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JPH01169803A - Ionic conductive solid electrolytic composition - Google Patents

Ionic conductive solid electrolytic composition

Info

Publication number
JPH01169803A
JPH01169803A JP62330604A JP33060487A JPH01169803A JP H01169803 A JPH01169803 A JP H01169803A JP 62330604 A JP62330604 A JP 62330604A JP 33060487 A JP33060487 A JP 33060487A JP H01169803 A JPH01169803 A JP H01169803A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
composition
ionic conductivity
solid electrolyte
inorganic
conductive solid
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
JP62330604A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidetomo Ashitaka
芦高 秀知
Toru Takahashi
透 高橋
Ryuichi Shimizu
竜一 清水
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.)
Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries 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 Ube Industries Ltd filed Critical Ube Industries Ltd
Priority to JP62330604A priority Critical patent/JPH01169803A/en
Publication of JPH01169803A publication Critical patent/JPH01169803A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0565Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable the composition in the caption to have excellent ionic conductivity by incorporating a specific segmentalized polyetherurethaneurea and inorganic ionic salt into the composition as components. CONSTITUTION:The composition in the caption has as its components segmentalized polyetherurethaneurea including 75-95wt.% of a polyethylene oxide structure presented by a formula: (CH2-CH2O)n, and inorganic ionic salt. If the component consisting of the polyethylene oxide structure is less than 75wt.%, the ionic conductivity of the composition becomes insufficient, while if it exceeds 95wt.%, the mechanical strength of the composition deteriorates. With respect to the inorganic ionic salt, it is preferable to include, as a metallic ion, one of Li, Na, K, Cs, Ag, Cu and Mg. As a result, the composition has high ionic conductivity, excellent moldability and superior mechanical property.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イオン伝導性固体電解質組成物、詳しくは、
セグメント化ポリエーテルウレタンウレアと無機イオン
塩からなる組成物、あるいは該組成物に、更にポリアル
キレングリコールを含有せしめてなる組成物を用いるイ
オン伝導性固体電解質組成物に関するもので、本発明の
イオン伝導性固体電解質組成物は、−次電池、二次電池
、エレクトロクロミック表示素子などの電解質として利
用できるものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an ion-conducting solid electrolyte composition, specifically,
The present invention relates to an ion-conducting solid electrolyte composition using a composition comprising a segmented polyether urethane urea and an inorganic ionic salt, or a composition further containing a polyalkylene glycol. The solid electrolyte composition can be used as an electrolyte for secondary batteries, secondary batteries, electrochromic display elements, and the like.

〔従来の技術及びその問題点] 一次電池、二次電池、エレクトロクロミンク(ECD)
表示素子などの電解質としては従来より液体のものが用
いられてきた。しかしながら、液体電解質は、部品外部
への液漏れ、電極物質の溶出などが発生しやすいため長
期信頼性に問題がある。
[Conventional technologies and their problems] Primary batteries, secondary batteries, electrochromink (ECD)
Liquid electrolytes have conventionally been used for display elements and the like. However, liquid electrolytes have problems in long-term reliability because they tend to leak to the outside of the component and elute electrode materials.

それに対して、固体電解質はそのような問題点がなく、
各装置の部品の構成が簡略化でき、更に薄膜化により部
品の軽量化、小型化が可能となる利点を有している。こ
れらの特徴は、エレクトロニクスの進展に伴った小型、
軽量で信頼性の高い各種電子部品に対する要求に適合し
ているため、その開発研究が活発に行われている。
In contrast, solid electrolytes do not have such problems;
This has the advantage that the structure of the parts of each device can be simplified, and further, by making the film thinner, the parts can be made lighter and smaller. These features are due to the development of small size and
Since it meets the requirements for various types of lightweight and highly reliable electronic components, its development research is being actively conducted.

固体電解質材料としては、従来より、主に無機物、例え
ばβ−アルミナ、酸化銀、ルビジウム、ヨウ化リチウム
などが知られている。しかし、無機物は任意の形に成形
、成膜するのが困難な場合が多く、かつ一般に高価格で
あるため、実用上は問題が多い。
As solid electrolyte materials, mainly inorganic substances such as β-alumina, silver oxide, rubidium, lithium iodide, etc. have been known so far. However, since inorganic materials are often difficult to mold into arbitrary shapes and form into films, and are generally expensive, there are many practical problems.

