JPS6147713A - Polymeric compound and ionic conductive material - Google Patents

Polymeric compound and ionic conductive material

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JPS6147713A
JPS6147713A JP16882084A JP16882084A JPS6147713A JP S6147713 A JPS6147713 A JP S6147713A JP 16882084 A JP16882084 A JP 16882084A JP 16882084 A JP16882084 A JP 16882084A JP S6147713 A JPS6147713 A JP S6147713A
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JP
Japan
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formula
polymer compound
molecular weight
structural unit
hydrogen
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JP16882084A
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Japanese (ja)
Inventor
Norihisa Kobayashi
範久 小林
Masahiro Uchiyama
内山 昌弘
Hidetoshi Tsuchida
英俊 土田
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the titled polymeric compound containing specific numbers of structural units represented by respective specific structural formula, having a specific molecular weight, exhibiting electrical conductivity caused solely by the transfer of cation, and having high conductivity and excellent film-forming property. CONSTITUTION:The objective polymeric compound having a molecular weight of 10,000-about 200,000 and containing 1-40mol% structural unit of formula IIIand 60-99mol% structural unit of formula IV can be prepared by mixing the electrolyte of formula I (R is H or CH3; M is H, Li, Na or K) and the macromer of formula II (R is H or CH3; R' is H, CH3, C2H5, acetyl or propionyl; n is 3-20) at a molar ratio of 1:99-40:60, optionally adding a polymerization initiator (e.g. azobisisobutyronitrile), and thermally polymerizing the mixture. USE:A solid electrolyte for various electronic parts, etc.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高分子化合物およびイオン伝導体に係シ、
特に、製膜性の優れた高分子イオン伝導体に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to polymer compounds and ionic conductors.
In particular, it relates to a polymer ion conductor with excellent film forming properties.

〔従来の技術および問題点〕[Conventional technology and problems]

一般に、高分子電解質型イオン伝導体は、カチオンのみ
のイオン伝導性を示しながら良好な成形性を得ることを
目標として提案されたものであυ、エレクトロニクス部
材に応用されるようになってきている。しかしながら、
上記のような目標を達成した高分子イオン伝導体はこれ
まで殆んど開発されていなかった。
In general, polymer electrolyte type ionic conductors have been proposed with the aim of achieving good moldability while exhibiting ionic conductivity only for cations, and are now being applied to electronic components. . however,
Until now, very few polymer ion conductors have been developed that have achieved the above goals.

この種の高分子電解質型イオン伝導体として〜ソリッド
・ステート・アイオニックス(5olldState 
Ionics )第2巻347頁(1981)に、高分
子量の、j91Jエチレンオ、キシドに所定量の過塩素
酸リチウムを分散させたものが報告されているが、これ
らは可撓性に乏しい上、イオン伝導度は10〜10S/
cIILに止まっている。加えて、その伝導性は、カチ
オン、アニオン双方の移動に基づいている。エレクトロ
ニクス部材への応用から考えると、アニオンの移動は、
漏れ電流となシ、エレクトロニクス部材の長期的な安定
性を損なうものであシ好ましくない。
As this kind of polymer electrolyte type ionic conductor ~Solid State Ionics (5oldState)
Ionics), Vol. 2, p. 347 (1981), reports that a predetermined amount of lithium perchlorate is dispersed in high-molecular-weight j91J ethylene oxide, but these have poor flexibility and ion Conductivity is 10-10S/
It's stuck at cIIL. In addition, its conductivity is based on the migration of both cations and anions. Considering its application to electronics components, the movement of anions is
Leakage current is undesirable because it impairs the long-term stability of the electronics components.

従って、と−の発明の目的は、伝導性がカチオンのみの
移動に基づき、伝導度も良好で、しかも腫膜性に優れた
高分子イオン伝導体を提供することにある。
Therefore, an object of the invention is to provide a polymer ion conductor whose conductivity is based on the movement of only cations, has good conductivity, and has excellent tumor resistance.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するために、この発明は、式(ここで、
Rは水素またはメチル基、およびMは水素、リチウム、
ナトリウムまたはカリウム)で示される構造単位」ない
し40モル係と、式(ここで、Rは水素またはメチル基
、R’は水素、メチル基、エチル基、アセチル基または
プロピオニル基、およびnは3から201での整数)で
示される構造単位60ないし99モル係とを含有し、分
子量が約1万ないし約20万である高分子化合物、およ
びこの高分子化合物からなるイオン伝導体を提供するも
のである。
In order to achieve the above object, the present invention uses the formula (where,
R is hydrogen or a methyl group, and M is hydrogen, lithium,
a structural unit represented by sodium or potassium) and a formula (where R is hydrogen or a methyl group, R' is hydrogen, a methyl group, an ethyl group, an acetyl group, or a propionyl group, and n is from 3 to The present invention provides a polymer compound containing 60 to 99 molar structural units represented by (integer 201) and having a molecular weight of about 10,000 to about 200,000, and an ion conductor made of this polymer compound. be.

