JPH09235479A - Ionically conductive solid polyelectrolyte and electrochemical element using the same - Google Patents

Ionically conductive solid polyelectrolyte and electrochemical element using the same

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JPH09235479A
JPH09235479A JP8067108A JP6710896A JPH09235479A JP H09235479 A JPH09235479 A JP H09235479A JP 8067108 A JP8067108 A JP 8067108A JP 6710896 A JP6710896 A JP 6710896A JP H09235479 A JPH09235479 A JP H09235479A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an ionically conductive solid polyelectrolyte having a high ionic conductivity by incorporating specific electrolytic salts into a matrix comprising a composite of cross-linkable polymers having different elastic moduli. SOLUTION: Equal amts. of electrolytic salts represented by formulas LiX (CF3 SO2 )n (wherein X is N, C, B, or CR; R is an alkyl; and (n) is 1-3) and M(BF4 ) (wherein M is an alkali metal, etc.) are dissolved in a propylene carbonate-dimethyl carbonate mixture, etc. Thus obtd. soln. is mixed with a monofunctional monomer (e.g. ethoxydiethylene glycol acrylate), a polyfunctional monomer (e.g. trimethylolpropane triacrylate), and a photopolymn. initiator to give photopolymerizable soln. A. Photopolymerizable soln. B is prepd. in the same way by changing the monomer ratio only. Soln. A is poured in a certain container to form a thin film and hardened by irradiating with ultraviolet rays. Soln. B is cast onto the above-formed film and hardened by irradiating with ultraviolet rays to give an ionically conductive solid polyelectrolyte having a viscoelastic modulus of 10<4> -10<6> dyn/cm<2> and an ionic conductivity of 10<-4> -10<-2> S/cm.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【技術分野】本発明は、新規な固体電解質および該固体
電解質を使用した電気化学素子、特に二次電池に関す
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel solid electrolyte and an electrochemical device using the solid electrolyte, particularly a secondary battery.

【０００２】[0002]

【従来技術】電解質を含む電気化学素子においては、そ
の電解質の固体化（固形化）が強く望まれている。従来
より、電気化学素子としての電池は電解液を使用してい
るため、電解液の漏れ、溶媒の揮発による電池内の乾燥
があるばかりでなく、電池容器（電槽）内では、電解液
のかたよりにより隔膜が部分的に乾燥状態になり、この
ことが内部インピーダンスの上昇あるいは内部短絡の原
因になる。またエレクトロクロミックデパイスの表示用
固体電解質においても、動作速度を十分に満足するもの
は得られていない。これらの欠点を解決するための方法
として高分子固体電解質を用いることが提案されてい
る。その具体例として、オキシエチレン鎖やオキシプロ
ピレン鎖を含有するマトリクスポリマーと無機塩との固
溶体が挙げられるが、このものは完全固体であり、加工
性に優れるものの、そのイオン伝導度は、室温で１０-5
Ｓ／ｃｍと通常の非水電解液に比べて３桁ほど低い。こ
の低い伝導度を改良する方法として、ミクロンオーダー
の薄膜の高分子固体電解質膜を用いることも提案されて
いるが、このようなミクロンオーダーの薄膜の厚さを電
池内部の電解が均一になるようにコントロールすること
は難しく、得られる電池の信頼性も低い。高分子固体電
解質のイオン伝導度を向上させるために、高分子に有機
電解液を溶解させて半固形状のものにする方法（特開昭
５４−１０４５４１号公報）や、電解質を加えた液状モ
ノマーを重合反応させて電解質を含む架橋重合体とする
方法（特開昭６３−９４５０１号公報）が提案されてい
る。しかし、前者の方法で得られる固体電解質はその固
体強度が十分でないという問題を含み、また、後者の方
法で得られる固体電解質は、十分な固体強度を有するも
のの、イオン伝導度の点で未だ不満足であるという問題
を含む。イオン伝導度および均一性に優れるとともに、
電気化学素子用固体電解質としての使用に十分な固体強
度を有する固体電解質として最近ゲルが注目されてきて
いる。その理由は、イオン伝導度が高く、均一性に優
れ、電気化学素子用固体電解質として使用するに十分な
固体強度を得ることができるうえに、加工性に富むの
で、電気化学素子の信頼性の向上に役立ち、特に電池な
どのくり返し特性に優れたものが得られるためである。
また、近年、電解液を含有する組成の固体電解質が開発
されてきているが、電気化学素子として固体強度は十分
であるが、イオン伝導度は、未だ充分でないか、イオン
伝導度は高いものが得られるが、電気化学素子として固
体強度が十分でないなど、両方の要件を満足するものは
得られていないのが現状である。そのため、薄型の素子
に適用すると電極間の短絡や素子の破壊がおこりやす
い。これを解決する手段として固体電解質中に多孔質体
やフィラーなどを一体化させることにセパレータを間に
もうけることにより電気化学素子の電極間の短絡等を防
止する方法が提案されている（特開昭６０−１９８７８
７、特開昭６０−１６５０５８）が、これらの方法では
均一な電解質層は得にくく、電池内部の電解が均一にな
るようにコントロールすることは難しく、得られる電池
の信頼性は不十分であり、内部抵抗増加につながる。ま
た、その改良としてイオン伝導性粉末をフィラーとして
介在させる（ＵＳＰ４９９０４１３）固体高分子電解質
の提案がなされているが、無機粉末であるため媒質の固
体電解質とのなじみが悪いという面がある。2. Description of the Related Art In an electrochemical device containing an electrolyte, solidification (solidification) of the electrolyte is strongly desired. Conventionally, the battery as an electrochemical element uses an electrolytic solution, so not only the electrolyte leaks and the inside of the battery dries due to volatilization of the solvent. The twist causes the diaphragm to become partially dry, which causes an increase in internal impedance or an internal short circuit. Further, no electrochromic device solid electrolyte for display has been obtained which sufficiently satisfies the operating speed. As a method for solving these drawbacks, it has been proposed to use a solid polymer electrolyte. Specific examples thereof include a solid solution of a matrix polymer containing an oxyethylene chain or an oxypropylene chain and an inorganic salt, which is a completely solid and has excellent processability, but its ionic conductivity is room temperature. 10 -5
S / cm, which is about 3 digits lower than that of a normal non-aqueous electrolyte. As a method of improving this low conductivity, it has been proposed to use a polymer solid electrolyte membrane of a micron order thin film, but such a micron order thin film thickness is used to make the electrolysis inside the battery uniform. Is difficult to control and the reliability of the resulting battery is low. In order to improve the ionic conductivity of the polymer solid electrolyte, a method of dissolving an organic electrolyte solution in a polymer to form a semi-solid state (JP-A-54-104541), or a liquid monomer to which an electrolyte is added There is proposed a method (JP-A-63-94501) of polymerizing the above to obtain a crosslinked polymer containing an electrolyte. However, the solid electrolyte obtained by the former method includes a problem that its solid strength is not sufficient, and the solid electrolyte obtained by the latter method has sufficient solid strength, but is still unsatisfactory in terms of ionic conductivity. Including the problem that Excellent ionic conductivity and uniformity,
Recently, gel has been attracting attention as a solid electrolyte having a solid strength sufficient for use as a solid electrolyte for electrochemical devices. The reason is that the ionic conductivity is high, the uniformity is excellent, a solid strength sufficient for use as a solid electrolyte for an electrochemical device can be obtained, and the processability is high, so that the reliability of the electrochemical device can be improved. This is because it is useful for improvement, and in particular, a battery or the like having excellent repeating characteristics can be obtained.
Further, in recent years, a solid electrolyte having a composition containing an electrolytic solution has been developed, but solid strength is sufficient as an electrochemical element, but ionic conductivity is not yet sufficient, or high ionic conductivity. Although it can be obtained, the current situation is that an electrochemical element that does not satisfy both requirements, such as insufficient solid strength, has not yet been obtained. Therefore, when it is applied to a thin element, a short circuit between electrodes or the element is easily broken. As a means for solving this, there has been proposed a method of preventing a short circuit between electrodes of an electrochemical element by interposing a separator between the porous body and the filler, etc., which are integrated in the solid electrolyte (Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2000-242242). 60-601987
7, JP-A-60-165058), it is difficult to obtain a uniform electrolyte layer by these methods, it is difficult to control the electrolysis inside the battery to be uniform, and the reliability of the obtained battery is insufficient. , Leads to an increase in internal resistance. Further, as an improvement, a solid polymer electrolyte in which an ion conductive powder is interposed as a filler (USP4990413) has been proposed, but since it is an inorganic powder, it is not compatible with the solid electrolyte of the medium.

【０００３】[0003]

【目的】本発明は従来の高分子をマトリクスとする固体
電解質に見られる前記問題点を解決し、イオン伝導度お
よび均一性に優れるとともに、電気化学素子用固体電解
質としての使用に十分な固体強度を有する高分子をマト
リクスとするイオン伝導性高分子固体電解質および該固
体電解質を使用した電気化学素子、特に二次電池を提供
することを目的とする。[Objective] The present invention solves the above problems found in conventional polymer-based solid electrolytes, has excellent ionic conductivity and uniformity, and has sufficient solid strength for use as a solid electrolyte for electrochemical devices. It is an object of the present invention to provide an ion conductive polymer solid electrolyte having a polymer having a matrix as a matrix, and an electrochemical device using the solid electrolyte, particularly a secondary battery.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の特徴の１つは、
前記課題を解決するために、架橋型高分子をマトリクス
とする高分子固体電解質として、前記マトリクスが少な
くとも２種の異なる弾性率の架橋型高分子の複合物であ
ることを特徴とする粘弾性体状イオン伝導性高分子固体
電解質（以下、イオン伝導性高分子固体電解質ともい
う。）を提供したことにある。本発明により提供される
前記のイオン伝導性高分子固体電解質は、イオン伝導度
を低下させることなく、かつ十分な固体強度を有する。
すなわち、本発明のイオン伝導性高分子固体電解質は、
高イオン伝導度、高温安定性、易加工性および粘着性を
有し、さらに多量の電解液を含みながら、保液性に優
れ、かつ保形性において優れたものである。SUMMARY OF THE INVENTION One of the features of the present invention is as follows.
In order to solve the above-mentioned problems, as a polymer solid electrolyte having a cross-linking polymer as a matrix, the matrix is a composite of at least two cross-linking polymers having different elastic moduli. The present invention provides a solid ion-conductive polymer solid electrolyte (hereinafter, also referred to as an ion-conductive polymer solid electrolyte). The ion conductive polymer solid electrolyte provided by the present invention has sufficient solid strength without lowering the ionic conductivity.
That is, the ion conductive polymer solid electrolyte of the present invention,
It has high ionic conductivity, high-temperature stability, easy processability and adhesiveness, and further has excellent liquid retention and shape retention while containing a large amount of electrolytic solution.

【０００５】以下、本発明のイオン伝導性高分子固体電
解質の構成について説明する。本発明のイオン伝導性高
分子固体電解質のマトリクスを構成する少なくとも２種
の異なる弾性率の架橋型高分子の複合物としては、少な
くとも２種の異なる弾性率の架橋型高分子の積層物（図
１）および少なくとも１種以上の架橋型高分子の微粒子
を、該微粒子と異なる種類の少なくとも１種以上の架橋
型高分子よりなるマトリクス中へ均一に分散させた分散
物が挙げられる（図２）。特に後者の場合には、より強
固なイオン伝導性高分子固体電解質が得られる。前記前
者の積層型固体電解質の膜厚は、０．１〜５０μｍが好
ましく、さらに好ましくは０．５〜１０μｍである。ま
た、前記後者の微粒子分散型固体電解質の分散微粒子の
粒径は、０．１〜５０μｍが好ましく、さらに好ましく
は０．５〜１０μｍである。前記微粒子は、固体電解質
中に一層で均一に分散されており、１ｍｍ2中には該微
粒子の粒径に応じて２０００個以内の範囲で分散されて
いる。例えば、該微粒子の粒径が２〜３μｍの場合に
は、５０〜２００個位が適当であり、その密度としては
０．１〜５０容量％、好ましくは１〜２０容量％であ
る。特に、前記微粒子を構成する架橋型高分子の弾性率
は、フィラーとしての使用も考慮すると該微粒子を均一
に分散させた架橋型高分子層を構成する架橋型高分子の
弾性率より高いことが好ましい。本発明のイオン伝導性
高分子固体電解質の粘弾性率は、１０3〜１０6ｄｙｎ／
ｃｍ2であること、特に前記積層型固体電解質あるいは
微粒子分散型固体電解質の粘弾性率は、１０4〜１０6ｄ
ｙｎ／ｃｍ2であることが望ましい。The constitution of the ion conductive polymer solid electrolyte of the present invention will be described below. The composite of at least two cross-linking polymers having different elastic moduli constituting the matrix of the ion-conductive polymer solid electrolyte of the present invention is a laminate of at least two cross-linking polymers having different moduli (Fig. 1) and a dispersion in which fine particles of at least one or more cross-linking polymer are uniformly dispersed in a matrix composed of at least one or more cross-linking polymer of a type different from the fine particles (FIG. 2). . Especially in the latter case, a stronger ion conductive polymer solid electrolyte can be obtained. The thickness of the former laminated solid electrolyte is preferably 0.1 to 50 μm, more preferably 0.5 to 10 μm. The particle size of the dispersed fine particles of the latter fine particle-dispersed solid electrolyte is preferably 0.1 to 50 μm, more preferably 0.5 to 10 μm. The fine particles are evenly dispersed in one layer in the solid electrolyte, and are dispersed in 1 mm 2 within a range of 2000 or less depending on the particle diameter of the fine particles. For example, when the particle size of the fine particles is 2 to 3 μm, about 50 to 200 are suitable, and the density thereof is 0.1 to 50% by volume, preferably 1 to 20% by volume. In particular, the elastic modulus of the crosslinked polymer constituting the fine particles is higher than that of the crosslinked polymer constituting the crosslinked polymer layer in which the fine particles are uniformly dispersed, considering the use as a filler. preferable. The viscoelastic modulus of the ion-conductive polymer solid electrolyte of the present invention is 10 3 to 10 6 dyn /
cm 2 , in particular, the viscoelastic modulus of the laminated solid electrolyte or fine particle dispersed solid electrolyte is 10 4 to 10 6 d
It is preferably yn / cm 2 .