一方、高分子物質(ポリマー)は均一な薄膜を任意の形
状に容易に加工できる長所があるところから、種々のポ
リマーを用いた固体電解質がこれまでに提案されている
。すなわち、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオ
キシド、ポリエチレンイミン、ポリエピクロルヒドリン
、ポリエチレンサクシネートなどのポリマーと、Li、
 Naなどの無機イオン塩との組み合わせからなる固体
電解質組成物及びそれらの組成物を用いた電池が既に提
案されている(例えば、特開昭55−984806、同
5B−75779号、同58−108667号、同5B
−188062号、同5B−188063号、同59−
71263号、同60−212461号、同60−47
372号の各公報、及び米国特許4,576,882号
明細書参照)6しかしながら、これらの組成物は、イオ
ン伝導性が充分でないため現在の段階では実用化までに
は至っていない。
On the other hand, solid electrolytes using various polymers have been proposed since polymers have the advantage that a uniform thin film can be easily processed into any shape. That is, polymers such as polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethyleneimine, polyepichlorohydrin, polyethylene succinate, Li,
Solid electrolyte compositions made in combination with inorganic ionic salts such as Na and batteries using these compositions have already been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-open Nos. 55-984806, 5B-75779, and 58-108667). No. 5B
-188062, 5B-188063, 59-
No. 71263, No. 60-212461, No. 60-47
No. 372 and US Pat. No. 4,576,882) 6 However, these compositions have not been put into practical use at the present stage because they do not have sufficient ionic conductivity.

この問題を解決するため、高分子固体電解質組成物に有
機溶媒を添加して、見掛は上、固体状を保持したままイ
オン伝導性を向上させる方法が提案されている(例えば
、特開昭59−149601号公報、同5B−7577
9号の各公報参照)。
In order to solve this problem, a method has been proposed in which an organic solvent is added to a polymer solid electrolyte composition to improve ionic conductivity while maintaining an apparently solid state (for example, JP-A-Sho et al. 59-149601, 5B-7577
(Refer to each bulletin No. 9).

しかし、この方法は、用いられている有機溶媒の沸点が
さほど高くないことから、使用中に組成物から徐々に気
化してイオン伝導性が低下したり、有機溶媒が組成物か
ら滲み出したりするなど、長期信頼性に問題があった。
However, since the boiling point of the organic solvent used in this method is not very high, it may gradually vaporize from the composition during use, resulting in a decrease in ionic conductivity, or the organic solvent may ooze out from the composition. There were problems with long-term reliability.

また、ポリメタアクリル酸と過塩素酸リチウムの系に更
に分子量400のポリエチレングリコールを加えた複合
系の固体電解質が報告されている(Solid 5ta
te Ionics Vol、11.227頁、198
3年参照)。また、特開昭59−71263号公報には
、ポリメタアクリレートとリチウム塩とポリエチレング
リコール(またはポリプロピレンオキシド)からなる複
合物の固体電解質が提案されている。しかし、これらの
固体電解質は、前記の有機溶媒を添加した組成物での気
化や滲み出しの問題は小さいが、イオン伝導性が不充分
である。
In addition, a composite solid electrolyte has been reported in which polyethylene glycol with a molecular weight of 400 is added to a system of polymethacrylic acid and lithium perchlorate (Solid 5ta).
te Ionics Vol, 11.227 pages, 198
(see 3rd year). Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 71263/1983 proposes a solid electrolyte made of a composite consisting of polymethacrylate, lithium salt, and polyethylene glycol (or polypropylene oxide). However, these solid electrolytes have insufficient ionic conductivity, although the problems of vaporization and oozing in compositions containing the above-mentioned organic solvents are small.