この発明のイオン伝導体を構成する高分子化合物におい
て、式(If)の構造単位の側鎖の一部をなすオリがエ
チレンオキシドはガラス転移点が非常に低く、当該高分
子化合物において擬似溶液状の場を提供し、イオン伝導
路を形成する。
In the polymer compound constituting the ion conductor of the present invention, ethylene oxide, which forms part of the side chain of the structural unit of formula (If), has a very low glass transition point and is in the form of a pseudo solution in the polymer compound. Provides a field and forms an ion conduction path.

この擬似溶液状のイオン伝導路を形成するという意味か
ら、式(I[)におけるnの値が3ないし20に制限さ
れている。nの値が3未満であると、充分なイオン伝導
路を形成することはできず、他方nの値が20を越える
と、固体状となシ、擬似溶液状の場を提供することはで
きない。
The value of n in formula (I[) is limited to 3 to 20 in order to form this pseudo-solution-like ion conduction path. If the value of n is less than 3, it is not possible to form a sufficient ion conduction path, while if the value of n exceeds 20, it is not possible to provide a solid-like field or a pseudo-solution-like field. .

式(I)の構造単位は、上記イオン伝導路を移動するカ
チオン(すなわち、M )を提供するとともに、カチオ
ンの離脱後のアニオン(カル−キシルアニオン)をその
構造中に固定し、アニオンの移動を生じさせないようK
している。かくして、この発明のイオン伝導体はカチオ
ンのみの移動が生じる。
The structural unit of formula (I) provides the cation (i.e., M ) that moves through the ion conduction path, and fixes the anion (carxyl anion) in its structure after the cation leaves, thereby preventing the movement of the anion. K so as not to cause
are doing. Thus, in the ionic conductor of the present invention, only cations migrate.

加えて、この発明のイオン伝導体を構成する高分子化合
物は、その主鎖がビニル基の重合によって形成されてい
るため、膜形成性に優れて合物の上記式(I)で示−さ
れる構造単位を誘導する単量体は、式 (ここで、RおよびMは、式(I)において定義した通
))で示される電解質単量体であシ、また上記式(In
で示される構造単位を誘導する単量体は式 (ここで、R、R’およびnは、式(II)において定
義した通シ)で示される、側鎖にオリゴエチレンオキシ
ドを有する(メタ)アクリレート系マクロマーである。
In addition, since the main chain of the polymer compound constituting the ion conductor of the present invention is formed by polymerization of vinyl groups, it has excellent film-forming properties and can be used as a compound represented by the above formula (I). The monomer inducing the structural unit may be an electrolyte monomer represented by the formula (where R and M are as defined in formula (I)), or an electrolyte monomer having the above formula (In
The monomer inducing the structural unit represented by is a (meth)acrylate having oligoethylene oxide in the side chain, represented by the formula (where R, R' and n are the same as defined in formula (II)). It is a macromer.

この発明の高分子化合物を製造するには、式(4)の電
解質と式(B)のマクロマーとをモル比約1:99ない
し40:60の割合で加熱・重合する。重合に当シ、重
合開始剤例えばアゾビスイソブチ四ニトリル(AIBN
 )をマクロマーに対して例えばIA 00モル相当量
加えることが好ましい。重合温度は、80℃〜100℃
以上が好ましい一重合手法に特に制限はない。例えば、
式囚の電解質単量体と式(B)のマクロマーとを混練し
、不活性雰囲気下で加熱する方法、との混練物をテフロ
ン等の板上に流延させ、減圧下に加熱する方法、または
、両年量体をテトラヒドロンラン(THF )等の有機
溶媒に溶解し、脱気して重合させる方法のいづれによっ
てもよい。こうして、仕込みモル比と同じ割合で各構造
単位を含有する共重合体が生成する。
To produce the polymer compound of the present invention, the electrolyte of formula (4) and the macromer of formula (B) are heated and polymerized at a molar ratio of about 1:99 to 40:60. During the polymerization, a polymerization initiator such as azobisisobutytetranitrile (AIBN
) is preferably added to the macromer in an amount equivalent to, for example, 00 moles of IA. Polymerization temperature is 80℃~100℃
There is no particular restriction on the preferred monopolymerization method. for example,
A method of kneading the electrolyte monomer of the formula (B) and a macromer of the formula (B) and heating it in an inert atmosphere, a method of casting the kneaded product on a plate such as Teflon and heating it under reduced pressure, Alternatively, either of the two polymers may be dissolved in an organic solvent such as tetrahydrone (THF), degassed, and polymerized. In this way, a copolymer containing each structural unit in the same proportion as the charged molar ratio is produced.

