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JP2001118603A - Porous sheet for forming polymer gel, polymer gel electrolyte using the same, and method for producing the same - Google Patents

Porous sheet for forming polymer gel, polymer gel electrolyte using the same, and method for producing the same

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Publication number
JP2001118603A
JP2001118603A JP29924899A JP29924899A JP2001118603A JP 2001118603 A JP2001118603 A JP 2001118603A JP 29924899 A JP29924899 A JP 29924899A JP 29924899 A JP29924899 A JP 29924899A JP 2001118603 A JP2001118603 A JP 2001118603A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polymer gel
porous sheet
electrolyte
sheet
polymer
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
JP29924899A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoyoshi Chiba
知義 千葉
Yoshihiko Hosako
芳彦 宝迫
Hidehiko Ohashi
英彦 大橋
Mitsuo Hamada
光夫 浜田
Chinami Iida
千奈美 飯田
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.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co 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 Mitsubishi Rayon Co Ltd filed Critical Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority to JP29924899A priority Critical patent/JP2001118603A/en
Publication of JP2001118603A publication Critical patent/JP2001118603A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電解液により膨潤及び/又はゲル化せしめる
ことにより高いイオン伝導度を示す高分子ゲル電解質を
形成しうる多孔質シート及びそれを用いた高分子ゲル電
解質、並びに、該ゲル電解質の製造方法の提供。 【解決手段】 少なくとも2種類以上のアクリロニトリ
ル系重合体の繊維状物から構成された繊維質シートであ
って、ジエチルカーボネートの液面に対して該繊維シー
トを垂直に浸漬したときに、ジエチルカーボネートの電
解液を1.5mm/min以上吸い上げる機能を備えた
繊維質シートであることを特徴とする高分子ゲル電解質
形成用多孔質シート状物。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a porous sheet capable of forming a polymer gel electrolyte having high ionic conductivity by swelling and / or gelling with an electrolyte, a polymer gel electrolyte using the same, and Provided is a method for producing the gel electrolyte. SOLUTION: This is a fibrous sheet composed of at least two or more kinds of fibrous materials of an acrylonitrile polymer, and when the fibrous sheet is immersed vertically with respect to the liquid surface of diethyl carbonate, A porous sheet material for forming a polymer gel electrolyte, which is a fibrous sheet having a function of sucking an electrolyte up to 1.5 mm / min or more.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はリチウム電池もしく
はリチウムイオン二次電池、電気二重層コンデンサー等
の各種電気デバイスに用いられている高分子ゲル電解質
形成用多孔質シート状物に関するものであり、更に詳し
くは、電解液により膨潤及び/又はゲル化せしめること
により高いイオン伝導度を示す高分子ゲル電解質を形成
しうる多孔質シート及びそれを用いた高分子ゲル電解
質、並びに、該ゲル電解質の製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a porous sheet for forming a polymer gel electrolyte used for various electric devices such as a lithium battery, a lithium ion secondary battery, and an electric double layer capacitor. More specifically, a porous sheet capable of forming a polymer gel electrolyte exhibiting high ionic conductivity by swelling and / or gelling with an electrolytic solution, a polymer gel electrolyte using the same, and a method for producing the gel electrolyte It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】LiCoO、LiMnO、LiNi
の如きリチウムの複合酸化物を正極活物質とし、L
i金属、Li合金や、Liを吸蔵、放出する能力を備え
た炭素材を負極、又は、負極活物質とし、LiBF
LiClO、LiPF等の電解質塩を溶解した有機
溶媒を電解液として使用するリチウムイオン電池は、エ
ネルギー密度が高く、サイクル特性にも優れていること
より、パソコン、携帯電話、ミニコンポ、ミニディスク
等の電子機器用電源として大きな発展を遂げている。
2. Description of the Related Art LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiNi
A lithium composite oxide such as O 2 is used as a positive electrode active material,
i metal, Li alloy, or a carbon material having the ability to insert and extract Li is used as a negative electrode or a negative electrode active material, and LiBF 4 ,
Lithium ion batteries using an organic solvent in which an electrolyte salt such as LiClO 4 or LiPF 6 is dissolved as an electrolyte have a high energy density and excellent cycle characteristics, and are therefore used in personal computers, mobile phones, mini components, mini disks, etc. Has been greatly developed as a power supply for electronic devices.

【0003】しかしながら、従来開発されてきたリチウ
ムイオン電池は、電解液として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有機溶媒を用いているた
め、当該電池に内部短絡や外部短絡などの不都合が生
じ、電池温度が上昇した場合、電解液が揮散し、電池が
爆発したり、火災発生を起こしたりするという難点があ
った。
However, lithium ion batteries that have been conventionally developed use an organic solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate as an electrolytic solution, so that the batteries suffer from inconveniences such as internal short-circuits and external short-circuits, and the battery temperature is reduced. When it rises, there is a problem that the electrolyte volatilizes and the battery explodes or a fire occurs.

【0004】このような危険性を回避するため、正負極
間にポリオレフィン系の微多孔膜がセパレータとして用
いられている。しかし、現行のセパレータは空孔率が2
0〜40%と低く、セパレータの微孔以外の部分はイオ
ン伝導に寄与しないことから、セパレータと電解液を組
み合わせたもののイオン伝導度は電解液のみの系に比し
て極めて低い事が知られている。さらにポリオレフィン
系の材料は電解液に対して膨潤しないため、電池が高温
雰囲気に曝された場合などにおいてもセパレータが電解
質を固形化できないので液漏れを防ぐことができないと
いう問題点があった。
In order to avoid such danger, a microporous polyolefin film is used as a separator between the positive and negative electrodes. However, the current separator has a porosity of 2
It is known that the ion conductivity of the combination of the separator and the electrolytic solution is extremely lower than that of the system using only the electrolytic solution because the portion other than the micropores of the separator does not contribute to ionic conduction. ing. Furthermore, since the polyolefin-based material does not swell with respect to the electrolytic solution, there is a problem that even if the battery is exposed to a high-temperature atmosphere, the separator cannot solidify the electrolyte and thus cannot prevent liquid leakage.

【0005】ポリオレフィン系繊維の不織布に電解液を
含浸し保持する方法も公知であるが、不織布は一般に1
00μm以上と厚く、電極間距離が大きく空いてしまう
ため内部抵抗低減が課題のリチウム電池には好ましくな
く、また薄い不織布を用いると厚さ方向の緻密性が不足
するため電極間のソフトショートが容易に起こるという
問題がある。
[0005] A method of impregnating and holding an electrolytic solution in a nonwoven fabric of polyolefin-based fibers is also known.
Since the thickness is as large as 00 μm or more and the distance between the electrodes is large, it is not preferable for a lithium battery in which the reduction of internal resistance is a problem. Also, if a thin nonwoven fabric is used, the denseness in the thickness direction is insufficient, so that a soft short between the electrodes is easy. There is a problem that occurs.

【0006】また、特開平7−320781号公報には
ビニル系重合体を溶解し、この溶液にLiClOを加
えた溶液を流延し、溶媒を揮散せしめて固体電解質とし
たフィルムにプロピレンカーボネートをプロピレンカー
ボネート対フィルムとの重量比で4:1となるように室
温で含浸し、ゲル電解質としたものが示されているが、
フィルムへのプロピレンカーボネートの含浸性は余り良
好ではないとともに得られたゲル構造の電解液保持性も
良好でないため、当該ゲル電解質を用いた電池も液漏れ
を起こしやすいという難点がある。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-32081 discloses a method in which a vinyl polymer is dissolved, a solution obtained by adding LiClO 4 to this solution is cast, and propylene carbonate is added to a film obtained by evaporating the solvent to form a solid electrolyte. It is impregnated at room temperature so that the weight ratio of propylene carbonate to film becomes 4: 1 to form a gel electrolyte,
Since the impregnating property of the film with propylene carbonate is not very good and the obtained gel structure does not have good electrolyte retention, the battery using the gel electrolyte also has a problem that liquid leakage easily occurs.