更に、特開昭58−82477号公報には、■ポリエチ
レンオキシドと■アルカリ塩と■網状構造化可能なポリ
マーとから成る組成物を網状構造とした固体電解質が提
案されている。しかし、この固体電解質は、好ましく用
いられている■のポリエチレンオキシドの分子量が高<
 (5,000〜70.000) 、■のアルカリ塩と
結晶性錯体を形成しやすいため、イオン伝導性が不充分
である。
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-82477 proposes a solid electrolyte having a network structure of a composition consisting of (1) polyethylene oxide, (2) an alkali salt, and (2) a polymer capable of forming a network structure. However, in this solid electrolyte, the molecular weight of polyethylene oxide (2), which is preferably used, is high.
(5,000 to 70,000), tends to form a crystalline complex with the alkali salt of (2), resulting in insufficient ionic conductivity.

また、固体高分子電解質の特性としてイオン伝導性以外
にも、その機械的特性も重要である。即ち、高分子のフ
ィルム形成能に着目して、例えば超薄型リチウム電池の
イオン伝導性隔膜への応用がすすめられている。この場
合、固体高分子電解質のフィルムの機械的強度が不充分
であると、電池製造時の負極や正極シートなどとの積層
工程において、取り扱いの際に破損し、負極と正極とが
ショートしてしまい、電池性能が著しく低下する。
In addition to ionic conductivity, mechanical properties are also important as properties of solid polymer electrolytes. That is, focusing on the film-forming ability of polymers, applications are being promoted, for example, to ion-conducting diaphragms for ultra-thin lithium batteries. In this case, if the mechanical strength of the solid polymer electrolyte film is insufficient, it will break during handling during the lamination process with the negative electrode and positive electrode sheets during battery manufacturing, resulting in a short circuit between the negative and positive electrodes. This will cause a significant drop in battery performance.

また、リチウム電池の放電に伴い、負極活物質のリチウ
ム金属がリチウムイオンとして溶出し、負極の体積が減
少するとともに、正極活物質中にリチウムイオンがとり
こまれて、正極の体積が増加する。これらの変形に対応
できる特性がイオン伝導性隔膜として要求されている。
Furthermore, as the lithium battery discharges, lithium metal in the negative electrode active material is eluted as lithium ions, reducing the volume of the negative electrode, and lithium ions are incorporated into the positive electrode active material, increasing the volume of the positive electrode. Ion-conducting diaphragms are required to have properties that can accommodate these deformations.

従来から知られている固体高分子電解質のフィルムは、
これらの機械的特性が必ずしも満足できるものではない
The conventionally known solid polymer electrolyte film is
These mechanical properties are not necessarily satisfactory.

この問題点を改善するために、Macromolec(
ules。
In order to improve this problem, Macromolec (
ules.

Vol、 18.1945〜1950ページ、 (19
85)では、4.4′−メチレンビス(フヱニルイソシ
アネート)とエチレンジアミンおよびポリプロピレンオ
キシドから合成されたセグメント化ポリウレタンウレア
と、LiClO4とがら成る組成物について報告されて
いる。
Vol, 18. Pages 1945-1950, (19
85) reported a composition consisting of a segmented polyurethaneurea synthesized from 4,4'-methylenebis(phenyl isocyanate), ethylenediamine and polypropylene oxide, and LiClO4.

上記文献によれば、この組成物は、熱可塑性エラストマ
ーの機械的特性を保持しながら、イオン伝導性を示すこ
とが述べられている。しかしながら、ここでの組成物の
イオン伝導度は室温付近で、満足できるものとは言えず
、リチウム電池やエレクトロクロミック素子への応用は
実際的には困難である。
The above document states that this composition exhibits ionic conductivity while retaining the mechanical properties of a thermoplastic elastomer. However, the ionic conductivity of the composition here is not satisfactory at around room temperature, making it practically difficult to apply it to lithium batteries or electrochromic devices.

従って、本発明の目的は、従来の固体電解質の欠点を改
良し、優れたイオン伝導性を有するイオン伝導性固体電
解質組成物を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to improve the drawbacks of conventional solid electrolytes and to provide an ion conductive solid electrolyte composition having excellent ion conductivity.

