of the metal salt that can be dissolved than the aliphatic polycarbonate resin according to the present embodiment. When the amount is increased, the glass transition temperature of the polymer increases, so that the ion mobility decreases and the ionic conductivity decreases. Further, the crystallization of the salt causes a decrease in membrane strength and ionic conductivity.
Moreover, since the aliphatic polycarbonate resin which concerns on this embodiment is a structure which contains a carbonate group in a principal chain, superposition | polymerization is easy and molecular weight can also be enlarged. Therefore, by using the aliphatic polycarbonate resin according to the present embodiment, a solid electrolyte membrane having self-supporting properties can be obtained.
Furthermore, since the aliphatic polycarbonate resin according to the present embodiment has an electron-withdrawing group in the side chain, it does not form a strong complex structure with the dissolved metal ions, and has an appropriate interaction. Can be maintained. Therefore, even if the metal salt is at a low concentration, the ionic conductivity is good.

本実施形態に係る固体電解質は、イオン伝導性に優れているため、例えば電池等に好適に用いることができる。本実施形態に係る固体電解質を含む電池としては、例えば、リチウムイオン電池およびリチウム二次電池等を挙げることができる。   Since the solid electrolyte according to the present embodiment is excellent in ion conductivity, it can be suitably used for, for example, a battery. As a battery containing the solid electrolyte which concerns on this embodiment, a lithium ion battery, a lithium secondary battery, etc. can be mentioned, for example.

[リチウムイオン二次電池]
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、本実施形態に係る固体電解質を含むことが好ましい。本実施形態において、リチウムイオン二次電池の電解質層の構成材料として本実施形態に係る固体電解質を含むことが好ましい。リチウムイオン二次電池は、陽極と、陰極と、陽極および陰極の間に配置される電解質層とで構成される。当該構成とすることで、特性に優れたリチウムイオン二次電池を得ることができる。
なお、前述の脂肪族ポリカーボネート樹脂、金属塩、および溶媒を含有する混合溶液を電極に塗布し、溶媒を除去することで、固体電解質膜を電極上に直接形成してもよい。本実施形態に係るリチウムイオン二次電池が備える各種部材は、特に限定されないが、例えば電池に一般的に使用される材料を用いることができる。
そして、本実施形態に係る固体電解質は、溶媒を含んでいなくとも、イオン伝導性を有する。そのため、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池を、本実施形態に係る固体電解質を含み、かつ溶媒を含まない電池とすれば、液漏れがなく安全に使用することができる。
[Lithium ion secondary battery]
The lithium ion secondary battery according to the present embodiment preferably includes the solid electrolyte according to the present embodiment. In the present embodiment, the solid electrolyte according to the present embodiment is preferably included as a constituent material of the electrolyte layer of the lithium ion secondary battery. The lithium ion secondary battery includes an anode, a cathode, and an electrolyte layer disposed between the anode and the cathode. By setting it as the said structure, the lithium ion secondary battery excellent in the characteristic can be obtained.
The solid electrolyte membrane may be directly formed on the electrode by applying a mixed solution containing the aliphatic polycarbonate resin, the metal salt, and the solvent to the electrode and removing the solvent. Various members included in the lithium ion secondary battery according to the present embodiment are not particularly limited, and for example, materials generally used for batteries can be used.
And even if the solid electrolyte which concerns on this embodiment does not contain a solvent, it has ion conductivity. Therefore, if the lithium ion secondary battery according to the present embodiment is a battery that includes the solid electrolyte according to the present embodiment and does not include a solvent, the battery can be used safely without leakage.

なお、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The deformation | transformation in the range which can achieve the objective of this invention, improvement, etc. are contained in this invention.

以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

[NMR測定]
実施例に使用した各種脂肪族ポリカーボネートは、核磁気共鳴分光法(H−NMR,日本電子株式会社製JEOL EX−400)を用い、その構造を確認した。溶媒には、d−クロロホルム(TMSを含有しない)を用いた。
[NMR measurement]
The structures of various aliphatic polycarbonates used in the examples were confirmed using nuclear magnetic resonance spectroscopy ( 1 H-NMR, JEOL EX-400 manufactured by JEOL Ltd.). As the solvent, d-chloroform (not containing TMS) was used.

