JPH10168194A - Polymer solid electrolyte - Google Patents
Polymer solid electrolyteInfo
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- JPH10168194A JPH10168194A JP8329795A JP32979596A JPH10168194A JP H10168194 A JPH10168194 A JP H10168194A JP 8329795 A JP8329795 A JP 8329795A JP 32979596 A JP32979596 A JP 32979596A JP H10168194 A JPH10168194 A JP H10168194A
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- Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 イオン伝導性が高くかつ内部抵抗の増加を起
こすことのない高分子固体電解質を提供する。
【解決手段】 高分子固体電解質の分子主鎖内に電子吸
引性基を導入しかつアルカリ金属塩とする。好ましくは
下式(1)〜(5)
【化1】
の各モノマー単位からなるホモポリマーもしくはコポリ
マーとする。(57) [Problem] To provide a solid polymer electrolyte having high ionic conductivity and not causing an increase in internal resistance. SOLUTION: An electron-withdrawing group is introduced into a molecular main chain of a solid polymer electrolyte to form an alkali metal salt. Preferably, the following formulas (1) to (5) Or a homopolymer or a copolymer composed of the respective monomer units.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高分子固体電解質
に関する。より詳細には、リチウム二次電池の電解質と
して使用できる、イオン伝導性の高い高分子固体電解質
に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solid polymer electrolyte. More specifically, the present invention relates to a solid polymer electrolyte having high ion conductivity that can be used as an electrolyte of a lithium secondary battery.
【0002】[0002]
【従来の技術】電池の電解質として固体電解質を用いる
ことは、液体を収容するための容器が不要となり電池構
造の小型簡略化が可能になり、液漏れ、蒸発散失の心配
がなく、耐久性及び長期信頼性に優れた電池を構成する
ことができるという利点を有している。2. Description of the Related Art The use of a solid electrolyte as an electrolyte for a battery eliminates the need for a container for accommodating a liquid, thereby enabling the battery structure to be reduced in size and simplicity. There is an advantage that a battery having excellent long-term reliability can be formed.
【0003】このような固体電解質としては、従来、ポ
リエチレンオキシド(PEO)、ポリプロピレンオキシ
ド(PPO)等の高分子化合物にアルカリ金属塩(例え
ば過塩素酸リチウム(LiClO4 )、四フッ化ホウ酸
リチウム(LiBF4 )等)を複合化した高分子固体電
解質が知られている。[0003] As such a solid electrolyte, conventionally, polymer compounds such as polyethylene oxide (PEO) and polypropylene oxide (PPO) have been added to alkali metal salts (eg, lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium tetrafluoroborate). (LiBF 4 ) and the like are known as polymer solid electrolytes.
【0004】しかしながら、このようなPEO系高分子
固体電解質を用いた二次電池は、電池特性として電解液
を用いたものと比較してそれほど際立ったものではな
く、また充放電サイクルを繰り返すと、PEOが負極の
リチウムと反応して、負極と電解質の間の界面に電子伝
導性の低い酸化リチウム等の被膜が形成してしまうた
め、充放電特性が低いといった問題があり、実用化には
到っていなかった。However, a secondary battery using such a PEO-based solid polymer electrolyte is not so remarkable as a battery using an electrolytic solution, and when a charge / discharge cycle is repeated, PEO reacts with the lithium of the negative electrode to form a film such as lithium oxide having low electron conductivity at the interface between the negative electrode and the electrolyte. Was not.
【0005】このような問題を解決するため、特開平7
−320781号公報では、負極と反応しにくい高分子固体電
解質が提案されている。この高分子固体電解質は、塩化
ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−アクリロニ
トリル共重合体等のビニル共重合体に、LiClO4 等
の従来より用いられている電解質塩を複合化したもので
ある。この高分子固体電解質は、金属リチウム等より形
成された負極と反応しにくいため、充放電サイクルを繰
り返しても内部抵抗が上昇しにくく、充放電サイクル特
性にすぐれたリチウム二次電池が得られるとされてい
る。To solve such a problem, Japanese Patent Laid-Open No.
