JPH08264205A - ゲル電解質及び電池 - Google Patents
ゲル電解質及び電池Info
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- JPH08264205A JPH08264205A JP7110717A JP11071795A JPH08264205A JP H08264205 A JPH08264205 A JP H08264205A JP 7110717 A JP7110717 A JP 7110717A JP 11071795 A JP11071795 A JP 11071795A JP H08264205 A JPH08264205 A JP H08264205A
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- electrolyte
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M10/24—Alkaline accumulators
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- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
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- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
- H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
- H01M6/162—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte characterised by the electrolyte
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 本発明のゲル電解質は、非水電解液を、例え
ばニトリル基を有する高分子でゲル化してなるものであ
る。このゲル電解質は、難燃性を有し、また温度２５℃
環境下でのイオン伝導度が１ｍＳ／ｃｍ以上に規制され
る。 【効果】 このようなゲル電解質は、イオン伝導度が１
ｍＳ／ｃｍ以上に規制されているので、電池の電解質材
料として使用できる。このようなゲル電解質を電池の電
解質材料として使用すると、難燃性を有するので、例え
ば火中に投じられたような場合でも引火することのない
安全性に優れた電池が実現する。また、ゲル電解質を非
水電解液の代わりに用いた電池では、どのように取り扱
っても電解液が外部に漏れ出る虞れがないので、周辺デ
バイス等を汚染しないという利点もある。
ばニトリル基を有する高分子でゲル化してなるものであ
る。このゲル電解質は、難燃性を有し、また温度２５℃
環境下でのイオン伝導度が１ｍＳ／ｃｍ以上に規制され
る。 【効果】 このようなゲル電解質は、イオン伝導度が１
ｍＳ／ｃｍ以上に規制されているので、電池の電解質材
料として使用できる。このようなゲル電解質を電池の電
解質材料として使用すると、難燃性を有するので、例え
ば火中に投じられたような場合でも引火することのない
安全性に優れた電池が実現する。また、ゲル電解質を非
水電解液の代わりに用いた電池では、どのように取り扱
っても電解液が外部に漏れ出る虞れがないので、周辺デ
バイス等を汚染しないという利点もある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リチウム二次電池等に
おいて非水電解液の代わりに用いられるゲル電解質及び
それを用いた電池に関する。
おいて非水電解液の代わりに用いられるゲル電解質及び
それを用いた電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウム含有化合物よりなる正極と、リ
チウムやリチウム合金、さらには炭素質材料のようなリ
チウムを吸蔵することが可能な物質よりなる負極と、非
水溶媒に電解質塩を溶解してなる非水電解液とを有して
構成されるリチウム二次電池は、鉛電池、ニッケル・カ
ドミウム電池等の水溶液系二次電池に比べて出力が高
く、高エネルギー密度を有することから近年注目を集め
ている。
チウムやリチウム合金、さらには炭素質材料のようなリ
チウムを吸蔵することが可能な物質よりなる負極と、非
水溶媒に電解質塩を溶解してなる非水電解液とを有して
構成されるリチウム二次電池は、鉛電池、ニッケル・カ
ドミウム電池等の水溶液系二次電池に比べて出力が高
く、高エネルギー密度を有することから近年注目を集め
ている。
【０００３】このようなリチウム二次電池のさらなる電
池性能の向上を図るには、負極材料、正極材料の選択も
勿論重要になるが、両極間でのイオンの伝導を担う電解
液の特性も電池性能に大きく影響してくる。このため、
電解液では、イオン伝導度が高く且つ高い電圧にも耐え
得るものを得るべく非水溶媒、電解質塩が数多く提案さ
れている。
池性能の向上を図るには、負極材料、正極材料の選択も
勿論重要になるが、両極間でのイオンの伝導を担う電解
液の特性も電池性能に大きく影響してくる。このため、
電解液では、イオン伝導度が高く且つ高い電圧にも耐え
得るものを得るべく非水溶媒、電解質塩が数多く提案さ
れている。
【０００４】たとえば、非水溶媒としては、プロピレン
カーボネート、エチレンカーボネート、メチルエチルカ
ーボネート、ジメチルカーボネート等のカーボネート系
溶媒の他、γ−ブチルラクトン、１，２−ジメトキシエ
タン、プロピオン酸メチル、プロピオン酸ブチル等が使
用されている。
カーボネート、エチレンカーボネート、メチルエチルカ
ーボネート、ジメチルカーボネート等のカーボネート系
溶媒の他、γ−ブチルラクトン、１，２−ジメトキシエ
タン、プロピオン酸メチル、プロピオン酸ブチル等が使
用されている。
【０００５】また、電解質塩には、ＬｉＰＦ6，ＬｉＣ
ｌＯ4，ＬｉＢＦ4，ＬｉＣＦ3ＳＯ3，ＬｉＡｓＦ6，Ｌ
ｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＣ（ＣＦ2ＳＯ2）3等が報告
されている。
ｌＯ4，ＬｉＢＦ4，ＬｉＣＦ3ＳＯ3，ＬｉＡｓＦ6，Ｌ
ｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＣ（ＣＦ2ＳＯ2）3等が報告
されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上に
列挙した非水溶媒及び電解質塩よりなる非水電解液は、
特開平４−１８４８７０号公報にも記載されている通り
比較的熱容量が小さい。このため、電池が例えば火中に
投じられたような場合には、周囲の温度上昇に伴って溶
媒が揮発し、引火する危険性をはらんでいる。
列挙した非水溶媒及び電解質塩よりなる非水電解液は、
特開平４−１８４８７０号公報にも記載されている通り
比較的熱容量が小さい。このため、電池が例えば火中に
投じられたような場合には、周囲の温度上昇に伴って溶
媒が揮発し、引火する危険性をはらんでいる。
【０００７】そこで、上記特開平４−１８４８７０号公
報では、このような引火を防止する手法として、電解液
に難燃性を有する燐酸エステルを添加することを提案し
ている。
報では、このような引火を防止する手法として、電解液
に難燃性を有する燐酸エステルを添加することを提案し
ている。
【０００８】ところが、燐酸エステル等の有機エステル
系化合物は、電気化学的な耐酸化還元性が比較的小さい
という問題がある。そのような燐酸エステルを、端子電
圧が高いこと（例えば４Ｖ以上）を長所としているリチ
ウム二次電池に適用すると、充放電に伴って燐酸エステ
ルの酸化還元反応が生起し、結果的に放電容量の劣化を
引き起こす原因になる。
系化合物は、電気化学的な耐酸化還元性が比較的小さい
という問題がある。そのような燐酸エステルを、端子電
圧が高いこと（例えば４Ｖ以上）を長所としているリチ
ウム二次電池に適用すると、充放電に伴って燐酸エステ
ルの酸化還元反応が生起し、結果的に放電容量の劣化を
引き起こす原因になる。
【０００９】そこで、本発明はこのような従来の実情に
鑑みて提案されたものであり、難燃性及び電気化学的な
耐酸化還元性に優れ、電池の電解質材料として使用でき
るゲル電解質を提供することを目的とする。
鑑みて提案されたものであり、難燃性及び電気化学的な
耐酸化還元性に優れ、電池の電解質材料として使用でき
るゲル電解質を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明のゲル電解質は難燃性を有し、温度２５℃
環境下でのイオン伝導度が１ｍＳ／ｃｍ以上であること
を特徴とするものである。
めに、本発明のゲル電解質は難燃性を有し、温度２５℃
環境下でのイオン伝導度が１ｍＳ／ｃｍ以上であること
を特徴とするものである。
【００１１】ある特定の組成を有する非水電解液を、例
えばニトリル基を側鎖に有する高分子によってゲル化す
ると、温度２５℃環境下で１ｍＳ／ｃｍ以上の高いイオ
ン伝導度を発揮する難燃性のゲル電解質が得られる。
えばニトリル基を側鎖に有する高分子によってゲル化す
ると、温度２５℃環境下で１ｍＳ／ｃｍ以上の高いイオ
ン伝導度を発揮する難燃性のゲル電解質が得られる。
【００１２】このようなゲル電解質は、イオン伝導度が
１ｍＳ／ｃｍ以上であり、またリン酸エステルのような
耐酸化還元性に劣る物質を含んでいないので、電池の電
解質材料として使用できる。このゲル電解質を電池の電
解質材料として使用すると、難燃性を有するので、例え
ば火中に投じられたような場合でも引火することのない
安全性に優れた電池が実現する。また、ゲル電解質を電
解質材料として用いた電池では、どのように取り扱って
も電解液が外部に漏れ出る虞れがないので、周辺デバイ
ス等を汚染しないという利点もある。
１ｍＳ／ｃｍ以上であり、またリン酸エステルのような
耐酸化還元性に劣る物質を含んでいないので、電池の電
解質材料として使用できる。このゲル電解質を電池の電
解質材料として使用すると、難燃性を有するので、例え
ば火中に投じられたような場合でも引火することのない
安全性に優れた電池が実現する。また、ゲル電解質を電
解質材料として用いた電池では、どのように取り扱って
も電解液が外部に漏れ出る虞れがないので、周辺デバイ
ス等を汚染しないという利点もある。
【００１３】このようなゲル電解質において、ゲル化剤
としては例えばニトリル基を側鎖に有する高分子によっ
てゲル化される。
としては例えばニトリル基を側鎖に有する高分子によっ
てゲル化される。
【００１４】すなわち、ニトリル基を側鎖に有する高分
子によってゲル化を行うには、予め所定量の電解質塩を
溶解した非水電解液を加熱し、これにニトリル基を有す
る高分子をゲル化剤として添加する。非水溶媒にゲル化
剤を添加すると溶液の粘度が高くなる。そして、このゲ
ル化剤が完全に溶解した後、得られたゲル溶液を素早く
基体上に展開し、徐冷することでゲル電解質が得られ
る。
子によってゲル化を行うには、予め所定量の電解質塩を
溶解した非水電解液を加熱し、これにニトリル基を有す
る高分子をゲル化剤として添加する。非水溶媒にゲル化
剤を添加すると溶液の粘度が高くなる。そして、このゲ
ル化剤が完全に溶解した後、得られたゲル溶液を素早く
基体上に展開し、徐冷することでゲル電解質が得られ
る。
【００１５】このゲル化剤となる高分子としては、ゲル
化の状態及び難燃性の点からポリアクリロニトリルが好
適であり、この他、アクリロニトリルモノマーと他のモ
ノマー種が適当な比率で共重合された共重合体を使用し
ても差し支えない。このアクリロニトリル系共重合体と
しては、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、アクリロ
ニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂、アクリロニトリ
ル・塩化ポリエチレン・スチレン樹脂、アクリロニトリ
ル・スチレン樹脂、アクリロニトリル・エチレン・プロ
ピレン・ジエン・スチレン樹脂、アクリロニトリル・塩
化ビニル樹脂、アクリロニトリル・メタアクリレート樹
脂等が挙げられる。
化の状態及び難燃性の点からポリアクリロニトリルが好
適であり、この他、アクリロニトリルモノマーと他のモ
ノマー種が適当な比率で共重合された共重合体を使用し
ても差し支えない。このアクリロニトリル系共重合体と
しては、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、アクリロ
ニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂、アクリロニトリ
ル・塩化ポリエチレン・スチレン樹脂、アクリロニトリ