〔問題点を解決するための手段] 本発明者等は、種々検討した結果、特定範囲の量のポリ
エチレンオキシド構造を含むセグメント化ポリエーテル
ウレタンウレアと、無機イオン塩とを必須構成成分とす
るイオン伝導性固体電解質組成物により、上記目的を達
成できることを知見した。
[Means for Solving the Problems] As a result of various studies, the present inventors have developed an ion which has segmented polyether urethane urea containing a polyethylene oxide structure in a specific range and an inorganic ionic salt as essential components. It has been found that the above object can be achieved by a conductive solid electrolyte composition.

本発明は、上記知見よりなされたもので、■−般式: 
  (CH2t  CHt O) 、l−で表されるポ
リエチレンオキシド構造を75〜95−1%含むセグメ
ント化ポリエーテルウレタンウレア、及び■無機イオン
塩からなることを特徴とするイオン伝導性固体電解質組
成物を提供するものである。
The present invention has been made based on the above findings, and has the following general formula:
(CH2tCHtO), a segmented polyether urethane urea containing 75 to 95-1% of the polyethylene oxide structure represented by l-, and This is what we provide.

以下、本発明のイオン伝導性固体電解質組成物について
詳述する。
Hereinafter, the ion conductive solid electrolyte composition of the present invention will be explained in detail.

本発明の組成物を構成する■成分の化合物は一般的に知
られているセグメント化ポリエーテルウレタンウレアと
類似の方法により合成できる。
The compound of component (1) constituting the composition of the present invention can be synthesized by a method similar to that of the generally known segmented polyether urethane urea.

(例えば、Macromolecules+ Vol、
16+ 775〜786ページ(1983年)を参照) すなわち、ポリエチレングリコールとジイソシアネート
化合物を反応させてポリエチレングリコール連鎖の両末
端にイソシアネート基を有するプレポリマーを合成し、
更にこれとジアミン化合物とを反応させて合成すること
ができる。
(For example, Macromolecules+ Vol.
16+, pages 775-786 (1983)) That is, a prepolymer having isocyanate groups at both ends of a polyethylene glycol chain is synthesized by reacting polyethylene glycol with a diisocyanate compound,
Furthermore, it can be synthesized by reacting this with a diamine compound.

上記の合成反応に用いられる原料のうち、ポリエチレン
グリコールは下記の一般式 %式% で示され、ここでnは5〜2501好ましくは、10〜
125のものが用いられる。また、ジイソシアネート化
合物としては、2.4−トリレンジイソシアネート、4
.4’ −ジフェニルメタンジイソシアネート、シアニ
ジンジイソシアネート、トリデンジイソシアネート、ヘ
キサメチレンジイソシアネート、メタキシリレンジイソ
シアネートなどを用いることができる。また、ジアミン
化合物としてはエチレンジアミン、プロピレンジアミン
、テトラメチレンジアミンなどを用いることができる。
Among the raw materials used in the above synthesis reaction, polyethylene glycol is represented by the following general formula %, where n is 5 to 2501, preferably 10 to
125 are used. In addition, as the diisocyanate compound, 2,4-tolylene diisocyanate, 4-tolylene diisocyanate,
.. 4'-diphenylmethane diisocyanate, cyanidine diisocyanate, tridene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, metaxylylene diisocyanate, etc. can be used. Further, as the diamine compound, ethylene diamine, propylene diamine, tetramethylene diamine, etc. can be used.

本発明においては、上記の■成分の構造のうち、ポリエ
チレンオキシド構造によって構成される部分が75〜9
5−1%の範囲にあることが必要であり、この75wt
%以下の場合はイオン伝導性が不充分であり、また、9
5wt%以上の場合は機械的強度が低下するため、何れ
も好ましくない。
In the present invention, in the structure of component (1) above, the portion constituted by the polyethylene oxide structure is 75 to 9
It is necessary to be in the range of 5-1%, and this 75wt
If it is less than 9%, the ionic conductivity is insufficient.
If the content is 5 wt% or more, the mechanical strength decreases, which is not preferable.