In Japanese Patent Application No. 320781, a solid polymer electrolyte that does not easily react with the negative electrode is proposed. This polymer solid electrolyte is obtained by compounding a conventionally used electrolyte salt such as LiClO 4 with a vinyl copolymer such as a vinyl chloride-vinyl acetate copolymer or a vinyl chloride-acrylonitrile copolymer. . Since this polymer solid electrolyte does not easily react with the negative electrode formed of metallic lithium or the like, the internal resistance hardly increases even after repeated charge / discharge cycles, and a lithium secondary battery having excellent charge / discharge cycle characteristics is obtained. Have been.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この開
示されたビニル共重合体系固体電解質は、低温時におけ
るイオン伝導性が低いという問題がある。さらに、この
固体電解質においては、アニオン及びカチオンの両者が
電荷を運ぶが、アニオンは電極側に受入れ先がなく、充
放電の末期にはこの受入れ先のないアニオンが過飽和と
なり内部抵抗が増大するという問題がある。However, the disclosed vinyl copolymer-based solid electrolyte has a problem of low ionic conductivity at low temperatures. Furthermore, in this solid electrolyte, both anions and cations carry charges, but the anion has no acceptor on the electrode side, and at the end of charge / discharge, the anion without the acceptor becomes supersaturated and the internal resistance increases. There's a problem.
【0007】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、イオン伝導性が高くかつ内部抵抗の
増加を起こすことのない高分子固体電解質を提供するこ
とを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a solid polymer electrolyte having high ionic conductivity and no increase in internal resistance.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに1番目の発明によれば、分子主鎖内に電子吸引性基
を有しかつアルカリ金属塩である高分子固体電解質が提
供される。この高分子電解質は、その分子主鎖内に電子
吸引性基を有するため、アニオン電荷の非極在化が促進
され、その結果カチオンが移動し易く、イオン伝導性が
向上する。また、電荷はアルカリ金属カチオンによって
のみ運ばれるため、従来のようなアニオンの過飽和によ
って生ずる内部抵抗の増大の問題がない。According to a first aspect of the present invention, there is provided a solid polymer electrolyte having an electron-withdrawing group in the molecular main chain and being an alkali metal salt. You. Since this polymer electrolyte has an electron-withdrawing group in its molecular main chain, depolarization of anionic charges is promoted, and as a result, cations are easily moved and ionic conductivity is improved. In addition, since the charge is carried only by the alkali metal cation, there is no problem of an increase in internal resistance caused by supersaturation of the anion as in the related art.
【0009】また、2番目の発明では、上記問題点を解
決するために1番目の発明における高分子固体電解質と
して、10〜1,000,000 の重合度を有しかつ下式In the second invention, in order to solve the above problems, the polymer solid electrolyte according to the first invention has a polymerization degree of 10 to 1,000,000 and the following formula:
【化2】 (上式中、Mはアルカリ金属であり、Y1 、Y2 、
Y3 、及びY4 は同一であっても相異なっていてもよ
く、各々独立に−SO2 −、−CO−、−SO3 −、−
CO2 −又は直接結合を表し、R1 及びR2 は同一であ
っても相異なっていてもよく、各々独立に炭素数1〜5
のアルキレンもしくはハロゲン化アルキレン、又は直接
結合であり、Xは−O−、−COO−、−CONH−、
−NH−、又は直接結合を表し、R3 及びR4 は同一で
あっても相異なっていてもよく、各々独立に炭素数1〜
5のアルキル基もしくはハロゲン化アルキル基、又は直
接結合を表し、さらに他のモノマー単位と架橋していて
もよく、−Y3-R3 及び−Y4-R4 は上記規定に加え、
−CHO、−NO2 、−CN、又は−Fを表す)で表さ
れる(1)〜(5)の各モノマー単位からなるホモポリ
マー又はこれらの各モノマー単位の2種以上からなるコ
ポリマーが提供される。上記モノマー単位はその主鎖内
に−SO2-CF3 もしくは−SO2-CF2-等の電子吸引
性の高い基を有しており、このモノマー単位より形成さ
れたホモポリマーもしくはコポリマーではアニオン電荷
の非極在化が促進され、カチオンが移動し易く、イオン
伝導性が向上する。Embedded image (Where M is an alkali metal, Y 1 , Y 2 ,
Y 3 and Y 4 may be the same or different, and are each independently —SO 2 —, —CO—, —SO 3 —,
CO 2 — or a direct bond, R 1 and R 2 may be the same or different and each independently has 1 to 5 carbon atoms
And X is -O-, -COO-, -CONH-,
—NH— or a direct bond, wherein R 3 and R 4 may be the same or different, and each independently has 1 to 1 carbon atoms.