ル・スチレン樹脂、アクリロニトリル・エチレン・プロ
ピレン・ジエン・スチレン樹脂、アクリロニトリル・塩
化ビニル樹脂、アクリロニトリル・メタアクリレート樹
脂等が挙げられる。
【００１６】ここで、これらポリアクリロニトリルやア
クリロニトリル系共重合体によるゲル化の程度はその分
子量によって決まる。したがって。ポリアクリロニトリ
ルまたはアクリロニトリル系共重合体としては、十分に
ゲル化が生起される程度の分子量を有するものであるこ
とが必要条件となる。ただし、その分子量が極端に大き
い場合には、非水電解液に添加した際に、溶液粘度が高
くなり過ぎ、展開、成膜が困難となる。これとの兼ね合
いから、ポリアクリロニトリルまたはアクリロニトリル
系共重合体としては、数平均分子量が５万から５０万程
度のものを用いるのが好ましい。
クリロニトリル系共重合体によるゲル化の程度はその分
子量によって決まる。したがって。ポリアクリロニトリ
ルまたはアクリロニトリル系共重合体としては、十分に
ゲル化が生起される程度の分子量を有するものであるこ
とが必要条件となる。ただし、その分子量が極端に大き
い場合には、非水電解液に添加した際に、溶液粘度が高
くなり過ぎ、展開、成膜が困難となる。これとの兼ね合
いから、ポリアクリロニトリルまたはアクリロニトリル
系共重合体としては、数平均分子量が５万から５０万程
度のものを用いるのが好ましい。
【００１７】一方、ゲル電解質に用いる非水溶媒、電解
質塩としては、リチウム二次電池で通常用いられている
ものが使用できる。
質塩としては、リチウム二次電池で通常用いられている
ものが使用できる。
【００１８】非水溶媒としては、電位窓がリチウム電位
に対して、−０．３Ｖから４．９Ｖの範囲にあるものが
用いられる。特に、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プ
ロピレンカーボネート（ＰＣ）、γ−ブチルラクトン等
が、電位窓が上記範囲であるとともにゲル電解質に高い
イオン伝導度を付与できることから好ましい。なお、こ
れら非水溶媒は、単独で用いても複数種組み合わせて用
いてもよい。例えばＥＣとＰＣを組み合わせた混合溶媒
は、ゲル電解質の非水溶媒として特に好ましい。
に対して、−０．３Ｖから４．９Ｖの範囲にあるものが
用いられる。特に、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プ
ロピレンカーボネート（ＰＣ）、γ−ブチルラクトン等
が、電位窓が上記範囲であるとともにゲル電解質に高い
イオン伝導度を付与できることから好ましい。なお、こ
れら非水溶媒は、単独で用いても複数種組み合わせて用
いてもよい。例えばＥＣとＰＣを組み合わせた混合溶媒
は、ゲル電解質の非水溶媒として特に好ましい。
【００１９】また、電解質塩としては、イオン伝導性の
点から優れるとともに、ゲルに難燃性を付与するのに非
常に有効であることからＬｉＰＦ6が好適である。Ｌｉ
ＰＦ6と他のリチウム塩との混合物も使用可能である
が、ＬｉＰＦ6を単独使用するのが好ましい。
点から優れるとともに、ゲルに難燃性を付与するのに非
常に有効であることからＬｉＰＦ6が好適である。Ｌｉ
ＰＦ6と他のリチウム塩との混合物も使用可能である
が、ＬｉＰＦ6を単独使用するのが好ましい。
【００２０】なお、これら材料の最適な組成比は、イオ
ン伝導性や難燃性の他、作製時の成膜性やゲル化の観点
から設定される。具体的には、用いる非水溶媒、ゲル化
剤、電解質塩の種類によっても異なるが、ポリアクリロ
ニトリルをゲル化剤として用いる場合には、ポリアクリ
ロニトリルの繰り返し単位であるモノマーと非水溶媒の
モル比が、５：９５〜３０：７０であることが望まし
い。
ン伝導性や難燃性の他、作製時の成膜性やゲル化の観点
から設定される。具体的には、用いる非水溶媒、ゲル化
剤、電解質塩の種類によっても異なるが、ポリアクリロ
ニトリルをゲル化剤として用いる場合には、ポリアクリ
ロニトリルの繰り返し単位であるモノマーと非水溶媒の
モル比が、５：９５〜３０：７０であることが望まし
い。
【００２１】特に、ゲル化剤がポリアクリロニトリルで
あり、非水溶媒がエチレンカーボネートとプロピレンカ
ーボネートの混合溶媒である場合には、ポリアクリロニ
トリルの繰り返し単位であるモノマーとエチレンカーボ
ネート，プロピレンカーボネートの組成比は、図１に示
す３元組成図上のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４点で囲まれる領域
内であることが望ましい。
あり、非水溶媒がエチレンカーボネートとプロピレンカ
ーボネートの混合溶媒である場合には、ポリアクリロニ
トリルの繰り返し単位であるモノマーとエチレンカーボ
ネート，プロピレンカーボネートの組成比は、図１に示
す３元組成図上のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４点で囲まれる領域
内であることが望ましい。
【００２２】アクリロニトリルモノマーの割合がこの領
域外である場合には、ゲル化が十分に進行せず、良質な
ゲル電解質が得られない。逆に、アクリロニトリルモノ
マーの割合がこの領域よりも大きいと、成膜性が損なわ
れる傾向がある。なお、ポリアクリロニトリルの添加量
によって、ゲル電解質のイオン伝導度も変化するので、
この割合を制御することで当該ゲル電解質に所望のイオ
ン伝導度を持たせるようにしても良い。これにより、非
水電解液では得られない範囲のイオン伝導度をゲル電解
質に持たせることが可能であり、例えば高温使用に耐え
得る電池も実現できるようになる。
域外である場合には、ゲル化が十分に進行せず、良質な
ゲル電解質が得られない。逆に、アクリロニトリルモノ
マーの割合がこの領域よりも大きいと、成膜性が損なわ
れる傾向がある。なお、ポリアクリロニトリルの添加量
によって、ゲル電解質のイオン伝導度も変化するので、
この割合を制御することで当該ゲル電解質に所望のイオ
ン伝導度を持たせるようにしても良い。これにより、非
水電解液では得られない範囲のイオン伝導度をゲル電解
質に持たせることが可能であり、例えば高温使用に耐え
得る電池も実現できるようになる。
【００２３】また、電解質塩としてＬｉＰＦ6を用いる
場合には、その濃度が非水溶媒に対して０．４〜２Ｍで
あることが望ましい。電解質塩の非水溶媒に対する濃度
が０．４Ｍ未満であると十分なイオン伝導度が得られな