【０００６】前記イオン伝導性高分子固体電解質は、架
橋性重合性化合物の溶液を架橋重合反応を行わせること
によって形成させることができる。前記架橋性重合性化
合物としては、熱重合性の他、光、紫外線、電子線、γ
線、Ｘ線等の活性光線で重合性を示すものが挙げられ
る。本発明で用いる重合性化合物の種類は、特に制約さ
れず、前記のように熱重合および活性光線重合などの重
合反応を生起して架橋重合体を得るものが包含される
が、架橋高分子マトリクスを形成することができる単官
能性モノマーと多官能性モノマーの組合せが好ましい。
特に前記多官能性モノマーとして、三官能性モノマーを
使用すると、さらにイオン伝導度が高く、電気化学素子
用固体電解質として十分な強度および粘弾性を有する架
橋高分子マトリクスが得られる。前記重合性化合物とし
ては、その分子内に酸素原子、窒素原子、イオウ原子等
の炭素以外のヘテロ原子を含むものが好ましい。この固
体電解質の形成は、不活性ガス雰囲気下で行うことが好
ましく、この場合には、大気中で製造する場合に比べて
イオン伝導度、強度の点で優れたイオン伝導性高分子固
体電解質が得られる。得られた該固体電解質は、その炭
素以外のヘテロ原子は電解質塩のイオン化を促進させ、
前記粘弾性体と電解質塩からなる固体電解質のイオン伝
導性を向上させるとともに、該固体電解質の強度を向上
させる働きもあると推定される。また、本発明において
は、単官能性モノマーに対する多官能性モノマーの添加
量を変更することにより、異なる弾性率を持つ２種以上
の架橋型高分子を得ることができる。特に多官能性モノ
マーとして３官能不飽和カルボン酸エステルの添加量を
変化させ、２種の弾性率をもつ強度の点で優れた固体電
解質を得ることができる。The ion conductive polymer solid electrolyte can be formed by causing a solution of a crosslinkable polymerizable compound to undergo a crosslink polymerization reaction. As the crosslinkable polymerizable compound, in addition to heat-polymerizable, light, ultraviolet rays, electron beams, γ
Examples thereof include those exhibiting polymerizability with actinic rays such as rays and X rays. The type of the polymerizable compound used in the present invention is not particularly limited, and includes those that undergo a polymerization reaction such as thermal polymerization and actinic ray polymerization to obtain a crosslinked polymer as described above. A combination of monofunctional and polyfunctional monomers capable of forming is preferred.
In particular, when a trifunctional monomer is used as the polyfunctional monomer, a crosslinked polymer matrix having higher ionic conductivity and having sufficient strength and viscoelasticity as a solid electrolyte for electrochemical device can be obtained. The polymerizable compound is preferably one containing a hetero atom other than carbon such as oxygen atom, nitrogen atom, and sulfur atom in the molecule. The formation of this solid electrolyte is preferably carried out in an inert gas atmosphere. In this case, an ion conductive polymer solid electrolyte excellent in ion conductivity and strength as compared with the case of manufacturing in the atmosphere is used. can get. In the obtained solid electrolyte, the heteroatoms other than carbon accelerate ionization of the electrolyte salt,
It is presumed that it also has the functions of improving the ion conductivity of the solid electrolyte composed of the viscoelastic body and the electrolyte salt, and improving the strength of the solid electrolyte. Further, in the present invention, two or more kinds of cross-linked polymers having different elastic moduli can be obtained by changing the addition amount of the polyfunctional monomer to the monofunctional monomer. In particular, by changing the addition amount of the trifunctional unsaturated carboxylic acid ester as the polyfunctional monomer, it is possible to obtain a solid electrolyte excellent in strength having two kinds of elastic moduli.

【０００７】以下、前記重合性化合物を更に具体的に説
明する。重合性化合物としては、単官能および多官能の
（メタ）アクリレートのモノマーあるいはプレポリマー
が挙げられる。なお、本明細書における（メタ）アクリ
レートは、アクリレート又はメタアクリレートを意味す
る。単官能アクリレートとしては、アルキル（メタ）ア
クリレート〔メチル（メタ）アクリレート、ブチル（メ
タ）アクリレート、トリフルオロエチル（メタ）アクリ
レート等〕、脂環式（メタ）アクリレート、ヒドロキシ
アルキル（メタ）アクリレート〔ヒドロキシエチルアク
リレート、ヒドロキシプロピルアクリレート等〕、ヒド
ロキシポリオキシアルキレン（オキシアルキレン基の炭
素数は好ましくは１〜４）（メタ）アクリレート〔ヒド
ロキシポリオキシエチレン（メタ）アクリレート、ヒド
ロキシポリオキシプロピレン（メタ）アクリレート等〕
およびアルコキシアルキル（アルコキシ基の炭素数は好
ましくは１〜４）（メタ）アクリレート〔メトキシエチ
ルアクリレート、エトキシエチルアクリレート、フェノ
キシエチルアクリレート等〕が挙げられる。３官能以上
の多官能（メタ）アクリレートの例としては、トリメチ
ロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリ
スリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリ
スリトールヘキサ（メタ）アクリレート等が好ましい。
その他の（メタ）アクリレートの具体例としては、例え
ば、メチルエチレングリコール（メタ）アクリレート、
エチルエチレングルコール（メタ）アクリレート、プロ
ピルエチレングルコール（メタ）アクリレート、フェニ
ルエチレングリコール、エトキシジエチレングリコール
アクリレート、メトキシエチルアクリレート、メトキシ
ジエチレングリコールメタクリレート、メトキシトリエ
チレングリコールアクリレート、メトキシトリエチレン
グリコールメタクリレート、メトキシテトラエチレング
リコールメタクリレート等のアルキルエチレングルコー
ル（メタ）アクリレート、エチルプロピレングリコール
アクリレート、ブチルプロピレングリコールアクリレー
ト、メトキシジプロピレングリコールアクリレート等の
アルキルプロピレングリコール（メタ）アクリレート等
が挙げられる。The polymerizable compound will be described in more detail below. Examples of the polymerizable compound include monofunctional and polyfunctional (meth) acrylate monomers or prepolymers. In addition, (meth) acrylate in this specification means acrylate or methacrylate. Examples of monofunctional acrylates include alkyl (meth) acrylates [methyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, trifluoroethyl (meth) acrylate, etc.], alicyclic (meth) acrylates, hydroxyalkyl (meth) acrylates [hydroxy Ethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, etc.], hydroxypolyoxyalkylene (oxyalkylene group preferably has 1 to 4 carbon atoms) (meth) acrylate [hydroxypolyoxyethylene (meth) acrylate, hydroxypolyoxypropylene (meth) acrylate, etc. ]
And alkoxyalkyl (the carbon number of the alkoxy group is preferably 1 to 4) (meth) acrylate [methoxyethyl acrylate, ethoxyethyl acrylate, phenoxyethyl acrylate, etc.]. As examples of trifunctional or higher polyfunctional (meth) acrylates, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate and the like are preferable.
Specific examples of other (meth) acrylates include, for example, methylethylene glycol (meth) acrylate,
Ethyl ethylene glycol (meth) acrylate, propyl ethylene glycol (meth) acrylate, phenyl ethylene glycol, ethoxydiethylene glycol acrylate, methoxyethyl acrylate, methoxydiethylene glycol methacrylate, methoxytriethylene glycol acrylate, methoxytriethylene glycol methacrylate, methoxytetraethylene glycol Examples thereof include alkyl ethylene glycol (meth) acrylates such as methacrylate, ethyl propylene glycol acrylate, butyl propylene glycol acrylate, and alkyl propylene glycol (meth) acrylates such as methoxydipropylene glycol acrylate.

【０００８】前記（メタ）アクリレートは複素環基を含
有していても良く、該複素環基としては、酸素、窒素、
イオウ等のヘテロ原子を含む複素環の残基である。この
（メタ）アクリレート中に含まれる複素環基の種類は特
に制限されるものではないが、例えば、フルフリル基、
テトラヒドロフルフリル基等を有するフルフリル（メ
タ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）ア
クリレートが好ましい。その他複素環基を有する（メ
タ）アクリレートとしては、フルフリルエチレングリコ
ール（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリルエ
チレングリコール（メタ）アクリレート、フルフリルプ
ロピレングリコール（メタ）アクリレート、テトラヒド
ロフルフリルプロピレングリコール（メタ）アクリレー
ト等のフルフリル基あるいはテトラヒドロフルフリル基
を有するアルキレングリコールアクリレートが挙げられ
る。前記（メタ）アクリレートおよびそのプレポリマー
の分子量は、通常５００未満、好ましくは３００以下で
ある。分子量が、５００以上の（メタ）アクリレートで
は得られる固体電解質から非水溶媒が滲出しやすい。な
お、前記（メタ）アクリレート化合物は、単独で使用し
ても良いが、２種類以上を混合して使用することもでき
る。また、前記（メタ）アクリレート化合物の使用割合
は、非水電解液に対して５０重量％以下、好ましくは５
〜４０重量％、さらに好ましくは１０〜３０重量％であ
る。The (meth) acrylate may contain a heterocyclic group, and the heterocyclic group includes oxygen, nitrogen,
It is a heterocyclic residue containing a hetero atom such as sulfur. The type of the heterocyclic group contained in the (meth) acrylate is not particularly limited. For example, a furfuryl group,
Furfuryl (meth) acrylate and tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate having a tetrahydrofurfuryl group or the like are preferred. Other (meth) acrylates having a heterocyclic group include furfurylethylene glycol (meth) acrylate, tetrahydrofurfurylethylene glycol (meth) acrylate, furfurylpropylene glycol (meth) acrylate, and tetrahydrofurfurylpropylene glycol (meth) acrylate And alkylene glycol acrylates having a furfuryl group or a tetrahydrofurfuryl group. The molecular weight of the (meth) acrylate and its prepolymer is usually less than 500, preferably 300 or less. With a (meth) acrylate having a molecular weight of 500 or more, the non-aqueous solvent easily exudes from the solid electrolyte obtained. The (meth) acrylate compound may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used. The ratio of the (meth) acrylate compound used is 50% by weight or less, preferably 5% by weight with respect to the non-aqueous electrolyte.
-40% by weight, more preferably 10-30% by weight.

【０００９】多官能性モノマーとしては、多官能不飽和
カルボン酸エステルが好ましい。該多官能不飽和カルボ
ン酸エステルを併用することにより、粘弾性率、イオン
伝導度とも理想的な固体電解質を得ることができる。多
官能不飽和カルボン酸エステルとしては、（メタ）アク
リロイル基を２個以上有するモノマーあるいはプレポリ
マーが挙げられるが、特に３個の（メタ）アクリロイル
基を有する３官能の不飽和カルボン酸エステルが、保液
性、イオン伝導度、強度に優れたイオン伝導性高分子固
体電解質を与える点で最も好ましい。前記多官能不飽和
カルボン酸エステルの具体例としては、エチレングリコ
ールジメタクリレート、ジエチレングリコールジ（メ
タ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メ
タ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）
アクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレー
ト、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパント
リアクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロ
ールプロパントリアクリレート、ブタンジオール（メ
タ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メ
タ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メ
タ）アクリレート等が挙げられる。なお、本発明で用い
る重合性化合物としては、前記単官能および多官能の
（メタ）アクリレート、多官能不飽和カルボン酸エステ
ル以外に、ポリエンとポリチオールとの組合わせが挙げ
られる。単官能性モノマーに多官能性モノマーを併用す
る場合、該多官能性モノマーが多官能不飽和カルボン酸
エステルである場合、該多官能不飽和カルボン酸エステ
ルの添加量は、非水電解液に対して４重量％以下、好ま
しくは０．０５〜２重量％である。特に３官能不飽和カ
ルボン酸エステルを併用する場合には、２重量％以下、
好ましくは０．０５〜０．５重量％という少量の添加量
でイオン伝導度や強度の点で優れた固体電解質を得るこ
とができる。The polyfunctional monomer is preferably a polyfunctional unsaturated carboxylic acid ester. By using the polyfunctional unsaturated carboxylic acid ester in combination, a solid electrolyte having both ideal viscoelasticity and ionic conductivity can be obtained. Examples of the polyfunctional unsaturated carboxylic acid ester include a monomer or a prepolymer having two or more (meth) acryloyl groups. Particularly, a trifunctional unsaturated carboxylic acid ester having three (meth) acryloyl groups is It is most preferable in that it gives an ion conductive polymer solid electrolyte having excellent liquid retention, ionic conductivity and strength. Specific examples of the polyfunctional unsaturated carboxylic acid ester include ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, and triethylene glycol di (meth).
Acrylate, tripropylene glycol diacrylate, ethylene oxide modified trimethylolpropane triacrylate, propylene oxide modified trimethylolpropane triacrylate, butanediol (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate Etc. The polymerizable compound used in the present invention may be a combination of polyene and polythiol, in addition to the monofunctional and polyfunctional (meth) acrylates and polyfunctional unsaturated carboxylic acid esters. When the monofunctional monomer is used in combination with the polyfunctional monomer, when the polyfunctional monomer is a polyfunctional unsaturated carboxylic acid ester, the addition amount of the polyfunctional unsaturated carboxylic acid ester is 4 wt% or less, preferably 0.05 to 2 wt%. Especially when a trifunctional unsaturated carboxylic acid ester is used in combination, 2% by weight or less,
A solid electrolyte excellent in ionic conductivity and strength can be obtained with a small addition amount of preferably 0.05 to 0.5% by weight.