5 represents an alkyl group or a halogenated alkyl group, or a direct bond, and may be cross-linked with another monomer unit; -Y 3 -R 3 and -Y 4 -R 4 are, in addition to the above,
(Representing —CHO, —NO 2 , —CN, or —F), a homopolymer comprising the monomer units of (1) to (5) or a copolymer comprising two or more of these monomer units. Is done. The monomer unit has a group having a high electron-withdrawing property such as —SO 2 —CF 3 or —SO 2 —CF 2 — in the main chain, and a homopolymer or copolymer formed from this monomer unit has an anion. Depolarization of charges is promoted, cations are easily moved, and ionic conductivity is improved.
【0010】また、3番目の発明では、上記問題点を解
決するために1番目又は2番目の発明において、電解質
塩を含む電解液により膨潤されゲル状となっている高分
子固体電解質が提供される。ゲル状の固体電解質はゴム
状の弾性を示すため正極及び負極との密着性が高くな
り、電解質と電極との接触抵抗を低減する。According to a third aspect of the present invention, there is provided a polymer solid electrolyte which is swollen by an electrolyte solution containing an electrolyte salt and is in a gel state in order to solve the above problems. You. Since the gel-like solid electrolyte exhibits rubber-like elasticity, the adhesion between the positive electrode and the negative electrode is increased, and the contact resistance between the electrolyte and the electrode is reduced.
【0011】また、4番目の発明では、正極と、負極
と、上記の高分子固体電解質を有するリチウム二次電池
が提供される。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a lithium secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, and the above solid polymer electrolyte.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】上記のように、本発明の高分子固
体電解質は、その分子主鎖内に電子吸引性基を有するこ
とを特徴としている。この電子吸引性基としては特に制
限はなく、ニトロ、ニトロソ、カルボニル、カルボキシ
ル、シアノ、トリアルキルアンモニウム、トリフルオロ
アルキル等の、分子主鎖内に導入することのできる形態
のものが例示される。本発明の高分子固体電解質は、通
常の有機合成法により合成することができ、出発材料の
選択によって所望の構造にすることができる。また、こ
の電子吸引性基を側鎖として有していてもよい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As described above, the solid polymer electrolyte of the present invention is characterized by having an electron-withdrawing group in the molecular main chain. The electron-withdrawing group is not particularly limited, and examples thereof include nitro, nitroso, carbonyl, carboxyl, cyano, trialkylammonium, and trifluoroalkyl, which can be introduced into the main chain of the molecule. The polymer solid electrolyte of the present invention can be synthesized by an ordinary organic synthesis method, and can have a desired structure by selecting a starting material. Further, this electron-withdrawing group may be included as a side chain.
【0013】好ましくは、本発明の高分子固体電解質は
下式(1)〜(5)で表される各モノマー単位からなる
ホモポリマーもしくはこれらの各モノマー単位2種以上
からなるコポリマーである。Preferably, the solid polymer electrolyte of the present invention is a homopolymer comprising monomer units represented by the following formulas (1) to (5) or a copolymer comprising two or more of these monomer units.
【化3】 Embedded image
【0014】上式中、Mはアルカリ金属であり、好まし
くはリチウムである。Y1 、Y2 、Y3 、及びY4 は同
一であっても相異なっていてもよく、各々独立に電子吸
引性の高い基、好ましくは−SO2 −、−CO−、−S
O3 −、−CO2 −又は直接結合を表し、より好ましく
はすべて−SO2 −である。R1 及びR2 は同一であっ
ても相異なっていてもよく、各々独立に炭素数1〜5の
アルキレンもしくはハロゲン化アルキレン、又は直接結
合であり、好ましくはハロゲン化アルキレンであり、よ
り好ましくはすべてフッ化アルキレンである。Xは−O
−、−COO−、−CONH−、−NH−又は直接結合
を表す。R3 及びR4 は同一であっても相異なっていて
もよく、各々独立に炭素数1〜5のアルキル基もしくは
ハロゲン化アルキル基、又は直接結合を表し、さらに他
のモノマー単位と架橋していてもよく、好ましくはハロ
ゲン化アルキル基であり、より好ましくはフッ化アルキ
ルである。−Y3-R3 及び−Y4-R4 は上記規定に加
え、−CHO、−NO2 、−CN、又は−Fであっても
よい。In the above formula, M is an alkali metal, preferably lithium. Y 1 , Y 2 , Y 3 , and Y 4 may be the same or different, and each is independently a group having a high electron-withdrawing property, preferably —SO 2 —, —CO—, —S
It represents O 3 —, —CO 2 — or a direct bond, more preferably all —SO 2 —. R 1 and R 2 may be the same or different and are each independently an alkylene having 1 to 5 carbon atoms or a halogenated alkylene, or a direct bond, preferably a halogenated alkylene, more preferably All are alkylene fluorides. X is -O
-, -COO-, -CONH-, -NH- or a direct bond. R 3 and R 4 may be the same or different and each independently represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogenated alkyl group, or a direct bond, and is further crosslinked with another monomer unit. And preferably a halogenated alkyl group, and more preferably an alkyl fluoride. —Y 3 —R 3 and —Y 4 —R 4 may be —CHO, —NO 2 , —CN, or —F in addition to the above definition.