い。逆に、電解質塩の非水溶媒に対する濃度が２Ｍを越
える場合には電解質塩の溶解が困難になり、また、ゲル
全体の粘度が上昇するために、イオン伝導度の極端な低
下を招く。
場合には、その濃度が非水溶媒に対して０．４〜２Ｍで
あることが望ましい。電解質塩の非水溶媒に対する濃度
が０．４Ｍ未満であると十分なイオン伝導度が得られな
い。逆に、電解質塩の非水溶媒に対する濃度が２Ｍを越
える場合には電解質塩の溶解が困難になり、また、ゲル
全体の粘度が上昇するために、イオン伝導度の極端な低
下を招く。
【００２４】なお、側鎖にニトリル基を有する高分子を
用いた電解質材料は、特開平４−２５３３１６号公報及
び特開平６−２７１７７４号公報，特開平６−２７９６
４７号公報にも提案されている。
用いた電解質材料は、特開平４−２５３３１６号公報及
び特開平６−２７１７７４号公報，特開平６−２７９６
４７号公報にも提案されている。
【００２５】このうち特開平４−２５３３１６号公報に
記載されている電解質材料は、ポリアクリロニトリルを
主体とする高分子固体膜にリチウムイオンを含有させた
ものである。この電解質材料は、特にコンデンサ用途を
想定して提案されものであり、インピーダンス周波数特
性に着目した条件設計がなされている。したがって、こ
の公報には、難燃性、高イオン伝導性を得るための具体
的な条件に関する記述は全くなく、むしろ低イオン伝導
体であることを特長の一つとして言及している。
記載されている電解質材料は、ポリアクリロニトリルを
主体とする高分子固体膜にリチウムイオンを含有させた
ものである。この電解質材料は、特にコンデンサ用途を
想定して提案されものであり、インピーダンス周波数特
性に着目した条件設計がなされている。したがって、こ
の公報には、難燃性、高イオン伝導性を得るための具体
的な条件に関する記述は全くなく、むしろ低イオン伝導
体であることを特長の一つとして言及している。
【００２６】一方、特開平６−２７１７７４号公報及び
特開平６−２７９６４７号公報に記載されている電解質
材料は、ニトリル基を有する高分子とアルカリ金属塩の
みからなるものであり、非水溶媒を含浸しない完全固体
電解質である。この電解質材料は、電池への適用が想定
されており、イオン伝導度の向上が目的の一つとされて
いる。しかし、そのイオン伝導度も１０-6〜１０-5Ｓ／
ｃｍオーダーであり、十分に大きいとは言えない。
特開平６−２７９６４７号公報に記載されている電解質
材料は、ニトリル基を有する高分子とアルカリ金属塩の
みからなるものであり、非水溶媒を含浸しない完全固体
電解質である。この電解質材料は、電池への適用が想定
されており、イオン伝導度の向上が目的の一つとされて
いる。しかし、そのイオン伝導度も１０-6〜１０-5Ｓ／
ｃｍオーダーであり、十分に大きいとは言えない。
【００２７】これに対して、本発明で提案しているゲル
電解質は、先に示したように非水溶媒と電解質塩よりな
る非水電解液を、例えばニトリル基を有する高分子でゲ
ル化してなるものである。このゲル状電解質は、難燃性
を有し、１ｍＳ／ｃｍ以上のイオン伝導度を持たせるこ
とができる。すなわち、上記３つの公報で提案されてい
る電解質材料とは、構成を異にし、電池に適用したとき
に、これら公報に記載されている電解質材料に比べて格
段に優れた作用効果を発揮するものである。
電解質は、先に示したように非水溶媒と電解質塩よりな
る非水電解液を、例えばニトリル基を有する高分子でゲ
ル化してなるものである。このゲル状電解質は、難燃性
を有し、１ｍＳ／ｃｍ以上のイオン伝導度を持たせるこ
とができる。すなわち、上記３つの公報で提案されてい
る電解質材料とは、構成を異にし、電池に適用したとき
に、これら公報に記載されている電解質材料に比べて格
段に優れた作用効果を発揮するものである。
【００２８】以上のようなゲル電解質は、例えば電池の
電解質材料として用いられるが、適用される電池は一次
電池仕様であっても二次電池仕様であっても構わない。
なお、特に、二次電池仕様の電池の場合には、正極活物
質、負極活物質としては以下のものが好適である。
電解質材料として用いられるが、適用される電池は一次
電池仕様であっても二次電池仕様であっても構わない。
なお、特に、二次電池仕様の電池の場合には、正極活物
質、負極活物質としては以下のものが好適である。
【００２９】すなわち、正極活物質としては、リチウム
含有化合物、例えば、一般式ＬｉXＭＯ2 （但し、Ｍは
１種以上の遷移金属、好ましくはＭｎ、Ｃｏ、Ｎｉの少
なくとも１種を表し、ｘは０．０５≦ｘ≦１．１０であ
る）で表されるリチウム遷移金属複合酸化物が使用され
る。
含有化合物、例えば、一般式ＬｉXＭＯ2 （但し、Ｍは
１種以上の遷移金属、好ましくはＭｎ、Ｃｏ、Ｎｉの少
なくとも１種を表し、ｘは０．０５≦ｘ≦１．１０であ
る）で表されるリチウム遷移金属複合酸化物が使用され
る。
【００３０】また、負極活物質としては、リチウム金
属、リチウム合金さらにはリチウムを吸蔵することが可
能な炭素質材料が用いられる。炭素質材料としては、熱
分解炭素類、コークス類（ピッチコークス、ニードルコ
ークス、石油コークス等）、黒鉛類、ガラス状炭素類、
有機高分子化合物焼成体（フラン樹脂等を適当な温度で
焼成し炭素化したもの）、炭素繊維、活性炭等が挙げら
れる。
属、リチウム合金さらにはリチウムを吸蔵することが可
能な炭素質材料が用いられる。炭素質材料としては、熱
分解炭素類、コークス類（ピッチコークス、ニードルコ
ークス、石油コークス等）、黒鉛類、ガラス状炭素類、
有機高分子化合物焼成体（フラン樹脂等を適当な温度で
焼成し炭素化したもの）、炭素繊維、活性炭等が挙げら
れる。
【００３１】
【作用】ある特定の組成を有する非水電解液を、例えば
ニトリル基を側鎖に有する高分子によってゲル化する
と、温度２５℃環境下で１ｍＳ／ｃｍ以上の高いイオン
伝導度を発揮する難燃性のゲル電解質が得られる。
ニトリル基を側鎖に有する高分子によってゲル化する
と、温度２５℃環境下で１ｍＳ／ｃｍ以上の高いイオン
伝導度を発揮する難燃性のゲル電解質が得られる。
【００３２】このようなゲル電解質は、イオン伝導度が
１ｍＳ／ｃｍ以上であり、またリン酸エステルのような
耐酸化還元性に劣る物質を含んでいないので、電池の電
解質材料として使用できる。このゲル電解質を電池の電
解質材料として使用すると、難燃性を有するので、例え
ば火中に投じられたような場合でも引火することのない