【0007】特開平10−144137号公報にはアク
リロニトリル系短繊維を抄紙したシートに電解液を添加
し、加熱することなく室温以下に冷却することでシート
状のゲル電解質を得る方法が示されているが、このゲル
電解質は耐熱性に乏しく、加熱すると直ちに流動性化す
るという問題点がある。
JP-A-10-144137 discloses a method for obtaining a sheet-like gel electrolyte by adding an electrolytic solution to a sheet made of acrylonitrile-based short fibers and cooling the sheet to a room temperature or lower without heating. However, there is a problem that this gel electrolyte has poor heat resistance and becomes fluid immediately upon heating.

【0008】一般に高分子固体電解質やゲル電解質はポ
リマーを溶解した溶液を流延し、溶媒を除去してフィル
ム状物とし次いで非水電解液を含浸するキャスト法が一
般的である。しかしながら、キャスト法にて作成した電
解質は残留溶媒の問題があり、電気化学的安定性を要求
される用途にはむかない。さらに、フィルムの場合は電
解液の吸液性が低く、電解液が均一に行き渡らずに溶解
斑のあるゲル電解質が形成されるという問題点があっ
た。
In general, a casting method in which a polymer solid electrolyte or a gel electrolyte is cast from a solution in which a polymer is dissolved, a solvent is removed to form a film, and then a non-aqueous electrolyte is impregnated. However, the electrolyte prepared by the casting method has a problem of a residual solvent, and is not suitable for applications requiring electrochemical stability. Furthermore, in the case of a film, there is a problem that the electrolyte absorbency of the electrolyte is low, and the electrolyte does not spread evenly to form a gel electrolyte having spots of dissolution.

【0009】また、電解質シートを構成するポリマーの
溶解性が高いと高温でゲル状シートが軟化して力学強度
が弱くなり、一方その溶解性が低いポリマーより作った
シートは低粘度溶媒を含む電解液の吸液性が劣り、ゲル
電解質の低温でのイオン伝導度の低下を招来するという
問題点がある。これについては、特開平10−2613
15号公報に示されているように、共重合成分および共
重合比の少なくとも一方が異なる2種類以上のアクリロ
ニトリル共重合体の粉末同士の混合物に電解液を加えて
流延し、加熱後冷却して電解質シートとする方法が示さ
れているが、得られたゲル電解質シートはその粘弾性に
基づく粘着性を有し、その取り扱い性が悪く、電池組立
工程での取り扱いに難点があり、伸びるため均一な特性
を備えた電解質層を備えた電池作成用のゲル電解質とし
ては未だ不十分なものである。
Also, if the polymer constituting the electrolyte sheet has high solubility, the gel sheet softens at high temperature and the mechanical strength becomes weak. On the other hand, the sheet made of the polymer having low solubility has the problem that an electrolyte containing a low viscosity solvent contains There is a problem that the liquid absorbing property of the liquid is poor and the ion conductivity of the gel electrolyte is lowered at a low temperature. This is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2613.
As shown in Japanese Patent Publication No. 15, an electrolytic solution is added to a mixture of powders of two or more acrylonitrile copolymers having at least one of a copolymerization component and a copolymerization ratio different from each other, cast, heated, and cooled. However, the resulting gel electrolyte sheet has tackiness based on its viscoelasticity, its handleability is poor, there is a difficulty in handling in the battery assembly process, and it is stretched. It is still insufficient as a gel electrolyte for producing a battery provided with an electrolyte layer having uniform characteristics.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、上記従
来技術の問題の解決し得た高いイオン伝導度を有し、か
つ電解質シートの厚さ方向の十分な緻密性を有すること
からソフトショートを防止できた電解質シートを得るこ
と、さらに電解液の吸液性の優れた、生産性の良好な高
分子ゲル電解質形成用繊維質シートを得るべく検討した
結果、本発明を完成した。
SUMMARY OF THE INVENTION The inventors of the present invention have a high ionic conductivity that can solve the above-mentioned problems of the prior art, and have a sufficient density in the thickness direction of the electrolyte sheet. The present invention was completed as a result of studying to obtain an electrolyte sheet which could prevent short-circuiting and to obtain a polymer gel electrolyte-forming fibrous sheet having excellent electrolyte absorption and good productivity.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、有機溶媒
に可溶でゲル形成性の重合体、又は、膨潤性の繊維状
物、あるいは有機溶媒に可溶でゲル形成性の重合体の繊
維状物と有機溶媒に膨潤する重合体の繊維状物との組み
合わせより成るシート状物であって、多孔質構造を有す
る重合体シートを用いることにより、上記課題を解決し
うる事を見いだしたものであり、その要旨とするところ
は少なくとも2種類以上のアクリロニトリル系重合体の
繊維状物から構成された繊維質シート状物であって該シ
ートを、ジエチルカーボネートに垂直に浸漬したとき
に、電解液を1.5mm/min以上吸い上げる機能を
有することを特徴とする高分子ゲル電解質形成用多孔質
シート状物及びそれを用いた高分子ゲル電解質、ならび
に前記多孔質シート状物に非水電解液を含浸し、50〜
75℃で1〜20分間加熱し、室温で6〜12時間冷却
保持することによりゲル化または膨潤せしめて得られる
高分子固体電解質の製造方法にある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have developed a gel-forming polymer soluble in an organic solvent, a swellable fibrous material, or a gel-forming polymer soluble in an organic solvent. It has been found that the above-mentioned problems can be solved by using a polymer sheet having a porous structure, which is a sheet-like material comprising a combination of a fibrous material of the above and a fibrous material of a polymer which swells in an organic solvent. The gist is a fibrous sheet composed of at least two or more acrylonitrile-based polymer fibrous materials, and when the sheet is vertically immersed in diethyl carbonate, A porous sheet material for forming a polymer gel electrolyte, which has a function of sucking an electrolytic solution at 1.5 mm / min or more, a polymer gel electrolyte using the same, and the porous sheet material Impregnated with a non-aqueous electrolyte solution, 50
This is a method for producing a polymer solid electrolyte obtained by heating at 75 ° C. for 1 to 20 minutes and cooling and holding at room temperature for 6 to 12 hours to gel or swell.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下に本発明をさらに詳しく説明
する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below in more detail.

【0013】本発明における多孔質シート状物は、少な
くとも2種類以上のアクリロニトリル系重合体の繊維状
物から構成され、繊維質シートであり該シートをジエチ
ルカーボネートの液面に対して垂直に浸漬したときに、
電解液を1.5mm/min以上吸い上げることができ
るものである。
The porous sheet material in the present invention is composed of at least two or more kinds of acrylonitrile polymer fibrous materials, and is a fibrous sheet which is immersed perpendicularly to the liquid surface of diethyl carbonate. sometimes,
Electrolyte can be sucked up at 1.5 mm / min or more.