【0015】上記において「直接結合」とは、R1 、R
2 、X等の基が存在せず、これらの基の前後の基もしく
は原子が直接結合していることを意味する。従って、例
えば上記式(2)のモノマー単位をより明確に示すとす
れば、下式で示される。In the above, "direct bond" means R 1 , R
2 means that there is no group such as X and the groups or atoms before and after these groups are directly bonded. Therefore, for example, if the monomer unit of the above formula (2) is more clearly shown, it is represented by the following formula.
【0016】[0016]
【化4】 他の式(1)、(3)〜(5)からも、上記式と同様に
各種モノマーが導き出せる。Embedded image Various monomers can be derived from the other formulas (1) and (3) to (5) as in the above formula.
【0017】本発明の高分子固体電解質の重合度は10〜
1,000,000 であり、10未満であると電解質が液体になる
おそれがあり、一方1,000,000 を越えると固くなり機械
的強度及びイオン伝導性に問題が生ずるおそれがある。
さらに、重合度が100 未満であれば、この固体電解質は
ゲル状であり、ゴム状の弾性を示すため正極及び負極と
の密着性が高くなり、電解質と電極との接触抵抗を低減
することができる。重合度が100 以上であり完全な固体
であっても、従来用いられている電解質及び溶媒を用い
てこの固体電解質を膨潤させることによりゲル状にする
ことができる。The degree of polymerization of the solid polymer electrolyte of the present invention is 10 to
If it is 1,000,000, and if it is less than 10, the electrolyte may become liquid, while if it exceeds 1,000,000, it may become hard and cause problems in mechanical strength and ionic conductivity.
Further, when the degree of polymerization is less than 100, the solid electrolyte is in a gel state and exhibits rubber-like elasticity, so that the adhesion between the positive electrode and the negative electrode is increased, and the contact resistance between the electrolyte and the electrode can be reduced. it can. Even if the degree of polymerization is 100 or more and the solid is completely solid, the solid electrolyte can be gelled by swelling the solid electrolyte using a conventionally used electrolyte and solvent.
【0018】この電解質としては、過塩素酸リチウム
(LiClO4)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウ
ム(LiSO3 CF3)、六フッ化リン酸リチウム(Li
PF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六フッ
化ヒ酸リチウム(LiAsF6)、六フッ化アンチモン酸
リチウム(LiSbF6)、リチウムトリフルオロメタン
スルホン酸イミド(LiN(CF3 SO2)2)等を単独で
もしくは混合物として用いることができる。Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium trifluoromethanesulfonate (LiSO 3 CF 3 ), and lithium hexafluorophosphate (Li
PF 6), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6), lithium hexafluoro antimonate (LiSbF 6), lithium trifluoromethanesulfonate imide (LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ) etc. can be used alone or as a mixture.
【0019】溶媒としては非プロトン性溶媒、例えばエ
チレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート
(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、γ−ブチロ
ラクトン(γ−BL)、スルホラン(SL)、1,2-ジメ
トキシエタン(DME)、1,2-ジエトキシエタン(DE
E)、エトキシメトキシエタン(EMC)、テトラヒド
ロフラン(THF)、2-メチルテトラヒドロフラン(2
M−THF)、1,3-ジオキソラン(DOXL)、4-メチ
ル-1,3- ジオキソラン(4M−DOXL)等を単独でも
しくは混合物として用いることができる。As the solvent, an aprotic solvent such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), γ-butyrolactone (γ-BL), sulfolane (SL), 1,2-dimethoxyethane (DME), 1,2-diethoxyethane (DE
E), ethoxymethoxyethane (EMC), tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran (2
M-THF), 1,3-dioxolane (DOXL), 4-methyl-1,3-dioxolane (4M-DOXL) and the like can be used alone or as a mixture.