安全性に優れた電池が実現する。また、ゲル電解質を電
解質材料として用いた電池では、どのように取り扱って
も電解液が外部に漏れ出る虞れがないので、周辺デバイ
ス等を汚染しないという利点もある。
１ｍＳ／ｃｍ以上であり、またリン酸エステルのような
耐酸化還元性に劣る物質を含んでいないので、電池の電
解質材料として使用できる。このゲル電解質を電池の電
解質材料として使用すると、難燃性を有するので、例え
ば火中に投じられたような場合でも引火することのない
安全性に優れた電池が実現する。また、ゲル電解質を電
解質材料として用いた電池では、どのように取り扱って
も電解液が外部に漏れ出る虞れがないので、周辺デバイ
ス等を汚染しないという利点もある。
【００３３】なお、ゲル化剤となるニトリル基を側鎖に
有する高分子としてはアクリロニトリル系高分子が好適
であり、電解質塩としてはＬｉＰＦ6が最も好ましい。
そして、アクリロニトリル系高分子の繰り返し単位であ
るモノマーと非水溶媒のモル比を、５：９５〜３０：７
０とし、ＬｉＰＦ6の濃度を非水溶媒に対して０．４〜
２Ｍにすると、イオン伝導性が非常に高く、また難燃性
に優れたゲル電解質が獲得される。
有する高分子としてはアクリロニトリル系高分子が好適
であり、電解質塩としてはＬｉＰＦ6が最も好ましい。
そして、アクリロニトリル系高分子の繰り返し単位であ
るモノマーと非水溶媒のモル比を、５：９５〜３０：７
０とし、ＬｉＰＦ6の濃度を非水溶媒に対して０．４〜
２Ｍにすると、イオン伝導性が非常に高く、また難燃性
に優れたゲル電解質が獲得される。
【００３４】
【実施例】本発明の好適な実施例について実験結果に基
づいて説明する。
づいて説明する。
【００３５】ゲル電解質は非水電解液をゲル化すること
で得られるものであり、本発明のゲル電解質は、特に難
燃性を有し、温度２５℃環境下でのイオン伝導度が１ｍ
Ｓ／ｃｍ以上と規制される。本実施例では、まず、この
ような条件を満たすゲル電解質を得るための材料組成に
ついて検討を行った。
で得られるものであり、本発明のゲル電解質は、特に難
燃性を有し、温度２５℃環境下でのイオン伝導度が１ｍ
Ｓ／ｃｍ以上と規制される。本実施例では、まず、この
ような条件を満たすゲル電解質を得るための材料組成に
ついて検討を行った。
【００３６】非水溶媒とゲル化剤の組成比の検討 ゲル電解質を次のようにして作製した。
【００３７】表１，表２に示す混合比でポリアクリロニ
トリルと、エチレンカーボネート（ＥＣ）及びプロピレ
ンカーボネート（ＰＣ）を計量し、このうち非水溶媒成
分であるＥＣとＰＣをビーカー中に投入して混合攪はん
した（但し、表中、ポリアクリロニトリルの混合比は、
ポリアクリロニトリルの繰り返し単位であるモノマーの
モル比で示した）。ついで、この混合溶液に、１．０Ｍ
なる濃度でＬｉＰＦ6を添加し、１３０℃まで加熱し
た。十分加熱された時点で、この溶液に、ゲル化剤とな
るポリアクリロニトリルを少量ずつ添加してゆき、添加
終了後、さらに１０分間加熱しながら攪はんを行った。
その結果、透明性のある粘ちょうな液体（ゲル溶液）が
得られた。そして、このゲル溶液をガラスシャーレ上に
展開した後、室温にて冷却することで目的のゲル電解質
を得た。
トリルと、エチレンカーボネート（ＥＣ）及びプロピレ
ンカーボネート（ＰＣ）を計量し、このうち非水溶媒成
分であるＥＣとＰＣをビーカー中に投入して混合攪はん
した（但し、表中、ポリアクリロニトリルの混合比は、
ポリアクリロニトリルの繰り返し単位であるモノマーの
モル比で示した）。ついで、この混合溶液に、１．０Ｍ
なる濃度でＬｉＰＦ6を添加し、１３０℃まで加熱し
た。十分加熱された時点で、この溶液に、ゲル化剤とな
るポリアクリロニトリルを少量ずつ添加してゆき、添加
終了後、さらに１０分間加熱しながら攪はんを行った。
その結果、透明性のある粘ちょうな液体（ゲル溶液）が
得られた。そして、このゲル溶液をガラスシャーレ上に
展開した後、室温にて冷却することで目的のゲル電解質
を得た。
【００３８】そして、作製されたゲル電解質について、
温度２５℃下及び温度−２０℃下でイオン伝導度（σ
１，σ２）を測定するとともに難燃性の評価を行った。
イオン伝導度，難燃性の測定法は以下の通りである。
温度２５℃下及び温度−２０℃下でイオン伝導度（σ
１，σ２）を測定するとともに難燃性の評価を行った。
イオン伝導度，難燃性の測定法は以下の通りである。
【００３９】イオン伝導度：作製されたゲル電解質を直
径１ｃｍの円柱状に切り出し、これを直径１ｃｍの一対
の白金電極円板の間に挟持させた。そして、この状態で
ゲル電解質のイオン伝導度をインピーダンスアナライザ
ーを使用して測定した。測定条件は、印加電圧０．５ｍ
Ｖ、掃引周波数５〜１３ＭＨｚである。
径１ｃｍの円柱状に切り出し、これを直径１ｃｍの一対
の白金電極円板の間に挟持させた。そして、この状態で
ゲル電解質のイオン伝導度をインピーダンスアナライザ
ーを使用して測定した。測定条件は、印加電圧０．５ｍ
Ｖ、掃引周波数５〜１３ＭＨｚである。
【００４０】難燃性：図２に示すように、作製されたゲ
ル電解質１３を、濾紙（１０ｃｍ×１０ｃｍ×０．０１
ｃｍ）１２上に５００ｍｇ担持させた。そして、この濾
紙１２を、ゲル電解質を担持させた側とは反対側の一端
がはみ出すように支持台１４上に載置し、このはみ出し
た濾紙１２の一端に、直接ガスライター１１の炎を１分
間接触させ続けた。１分後、ガスライターを濾紙から遠
ざけたときに、ゲル電解質を担持部させた部分に着火が
観察されないか、あるいは着火しても直ちに自己消火し
た場合を「不燃」と記録し、着火が目視にて認められた
場合を「着火」と記録した。
ル電解質１３を、濾紙（１０ｃｍ×１０ｃｍ×０．０１
ｃｍ）１２上に５００ｍｇ担持させた。そして、この濾
紙１２を、ゲル電解質を担持させた側とは反対側の一端
がはみ出すように支持台１４上に載置し、このはみ出し
た濾紙１２の一端に、直接ガスライター１１の炎を１分
間接触させ続けた。１分後、ガスライターを濾紙から遠
ざけたときに、ゲル電解質を担持部させた部分に着火が
観察されないか、あるいは着火しても直ちに自己消火し
た場合を「不燃」と記録し、着火が目視にて認められた
場合を「着火」と記録した。
【００４１】その測定結果を、ゲル電解質の組成比と併
せて表１，表２に示す。
せて表１，表２に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】まず、表１，表２から、ポリアクリロニト