【0014】ゲル電解質を構成する材料である多孔質シ
ートは、電解液の吸液性が高いことが望ましい。本発明
におけるゲル電解質は、繊維質シートを構成する可溶性
ポリマーを一旦電解液に加熱溶解した後、冷却してゲル
形成をさせている。したがって、もしその電解液の吸液
性が低ければ、それだけ電解液がシート中に均一に行き
渡らないことがあり、溶解斑の原因となる。さらにこの
溶解斑が得られた固体電解質のイオン伝導度を低下させ
る原因にもなり、好ましくない。本発明の繊維状シート
状物に非水電解液を含浸させると、非水電解液は、本発
明の繊維状シ−ト状物の毛管現象を利用して極めて短時
間にシ−ト状物を構成する繊維間に均一に浸透する。
It is desirable that the porous sheet, which is a material constituting the gel electrolyte, has a high electrolyte absorbing property. In the gel electrolyte of the present invention, the soluble polymer constituting the fibrous sheet is once dissolved in an electrolytic solution by heating and then cooled to form a gel. Therefore, if the electrolytic solution has a low liquid absorbing property, the electrolytic solution may not be evenly distributed in the sheet, which may cause dissolution spots. Further, the dissolution spots are also a cause of lowering the ionic conductivity of the obtained solid electrolyte, which is not preferable. When the fibrous sheet of the present invention is impregnated with a non-aqueous electrolyte, the non-aqueous electrolyte can be used in a very short time by utilizing the capillary phenomenon of the fibrous sheet of the present invention. Uniformly penetrate between the fibers constituting

【0015】さらに、本発明の多孔質シート状物の空孔
率は40〜60%あることが好ましい。このシート状物
中の空孔はゲル電解質としたときに高いイオン伝導度を
維持するため必要であり、その尺度として空孔率を用い
る。ここで言う空孔率とは空孔率=(空孔容積/シート
容積)×100の数式から算出される、シートにおける
空隙の体積分率である。空孔率が40%未満のシート状
物であると、電解液の浸透性が低く、十分にシート内部
まで電解液が行き渡らず、イオン伝導度の高い高分子ゲ
ルを作る事が難しい。また、空孔率が60%を越える
と、シートの厚さ方向の緻密性が低くなり、固体電解質
のソフトショートの原因になり好ましくない。
The porosity of the porous sheet of the present invention is preferably 40 to 60%. The porosity in the sheet is necessary to maintain high ionic conductivity when the gel electrolyte is used, and the porosity is used as a measure thereof. The porosity referred to here is a volume fraction of voids in the sheet, calculated from a formula of porosity = (pore volume / sheet volume) × 100. If the porosity of the sheet is less than 40%, the permeability of the electrolyte is low, the electrolyte does not sufficiently reach the inside of the sheet, and it is difficult to produce a polymer gel having high ionic conductivity. On the other hand, if the porosity exceeds 60%, the density in the thickness direction of the sheet becomes low, which causes a soft short circuit of the solid electrolyte, which is not preferable.

【0016】また、本発明の多孔質シートは厚さが50
μm以下、さらに好ましくは30μm以下である事が好
ましい。シート状物の厚みが50μmを越えると、該シ
ート状物を用いた高分子ゲル電解質の内部抵抗が増大し
好ましくない。
The porous sheet of the present invention has a thickness of 50
It is preferably at most 30 μm, more preferably at most 30 μm. If the thickness of the sheet exceeds 50 μm, the internal resistance of the polymer gel electrolyte using the sheet increases, which is not preferable.

【0017】また、本発明のシート状物を構成する繊維
状高分子重合体は、高分子重合体を溶融紡糸法、湿式紡
糸法、乾式紡糸法、複合紡糸法による海島繊維形成法、
分割繊維形成法等により紡糸して得た、好ましくは直径
1〜20μmの短繊維状物、又は、フラッシュ紡糸法
や、高分子重合体の溶液を、その凝固力を有する液体又
は気体の高流速乱流液体流中へ吐出し、せん断流下で凝
固することにより、作られるパルプ状物などが好まし
い。この際、用いる高分子としては2種以上用い複合紡
糸法、混合紡糸法にて繊維状物又はパルプ状物を形成す
る事ができる。
The fibrous polymer constituting the sheet of the present invention may be prepared by melt spinning, wet spinning, dry spinning, or sea-island fiber forming by composite spinning.
A short fibrous material having a diameter of preferably 1 to 20 μm, obtained by spinning by a split fiber forming method or the like, or a flash spinning method or a solution of a high-molecular polymer, and a high flow rate of a liquid or gas having a coagulating force. A pulp-like material produced by discharging into a turbulent liquid flow and solidifying under a shear flow is preferable. At this time, a fibrous substance or a pulp-like substance can be formed by a composite spinning method or a mixed spinning method using two or more kinds of polymers to be used.

【0018】上記短繊維の場合、繊維の直径は1〜20
μm、長さは2〜5mmが望ましい。これは、直径が2
0μmを越えて繊維直径が大きすぎると薄い均一なシー
トを作る事が難しくなり、また繊維長が5mmを越えた
ものもやはりシート斑の原因となるため好ましくない。
一方、直径1μm未満の繊維は紡糸が困難になり、生産
性も低く、また繊維長2mm未満の繊維を用いて作った
多孔質シートはシートの強度が低下するので好ましくな
い。
In the case of the above short fibers, the diameter of the fibers is from 1 to 20.
μm and a length of 2 to 5 mm are desirable. It has a diameter of 2
If the fiber diameter exceeds 0 μm and the fiber diameter is too large, it is difficult to produce a thin and uniform sheet, and a fiber length exceeding 5 mm also causes sheet unevenness, which is not preferable.
On the other hand, fibers having a diameter of less than 1 μm make spinning difficult and have low productivity, and a porous sheet made using fibers having a fiber length of less than 2 mm is not preferred because the strength of the sheet is reduced.

【0019】上記パルプ状物は繊維状の幹から直径が数
μm以下のフィブリルを多数分岐した構造で、このパル
プ状物より作ったシート状物は繊維同士の絡み合いが効
率よく形成されており、薄いシート状物であってもその
取り扱い性に優れていると共にその特異構造により非水
電解液の含浸特性に優れているという特徴を有してい
る。
The pulp-like material has a structure in which fibrils having a diameter of several μm or less are branched from a fibrous trunk, and a sheet-like material made from this pulp-like material is efficiently entangled with fibers. Even if it is a thin sheet-shaped material, it has the characteristics that it is excellent in handleability and excellent in impregnation characteristics of a non-aqueous electrolyte due to its unique structure.

【0020】上記パルプは直径5〜20μmの直径を有
する繊維状の幹から、多数の直径0.2〜1μmのフィ
ブリル繊維が分岐した構造体であることが好ましい。こ
れら繊維状物より本発明のシート状物を作るには、通常
用いられる不織布製造法、パルプ状物の分散液を抄紙法
により抄造してシート化する方法等を用いることができ
るが、薄く均一な多孔質シートを製造するのに有利な湿
式抄造方式が好ましい。湿式抄造でシート化を行う場
合、抄造工程中、湿潤状態のシートをネット/ネット間
のトランスファーを行う必要があり、湿潤状態のシート
強度が必要になる。この強度は繊維同士の絡みによって
得られるものであり、上記アクリロニトリル系重合体パ
ルプの分岐した構造が本発明の多孔質シートの強度向上
に大きく寄与している。このような構造体は特開平9−
241917号公報に開示されている方法で効率的に生
成することができる。
The pulp preferably has a structure in which a large number of fibril fibers having a diameter of 0.2 to 1 μm are branched from a fibrous trunk having a diameter of 5 to 20 μm. In order to make the sheet-like material of the present invention from these fibrous materials, a generally used nonwoven fabric manufacturing method, a method in which a dispersion of a pulp-like material is formed into a sheet by a papermaking method, and the like can be used. Preferred is a wet papermaking system that is advantageous for producing a porous sheet. When the sheet is formed by wet papermaking, it is necessary to transfer the wet sheet between nets during the papermaking process, and the wet sheet strength is required. This strength is obtained by entanglement of the fibers, and the branched structure of the acrylonitrile polymer pulp greatly contributes to the improvement of the strength of the porous sheet of the present invention. Such a structure is disclosed in
It can be efficiently generated by the method disclosed in JP-A-241917.

