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JPH1077401A - 固体状イオン伝導性組成物 - Google Patents

固体状イオン伝導性組成物

Info

Publication number
JPH1077401A
JPH1077401A JP8318170A JP31817096A JPH1077401A JP H1077401 A JPH1077401 A JP H1077401A JP 8318170 A JP8318170 A JP 8318170A JP 31817096 A JP31817096 A JP 31817096A JP H1077401 A JPH1077401 A JP H1077401A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ionic conductivity
acetonitrile
lithium perchlorate
thin film
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8318170A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Edo
崇司 江戸
Takayuki Imai
隆之 今井
Hiroyuki Miyata
裕之 宮田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP8318170A priority Critical patent/JPH1077401A/ja
Publication of JPH1077401A publication Critical patent/JPH1077401A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

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

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高イオン伝導性を有し、かつ、機械強度およ
びフレキシビリティに優れた固体状イオン伝導性組成物
を提供すること。 【解決手段】 固体状イオン伝導性組成物を、過塩素酸
リチウムなどのアルカリ金属塩と、ポリエチレンオキサ
イド、ポリプロピレンオキサイドなどのポリエーテル系
高分子と、ポリビニリデンフルオライドなどの高極性高
分子から構成し、ポリエーテル系高分子(A)と、高極
性高分子(B)の重量比(A/B)が、0.2ないし5
であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高イオン伝導性を
有し、かつ、機械的強度およびフレキシビリティに優れ
た固体状イオン伝導性組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来使用されてきたイオン伝導性材料
は、溶媒中に電解質塩を溶解することにより得られる液
状物であった。例えば、ニッケル−カドミウム電池、リ
チウムイオン電池などの電解質には、これらのイオン伝
導性液体が用いられている。しかし、イオン伝導性液体
を使用したデバイスからは、長期的には液体が漏れだし
てしまう恐れがあり、信頼性に問題があった。この欠点
を克服するため、近年、固体状のイオン伝導性材料の研
究開発が行われてきている。
【0003】その中で、イオン伝導性高分子の研究は、
アルカリ金属塩とポリエチレンオキサイド(以下、PE
Oと省略)の錯体がイオン伝導性を示すことを報告され
たことに端を発する。この錯体のイオン伝導度は、室温
で10-7S/cm程度であった。その後、アルカリ金属
塩−PEO系にポリビニリデンフルオライド(以下、P
VdFと省略)を配合した報告や、アルカリ金属塩−P
EO系にエチレンカーボネートやプロピレンカーボネー
トなどの高極性溶媒を加えて可塑化した報告がなされ
た。
【0004】しかし、これらの改良系においても、イオ
ン伝導度は10-5S/cm程度にとどまり、イオン伝導
性液体の10-3ないし10-2S/cmと比較して十分と
はいえず、固体状イオン伝導性組成物として普及するに
は至っていない。また、高極性溶媒による可塑化は、イ
オン伝導度の改善には効果的と考えられるが、反面、機
械的強度が低下する可能性が高く、これを利用したデバ
イスの製造時、使用時に不都合が生じる恐れがあるた
め、必ずしもよい方法とはいえない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の点に鑑み、本発
明は、高イオン伝導性を有し、かつ、機械的強度および
フレキシビリティに優れた固体状イオン伝導性組成物を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、アルカリ
金属塩と、ポリエーテル系高分子と、高極性高分子から
なる固体状イオン伝導性組成物によって解決できる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の内容について、詳
細に説明する。
【0008】本発明の主旨は、アルカリ金属塩と、ポリ
エーテル系高分子との混合物に、高極性高分子を配合す
ることで、高いイオン伝導性と、十分な機械的強度を両
立させた、新規な固体状イオン伝導性組成物が得られる
ことを見いだした、という点にある。
【0009】本発明において使用するアルカリ金属塩の
例としては、過塩素酸リチウム、テトラフルオロホウ酸
リチウムなどを挙げることができる。本発明において
は、ポリエーテル系高分子とは、以下のような化合物を