この共重合体において各構造単位のモル比は重要であシ
、上に述べたように、式(I)の構造単位は11ないし
40モル係であシ、式(Inの構造単位は99ないし6
0モル係である。このモル比を逸脱しては、目的とする
イオン伝導体が得られない。この範囲内において、構造
単位(1)の割合が増加するとイオン伝導度はゆるやか
に増加する傾向にある。そして、構造単位(1)の割合
が40モルチを越えると、構造単位(II)との共重合
体の他に構造単位(1)の単独重合体および式(4)の
単量体が生成し、得られる膜が脆いものとなってしまう
。また、構造単位(1)の割合が1モルチ未満であると
、イオン伝導性が低いものとなる。
In this copolymer, the molar ratio of each structural unit is important; as mentioned above, the structural unit of formula (I) has a molar ratio of 11 to 40, and the structural unit of formula (In) has a molar ratio of 99 to 40. 6
It is 0 moles. If the molar ratio deviates from this range, the desired ionic conductor cannot be obtained. Within this range, as the proportion of the structural unit (1) increases, the ionic conductivity tends to increase gradually. If the proportion of structural unit (1) exceeds 40 molti, a homopolymer of structural unit (1) and a monomer of formula (4) will be produced in addition to a copolymer with structural unit (II). , the resulting film becomes brittle. Moreover, if the proportion of the structural unit (1) is less than 1 molty, the ionic conductivity will be low.

この発明のイオン伝導体を形成する高分子化合物は、そ
の分子量が約1万ないし20万であシ、この範囲内にお
いて、イーオン伝導性および膜形成性の優れたものとな
る。
The polymer compound forming the ion conductor of the present invention has a molecular weight of about 10,000 to 200,000, and within this range, it has excellent ion conductivity and film-forming properties.

また、構造単位(1)におけるRおよびMの種類によっ
て膜形成性は特に大幅には影響されないが、その電解質
の解離エネルギーキャリヤーイオンとなるMイオンはそ
の種類に応じて移動度が異なるため、各高分子化合物の
イオン伝導度はそれに応じて異なるものとなる。
In addition, although the film forming property is not significantly affected by the types of R and M in the structural unit (1), the mobility of M ions, which serve as dissociative energy carrier ions in the electrolyte, differs depending on the type. The ionic conductivity of the polymer compound varies accordingly.

以下、この発明の実施例を記載するが、それに先立ち、
式(A)の電解質、式(B)のマクロマーの合成例を記
す。
Examples of the present invention will be described below, but prior to that,
An example of synthesis of an electrolyte of formula (A) and a macromer of formula (B) will be described.

合成例 1 分子量250の片末端メチルエーテルオリゴエチレンオ
キシド(エチレンオキシド単位:約5モル)20Iiを
無水THF 200 m/に溶解し、沸点還流下に金属
リチウム5Ilを加えた。1日反応後、過剰の金IA 
I7チウムをろ別した。ろ液を0℃に冷却しながら、メ
タアクリル酸クロリド1011をTHF 501nlで
稀釈した溶液を滴下し、0℃で2Bv1.間、さらに常
温で5時間反応させた。
Synthesis Example 1 20Ii of one-end methyl ether oligoethylene oxide (ethylene oxide unit: about 5 moles) having a molecular weight of 250 was dissolved in 200 m/ml of anhydrous THF, and 5Il of metallic lithium was added under boiling reflux. After 1 day of reaction, excess gold IA
I7thium was filtered out. While cooling the filtrate to 0°C, a solution of methacrylic acid chloride 1011 diluted with 501 nl of THF was added dropwise to 2Bv1. After that, the reaction was further continued for 5 hours at room temperature.

この反応混合物を約100−まで減圧下に濃縮した後、
クロロホルムによ多塩基性アルミナカリチウムを除去し
、所望のマクロマー(式(B)において、R=メチル、
R1==メチル、n=5)のクロロホルム溶液を得た。
After concentrating the reaction mixture under reduced pressure to about 100-
The polybasic alumina potassium was removed with chloroform, and the desired macromer (in formula (B), R=methyl,
A chloroform solution of R1==methyl, n=5) was obtained.

その一部を分取して分析した結果、収量は約22.9で
あシ、核磁気共鳴スペクトル分析(CDCl3中、pp
m)によシ、h : 2.’O(3K ) 、b 、c
 : 5.5 t 6.1(2H) 、 d :4.2
(2H) 、 e :3.6(18H)。
As a result of fractionating and analyzing a part of it, the yield was approximately 22.9%. Nuclear magnetic resonance spectroscopy (in CDCl3, pp.
m) good, h: 2. 'O(3K),b,c
: 5.5 t 6.1 (2H), d : 4.2
(2H), e: 3.6 (18H).

f:3.3(3H)が認められたことから、その構造を
確認した。
Since f: 3.3 (3H) was observed, the structure was confirmed.