【0021】また、上記短繊維は、シート長手方向の強
度向上に寄与する。リチウムイオン二次電池の通常の製
造工程は、正極と負極の間にセパレータを挟んだ積層物
に張力をかけてロール状に巻き取る工程である。したが
って、ゲル電解質前駆体である本発明の多孔質シート
は、現行セパレータの代わりとして、上記製造工程に組
み込むことができることが好ましく、上記巻き取り張力
に対し破断しないだけの強度を有する。短繊維の割合を
増やすほど、シート長手方向の強度が向上するが、短繊
維が過剰となると厚さ方向の緻密性は減少するため該シ
ートから作った電解質はソフトショートを起こすので短
絡の危険性が増大する。好ましくは、アクリロニトリル
系重合体の短繊維とパルプ状物との混合の割合は25〜
50wt%/75〜50wt%である。
The short fibers contribute to an improvement in the strength in the longitudinal direction of the sheet. A typical manufacturing process of a lithium ion secondary battery is a process of applying tension to a laminate in which a separator is sandwiched between a positive electrode and a negative electrode and winding the laminate into a roll. Therefore, it is preferable that the porous sheet of the present invention, which is a gel electrolyte precursor, can be incorporated in the above-described manufacturing process as a substitute for the current separator, and has a strength that does not break the winding tension. As the proportion of short fibers increases, the strength in the longitudinal direction of the sheet increases, but if the short fibers are excessive, the denseness in the thickness direction decreases. Increase. Preferably, the mixing ratio of the acrylonitrile polymer short fiber and the pulp-like material is 25 to
50 wt% / 75 to 50 wt%.

【0022】上記アクリロニトリル系重合体は、アクリ
ロニトリルを主成分とする重合体であり、その有機電解
液とのゲル形成の点および得られる高分子ゲルのイオン
伝導性の点から、アクリロニトリルユニットを50mo
l%以上、特に70mol%以上含有する事が好まし
い。
The acrylonitrile-based polymer is a polymer containing acrylonitrile as a main component. From the viewpoint of gel formation with an organic electrolyte and the ionic conductivity of the resulting polymer gel, the acrylonitrile unit is composed of 50 mo.
It is preferable to contain 1% or more, especially 70 mol% or more.

【0023】リチウム二次電池に使用されるイオン導電
性のポリマーゲル電解質として、有機電解液に溶解可能
な、ポリアクリロニトリル系重合体、ポリエチレングリ
コール、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリ
デンなどが提案されている。中でも、アクリロニトリル
系共重合体は、イオン導電性、安全性の確保、繊維構造
体への賦形が容易であることから、他の有機高分子材料
に比べて本発明の多孔質シ−トを効率的に構成する事が
できる。
As an ionic conductive polymer gel electrolyte used in a lithium secondary battery, polyacrylonitrile-based polymers, polyethylene glycol, polymethyl methacrylate, polyvinylidene fluoride, etc., which are soluble in an organic electrolyte, have been proposed. . Above all, acrylonitrile copolymers have higher porosity of the porous sheet of the present invention than other organic polymer materials because ionic conductivity, safety are ensured, and shaping into a fiber structure is easy. It can be configured efficiently.

【0024】アクリロニトリルとの共重合成分として
は、該共重合体の非水溶媒への溶解性と得られた高分子
ゲルのイオン伝導性を損なわない限り、特に限定するも
のではなく、例えばアルキル(メタ)アクリレート、酢
酸ビニル、メタクリロニトリル、塩化ビニル、塩化ビニ
リデン、スチレンなどが用いられる。中でも、アクリル
酸エステルユニット或いは酢酸ビニルユニットを共重合
することが好ましく、その共重合量は3〜8mol%で
あることが好ましい。このようなコモノマーを共重合す
ることにより、これらのアクリロニトリル系重合体は、
例えばジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、
エチルメチルカーボネート等の低粘度溶媒を含む電解液
でもゲル形成が可能になり、低温においても高いイオン
伝導度を有するゲル電解質となりうる。
The component to be copolymerized with acrylonitrile is not particularly limited as long as the solubility of the copolymer in a non-aqueous solvent and the ionic conductivity of the obtained polymer gel are not impaired. (Meth) acrylate, vinyl acetate, methacrylonitrile, vinyl chloride, vinylidene chloride, styrene and the like are used. Especially, it is preferable to copolymerize an acrylate unit or a vinyl acetate unit, and it is preferable that the copolymerization amount is 3 to 8 mol%. By copolymerizing such comonomers, these acrylonitrile polymers are
For example, dimethyl carbonate, diethyl carbonate,
Gel formation is possible even with an electrolyte containing a low-viscosity solvent such as ethyl methyl carbonate, and a gel electrolyte having high ionic conductivity even at low temperatures can be obtained.

【0025】本発明を実施するに際しては、共重合モノ
マー種、又は、その共重合組成比の少なくとも1種が異
なる2種以上のアクリロニトリル系重合体より作った短
繊維、又は、パルプ状物を用いたこれらのアクリロニト
リル系重合体は、非水電解液に対する溶解性、ゲル形成
性又は膨潤性が異なるので、上記割合で混合した繊維質
シート状物とすることにより、該繊維質シートに非水電
解液を含浸して作成した固体高分子電解質は、高温にお
ける形状保持性、非水電解液の保持性に優れ、且つ、0
℃以下の低温における高度なイオン導電性を有するもの
ができる。
In practicing the present invention, a short fiber or a pulp-like material made from two or more acrylonitrile-based polymers having different copolymerization monomer ratios or at least one copolymerization composition ratio is used. These acrylonitrile-based polymers differ in solubility, gel-forming property, or swelling property in a non-aqueous electrolyte. Therefore, by forming a fibrous sheet-like material mixed in the above ratio, the fibrous sheet is subjected to non-aqueous electrolysis. The solid polymer electrolyte prepared by impregnating the liquid is excellent in shape retention at high temperatures and non-aqueous electrolyte retention,
A product having high ionic conductivity at a low temperature of not more than ℃ can be obtained.

【0026】本発明の多孔質シートの好適な製造方法と
しては、湿式抄造方式が好ましく用いることが出来る。
これらの抄紙法においては、アクリロニトリル系重合体
パルプ状物と短繊維とを混抄紙することで前述したよう
な厚さ30〜75μmの多孔質シ−ト状物を作る事がで
き、さらに該多孔質シートをヒートプレスする事によ
り、厚さ20〜40μmの均一な多孔質シートを製造す
る事が可能である。また製造された多孔質シートには、
繊維間に適度な空間を有しており、特別な多孔化処理を
必要としない。またシートの空孔率は短繊維の直径やパ
ルプ状物の分岐度などの形状や、配合比、坪量、抄紙後
のプレス温度、圧力などを変えることにより、制御する
ことが可能である。
As a preferred method for producing the porous sheet of the present invention, a wet papermaking method can be preferably used.
In these papermaking methods, the above-described porous sheet having a thickness of 30 to 75 μm can be prepared by mixing and mixing acrylonitrile-based polymer pulp and short fibers. By heat-pressing the porous sheet, it is possible to produce a uniform porous sheet having a thickness of 20 to 40 μm. Also, in the manufactured porous sheet,
It has a moderate space between the fibers and does not require special porous treatment. The porosity of the sheet can be controlled by changing the shape such as the diameter of short fibers and the degree of branching of the pulp, the mixing ratio, the basis weight, the pressing temperature after papermaking, the pressure, and the like.