また、−船釣なセグメント化ポリエーテルウレタンウレ
アは、グリコール原料としてポリテトラエチレングリコ
ールやポリプロピレングリコールが用いられるが、この
場合はイオン伝導性が低く好ましくない、従って、上記
合成方法による場合は、ポリエチレングリコールを原料
として用いることが重要である。
In addition, polytetraethylene glycol or polypropylene glycol is used as a glycol raw material for segmented polyether urethane urea, but in this case, the ionic conductivity is low and undesirable. Therefore, when using the above synthesis method, polyethylene It is important to use glycol as a raw material.

本発明の組成物を構成する■の成分である無機イオン塩
は、特に制限はないが、好ましいものとしては、例えば
LiCl0.、LiI 、Li5CN 、 LiBF、
、LiAsFa、 LiChSOs、 LiPF6  
、 Nal  S Na5CN  、、 NaBr。
There are no particular restrictions on the inorganic ionic salt which is the component (2) constituting the composition of the present invention, but preferred ones include, for example, LiCl0. , LiI, Li5CN, LiBF,
, LiAsFa, LiChSOs, LiPF6
, Nal S Na5CN ,, NaBr.

Kl、 Cs5CN 、^gNo、 、CuC1g 、
、Mg(CIOn)zなどの、少なくともLi、 Na
、 K 、 Cs、 Ag、 Cu及び門gのうちの一
種を金属イオンとして含む無機イオン塩を使用すること
ができる。
Kl, Cs5CN, ^gNo, , CuC1g,
, Mg(CIOn)z, etc., at least Li, Na
, K, Cs, Ag, Cu and inorganic ionic salts containing one of the group G as metal ions can be used.

また、上記無機イオン塩の含有量は、セグメント化ポリ
エーテルウレタンウレアおよびポリアルキレングリコー
ルにおけるアルキレンオキシドユニット(以下、EOと
略称する)に対する無機イオン塩のモル%(無機イオン
塩/EOX100)が、好ましくは0.05〜50モル
%の範囲、より好ましくは、0.1〜30モル%の範囲
となる量である。上記無機イオン塩の含有量が多すぎる
と、過剰の無機イオン塩が解離せず、単に混在するのみ
になり、このためイオン伝導性が逆に低下する。
The content of the inorganic ionic salt is preferably mol% (inorganic ionic salt/EOX100) of the inorganic ionic salt to the alkylene oxide unit (hereinafter abbreviated as EO) in the segmented polyether urethane urea and polyalkylene glycol. is in the range of 0.05 to 50 mol%, more preferably in the range of 0.1 to 30 mol%. If the content of the inorganic ionic salt is too large, the excess inorganic ionic salt will not dissociate and will simply be mixed together, resulting in a decrease in ionic conductivity.

また、含有量が少なすぎても、解離するイオンの数が小
さくなり、イオン伝導性が低下する。
Furthermore, if the content is too low, the number of dissociated ions will be small, resulting in a decrease in ionic conductivity.

また、上記無機イオン塩は、2種以上併用することがで
きる。
Furthermore, two or more of the above inorganic ionic salts can be used in combination.

また、本発明の組成物には、■成分である前記一般式(
n)で表されるポリアルキレングリコール又はその誘導
体(以下、適宜ポリアルキレングリコール等と略記する
。)等を含有させることができ、該■成分としては、例
えば、テトラエチレングリコール、ヘキサエチレングリ
コール、オクタエチレングリコール、及びそれらのモノ
あるいはジメチルエーテル、並びに、上記の化合物のエ
チレングリコール構造をプロピレングリコール構造ある
いはエチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合構
造に代えた化合物などを挙げることができる。
In addition, the composition of the present invention contains component (1) of the general formula (
n) or a derivative thereof (hereinafter abbreviated as polyalkylene glycol etc. as appropriate), etc., and the component (1) may include, for example, tetraethylene glycol, hexaethylene glycol, octa Examples include ethylene glycol, mono- or dimethyl ethers thereof, and compounds in which the ethylene glycol structure of the above compounds is replaced with a propylene glycol structure or a copolymer structure of ethylene oxide and propylene oxide.