合成例 2〜5 片末端メチルエーテルオリゴエチレンオキシドとして、
分子量がそれぞれ350(エチレンオキシド単位約8モ
ル二合成例2)、550(エチレンオキシド単位約13
モル:合成例3)、750(エチレンオキシド単位約1
7モル二合成例4)または900(エチレンオキシド単
位約20モル二合成例5)であるものを用いた以外は合
成例1と同様にして、それぞれ相応するマクロマーを得
た。収量はそれぞれ21グラム、20グラム、19グラ
ムおよび19グラムであJ)、e7’ロトン比が異なる
以外は合成例1と同様の核磁気共鳴スペクトルを与えた
Synthesis Examples 2 to 5 As one-terminal methyl ether oligoethylene oxide,
The molecular weights are 350 (about 8 moles of ethylene oxide units) and 550 (about 13 moles of ethylene oxide units), respectively.
Mol: Synthesis Example 3), 750 (approximately 1 ethylene oxide unit)
The corresponding macromers were obtained in the same manner as in Synthesis Example 1, except that 7 moles of ethylene oxide units (Synthesis Example 4) or 900 (about 20 moles of ethylene oxide units) were used. The yields were 21 g, 20 g, 19 g, and 19 g, respectively (J), and the same nuclear magnetic resonance spectra as in Synthesis Example 1 were obtained except that the e7' roton ratio was different.

合成例 6〜10 メタアクリル酸クロリドの代シに、アクリル酸クロリド
を用いた以外は、合成例1〜5と同様にしてそれぞれ対
応するマクロマーを合成した。収量は、それぞれ、21
グラム(合成例6:分子量250の片末端メチルエーテ
ルオリゴエチレン芽キシドを用いたもの)、20グラム
(合成例7:分子量350の片末端メチルエーテルオリ
ゴエチレンオキシドを用いたもの)、19.5グラム(
合成例8:分子量5500片末端メチルエーテルオリゴ
エチレンオキシドを用いたもの)、19グラム(合成例
9:分子量750の片末端メチルエーテルオリゴエチレ
ンオキシドを用いたもの)および18.7グラム(合成
例10:分子量9000片末端メチルエーテルオリゴエ
チレンオキシドを用いたもの)であった。合成例1〜5
の化合物と比較して、式(1)におけるaプロトンが消
失した以外は同様の核磁気共鳴ス(クトルを与えた。
Synthesis Examples 6 to 10 Corresponding macromers were synthesized in the same manner as Synthesis Examples 1 to 5, except that acrylic acid chloride was used instead of methacrylic acid chloride. The yield is 21
grams (Synthesis Example 6: using one-end methyl ether oligoethylene oxide with a molecular weight of 250), 20 grams (Synthesis Example 7: using one-end methyl ether oligoethylene oxide with a molecular weight of 350), 19.5 grams (
Synthesis Example 8: Using methyl ether oligoethylene oxide at one end with a molecular weight of 5500), 19 grams (Synthesis Example 9: Using methyl ether oligoethylene oxide at one end with a molecular weight of 750) and 18.7 grams (Synthesis Example 10: Molecular weight 9000 one-end methyl ether oligoethylene oxide). Synthesis examples 1 to 5
Compared to the compound of formula (1), a similar nuclear magnetic resonance spectrum was obtained except that the a proton in formula (1) disappeared.

合成例 11〜13 片末端メチルエーテルオリゴエチレンオキシPの代シに
、それぞれ分子量400の片末端エチルオリゴエチレン
オキシド(合成例11)、片末端メチルエステルオリゴ
エチレンオキシド(合成例12)、および片末端エチル
エステルオリテエチレンオキシド(合成例13 ) ヲ
用イた以外は、合成例1と全く同様にして相応するマク
ロマーを得た。収量は、それぞれ、25グラム、19グ
ラムおよび21グラムであった。
Synthesis Examples 11 to 13 In place of the one-terminal methyl ether oligoethylene oxy P, one-terminal ethyl oligoethylene oxide (Synthesis Example 11), one-terminal methyl ester oligoethylene oxide (Synthesis Example 12), and one-terminal ethyl ester each having a molecular weight of 400. Olyte ethylene oxide (Synthesis Example 13) A corresponding macromer was obtained in exactly the same manner as in Synthesis Example 1, except that oleite ethylene oxide was used. Yields were 25 grams, 19 grams and 21 grams, respectively.