<実施例1>
[脂肪族ポリカーボネート樹脂の合成]
(モノマーの合成)
まず、モノマーであるシアノエチルグリシジルエーテル(下記式)を、非特許文献1に記載の方法に従って合成した。得られたエポキシドモノマーの構造は、H−NMRにて確認した(図1)。
<Example 1>
[Synthesis of aliphatic polycarbonate resin]
(Monomer synthesis)
First, cyanoethyl glycidyl ether (the following formula) as a monomer was synthesized according to the method described in Non-Patent Document 1. The structure of the obtained epoxide monomer was confirmed by 1 H-NMR (FIG. 1).

Figure 0006401586
Figure 0006401586

(重合触媒の合成)
以下の操作に従い、亜鉛系触媒としてグルタル酸亜鉛(ZnGA)を調製した。
酸化亜鉛(ZnO:関東化学株式会社製)とグルタル酸(GA:関東化学株式会社製)を、モル比で1:0.99になるよう秤量した。これらの試薬を、Dean−Stark管を取り付けた200mLナスフラスコ中で、90mLのトルエンとともに55℃で4時間撹拌し、その後、140℃前後で24時間還流を行った。還流の際、副生物として水が生じるため、Dean−Stark管により、反応によって生じる水を回収した。
反応終了後、反応生成物をアセトンにより数回洗浄し、次いで、洗浄後の反応生成物をろ取した。続いて、ろ取した反応生成物をデシケーター中に入れ、ダイアフラムポンプを用いて減圧乾燥を行い、減圧乾燥後、さらに80℃で真空乾燥を行った。その後、スパチュラを用いて反応生成物を細かく砕き、さらに120℃で真空乾燥を行って、白色パウダー状のZnGAを得た。
(Synthesis of polymerization catalyst)
According to the following operation, zinc glutarate (ZnGA) was prepared as a zinc-based catalyst.
Zinc oxide (ZnO: manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) and glutaric acid (GA: manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) were weighed so as to have a molar ratio of 1: 0.99. These reagents were stirred with 90 mL of toluene at 55 ° C. for 4 hours in a 200 mL eggplant flask equipped with a Dean-Stark tube, and then refluxed at around 140 ° C. for 24 hours. Since water is generated as a by-product during the reflux, the water generated by the reaction was recovered using a Dean-Stark tube.
After completion of the reaction, the reaction product was washed several times with acetone, and then the washed reaction product was collected by filtration. Subsequently, the reaction product collected by filtration was placed in a desiccator, dried under reduced pressure using a diaphragm pump, dried under reduced pressure, and further vacuum dried at 80 ° C. Thereafter, the reaction product was finely crushed using a spatula and further vacuum dried at 120 ° C. to obtain white powder-like ZnGA.

(重合)
次に、本実施例に係る脂肪族ポリカーボネート樹脂Aの合成を行った。
上記合成したエポキシドモノマーと、上記合成したZnGA(重合触媒)を、モル比で20:1になるよう秤量し、圧力容器内で撹拌した。これらの作業はすべて、アルゴン雰囲気下のグローブボックス内で行った。続いて、圧力容器内をCOでパージした後、送液ポンプによりCOを圧力容器内に導入し、圧力容器内の圧力を6.4MPaにし、60℃で48時間、重合反応を行った。以下に、エポキシドモノマーと二酸化炭素との合成スキームを示す。
(polymerization)
Next, the aliphatic polycarbonate resin A according to this example was synthesized.
The synthesized epoxide monomer and the synthesized ZnGA (polymerization catalyst) were weighed to a molar ratio of 20: 1 and stirred in a pressure vessel. All these operations were performed in a glove box under an argon atmosphere. Subsequently, the pressure in the flask was purged with CO 2, the CO 2 is introduced into the pressure vessel by the liquid feed pump, the pressure in the pressure vessel to 6.4 MPa, 48 hours at 60 ° C., a polymerization reaction was carried out . The synthesis scheme of epoxide monomer and carbon dioxide is shown below.