【００１０】前記多官能不飽和カルボン酸エステルの重
合開始剤としては、カルボニル化合物〔ベンゾイン類
（ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾイン
エチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベ
ンゾインイソブチルエーテル、α−メチルベンゾイン、
α−フェニルベンゾイン等）、アントラキノン類（アン
トラキノン、メチルアントラキノン、クロルアントラキ
ノン等）、その他の化合物（ベンジル、ジアセチル、ア
セトフェノン、ベンゾフェノン、メチルベンゾイルフォ
ーメート等）〕、硫黄化合物（ジフェニルスルフィド、
ジチオカーバメート等）、多縮合環系炭化水素のハロゲ
ン化物（α−クロルメチルナフタリン等）、色素類（ア
クリルフラビン、フルオレセン等）、金属塩類（塩化
鉄、塩化銀等）、オニウム塩類（Ｐ−メトキシベンゼン
ジアゾニウム、ヘキサフルオロフォスフェート、ジフェ
ニルアイオドニウム、トリフェニルスルフォニウム等）
などの光重合開始剤が挙げられる。これらは単独でも、
あるいは２種以上の混合物としても使用できる。好まし
い光重合開始剤は、カルボニル化合物、硫黄化合物及び
オニウム塩類である。熱重合開始剤としては、アゾビス
イソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、ラウ
ロイルパーオキサイド、エチルメチルケトンペルオキシ
ド、ビス−（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキ
シジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボ
ネート等のパーオキシジカーボネート等を挙げることが
できる。また、ジメチルアニリン、ナフテン酸コバル
ト、スルフィン酸、メルカプタン等の重合開始剤も併用
できる。さらに、増感剤、貯蔵安定剤も必要により併用
できる。更に、上記光重合開始剤、熱重合開始剤等を併
用して使用することもできる。更に上記光重合開始剤、
熱重合開始剤等を併用して使用することにより、より高
い粘弾性率を持つ高分子固体電解質を得ることができ
る。特に光重合開始剤、熱重合開始剤は限定されるもの
ではないが、光重合開始剤としてベンゾインイソプロピ
ルエーテル、熱重合開始剤としてビス（４−ｔ−ブチル
シクロヘキシル）パーオキシジカーボネートを併用する
ことが好ましい。また、光照射により発生した熱も重合
に関与するため重合の効率を良好にすることもできる。
増感剤としては、尿素、ニトリル化合物（Ｎ，Ｎ−ジ置
換−Ｐ−アミノベンゾニトリル等）、燐化合物（トリ−
ｎ−ブチルホスフィン等）が好ましく、貯蔵安定剤とし
ては、第４級アンモニウムクロライド、ベンゾチアゾー
ル、ハイドロキノンが好ましい。重合開始剤の使用量
は、全不飽和カルボン酸エステルに対し、通常、０．１
〜１０重量％、好ましくは０．５〜７重量％である。増
感剤及び貯蔵安定剤の使用量は、全不飽和カルボン酸エ
ステル１００重量部に対し、通常、０．１〜５重量部で
ある。Examples of the polymerization initiator of the polyfunctional unsaturated carboxylic acid ester include carbonyl compounds [benzoins (benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, α-methylbenzoin,
α-phenylbenzoin, etc.), anthraquinones (anthraquinone, methylanthraquinone, chloranthraquinone, etc.), other compounds (benzyl, diacetyl, acetophenone, benzophenone, methylbenzoylformate, etc.)], sulfur compounds (diphenylsulfide,
Dithiocarbamates, etc., polycondensed ring hydrocarbon halides (α-chloromethylnaphthalene, etc.), pigments (acrylic flavin, fluorescein, etc.), metal salts (iron chloride, silver chloride, etc.), onium salts (P-methoxy) (Benzenediazonium, hexafluorophosphate, diphenyliodonium, triphenylsulfonium, etc.)
And the like. These alone,
Alternatively, it can be used as a mixture of two or more kinds. Preferred photopolymerization initiators are carbonyl compounds, sulfur compounds and onium salts. Examples of the thermal polymerization initiator include azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, ethyl methyl ketone peroxide, bis- (4-t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate, diisopropylperoxydicarbonate and the like. Oxydicarbonate etc. can be mentioned. Further, a polymerization initiator such as dimethylaniline, cobalt naphthenate, sulfinic acid, and mercaptan can be used in combination. Further, a sensitizer and a storage stabilizer can be used in combination if necessary. Further, the above photopolymerization initiator, thermal polymerization initiator and the like can be used in combination. Further the photopolymerization initiator,
By using together with a thermal polymerization initiator or the like, a polymer solid electrolyte having a higher viscoelastic modulus can be obtained. The photopolymerization initiator and the thermal polymerization initiator are not particularly limited, but benzoin isopropyl ether as the photopolymerization initiator and bis (4-t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate as the thermal polymerization initiator should be used in combination. Is preferred. Further, the heat generated by light irradiation also contributes to the polymerization, so that the efficiency of the polymerization can be improved.
As the sensitizer, urea, a nitrile compound (N, N-disubstituted-P-aminobenzonitrile, etc.), a phosphorus compound (tri-
n-Butylphosphine) and the like, and as the storage stabilizer, quaternary ammonium chloride, benzothiazole and hydroquinone are preferable. The amount of the polymerization initiator used is usually 0.1 with respect to the total unsaturated carboxylic acid ester.
10 to 10% by weight, preferably 0.5 to 7% by weight. The use amount of the sensitizer and the storage stabilizer is usually 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total unsaturated carboxylic acid ester.

【００１１】本発明による電解液の固体化は、電解質塩
として、前式（Ｉ）で示されるスルホン酸塩、またはこ
れと前式（II）および（III）よりなる群から選ばれた
少なくとも１種のテトラフルオロボレート塩を含有する
前述の架橋重合性化合物組成物を密封容器に注入する
か、あるいは支持体（例えばフィルム、金属、ガラス）
にコーティングした後、熱又は活性光線で重合すること
により達成される。活性光線としては、通常、光、紫外
線、電子線、γ線、Ｘ線が使用できる。これらのうち、
好ましくは、１００〜８００ｎｍの波長を主波長とする
活性光線である。固体化された電解液（固体電解質）
は、フィルム状やシート状であるいは電気化学素子の構
成要素の一部とあらかじめ複合化された形態で製品とす
ることができる。電解液は基本的には水系、非水系のど
ちらであってもよいが、特に非水電解液の使用が好まし
い。本発明の前記固体電解質は、リチウム電池のような
非水電解液を含む電池において、その非水電解液の代り
に用いると、電解質として優れた性能を発揮する。固体
化すべき非水電解液としては、電解質塩を非水溶媒に溶
解させたものが挙げられるが、電解質塩としては、通常
の非水電解液に用いるものであれば、特に制限はない。
該電解質塩としては、例えばＬｉＰＦ6，ＬｉＡｓＦ6，
ＬｉＣｌＯ4，ＮａＣｌＯ3，ＬｉＣＦ3ＣＯ3，ＮａＳＣ
Ｎ，Ｍｇ（ＣｌＯ4）2あるいはスルホン酸塩等が挙げら
れる。スルホン酸塩としては、例えばＬｉＣＦ3ＳＯ3，
ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2，ＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3，Ｌｉ
ＣＨ3（ＣＦ3ＳＯ2）2，ＬｉＣｌＯ4などが挙げられる
が、特に前式（Ｉ）で示されるスルホン酸塩に相当する
ものが好ましい。ただし、前記スルホン酸塩電解質には
腐食性があり、特に正極集電体をアルミニウムとしたと
きは顕著であり、この腐食性を押さえるためには、他の
電解質、特に前記のように、前式（II）および（III）
よりなる群から選ばれた少なくとも１種のテトラフルオ
ロボレート塩を加えることにより腐食性を抑えることが
できる。該テトラフルオロボレート塩としては、例えば
ＬｉＢＦ4，ＮａＢＦ4，ＫＢＦ4，Ｍｇ（ＢＦ4）2など
が挙げられる。非水電解液中の電解質塩の濃度は非水溶
媒中、通常１．０〜７．０モル／１、好ましくは１．０
〜５．０モル／１の割合である。１．０モル／１未満で
は充分な固体強度を有する固体電解質が得られない。ま
た、７．０モル／１を超えると電解質塩の溶解が難しく
なる。The solidification of the electrolytic solution according to the present invention is carried out by using at least one selected from the group consisting of the sulfonic acid salt represented by the above formula (I) or this and the above formulas (II) and (III) as the electrolyte salt. The above-mentioned cross-linkable polymerizable compound composition containing a tetrafluoroborate salt of a certain species is injected into a sealed container or a support (eg, film, metal, glass)
It is achieved by polymerizing with heat or an actinic ray after coating. As the actinic rays, light, ultraviolet rays, electron beams, γ rays and X rays can be usually used. Of these,
Actinic rays having a main wavelength of 100 to 800 nm are preferred. Solidified electrolyte (solid electrolyte)
Can be a product in the form of a film or sheet, or in the form of a composite with a part of the constituent elements of the electrochemical device. The electrolytic solution may be either aqueous or non-aqueous, but it is particularly preferable to use the non-aqueous electrolytic solution. The solid electrolyte of the present invention exhibits excellent performance as an electrolyte when used in place of the non-aqueous electrolyte in a battery containing a non-aqueous electrolyte such as a lithium battery. Examples of the non-aqueous electrolytic solution to be solidified include those in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, but the electrolytic salt is not particularly limited as long as it is used in a normal non-aqueous electrolytic solution.
Examples of the electrolyte salt include LiPF 6 , LiAsF 6 ,
LiClO 4 , NaClO 3 , LiCF 3 CO 3 , NaSC
Examples thereof include N, Mg (ClO 4 ) 2 and sulfonates. Examples of the sulfonate include LiCF 3 SO 3 ,
LiN (CF 3 SO 2) 2 , LiC (CF 3 SO 2) 3, Li
Examples thereof include CH 3 (CF 3 SO 2 ) 2 and LiClO 4 , but those corresponding to the sulfonate represented by the above formula (I) are particularly preferable. However, the sulfonate electrolyte has a corrosive property, which is particularly remarkable when the positive electrode current collector is made of aluminum, and in order to suppress this corrosive property, another electrolyte, in particular, as described above, (II) and (III)
Corrosion can be suppressed by adding at least one tetrafluoroborate salt selected from the group consisting of: Examples of the tetrafluoroborate salt include LiBF 4 , NaBF 4 , KBF 4 , Mg (BF 4 ) 2 and the like. The concentration of the electrolyte salt in the non-aqueous electrolytic solution is usually 1.0 to 7.0 mol / 1 in the non-aqueous solvent, preferably 1.0.
˜5.0 mol / 1. If it is less than 1.0 mol / 1, a solid electrolyte having sufficient solid strength cannot be obtained. Further, if it exceeds 7.0 mol / 1, it becomes difficult to dissolve the electrolyte salt.

【００１２】非水電解液はマトリクスを形成する架橋型
高分子量重合体に対し、通常、２００重量％以上、好ま
しくは４００〜９００重量％、特に好ましくは５００〜
８００重量％である。２００重量％未満では十分に高い
イオン伝導度が得られず、９００重量％を超えると非水
電解液の固体化が困難になる。また、高い粘弾性率を得
るには好ましくは２００〜４００重量％にて固体化が必
要である。非水電解液の溶媒として、プロピレンカーボ
ネート、γ−ブチロラクトン、エチレンカーボネート、
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、スルホ
ラン、ジオキソラン、テトラヒドロフラン、２−メチル
テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，２−
ジメトキシエタン、１，２−エトキシメトキシエタンの
他、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、ブ
チルジグライム等のグライム類が挙げられる。特にプロ
ピレンカーボネートを含有させることにより、充分な固
体強度を得ることができるが、その使用量は、好ましく
は５％以上、さらに好ましくは１０〜５０重量％であ
る。さらにこのプロピレンカーボネートに加えてジメチ
ルカーボネートを含有させることにより、プロピレンカ
ーボネートによって充分な固体強度を得、ジメチルカー
ボネートによってイオン伝導性を上昇させることによ
り、充分な固体強度およびイオン伝導性を有する固体電
解質を得ることができる。更に２種以上の架橋型高分子
をマトリクスとする固体電解質において前記の電解質
塩、特にスルホン酸塩およびテトラフルオロボレート塩
をそれぞれ異なる固体電解質中に含有しても良いし、前
記両者を混合して含有しても良い。また、電解質塩を混
合含有させる場合、含有する電解質塩の含有比率が異な
っても良い。特にテトラフルオロボレート塩単独の場
合、より強固な固体電解質を得ることができる。本発明
のイオン伝導性高分子固体電解質を得るためには、非水
電解液中における前記の電解質塩の濃度と不飽和カルボ
ン酸エステル濃度を適切な範囲に規定することが必要で
あり、両者の間には密接な関係がある。電解質塩濃度が
その下限の１．０モル／１付近では電解液の固体化のた
めの全不飽和カルボン酸エステルの濃度としては２０〜
５０重量％程度が必要となり、電解質塩濃度が、１．５
モル／１以上の高濃度では不飽和カルボン酸エステル濃
度は１０〜２０重量％程度の添加量で充分な特性を有す
る固体電解質が作製できる。The non-aqueous electrolyte is usually 200% by weight or more, preferably 400 to 900% by weight, particularly preferably 500 to 100% by weight based on the cross-linked high molecular weight polymer forming the matrix.
800% by weight. If it is less than 200% by weight, a sufficiently high ionic conductivity cannot be obtained, and if it exceeds 900% by weight, it is difficult to solidify the non-aqueous electrolyte. Further, in order to obtain a high viscoelastic modulus, solidification is preferably performed at 200 to 400% by weight. As a solvent for the non-aqueous electrolyte, propylene carbonate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate,
Dimethyl carbonate, diethyl carbonate, sulfolane, dioxolane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,2-
In addition to dimethoxyethane and 1,2-ethoxymethoxyethane, glymes such as methyl diglyme, methyl triglyme, methyl tetraglyme, ethyl glyme, ethyl diglyme and butyl diglyme can be mentioned. Sufficient solid strength can be obtained by containing propylene carbonate, but the amount used is preferably 5% or more, more preferably 10 to 50% by weight. Furthermore, by adding dimethyl carbonate in addition to this propylene carbonate, a sufficient solid strength is obtained with propylene carbonate, and by increasing the ion conductivity with dimethyl carbonate, a solid electrolyte having sufficient solid strength and ion conductivity is obtained. Obtainable. Further, in the solid electrolyte having two or more kinds of cross-linking polymers as a matrix, the above-mentioned electrolyte salt, particularly sulfonate and tetrafluoroborate salt may be contained in different solid electrolytes, or both may be mixed. May be included. When the electrolyte salt is mixed and contained, the content ratio of the contained electrolyte salt may be different. Particularly, when the tetrafluoroborate salt is used alone, a stronger solid electrolyte can be obtained. In order to obtain the ion conductive polymer solid electrolyte of the present invention, it is necessary to define the concentration of the above-mentioned electrolyte salt and the unsaturated carboxylic acid ester concentration in the non-aqueous electrolyte in an appropriate range. There is a close relationship between them. When the electrolyte salt concentration is around the lower limit of 1.0 mol / 1, the concentration of the total unsaturated carboxylic acid ester for solidifying the electrolytic solution is 20 to
About 50% by weight is required, and the electrolyte salt concentration is 1.5
At a high concentration of mol / 1 or more, an unsaturated carboxylic acid ester concentration of about 10 to 20% by weight can produce a solid electrolyte having sufficient characteristics.