得られた各化合物の核磁気共鳴スペクトルは、合成例1
に示したfの値が以下に示す値に変化した以外は合成例
1に示したものと同じであったO 合成例 11 合成例12 合成例13 合成例 14 メタクリル酸10グラムと水酸化リチウム1グラムとを
、メタノール中、25℃で2時間反応させた。反応生惑
物をア七トンから沈殿させ、40℃で17時間減圧乾燥
して、メタクリル酸リチウム約3グラムを白色固体とし
て得た。
The nuclear magnetic resonance spectra of each compound obtained are shown in Synthesis Example 1.
Synthesis Example 11 Synthesis Example 12 Synthesis Example 13 Synthesis Example 14 10 grams of methacrylic acid and 1 liter of lithium hydroxide gram in methanol at 25° C. for 2 hours. The reaction product was precipitated from the acetate and dried under reduced pressure at 40° C. for 17 hours to yield approximately 3 grams of lithium methacrylate as a white solid.

合成例 15〜16 水酸化リチウムの代シに、それぞれ、水酸化ナトリウム
および水酸化カリウムを用いた以外は合成例14と同様
にして、それぞれ、メタクリル酸ナトリウム2.5グラ
ム(合成例15)およびメタクリル酸カリウム2.5グ
ラム(合成例15)を得た。
Synthesis Examples 15-16 2.5 grams of sodium methacrylate (Synthesis Example 15) and 2.5 g of sodium methacrylate (Synthesis Example 15) and 2.5 grams of potassium methacrylate (Synthesis Example 15) was obtained.

合成例 17 メタクリル酸は、使用前に減圧蒸留によシ精製して以下
の反応に用いた。
Synthesis Example 17 Methacrylic acid was purified by vacuum distillation before use and used in the following reaction.

実施例 1〜11 合成例1〜10で得たマクロマー溶液からクロロホルム
を留去し、これに表1に示す量のメタノール(MaOH
)を加えてメタノール溶液とした。このメタノール溶液
に、マクロマーに対して1/100モル景のアゾビスイ
ソブチロニトリルと表1に示す割合の合成例14〜17
の単量体を混合した。この混合物をテフロン板上に展開
し、メタノールを蒸発させた後、#100℃で減圧下に
24時間靜直重合をおこなった。
Examples 1 to 11 Chloroform was distilled off from the macromer solutions obtained in Synthesis Examples 1 to 10, and methanol (MaOH) was added in the amount shown in Table 1.
) was added to make a methanol solution. Synthesis Examples 14 to 17 in which 1/100 molar amount of azobisisobutyronitrile was added to this methanol solution and the ratio shown in Table 1 was added to the macromer.
monomers were mixed. This mixture was spread on a Teflon plate, and after methanol was evaporated, silent direct polymerization was carried out at #100°C under reduced pressure for 24 hours.

こうして得たこの発明の高分子化合物の膜厚、分子量(
得られた高分子化合物を水に溶解し、2日間透析をおこ
なって重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル
を除去し、高分子化合物のみの溶液とし、光散乱法によ
シ測定。なお、透析液中には、単量体の存在が全く認め
られなかったので、全ての単量体が重合しているものと
考えられる。この事実は以下の他の実施例でも全て認め
られた。)、およびイオン伝導度を表1に併記する。な
お、イオン伝導度は、グラファイト/高分子化合物膜/
グラファイトからなる構成の電池を作成し、100Hz
〜10万Hzの交流電圧を印加したときの電流値を測定
し、複素インピーダンスプロット処理をおこなって求め
たものである。
Film thickness, molecular weight (
The obtained polymer compound was dissolved in water and dialyzed for 2 days to remove azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator, resulting in a solution containing only the polymer compound, and measured using a light scattering method. In addition, since no monomer was observed in the dialysate, it is considered that all the monomers were polymerized. This fact was also observed in all other examples below. ), and ionic conductivity are also listed in Table 1. Note that the ionic conductivity is graphite/polymer compound membrane/
Create a battery composed of graphite and generate 100Hz
The values were obtained by measuring the current value when an alternating current voltage of ~100,000 Hz was applied and performing complex impedance plot processing.

実施例 12〜16 合成例2,6,9.11または12で得たマクロマー溶
液からクロホルムを留去し、表2に示す量のテトラヒド
ロアラン(THF )を加えてテトラヒドロフラン溶液
とした。この溶液に、表2に示す割合で合成例14〜1
6の単量体およびアゾビスイノブチロニトリル(人IB
N)を混合し、脱気下に80℃で48時間重合させた。
Examples 12 to 16 Chloroform was distilled off from the macromer solutions obtained in Synthesis Examples 2, 6, 9, 11, or 12, and tetrahydrofuran solutions were prepared by adding tetrahydroalan (THF) in the amount shown in Table 2. Synthesis Examples 14 to 1 were added to this solution in the proportions shown in Table 2.
6 monomer and azobisinobutyronitrile (Human IB
N) was mixed and polymerized at 80° C. for 48 hours under degassing.