一上記ポリアルキレングリコール等は、2種以上併用す
ることができる。
Two or more of the above polyalkylene glycols and the like can be used in combination.

上記ポリアルキ、レンゲリコール等は、分子量が100
〜2000のものが好まし2い。分子量が高すぎると、
イオン伝導性が低下し、電池性能が低下する。また、分
子量が低すぎると沸点が低くなり、組成物から徐々に気
化する問題がある。
The above polyalkyls, lengelicols, etc. have a molecular weight of 100.
2000 is preferred. If the molecular weight is too high,
Ionic conductivity decreases and battery performance deteriorates. Furthermore, if the molecular weight is too low, the boiling point will be low, causing the problem of gradual vaporization from the composition.

上記ポリアルキレングリコール等の含有量は、前記セグ
メント化ポリエーテルウレタンウレアに対して、好まし
くは500重世%以下、特に好ましくは400重量%以
下の範囲である。上記ポリアルキレンゲリコール等の含
有量が多すぎると硬化物の機械的性質が低下し、実用上
好ましくない。
The content of the polyalkylene glycol and the like is preferably 500% by weight or less, particularly preferably 400% by weight or less, based on the segmented polyether urethane urea. If the content of the above-mentioned polyalkylene gellicol or the like is too large, the mechanical properties of the cured product will deteriorate, which is not preferred in practice.

また、上記の無機イオン塩又はポリアルキレングリコー
ル等の添加混合方法としては、特に制限はないが、例え
ば、セグメント化ポリエーテルウレタンウレアと無機イ
オン塩又はポリアルキレングリコール等を、ジメチルア
セトアミドやジメチルスルホキシドなどの溶媒を用いて
均一に混合する方法、あるいは、セグメント化ポリエー
テルウレタンウレアに無機イオン塩又はポリアルキレン
グリコール等を常温または加熱下に機械的に混練する方
法等を挙げることができる。
There are no particular restrictions on the method of adding and mixing the above-mentioned inorganic ionic salt or polyalkylene glycol, but for example, segmented polyether urethane urea and inorganic ionic salt or polyalkylene glycol are mixed with dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, etc. Examples include a method of uniformly mixing using a solvent, or a method of mechanically kneading an inorganic ion salt or polyalkylene glycol into segmented polyether urethane urea at room temperature or under heating.

本発明の組成物は、フィルム状、繊維状、パイプ、チュ
ーブ状に成形するか、または、これらをさらに加工した
ものとして実用に供される。その際の成形加工には、プ
レス、押出、キャスト法などの方法を、特に制限なく利
用することができる。
The composition of the present invention can be formed into a film, fiber, pipe, or tube, or can be put into practical use as a further processed product. For the molding process at that time, methods such as press, extrusion, and casting methods can be used without particular limitations.

〔実施例] 以下に本発明の実施例を比較例と共に挙げ、本発明を更
に詳細に説明する。
[Example] The present invention will be described in further detail below by giving examples of the present invention together with comparative examples.

実施例1 (セグメント化ポリエーテルウレタンウj/アの合成) ポリエチレングリコール(分子量3000、旭電化製)
4gと、4.4’−メチレンビス(フェニルイソシアネ
ート)(和光純薬製)0.862gとを混合して、80
°Cで10時間反応させた。反応?足台(夜にン容媒と
してジメチルアセトアミドを30滅加え、均−液とした
。この均−液を一5°Cに冷却し、該液にエチレンジア
ミンのジメチルアセ1アミド熔液(10wt%、エチレ
ンジアミン0.138g含有)1.38gを加え、−5
°Cで1.5時間撹拌して更に反応させた。反応終了後
、反応混合液を大過剰のメタノール中に注ぎ、ポリマー
を析出させ、乾燥させて、本発明の成分としてのセグメ
ント化ポリエーテルウレタンウレアを得た。
Example 1 (Synthesis of segmented polyether urethane uj/a) Polyethylene glycol (molecular weight 3000, manufactured by Asahi Denka)
4g and 0.862g of 4.4'-methylenebis(phenylisocyanate) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 80
The reaction was allowed to take place at °C for 10 hours. reaction? Add 30% of dimethylacetamide as a carrier overnight to make a homogenized liquid. Cool the homogeneous liquid to -5°C, and add a dimethylacetamide solution of ethylenediamine (10wt%, ethylenediamine) to the liquid. Add 1.38g (containing 0.138g), -5
The mixture was stirred at °C for 1.5 hours for further reaction. After the reaction was completed, the reaction mixture was poured into a large excess of methanol to precipitate the polymer, which was then dried to obtain a segmented polyether urethane urea as a component of the present invention.