【００１３】本発明のイオン伝導性高分子固体電解質
は、導電性高分子材料あるいは導電性物質ブレンド高分
子材料との複合化において好ましい特性を有する。これ
は、重合する前のモノマー溶液が高分子材料にしみこん
で高分子材料を膨潤させるとともに、高分子材料内部に
まで充分浸透し、その後、重合反応により固体化するた
め、高分子材料と明確な界面が形成されず、両者の界面
抵抗を小さくすることができるためである。従来のイオ
ン解離基を含むポリマーマトリクスと無機塩の固溶体に
代表されるような固体電解質では、固体電解質と活物質
との界面において分極が生じやすく、大きな界面抵抗を
有する。これに対して本発明のイオン伝導性高分子固体
電解質は前述したごとく溶液の性質を持ちつつ固体状で
あるため、通常の電解液と同様に陰イオン、陽イオンと
も移動が容易なため、導電性高分子材料を用いる電池に
おいては分極等が生じにくくより好ましい組み合わせで
あるといえる。導電性高分子材料と本発明のイオン伝導
性高分子固体電解質の複合化方法は一般的にはイオン伝
導性高分子固体電解質形成用架橋重合性組成物を導電性
高分子材料に含浸させた後、前述したような重合手段に
より粘弾性体とし複合化を行なう。前記本発明の固体電
解質と複合化される導電性高分子材料としては、例え
ば、正極活物質として用いられているピロール、チオフ
ェン等を単量体とする複素五員環系化合物重合体、ベン
ゼン、アズレン等を単量体とする芳香族炭化水素系化合
物重合体、アニリン、ジフェニルベンジジン等を単量体
とするアミン化合物重合体、ポリアリーレンビニレンの
他、エチレン、ブタジエン、ヘキサトリエン等の不飽和
炭化水素のハロゲン置換体を単量体とする不飽和脂肪族
系化合物重合体等が挙げられ、それら単量体の重合方法
としては、酸化剤を使用する化学重合法、電気エネルギ
ー利用する電解重合法を用いることができる。また、前
記導電性物質ブレンドポリマーとしては、負極活物質と
して用いられている炭素系材料／ポリマー、例えば天然
グラファイト／ポリフッ化ビニリデン、天然グラファイ
ト、フリュードコークス混合／ポリフッ化ビニリデン、
フリュードコークス混合／変性ポリビニルピリジン、天
然グラファイト、フリュードコークス／変性ポリビニル
ピリジン等が挙げられる。本発明のイオン伝導性高分子
固体電解質は、電池、コンデンサ、センサー、エレクト
ロクロミックデバイス、半導体デバイスなどの電気化学
素子における固体電解質層として利用することができ
る。The ion-conducting polymer solid electrolyte of the present invention has preferable characteristics in the formation of a composite with a conducting polymer material or a conducting substance blend polymer material. This is because the monomer solution before polymerization permeates the polymer material to swell the polymer material, penetrates sufficiently into the polymer material, and then solidifies by the polymerization reaction, so it is clear that it is a polymer material. This is because no interface is formed and the interface resistance between the two can be reduced. In a conventional solid electrolyte represented by a solid solution of a polymer matrix containing an ionic dissociative group and an inorganic salt, polarization is likely to occur at the interface between the solid electrolyte and the active material, and a large interfacial resistance is obtained. On the other hand, the ion-conductive polymer solid electrolyte of the present invention is a solid while having the properties of a solution as described above, and thus it is easy to move both anions and cations as in a normal electrolyte solution, so that it is conductive. It can be said that this is a more preferable combination in which polarization or the like is less likely to occur in a battery using a volatile polymer material. The method for compositing the conductive polymer material and the ion conductive polymer solid electrolyte of the present invention is generally carried out after the conductive polymer material is impregnated with the crosslinkable polymerizable composition for forming the ion conductive polymer solid electrolyte. A viscoelastic body is made into a composite by the above-mentioned polymerization means. Examples of the conductive polymer material to be composited with the solid electrolyte of the present invention include, for example, pyrrole used as a positive electrode active material, a hetero five-membered ring compound polymer having thiophene or the like as a monomer, benzene, Aromatic hydrocarbon compound polymers containing azulene as a monomer, amine compound polymers containing aniline and diphenylbenzidine as a monomer, polyarylene vinylene, and unsaturated carbonization of ethylene, butadiene, hexatriene, etc. An unsaturated aliphatic compound polymer having a halogen-substituted hydrogen as a monomer may be mentioned, and as a method for polymerizing those monomers, a chemical polymerization method using an oxidizing agent, an electrolytic polymerization method utilizing electric energy are used. Can be used. Further, as the conductive substance blend polymer, a carbonaceous material / polymer used as a negative electrode active material, for example, natural graphite / polyvinylidene fluoride, natural graphite, flue coke mixture / polyvinylidene fluoride,
Examples include fluid coke mixed / modified polyvinyl pyridine, natural graphite, and fluid coke / modified polyvinyl pyridine. The ion conductive polymer solid electrolyte of the present invention can be used as a solid electrolyte layer in electrochemical elements such as batteries, capacitors, sensors, electrochromic devices, and semiconductor devices.

【００１４】本発明のイオン伝導性高分子固体電解質の
交流インピーダンス法による２５℃のイオン伝導度は、
その電解質の構成要素である非水電解液の伝導率に大き
く影響を受けるとともに、それを超えるものではない
が、固体化によってその伝導率の低下はほとんどなく、
通常１０-4〜１０-2Ｓ／ｃｍを有する。本発明の固体電
解質の動的粘弾性試験機〔ＲＨＥＯＭＥＴＲＩＣ，ＩＮ
Ｃ（株）ＲＤＳ−７７００〕による粘弾性率は通常１０
6ｄｙｎ／ｃｍ2以下、好ましくは１０2〜１０6ｄｙｎ／
ｃｍ2、より好ましくは、１０3〜１０6ｄｙｎ／ｃｍ2で
あり、複合する少なくとも１種の固体電解質は１０4〜
１０6ｄｙｎ／ｃｍ2であることがより好ましく、Ｔｇは
−３０℃以下であり、１００℃においても溶解すること
はない。伸びは２０％以上で、最大４００％程度まで破
断することなく延伸変形に対する回復力を有する。また
１８０度折り曲げても破断することはない。本発明のイ
オン伝導性高分子固体電解質は、クリープメーター〔山
電（株）ＲＥ−３３０５、プランジャー断面積２ｃ
ｍ2、荷重３０ｇ〕を使用してその歪量の時間変化を測
定したところ、歪量は時間で変化せず低いクリープ特性
を有する。クリープメーターを使用して荷重２５ｇ／ｃ
ｍ2で本固体電解質を圧縮しても内部に含まれる電解液
が流出することはない。更に、この粘弾性体は高い粘着
性を示し、粘弾性体同士を張り合わせた後、剥離しよう
としても材料破壊を生じ、張り合わせ面から剥がれるこ
とはない。The ionic conductivity of the ion-conductive polymer solid electrolyte of the present invention at 25 ° C. according to the AC impedance method is
While being greatly affected by the conductivity of the non-aqueous electrolyte that is a component of the electrolyte, and not exceeding that, there is almost no decrease in its conductivity due to solidification,
It usually has 10 −4 to 10 −2 S / cm. Dynamic viscoelasticity tester for solid electrolyte of the present invention [RHEOMETRIC, IN
C RDS-7700] has a viscoelastic modulus of usually 10
6 dyn / cm 2 or less, preferably 10 2 to 10 6 dyn /
cm 2 , more preferably 10 3 to 10 6 dyn / cm 2 , and the composite at least one solid electrolyte is 10 4 to
It is more preferably 10 6 dyn / cm 2 , Tg is −30 ° C. or lower, and it does not dissolve even at 100 ° C. It has an elongation of 20% or more, and has a recovery force for stretching deformation without breaking up to about 400%. Even if it is bent 180 degrees, it does not break. The ion conductive polymer solid electrolyte of the present invention is a creep meter [Yanden Co., Ltd. RE-3305, plunger cross section 2c
When the time variation of the strain amount was measured using m 2 , load of 30 g], the strain amount does not change with time and has a low creep characteristic. Load 25g / c using creep meter
Even when the solid electrolyte is compressed at m 2 , the electrolyte contained therein does not flow out. Further, the viscoelastic body exhibits high adhesiveness, and after the viscoelastic bodies are bonded to each other, even if the viscoelastic bodies are to be separated, the material is destroyed and does not peel off from the bonding surface.

【００１５】次に、本発明のイオン伝導性高分子固体電
解質を電池電解質として用いる二次電池について詳述す
る。一般的に電池は正極活性物質からなる正極、負極活
物質からなる負極、セパレーター及び電解質により基本
的に構成される。前記電池における電解質として、本発
明の前記イオン伝導性高分子固体電解質を用いることに
より、従来にない有利な電池を得ることができる。本発
明のイオン伝導性高分子固体電解質を電池に適用する場
合、該固体電解質そのものにセパレーターとしての機能
を持たせることが特徴である。また、弾性率の高い固体
電解質膜を積層し、隔膜としての機能をもたせ、また、
有機フィラー等の含有の代わりに弾性率の高い粒子化固
体電解質を均一分散することにより強度をもたせること
ができ、さらに２種以上の固体電解質の複合化により、
より高いイオン伝導度をもつ固体電解質を得ることがで
きる。本発明のイオン伝導性高分子固体電解質は、それ
単独で粘弾性体であり、電池等の電気化学素子を形成す
る際、イオン伝導度を１０-4Ｓ／ｃｍ以上に保ったま
ま、弾性率を１０2ｄｙｎ／ｃｍ2以上のものとなる。特
にイオン伝導度が１０-3Ｓ／ｃｍ以上の場合、弾性率は
１０2〜１０6ｄｙｎ／ｃｍ2であり、電気化学素子とし
ても有効に働くことができる。本発明のイオン伝導性高
分子固体電解質を電池における電解質として使用する場
合に、前記架橋重合性化合物を電解液に溶解させた架橋
重合性溶液を電池の構成要素、例えば電極あるいは通常
用いられている固い固体電解質に塗布、含浸させ、その
後、加熱或いは活性光線等の照射手段による架橋重合反
応を行い、前記電池構成要素として一体化して形成させ
たイオン伝導性高分子固体電解質を用いるのが好まし
い。このように電池構成要素と本発明のイオン伝導性高
分子固体電解質が一体化していれば正極、負極等の電極
反応及びイオンの移動をスムーズに進行させることがで
き電池内部抵抗を大幅に低減することができる。この電
池構成要素とイオン伝導性高分子固体電解質の一体化
は、電池を組み立てる前あるいは組み立て時に各電池構
成要素に行ってもよい。Next, a secondary battery using the ion conductive polymer solid electrolyte of the present invention as a battery electrolyte will be described in detail. Generally, a battery is basically composed of a positive electrode made of a positive electrode active material, a negative electrode made of a negative electrode active material, a separator and an electrolyte. By using the ion conductive polymer solid electrolyte of the present invention as the electrolyte in the battery, an advantageous battery which has never been obtained can be obtained. When the ion conductive polymer solid electrolyte of the present invention is applied to a battery, it is characterized in that the solid electrolyte itself has a function as a separator. Also, by stacking a solid electrolyte membrane with a high elastic modulus, it functions as a diaphragm,
Instead of containing an organic filler or the like, it is possible to give strength by uniformly dispersing a particle-form solid electrolyte having a high elastic modulus. Furthermore, by combining two or more kinds of solid electrolytes,
A solid electrolyte having higher ionic conductivity can be obtained. The ion conductive polymer solid electrolyte of the present invention is a viscoelastic body by itself, and when forming an electrochemical device such as a battery, the elastic modulus of the ion conductive polymer solid electrolyte is kept at 10 −4 S / cm or more. Of 10 2 dyn / cm 2 or more. In particular, when the ionic conductivity is 10 −3 S / cm or more, the elastic modulus is 10 2 to 10 6 dyn / cm 2 , and it can work effectively as an electrochemical element. When the ion-conductive polymer solid electrolyte of the present invention is used as an electrolyte in a battery, a cross-linking polymerizable solution obtained by dissolving the cross-linking polymerizable compound in an electrolytic solution is used as a constituent element of a battery, such as an electrode or usually used. It is preferable to use an ion conductive polymer solid electrolyte integrally formed as the above-mentioned battery constituent element by coating and impregnating a solid solid electrolyte, and then performing a cross-linking polymerization reaction by means of heating or irradiation with actinic rays. In this way, if the battery constituents and the ion conductive polymer solid electrolyte of the present invention are integrated, the electrode reaction of the positive electrode, the negative electrode, etc. and the movement of ions can proceed smoothly, and the internal resistance of the battery is greatly reduced. be able to. The integration of the battery component and the ion conductive polymer solid electrolyte may be performed on each battery component before or during assembly of the battery.

【００１６】本発明の電池において用いられる正極活物
質はＴｉＳ2，ＭｏＳ2，Ｃｏ2Ｓ5，Ｖ2Ｏ5，ＭｎＯ2，
ＣｏＯ2等の遷移金属酸化物、遷移金属カルコゲン化合
物及びこれらとＬｉとの複合体（Ｌｉ複合酸化物；Ｌｉ
ＭｎＯ2，ＬｉＭｎ2Ｏ4，ＬｉＣｏＯ2等）、有機物の熱
重合物である一次元グラファイト化物、フッ化カーボ
ン、グラファイト、あるいは１０-2Ｓ／ｃｍ以上の電気
伝導度を有する導電性高分子、具体的にはポリアニリ
ン、ポリピロール、ポリアズレン、ポリフェニレン、ポ
リアセチレン、ポリアセン、ポリフタロシアニン、ポリ
−３−メチルチオフェン、ポリピリジン、ポリジフェニ
ルベンジジン等の高分子及びこれらの誘導体が挙げられ
るが、１００％の放電深度に対しても高いサイクル特性
を示し、無機材料に比べ比較的過放電に強い導電性高分
子を使用することが好ましい。また導電性高分子は、成
形、加工性の点でプラスチックであるために、従来にな
い特徴を生かすことができる。以上のような利点を導電
性高分子は有しているものの、導電性高分子を正極に用
いた二次電池には、活物質の密度が低いため体積エネル
ギー密度が低く、また、電解液中に電極反応に充分たり
るだけの電解質が必要であり、且つ充放電反応に伴い電
解液濃度の変化が大きいため、液抵抗などの変化が大き
く、スムーズな充放電反応を行うには、過剰な電解液が
必要となるという問題点がある。このことはエネルギー
密度を向上させる点で不利となる。これに対し、体積エ
ネルギー密度の高い活物質として、上記無機カルコゲナ
イド化合物、無機酸化物を正極に用いることが考えられ
るが、これらは充放電に伴う電極反応でカチオンの電極
中の拡散速度が遅く、急速充放電が難しく、且つ、過放
電に対し可逆性が悪く、サイクル寿命が低下するという
問題点がある。また、無機活物質はそのままでは成形す
ることが難しいため、結着剤として四弗化エチレン樹脂
粉末等を用いて加圧成形することが多いが、その場合電
極の機械的強度は充分とは言えないとともに、過放電に
ついてもリチウムイオンが過剰に蓄積されると、結晶構
造の破壊が起こり、二次電池としての機能を果たさなく
なる。The positive electrode active material used in the battery of the present invention is TiS 2 , MoS 2 , Co 2 S 5 , V 2 O 5 , MnO 2 ,
Transition metal oxides such as CoO 2 , transition metal chalcogen compounds and composites thereof with Li (Li composite oxide; Li
MnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiCoO 2, etc.), a one-dimensional graphitized product of a thermal polymer of an organic substance, carbon fluoride, graphite, or a conductive polymer having an electric conductivity of 10 −2 S / cm or more, Specific examples thereof include polymers such as polyaniline, polypyrrole, polyazulene, polyphenylene, polyacetylene, polyacene, polyphthalocyanine, poly-3-methylthiophene, polypyridine, and polydiphenylbenzidine, and derivatives thereof, but at a discharge depth of 100%. On the other hand, it is preferable to use a conductive polymer that exhibits high cycle characteristics and is relatively resistant to overdischarge as compared with an inorganic material. In addition, since the conductive polymer is a plastic in terms of moldability and processability, it can make use of features that have not existed before. Although the conductive polymer has the above advantages, the secondary battery using the conductive polymer as the positive electrode has a low volume energy density due to the low density of the active material. In order to perform a smooth charge / discharge reaction, an excessive amount of electrolyte is required for the electrode reaction, and since the change in the electrolyte concentration along with the charge / discharge reaction is large, there is a large change in the liquid resistance. There is a problem that an electrolytic solution is required. This is disadvantageous in improving the energy density. On the other hand, as an active material having a high volume energy density, it is conceivable to use the above-mentioned inorganic chalcogenide compound or inorganic oxide for the positive electrode, but these are slow in the diffusion rate of cations in the electrode due to the electrode reaction accompanying charge and discharge, There is a problem that rapid charge / discharge is difficult, reversibility against over-discharge is poor, and cycle life is shortened. Moreover, since it is difficult to mold the inorganic active material as it is, pressure molding is often performed using a tetrafluoroethylene resin powder or the like as a binder, but in that case, the mechanical strength of the electrode is not sufficient. In addition, when the lithium ions are excessively accumulated in the over discharge, the crystal structure is destroyed and the secondary battery cannot function as a secondary battery.