この反応生成物溶液の少量をテフロン板上に展開し、テ
フロンを蒸発させた後、減圧下に60℃で24時間静置
して薄膜を作製した。この膜厚、並びに実施例1〜11
と同様に測定した分子量およびイオン伝導度を表2に併
記する。
A small amount of this reaction product solution was spread on a Teflon plate, and after evaporating Teflon, it was left standing at 60° C. under reduced pressure for 24 hours to produce a thin film. This film thickness and Examples 1 to 11
The molecular weight and ionic conductivity measured in the same manner as above are also listed in Table 2.

実施例 17〜27 合成例1〜10で得たマクロマーに合成例14〜17の
単量体を表3に不す割合で混練し、これをテフロン板上
に流延した後、不活性ガス雰囲気下、表3に示す温度で
5時間重合をおこなってこの発明の高分子化合物の薄膜
を得た。
Examples 17 to 27 The monomers of Synthesis Examples 14 to 17 were kneaded with the macromers obtained in Synthesis Examples 1 to 10 in the proportions shown in Table 3, and the mixture was cast onto a Teflon plate and then placed in an inert gas atmosphere. Polymerization was carried out for 5 hours at the temperatures shown in Table 3 to obtain a thin film of the polymer compound of the present invention.

この薄膜の厚さ、並びに実施例1〜11と同様に測定し
た分子量およびイオン伝導度を表3に併記する。
The thickness of this thin film, as well as the molecular weight and ionic conductivity measured in the same manner as Examples 1 to 11 are also listed in Table 3.

以上述べたこの発明の高分子化合物は、固体電解質電池
、エレクトロクロミ、り表示装置等の固体電解質として
用いることができる。
The polymer compound of the present invention described above can be used as a solid electrolyte for solid electrolyte batteries, electrochromic displays, display devices, and the like.

第1図は、この発明の高分子化合物(式(1)において
、Mが水素以外の基のもの)からなるイオン伝導体を固
体電解質として用いたリチウム電池を示している。この
電池10は、負極集電体15として例えばニッケル金属
箔(例えば、直径101111%厚さ0.1 mg )
を有し、この負極集電体15の片面には負極活物質とし
てリチウム金属層14が例えば10μmの厚さに蒸着さ
れている。負極活物質15はリチウム金属箔14側にお
いてこの発明の高分子化合物の薄膜からなる固体電解質
13を介して正極12に対向している。正極12は、結
合剤としてポリ四ツ、化エチレンを用い、活物質として
の二酸化マンガンを正極集電体としてのカーゴンブラ、
りと混合し、例えば直径10mおよび厚さ0.1 vg
の大きさに作製されている。固体電解質13は、正極お
よび負極の間にアルゴンドライ?、クス中で挿入され、
両極板間を減圧に保ちつつ10〜70 kit/art
2の圧力下で押圧することによって固定されている。こ
の電池体は、例えばステンレス鋼製の内缶1ノに組込ま
れ、さらにステンレス@製外缶16で覆われている。な
お、内缶11と外缶16、および負極と正極間は、電気
的絶縁を計るため絶縁材料例えばポリ四フッ化エチレン
/4.キング17を挿入しである。
FIG. 1 shows a lithium battery using an ionic conductor made of a polymer compound of the present invention (in formula (1), M is a group other than hydrogen) as a solid electrolyte. This battery 10 uses, for example, nickel metal foil (for example, diameter 101111% thickness 0.1 mg) as the negative electrode current collector 15.
A lithium metal layer 14 as a negative electrode active material is deposited on one side of the negative electrode current collector 15 to a thickness of, for example, 10 μm. The negative electrode active material 15 faces the positive electrode 12 on the lithium metal foil 14 side via a solid electrolyte 13 made of a thin film of the polymer compound of the present invention. The positive electrode 12 uses polytetrafluoroethylene as a binder, manganese dioxide as an active material, Cargo Brass as a positive electrode current collector,
For example, 10 m in diameter and 0.1 vg in thickness.
It is made to the size of. The solid electrolyte 13 is argon dry between the positive electrode and the negative electrode. , inserted in the box,
10 to 70 kits/art while maintaining reduced pressure between the two electrode plates
It is fixed by pressing under pressure of 2. This battery body is assembled into, for example, an inner can 1 made of stainless steel, and further covered with an outer can 16 made of stainless steel. The inner can 11, the outer can 16, and between the negative electrode and the positive electrode are made of an insulating material such as polytetrafluoroethylene/4. King 17 is inserted.

第2図は、この発明の高分子化合物を固体電。Figure 2 shows the polymer compound of this invention as a solid state electrode.