【0027】本発明の高分子ゲル電解質を作るに際して
用いる非水電解液としてはイオン導電を行わせる電解質
塩と、当該電解質を溶解する非水溶媒とからなるもので
ある。電解質塩としては種々の有機、無機の電解質塩を
用い、例えばLiClO、LiBF、LiPF
LiCFSO、LiAsF、LiSCN、Li
I、LiAlOをその代表例として挙げることができ
る。また非水溶媒としては、非誘電率が高いこと、化学
的に特に電気化学的に安定であること、長期保存安定性
に優れている事などが要求され、環状カーボネート類、
鎖状カーボネート類を用いることが好ましく、例えば、
プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチ
レンカーボネート等の環状カーボネート、γ−ブチロラ
クトン等の環状エステル、テトラメチルスルフォラン、
N−メチルピロリドン、ジメチルフォルムアミド、ジメ
チルアセトアミド、ジメチルスルフォキシド、ヘキサメ
チルスルフォアミド、ピリジンやこれらの誘導体等の
他、ジメトキシエタン、エトキシメトキシエタン、ジエ
トキシエタン等の鎖状エーテル、テトラヒドロフラン、
ジオキソラン、ジオキサン等の環状エーテル、ジメチル
カーボネートやジエチルカーボネート等の鎖状カーボネ
ートやこれらの誘導体、アセトニトリル、ニトロメタ
ン、1、3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等を挙げ
ることができる。
The non-aqueous electrolyte used for preparing the polymer gel electrolyte of the present invention comprises an electrolyte salt for conducting ionic conduction and a non-aqueous solvent for dissolving the electrolyte. As the electrolyte salt, various organic and inorganic electrolyte salts are used. For example, LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 ,
LiCF 3 SO 3 , LiAsF 6 , LiSCN, Li
I and LiAlO 4 can be mentioned as typical examples. The non-aqueous solvent is required to have a high non-dielectric constant, to be chemically particularly electrochemically stable, to have excellent long-term storage stability, and to be used in cyclic carbonates,
It is preferable to use chain carbonates, for example,
Propylene carbonate, ethylene carbonate, cyclic carbonate such as butylene carbonate, cyclic ester such as γ-butyrolactone, tetramethylsulfolane,
N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, hexamethylsulfamide, pyridine and derivatives thereof, as well as dimethoxyethane, ethoxymethoxyethane, chain ethers such as diethoxyethane, tetrahydrofuran,
Examples thereof include cyclic ethers such as dioxolan and dioxane, chain carbonates such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate, derivatives thereof, acetonitrile, nitromethane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, and the like.

【0028】本発明の高分子ゲル電解質は、本発明の多
孔質シート状物に非水電解液を含浸し繊維質シート状物
をゲル化せしめることにより作られるが、リチウム二次
電池を作る場合には正極活物質シートと負極活物質シー
トとの間に予め非水電解質を含浸し、ゲル化した本発明
のシート状の高分子ゲル電解質を挟持固定化するか、或
いは正極活物質シートと負極活物質シートとの間に本発
明の繊維質シート状物を挟持させた後、非水電解液を含
浸し、ゲル化させる方法も取り得る。本発明の繊維状高
分子重合体を用いたシート状物は非水電解液の含浸、ゲ
ル化が容易であり、従来開発されてきた高分子ゲル電解
質に比べ、ゲル状固体電解質層の形成が極めて容易であ
り、その取り扱い性が良好であるという大きな特徴を有
している。
The polymer gel electrolyte of the present invention is prepared by impregnating the porous sheet material of the present invention with a non-aqueous electrolyte to gel the fibrous sheet material. A non-aqueous electrolyte is previously impregnated between the positive electrode active material sheet and the negative electrode active material sheet, and the gelled sheet-like polymer gel electrolyte of the present invention is sandwiched and fixed, or the positive electrode active material sheet and the negative electrode After the fibrous sheet material of the present invention is sandwiched between the active material sheet and the active material sheet, a method of impregnating with a non-aqueous electrolyte and gelling can be employed. The sheet-like material using the fibrous polymer of the present invention can be easily impregnated with a non-aqueous electrolyte and gelled, and can form a gel-like solid electrolyte layer compared to a conventionally developed polymer gel electrolyte. It is very easy and has a great feature that its handleability is good.

【0029】本発明の繊維状シート状物と非水電解液と
の含浸比は95/5〜10/90(重量比)の割合を通
常用いることが出来るが、より好ましくは30/70〜
10/90(重量比)の割合である。本発明の繊維状シ
ート状物に非水電解液を含浸させると、非水電解液は、
本発明の繊維状シート状物の毛管現象を利用して極めて
短時間にシート状物を構成する繊維間に均一に浸透す
る。非水電解液の組成によってシートに最適の加熱条件
は変動するが、適切な加熱条件は50〜75℃、1〜1
5分間である。それ以上の温度に加熱すると溶媒の揮発
や電解質塩の劣化などが生じ、ゲル電解質の物性は低下
する。また、加熱が不十分ではゲル電解質が十分に形成
されず、ソフトショートやイオン伝導度の低下の原因と
なる。加熱後、シートを室温で6〜12時間保持するこ
とにより、本発明のゲル電解質シートとすることができ
る。短繊維やフィブリル状物、パルプ状物を用いたシー
ト状物は繊維自体の表面積を大きくすることができるた
め、非水電解液との接触性が特に良好であり、短時間で
高分子ゲル電解質を作り得るという大きな特徴を有す
る。また、本発明の繊維質シート状物は配向繊維を使用
しているため、非水電解液に浸漬後も繊維の一部が構造
を保つため、加熱後もシート強度が維持されることか
ら、電池を組む際のショートが生じず、ポリマー粉体を
使用する電池製造ラインに比して生産性を向上させるこ
とができる。
The impregnation ratio of the fibrous sheet material of the present invention and the non-aqueous electrolyte can be usually in the range of 95/5 to 10/90 (weight ratio), and more preferably 30/70 to 90/90.
The ratio is 10/90 (weight ratio). When the fibrous sheet of the present invention is impregnated with a non-aqueous electrolyte, the non-aqueous electrolyte is
Utilizing the capillary phenomenon of the fibrous sheet material of the present invention, it permeates uniformly between the fibers constituting the sheet material in a very short time. The optimum heating conditions for the sheet vary depending on the composition of the non-aqueous electrolyte, but the appropriate heating conditions are 50 to 75 ° C. and 1 to 1
5 minutes. When heated to a temperature higher than that, volatilization of the solvent and deterioration of the electrolyte salt occur, and the physical properties of the gel electrolyte deteriorate. On the other hand, if the heating is insufficient, the gel electrolyte is not sufficiently formed, which causes a soft short and a decrease in ionic conductivity. After the heating, the sheet is held at room temperature for 6 to 12 hours to obtain the gel electrolyte sheet of the present invention. Sheets made from short fibers, fibrils, or pulp can increase the surface area of the fibers themselves, so they have particularly good contact with non-aqueous electrolytes and polymer gel electrolytes in a short time. It has a great feature that it can be made. Further, since the fibrous sheet-like material of the present invention uses oriented fibers, a part of the fibers retains the structure even after immersion in the non-aqueous electrolyte, so that the sheet strength is maintained even after heating, No short circuit occurs when assembling the battery, and the productivity can be improved as compared to a battery production line using a polymer powder.

