[go: up one dir, main page]

WO2021221114A1 - 複合体、ポリマー電解質、電気化学デバイス、ポリマー系固体電池及びアクチュエーター - Google Patents

複合体、ポリマー電解質、電気化学デバイス、ポリマー系固体電池及びアクチュエーター Download PDF

Info

Publication number
WO2021221114A1
WO2021221114A1 PCT/JP2021/017015 JP2021017015W WO2021221114A1 WO 2021221114 A1 WO2021221114 A1 WO 2021221114A1 JP 2021017015 W JP2021017015 W JP 2021017015W WO 2021221114 A1 WO2021221114 A1 WO 2021221114A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fluorine
mass
polymer
lithium
containing elastomer
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2021/017015
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
明範 谷
純平 寺田
貴哉 山田
花英 藤原
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.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin 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 Daikin Industries Ltd filed Critical Daikin Industries Ltd
Priority to KR1020227041744A priority Critical patent/KR102817046B1/ko
Priority to US17/922,554 priority patent/US12512512B2/en
Priority to CN202180029465.8A priority patent/CN115485331A/zh
Priority to JP2022518125A priority patent/JP7477789B2/ja
Priority to EP21795891.7A priority patent/EP4144774A4/en
Publication of WO2021221114A1 publication Critical patent/WO2021221114A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D127/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D127/02—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C09D127/12—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C09D127/16—Homopolymers or copolymers of vinylidene fluoride
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators 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
    • H01M10/0565—Polymeric materials, e.g. gel-type or solid-type
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F214/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
    • C08F214/18—Monomers containing fluorine
    • C08F214/22—Vinylidene fluoride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/36—Sulfur-, selenium-, or tellurium-containing compounds
    • C08K5/43—Compounds containing sulfur bound to nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08L27/16—Homopolymers or copolymers or vinylidene fluoride
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/54—Electrolytes
    • H01G11/56—Solid electrolytes, e.g. gels; Additives therein
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H01G9/2004—Light-sensitive devices characterised by the electrolyte, e.g. comprising an organic electrolyte
    • H01G9/2009—Solid electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/426—Fluorocarbon polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/431—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/446—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
    • H01M6/18—Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte
    • H01M6/182—Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte with halogenide as solid electrolyte
    • H01M6/183—Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte with halogenide as solid electrolyte with fluoride as solid electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1039—Polymeric electrolyte materials halogenated, e.g. sulfonated polyvinylidene fluorides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H01M8/1041—Polymer electrolyte composites, mixtures or blends
    • H01M8/1046—Mixtures of at least one polymer and at least one additive
    • H01M8/1048—Ion-conducting additives, e.g. ion-conducting particles, heteropolyacids, metal phosphate or polybenzimidazole with phosphoric acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2800/00—Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed
    • C08F2800/10—Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed as molar percentages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/022—Electrolytes; Absorbents
    • H01G9/025—Solid electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0082—Organic polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0085—Immobilising or gelification of electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
    • H01M6/18—Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present disclosure relates to complexes, polymer electrolytes, electrochemical devices, polymer solid state batteries and actuators.
  • Patent Document 1 describes 35 to 99 mol% of repeating units derived from vinylidene fluoride, 1 to 50 mol% of repeating units derived from tetrafluoroethylene, and 0 to 20 mol% of monomers copolymerizable with these.
  • a polymer electrolyte obtained by impregnating a vinylidene-based copolymer having a melting point of 80 ° C. or higher and a crystallinity of 20 to 80% with a non-aqueous electrolyte is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a composition comprising a vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer obtained by copolymerizing 1 to 15% by mass of tetrafluoroethylene and an organic solvent capable of dissolving a lithium salt. ..
  • Patent Document 3 describes a rubber-like copolymer of vinylidene fluoride and propylene hexafluoride, which is an amorphous polymer having a vinylidene fluoride content of 55 mol% to 85 mol%.
  • a polymer solid electrolyte having an electrolyte salt, an organic solvent, and an inorganic or organic filler.
  • An object of the present disclosure is to provide a complex that can be suitably used as an electrolyte, and various electrochemical devices using the complex.
  • the present disclosure is a complex containing a fluorine-containing elastomer and an alkali metal salt as essential components.
  • the fluorine-containing elastomer is an amorphous fluorine-containing elastomer having a glass transition temperature of 25 ° C. or lower, and is characterized in that the amount of volatile components is 0.1% by mass or less with respect to the entire composite. Regarding.
  • the fluoropolymer is preferably at least one selected from the group consisting of vinylidene fluoride-based fluororubber, tetrafluoroethylene / propylene-based fluororubber, and tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether-based fluororubber. ..
  • the fluoroelastomer is preferably vinylidene fluoride-based fluororubber.