Figure 0006401586
Figure 0006401586

反応終了後、圧力容器の内容物にクロロホルムを加えてクロロホルム溶液を調製し、これを吸引ろ過することによりZnGAを取り除いた。次に、ろ液を、ロータリーエバポレーターを用いて濃縮した後、濃縮後のろ液を撹拌しているメタノール中に滴下し、生成物を沈殿させた。
その後、生成物は、デシケーター中でダイアフラムポンプを用いて減圧乾燥を行い、次いで、60℃で真空乾燥を行って、重量平均分子量21,000の脂肪族ポリカーボネート樹脂Aを得た。得られた脂肪族ポリカーボネート樹脂Aの構造は、H−NMRにて確認した(図2)。
After completion of the reaction, chloroform was added to the contents of the pressure vessel to prepare a chloroform solution, which was suction filtered to remove ZnGA. Next, the filtrate was concentrated using a rotary evaporator, and then the filtrate after concentration was dropped into stirring methanol to precipitate the product.
Thereafter, the product was dried under reduced pressure using a diaphragm pump in a desiccator, and then vacuum dried at 60 ° C. to obtain an aliphatic polycarbonate resin A having a weight average molecular weight of 21,000. The structure of the obtained aliphatic polycarbonate resin A was confirmed by 1 H-NMR (FIG. 2).

次に、本実施例に係る固体電解質からなる電解質膜を製造した。
上記重合して得られた脂肪族ポリカーボネート樹脂Aに、全カーボネート基に対するリチウムのモル比[Li]/[−O−CO−O−]が0.2となるように秤量したLiTFSIを混合して、よく撹拌し、固体電解質を得た。その後、フッ素樹脂製モールド上に固体電解質をキャストし、乾燥窒素雰囲気下、60℃で6時間乾燥させ、さらに減圧下、60℃で24時間乾燥させ、[Li]/[−O−CO−O−]のモル比が0.2の電解質膜を得た。
Next, an electrolyte membrane made of a solid electrolyte according to this example was manufactured.
LiTFSI weighed so that the molar ratio [Li] / [— O—CO—O—] of lithium to all carbonate groups is 0.2 is mixed with the aliphatic polycarbonate resin A obtained by the above polymerization. The solid electrolyte was obtained by stirring well. Thereafter, the solid electrolyte is cast on a fluororesin mold, dried at 60 ° C. for 6 hours in a dry nitrogen atmosphere, and further dried at 60 ° C. for 24 hours under reduced pressure. [Li] / [— O—CO—O An electrolyte membrane having a molar ratio of-] of 0.2 was obtained.

<実施例2>
脂肪族ポリカーボネート樹脂Aに、全カーボネート基に対するリチウムのモル比[Li]/[−O−CO−O−]が0.6となるように秤量したLiTFSIを混合した以外は実施例1と同様の手順にて、[Li]/[−O−CO−O−]のモル比が0.6の電解質膜を得た。
<Example 2>
The same as Example 1 except that LiTFSI weighed so that the molar ratio [Li] / [— O—CO—O—] of lithium to the total carbonate groups was 0.6 was mixed with the aliphatic polycarbonate resin A. In the procedure, an electrolyte membrane having a molar ratio of [Li] / [— O—CO—O—] of 0.6 was obtained.

<実施例3>
脂肪族ポリカーボネート樹脂Aに、全カーボネート基に対するリチウムのモル比[Li]/[−O−CO−O−]が0.8となるように秤量したLiTFSIを混合した以外は実施例1と同様の手順にて、[Li]/[−O−CO−O−]のモル比が0.8の電解質膜を得た。
<Example 3>
The same as Example 1 except that LiTFSI weighed so that the molar ratio [Li] / [-O-CO-O-] of lithium to the total carbonate groups was 0.8 was mixed with the aliphatic polycarbonate resin A. In the procedure, an electrolyte membrane having a molar ratio of [Li] / [— O—CO—O—] of 0.8 was obtained.