【００１７】このような不具合を解決するため、有機お
よび無機の複合活物質を使用することが考えられる。こ
の場合、使用される高分子活物質としてはいずれも電気
化学ドーピングにより高い電気伝導度を示し、電極材料
としては、１０-2Ｓ／ｃｍ以上の電気伝導度を有するこ
とが要求される。また、イオンの拡散性においても高い
イオン伝導度が要求される。これらの高分子材料は、電
気伝導度の高さが集電能を有し、高分子としての結着能
を持ち、更には活物質としても機能する。また導電性高
分子は卑な電位において絶縁化するため、この複合正極
が過放電状態になった時にも、導電性高分子が絶縁化す
るため内部に含む無機活物質に必要以上のリチウムイオ
ンが蓄積されるのを防ぎ、無機活物質の結晶構造の破壊
を防いでいる。結果として実質上過放電に強い電極を構
成できることとなる。複合正極に用いられる導電性高分
子とは、活物質としての能力を有する、電解液に溶
解しない、高分子材料間の結着性を有している、導
電性を示す材料であり、結着材として無機活物質を固定
する。このとき、無機活物質は導電性高分子に全体を包
括される形となり、その結果、無機活物質の周りのすべ
てが導電性を帯びることとなる。このような導電性高分
子としてはポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフ
ェン、ポリアニリン、ポリジフェニルベンジジンなどの
レドックス活性材料をあげることができるが、特に含窒
素化合物において顕著な効果がみられる。これらの導電
性高分子材料には、導電性もさることながらイオンの拡
散性においても高いイオン伝導性が要求される。これら
のなかでも重量あたりの電気容量が比較的大きく、しか
も汎用非水電解液中で、比較的安定に充放電を行うこと
のできる点でポリピロール、ポリアニリンあるいはこれ
らの共重合体が好ましい。さらに好ましくはポリアニリ
ンである。複合正極に用いる無機活物質は電位平坦性に
優れるものが好ましく、具体的には、Ｖ，Ｃｏ，Ｍｎ，
Ｎｉ等の遷移金属の酸化物あるいは前記遷移金属とアル
カリ金属との複合酸化物を例示することができ、電解液
に安定な電極電位、電圧平坦性、エネルギー密度を考慮
すると結晶性バナジウム酸化物が好ましく、特に、五酸
化バナジウムが好ましい。その理由は、結晶性五酸化バ
ナジウムの放電曲線の電位平坦部が、上記導電性高分子
のアニオンの導入、脱離にともなう電極電位に比較的近
いところにあることによる。In order to solve such a problem, it is possible to use an organic and inorganic composite active material. In this case, any of the polymer active materials used is required to have high electric conductivity by electrochemical doping, and the electrode material is required to have electric conductivity of 10 −2 S / cm or more. Also, high ionic conductivity is required in terms of diffusivity of ions. These polymer materials have a high electric conductivity to have a current collecting ability, a binding ability as a polymer, and also function as an active material. In addition, since the conductive polymer is insulated at a low potential, even when the composite positive electrode is in an overdischarged state, the conductive polymer is insulated so that unnecessary lithium ions are contained in the inorganic active material contained therein. It prevents accumulation and prevents destruction of the crystal structure of the inorganic active material. As a result, an electrode that is substantially resistant to overdischarge can be formed. The conductive polymer used for the composite positive electrode is a material that has the ability as an active material, does not dissolve in an electrolytic solution, has a binding property between polymer materials, and exhibits conductivity. An inorganic active material is fixed as a material. At this time, the inorganic active material is entirely included in the conductive polymer, and as a result, everything around the inorganic active material becomes conductive. Examples of such a conductive polymer include redox active materials such as polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, polyaniline, and polydiphenylbenzidine. Particularly, a nitrogen-containing compound is particularly effective. These conductive polymer materials are required to have high ion conductivity not only in conductivity but also in ion diffusivity. Among these, polypyrrole, polyaniline, and copolymers thereof are preferable because they have a relatively large electric capacity per weight and can be relatively stably charged and discharged in a general-purpose nonaqueous electrolyte. More preferred is polyaniline. The inorganic active material used for the composite positive electrode is preferably one having excellent potential flatness, and specifically, V, Co, Mn,
An oxide of a transition metal such as Ni or a composite oxide of the above transition metal and an alkali metal can be exemplified, and a crystalline vanadium oxide can be obtained in view of stable electrode potential, voltage flatness, and energy density in an electrolytic solution. Vanadium pentoxide is particularly preferable. The reason is that the potential flat portion of the discharge curve of crystalline vanadium pentoxide is relatively close to the electrode potential associated with the introduction and desorption of the anion of the conductive polymer.

【００１８】本発明の電池に用いられる負極材料として
は炭素質材料が用いられる。炭素質負極活物質としては
グラファイト、ピッチコークス、合成高分子、天然高分
子の焼成体が挙げられるが、本発明では、フェノー
ル、ポリイミドなどの合成高分子、天然高分子を４００
〜８００℃の還元雰囲気で焼成することにより得られる
絶縁性乃至半導体炭素体、石炭、ピッチ、合成高分
子、あるいは天然高分子を８００〜１３００℃での還元
雰囲気で焼成することにより得られる導電性炭素体、
コークス、ピッチ、合成高分子、天然高分子を２０００
℃以上の温度で還元雰囲気下焼成することにより得られ
るもの、および天然グラファイトなどのグラファイト系
炭素体が用いられる。そのうち、通常プロピレンカーボ
ネートを用いると非黒鉛系の負極活物質は電気素子とし
て有効に働かないが、この電解質の場合、非黒鉛系負極
活物質を用いた場合においても、プロピレンカーボネー
トを含有する高分子固体電解質を用いると電気素子とし
ても好ましい特性を有することができる。また、炭素体
のシート化は炭素体と結着材から湿式抄紙法を用いたり
炭素材料に適当な結着材を混合した塗料から塗布法によ
り作製される。電極はこれを必要に応じて集電体に塗
布、接着、圧着等の方法により担持することにより製造
することができる。A carbonaceous material is used as the negative electrode material used in the battery of the present invention. Examples of the carbonaceous negative electrode active material include graphite, pitch coke, synthetic polymer, and a sintered body of natural polymer. In the present invention, synthetic polymer such as phenol and polyimide, or natural polymer is used.
Conductivity obtained by firing an insulating or semiconducting carbon body, coal, pitch, synthetic polymer or natural polymer obtained by firing in a reducing atmosphere at 800 to 1300 ° C. in a reducing atmosphere at 800 to 1300 ° C. Carbon body,
2000 for coke, pitch, synthetic polymer, natural polymer
Those obtained by firing in a reducing atmosphere at a temperature of ℃ or more, and graphite-based carbon bodies such as natural graphite are used. Among them, the non-graphite type negative electrode active material usually does not work effectively as an electric element when propylene carbonate is used, but in the case of this electrolyte, even when the non-graphite type negative electrode active material is used, a polymer containing propylene carbonate is used. When a solid electrolyte is used, it can have preferable characteristics as an electric element. The carbon body is formed into a sheet by a wet papermaking method using the carbon body and a binder, or by a coating method using a coating material prepared by mixing a carbon material with an appropriate binder. The electrode can be manufactured by supporting the electrode on a current collector as required by a method such as application, adhesion, and pressure bonding.

【００１９】本発明に使用する正極集電体としては、例
えば、ステンレス鋼、金、白金、ニッケル、アルミニイ
ウム、モリブデン、チタン等の金属シート、金属箔、金
属網、パンチングメタル、エキスパンドメタル、あるい
は金属メッキ繊維、金属蒸着線、金属含有合成繊維等か
らなる網や不織布があげられる。なかでも電気伝導度、
化学的、電気化学安定性、経済性、加工性等を考えると
アルミニウム、ステンレスを用いることが特に好まし
い。さらに好ましくは、その軽量性、電気化学安定性か
らアルミニウムが好ましい。さらに本発明に使用される
正極集電体層、および負極集電体層の表面は粗面化して
あることが好ましい。粗面化を施すことにより活物質層
の接触面積が大きくなるとともに、密着性も向上し、電
池としてのインピーダンスを下げる効果がある。また、
塗料溶液を用いての電極作製においては、粗面化処理を
施すことにより活物質と集電体の密着性を大きく向上さ
せることができる。粗面化処理としてはエメリー紙によ
る研磨、ブラスト処理、化学的あるいは電気化学的エッ
チングがあり、これにより集電体を粗面化することがで
きる。特にステンレス鋼の場合はブラスト処理、アルミ
ニウムの場合はエッチング処理したエッチドアルミニウ
ムが好ましい。アルミニウムはやわらかい金属であるた
めブラスト処理では効果的な粗面化処理を施すことがで
きず、アルミニウム自体が変形してしまう。これに対し
てエッチング処理はアルミニウムの変形やその強度を大
きく下げることなくミクロのオーダーで表面を効果的に
粗面化することが可能であり、アルミニウムの粗面化と
しては最も好ましい方法である。Examples of the positive electrode current collector used in the present invention include metal sheets such as stainless steel, gold, platinum, nickel, aluminum, molybdenum and titanium, metal foils, metal nets, punching metals, expanded metals, or metals. Examples include nets and non-woven fabrics made of plated fibers, metal vapor deposition wires, metal-containing synthetic fibers and the like. Among them, electrical conductivity,
Considering chemical and electrochemical stability, economic efficiency, workability, etc., it is particularly preferable to use aluminum or stainless steel. Aluminum is more preferable because of its lightness and electrochemical stability. Furthermore, the surfaces of the positive electrode current collector layer and the negative electrode current collector layer used in the present invention are preferably roughened. By roughening, the contact area of the active material layer is increased, and the adhesion is also improved, which has the effect of lowering the impedance of the battery. Also,
In the production of electrodes using a coating solution, it is possible to greatly improve the adhesion between the active material and the current collector by subjecting it to a surface roughening treatment. Examples of the surface roughening treatment include polishing with an emery paper, blasting, and chemical or electrochemical etching, whereby the current collector can be roughened. In particular, in the case of stainless steel, blast processing is preferable, and in the case of aluminum, etched aluminum is preferable. Since aluminum is a soft metal, the blasting treatment cannot be effectively roughened, and the aluminum itself is deformed. On the other hand, the etching treatment can effectively roughen the surface in the order of micrometer without deforming the aluminum or greatly reducing the strength thereof, and is the most preferable method for roughening the aluminum.

【００２０】以下、実施例により本発明を更に詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
以下において部及び％はそれぞれ重量部及び重量％を示
す。なお、非水溶媒及び電解質塩は充分に精製を行な
い、水分２０ｐｐｍ以下としたもので、更に脱酸素及び
脱窒素を行った電池グレードのものを使用し、すべての
操作は不活性ガス雰囲気下で行った。また、イオン伝導
度の測定温度は２５℃で、対極として、底面を除いた内
周面を絶縁テープで被覆したＳＵＳ製円筒状容器（内径
２０ｍｍ）を用い、この容器内に固体電解質を充填し、
その固体電解質表面に、作用極として、直径１８ｍｍの
ＳＵＳ製円柱体を圧着させることによって行った（イオ
ン伝導度測定用セル）。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.
In the following, parts and% mean parts by weight and% by weight, respectively. In addition, the non-aqueous solvent and the electrolyte salt were sufficiently refined to have a water content of 20 ppm or less, and deoxidized and denitrogenated battery grade ones were used. All operations were performed under an inert gas atmosphere. went. The measurement temperature of the ionic conductivity was 25 ° C., and as a counter electrode, a SUS cylindrical container (inner diameter 20 mm) in which the inner peripheral surface excluding the bottom surface was covered with an insulating tape was used, and the solid electrolyte was filled in the container. ,
It was performed by pressing an SUS columnar body having a diameter of 18 mm as a working electrode onto the surface of the solid electrolyte (cell for measuring ionic conductivity).

【００２１】[0021]

【実施例】【Example】

実施例１ イオン伝導性高分子固体電解質（Ａ） 非水溶媒：プロピレンカーボネート／エチレンカーボネ
ート／ジメチルカーボネート（２／５／３：体積比）に
溶解した１．８ｍｏｌ／ｌ ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2溶
液と０．２ｍｏｌ／ｌ ＬｉＢＦ4溶液の当量混合物
（Ａ）８６部に単官能性モノマーとしてエトキシジエチ
レングリコールアクリレート１３．８部、多官能性モノ
マーとしてトリメチロールプロパントリアクリレート
０．２部、光重合開始剤として、ベンゾインイソプロピ
ルエーテル０．０５６部を添加混合溶解し、光重合性溶
液（Ａ−１）を調製した。次に前記当量混合物（Ａ）８
６部に単官能性モノマーとしてエトキシジエチレングリ
コールアクリレート１３．２部、多官能性モノマーとし
てトリメチロールプロパントリアクリレート０．８部、
光重合開始としてベンゾインイソプロピルエーテル０．
０５６部を添加混合溶解し、光重合性溶液（Ａ−２）を
調製した。次に光重合性溶液（Ａ−１）をイオン伝導度
測定用セルに入れ、コールドミラー集光装置付高圧水銀
灯にて照射し、電解液を固体化した。さらにその上に光
重合性溶液（Ａ−２）を入れ同様に照射し固体化した。
このイオン伝導度を測定したところ、２．３×１０-3Ｓ
／ｃｍであり、またそれぞれの弾性率は３．３×１０3
ｄｙｎ／ｃｍ2、７．２×１０4ｄｙｎ／ｃｍ2であり十
分強固な粘弾性体が得られた。Example 1 Ion conductive polymer solid electrolyte (A) 1.8 mol / l LiN (CF 3 SO 2 ) dissolved in non-aqueous solvent: propylene carbonate / ethylene carbonate / dimethyl carbonate (2/5/3: volume ratio) 86 parts of an equivalent mixture (A) of 2 solution and 0.2 mol / l LiBF 4 solution, 13.8 parts of ethoxydiethylene glycol acrylate as a monofunctional monomer, 0.2 part of trimethylolpropane triacrylate as a polyfunctional monomer, photopolymerization As an initiator, 0.056 parts of benzoin isopropyl ether was added and mixed and dissolved to prepare a photopolymerizable solution (A-1). Next, the equivalent mixture (A) 8
6 parts of ethoxydiethylene glycol acrylate 13.2 parts as a monofunctional monomer, trimethylolpropane triacrylate 0.8 parts as a polyfunctional monomer,
Benzoin isopropyl ether 0.
056 parts were added, mixed and dissolved to prepare a photopolymerizable solution (A-2). Next, the photopolymerizable solution (A-1) was placed in a cell for measuring ionic conductivity and irradiated with a high pressure mercury lamp with a cold mirror condensing device to solidify the electrolytic solution. Furthermore, the photopolymerizable solution (A-2) was put on it and irradiated in the same manner to solidify.
The ionic conductivity was measured to be 2.3 × 10 −3 S
/ Cm, and the elastic modulus of each is 3.3 × 10 3.
The dyn / cm 2 was 7.2 × 10 4 dyn / cm 2 , and a sufficiently strong viscoelastic body was obtained.