【0020】また、本発明の高分子固体電解質を電解質
として用いたリチウム二次電池も本発明に包含される。
このリチウム二次電池は正極と、負極と、上記の高分子
固体電解質から構成される。この二次電池の正極及び負
極は通常のリチウム二次電池に用いられているものを使
用することができ、例えば負極としては、金属リチウ
ム、もしくはリチウム−アルミニウム、リチウム−炭素
等のリチウム合金を用いることができ、正極活物質とし
ては、マンガン、コバルト、ニッケル、バナジウム、ニ
オブ等の酸化物を用いることができる。A lithium secondary battery using the solid polymer electrolyte of the present invention as an electrolyte is also included in the present invention.
This lithium secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and the above-described solid polymer electrolyte. For the positive electrode and the negative electrode of this secondary battery, those used in a normal lithium secondary battery can be used.For example, as the negative electrode, metal lithium, or lithium-aluminum, lithium-carbon such as lithium-carbon is used. Oxides such as manganese, cobalt, nickel, vanadium, and niobium can be used as the positive electrode active material.
【0021】[0021]
実施例1:-[SO2N(Li)SO2(CF2)3]n - の合成 機械攪拌機をセットした冷浴上の1000mlの三口フラスコ
内の600ml の液体NH3(−78℃)に200gのFSO2(CF2)3SO2F
を加え、冷浴を取り、加温することによりNH3を蒸発さ
せ除去した。次いで600ml のジオキサンを加え、pHが
2〜3になるまでこのジオキサン溶液に乾燥HCl を吹き
込んだ。この溶液を濾過し、濾液をエバポレーターによ
り75mlまで濃縮し、200ml のベンゼンを加え、H2NSO2(C
F2)3SO2NH2を得た。これを濾過してさらに濾液を濃縮
し、再結晶させることにより精製H2NSO2(CF2)3SO2NH2を
得た。Example 1 Synthesis of-[SO 2 N (Li) SO 2 (CF 2 ) 3 ] n-To 600 ml of liquid NH 3 (−78 ° C.) in a 1000 ml three-necked flask on a cooling bath equipped with a mechanical stirrer. 200 g of FSO 2 (CF 2 ) 3 SO 2 F
Was added, the cooling bath was removed, and NH 3 was evaporated off by heating. Then 600 ml of dioxane was added and dry HCl was blown through the dioxane solution until the pH was 2-3. The solution was filtered, the filtrate was concentrated to 75 ml by an evaporator, 200 ml of benzene was added, and H 2 NSO 2 (C
F 2 ) 3 SO 2 NH 2 was obtained. This was filtered, and the filtrate was further concentrated and recrystallized to obtain purified H 2 NSO 2 (CF 2 ) 3 SO 2 NH 2 .
【0022】このH2NSO2(CF2)3SO2NH2 150g を100ml の
メタノールに溶解し、25g のNaと300ml のCH3OH より
得たCH3ONaのメタノール溶液を加えた。メタノールをエ
バポレーターにより蒸発させた後、得られた固体をベン
ゼンで洗浄した。こうして得られたNaNHSO2(CF2)3SO2NH
Na(170g)を1000mlの三口フラスコに入れ、機械攪拌機、
還流管及び乾燥管を取り付け、600ml の[(CH3)3Si]NH及
び100ml のジオキサンを加え、145 ℃において12時間還
流した。次いでジオキサンを蒸発させ除去し、残った塩
を同じフラスコ内で真空乾燥した。150 g of this H 2 NSO 2 (CF 2 ) 3 SO 2 NH 2 was dissolved in 100 ml of methanol, and a methanol solution of CH 3 ONa obtained from 25 g of Na and 300 ml of CH 3 OH was added. After evaporating methanol with an evaporator, the obtained solid was washed with benzene. NaNHSO 2 (CF 2 ) 3 SO 2 NH thus obtained
Put Na (170 g) in a 1000 ml three-necked flask, mechanical stirrer,
A reflux tube and a drying tube were attached, 600 ml of [(CH 3 ) 3 Si] NH and 100 ml of dioxane were added, and the mixture was refluxed at 145 ° C. for 12 hours. The dioxane was then evaporated off and the remaining salt was vacuum dried in the same flask.