【0030】[0030]

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

【0031】〔実施例1〕重合体組成がアクリロニトリ
ル95mol%、酢酸ビニル5mol%のアクリロニト
リル系共重合体をジメチルアセトアミドに濃度が13w
t%になるように溶解した。この重合体溶液を、特開平
9−241917号公報に開示されている手法に準じ
て、直径が0.2mmφの溶液吐出口、直径が2mm
φ、長さが10mmの円筒状の混合セル部、水蒸気流路
がスリット状で開度を250μmに調整し、溶液流路の
中心線とスリット中心線のなす角度が60度になるよう
に作成したノズルを用いて、該高分子溶液の供給量を4
0ml/min、水蒸気の供給圧を0.39MPaとし
て、温度30℃の水中へ噴出し、アクリロニトリル系共
重合体のパルプ状物を得た。
Example 1 An acrylonitrile copolymer having a polymer composition of 95 mol% of acrylonitrile and 5 mol% of vinyl acetate was added to dimethylacetamide at a concentration of 13 w.
It dissolved so that it might become t%. According to the method disclosed in JP-A-9-241917, a solution discharge port having a diameter of 0.2 mmφ and a diameter of 2 mm were prepared.
φ, a cylindrical mixing cell with a length of 10 mm, a water vapor flow path is slit-shaped, the opening is adjusted to 250 μm, and the angle between the center line of the solution flow path and the slit center line is 60 degrees. Using the nozzle, the supply amount of the polymer solution was 4
The mixture was jetted into water at a temperature of 30 ° C. at 0 ml / min and a supply pressure of steam of 0.39 MPa to obtain a pulp-like acrylonitrile copolymer.

【0032】このアクリロニトリル系共重合体パルプ状
物を、水に分散し家庭用ミキサーで10分間叩解処理を
行った。叩解処理後の水分散液を一部取り出し、乾燥し
て得たパルプを走査型電子顕微鏡を用いて形態観察を行
ったところ、直径5〜20μmの直径を有する繊維状の
幹から、多数の直径0.2μm〜1μm程度のフィブリ
ル状の繊維が分岐している構造が認められた。
The acrylonitrile copolymer pulp was dispersed in water and beaten for 10 minutes with a household mixer. A part of the aqueous dispersion after the beating treatment was taken out, and the pulp obtained by drying was subjected to morphological observation using a scanning electron microscope. From the fibrous trunk having a diameter of 5 to 20 μm, a large number of diameters were obtained. A structure in which fibril-like fibers of about 0.2 μm to 1 μm were branched was observed.

【0033】次に、アクリロニトリル96.3mol
%、アクリル酸メチル3.7mol%の重合体18質量
部を、82質量部のジメチルアセトアミドに溶解し、ア
クリロニトリル重合体溶液を作成した。この溶液を孔径
0.027mmφのノズルより凝固液中に押し出し、洗
浄、延伸、乾燥後0.2dtexのアクリロニトリル系
繊維を得た。
Next, 96.3 mol of acrylonitrile
%, And 3.7 parts by mass of methyl acrylate, 18 parts by mass of a polymer were dissolved in 82 parts by mass of dimethylacetamide to prepare an acrylonitrile polymer solution. This solution was extruded from a nozzle having a pore diameter of 0.027 mmφ into a coagulation liquid, washed, stretched and dried to obtain 0.2 dtex acrylonitrile fiber.

【0034】上記の如くして得たアクリロニトリル重合
体パルプ状物10質量部とアクリロニトリル系繊維を3
mmにカットしたもの10質量部を混合し、この混合物
の水分散液を調製した。この水分散液を用いて、標準角
形シートマシンを用いてJIS P−8209法に準じ
て湿式抄紙を行った。
10 parts by mass of the acrylonitrile polymer pulp obtained as described above and 3 parts of acrylonitrile fiber
10 parts by mass cut into mm were mixed to prepare an aqueous dispersion of this mixture. Using this aqueous dispersion, wet papermaking was performed using a standard square sheet machine according to JIS P-8209.

【0035】得られた繊維質シート状物の坪量は15g
/m、シート平均厚みをJISP−8118に準じて
測定したところ61μmであった。このシートを裁断し
短冊状の試験片を調製し、JIS P−8113に準じ
て試験片の引っ張り強さ試験を行った。15mm幅の試
験片は6.3N/15mmの破断強度を有していた。こ
のシートの空孔率を数式:空孔率=(空孔容積/シート
容積)×100から算出したところ、78%であった。
The basis weight of the obtained fibrous sheet is 15 g.
/ M 2 , and the average sheet thickness measured according to JISP-8118 was 61 μm. This sheet was cut to prepare a strip-shaped test piece, and a tensile strength test of the test piece was performed according to JIS P-8113. The 15 mm wide test specimen had a breaking strength of 6.3 N / 15 mm. The porosity of this sheet was calculated from the formula: porosity = (pore volume / sheet volume) × 100, and was 78%.

【0036】この多孔質シートを表面温度140℃に設
定したプレスロールを用いてプレス熱処理を行った。プ
レス熱処理後のシートは、シート厚30μm、引っ張り
強度9.0N/15mm幅、空孔率56%の多孔質シー
トであった。
The porous sheet was subjected to press heat treatment using a press roll set at a surface temperature of 140 ° C. The sheet after the press heat treatment was a porous sheet having a sheet thickness of 30 μm, a tensile strength of 9.0 N / 15 mm width, and a porosity of 56%.

【0037】この多孔質シートを直径42mmの丸形に
打ち抜いた。支持電解質として1mol/kgのLiP
を含むエチレンカーボネート(以下、ECと呼称す
る)/ジエチルカーボネート(以下、DECと呼称す
る)の質量比2:1混合溶液を本打ち抜きシートに含浸
させたものは繊維質シートの3倍の非水電解質溶液を担
持した。続いてこの多孔質シートを55mm×10mm
の短冊状に切り出し、DECに垂直に2分間浸漬したと
ころ、このシートは2.0mm/minの速さでDEC
を吸い上げた。
This porous sheet was punched into a round shape having a diameter of 42 mm. 1 mol / kg LiP as supporting electrolyte
Ethylene carbonate containing F 6 (hereinafter, referred to as EC) / diethyl carbonate (hereinafter, referred to as DEC) mass ratio of 2: 1 mixed solution obtained by impregnating this punching sheet 3 times the fibrous sheet A non-aqueous electrolyte solution was supported. Subsequently, this porous sheet is 55 mm × 10 mm
Was cut into strips and immersed vertically in the DEC for 2 minutes.
Sucked up.

【0038】非水電解液含浸操作後のシートを密閉容器
中に移し65℃で3分間保持し熱処理した後、室温で6
時間保持したものを偏光顕微鏡を用いてクロスニコル下
で観察したところ、熱処理前のものはパルプ状重合体に
基づく異方性構造が観察されたが、熱処理後のものには
この異方性構造は観察されなかった。この加熱後の電解
質を含む多孔質シート(以下、電解質シートと呼称す
る)の電気的特性の評価を、ヒューレットパッカード製
プレシジョンLCRメ−タ−4284Aを用い、交流イ
ンピーダンス法により測定した。測定に用いたイオン伝
導度測定用のアタッチメントは、対向する直径14.8
mmの円盤状ステンレス製電極よりなり、この電極間に
電解質シートを挟んだ。測定時は、バネを利用して両極
間に11.8kPaの荷重を与え、試料とステンレス製
電極との密着性を一定に保った。なおこれらの操作はア
ルゴン置換したグローブボックス中で行った。周波数1
00Hzから1MHzの範囲でピーク電圧20mVの交
流を印加し、試料の複素インピーダンスを測定した。測
定で得られた複素インピーダンスの軌跡をコールコール
プロット法により解析し、高周波側で実軸上と交わる点
を試料の抵抗値として、電極面積と電極間距離よりイオ
ン伝導度を導出した。25℃での試料のイオン伝導度は
1.6mS/cmであった。
The sheet after the non-aqueous electrolyte impregnation operation was transferred to a closed container, kept at 65 ° C. for 3 minutes, and heat-treated.
Observation under crossed Nicols with a polarizing microscope using a polarizing microscope revealed that the anisotropic structure based on the pulp-like polymer was observed before heat treatment, but this anisotropic structure was observed after heat treatment. Was not observed. The evaluation of the electrical characteristics of the porous sheet containing the electrolyte after heating (hereinafter referred to as an electrolyte sheet) was measured by an AC impedance method using a precision LCR meter-4284A manufactured by Hewlett-Packard. The attachment for ion conductivity measurement used for the measurement had an opposite diameter of 14.8.
mm of a disc-shaped stainless steel electrode, and an electrolyte sheet was sandwiched between the electrodes. At the time of measurement, a load of 11.8 kPa was applied between both electrodes using a spring to keep the adhesion between the sample and the stainless steel electrode constant. Note that these operations were performed in a glove box replaced with argon. Frequency 1
An alternating current with a peak voltage of 20 mV was applied in the range of 00 Hz to 1 MHz, and the complex impedance of the sample was measured. The locus of the complex impedance obtained by the measurement was analyzed by the Cole-Cole plot method, and the ion conductivity was derived from the electrode area and the distance between the electrodes, with the point intersecting the real axis on the high frequency side as the resistance value of the sample. The ionic conductivity of the sample at 25 ° C. was 1.6 mS / cm.