<実施例4>
脂肪族ポリカーボネート樹脂Aに、全カーボネート基に対するリチウムのモル比[Li]/[−O−CO−O−]が3.76となるように秤量したLiTFSIを混合した以外は実施例1と同様の手順にて、[Li]/[−O−CO−O−]のモル比が3.76の電解質膜を得た。
<Example 4>
The same as Example 1 except that LiTFSI weighed so that the molar ratio [Li] / [— O—CO—O—] of lithium to the total carbonate groups was 3.76 was mixed with the aliphatic polycarbonate resin A. In the procedure, an electrolyte membrane having a [Li] / [— O—CO—O—] molar ratio of 3.76 was obtained.

<比較例1>
脂肪族ポリカーボネート樹脂Aの代わりに、EMPOWER MATERIALS社製「QPAC−25」(商品名)を用いた以外は実施例1と同様の手順にて、[Li]/[−O−CO−O−]のモル比が0.2の電解質膜を得た。QPACは登録商標である。
<Comparative Example 1>
[Li] / [— O—CO—O—] in the same procedure as in Example 1 except that “QPAC-25” (trade name) manufactured by EMPOWER MATERIALS was used instead of the aliphatic polycarbonate resin A. An electrolyte membrane having a molar ratio of 0.2 was obtained. QPAC is a registered trademark.

<比較例2>
脂肪族ポリカーボネート樹脂Aの代わりに、EMPOWER MATERIALS社製「QPAC−25」(商品名)を用い、全カーボネート基に対するリチウムのモル比[Li]/[−O−CO−O−]が0.6となるように秤量したLiTFSIを混合した以外は実施例1と同様の手順にて、[Li]/[−O−CO−O−]のモル比が0.6の電解質膜を得た。
<Comparative Example 2>
Instead of the aliphatic polycarbonate resin A, “QPAC-25” (trade name) manufactured by EMPOWER MATERIALS was used, and the molar ratio [Li] / [— O—CO—O—] of lithium to all carbonate groups was 0.6. An electrolyte membrane having a [Li] / [— O—CO—O—] molar ratio of 0.6 was obtained in the same procedure as in Example 1 except that LiTFSI weighed so as to be mixed was obtained.

<比較例3>
脂肪族ポリカーボネート樹脂Aの代わりに、EMPOWER MATERIALS社製「QPAC−25」(商品名)を用い、全カーボネート基に対するリチウムのモル比[Li]/[−O−CO−O−]が0.8となるように秤量したLiTFSIを混合した以外は実施例1と同様の手順にて、[Li]/[−O−CO−O−]のモル比が0.8の電解質膜を得た。
<Comparative Example 3>
Instead of the aliphatic polycarbonate resin A, “QPAC-25” (trade name) manufactured by EMPOWER MATERIALS was used, and the molar ratio [Li] / [— O—CO—O—] of lithium to all carbonate groups was 0.8. An electrolyte membrane having a [Li] / [— O—CO—O—] molar ratio of 0.8 was obtained in the same procedure as in Example 1 except that LiTFSI weighed so as to be mixed was obtained.

<比較例4>
脂肪族ポリカーボネート樹脂Aの代わりに、EMPOWER MATERIALS社製「QPAC−25」(商品名)を用い、全カーボネート基に対するリチウムのモル比[Li]/[−O−CO−O−]が3.76となるように秤量したLiTFSIを混合した以外は実施例1と同様の手順にて、[Li]/[−O−CO−O−]のモル比が3.76の電解質膜の作製を試みたが、塩が析出してしまい電解質膜を得られなかった。
<Comparative example 4>
Instead of aliphatic polycarbonate resin A, “QPAC-25” (trade name) manufactured by EMPOWER MATERIALS was used, and the molar ratio of lithium to the total carbonate group [Li] / [— O—CO—O—] was 3.76. An attempt was made to produce an electrolyte membrane having a [Li] / [— O—CO—O—] molar ratio of 3.76 in the same manner as in Example 1 except that LiTFSI weighed so as to be mixed was mixed. However, the salt was deposited and the electrolyte membrane could not be obtained.