【0023】得られた(CH3)3SiN(Na)SO2(CF2)3SO2N(Na)
Si(CH3)3を500ml のステンレス製耐圧容器に入れ、数個
のスチールボールを入れて1000psi の圧力を加えた。次
いで150ml のジオキサンを加え、−192 ℃に冷却後、排
気した。FSO2(CF2)3SO2F(0.5mol)を真空蒸留して、110
℃で時々振り混ぜながら3時間加熱した。圧力が上昇し
なくなったら冷却し、得られた-[SO2N(Na)SO2(CF2)3]n
- をジオキサンで洗浄し、濾別した後、空気中で乾燥し
た。再結晶によりこれを精製し、500ml の丸底フラスコ
に入れ、100ml の濃硫酸で処理した。こうして得られた
-[SO2NHSO2(CF2)3] n - をリチウムメトキシドで処理し
て本発明の-[SO2N(Li)SO2(CF2)3]n - を得た。The obtained (CH 3 ) 3 SiN (Na) SO 2 (CF 2 ) 3 SO 2 N (Na)
Si (CH 3 ) 3 was placed in a 500 ml stainless steel pressure vessel, several steel balls were put therein, and a pressure of 1000 psi was applied. Subsequently, 150 ml of dioxane was added, and the mixture was cooled to -192 ° C and evacuated. FSO 2 (CF 2 ) 3 SO 2 F (0.5 mol) was distilled under vacuum to obtain 110
Heat for 3 hours at 0 ° C with occasional shaking. When the pressure stopped increasing, the mixture was cooled and the obtained-[SO 2 N (Na) SO 2 (CF 2 ) 3 ] n
-Was washed with dioxane, filtered off and dried in air. This was purified by recrystallization, placed in a 500 ml round bottom flask and treated with 100 ml of concentrated sulfuric acid. Thus obtained
- [SO 2 NHSO 2 (CF 2) 3] n - to give a - [SO 2 N (Li) SO 2 (CF 2) 3] n - of the present invention is treated with lithium methoxide.
【0024】以上の反応を下式に示す。The above reaction is shown by the following formula.
【化5】 Embedded image
【0025】実施例2:-[SO2(CF3SO2)C(Li)SO2(CF2)3]
n - の合成 グローブボックス中アルゴン雰囲気において、15g(0.1m
ol) のCF3SO2F を150ml のTHF に溶解した溶液に冷却し
ながら100ml(0.1mol) のCH3Li のTHF 溶液をゆっくり加
えた。得られたCF3SO2CH3(14g)に0.9molのCH3Li のTHF
溶液を冷却しながら滴下した。CF3SO2CH2 - Li+ の沈澱
物を耐圧容器に移し、シールして−40℃に冷却した。次
いで33g(0.09mol)のFSO2(CF2)4SO2Fをバルブを通じて加
え、密閉した。この容器を70℃に加温し、120 〜140psi
に48時間保ち、その後室温に下げて容器を開いた。溶媒
と揮発成分を減圧除去し、残留固形物を酸で処理した。
再結晶により精製し、真空乾燥することにより-[SO2(CF
3SO2)CHSO2(CF2)3] n - を得た。これをリチウムメトキ
シドにより処理して本発明の-[SO2(CF3SO2)C(Li)SO 2(CF
2)3]n - を得た。Example 2:-[SOTwo(CFThreeSOTwo) C (Li) SOTwo(CFTwo)Three]
n-Synthesis of 15 g (0.1 m
ol) CFThreeSOTwoF is cooled to a solution of 150 ml of THF.
100ml (0.1mol) of CHThreeSlowly add the THF solution of Li
I got it. Obtained CFThreeSOTwoCHThree(14g) 0.9mol CHThreeLi THF
The solution was added dropwise while cooling. CFThreeSOTwoCHTwo -Li+Precipitation
The material was transferred to a pressure vessel, sealed and cooled to -40 ° C. Next
33g (0.09mol) FSOTwo(CFTwo)FourSOTwoF through the valve
Well, it was sealed. Heat the vessel to 70 ° C. and allow
For 48 hours, then cooled to room temperature and the container was opened. solvent
And volatile components were removed under reduced pressure and the residual solid was treated with acid.
Purified by recrystallization and dried under vacuum to obtain-[SOTwo(CF
ThreeSOTwo) CHSOTwo(CFTwo)Three]n-Got it. This is lithium metoki
By treating with sid,-[SOTwo(CFThreeSOTwo) C (Li) SO Two(CF
Two)Three]n-Got it.
【0026】以上の反応を下式に示す。The above reaction is shown by the following formula.