【0039】〔実施例2〕ポリアクリロニトリル重合体
パルプ状物10質量部とアクリロニトリル93mol
%、酢酸ビニル7mol%のアクリロニトリル系繊維を
2mmにカットしたもの10質量部とを混合し、実施例
1と同様な方法で湿式抄紙し、坪量16g/mのシー
トを得た。
Example 2 10 parts by mass of a polyacrylonitrile polymer pulp and 93 mol of acrylonitrile
%, 7 mol% of vinyl acetate, and 10 parts by mass of acrylonitrile fibers cut to 2 mm were mixed together, and wet-laid according to the same method as in Example 1 to obtain a sheet having a basis weight of 16 g / m 2 .

【0040】得られたシートを140℃に設定したプレ
スロールを用いてプレス処理を行ったところ、このシー
トの厚みは33μm、引っ張り強度9.2N/15m
m、空孔率57%の多孔質シートであった。続いてこの
多孔質シートを55mm×10mmの短冊状に切り出
し、DECに垂直に2分間浸漬したところ、このシート
は2.2mm/minの速さでDECを吸い上げた。こ
の多孔質に実施例1と同様の電解液を含浸させ65℃で
3分間熱処理し、室温で6時間保持したもののイオン伝
導度を測定したところ、1.7mS/cmであった。
When the obtained sheet was subjected to a press treatment using a press roll set at 140 ° C., the thickness of the sheet was 33 μm, and the tensile strength was 9.2 N / 15 m.
m, a porous sheet having a porosity of 57%. Subsequently, the porous sheet was cut into strips of 55 mm × 10 mm and immersed vertically in DEC for 2 minutes. This sheet sucked up DEC at a speed of 2.2 mm / min. This porous body was impregnated with the same electrolytic solution as in Example 1, heat-treated at 65 ° C. for 3 minutes, and kept at room temperature for 6 hours. The ionic conductivity was measured, and it was 1.7 mS / cm.

【0041】〔比較例1〕実施例1で用いた多孔質シー
トに実施例1と同様の電解液を含浸させ、熱処理せずに
室温で6時間放置した後イオン伝導度を測定したとこ
ろ、0.62mS/cmであった。
Comparative Example 1 The porous sheet used in Example 1 was impregnated with the same electrolytic solution as in Example 1, left at room temperature for 6 hours without heat treatment, and then measured for ionic conductivity. Was 0.62 mS / cm.

【0042】〔比較例2〕実施例2で用いたポリアクリ
ロニトリルパルプ状物18質量部とアクリロニトリル9
3mol%、酢酸ビニル7mol%のアクリロニトリル
系繊維を2mmにカットしたもの2質量部とを混合し、
実施例1と同様な方法で湿式抄紙し、坪量28g/m
の多孔質シートを作成した。140℃に設定したプレス
ロールを用いてプレス処理を行ったところ、厚み45μ
m、引っ張り強度13.4N/15mm、空孔率45%
の多孔質シートを得た。続いてこの多孔質シートを55
mm×10mmの短冊状に切り出し、DECに垂直に2
分間浸漬したところ、このシートは1.2mm/min
の速さでDECを吸い上げた。この多孔質シートに実施
例1と同様に電解液を含浸させ熱処理し、イオン伝導度
を測定したところ、0.24mS/cmであった。
Comparative Example 2 18 parts by mass of the polyacrylonitrile pulp used in Example 2 and acrylonitrile 9
3 mol%, vinyl acetate 7 mol% acrylonitrile fiber cut to 2 mm 2 parts by mass were mixed,
Wet papermaking was performed in the same manner as in Example 1, and the basis weight was 28 g / m 2.
Was prepared. When press processing was performed using a press roll set at 140 ° C., the thickness was 45 μm.
m, tensile strength 13.4N / 15mm, porosity 45%
Was obtained. Subsequently, this porous sheet is
Cut out into a 10 mm × 10 mm strip, and cut vertically into the DEC.
This sheet was immersed for 1.2 minutes
DEC was sucked up at the speed of. The porous sheet was impregnated with an electrolytic solution and heat-treated in the same manner as in Example 1, and the ionic conductivity was measured to be 0.24 mS / cm.

【0043】〔比較例3〕実施例1で用いたポリエチレ
ンパルプ状物のみから湿式抄紙で坪量25g/m のシ
ートを得た。得られたシートを130℃に設定したプレ
スロールを用いてプレス処理を行ったところ、厚み30
μm、引っ張り強度12.4N/15mm、空孔率18
%の多孔質シートを得た。続いてこの多孔質シートを5
5mm×10mmの短冊状に切り出し、DECに垂直に
2分間浸漬したところ、このシートは0.6mm/mi
nの速さでDECを吸い上げた。この多孔質に実施例1
と同様に電解液を含浸させ熱処理したところ、この含浸
シートは電解液を保持できず、液の漏れ出しが顕著であ
った。
Comparative Example 3 Polyethylene used in Example 1
Wet papermaking from pulp only material, basis weight 25g / m 2No
I got it. The obtained sheet was pressed at 130 ° C.
Pressing using a sroll resulted in a thickness of 30
μm, tensile strength 12.4 N / 15 mm, porosity 18
% Porous sheet was obtained. Then, this porous sheet is
Cut out into a strip of 5mm x 10mm, perpendicular to DEC
When immersed for 2 minutes, this sheet was 0.6 mm / mi
DEC was sucked up at a speed of n. Example 1
The electrolyte was impregnated and heat-treated as in
The sheet cannot hold the electrolyte and leakage of the solution is remarkable.
Was.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】[0045]

【表2】 [Table 2]