リルの含有率を検討すると、アクリロニトリルモノマー
の含有率が２ｍｏｌ％または４ｍｏｌ％と少量となされ
た実験例１６，実験例１７では、ゲル作製段階でゲル化
が進行しづらく、ゲル電解質の作製が非常に困難であっ
た。このため、導電率が測定できなかった。このことか
ら、ゲル電解質中に含有させるアクリルニトリルモノマ
ーの割合は５ｍｏｌ％以上とする必要があることがわか
った。但し、アクリロニトリルモノマーの含有率が３０
ｍｏｌ％と多量となされた実験例１８では、ゲル作製段
階で溶液の粘度が高くなり、ゲルの成膜が比較的困難で
あった。さらに、ゲルのモノマー含有率を上昇させる
と、このような成膜性の劣化はさらに顕著となる。この
ことから、アクリロニトリルモノマーの含有率の上限は
３０ｍｏｌ％であると判断された。
リルの含有率を検討すると、アクリロニトリルモノマー
の含有率が２ｍｏｌ％または４ｍｏｌ％と少量となされ
た実験例１６，実験例１７では、ゲル作製段階でゲル化
が進行しづらく、ゲル電解質の作製が非常に困難であっ
た。このため、導電率が測定できなかった。このことか
ら、ゲル電解質中に含有させるアクリルニトリルモノマ
ーの割合は５ｍｏｌ％以上とする必要があることがわか
った。但し、アクリロニトリルモノマーの含有率が３０
ｍｏｌ％と多量となされた実験例１８では、ゲル作製段
階で溶液の粘度が高くなり、ゲルの成膜が比較的困難で
あった。さらに、ゲルのモノマー含有率を上昇させる
と、このような成膜性の劣化はさらに顕著となる。この
ことから、アクリロニトリルモノマーの含有率の上限は
３０ｍｏｌ％であると判断された。
【００４５】次に、ＰＣ含有率を見ると、ＰＣの含有率
が５ｍｏｌ％となされた実験例４〜実験例６のゲル電解
質は、ＰＣの含有率が１０ｍｏｌ％となされた実験例１
〜実験例３のゲル電解質に比べて、特に低温環境下にお
けるイオン伝導度σ２が１／１０程度と非常に低い値に
なっている。このことから、ゲル電解質中に含有される
ＰＣの割合は１０ｍｏｌ％以上とする必要があることが
わかった。
が５ｍｏｌ％となされた実験例４〜実験例６のゲル電解
質は、ＰＣの含有率が１０ｍｏｌ％となされた実験例１
〜実験例３のゲル電解質に比べて、特に低温環境下にお
けるイオン伝導度σ２が１／１０程度と非常に低い値に
なっている。このことから、ゲル電解質中に含有される
ＰＣの割合は１０ｍｏｌ％以上とする必要があることが
わかった。
【００４６】さらに、ＥＣの含有率について検討する
と、ＥＣの含有率が１０ｍｏｌ％となされた実験例１０
〜実験例１２のゲル電解質では、ＥＣの含有率が２０ｍ
ｏｌ％となされた実験例７〜実験例１２のゲル電解質に
比べて、２５℃環境下でのイオン伝導度が比較的低い値
になっている。このことから、ゲル電解質中のＥＣの含
有率は２０ｍｏｌ％以上とするのが望ましいことがわか
った。
と、ＥＣの含有率が１０ｍｏｌ％となされた実験例１０
〜実験例１２のゲル電解質では、ＥＣの含有率が２０ｍ
ｏｌ％となされた実験例７〜実験例１２のゲル電解質に
比べて、２５℃環境下でのイオン伝導度が比較的低い値
になっている。このことから、ゲル電解質中のＥＣの含
有率は２０ｍｏｌ％以上とするのが望ましいことがわか
った。
【００４７】すなわち、ゲル化剤としてポリアクリロニ
トリルを用い、非水溶媒としてＰＣ−ＥＣ系混合溶媒を
用いる場合には、図１に示す３元組成図上でＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの４点で囲まれる領域内の組成比とすると、電解
質材料として好適なゲル電解質が得られるようになるこ
とがわかった。
トリルを用い、非水溶媒としてＰＣ−ＥＣ系混合溶媒を
用いる場合には、図１に示す３元組成図上でＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの４点で囲まれる領域内の組成比とすると、電解
質材料として好適なゲル電解質が得られるようになるこ
とがわかった。
【００４８】なお、さらに確認のため、このＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの４点で囲まれる領域内あるいは領域外で任意の
組成比を選択してゲル電解質を作製し、同様にしてイオ
ン伝導度及び難燃性を測定した。その結果を表３に示
す。
Ｃ，Ｄの４点で囲まれる領域内あるいは領域外で任意の
組成比を選択してゲル電解質を作製し、同様にしてイオ
ン伝導度及び難燃性を測定した。その結果を表３に示
す。
【００４９】
【表３】
【００５０】このように、領域内の組成となされたゲル
電解質は、イオン伝導度が高く、難燃性にも優れてい
る。これに対して、領域外の組成となされたゲル電解質
は、成膜性に難があったり、イオン伝導度が低い値にな
っている。このことからも、ゲル電解質の組成は、３元
組成図上でＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４点で囲まれる領域内が最
も好ましいことが確認された。
電解質は、イオン伝導度が高く、難燃性にも優れてい
る。これに対して、領域外の組成となされたゲル電解質
は、成膜性に難があったり、イオン伝導度が低い値にな
っている。このことからも、ゲル電解質の組成は、３元
組成図上でＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４点で囲まれる領域内が最
も好ましいことが確認された。
【００５１】電解質塩の検討 アクリロニトリルモノマー：ＥＣ：ＰＣを２０ｍｏｌ
％：６０ｍｏｌ％：２０ｍｏｌ％で固定し、電解質塩と
して表４に示す種類のリチウム塩を用いること以外は上
述と同様にしてゲル電解質を作製した。
％：６０ｍｏｌ％：２０ｍｏｌ％で固定し、電解質塩と
して表４に示す種類のリチウム塩を用いること以外は上
述と同様にしてゲル電解質を作製した。
【００５２】そして、作製したゲル電解質について難燃
性の評価を行った。その結果を表４に示す。
性の評価を行った。その結果を表４に示す。
【００５３】
【表４】
【００５４】表４に示すように、電解質塩としてＬｉＰ
Ｆ6を用いたゲル電解質のみが難燃性を示し、他の電解
質塩を用いたゲル電解質では、着火が認められた。この
ことから、ゲル電解質の電解質塩としてはＬｉＰＦ6が
好適であることがわかった。
Ｆ6を用いたゲル電解質のみが難燃性を示し、他の電解
質塩を用いたゲル電解質では、着火が認められた。この