  • the fluorine-containing elastomer is represented by tetrafluoroethylene (TFE) unit, hexafluoropropylene (HFP) unit, fluorine-containing monomer (1) unit represented by the following general formula (1), and the following general formula (2). It is preferable that at least one selected from the group consisting of the fluorine-containing monomer (2) units is contained as a copolymerization component.
  • Rf 1 represents a linear or branched fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms.
  • Rf 2 represents a linear or branched fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms.
  • the alkali metal salt is at least one lithium salt selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiTFSI, LiFSI, LiPO 2 F 2 , and LiBOB, and the content of the alkali metal salt is , It is preferably 0.1 to 90% by mass with respect to the fluorine-containing elastomer.
  • the complex further comprises a 1-butyl-3-methylimidazolium (BMI) cation or an N-methyl-N-butyl-pyrrolidium (Pyr14) cation as an organic cation.
  • BMI 1-butyl-3-methylimidazolium
  • Pyr14 N-methyl-N-butyl-pyrrolidium
  • BF 4 anion as an anion, or comprises at least one ionic liquid is selected from a combination of bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (TFSI) anion,
  • the content of the ionic liquid is preferably 1.0 to 500% by mass with respect to the fluorine-containing elastomer.
  • the present disclosure is also a polymeric electrolyte characterized by comprising the complex described above.
  • the present disclosure is also an electrochemical device characterized by comprising the above-mentioned polymer electrolyte.
  • the present disclosure is also a polymer-based solid-state battery characterized by comprising the above-mentioned polymer electrolyte.
  • the polymer-based solid-state battery is preferably a lithium ion secondary battery.
  • the present disclosure is also an actuator characterized by comprising the above-mentioned polymer electrolyte.
  • the composite of the present disclosure is a fluoroelastomer-containing composition having excellent oxidation resistance, flame retardancy, ionic conductivity, etc., it can be suitably used as an electrolyte in an electrochemical device such as a solid secondary battery. ..
  • polymer-based solid-state batteries have been developed as a kind of solid-state batteries.
  • the polymer-based solid-state battery is usually provided with a polymer electrolyte composed of a polymer, an electrolyte, an additive, a plasticizer, an electrolytic solution, etc., and has an advantage of having high safety because there is no risk of liquid leakage. be.
  • Fluorine-containing polymers have also been developed as polymers used in the above polymer electrolytes. Since the fluoropolymer is a component having excellent oxidation resistance, flame retardancy, etc., it has advantages such as being hard to ignite and being able to apply a roll-to-roll method. Further, as a kind of fluoropolymer, a fluoroelastomer is also being studied for use as an electrolyte. The fluoroelastomer has the effects of improving adhesion, flexibility, etc., in addition to the performance of the above-mentioned fluoropolymer. An object of the present disclosure is to develop a complex having a performance as a fluorine-containing elastomer and excellent in ionic conductivity.
  • the complex of the present disclosure contains a fluorine-containing elastomer as an essential component, and further has a volatile component content of 0.1% by mass or less to have high ionic conductivity, excellent oxidation resistance, and flame retardancy.
  • the polymer composition used as an electrolyte for a polymer-based solid-state battery so far contains a volatile component amount of about 10% by mass, which is larger than that of the composite of the present disclosure. Therefore, it has disadvantages such as a limited operating temperature range and inferior long-term reliability.
  • the polymer solid electrolyte disclosed in Patent Document 3 has a fluoroelastomer, an electrolyte salt, an organic solvent, and a filler.
  • Cited Document 3 is an invention in which a fluororubber film in which a solvent is volatilized is immersed in an electrolytic solution containing an electrolyte salt and a solvent, swollen, and then used as an SPE film. Therefore, volatilization of the entire composite is performed. It is not considered that the amount of the component is 0.1% by mass or less.
  • the complex of the present application can be used as an electrolyte in a state where the amount of volatile components is 0.1% by mass or less, and particularly excellent oxidation resistance and flame retardancy can be obtained.
  • the complex of the present disclosure will be described in detail.
  • the present disclosure is a complex containing a fluorine-containing elastomer and an alkali metal salt as essential components.
  • the fluorine-containing elastomer is preferably an amorphous or low crystallinity, and is preferably a fluorine-based polymer having a low glass transition temperature.
  • the glass transition temperature of the fluorine-containing elastomer is 25 ° C. or lower. More preferably, the glass transition temperature is 0 ° C. or lower.
  • the glass transition temperature is more preferably ⁇ 5 ° C. or lower, and most preferably ⁇ 10 ° C. or lower. Further, the temperature can be set to ⁇ 20 ° C. or lower.