【００２２】実施例２ イオン伝導性高分子固体電解質（Ｂ） 実施例１と同様に光重合性溶液（Ａ−１）を調製し、次
に光重合開始剤の代りに熱重合開始剤としてビス（４−
ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート
を用いる以外は同様に熱重合性溶液（Ｂ−１）を調製し
た。更に前記熱重合性溶液（Ｂ−１）５．０部をｎ−ヘ
キサン１００．０部に混合し、回転数２００ｒｐｍにて
分散後、５０℃加熱し、重合を行い約１０μｍ粒子を得
た。これを濾過分離後、光重合性溶液（Ａ−１）に分散
し（１０ｖｏｌ％）、光照射し、固体化を行った。この
固体化物のイオン伝導度を測定したところ２．４×１０
-3Ｓ／ｃｍであった。また、バルクの弾性率は３．５×
１０3ｄｙｎ／ｃｍ2であった。Example 2 Ionic Conductive Polymer Solid Electrolyte (B) A photopolymerizable solution (A-1) was prepared in the same manner as in Example 1, and then bis was used as a thermal polymerization initiator instead of the photopolymerization initiator. (4-
A thermopolymerizable solution (B-1) was prepared in the same manner except that t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate was used. Further, 5.0 parts of the thermopolymerizable solution (B-1) was mixed with 100.0 parts of n-hexane, dispersed at a rotation speed of 200 rpm, heated at 50 ° C., and polymerized to obtain particles of about 10 μm. This was separated by filtration, dispersed in the photopolymerizable solution (A-1) (10 vol%), and irradiated with light for solidification. The ionic conductivity of this solidified product was measured to be 2.4 × 10.
-3 S / cm. In addition, the bulk modulus is 3.5 ×
It was 10 3 dyn / cm 2 .

【００２３】実施例３ イオン伝導性高分子固体電解質（Ｃ） 電解質塩として、２ｍｏｌ／ｌ ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）
2溶液を使用する以外は実施例１と同様にして固体化を
行い、イオン伝導性高分子固体電解質（Ｃ）を作製し
た。このイオン伝導性高分子電解質（Ｃ）のイオン伝導
度を測定したところ２．３×１０-3Ｓ／ｃｍであり、そ
れぞれの弾性率は２．８×１０3ｄｙｎ／ｃｍ2、５．０
×１０4ｄｙｎ／ｃｍ2であり、充分強固な粘弾性体が得
られた。Example 3 Ionic Conductive Polymer Solid Electrolyte (C) 2 mol / l LiN (CF 3 SO 2 ) as electrolyte salt
Solidification was carried out in the same manner as in Example 1 except that 2 solutions were used to prepare an ion conductive polymer solid electrolyte (C). When the ionic conductivity of this ion conductive polymer electrolyte (C) was measured, it was 2.3 × 10 −3 S / cm, and the respective elastic moduli were 2.8 × 10 3 dyn / cm 2 , 5.0.
It was × 10 4 dyn / cm 2 , and a sufficiently strong viscoelastic body was obtained.

【００２４】実施例４ 実施例３のイオン伝導性高分子電解質（Ｃ）の作製にお
いて、２ｍｏｌ／ｌＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2溶液に代え
て、２ｍｏｌ／ｌ ＬｉＢＦ4溶液のみを使用する以外
は実施例３と同様にして固体化を行った。この固体化物
のイオン伝導度を測定したところ、４．８×１０-4Ｓ／
ｃｍであり、また弾性率を測定したところ１．３×１０
4ｄｙｎ／ｃｍ2、３．８×１０5ｄｙｎ／ｃｍ2であり充
分強固な弾性体であったが、イオン伝導度に劣るもので
あった。Example 4 In the preparation of the ion conductive polymer electrolyte (C) of Example 3, except that only 2 mol / l LiBF 4 solution was used instead of 2 mol / l LiN (CF 3 SO 2 ) 2 solution. Solidification was performed in the same manner as in Example 3. The ionic conductivity of this solidified substance was measured to be 4.8 × 10 −4 S /
cm, and the elastic modulus was measured to be 1.3 × 10
It was 4 dyn / cm 2 , 3.8 × 10 5 dyn / cm 2 , and was a sufficiently strong elastic body, but it was inferior in ionic conductivity.

【００２５】実施例５ イオン伝導性高分子固体電解質（Ｄ） １．８ｍｏｌ／ｌ ＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3溶液および
０．２ｍｏｌ／ｌ ＬｉＢＦ4溶液を使用する以外は、
実施例１と同様にして固体化を行い、イオン伝導性高分
子固体電解質（Ｄ）を作製した。このイオン伝導性高分
子固体電解質（Ｄ）のイオン伝導率を測定したところ、
１．９×１０-3Ｓ／ｃｍであり、弾性率はそれぞれ２．
９×１０3ｄｙｎ／ｃｍ2、６．７×１０4ｄｙｎ／ｃｍ2
であった。Example 5 Ion conductive polymer solid electrolyte (D) except that 1.8 mol / l LiC (CF 3 SO 2 ) 3 solution and 0.2 mol / l LiBF 4 solution were used.
Solidification was performed in the same manner as in Example 1 to prepare an ion conductive polymer solid electrolyte (D). When the ionic conductivity of this ion conductive polymer solid electrolyte (D) was measured,
1.9 × 10 −3 S / cm, and the elastic modulus is 2.
9 × 10 3 dyn / cm 2 , 6.7 × 10 4 dyn / cm 2
Met.

【００２６】実施例６ 電解質塩を１．８ｍｏｌ／ｌ ＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）2
溶液および０．２ｍｏｌ／ｌ ＬｉＡｓＦ6溶液とした
以外は実施例５と同様に固体化を行った。この固体化物
のイオン伝導度を測定したところ、１．７×１０-3Ｓ／
ｃｍであり、また弾性率を測定したところそれぞれ１．
５×１０3ｄｙｎ／ｃｍ2、３．３×１０4ｄｙｎ／ｃｍ2
で、イオン伝導度は十分に満足するものであったが、弾
性率に劣るものであった。Example 6 1.8 mol / l LiC (CF 3 SO 2 ) 2 was added as an electrolyte salt.
Solidification was performed in the same manner as in Example 5 except that the solution and the 0.2 mol / l LiAsF 6 solution were used. The ionic conductivity of this solidified product was measured to be 1.7 × 10 −3 S /
cm, and when the elastic modulus was measured, it was 1.
5 × 10 3 dyn / cm 2 , 3.3 × 10 4 dyn / cm 2
The ionic conductivity was sufficiently satisfactory, but the elastic modulus was poor.

【００２７】実施例７ 実施例１の光重合性溶液（Ａ−１）において、電解質塩
として２．０ｍｏｌ／ｌ ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2溶
液、光重合性溶液（Ａ−２）において電解質塩として
２．０ｍｏｌ／ｌ ＬｉＢＦ4溶液とし、実施例１と同
様にしてまず、光重合性溶液（Ａ−１）を固体化し、そ
の上に光重合性溶液（Ａ−２）を固体化し、更にその上
に光重合性溶液（Ａ−１）を固体化積層し図１に示すよ
うな固体電解質を得た。この固体電解質のイオン伝導度
を測定したところ、２．０×１０-3Ｓ／ｃｍであり、そ
れぞれの弾性率は２．８×１０3ｄｙｎ／ｃｍ2、３．８
×１０5ｄｙｎ／ｃｍ2であり、充分強固な粘弾性体が得
られた。Example 7 In the photopolymerizable solution (A-1) of Example 1, a 2.0 mol / l LiN (CF 3 SO 2 ) 2 solution as an electrolyte salt and a photopolymerizable solution (A-2) were used as electrolytes. A 2.0 mol / l LiBF 4 solution was used as a salt, and similarly to Example 1, the photopolymerizable solution (A-1) was first solidified, and the photopolymerizable solution (A-2) was solidified thereon. Further, a photopolymerizable solution (A-1) was solidified and laminated thereon to obtain a solid electrolyte as shown in FIG. When the ionic conductivity of this solid electrolyte was measured, it was 2.0 × 10 −3 S / cm, and the respective elastic moduli were 2.8 × 10 3 dyn / cm 2 , 3.8.
It was × 10 5 dyn / cm 2 , and a sufficiently strong viscoelastic body was obtained.

【００２８】実施例８ 非水溶液として、プロピレンカーボネート／ジメチルカ
ーボネート（５／５：体積比）を用いた以外は、実施例
１と同様に固体化を行った。この固体電解質のイオン伝
導度を測定したところ２．２×１０-3Ｓ／ｃｍであり、
弾性率はそれぞれ２．８×１０3ｄｙｎ／ｃｍ2、６．８
×１０4ｄｙｎ／ｃｍ2であった。Example 8 Solidification was carried out in the same manner as in Example 1 except that propylene carbonate / dimethyl carbonate (5/5: volume ratio) was used as the non-aqueous solution. The ionic conductivity of this solid electrolyte was measured to be 2.2 × 10 −3 S / cm,
The elastic moduli are 2.8 × 10 3 dyn / cm 2 and 6.8, respectively.
It was × 10 4 dyn / cm 2 .

【００２９】実施例９ 単官能性モノマーをエトシキジエチレングリコールメタ
クリレート、多官能性モノマーをエチレンオキサイド変
性トリメチロールプロパントリアクリレートとした以外
は実施例１と同様にして固体化を行った。この固体電解
質のイオン伝導度を測定したところ１．８×１０-3Ｓ／
ｃｍであり、弾性率はそれぞれ１．２×１０3ｄｙｎ／
ｃｍ2、２．５×１０4ｄｙｎ／ｃｍ2であった。Example 9 Solidification was carried out in the same manner as in Example 1 except that ethoxydiethylene glycol methacrylate was used as the monofunctional monomer and ethylene oxide-modified trimethylolpropane triacrylate was used as the polyfunctional monomer. The ionic conductivity of this solid electrolyte was measured to be 1.8 × 10 −3 S /
cm, and the elastic modulus is 1.2 × 10 3 dyn /
It was cm 2 and 2.5 × 10 4 dyn / cm 2 .

【００３０】実施例１０ 熱重合開始剤として、ビス（４−ｔ−ブチルシクロヘキ
シル）パーオキシジカーボネートを用いる以外は、実施
例１と同様の組成にして、熱重合を所定温度で行い固体
化した。この固体化物のイオン伝導度は１．９×１０-3
Ｓ／ｃｍ、弾性率はそれぞれ２．９×１０3ｄｙｎ／ｃ
ｍ2、７．０×１０4ｄｙｎ／ｃｍ2であった。Example 10 The same composition as in Example 1 was used except that bis (4-t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate was used as the thermal polymerization initiator, and thermal polymerization was carried out at a predetermined temperature to solidify. . The ionic conductivity of this solidified product is 1.9 × 10 −3
S / cm and elastic modulus of 2.9 × 10 3 dyn / c, respectively
It was m 2 and 7.0 × 10 4 dyn / cm 2 .

【００３１】実施例１１ 光重合開始剤として、ベンゾインイソプロピルエーテル
０．０２８部、熱重合開始剤としてビス（４−ｔ−ブチ
ルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート０．０４
３部を併用混合して用いる以外は、実施例１と同様に高
圧水銀灯にて照射し、固体化したところイオン伝導度は
２．２×１０-3Ｓ／ｃｍであり、弾性率はそれぞれ３．
６×１０3ｄｙｎ／ｃｍ2、７．５×１０4ｄｙｎ／ｃｍ2
であった。Example 11 0.028 parts of benzoin isopropyl ether as a photopolymerization initiator, and 0.04 parts of bis (4-t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate as a thermal polymerization initiator.
It was irradiated with a high-pressure mercury lamp and solidified in the same manner as in Example 1 except that 3 parts were mixed together and used, and the ion conductivity was 2.2 × 10 −3 S / cm and the elastic modulus was 3 respectively. ．
6 × 10 3 dyn / cm 2 , 7.5 × 10 4 dyn / cm 2
Met.

【００３２】実施例１２ 単官能性モノマーとして、エトキシジエチレングリコー
ルトリアクリレート１３．２部、３官能性モノマーとし
て、トリメチロールプロパントリアクリレート０．８
部、熱重合開始剤として、ビス（４−ｔ−ブチルシクロ
ヘキシル）パーオキシカーボネートを混合し、その溶液
１．０部をｎ−ヘキサン１００部に分散混合し、回転数
１５０ｒｐｍで所定温度熱重合し、約５μｍの粒子を得
た。これをフィラーとして濾過分離後、光重合開始液
（Ａ−１）に分散し（１０ｖｏｌ％）、光照射し、固体
化を行った。このイオン伝導度を測定したところ、２．
１×１０-3Ｓ／ｃｍであった。またバルクの弾性率は、
３．７×１０3ｄｙｎ／ｃｍ2であった。Example 12 13.2 parts of ethoxydiethylene glycol triacrylate as a monofunctional monomer and 0.8 of trimethylolpropane triacrylate as a trifunctional monomer.
Parts, bis (4-t-butylcyclohexyl) peroxycarbonate was mixed as a thermal polymerization initiator, 1.0 part of the solution was dispersed and mixed in 100 parts of n-hexane, and heat-polymerized at a predetermined temperature at a rotation speed of 150 rpm. , About 5 μm was obtained. After using this as a filler for separation by filtration, it was dispersed in the photopolymerization initiation liquid (A-1) (10 vol%) and irradiated with light for solidification. When this ionic conductivity was measured, 2.
It was 1 × 10 −3 S / cm. The bulk modulus is
It was 3.7 × 10 3 dyn / cm 2 .

