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JPH0832754B2 - Polymer solid electrolyte - Google Patents
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JPH0832754B2 - Polymer solid electrolyte - Google Patents

Polymer solid electrolyte

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JPH0832754B2
JPH0832754B2 JP2000825A JP82590A JPH0832754B2 JP H0832754 B2 JPH0832754 B2 JP H0832754B2 JP 2000825 A JP2000825 A JP 2000825A JP 82590 A JP82590 A JP 82590A JP H0832754 B2 JPH0832754 B2 JP H0832754B2
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JP
Japan
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copolymer
solid electrolyte
polymer solid
propylene oxide
ethylene oxide
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秀一 井土
智彦 野田
宏 井町
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Yuasa Corp
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Publication date
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  • Polyethers (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は一次電池、二次電池、エレクトロクロミック
ディスプレイ、電気化学センサー、イオントフォレーシ
ス、コンデンサーその他の電気化学的デバイスに用いる
ポリマー固体電解質に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solid polymer electrolyte used for primary batteries, secondary batteries, electrochromic displays, electrochemical sensors, iontophoresis, capacitors and other electrochemical devices. is there.

従来技術とその問題点 従来のポリマー固体電解質は分子量が2000より低いポ
リエーテルの架橋ネットワークが主であった。特にジア
クリル酸エステル又はジメタクリル酸エステルに変性し
たポリエーテルを架橋したものは柔軟性が低いという欠
点があった。このため電池等に使用した場合、外部から
の力によって破壊しやすくショート等の原因となってい
た。
Conventional technology and its problems Conventional polymer solid electrolytes are mainly composed of a cross-linked network of polyether having a molecular weight of less than 2000. In particular, those obtained by crosslinking a polyether modified with a diacrylate or dimethacrylate have a drawback of low flexibility. Therefore, when it is used in a battery or the like, it is easily broken by an external force, which causes a short circuit or the like.

発明の目的 本発明は上記従来の問題点に鑑みなされたものであ
り、機械的強度に優れた、イオン伝導度の高い、ポリマ
ー固体電解質を提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and has as its object to provide a polymer solid electrolyte having excellent mechanical strength and high ionic conductivity.

発明の構成 本発明は上記目的を達成するべく、 エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体の
ジメタクリル酸エステル又は/及びジアクリル酸エステ
ルとポリエーテルのモノメタクリル酸エステル又は/及
びモノアクリル酸エステルの混合物を反応させた架橋ネ
ットワーク高分子がイオン性塩を含み、該共重合体の分
子量が2,000乃至30,000であることを特徴とするポリマ
ー固体電解質である。
In order to achieve the above object, the present invention provides a mixture of a dimethacrylic acid ester or / and a diacrylic acid ester of a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide and a monomethacrylic acid ester of a polyether or / and a monoacrylic acid ester. The polymer solid electrolyte is characterized in that the reacted crosslinked network polymer contains an ionic salt, and the copolymer has a molecular weight of 2,000 to 30,000.

又、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合
体がランダム共重合体又は/及びブロック共重合体であ
る前記のポリマー固体電解質である。
The above polymer solid electrolyte is a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide which is a random copolymer and / or a block copolymer.

又、共重合体のプロピレンオキシドのモル含有率が30
モリ%以下である前記のポリマー固体電解質である。
Also, the molar content of propylene oxide in the copolymer is 30
The above-mentioned polymer solid electrolyte having a molybdenum of not more than%.

又、ポリエーテルがポリエチレングリコール、ポリプ
ロピレングリコール、エチレンオキシドとプロピレンオ
キシドの共重合体の中より選んだ1種又は混合物である
前記のポリマー固体電解質である。
Further, the above-mentioned polymer solid electrolyte in which the polyether is one or a mixture selected from polyethylene glycol, polypropylene glycol, a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide.

又、イオン性塩を相溶することができる化合物を該イ
オン性塩と共に含有する前記のポリマー固体電解質であ
る。
Further, the above-mentioned polymer solid electrolyte contains a compound capable of dissolving the ionic salt together with the ionic salt.