解質として有するエレクトロクロミック表示装置を示し
ている。この表示装置20は、ネサガラスによって構成
される透明電極基板2ノと、この電極21と離間して対
向・配置されたガラス基板25を備えている。透明電極
基板21の透明電極上には、電気発色材料22としての
三酸化タングステンまたは三酸化モリブデンが例えば5
μmの厚さに蒸着されている。また、ガラス基板25の
透明電極基板21と対向する側には、金または銀の蒸着
膜(厚さ、例えば5μm)からなる電極24が形成され
ている。透明電極基板21と電極24との間には、この
発明の高分子化合物からなる固体電解質23が加圧・密
着して形成されている。この場合用いるこの発明の高分
子化合物に特に制限はない。透明電極基板21および正
極24には、それぞれリード線27および28が接続し
ている。
2 shows an electrochromic display device having as a solute. This display device 20 includes a transparent electrode substrate 2 made of Nesa glass, and a glass substrate 25 facing and disposed apart from the electrode 21. On the transparent electrode of the transparent electrode substrate 21, for example, tungsten trioxide or molybdenum trioxide as the electrochromic material 22 is
It is deposited to a thickness of μm. Further, on the side of the glass substrate 25 facing the transparent electrode substrate 21, an electrode 24 made of a vapor-deposited film of gold or silver (thickness, for example, 5 μm) is formed. A solid electrolyte 23 made of the polymer compound of the present invention is formed between the transparent electrode substrate 21 and the electrode 24 in close contact with each other under pressure. There are no particular limitations on the polymer compound of the present invention used in this case. Lead wires 27 and 28 are connected to the transparent electrode substrate 21 and the positive electrode 24, respectively.

実施例 A 第1図に示すリチウム電池の固体電解質13として、実
施例1,2,12,14.17またけ22で得た高分子
化合物の薄膜を用い、電池性能を測定したところ、初期
開路電圧3.1テルト、初期閉路電流密度150μAA
IIL2、および平均開路電圧3.0キルトであった。
Example A The thin film of the polymer compound obtained in Examples 1, 2, 12, 14, 17 and 22 was used as the solid electrolyte 13 of the lithium battery shown in FIG. 1, and the battery performance was measured. Voltage 3.1 telt, initial closed circuit current density 150μAA
IIL 2, and average open circuit voltage 3.0 quilts.

実施例 B 以下の表4に示す条件で、第2図に示したようなエレク
トロニクス、り表示装置を作製し、電極24が正になる
ように1〜3がルトの電圧を印加したところ表4に示す
応答速度で発色した。この表示色は、逆極性の電圧を印
加することによって速やかに消失した。
Example B Under the conditions shown in Table 4 below, an electronic display device as shown in FIG. Color developed at the response speed shown in . This display color quickly disappeared by applying a voltage of opposite polarity.

実施例 C 実施例1で得たこの発明の高分子化合物を用い、リチウ
ム/高分子化合物/リチウムからなる構成の電池を形成
し、高分子化合物の直流電圧3Rルト印加時の伝導度の
経時変化を測定した。結果を第3図に線aで示す。なお
、比較として、式(Inの構造を持つ単独重合体に過塩
素酸リチウムまたはl−酪酸リチウムをそれぞれ一10
モルチの割合で配合した複合膜のそれをそれぞれ線すお
よびCで示す。この図かられかるように、この発明の高
分子化合物のイオン伝導度の経時安定性は、比較例に比
べてはるかに優れている。また、この発明の高分子化合
物のイオン伝導度の収束値は初期値の2A以上であるこ
と、およびメタクリル酸リチウムと形状の類似している
l−酪酸リチウムと式([)の構造を持つ単独重合体と
の複合膜(線C)の伝導度に比較してイオン伝導度の収
束値が高いことから、この発明の高分子化合物は、イオ
ン伝導性がカチオンのみの移動に基づいていることが示
されている。
Example C Using the polymer compound of the present invention obtained in Example 1, a battery having a configuration of lithium/polymer compound/lithium was formed, and the conductivity of the polymer compound was measured over time when a DC voltage of 3R was applied. was measured. The results are shown in Figure 3 by line a. For comparison, lithium perchlorate or lithium l-butyrate was added to a homopolymer having a structure of the formula (In) at 10%
Those of the composite membrane blended in the ratio of molch are shown by lines and C, respectively. As can be seen from this figure, the stability of the ionic conductivity of the polymer compound of the present invention over time is far superior to that of the comparative example. In addition, the convergence value of the ionic conductivity of the polymer compound of the present invention is equal to or higher than the initial value of 2A, and the polymer compound of the present invention has a structure of the formula ([) with lithium l-butyrate, which is similar in shape to lithium methacrylate. Since the convergence value of ionic conductivity is higher than the conductivity of the composite membrane with the polymer (line C), the ionic conductivity of the polymer compound of this invention is based on the movement of only cations. It is shown.