ことから、ゲル電解質の電解質塩としてはＬｉＰＦ6が
好適であることがわかった。
【００５５】次に、アクリロニトリルモノマー：ＥＣ：
ＰＣを２０ｍｏｌ％：６０ｍｏｌ％：２０ｍｏｌ％で固
定し、電解質塩としてＬｉＰＦ6を表５に示す濃度で含
有させたこと以外は上述と同様にしてゲル電解質を作製
した。
ＰＣを２０ｍｏｌ％：６０ｍｏｌ％：２０ｍｏｌ％で固
定し、電解質塩としてＬｉＰＦ6を表５に示す濃度で含
有させたこと以外は上述と同様にしてゲル電解質を作製
した。
【００５６】そして、作製したゲル電解質について、温
度２５℃下でイオン伝導度（σ１）を測定するとともに
難燃性の評価を行った。その結果を表５に示す。
度２５℃下でイオン伝導度（σ１）を測定するとともに
難燃性の評価を行った。その結果を表５に示す。
【００５７】
【表５】
【００５８】表５からわかるように、ゲル電解質のイオ
ン伝導度はＬｉＰＦ6の溶媒に対する濃度が０．４〜
２．０Ｍの範囲にある場合には２．０以上と比較的大き
な値になるが、ＬｉＰＦ6の溶媒に対する濃度がこの範
囲から外れると２．０を下回るようになる。このことか
ら、ゲル電解質のＬｉＰＦ6の含有率は溶媒に対して
０．４〜２．０Ｍの範囲が適当であることがわかった。
ン伝導度はＬｉＰＦ6の溶媒に対する濃度が０．４〜
２．０Ｍの範囲にある場合には２．０以上と比較的大き
な値になるが、ＬｉＰＦ6の溶媒に対する濃度がこの範
囲から外れると２．０を下回るようになる。このことか
ら、ゲル電解質のＬｉＰＦ6の含有率は溶媒に対して
０．４〜２．０Ｍの範囲が適当であることがわかった。
【００５９】ゲル電解質の電解質材料としての評価 ここでは電解質材料としてゲル電解質を用いて一次電
池、二次電池を作製し、その電解質材料としての特性を
評価した。なお、作製した電池は、一次電池，二次電の
いずれの場合も図３に示すような薄型タイプである。
池、二次電池を作製し、その電解質材料としての特性を
評価した。なお、作製した電池は、一次電池，二次電の
いずれの場合も図３に示すような薄型タイプである。
【００６０】まず、このような薄型タイプの一次電池を
以下のようにして作製した。
以下のようにして作製した。
【００６１】正極板１を作製するために、二酸化マンガ
ン（正極活物質）８５重量％、グラファイト１０重量
％、ポリフッ化ビニリデン５重量％の割合で混合し、さ
らにジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を溶媒として混練
することで正極合剤を調製した。そして、この正極合剤
を、集電体となるアルミニウム箔上に塗布し、温度１２
０℃で減圧乾燥した後、８ｃｍ2の寸法に裁断すること
で正極板を作製した。
ン（正極活物質）８５重量％、グラファイト１０重量
％、ポリフッ化ビニリデン５重量％の割合で混合し、さ
らにジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を溶媒として混練
することで正極合剤を調製した。そして、この正極合剤
を、集電体となるアルミニウム箔上に塗布し、温度１２
０℃で減圧乾燥した後、８ｃｍ2の寸法に裁断すること
で正極板を作製した。
【００６２】また、負極板２は、厚さ２ｍｍのリチウム
金属板を８ｃｍ2の寸法に裁断することで作製した。
金属板を８ｃｍ2の寸法に裁断することで作製した。
【００６３】以上のようにして作製された正極板１，負
極板２を、それぞれ正極外装材３，負極外装材４に収容
し、これら正極外装材３、負極外装材４とを正極板１、
負極板２が対向するように積層した。
極板２を、それぞれ正極外装材３，負極外装材４に収容
し、これら正極外装材３、負極外装材４とを正極板１、
負極板２が対向するように積層した。
【００６４】次に、ゲル電解質６を次のようにして作製
した。
した。
【００６５】ポリアクリロニトリル、ＥＣ、ＰＣ及びＬ
ｉＰＦ6よりなるゲル溶液を、セパレータ５上に素早く
展開した後、室温にて冷却することで膜厚１２０μｍの
ゲル電解質６を形成した。また、セパレータ５のもう一
方の面にも同様にしてゲル電解質６を形成した。なお、
ゲル溶液の各組成物の比率は、アクリロニトリルモノマ
ー：１５ｍｏｌ％，ＥＣ：５７ｍｏｌ％，ＰＣ：２８ｍ
ｏｌ％，ＬｉＰＦ6：溶媒成分に対して０．８Ｍであ
る。また、セパレータ５は、膜厚が２０ミクロン程度の
不織布である。
ｉＰＦ6よりなるゲル溶液を、セパレータ５上に素早く
展開した後、室温にて冷却することで膜厚１２０μｍの
ゲル電解質６を形成した。また、セパレータ５のもう一
方の面にも同様にしてゲル電解質６を形成した。なお、
ゲル溶液の各組成物の比率は、アクリロニトリルモノマ
ー：１５ｍｏｌ％，ＥＣ：５７ｍｏｌ％，ＰＣ：２８ｍ
ｏｌ％，ＬｉＰＦ6：溶媒成分に対して０．８Ｍであ
る。また、セパレータ５は、膜厚が２０ミクロン程度の
不織布である。
【００６６】そして、このようにしてゲル電解質６が形
成されたセパレータ５を、上述のようにして積層された
正極板１、負極板２の間に挿入し、正極外装材３、負極
外装材４の外周縁部をホットメルト材７を介して熱融着
することで接合、密閉し、薄型一次電池を作製した。
成されたセパレータ５を、上述のようにして積層された
正極板１、負極板２の間に挿入し、正極外装材３、負極
外装材４の外周縁部をホットメルト材７を介して熱融着
することで接合、密閉し、薄型一次電池を作製した。
【００６７】以上のようにして作製された一次電池につ
いて放電特性を調べた。
いて放電特性を調べた。
【００６８】放電は、２００μＡ／ｃｍ2の電流密度
で、開回路電圧が１．８Ｖに達するまで行う定電流放電
である。測定された放電曲線を図４に示す。
で、開回路電圧が１．８Ｖに達するまで行う定電流放電
である。測定された放電曲線を図４に示す。
【００６９】図４からわかるように、この一次電池の放
電時の平均電圧は約２．８Ｖ程度であり、電圧曲線の平
坦性も良好である。このことから、ゲル電解質は、一次
電池の電解質材料として十分に使用できることが確認さ
れた。
電時の平均電圧は約２．８Ｖ程度であり、電圧曲線の平
坦性も良好である。このことから、ゲル電解質は、一次
電池の電解質材料として十分に使用できることが確認さ
れた。
【００７０】次に、薄型タイプの二次電池を作製した。
なお、二次電池は、正極活物質としてコバルト酸リチウ
ムを用いること以外は一次電池の場合と同様な材料、手
順で作製した。
なお、二次電池は、正極活物質としてコバルト酸リチウ