【００３３】比較例１ 非水溶媒：プロピレンカーボネート／エチレンカーボネ
ート／ジメチルカーボネート（２／５／３：体積比）に
溶解した２．０ｍｏｌ／ｌ ＬｉＡｓＦ6溶液８６部を
単官能性モノマーとしてエトキシジエチレングリコール
アクリレート１３．７部、多官能性モノマーとしてトリ
メチロールプロパントリアクリレート０．３部、光重合
開始剤として、ベンゾインイソプロピルエーテル０．０
５６部を添加混合溶解し、光重合性溶液を調整した。こ
れをイオン伝導度測定用セルに入れ、コールドミラー集
光型装置付高圧水銀灯にて照射し、電解液を固体化し
た。このイオン伝導度を測定したところ、１．１×１０
-3Ｓ／ｃｍであり、また弾性率は６．７×１０2ｄｙｎ
／ｃｍ2であり、イオン伝導度は満足するものの弾性率
が劣るものであった。Comparative Example 1 Ethoxydiethylene glycol acrylate using 86 parts of 2.0 mol / l LiAsF 6 solution dissolved in non-aqueous solvent: propylene carbonate / ethylene carbonate / dimethyl carbonate (2/5/3: volume ratio) as a monofunctional monomer. 13.7 parts, trimethylolpropane triacrylate as a polyfunctional monomer 0.3 parts, benzoin isopropyl ether 0.0 as a photopolymerization initiator
56 parts were added, mixed and dissolved to prepare a photopolymerizable solution. This was put in a cell for measuring ionic conductivity and irradiated with a high pressure mercury lamp equipped with a cold mirror condensing type device to solidify the electrolytic solution. When this ionic conductivity was measured, it was 1.1 × 10
-3 S / cm, and the elastic modulus is 6.7 × 10 2 dyn
/ Cm 2 , which was satisfactory in ionic conductivity but poor in elastic modulus.

【００３４】実施例１３ 電気化学素子の作製 １．正極の作製 硫酸および酸化剤として過硫酸アンモニウムを用いて化
学重合で合成したポリアニリン１２部をＮ−メチルピロ
リドン６０部に溶解し、該溶液に結晶性五酸化バジウム
（平均粒径２．５μｍ）を加えて、不活性雰囲気下でロ
ールミル法を用いて混合分散して正極用塗料を調整し
た。これを大気中にてワイヤーバーを用いて２０μｍア
ルミニウム電解箔上に塗布し、１００℃１５分間乾燥さ
せ、膜厚３０μｍの正極を作製した。Example 13 Preparation of electrochemical device 1. Preparation of Positive Electrode 12 parts of polyaniline synthesized by chemical polymerization using sulfuric acid and ammonium persulfate as an oxidizing agent were dissolved in 60 parts of N-methylpyrrolidone, and crystalline badium pentoxide (average particle size 2.5 μm) was added to the solution. Then, it was mixed and dispersed using a roll mill method in an inert atmosphere to prepare a positive electrode coating material. This was applied on a 20 μm aluminum electrolytic foil using a wire bar in the air and dried at 100 ° C. for 15 minutes to prepare a positive electrode having a film thickness of 30 μm.

【００３５】２．負極の作製 ポリフッ化ピニリデン（呉羽化学ＫＦ−１０００）１５
部をＮ−メチルピロリドン３５部に溶解し、更に溶液に
天然黒鉛を５０部加えた組成物をロールミル法にて不活
性雰囲気下で混合分散して、負極用塗料を調整した。こ
れを大気中にてワイヤバーにて２０μｍ銅箔上に塗布
し、８０℃２０分間乾燥させ、膜厚６０μｍの電極を作
製した。上記正極及び負極に光重合溶液（Ａ−１）を浸
透させ、高圧水銀灯を照射して、電解液を固体化した。
さらにその上に光重合性溶液（Ａ−２）を塗布し、同様
に固化した（図１）。これらを積層して、発電素子部に
均一に圧力をかけつつ三辺を封止し、残りの一辺を減圧
下、封止して電池を作製した。充放電試験は北斗電工製
ＨＪ−２０１Ｂ充放電測定装置を用いて、０．７ｍＡの
電流で、電池電圧が０Ｖになるまで充電し、１時間の休
止後、０．７ｍＡの電流で電池電圧が０．８Ｖまで放電
し、この充放電を繰り返した。この時の初期と１００サ
イクル目の放電容量は初期が１２．５ｍＡｈで１００サ
イクル後が１２．２ｍＡｈであった。また、短絡しない
充分な固体強度をもった電気化学素子が作製できた。2. Preparation of Negative Electrode Poly (vinylidene fluoride) (Kureha Chemical KF-1000) 15
Part was dissolved in 35 parts of N-methylpyrrolidone, and 50 parts of natural graphite was further added to the solution to mix and disperse the composition in an inert atmosphere by a roll mill method to prepare a negative electrode coating material. This was applied on a 20 μm copper foil with a wire bar in the atmosphere and dried at 80 ° C. for 20 minutes to prepare an electrode having a film thickness of 60 μm. The positive electrode and the negative electrode were impregnated with the photopolymerization solution (A-1) and irradiated with a high pressure mercury lamp to solidify the electrolytic solution.
Further, a photopolymerizable solution (A-2) was applied thereon and solidified in the same manner (FIG. 1). By stacking these, three sides were sealed while uniformly applying pressure to the power generation element part, and the remaining one side was sealed under reduced pressure to manufacture a battery. The HJ-201B charge and discharge measuring device manufactured by Hokuto Denko was used for the charge and discharge test, and the battery voltage was charged with a current of 0.7 mA until the battery voltage became 0 V, and after 1 hour of rest, the battery voltage was 0.7 mA. The battery was discharged to 0.8 V and this charging / discharging was repeated. At this time, the discharge capacity at the initial stage and at the 100th cycle was 12.5 mAh at the initial stage and 12.2 mAh after the 100th cycle. Further, an electrochemical element having sufficient solid strength that does not cause a short circuit could be produced.

【００３６】実施例１４ 光重合製溶液のかわりに分散液（Ａ）（光重合性）を用
いる以外は、実施例１３と同様に行って固体化した（図
２）。この固体電解質を使用して実施例１３と同様にし
て作製した電気化学素子は、充放電試験によると放電容
量は初期が１２．７ｍＡｈで１００サイクル後が１２．
３ｍＡｈであった。また、短絡を防止できる充分な固体
強度を持った電気化学素子が作製できた。Example 14 The procedure of Example 13 was repeated except that the dispersion (A) (photopolymerizable) was used in place of the photopolymerization solution to solidify it (FIG. 2). An electrochemical device produced using this solid electrolyte in the same manner as in Example 13 had an initial discharge capacity of 12.7 mAh and a discharge capacity of 12.
It was 3 mAh. Further, an electrochemical device having a sufficient solid strength capable of preventing a short circuit could be produced.

【００３７】実施例１５ 実施例１３の負極用炭素材料として天然黒鉛２５部、コ
ークスを２５００℃還元雰囲気下で焼成した炭素体（非
黒鉛）を用いて同様に電池を作製した。放電容量は初期
が１２．７ｍＡｈ、１００サイクル後が１２．５ｍＡｈ
であった。これら炭素体を用いることにより電解液の分
解のない負極となり、電池としてガス発生が押さえられ
る。Example 15 A battery was similarly prepared by using 25 parts of natural graphite as a carbon material for a negative electrode of Example 13 and a carbon body (non-graphite) obtained by firing coke in a reducing atmosphere at 2500 ° C. The discharge capacity was 12.7 mAh at the beginning and 12.5 mAh after 100 cycles.
Met. By using these carbon bodies, a negative electrode without decomposition of the electrolytic solution is obtained, and gas generation is suppressed as a battery.

【００３８】以下、本発明の実施態様を示す。 １． 電解質塩を含有し、架橋型高分子をマトリクスと
する高分子固体電解質において、該マトリクスが少なく
とも２種の異なる弾性率の架橋型高分子の複合物である
ことを特徴とするイオン伝導性高分子固体電解質。 ２． 少なくとも１種の架橋型高分子が単官能性モノマ
ーと多官能性モノマーを含有する架橋重合性組成物を架
橋重合して形成されたものである前記１のイオン伝導性
高分子固体電解質。 ３． 単官能性モノマーおよび／または多官能性モノマ
ーが、（メタ）アクリレートのモノマーあるいはプレポ
リマーである前記１ないし２のイオン伝導性高分子固体
電解質。 ４． 多官能性モノマーが炭素以外の酸素原子、窒素原
子、硫黄原子などのヘテロ原子を含むものである前記１
ないし３のイオン伝導性高分子固体電解質。 ５． 多官能性モノマーが３官能性モノマーである前記
１ないし４のイオン伝導性高分子固体電解質。 ６． ３官能性モノマーが３官能不飽和カルボン酸エス
テルである前記５のイオン伝導性高分子固体電解質。 ７． 少なくとも２種の異なる弾性率の架橋型高分子
が、単官能性モノマーに対する３官能不飽和カルボン酸
エステルの添加量を変化させて形成されたものである前
記６のイオン伝導性高分子固体電解質。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. 1. A polymer solid electrolyte containing an electrolyte salt and having a cross-linked polymer as a matrix, wherein the matrix is a composite of at least two cross-linked polymers having different elastic moduli. Solid electrolyte. 2. The ion-conductive polymer solid electrolyte according to 1 above, wherein at least one cross-linking polymer is formed by cross-linking and polymerizing a cross-linking polymerizable composition containing a monofunctional monomer and a polyfunctional monomer. 3. The ion conductive polymer solid electrolyte according to 1 or 2 above, wherein the monofunctional monomer and / or the polyfunctional monomer is a (meth) acrylate monomer or a prepolymer. 4. The above-mentioned 1 in which the polyfunctional monomer contains a hetero atom such as an oxygen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom other than carbon.
3 to 3 is an ion conductive polymer solid electrolyte. 5. The ion conductive polymer solid electrolyte according to 1 to 4 above, wherein the polyfunctional monomer is a trifunctional monomer. 6. 6. The ion conductive polymer solid electrolyte according to 5, wherein the trifunctional monomer is a trifunctional unsaturated carboxylic acid ester. 7. 7. The ion conductive polymer solid electrolyte according to 6 above, wherein at least two types of cross-linking polymers having different elastic moduli are formed by changing the addition amount of the trifunctional unsaturated carboxylic acid ester to the monofunctional monomer.

【００３９】８． 少なくとも１種の架橋型高分子が光
重合開始剤および熱重合開始剤を併用した架橋重合性組
成物を架橋重合して形成されたものである前記１ないし
７のイオン伝導性高分子固体電解質。 ９． 光重合開始剤がベンゾインイソプロピルエーテ
ル、熱重合開始剤がビス（４−ｔ−ブチルシクロヘキシ
ル）パーオキシジカーボネートである前記８のイオン伝
導性高分子固体電解質。 10． 架橋型高分子の複合物が、少なくとも２種の異な
る弾性率の架橋型高分子の積層物である前記１ないし９
のイオン伝導性高分子固体電解質。 11． 架橋型高分子の複合物が、少なくとも１種以上の
架橋型高分子の微粒子を、弾性率の異なる少なくとも１
種以上の架橋型高分子よりなる層中へ均一に分散させた
分散物である前記１ないし９のイオン伝導性高分子固体
電解質。 12． 微粒子を構成する架橋型高分子の弾性率が、該微
粒子を分散させた層を構成する架橋型高分子の弾性率よ
り大きいものである前記１１のイオン伝導性高分子固体
電解質。 13． 微粒子がフィラーとして十分な物性を有するもの
である前記１１ないし１２のイオン伝導性高分子固体電
解質。 14． イオン伝導性高分子固体電解質が、導電性高分子
材料と複合化されたものである前記１ないし１３のイオ
ン伝導性高分子固体電解質。 15． イオン伝導性高分子固体電解質が、電池の構成部
材と複合一体化して形成されたものである前記１ないし
１４のイオン伝導性高分子固体電解質。 16． 構成部材が電極である前記１４のイオン伝導性高
分子固体電解質。 17． 構成部材がセパレーターである前記１５のイオン
伝導性高分子固体電解質。8. The ion conductive polymer solid electrolyte according to 1 to 7 above, wherein at least one cross-linking polymer is formed by cross-linking and polymerizing a cross-linking polymerizable composition in which a photopolymerization initiator and a thermal polymerization initiator are used in combination. 9. 8. The ion conductive polymer solid electrolyte as described in 8 above, wherein the photopolymerization initiator is benzoin isopropyl ether and the thermal polymerization initiator is bis (4-t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate. Ten. 1 to 9, wherein the crosslinked polymer composite is a laminate of at least two crosslinked polymers having different elastic moduli.
Ion conductive polymer solid electrolyte of. 11． The composite of the cross-linking polymer has at least one kind of fine particles of the cross-linking polymer and has at least 1 different elastic modulus.
The ion-conductive polymer solid electrolyte according to any one of 1 to 9 above, which is a dispersion obtained by uniformly dispersing it in a layer composed of one or more crosslinked polymers. 12． 11. The ion conductive polymer solid electrolyte according to 11 above, wherein the elastic modulus of the crosslinked polymer forming the fine particles is higher than the elastic modulus of the crosslinked polymer forming the layer in which the fine particles are dispersed. 13. 11. The ion conductive polymer solid electrolyte according to 11 to 12, wherein the fine particles have sufficient physical properties as a filler. 14. The ion conductive polymer solid electrolyte according to 1 to 13 above, wherein the ion conductive polymer solid electrolyte is combined with a conductive polymer material. 15． 15. The ion conductive polymer solid electrolyte according to 1 to 14, wherein the ion conductive polymer solid electrolyte is formed by being combined and integrated with a constituent member of a battery. 16． 14. The ion conductive polymer solid electrolyte as described in 14 above, wherein the constituent member is an electrode. 17． 15. The ion conductive polymer solid electrolyte as described in 15 above, wherein the constituent member is a separator.

【００４０】18． 電解質塩が下式（Ｉ）で表わされる
スルホン酸塩である前記１ないし１７のイオン伝導性高
分子固体電解質。18. The ion conductive polymer solid electrolyte according to 1 to 17 above, wherein the electrolyte salt is a sulfonate represented by the following formula (I).

【化３】 ＬｉＸ（ＣＦ3ＳＯ2）n （Ｉ） 〔式中、ＸはＮ，Ｃ，ＢまたはＣＲ基（Ｒはアルキリ
基）であり、ｎは１〜３の整数。〕 19． 電解質塩として、さらに下式（II）および（II
I）よりなる群から選ばれた少なくとも１種のテトラフ
ルオロボレート塩を含有するものである前記１８のイオ
ン伝導性高分子固体電解質。Embedded image LiX (CF 3 SO 2 ) n (I) [wherein, X is an N, C, B or CR group (R is an alkyl group), and n is an integer of 1 to 3. ] 19. As the electrolyte salt, the following formulas (II) and (II
18. The ion conductive polymer solid electrolyte as described in 18 above, which contains at least one tetrafluoroborate salt selected from the group consisting of I).