又、架橋ネットワークの形成は、熱的、活性光線、又
は電離性放射線の照射による前記のポリマー固体電解質
である。
Also, the formation of the crosslinked network is the above-mentioned polymer solid electrolyte by irradiation with heat, actinic rays, or ionizing radiation.

実施例 以下、本発明の詳細について実施例により説明する。Examples Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to Examples.

実施例1 エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体
(プロピレンオキシド20モル%含有、分子量4200)のジ
メタクリル酸エステル70重量部にメトキシ化ポリエチレ
ングリコールのモノメタクリル酸エステル(分子量25
0)30重量部を加えて均一な液とした。この液と過塩素
酸リチウム9.5重量部をジメトキシエタン100重量部に混
合した液を加えて、さらに光重合開始剤として2重量部
のベンゾフェノンと2重量部のトリエチルアミンを加え
て混合した後、ガラス板上にキャストしてジメトキシエ
タンを蒸発した。その後アルゴン気流中1KWの紫外線ラ
ンプで15cmの距離から30秒間照射し、100μmのフィル
ムを得た。この膜のイオン伝導度は複素インピーダンス
法で測定した結果、25℃で8×10-6Scm-1であった。
Example 1 70 parts by weight of a dimethacrylic acid ester of a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide (containing 20 mol% of propylene oxide, molecular weight: 4200) was added to a monomethacrylic acid ester of methoxylated polyethylene glycol (molecular weight: 25
0) 30 parts by weight was added to make a uniform liquid. This solution and a solution prepared by mixing 9.5 parts by weight of lithium perchlorate with 100 parts by weight of dimethoxyethane are further added, and then 2 parts by weight of benzophenone and 2 parts by weight of triethylamine as a photopolymerization initiator are added and mixed. Cast on top to evaporate the dimethoxyethane. Then, the film was irradiated with a 1 KW ultraviolet lamp in an argon stream from a distance of 15 cm for 30 seconds to obtain a 100 μm film. The ionic conductivity of this membrane was 8 × 10 −6 Scm −1 at 25 ° C. as measured by the complex impedance method.

柔軟性テストとして180°折り曲げをおこなった結
果、割れは生じなかった。
As a result of bending by 180 ° as a flexibility test, no crack was generated.

別にエチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合
体(プロピレンオキシド20モル%含有)のジメタクリル
酸エステルの分子量が450,1100,2100と10,000のものを
用いて、同様の組成比で厚み100μmのフィルムを得
た。その結果を表1に示した。
Separately, a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide (containing 20 mol% of propylene oxide) having a molecular weight of dimethacrylic acid esters of 450, 1100, 2100 and 10,000 was used to obtain a film having a thickness of 100 μm at the same composition ratio. . The results are shown in Table 1.

実施例2 実施例1においてベンゾフェノンに替えて、5重量部
のアゾビスイソブチロニトリルを加えた均一な混合液を
キャストし、ジメトキシエタンを蒸発した。その後、80
℃で1時間加熱した。分子量が4,200のものについて、
厚みが100μmであり、その特性はイオン伝導度が7×1
0-6Scm-1(25℃)で180°折り曲げ試験においても割れ
なかった。
Example 2 In Example 1, 5 parts by weight of azobisisobutyronitrile was added in place of benzophenone, and a uniform mixed solution was cast, and dimethoxyethane was evaporated. Then 80
Heated at ° C for 1 hour. For molecular weight 4,200,
It has a thickness of 100 μm and its characteristics are ionic conductivity of 7 × 1.
It did not crack even in a 180 ° bending test at 0 -6 Scm -1 (25 ° C).