  • the glass transition temperature is determined by using a differential scanning calorimeter (X-DSC823e manufactured by Hitachi Technoscience Co., Ltd.) to cool the sample to ⁇ 75 ° C., and then raising the temperature of 10 mg of the sample at 20 ° C./min to obtain a DSC curve.
  • the glass transition temperature was defined as the temperature indicating the intersection of the extension of the baseline before and after the quadratic transition of the DSC curve and the tangent at the turning point of the DSC curve.
  • Amorphous means that the melting point peak does not exist in the DSC curve described above.
  • the fluorine-containing elastomer of the present disclosure is not particularly limited as long as it satisfies the above requirements, and is a vinylidene fluoride (VdF) -based fluorine rubber, tetrafluoroethylene (TFE) / propylene (Pr) -based fluorine rubber, and tetrafluoro.
  • VdF vinylidene fluoride
  • TFE tetrafluoroethylene
  • Pr propylene
  • VdF-based fluororubber VdF-based fluororubber, TFE / Pr-based fluororubber, and TFE / perfluoroalkyl vinyl ether-based fluororubber are more preferable, and VdF-based fluororubber is particularly preferable.
  • the VdF unit is preferably 20 mol% or more and 90 mol% or less, and 40 mol% or more and 85 mol% or less of the total number of moles of the VdF unit and the unit derived from other monomers. More preferred. A more preferable lower limit is 45 mol%, and a particularly preferable lower limit is 50 mol%. A more preferred upper limit is 80 mol%.
  • the VdF-based fluororubber is further referred to as a tetrafluoroethylene (TFE) unit, a hexafluoropropylene (HFP) unit, a fluorine-containing monomer (1) unit represented by the following general formula (1), and the following. It is preferable that at least one selected from the group consisting of the fluorine-containing monomer (2) unit represented by the general formula (2) is contained as a copolymerization component.
  • Rf 1 represents a linear or branched fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms.
  • Rf 2 represents a linear or branched fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms.
  • the fluorine-containing monomer (1) represented by the general formula (1) is preferably a monomer in which Rf 1 is a linear fluoroalkyl group, and a single amount in which Rf 1 is a linear perfluoroalkyl group.
  • the body is more preferred.
  • the carbon number of Rf 1 is preferably 1 to 6.
  • the fluorine-containing monomer (2) represented by the above formula (2) is preferably a monomer in which Rf 2 is a linear fluoroalkyl group, and a single amount in which Rf 2 is a linear perfluoroalkyl group.
  • the body is more preferred.
  • the carbon number of Rf 2 is preferably 1 to 6.
  • it may contain a repeating unit derived from other co-monomers in addition to the TFE unit, the HFP unit, the fluorine-containing monomer (1) unit and the fluorine-containing monomer (2) unit.
  • the other co-monomer is not particularly limited as long as it can be copolymerized with each of the above-mentioned monomers, and for example, perfluoroalkyl vinyl ether (PAVE), chlorotrifluoroethylene (CTFE), trifluoroethylene, etc.
  • PAVE perfluoroalkyl vinyl ether
  • CTFE chlorotrifluoroethylene
  • trifluoroethylene etc.
  • Fluorine-containing monomers such as trifluoropropylene, tetrafluoropropylene, pentafluoropropylene, trifluorobutene, tetrafluoroisobutene, hexafluoroisobutene, vinyl fluoride, iodine-containing fluorinated vinyl ether; ethylene (Et), propylene (Pr) , Fluorine-free monomers such as alkyl vinyl ether, monomers giving a crosslinkable group (cure site), reactive emulsifiers, etc., and one or more of these monomers and compounds. Can be used in combination.
  • PMVE perfluoro (methyl vinyl ether)
  • PPVE perfluoro (propyl vinyl ether)
  • CF 2 CFOCF 2 ORf c
  • Rf c is a linear or branched perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cyclic perfluoroalkyl group having 5 to 6 carbon atoms, or a carbon number containing 1 to 3 oxygen atoms.
  • Perfluorovinyl ether represented by 2 to 6 linear or branched perfluorooxyalkyl groups) can also be used.
  • CF 2 CFOCF 2 OCF 3
  • CF 2 CFOCF 2 OCF 2 CF 3
  • CF 2 CFOCF 2 OCF 2 CF 2 OCF 3.
  • VdF-based fluororubber examples include VdF / HFP copolymers, VdF / TFE / HFP copolymers, VdF / CTFE / TFE copolymers, VdF / TFE / PAVE copolymers, and VdF / HFP / PAVE copolymers.
  • VdF / HFP / TFE / PAVE copolymer VdF / HFP / TFE / Pr copolymer, VdF / Et / HFP copolymer, VdF / Et / HFP / TFE / PAVE copolymer, VdF / TFP / TFE copolymer At least one copolymer selected from the group consisting of coalesced and VdF / TFP copolymers is preferred.