【化6】 Embedded image
【0027】実施例3:-[SO2N(Li)SO2OCH2(CF2)3CH2O]
n - の合成 300ml のジクロロメタンに21g のHOCH2(CF2)3CH2OHと12
g のトリエチルアミンを加え、0℃に冷却した。これを
攪拌しながら、100ml のジクロロメタンに21gのHN(SO2C
l)2を溶解したものをゆっくりと滴下した。反応後、生
じた塩を濾過により除き、濾液を多量のメタノールに注
ぎ、沈澱物を濾別した。再沈澱を数回行って精製した
後、リチウムメトキシドで処理し、本発明の-[SO2N(Li)
SO2OCH2(CF 2)3CH2O]n - を得た。Example 3:-[SOTwoN (Li) SOTwoOCHTwo(CFTwo)ThreeCHTwoO]
n-Synthesis of 21 g of HOCH in 300 ml of dichloromethaneTwo(CFTwo)ThreeCHTwoOH and 12
g of triethylamine was added and cooled to 0 ° C. this
While stirring, 21 g of HN (SOTwoC
l)TwoWas slowly added dropwise. After the reaction, raw
The filtered salt is removed by filtration, and the filtrate is poured into a large amount of methanol.
And the precipitate was filtered off. Purified by several reprecipitations
Thereafter, the product is treated with lithium methoxide to give-[SOTwoN (Li)
SOTwoOCHTwo(CF Two)ThreeCHTwoO]n-Got it.
【0028】以上の反応を下式に示す。The above reaction is shown by the following formula.
【化7】 Embedded image
【0029】実施例4:-[SO2Si(Li)(SO2(CF2)4)SO2(CF
2)4]n - の合成 6gのSiLi4 と100ml のTHF を耐圧容器に入れ、シールし
た後−40℃に冷却した。これに60g のFSO2(CF2)4SO2Fを
バルブを通じて入れ、容器を密閉した。容器を70℃に加
温し、120 〜140psiで48時間保ち、次いで室温に下げ、
容器を開いた。溶媒と揮発成分を減圧除去した後、再結
晶により精製し、真空乾燥して本発明の-[SO2Si(Li)(SO
2(CF2)4)SO2(CF2)4]n - を得た。Example 4:-[SO 2 Si (Li) (SO 2 (CF 2 ) 4 ) SO 2 (CF
2 ) Synthesis of 4 ] n- 6 g of SiLi 4 and 100 ml of THF were placed in a pressure vessel, sealed, and cooled to -40 ° C. To this, 60 g of FSO 2 (CF 2 ) 4 SO 2 F was charged through a valve, and the container was sealed. Warm the vessel to 70 ° C., hold at 120-140 psi for 48 hours, then lower to room temperature,
The container was opened. After the solvent and volatile components were removed under reduced pressure, the product was purified by recrystallization, dried in vacuo, and then subjected to-[SO 2 Si (Li) (SO
2 (CF 2 ) 4 ) SO 2 (CF 2 ) 4 ] n − was obtained.
【0030】以上の反応を下式に示す。The above reaction is shown by the following formula.
【化8】 Embedded image
【0031】実施例5:-[SO2P(Li)SO2(CF2)4]n - の合
成 5gのPLi3と100ml のTHF を耐圧容器に入れ、シールした
後−40℃に冷却した。これに40g のFSO2(CF2)4SO2Fをバ
ルブを通じて入れ、容器を密閉した。容器を70℃に加温
し、120 〜140psiで48時間保ち、次いで室温に下げ、容
器を開いた。溶媒と揮発成分を減圧除去した後、再結晶
により精製し、真空乾燥して本発明の-[SO2P(Li)SO2(CF
2)4]n - を得た。Example 5: Synthesis of-[SO 2 P (Li) SO 2 (CF 2 ) 4 ] n- 5 g of PLi 3 and 100 ml of THF were placed in a pressure vessel, sealed, and cooled to -40 ° C. . To this, 40 g of FSO 2 (CF 2 ) 4 SO 2 F was charged through a valve and the vessel was sealed. The vessel was warmed to 70 ° C., kept at 120-140 psi for 48 hours, then cooled to room temperature and the vessel was opened. After removing the solvent and volatile components under reduced pressure, the product was purified by recrystallization, dried under vacuum, and subjected to-[SO 2 P (Li) SO 2 (CF
2 ) 4 ] n -was obtained.
【0032】以上の反応を下式に示す。The above reaction is shown by the following formula.
【化9】 Embedded image
【0033】[0033]
【発明の効果】本発明の高分子固体電解質は、その主鎖
中に電子吸引関基を有するため、アニオン電荷の非極在
化が促進され、カチオンの移動が容易になり、イオン伝
導性が向上する。さらに、電荷はアルカリ金属カチオン
のみによって運ばれるため、アニオンの移動によって生
ずる内部抵抗の増加を防ぐことができる。As described above, the solid polymer electrolyte of the present invention has an electron-withdrawing group in its main chain, which promotes the depolarization of anionic charges, facilitates the transfer of cations, and improves ionic conductivity. improves. Further, since the charge is carried only by the alkali metal cation, it is possible to prevent the internal resistance from increasing due to the movement of the anion.