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明の多孔質シートは電解液の保持性
に優れており、非水電解液を含浸して膨潤又は/及びゲ
ル化させ、電解質シートとして用いた場合、非水電解液
との漏れ性及び含浸性から膨潤又は/及びゲル化を容易
に行わしめることが出来、また一方、良好な力学的特性
も有している。また本発明の固体電解質シートは、その
取り扱い性も良好であり、かつ高いイオン伝導性を有す
るにもかかわらず、電解液の漏れがないという大きな特
徴を有するものであり、非水電解液に溶解後も形状を維
持することから電池の作製が容易であり、生産性を大き
く向上させることができる。
The porous sheet of the present invention is excellent in the retention of an electrolytic solution, and when impregnated with a non-aqueous electrolytic solution, swells and / or gels, and when used as an electrolytic sheet, the porous sheet and the non-aqueous electrolytic solution Swelling and / or gelling can be easily carried out due to the leakiness and impregnation of the resin, and on the other hand, it also has good mechanical properties. In addition, the solid electrolyte sheet of the present invention has a great feature that it has good handleability and does not leak electrolyte solution despite having high ionic conductivity. Since the shape is maintained afterwards, the fabrication of the battery is easy, and the productivity can be greatly improved.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 光夫 広島県大竹市御幸町20番1号 三菱レイヨ ン株式会社中央技術研究所内 (72)発明者 飯田 千奈美 広島県大竹市御幸町20番1号 三菱レイヨ ン株式会社中央技術研究所内 Fターム(参考) 4L055 AF21 AF27 AF29 AF39 AF47 BE10 EA04 EA08 EA10 EA16 EA18 EA25 EA29 GA01 GA50 5H021 AA06 BB01 BB12 CC02 EE06 HH01 HH02 HH06 5H029 AJ12 AK03 AL06 AL12 AM00 AM03 AM07 AM16 BJ04 DJ04 DJ13 EJ11 HJ01 HJ04 HJ05 HJ09 HJ14  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Mitsuo Hamada, Inventor 20-1 Miyukicho, Otake City, Hiroshima Prefecture Inside Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Central Technology Research Institute (72) Inventor Chinami Iida 201-1 Miyukicho, Otake City, Hiroshima Prefecture F-term in Central Research Laboratory of Mitsubishi Rayon Co., Ltd. (reference) 4L055 AF21 AF27 AF29 AF39 AF47 BE10 EA04 EA08 EA10 EA16 EA18 EA25 EA29 GA01 GA50 5H021 AA06 BB01 BB12 CC02 EE06 HH01 HH02 HH06 5H029 AJ12 AM03 AL06 DJ13 EJ11 HJ01 HJ04 HJ05 HJ09 HJ14

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも2種類以上のアクリロニトリ
ル系重合体の繊維状物から構成された繊維質シートであ
って、ジエチルカーボネートの液面に対して該繊維シー
トを垂直に浸漬したときに、ジエチルカーボネートの電
解液を1.5mm/min以上吸い上げる機能を備えた
繊維質シートであることを特徴とする高分子ゲル電解質
形成用多孔質シート状物。
1. A fibrous sheet comprising at least two or more types of acrylonitrile-based polymer fibrous materials, wherein when the fibrous sheet is immersed vertically with respect to the liquid surface of diethyl carbonate, diethyl carbonate A porous sheet material for forming a polymer gel electrolyte, which is a fibrous sheet having a function of sucking the electrolytic solution of 1.5 mm / min or more.
【請求項2】 多孔質シート状物として空孔率40〜6
0%かつ厚さ40μm以下なるものにて構成されること
を特徴とする請求項1記載の高分子ゲル電解質形成用多
孔質シ−ト状物。
2. A porous sheet material having a porosity of 40 to 6
2. The porous sheet for forming a polymer gel electrolyte according to claim 1, wherein the porous sheet is formed of a material having a thickness of 0% and a thickness of 40 μm or less.
【請求項3】 多孔質シート状物を構成するアクリロニ
トリル系重合体の繊維状物として、短繊維25〜50w
t%と繊維状の幹から多数のフィブリル繊維が分岐した
パルプ状物75〜50wt%にて構成されていることを
特徴とする請求項1又は2記載の高分子ゲル電解質形成
用多孔質シート状物。
3. A fibrous material of an acrylonitrile-based polymer constituting a porous sheet-like material, comprising 25 to 50 watts of short fibers
3. The porous sheet for forming a polymer gel electrolyte according to claim 1, wherein the pulp comprises 75% to 50% by weight of a pulp obtained by branching a large number of fibril fibers from a fibrous trunk of the polymer gel. object.
【請求項4】 前記短繊維が直径1〜20μmであり、
長さが2〜5mmであることを特徴とする請求項1〜3
のいずれか1項記載の高分子ゲル電解質形成用多孔質シ
−ト状物。
4. The short fiber has a diameter of 1 to 20 μm,
The length is 2 to 5 mm.
The porous sheet for forming a polymer gel electrolyte according to any one of the above.
【請求項5】 前記アクリロニトリル系重合体の共重合
成分が、少なくとも1種類はアクリル酸エステルおよび
酢酸ビニルからなる群より選ばれるビニルモノマーであ
ることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の
高分子ゲル電解質形成用多孔質シート状物。
5. The method according to claim 1, wherein the copolymer component of the acrylonitrile-based polymer is at least one vinyl monomer selected from the group consisting of an acrylate ester and vinyl acetate. Item 8. The porous sheet material for forming a polymer gel electrolyte according to Item 1.
【請求項6】 前記アクリロニトリル系重合体の共重合
成分であるアクリル酸エステルおよび酢酸ビニルからな
る群より選ばれるビニルモノマーの共重合組成比が3〜
8mol%であることを特徴とする請求項5記載の高分
子ゲル電解質形成用多孔質シート状物。
6. A copolymer composition ratio of a vinyl monomer selected from the group consisting of acrylate and vinyl acetate, which are copolymer components of the acrylonitrile-based polymer, is 3 to 6.
The porous sheet material for forming a polymer gel electrolyte according to claim 5, wherein the content is 8 mol%.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれか1項に記載の多
孔質シート状物に非水電解液を含浸しゲル化または膨潤
せしめたことを特徴とする高分子ゲル電解質。
7. A polymer gel electrolyte, wherein the porous sheet material according to claim 1 is impregnated with a non-aqueous electrolyte to gel or swell.
【請求項8】 請求項1〜6のいずれか1項に記載の多
孔質シート状物に非水電解液を含浸し、ポリマー濃度が
10wt%〜30wt%のゲル体としたことを特徴とす
る請求項記載の高分子ゲル電解質。
8. A gel body having a polymer concentration of 10 wt% to 30 wt%, wherein the porous sheet material according to claim 1 is impregnated with a non-aqueous electrolyte. The polymer gel electrolyte according to claim.
【請求項9】 非水電解液を構成する非水溶媒が、環状
カーボネート、鎖状カーボネートより選ばれた少なくと
も2種以上の溶媒である請求項7〜8のいずれか1項記
載の高分子ゲル電解質。
9. The polymer gel according to claim 7, wherein the non-aqueous solvent constituting the non-aqueous electrolyte is at least two or more solvents selected from cyclic carbonates and chain carbonates. Electrolytes.
【請求項10】 非水電解液を構成する非水溶媒が、環
状カーボネート40質量%以上、鎖状カーボネート60
質量%以下より成るものを用いた請求項9記載の高分子
ゲル電解質。
10. The non-aqueous solvent constituting the non-aqueous electrolytic solution contains 40% by mass or more of cyclic carbonate and 60% of chain carbonate.
The polymer gel electrolyte according to claim 9, wherein the polymer gel electrolyte is used in an amount of not more than mass%.
【請求項11】 請求項1〜6のいずれか1項に記載の
多孔質シート状物に非水電解液を含浸し、50〜75℃
で1〜20分間加熱し、室温で6〜12時間冷却保持す
ることによりゲル化または膨潤せしめて得られる高分子
ゲル電解質の製造方法。
11. A non-aqueous electrolyte is impregnated in the porous sheet according to any one of claims 1 to 6, and a temperature of 50 to 75 ° C.
And a method for producing a polymer gel electrolyte obtained by gelling or swelling by heating at room temperature for 1 to 20 minutes and cooling at room temperature for 6 to 12 hours.
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