指すものとして定義される。すなわち、PEO、ポリプ
ロピレンオキサイド(以下、PPOと省略)などのポリ
エーテル系化合物、エチレンオキサイド(以下、EOと
省略)とプロピレンオキサイド(以下、POと省略)の
共重合体などのエーテル系化合物の共重合体、EO、P
Oなどのエーテルと、ポリメチルメタクリレート(以
下、PMMAと省略)、ポリメチルエタクリレートなど
のエステルの任意の組み合わせにより得られる共重合体
などである。これらの化合物は、架橋の有無に係わらず
使用することができる。また、共重合体の原料として用
いられるエーテル類およびエステル類は、共重合時の各
成分の比率を任意に決定することができる。
【0010】高極性高分子には、弾性の大きい高極性エ
ラストマーや、可塑性の大きい高極性プラストマーなど
があり、これらもまた、架橋の有無に係わらず使用する
ことができる。例としては、PVdF、ポリビニルクロ
ライド、ポリビニリデンクロライド、ポリビニリデンシ
アナイドとポリビニルアセテートの共重合体、ポリアク
リロニトリル、エピクロロヒドリンゴムなどが挙げられ
る。
【0011】本発明の固体状イオン伝導性組成物におい
ては、ポリエーテル系高分子(A)と高極性高分子
(B)の混合比率を任意に選択することができるが、ポ
リエーテル系高分子と高極性高分子の重量比(A/B)
が、0.2ないし5であることが好ましい。A/Bが
0.2を下回ると、得られる薄膜の強度が低くなってし
まい、A/Bが5を越えると、イオン伝導度の低下が著
しくなる。
【0012】これらの原料を溶媒を用いて溶解、混合す
る。この時使用する溶媒は、原料に影響を与えることな
く、すべての原料を溶解できるものであれば、その種類
を問わない。好ましい例として、アセトニトリル、ジメ
チルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミドなど
を挙げることができる。得られた溶液から、溶媒を除去
することで目的の固体状イオン伝導性組成物を得ること
ができる。溶媒除去は、常圧下でも減圧下でもよく、必
要に応じて加熱しても差し支えない。
【0013】本発明によれば、高いイオン伝導性を有
し、かつ、機械的強度およびフレキシビリティに優れた
固体状イオン伝導性組成物を得ることができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるもので
はない。
【0015】EOとPOを、以下に示すユニット比にな
るようにブロック共重合させ、マトリックスとなるポリ
エーテル系高分子(共重合体(a)〜(c))を得た。
また、PEOとPMMAを以下に示すユニット比になる
ようにブロック共重合させ、マトリックスとなるポリエ
ーテル系高分子(共重合体(d))を得た。 共重合体(a)・・・PEO:PPO=10:1 共重合体(b)・・・PEO:PPO=1:1 共重合体(c)・・・PEO:PPO=1:10 共重合体(d)・・・PEO:PMMA=1:1
【0016】(実施例1)エピクロロヒドリンゴム10
g、PEO10g、過塩素酸リチウム3gをアセトニト
リル150mlで溶解した。これをシャーレに注ぎ込
み、常圧下20℃で48時間、さらに真空中で48時間
乾燥することで薄膜を得た。この時、膜厚は0.10m
mであった。 (実施例2)エピクロロヒドリンゴム10g、PEO1
5g、過塩素酸リチウム4.5g、アセトニトリル15
0mlから、実施例1と同様の操作を行い薄膜を得た。
この時、膜厚は0.12mmであった。
【0017】(実施例3)エピクロロヒドリンゴム10
g、PEO5g、過塩素酸リチウム1.5g、アセトニ
トリル150mlから、実施例1と同様の操作を行い薄
膜を得た。この時、膜厚は0.11mmであった。 (実施例4)エピクロロヒドリンゴム10g、PEO4
0g、過塩素酸リチウム12g、アセトニトリル200
mlから、実施例1と同様の操作を行い薄膜を得た。こ
の時、膜厚は0.11mmであった。
【0018】(実施例5)エピクロロヒドリンゴム10
g、PEO2g、過塩素酸リチウム0.6g、アセトニ
トリル100mlから、実施例1と同様の操作を行い薄
膜を得た。この時、膜厚は0.11mmであった。 (実施例6)クロロスルホン化ポリエチレン10g、P
EO10g、過塩素酸リチウム3g、アセトニトリル1
50mlから、実施例1と同様の操作を行い薄膜を得
た。この時、膜厚は0.10mmであった。
【0019】(実施例7)クロロスルホン化ポリエチレ
ン10g、PEO15g、過塩素酸リチウム3g、アセ
トニトリル150mlから、実施例1と同様の操作を行
い薄膜を得た。この時、膜厚は0.12mmであった。 (実施例8)PVdF1g、共重合体(a)1g、過塩
素酸リチウム0.3g、アセトニトリル40mlから、
実施例1と同様の操作を行い薄膜を得た。この時、膜厚
は0.15mmであった。
【0020】(実施例9)PVdF2g、共重合体
(b)2g、過塩素酸リチウム0.6g、アセトニトリ
ル40mlから、実施例1と同様の操作を行い薄膜を得
た。この時、膜厚は0.17mmであった。 (実施例10)PVdF2g、共重合体(c)2g、過
塩素酸リチウム0.6g、アセトニトリル40mlか
ら、実施例1と同様の操作を行い薄膜を得た。この時、
膜厚は0.20mmであった。
【0021】(実施例11)PVdF0.4g、共重合
体(b)2g、過塩素酸リチウム0.6g、アセトニト
リル40mlから、実施例1と同様の操作を行い薄膜を
得た。この時、膜厚は0.15mmであった。 (実施例12)PVdF2g、共重合体(b)0.4
g、過塩素酸リチウム0.6g、アセトニトリル40m
lから、実施例1と同様の操作を行い薄膜を得た。この
時、膜厚は0.20mmであった。