実施例3 実施例1においてメトキシ化ポリエチレングリコール
に替えて、エチレンオキシドとプロピレンオキシドのブ
ロック共重合体(プロピレンオキシド25モル%含有、分
子量400)のメトキシ化物のモノメタクリル酸エステル
を用いる以外はすべて同じとした。このうち分子量4200
のものについて、その厚みが100μmであり、イオン伝
導度1×10-5Scm-1(25℃)で、180°折り曲げ試験に
おいて割れは生じなかった。
Example 3 The same as Example 1 except that a monomethacrylic ester of a methoxylated product of a block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide (containing 25 mol% of propylene oxide and a molecular weight of 400) was used in place of the methoxylated polyethylene glycol. did. Molecular weight 4200
No. 1 had a thickness of 100 μm, had an ionic conductivity of 1 × 10 −5 Scm −1 (25 ° C.) and did not crack in the 180 ° bending test.

実施例4 実施例1において、ジメトキシエタンに替えてプロピ
レンカーボネートを用いた。又、プロピレンカーボネー
トは蒸発させずに膜中に残した。それ以外は実施例1と
同様とした。その結果を表2に示した。
Example 4 In Example 1, propylene carbonate was used instead of dimethoxyethane. Further, propylene carbonate was left in the film without being evaporated. The other conditions were the same as in Example 1. The results are shown in Table 2.

実施例5 実施例4において、光開始剤のベンゾフェノンを用い
ずにこれに替えて10Mradの電子線を照射することによっ
て、100μmの膜を得た。分子量が4200のものについて
イオン伝導度は3×10-4Scm-1(25℃)であり、180°
折り曲げ試験においても、割れは生じなかった。
Example 5 In Example 4, a film having a thickness of 100 μm was obtained by irradiating with 10 Mrad of an electron beam instead of using the photoinitiator benzophenone. Ionic conductivity is 3 × 10 -4 Scm -1 (25 ° C) for molecular weight of 4200 and 180 °
No cracking occurred in the bending test.

実施例6 実施例5において、エチレンオキシドとプロピレンオ
キシドの共重合体(プロピレンオキシド20モル%含有、
分子量4200)のジメタクリル酸エステルに替えて、ジア
クリル酸エステルを用いた。
Example 6 In Example 5, a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide (containing 20 mol% of propylene oxide,
A diacrylate ester was used in place of the dimethacrylate ester having a molecular weight of 4200).

5Mradの電子線を照射する以外はすべて同じ条件とし
た。膜の厚みが100μmを得た。イオン伝導度は2×10
-4Scm-1であり、180°折り曲げ試験においても、割れ
は生じなかった。
All conditions were the same except that the electron beam was irradiated at 5 Mrad. A film thickness of 100 μm was obtained. Ionic conductivity is 2 × 10
It was -4 Scm -1 , and cracking did not occur even in the 180 ° bending test.

共重合体の分子量を上げることによって柔軟性と強度
を上げることができる。しかし分子量を上げすぎると反
応速度が低下し、生産性が悪くなる。又、結晶化し易く
なるために、伝導度の低下を招き問題である。そのため
に、分子量は2,000乃至30,000好ましくは、2,000乃至5,
000が最適である。
Flexibility and strength can be increased by increasing the molecular weight of the copolymer. However, if the molecular weight is too high, the reaction rate will decrease and the productivity will deteriorate. Further, since it is easily crystallized, the conductivity is lowered, which is a problem. Therefore, the molecular weight is 2,000 to 30,000, preferably 2,000 to 5,
000 is the best.

エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体は
ランダム又は/及びブロック共重合体であることが結晶
性を低下させるため好ましく、さらにプロピレンオキシ
ドのモル含有率が30モル%以下であることが最も良い。
The copolymer of ethylene oxide and propylene oxide is preferably a random or / and block copolymer because it lowers the crystallinity, and the molar content of propylene oxide is most preferably 30 mol% or less.