[電解質膜の性能評価]
(イオン伝導度)
実施例1〜4および比較例1〜3で得られた電解質膜を、それぞれ直径16mmの円形に切り抜き、電極として2枚のステンレス板で挟み、ステンレス板間のインピーダンスを、測定温度40℃、50℃、60℃、70℃、および80℃にて測定した。測定には、電極間に交流(印加電圧は10mV)を印加して抵抗成分を測定する交流インピーダンス法を用いた。得られたコール・コールプロットの実数インピーダンス切片よりイオン伝導度を算出した。なお、測定にはポテンショスタット/ガルバノスタット(製品名:SP−150,biologic社製)を用いた。
イオン伝導度(σ)は、次の数式(1)により求めた。
σ=L/(R×S)・・・(1)
前記数式(1)中、σはイオン伝導度(単位はS/cm)、Rは抵抗(単位はΩ)、Sは体電解質膜の測定時の断面積(単位はcm)、Lは電極間距離(単位はcm)を示す。なお、S=0.8cm×0.8cm×πである。
測定結果を表1に示す。
また、上記測定結果から算出したイオン伝導度(σ)を用い、測定温度の逆数(1000/T)を横軸、イオン伝導度の対数(log(σ))を縦軸に取ったアレニウスプロットを作成した(図3)。
[Performance evaluation of electrolyte membrane]
(Ionic conductivity)
The electrolyte membranes obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 were each cut into a circle having a diameter of 16 mm, sandwiched between two stainless plates as electrodes, and the impedance between the stainless plates was measured at 40 ° C. and 50 ° C. Measured at 0 ° C, 60 ° C, 70 ° C, and 80 ° C. For the measurement, an alternating current impedance method was used in which an alternating current (applied voltage: 10 mV) was applied between the electrodes to measure a resistance component. Ionic conductivity was calculated from the real impedance intercept of the obtained Cole-Cole plot. For the measurement, potentiostat / galvanostat (product name: SP-150, manufactured by biologic) was used.
The ionic conductivity (σ) was determined by the following formula (1).
σ = L / (R × S) (1)
In the formula (1), σ is ionic conductivity (unit is S / cm), R is resistance (unit is Ω), S is a cross-sectional area (unit is cm 2 ) when measuring the body electrolyte membrane, and L is an electrode. Distance between units (unit: cm). Note that S = 0.8 cm × 0.8 cm × π.
The measurement results are shown in Table 1.
Also, using the ionic conductivity (σ) calculated from the above measurement results, an Arrhenius plot with the reciprocal of the measurement temperature (1000 / T) on the horizontal axis and the logarithm of the ionic conductivity (log (σ)) on the vertical axis is shown. Created (FIG. 3).

Figure 0006401586
Figure 0006401586

表1に示すように、実施例1〜4の電解質膜は、比較例1〜3の電解質膜に比べて、イオン伝導度が高いことがわかった。
また、図3に示すように、実施例1〜4の電解質膜は、比較例1〜3の電解質膜に比べて、傾きが小さく、温度依存性が少ないことがわかった。
As shown in Table 1, it was found that the electrolyte membranes of Examples 1 to 4 had higher ionic conductivity than the electrolyte membranes of Comparative Examples 1 to 3.
Moreover, as shown in FIG. 3, it turned out that the electrolyte membrane of Examples 1-4 has a small inclination compared with the electrolyte membrane of Comparative Examples 1-3, and there is little temperature dependence.