上記セグメント化ポリエーテルウレタンウレアでは、ポ
リエチレンオキシド構造が、全構造の80wt%である
In the segmented polyether urethane urea, the polyethylene oxide structure is 80 wt% of the total structure.

(組成物フィルムの作成) 上記の方法で得たセグメント化ポリウレタンウレア1g
と無機イオン塩として過塩素酸リチウム(LiC10m
) 0.05 gをジメチルスルホキシド10mflに
溶解して、アルミシャーレ中に流延して溶媒を留去乾燥
して、本発明のイオン伝導性固体電解質組成物からなる
フィルム(本発明品1)を得た。
(Creation of composition film) 1 g of segmented polyurethane urea obtained by the above method
and lithium perchlorate (LiC10m) as an inorganic ionic salt.
) 0.05 g was dissolved in 10 mfl of dimethyl sulfoxide, cast in an aluminum petri dish, and the solvent was distilled off and dried to obtain a film (invention product 1) comprising the ion conductive solid electrolyte composition of the invention. Obtained.

このフィルムのイオン伝導度(σ)を複素インピーダン
ス法で測定(以下の実施例および比較例においても同じ
方法で測定)したところ、1.8×10−’S/cmで
あった。
The ionic conductivity (σ) of this film was measured by a complex impedance method (measured by the same method in the following Examples and Comparative Examples) and found to be 1.8×10 −′S/cm.

また、本発明品1のフィルムのa械的特性を測定するた
め、該フィルムを幅0.4 ctnの形状に打ち抜いた
厚さ0.04 c+++の試験片を作成し、該試験片に
ついてオートグラフ(話法製作所製D −5000’)
を用いてその引っ張り強度を測定した。その結果は、2
50 kg/crrr”であった。
In addition, in order to measure the a-mechanical properties of the film of Invention Product 1, a test piece with a thickness of 0.04 c+++ was prepared by punching out the film into a shape with a width of 0.4 ctn, and an autograph was applied to the test piece. (D-5000' manufactured by Kaiho Seisakusho)
The tensile strength was measured using The result is 2
50 kg/crrr".

実施例2 実施例1の組成物に、更に第3成分としてポリエチレン
グリコールジメチルエーテル(地雷(11CLE−40
00、分子量400)を、セグメント化ポリウレタンウ
レアに対して50wt%加え、本発明のイオン伝導性固
体電解質組成物からなるフィルム(本発明品2)を作成
した。
Example 2 The composition of Example 1 was further added with polyethylene glycol dimethyl ether (mine (11CLE-40)) as a third component.
00, molecular weight 400) was added in an amount of 50 wt% to the segmented polyurethane urea to prepare a film (invention product 2) comprising the ion conductive solid electrolyte composition of the invention.

この本発明品2について、上記実施例1の場合と同様に
、電気的特性および機械的特性を測定したところ、σは
5. OX 10−’S 7cm、引っ張り強度は23
0 kg/cがであった。
Regarding the product 2 of the present invention, the electrical properties and mechanical properties were measured in the same manner as in Example 1, and σ was 5. OX 10-'S 7cm, tensile strength is 23
0 kg/c.