−1〔発明の効果〕 以上述べたように1この発明の高分子化合物は、イオン
伝導度が良好で、興膜性に優れている。したがって、こ
の発明の高分子化合物は、各種エレクトロニクス部材の
固体電解質として有用である。
-1 [Effects of the Invention] As described above, the polymer compound of the present invention has good ionic conductivity and excellent film forming properties. Therefore, the polymer compound of the present invention is useful as a solid electrolyte for various electronic components.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明の高分子化合物を固体電解質として
組込んだリチウム電池の概略断面図1第2図は、この発
明の高分子化合物を固体電解質として組込んだエレクト
ロクロミック表示装置の概略断面図、第3図は、この発
明の高分子化合物のイオン伝導度の経時変化を比較例と
ともに示すグラフ図。 13.23・・・固体電解質 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図 第3図 4明(坊) 手続補正書 特許庁長官   志 賀  学 殿 1、事件の表示 特願昭59−168820号 2、発明の名称 高分子化合物およびイオン伝導体 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 土  1) 英  俊 4、代理人 住所  東京都港区虎ノ門1丁目 26番5号第17森ビル 7、補正の内容 (1)明細書第8頁19−行目ないし第9頁1行目にあ
る「その電解質の・・命異なるため」を「その電解質の
解離エネルギーやキャリヤーイオンとiるMイオンの移
動度が、Mイオンの種類に応じて異なるため」と訂正す
る。 〔2)明細書第8頁lO行目にある「テフロン」をrT
HFJと訂正する。 (3)明細書第21頁第12にある「電解質として」と
「用いる」との間に「、あるいは非帯電性材料として」
を挿入する。 (4)明細書第21頁第12行目にある「負極活物質」
を「負極集電体」と訂正する。 (5)明細書第21頁第12にある「形状」を「構造」
と訂正する。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a lithium battery incorporating the polymer compound of the present invention as a solid electrolyte. FIG. 2 is a schematic cross-section of an electrochromic display device incorporating the polymer compound of the present invention as a solid electrolyte. 3 are graphs showing changes over time in the ionic conductivity of the polymer compound of the present invention together with comparative examples. 13.23...Solid electrolyte applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Akira (Bo) Procedural amendments Commissioner of the Patent Office Manabu Shiga 1, Indication of the case Patent application Akira 59-168820 No. 2, Name of the invention: Polymer compound and ionic conductor 3, Relationship with the person making the amendment Patent applicant: 1) Shun Hide 4, Agent address: 1-26-5 Toranomon, Minato-ku, Tokyo No. 17 Mori Building 7, Contents of amendment (1) From page 8, line 19- to page 9, line 1 of the specification, “because the life of the electrolyte is different” has been changed to “the dissociation energy of the electrolyte and the carrier ion This is because the mobility of M ions differs depending on the type of M ions.'' [2] Replace "Teflon" on page 8, line 10 of the specification with rT.
Corrected to HFJ. (3) On page 21, item 12 of the specification, between “as an electrolyte” and “use”, “or as a non-chargeable material”
Insert. (4) “Negative electrode active material” on page 21, line 12 of the specification
is corrected to "negative electrode current collector". (5) "Shape" on page 21, No. 12 of the specification is "structure"
I am corrected.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (ここで、Rは水素またはメチル基、およびMは水素、
リチウム、ナトリウムまたはカリウム)で示される構造
単位1ないし40モル%と、式▲数式、化学式、表等が
あります▼ (ここで、Rは水素またはメチル基、R′は水素、メチ
ル基、エチル基、アセチル基またはプロピオニル基、お
よびnは3から20までの整数)で示される構造単位6
0ないし99モル%とを含有し、分子量が約1万ないし
約20万である高分子化合物。
(1) Formula ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ (Here, R is hydrogen or a methyl group, and M is hydrogen,
1 to 40 mol% of structural units represented by lithium, sodium or potassium) and formulas ▲mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (where R is hydrogen or methyl group, R' is hydrogen, methyl group, ethyl group) , an acetyl group or a propionyl group, and n is an integer from 3 to 20).
0 to 99 mol%, and has a molecular weight of about 10,000 to about 200,000.
(2)式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (ここで、Rは水素またはメチル基、およびMは水素、
リチウム、ナトリウムまたはカリウム)で示される構造
単位1ないし40モル%と、式▲数式、化学式、表等が
あります▼ (ここで、Rは水素またはメチル基、R′は水素、メチ
ル基、エチル基、アセチル基またはプロピオニル基、お
よびnは3から20までの整数)で示される構造単位6
0ないし99モル%とを含有し、分子量が約1万ないし
約20万である高分子化合物よりなるイオン伝導体。
(2) Formula ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ (Here, R is hydrogen or a methyl group, and M is hydrogen,
1 to 40 mol% of structural units represented by lithium, sodium or potassium) and formulas ▲mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (where R is hydrogen or methyl group, R' is hydrogen, methyl group, ethyl group) , an acetyl group or a propionyl group, and n is an integer from 3 to 20).
0 to 99 mol%, and has a molecular weight of about 10,000 to about 200,000.
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