Claims (12)

下記一般式()で表される基を有する構成単位を含む脂肪族ポリカーボネート樹脂。
Figure 0006401586
(前記一般式()中、Rは電子吸引性基であり、Lは1または2であり、mは0または正の整数であり、nは正の整数であり、R は水素原子またはアルキル基である。)
The aliphatic polycarbonate resin containing the structural unit which has group represented by the following general formula ( 2 ).
Figure 0006401586
(In the general formula (2), R 1 is an electron withdrawing group, L is 1 or 2, m is than zero or a positive integer der, n is a positive integer, R 2 represents hydrogen atom or an alkyl group der Ru.)
前記Rとしてのアルキル基は、炭素数1〜3のアルキル基である、請求項に記載の脂肪族ポリカーボネート樹脂。 The aliphatic polycarbonate resin according to claim 1 , wherein the alkyl group as R 2 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. 前記Rは、水素原子またはメチル基である、請求項に記載の脂肪族ポリカーボネート樹脂。 The aliphatic polycarbonate resin according to claim 1 , wherein R 2 is a hydrogen atom or a methyl group. 前記mは、0以上5以下の整数である、請求項1から請求項のいずれか一項に記載の脂肪族ポリカーボネート樹脂。 The aliphatic polycarbonate resin according to any one of claims 1 to 3 , wherein m is an integer of 0 or more and 5 or less. 前記Rは、シアノ基、環状エーテル基、および環状カーボネート基からなる群から選択される基である、請求項1から請求項のいずれか一項に記載の脂肪族ポリカーボネート樹脂。 The aliphatic polycarbonate resin according to any one of claims 1 to 4 , wherein R 1 is a group selected from the group consisting of a cyano group, a cyclic ether group, and a cyclic carbonate group. 前記Rは、シアノ基、1,3−ジオキソラン−2−オン−4−イル基、2−テトラヒドロフラニル基、または3−テトラヒドロフラニル基である、請求項1から請求項のいずれか一項に記載の脂肪族ポリカーボネート樹脂。 The R 1 is any one of claims 1 to 5 , which is a cyano group, a 1,3-dioxolan-2-one-4-yl group, a 2-tetrahydrofuranyl group, or a 3-tetrahydrofuranyl group. The aliphatic polycarbonate resin described in 1. 前記Rは、シアノ基である、請求項1から請求項のいずれか一項に記載の脂肪族ポリカーボネート樹脂。 The aliphatic polycarbonate resin according to any one of claims 1 to 6 , wherein R 1 is a cyano group. 請求項1から請求項のいずれか一項に記載の脂肪族ポリカーボネート樹脂と、アルカリ金属塩とを含む固体電解質。 A solid electrolyte comprising the aliphatic polycarbonate resin according to any one of claims 1 to 7 and an alkali metal salt. 前記アルカリ金属塩は、リチウム塩である、請求項に記載の固体電解質。 The solid electrolyte according to claim 8 , wherein the alkali metal salt is a lithium salt. 前記リチウム塩として、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドおよびリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドの少なくとも一種を含む、請求項に記載の固体電解質。 The solid electrolyte according to claim 9 , comprising at least one of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide and lithium bis (fluorosulfonyl) imide as the lithium salt. 前記脂肪族ポリカーボネート樹脂中の全カーボネート基に対する金属のモル比(金属/全カーボネート基)が0.05以上4以下である、請求項から請求項10のいずれか一項に記載の固体電解質。 The solid electrolyte according to any one of claims 8 to 10 , wherein a molar ratio of metal to all carbonate groups (metal / total carbonate groups) in the aliphatic polycarbonate resin is 0.05 or more and 4 or less. 請求項から請求項11のいずれか一項に記載の固体電解質を含むリチウムイオン二次電池。 Lithium ion secondary battery including a solid electrolyte according to any one of claims 11 to claim 8.
JP2014239291A 2014-11-26 2014-11-26 Aliphatic polycarbonate resin, solid electrolyte, and lithium ion secondary battery Active JP6401586B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014239291A JP6401586B2 (en) 2014-11-26 2014-11-26 Aliphatic polycarbonate resin, solid electrolyte, and lithium ion secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014239291A JP6401586B2 (en) 2014-11-26 2014-11-26 Aliphatic polycarbonate resin, solid electrolyte, and lithium ion secondary battery