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成9年6月6日[Submission date] June 6, 1997
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0033[Correction target item name] 0033
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0033】[0033]
【発明の効果】本発明の高分子固体電解質は、その主鎖
中に電子吸引性基を有するため、アニオン電荷の非極在
化が促進され、カチオンの移動が容易になり、イオン伝
導性が向上する。さらに、電荷はアルカリ金属カチオン
のみによって運ばれるため、アニオンの移動によって生
ずる内部抵抗の増加を防ぐことができる。[Effect of the Invention] The polymer solid electrolyte of the present invention has an electron attractive group in its backbone, is promoted non-polar localization of anionic charge, cation movement is facilitated, ion conductivity improves. Further, since the charge is carried only by the alkali metal cation, it is possible to prevent the internal resistance from increasing due to the movement of the anion.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08G 79/02 C08G 79/02 H01M 10/40 H01M 10/40 B ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI C08G 79/02 C08G 79/02 H01M 10/40 H01M 10/40 B
Claims (4)
ルカリ金属塩であることを特徴とする、高分子固体電解
質。1. A solid polymer electrolyte having an electron-withdrawing group in the molecular main chain and being an alkali metal salt.
ていてもよく、各々独立に−SO2 −、−CO−、−S
O3 −、−CO2 −又は直接結合を表し、 R1 及びR2 は同一であっても相異なっていてもよく、
各々独立に炭素数1〜5のアルキレンもしくはハロゲン
化アルキレン、又は直接結合であり、 Xは−O−、−COO−、−CONH−、−NH−、又
は直接結合を表し、 R3 及びR4 は同一であっても相異なっていてもよく、
各々独立に炭素数1〜5のアルキル基もしくはハロゲン
化アルキル基、又は直接結合を表し、さらに他のモノマ
ー単位と架橋していてもよく、 −Y3-R3 及び−Y4-R4 は上記規定に加え、−CH
O、−NO2 、−CN、又は−Fを表す)で表される
(1)〜(5)の各モノマー単位からなるホモポリマー
又はこれらの各モノマー単位の2種以上からなるコポリ
マーであることを特徴とする、請求項1記載の高分子固
体電解質。2. A polymer having a degree of polymerization of 10 to 1,000,000 and the following formula: ## STR1 ## (In the above formula, M is an alkali metal, and Y 1 , Y 2 , Y 3 , and Y 4 may be the same or different, and each independently represents —SO 2 —, —CO—, — S
O 3 —, —CO 2 — or a direct bond, wherein R 1 and R 2 may be the same or different,
Each independently of 1 to 5 carbon atoms alkylene or halogenated alkylene or a direct bond, X is -O -, - COO -, - CONH -, - NH-, or a direct bond, R 3 and R 4 May be the same or different,
Each independently represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogenated alkyl group, or a direct bond, and may be further crosslinked with another monomer unit; -Y 3 -R 3 and -Y 4 -R 4 In addition to the above rules, -CH
O, -NO 2, -CN, or -F represented by the representative) (1) to (5) that is a copolymer of two or more homopolymers or their respective monomer units consisting of each monomer units The polymer solid electrolyte according to claim 1, wherein:
ル状となっていることを特徴とする、請求項1又は2記
載の高分子固体電解質。3. The polymer solid electrolyte according to claim 1, wherein the polymer solid electrolyte is swollen by an electrolyte solution containing an electrolyte salt to form a gel.
固体電解質を有するリチウム二次電池。4. A lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and the polymer solid electrolyte according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8329795A JPH10168194A (en) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | Polymer solid electrolyte |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8329795A JPH10168194A (en) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | Polymer solid electrolyte |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10168194A true JPH10168194A (en) | 1998-06-23 |
Family
ID=18225346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8329795A Pending JPH10168194A (en) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | Polymer solid electrolyte |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10168194A (en) |
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-
1996
- 1996-12-10 JP JP8329795A patent/JPH10168194A/en active Pending
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| CN115038738A (en) * | 2020-01-24 | 2022-09-09 | 魁北克电力公司 | Ionic monomer-based polymers, compositions comprising same, methods for making same, and uses thereof in electrochemical applications |
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