尚、イオン性塩としてはLiClO4,LiBF4,LiAsF6,LiC
F3SO3,LiPF6,LiI,LiBr,LiSCN,NaI,Li2B10Cl10,LiCF3C
O2,NaBr,NaSCN,KSCN,MgCl2,Mg(ClO4)2,(CH3)4NBF4
(CH3)4NBr,(C2H5)4NClO4,(C2H5)4NI、(C3H7)4NBr,(n
-C4H9)4NClO4,(n-C4H9)4NI,(n-C5H11)4NIが好ましい
が限定しない。
The ionic salts are LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiC.
F 3 SO 3 , LiPF 6 , LiI, LiBr, LiSCN, NaI, Li 2 B 10 Cl 10 , LiCF 3 C
O 2 , NaBr, NaSCN, KSCN, MgCl 2 , Mg (ClO 4 ) 2 , (CH 3 ) 4 NBF 4 ,
(CH 3 ) 4 NBr, (C 2 H 5 ) 4 NClO 4 , (C 2 H 5 ) 4 NI, (C 3 H 7 ) 4 NBr, (n
-C 4 H 9 ) 4 NClO 4 , (nC 4 H 9 ) 4 NI, (nC 5 H 11 ) 4 NI are preferred but not limited.

又、イオン性塩を溶解することができる化合物とは、
テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、
1,3−ジオキソラン、4,4−ジメチル−1,3−ジオキソラ
ン、γ−ブチロラクトン、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、スルホラ
ン、3−メチルスルホラン、tert.−ブチルエーテル、i
so−ブチルエーテル、1,2ジメトキシエタン、1,2−エト
キシメトキシエタン、メチルジグライム、メチルトリグ
ライム、メチルテトラグライム、エチルグライム、エチ
ルジグライム等があるが限定はしない。
Further, the compound capable of dissolving the ionic salt,
Tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran,
1,3-dioxolane, 4,4-dimethyl-1,3-dioxolane, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, sulfolane, 3-methylsulfolane, tert.-butyl ether, i
Examples include, but are not limited to, so-butyl ether, 1,2 dimethoxyethane, 1,2-ethoxymethoxyethane, methyl diglyme, methyl triglyme, methyl tetraglyme, ethyl glyme, ethyl diglyme.

発明の効果 上述した如く、機械的強度に優れた、イオン伝導度の
高いポリマー固体電解質を提供できるので、その工業的
価値は極めて大である。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, since a polymer solid electrolyte having excellent mechanical strength and high ionic conductivity can be provided, its industrial value is extremely large.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】エチレンオキシドとプロピレンオキシドの
共重合体のジメタクリル酸エステル又は/及びジアクリ
ル酸エステルと、ポリエチレングリコール、ポリプロピ
レングリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシ
ドの共重合体の中より選んだ1種又は混合物のモノメタ
クリル酸エステル又は/及びモノアクリル酸エステルの
混合物を反応させた架橋ネットワーク高分子がイオン性
塩を含み、該共重合体の分子量が、2000乃至30000であ
ることを特徴とするポリマー固体電解質。
1. A dimethacrylate or / and a diacrylate of a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide, and one or a mixture selected from polyethylene glycol, polypropylene glycol, and a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide. A polymer solid electrolyte, wherein the crosslinked network polymer obtained by reacting a mixture of monomethacrylic acid ester and / or monoacrylic acid ester contains an ionic salt, and the molecular weight of the copolymer is 2000 to 30,000.
【請求項2】エチレンオキシドとプロピレンオキシドの
共重合体がランダム共重合体又は/及びブロック共重合
体である請求項1記載のポリマー固体電解質。
2. The polymer solid electrolyte according to claim 1, wherein the copolymer of ethylene oxide and propylene oxide is a random copolymer and / or a block copolymer.
【請求項3】イオン性塩を相溶することができる化合物
を該イオン性塩と共に含有する請求項1記載のポリマー
固体電解質。
3. The polymer solid electrolyte according to claim 1, which contains a compound capable of compatibilizing an ionic salt together with the ionic salt.
【請求項4】架橋ネットワークの形成は熱的、活性光
線、又は電離性放射線の照射による請求項1又は2記載
のポリマー固体電解質。
4. The polymer solid electrolyte according to claim 1, wherein the crosslinked network is formed by irradiation with heat, actinic rays, or ionizing radiation.
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