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2016098370A JP2016098370A (en) 2016-05-30
JP2016098370A5 JP2016098370A5 (en) 2017-10-19
JP6401586B2 true JP6401586B2 (en) 2018-10-10

Family

ID=56077095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014239291A Active JP6401586B2 (en) 2014-11-26 2014-11-26 Aliphatic polycarbonate resin, solid electrolyte, and lithium ion secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6401586B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240392108A1 (en) * 2021-08-31 2024-11-28 Mitsubishi Engineering-Plastics Corporation Resin composition and molded article

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2013354A1 (en) * 1989-07-03 1991-01-03 John C. Schmidhauser Thermoplastic polycarbonate compositions having improved oxygen barrier properties
JP2005272735A (en) * 2004-03-25 2005-10-06 Fuji Photo Film Co Ltd Polycarbonate polymer, method for producing the same and optical molded article consisting of the same
JP5610468B2 (en) * 2009-05-11 2014-10-22 国立大学法人東京農工大学 Solid polymer electrolyte, solid polymer electrolyte film, and method for producing solid polymer electrolyte film
JP2012069501A (en) * 2010-08-24 2012-04-05 Daiso Co Ltd Polymer electrolyte for dye sensitized solar cell and use thereof
JP5996196B2 (en) * 2012-01-26 2016-09-21 住友精化株式会社 Polymer solid electrolyte and polymer solid electrolyte film

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016098370A (en) 2016-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6481120B2 (en) Solid electrolyte and battery
JP3215440B2 (en) Polymer solid electrolyte
EP1612809B1 (en) Composite polymer electrolyte composition
JP5610468B2 (en) Solid polymer electrolyte, solid polymer electrolyte film, and method for producing solid polymer electrolyte film
US11462768B2 (en) High-voltage stable copolymer for constituting a polymer electrolyte for a lithium or sodium cell
JP2002100405A (en) Resin composition for gel polymer solid electrolyte and gel polymer solid electrolyte
JP5996196B2 (en) Polymer solid electrolyte and polymer solid electrolyte film
EP2902430A1 (en) Polyether copolymer, crosslinkable polyether copolymer composition, and electrolyte
JP2015168754A (en) polymer, solid electrolyte and battery
JPH07206936A (en) Copolymer of ethylene oxide with at least one substituted oxirane having crosslinking function, its production, and its use for production of ionically conductive substance
CN115172870B (en) A solid electrolyte, an electrode containing the solid electrolyte, and a solid lithium battery
JP6460830B2 (en) Aliphatic polycarbonate resin, solid electrolyte, and lithium ion secondary battery
JP2002100404A (en) Resin composition for gel polymer solid electrolyte, composition for gel polymer solid electrolyte, and gel polymer solid electrolyte, composite electrode, and electrochemical device using the same
JP6401586B2 (en) Aliphatic polycarbonate resin, solid electrolyte, and lithium ion secondary battery
JP2007106875A (en) (Meth) acrylic polymer, method for producing the same, polymer solid electrolyte using the same, and electrochemical element
JP5286390B2 (en) Method for producing polymer gel electrolyte
US20260001985A1 (en) Resin composition, binder resin, polymer thin film and battery
JP3843505B2 (en) Polymer electrolyte and battery
JP7832895B2 (en) Solid electrolytes and batteries
JP2001072877A (en) Novel ion conductive polymer, polymer electrolyte and electrochemical device using the same
JP3557960B2 (en) Novel ion conductive polymer, polymer electrolyte and electrochemical device using the same
JP7747646B2 (en) Solid electrolytes and batteries
JP6218282B2 (en) Novel oxetane compound and polymer thereof
JP2007035646A (en) Polymer gel electrolyte and method for producing the same
JP2001072875A (en) Novel ion conductive polymer, polymer electrolyte and electrochemical device using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170829

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170829

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180426

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180508

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180615

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180828

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180907

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6401586

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250