【化４】 Ｍ（ＢＦ4） （II） （Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4）ＮＢＦ4 （III） 〔式中、Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4は同一または相異なっていても良
いアルキル基、また、Ｍはアルカリ金属、アルカリ土類
金属を表わす。〕 20． 各架橋型高分子中に含有される電解質塩の種類
が、それぞれ異なるものである前記１ないし１９のイオ
ン伝導性高分子固体電解質。 21． イオン伝導性高分子固体電解質が、プロピレンカ
ーボネートを含有するものである前記１ないし２０のイ
オン伝導性高分子固体電解質。Embedded image M (BF 4 ) (II) (R 1 R 2 R 3 R 4 ) NBF 4 (III) [wherein R 1 R 2 R 3 R 4 may be the same or different alkyl groups. Further, M represents an alkali metal or an alkaline earth metal. ] 20. The ion conductive polymer solid electrolyte according to 1 to 19 above, wherein the types of electrolyte salts contained in each cross-linked polymer are different. twenty one. The ion conductive polymer solid electrolyte according to 1 to 20 above, wherein the ion conductive polymer solid electrolyte contains propylene carbonate.

【００４１】22． イオン伝導性高分子固体電解質が、
さらにジメチルカーボネートを含有するものである前記
２１のイオン伝導性高分子固体電解質。 23． 前記１ないし２２のイオン伝導性高分子分固体電
解質を構成要素として有する電気化学素子。 24． イオン伝導性高分子固体電解質が電気化学素子の
構成部材と一体化して形成されたものである前記２３の
電気化学素子。 25. 電気化学素子の構成部材が導電性高分子材料ある
いは導電性物質ブレンド高分子材料で構成されたものあ
る前記２４の電気化学素子。 26． 電気化学素子が２次電池である前記２３〜２５の
電気化学素子。 27． 負極活物質が非黒鉛である前記２６の電気化学素
子。22. Ion conductive polymer solid electrolyte,
21. The ion-conductive polymer solid electrolyte according to 21 above, which further contains dimethyl carbonate. twenty three. An electrochemical device having the ion conductive polymer solid electrolyte of 1 to 22 as a constituent element. twenty four. 23. The electrochemical device according to 23 above, wherein the ion conductive polymer solid electrolyte is formed integrally with the constituent members of the electrochemical device. 25. The electrochemical device according to 24, wherein the constituent member of the electrochemical device is composed of a conductive polymer material or a conductive material blend polymer material. 26. 23. The electrochemical device according to 23 to 25, wherein the electrochemical device is a secondary battery. 27. 26. The electrochemical device according to 26, wherein the negative electrode active material is non-graphite.

【００４２】[0042]

【効果】【effect】

１．請求項１ 異なる弾性率を持つ架橋型高分子を複合することによ
り、より強固なイオン伝導性高分子固体電解質（粘弾性
体）が得られた。 ２．請求項２ イオン伝導度、弾性率ともに劣化のないイオン伝導性高
分子固体電解質（粘弾性体）が得られた。 ３．請求項３ 炭素以外のヘテロ原子は電解質塩のイオン化を促進させ
固体電解質のイオン伝導度を向上させ、強度を向上させ
たイオン伝導性高分子固体電解質（粘弾性体）が得られ
た。 ４．請求項４ より高い弾性率をもつイオン伝導性高分子固体電解質
（粘弾性体）が得られた。 ５．請求項５ 特に異なる弾性率を持つ架橋型高分子を積層することに
より隔膜を必要としない強固なイオン伝導性高分子固体
電解質（粘弾性体）が得られ、電池の内部抵抗をおさえ
られた。 ６．請求項６および７ 粒子状電解質を複合することにより、フィラーを必要と
しない強固なイオン伝導性高分子固体電解質（粘弾性
体）が得られ、電池の内部抵抗をおさえることができ
た。 ７．請求項８ 前式（Ｉ）で表わされるスルホン酸塩を含有させること
により、弾性率を劣化することなくイオン伝導度が向上
したイオン伝導性高分子固体電解質（粘弾性体）が得ら
れた。 ８．請求項９ 電解質塩として前式（II）及び（III）で表されるテト
ラフルオロボレート塩をさらに含有させることにより、
前記のものに比べてさらに弾性率の劣化のないイオン伝
導性高分子固体電解質（粘弾性体）が得られた。 ９．請求項１０ 異なる弾性率を持つ架橋型高分子層中に別々の電解質塩
を含有することにより、より高い弾性率を持つイオン伝
導性高分子固体電解質（粘弾性体）が得られた。 １０．請求項１１ プロピレンカーボネートを含有させることにより、イオ
ン伝導度が劣化することなく、弾性率が向上したイオン
伝導性高分子固体電解質（粘弾性体）が得られた。 １１．請求項１２ プロピレンカーボネートとジメチルカーボネートを含有
していると、イオン伝導度、弾性率ともに良好なイオン
伝導性高分子固体電解質（粘弾性体）が得られた。 １２．請求項１３、１４および１５ 液もれがなく、かつ、短絡をも防止した全固体電気化学
素子を作製できた。1. A stronger solid ion conductive polymer solid electrolyte (viscoelastic body) was obtained by compositing crosslinked polymers having different elastic moduli. 2. Claim 2 An ion conductive polymer solid electrolyte (viscoelastic body) having neither deterioration in ionic conductivity nor elastic modulus was obtained. 3. Claim 3 A heteroatom other than carbon promotes ionization of the electrolyte salt to improve the ionic conductivity of the solid electrolyte, and an ion conductive polymer solid electrolyte (viscoelastic body) having improved strength was obtained. 4. An ion conductive polymer solid electrolyte (viscoelastic body) having a higher elastic modulus than that of claim 4 was obtained. 5. Claim 5 In particular, by stacking cross-linked polymers having different elastic moduli, a solid ion conductive polymer solid electrolyte (viscoelastic body) that does not require a diaphragm is obtained, and the internal resistance of the battery is suppressed. 6. Claims 6 and 7 By combining the particulate electrolytes, a solid ion conductive polymer solid electrolyte (viscoelastic body) that does not require a filler can be obtained, and the internal resistance of the battery can be suppressed. 7. Claim 8 By containing the sulfonate represented by the above formula (I), an ion conductive polymer solid electrolyte (viscoelastic body) having improved ionic conductivity without degrading elastic modulus was obtained. 8. [Claim 9] By further containing a tetrafluoroborate salt represented by the above formulas (II) and (III) as an electrolyte salt,
As a result, an ion conductive polymer solid electrolyte (viscoelastic body) was obtained in which the elastic modulus was not deteriorated as compared with the above. 9. Claim 10 By containing different electrolyte salts in the cross-linked polymer layers having different elastic moduli, an ion conductive polymer solid electrolyte (viscoelastic body) having a higher elastic modulus was obtained. 10. [Claim 11] By containing propylene carbonate, an ion conductive polymer solid electrolyte (viscoelastic body) having an improved elastic modulus was obtained without deteriorating the ion conductivity. 11. Claim 12 When propylene carbonate and dimethyl carbonate are contained, an ion conductive polymer solid electrolyte (viscoelastic body) having good ionic conductivity and elastic modulus was obtained. 12. Claims 13, 14 and 15 All-solid-state electrochemical device having no liquid leakage and preventing short circuit could be produced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】弾性率の異なる２種の架橋型高分子の積層物と
電極の一体化物FIG. 1 An integrated body of a laminate of two kinds of cross-linking polymers having different elastic moduli and an electrode.

【図２】弾性率の異なる２種の架橋型高分子の分散物と
電極の一体化物FIG. 2 An integrated product of an electrode and a dispersion of two types of cross-linking polymers having different elastic moduli

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 正極 ２ 架橋型高分子Ａ ３ 架橋型高分子Ｂ ４ 負極 1 Positive Electrode 2 Crosslinked Polymer A 3 Crosslinked Polymer B 4 Negative Electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｌ 33/14 Ｃ０８Ｌ 33/14 Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｂ // Ｈ０１Ｍ 6/18 6/18 Ｅ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location C08L 33/14 C08L 33/14 H01M 10/40 H01M 10/40 B // H01M 6/18 6 / 18 E

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 電解質塩を含有し、架橋型高分子をマト
リクスとする高分子固体電解質において、マトリクスが
少なくとも２種の異なる弾性率の架橋型高分子の複合物
であることを特徴とするイオン伝導性高分子固体電解
質。1. A polymer solid electrolyte containing an electrolyte salt and having a cross-linked polymer as a matrix, wherein the matrix is a composite of at least two cross-linked polymers having different elastic moduli. Conductive polymer solid electrolyte. 【請求項２】 少なくとも１種の架橋型高分子が単官能
性モノマーと多官能性モノマーを含有する架橋重合性組
成物を架橋重合して形成されたものである請求項１記載
のイオン伝導性高分子固体電解質。2. The ionic conductivity according to claim 1, wherein the at least one cross-linking polymer is formed by cross-linking and polymerizing a cross-linking polymerizable composition containing a monofunctional monomer and a polyfunctional monomer. Polymer solid electrolyte. 【請求項３】 単官能性モノマーおよび／または多官能
性モノマーが炭素以外のヘテロ原子を含むものである請
求項１又は２記載のイオン伝導性高分子固体電解質。3. The ion conductive polymer solid electrolyte according to claim 1, wherein the monofunctional monomer and / or the polyfunctional monomer contains a hetero atom other than carbon. 【請求項４】 少なくとも１種の架橋型高分子が光重合
開始剤および熱重合開始剤を含有する架橋重合性組成物
を架橋重合して形成されたものである請求項１，２また
は３記載のイオン伝導性高分子固体電解質。4. The method according to claim 1, wherein at least one cross-linking polymer is formed by cross-linking and polymerizing a cross-linkable polymerizable composition containing a photopolymerization initiator and a thermal polymerization initiator. Ion conductive polymer solid electrolyte of. 【請求項５】 架橋型高分子の複合物が、少なくとも２
種の異なる弾性率の架橋型高分子の積層物である請求項
１，２，３または４記載のイオン伝導性高分子固体電解
質。5. A composite of cross-linking polymers is at least 2
The ion-conductive polymer solid electrolyte according to claim 1, which is a laminate of cross-linked polymers having different elastic moduli. 【請求項６】 架橋型高分子の複合物が、少なくとも１
種以上の架橋型高分子の微粒子を弾性率の異なる少なく
とも１種以上の架橋型高分子よりなるマトリクス層中へ
均一に分散させた分散物である請求項１，２，３または
４記載のイオン伝導性高分子固体電解質。6. A composite of cross-linking polymer is at least 1.
The ion according to claim 1, 2, 3 or 4, which is a dispersion in which fine particles of one or more crosslinked polymers are uniformly dispersed in a matrix layer composed of at least one or more crosslinked polymers having different elastic moduli. Conductive polymer solid electrolyte. 【請求項７】 微粒子が、熱架橋性重合性組成物を熱架
橋重合して作成されたものであり、前記微粒子を均一分
散させた架橋型高分子層が光架橋性重合組成物を光架橋
重合して形成されたものである請求項６記載のイオン伝
導性高分子固体電解質。7. The fine particles are produced by thermally crosslinking polymerizing a heat-crosslinkable polymerizable composition, and the crosslinkable polymer layer in which the fine particles are uniformly dispersed photocrosslinks the photocrosslinkable polymerizable composition. The ion conductive polymer solid electrolyte according to claim 6, which is formed by polymerization. 【請求項８】 電解質塩が、下式（Ｉ）で表わされるス
ルホン酸塩である請求項１，２，３，４，５，６または
７記載のイオン伝導性高分子固体電解質。 【化１】 ＬｉＸ（ＣＦ3ＳＯ2）n （Ｉ） 〔式中、ＸはＮ，Ｃ，ＢまたはＣＲ基（Ｒはアルキル
基）であり、ｎは１〜３の整数。〕8. The ion conductive polymer solid electrolyte according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7, wherein the electrolyte salt is a sulfonate represented by the following formula (I). Embedded image LiX (CF 3 SO 2 ) n (I) [wherein, X is an N, C, B or CR group (R is an alkyl group), and n is an integer of 1 to 3. ] 【請求項９】 電解質塩としてさらに、下式（II）およ
び（III）よりなる群から選ばれた少なくとも１種のテ
トラフルオロボレート塩を含有するものである請求項８
記載のイオン伝導性高分子固体電解質。 【化２】 Ｍ（ＢＦ4） （II） （Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4）ＮＢＦ4 （III） 〔式中、Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4は同一または相異なっていても良
いアルキル基、また、Ｍはアルカリ金属、アルカリ土類
金属を表わす。〕9. The electrolyte salt further contains at least one tetrafluoroborate salt selected from the group consisting of the following formulas (II) and (III).
The ion-conductive polymer solid electrolyte described. Embedded image M (BF 4 ) (II) (R 1 R 2 R 3 R 4 ) NBF 4 (III) [wherein R 1 R 2 R 3 R 4 may be the same or different alkyl groups. Further, M represents an alkali metal or an alkaline earth metal. ] 【請求項１０】 各架橋型高分子中に含有される電解質
塩の種類が、それぞれ異なるものである請求項１，２，
３，４，５，６，７，８または９記載のイオン伝導性高
分子固体電解質。10. The type of electrolyte salt contained in each crosslinked polymer is different from each other.
The ion-conductive polymer solid electrolyte according to 3, 4, 5, 6, 7, 8 or 9. 【請求項１１】 イオン伝導性高分子固体電解質が、プ
ロピレンカーボネートを含有するものである請求項１，
２，３，４，５，６，７，８，９または１０記載のイオ
ン伝導性高分子固体電解質。11. The ion-conductive polymer solid electrolyte contains propylene carbonate.
2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 ion-conductive polymer solid electrolyte. 【請求項１２】 イオン伝導性高分子固体電解質が、さ
らにジメチルカーボネートを含有するものである請求項
１１記載のイオン伝導性高分子固体電解質。12. The ion conductive polymer solid electrolyte according to claim 11, wherein the ion conductive polymer solid electrolyte further contains dimethyl carbonate. 【請求項１３】 請求項１，２，３，４，５，６，７，
８，９，１０，１１または１２記載のイオン伝導性高分
子固体電解質を構成要素として有する電気化学素子。13. The method of claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
An electrochemical device comprising the ion conductive polymer solid electrolyte according to 8, 9, 10, 11 or 12 as a constituent element. 【請求項１４】 イオン伝導性高分子固体電解質が電気
化学素子の構成部材と一体化して形成されたものである
請求項１３記載の電気化学素子。14. The electrochemical device according to claim 13, wherein the ion-conductive polymer solid electrolyte is formed integrally with a constituent member of the electrochemical device. 【請求項１５】 電気化学素子の部材が導電性高分子材
料あるいは導電性物質ブレンド高分子材料で形成された
ものである請求項１４記載の電気化学素子。15. The electrochemical device according to claim 14, wherein the member of the electrochemical device is formed of a conductive polymer material or a conductive substance blended polymer material.
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