比較例1 実施例1におけるポリマーの合成原料のポリエチレング
リコールに替えて、ポリプロピレングリコール(地雷化
製、分子f!に3000 )を用、それ以外は実施例1
と同様にしてフィルム(比較品l)を作成した。この比
較品1について、前記実施例1の場合と同様に電気的特
性および機械的特性を測定したところ、σは1.3 X
 10−’S 7cm、引っ張り強度は220kg/c
m”であった。
Comparative Example 1 Polypropylene glycol (manufactured by Mineka, 3000 in molecule f!) was used in place of polyethylene glycol as a raw material for polymer synthesis in Example 1, and the rest was as in Example 1.
A film (comparative product 1) was prepared in the same manner as above. Regarding this comparative product 1, the electrical properties and mechanical properties were measured in the same manner as in Example 1, and σ was 1.3
10-'S 7cm, tensile strength is 220kg/c
It was "m".

比較例2 実施例1におけるポリマーの合成原料であるポリエチレ
ングリコールの原料中の組成比を65wt%としてポリ
エチレンオキシド構造を約65wt%含むセグメント化
ポリエーテルウレタンウレアを調製した以外は、実施例
1と同様にしてフィルム(比較品2)を作成した。この
比較品2について、前記実施例1の場合と同様に電気的
特性および機械的特性を測定したところ、σは4.0X
1.0−1′S/ cm、引っ張り強度は280 kg
/cm”であった。
Comparative Example 2 Same as Example 1, except that the composition ratio in the raw material of polyethylene glycol, which is the raw material for synthesis of the polymer in Example 1, was 65 wt%, and a segmented polyether urethane urea containing about 65 wt% of polyethylene oxide structure was prepared. A film (comparative product 2) was prepared. Regarding this comparative product 2, the electrical and mechanical properties were measured in the same manner as in Example 1, and σ was 4.0X.
1.0-1'S/cm, tensile strength is 280 kg
/cm”.

上述の如く、本発明品1及び2は何れも、電気的特性お
よび機械的特性の両者に優れた性能を有していることが
明らかである。
As mentioned above, it is clear that both Inventive Products 1 and 2 have excellent performance in both electrical and mechanical properties.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の固体電解質組成物は、高いイオン伝導性、優れ
た成形加工性及び機械的特性を有しているため、−次電
池、二次電池、燃料電池、エレクトロクコミック表示素
子などに使用する固体電解質として極めて有用である。
Since the solid electrolyte composition of the present invention has high ionic conductivity, excellent moldability, and mechanical properties, it can be used in secondary batteries, secondary batteries, fuel cells, electrocomic display elements, etc. Extremely useful as a solid electrolyte.

特許出願人    宇部興産株式会社Patent applicant: Ube Industries, Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)[1]一般式: −(CH_2−CH_2O)_n−〔 I 〕 で表されるポリエチレンオキシド構造を、75〜95w
t%含むセグメント化ポリエーテルウレタンウレア及び [2]無機イオン塩 からなることを特徴とするイオン伝導性固体電解質組成
物。
(1) [1] General formula: -(CH_2-CH_2O)_n-[I] The polyethylene oxide structure represented by 75 to 95w
An ion conductive solid electrolyte composition comprising segmented polyether urethane urea containing t% and [2] an inorganic ionic salt.
(2)[3]一般式: R′O(CH_2CHRO)_n−R″〔II〕 (但し、R、R′、R″は水素または低級アルキル基、
nは3〜30の整数を示す) で表されるポリアルキレングリコール又はその誘導体を
含有している、特許請求の範囲第(1)項記載のイオン
伝導性固体電解質組成物。
(2) [3] General formula: R'O(CH_2CHRO)_n-R'' [II] (However, R, R', R'' are hydrogen or lower alkyl groups,
(n is an integer of 3 to 30) The ion conductive solid electrolyte composition according to claim 1, which contains a polyalkylene glycol or a derivative thereof.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001183706A (en) * 1999-12-24 2001-07-06 Nippon Mitsubishi Oil Corp Method for manufacturing cell for electrochromic mirror and electrochromic mirror
JP2002187925A (en) * 2000-09-29 2002-07-05 Samsung Sdi Co Ltd Polymer electrolyte and lithium battery using the same
JP2010522498A (en) * 2007-03-23 2010-07-01 クゥアルコム・インコーポレイテッド An antenna including first and second radiating elements having substantially the same characteristics

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