ムを用いること以外は一次電池の場合と同様な材料、手
順で作製した。
【００７１】そして、作製された二次電池について充放
電特性を調べた。
電特性を調べた。
【００７２】充放電試験は、２５μＡ／ｃｍ2の電流密
度で、開回路電圧が４．２Ｖに達するまで定電流充電を
行い、この開回路電圧が４．２Ｖに達した時点で定電位
充電に切り替え、さらに全充電時間が２０時間になるま
で充電を続けた後、２００μＡ／ｃｍ2の電流密度で、
開回路電圧が２．５Ｖに達するまで定電流放電を行うと
いった充放電サイクルを繰り返すことで行った。充放電
２回目と５回目の充放電曲線を図５に併せて示す。
度で、開回路電圧が４．２Ｖに達するまで定電流充電を
行い、この開回路電圧が４．２Ｖに達した時点で定電位
充電に切り替え、さらに全充電時間が２０時間になるま
で充電を続けた後、２００μＡ／ｃｍ2の電流密度で、
開回路電圧が２．５Ｖに達するまで定電流放電を行うと
いった充放電サイクルを繰り返すことで行った。充放電
２回目と５回目の充放電曲線を図５に併せて示す。
【００７３】図５を見ると、充放電２回目，５回目のい
ずれの場合も９０％以上の充放電効率が得られることが
わかる。このことから、ゲル電解質は二次電池の電解質
材料としても十分に使用できることが確認された。
ずれの場合も９０％以上の充放電効率が得られることが
わかる。このことから、ゲル電解質は二次電池の電解質
材料としても十分に使用できることが確認された。
【００７４】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明のゲル電解質は、難燃性を有し、温度２５℃環境下で
のイオン伝導度が１ｍＳ／ｃｍ以上であるので、電池の
電解質材料として使用できる。
明のゲル電解質は、難燃性を有し、温度２５℃環境下で
のイオン伝導度が１ｍＳ／ｃｍ以上であるので、電池の
電解質材料として使用できる。
【００７５】このようなゲル電解質を電池の電解質材料
として使用すると、難燃性を有するので、例えば火中に
投じられたような場合でも引火することのない安全性に
優れた電池が実現する。また、ゲル電解質を電解質材料
として用いた電池では、どのように取り扱っても電解液
が外部に漏れ出る虞れがないので、周辺デバイス等を汚
染しないという利点もある。
として使用すると、難燃性を有するので、例えば火中に
投じられたような場合でも引火することのない安全性に
優れた電池が実現する。また、ゲル電解質を電解質材料
として用いた電池では、どのように取り扱っても電解液
が外部に漏れ出る虞れがないので、周辺デバイス等を汚
染しないという利点もある。
【図１】本発明のゲル電解質の好適な組成範囲を示す３
元組成図である。
元組成図である。
【図２】ゲル電解質の難燃性試験を説明するための模式
図である。
図である。
【図３】本発明のゲル電解質を適用した電池の１構成例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図４】ゲル電解質を適用した一次電池の放電特性を示
す特性図である。
す特性図である。
【図５】ゲル電解質を適用した二次電池の充放電特性を
示す特性図である。
示す特性図である。
１ 正極板 ２ 負極板 ３ セパレータ
Claims (12)
- 【請求項１】 難燃性を有し、温度２５℃環境下でのイ
オン伝導度が１ｍＳ／ｃｍ以上であることを特徴とする
ゲル電解質。 - 【請求項２】 非水電解液とニトリル基を側鎖に有する
高分子より構成されていることを特徴とする請求項１記
載のゲル電解質。 - 【請求項３】 非水電解液は、非水溶媒に電解質塩が溶
解されてなることを特徴とする請求項２記載のゲル電解
質。 - 【請求項４】 ニトリル基を側鎖に有する高分子は、ポ
リアクリロニトリルであることを特徴とする請求項３記
載のゲル電解質。 - 【請求項５】 ニトリル基を側鎖に有する高分子がポリ
アクリロニトリルであり、アクリロニトリルモノマーと
非水溶媒のモル比が５：９５〜３０：７０であることを
特徴とする請求項４記載のゲル電解質。 - 【請求項６】 非水電解液の非水溶媒は、エチレンカー
ボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチルラクト
ン、メチルエチルカーボネートまたはジメチルカーボネ
ートから選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴
とする請求項３記載のゲル電解質。 - 【請求項７】 非水電解液の非水溶媒は、エチレンカー
ボネートまたはプロピレンカーボネートの少なくともい
ずれかを含有することを特徴とする請求項６記載のゲル
電解質。 - 【請求項８】 ニトリル基を側鎖に有する高分子がポリ
アクリロニトリル、非水電解液の非水溶媒がエチレンカ
ーボネートとプロピレンカーボネートの混合溶媒であ
り、 アクリロニトリルモノマー，エチレンカーボネート，プ
ロピレンカーボネートの組成比が、三元組成図上でＡ
（アクリロニトリルモノマー：３０ｍｏｌ％，エチレン
カーボネート：２０ｍｏｌ％，プロピレンカーボネート
５０ｍｏｌ％）、Ｂ（アクリロニトリルモノマー：５ｍ
ｏｌ％，エチレンカーボネート：２０ｍｏｌ％，プロピ
レンカーボネート：７５ｍｏｌ％）、Ｃ（アクリロニト
リルモノマー：５ｍｏｌ％，エチレンカーボネート：８
５ｍｏｌ％，プロピレンカーボネート：１０ｍｏｌ
％）、Ｄ（アクリロニトリルモノマー：３０ｍｏｌ％，
エチレンカーボネート：６０ｍｏｌ％，プロピレンカー
ボネート１０ｍｏｌ％）なる４点に囲まれる領域内であ
ることを特徴とする請求項７記載のゲル電解質。 - 【請求項９】 非水電解液の電解質塩は、ＬｉＰＦ6で
あり、このＬｉＰＦ6の非水溶媒に対する濃度が０．４
〜２Ｍであることを特徴とする請求項３記載のゲル電解
質。 - 【請求項１０】 難燃性を有し、温度２５℃環境下での
イオン伝導度が１ｍＳ／ｃｍ以上であるゲル電解質と、
正極及び負極を有してなることを特徴とする電池。 - 【請求項１１】 正極がリチウム含有化合物よりなり、
負極がリチウム金属、リチウム合金またはリチウムを吸
蔵することが可能な炭素質材料よりなることを特徴とす
る請求項１０記載の電池。 - 【請求項１２】 正極を構成するリチウム含有化合物
は、リチウムと遷移金属の複合酸化物であることを特徴
とする請求項１１記載の電池。
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