【0022】(実施例13)PVdF2g、共重合体
(d)2g、過塩素酸リチウム0.6g、アセトニトリ
ル40mlから、実施例1と同様の操作を行い薄膜を得
た。この時、膜厚は0.18mmであった。 (実施例14)塩素化ポリエチレン2g、共重合体
(b)2g、過塩素酸リチウム0.6g、アセトニトリ
ル40mlから、実施例1と同様の操作を行い薄膜を得
た。この時、膜厚は0.15mmであった。
【0023】(比較例1)PEO10g、過塩素酸リチ
ウム3g、アセトニトリル150mlから、実施例1と
同様の操作を行い薄膜を得た。この時、膜厚は0.08
mmであった。 (比較例2)エピクロロヒドリンゴム10g、過塩素酸
リチウム3g、アセトニトリル150mlから、実施例
1と同様の操作を行い薄膜を得た。この時、膜厚は0.
13mmであった。
【0024】(比較例3)エピクロロヒドリンゴム10
g、PEO1g、過塩素酸リチウム0.3g、アセトニ
トリル100mlから、実施例1と同様の操作を行い薄
膜を得た。この時、膜厚は0.10mmであった。 (比較例4)エピクロロヒドリンゴム10g、PEO1
00g、過塩素酸リチウム3g、アセトニトリル500
mlから、実施例1と同様の操作を行い薄膜を得た。こ
の時、膜厚は0.12mmであった。
【0025】(比較例5)PVdF2g、共重合体
(b)0.1g、過塩素酸リチウム0.6g、アセトニ
トリル40mlから、実施例1と同様の操作を行い薄膜
を得た。この時、膜厚は0.20mmであった。 (比較例6)PVdF0.1g、共重合体(b)2g、
過塩素酸リチウム0.6g、アセトニトリル40mlか
ら、実施例1と同様の操作を行い薄膜を得た。この時、
膜厚は0.20mmであった。
【0026】上記の実施例1〜14および比較例1〜6
で得られた薄膜から、それぞれ直径10mmの円形状試
料を切りとった。これらの試料の両面に、試料と同一の
形状のステンレス板を圧着し、電極とした。それぞれの
試料の交流インピーダンスを測定することでイオン伝導
度を求めた。また、それぞれの薄膜について、引っ張り
強度を測定した。結果を表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】この結果、本発明の固体状イオン伝導性組
成物は、良好なイオン伝導度および引っ張り強度を有
し、実使用に耐える性能を備えていることが示唆され
た。
【0029】
【発明の効果】上述のごとく、本発明に係わる固体状イ
オン伝導性組成物は、原料にポリエーテル系高分子と、
高極性高分子を使用しているため、高いイオン伝導性お
よび機械的強度を具備しており、一次電池、二次電池、
電解コンデンサなど、さまざまなデバイスへの応用が期
待される。
───────────────────────────────────────────────────── 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 101:00)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルカリ金属塩と、ポリエーテル系高分
    子と、高極性高分子からなることを特徴とする固体状イ
    オン伝導性組成物。
  2. 【請求項2】 ポリエーテル系高分子(A)と、高極性
    高分子(B)の重量比(A/B)が、0.2ないし5で
    あることを特徴とする請求項1に記載の固体状イオン伝
    導性組成物。
JP8318170A 1996-07-09 1996-11-28 固体状イオン伝導性組成物 Pending JPH1077401A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8318170A JPH1077401A (ja) 1996-07-09 1996-11-28 固体状イオン伝導性組成物

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17963796 1996-07-09
JP8-179637 1996-07-09
JP8318170A JPH1077401A (ja) 1996-07-09 1996-11-28 固体状イオン伝導性組成物

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JPH1077401A true JPH1077401A (ja) 1998-03-24

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ID=26499425

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JP8318170A Pending JPH1077401A (ja) 1996-07-09 1996-11-28 固体状イオン伝導性組成物

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0893836A3 (en) * 1997-07-24 1999-12-15 Sharp Kabushiki Kaisha Solid polymer electrolyte and preparation method therefor
WO2001084659A1 (fr) * 2000-05-04 2001-11-08 Bollore Generateur electrochimique a electrolyte polymerique tout solide comprenant des polymeres fluores

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