  • the VdF / HFP copolymer preferably has a VdF / HFP composition of (45 to 85) / (55 to 15) (mol%), more preferably (50 to 80) / (50 to 20). It is (mol%), more preferably (60 to 80) / (40 to 20) (mol%).
  • the composition of VdF / HFP is also preferably (50 to 78) / (50 to 22) (mol%).
  • the VdF / TFE / HFP copolymer preferably has a composition of VdF / TFE / HFP of (30 to 80) / (4 to 35) / (10 to 35) (mol%).
  • the VdF / TFE / PAVE copolymer preferably has a composition of VdF / TFE / PAVE of (40 to 80) / (3 to 40) / (15 to 35) (mol%).
  • the VdF / HFP / PAVE copolymer preferably has a composition of VdF / HFP / PAVE of (65 to 90) / (3 to 25) / (3 to 25) (mol%).
  • VdF / HFP / TFE / PAVE copolymer As a VdF / HFP / TFE / PAVE copolymer, the composition of VdF / HFP / TFE / PAVE is (40 to 90) / (0 to 25) / (0 to 40) / (3 to 35) (mol%). Is preferable, and (40 to 80) / (3 to 25) / (3 to 40) / (3 to 25) (mol%) is more preferable.
  • PAVE examples include PMVE, PPVE, and the like, and these can be used alone or in any combination.
  • the VdF / TFP unit is 85/15 to 20/80 (mol%), and the monomer units other than VdF and TFP are 0 to 50 mol of the total monomer unit.
  • the composition of VdF / TFP is 78/22 to 50/50 (mol%).
  • VdF / TFP is 85/15 to 50/50 (mol%) and the monomer unit other than VdF and TFP is 1 to 50 mol% of the total monomer unit.
  • Examples of monomers other than VdF and TFP include TFE, HFP, PMVE, perfluoroethyl vinyl ether (PEVE), PPVE, CTFE, trifluoroethylene, hexafluoroisobutene, vinyl fluoride, Et, Pr, alkyl vinyl ether, and the like.
  • Monomers that provide crosslinkable groups and monomers exemplified as the co-monomers of the above VdF such as reactive emulsifiers are preferable, and PMVE, CTFE, HFP, and TFE are more preferable.
  • the VdF / TFP / TFE copolymer preferably has a composition of VdF / TFP / TFE of (85 to 75) / (23 to 13) / (0.1 to 6) (mol%).
  • composition of the fluorinated elastomer can be measured, for example, by 19 F-NMR measurement.
  • the fluorine-containing elastomer preferably has a number average molecular weight (Mn) of 7,000 to 5,000, and a mass average molecular weight (Mw) in order to have good adhesion and flexibility and good solubility in a solvent.
  • Mn number average molecular weight
  • Mw mass average molecular weight
  • the number average molecular weight (Mn), the mass average molecular weight (Mw), and Mw / Mn are values measured by the GPC method.
  • the fluorine-containing elastomer has a Mooney viscosity (ML1 + 10 (100 ° C.)) at 100 ° C. of preferably 2 or more, and more preferably 5 or more. Similarly, from the viewpoint of good molding processability, 200 or less is preferable, 150 or less is more preferable, and 100 or less is further preferable. Mooney viscosity is a value measured according to ASTM-D1646 and JIS K6300.
  • the fluorine-containing elastomer can be produced by a general radical polymerization method.
  • the polymerization form may be any of bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization and emulsion polymerization, but emulsion polymerization is preferable because it is industrially easy to carry out.
  • a polymerization initiator In the polymerization, a polymerization initiator, a chain transfer agent, a surfactant, and a solvent can be used, and conventionally known ones can be used for each. In the polymerization of the copolymer, an oil-soluble radical polymerization initiator or a water-soluble radical initiator can be used as the polymerization initiator.
  • the amount of the radical polymerization initiator added is not particularly limited, but an amount (for example, several ppm to water concentration) or more that does not significantly reduce the polymerization rate is collectively, sequentially, or continuously at the initial stage of polymerization. And add it.
  • the upper limit is the range in which the heat of the polymerization reaction can be removed from the device surface.
  • the surfactant conventionally known ones such as a nonionic surfactant, an anionic surfactant, and a cationic surfactant can be used.
  • the amount added is preferably 10 to 5000 ppm. More preferably, it is 50 to 5000 ppm.
  • the solvent is preferably a solvent having no chain transfer.
  • dichloropentafluoropropane R-225
  • water, a mixture of water and a water-soluble organic solvent, or water and a water-insoluble organic solvent The mixture can be mentioned.
  • examples of the chain transfer agent include esters such as dimethyl malonate, diethyl malonate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate and dimethyl succinate, as well as isopentane, methane, ethane, propane, isopropanol and acetone. , Various mercaptans, carbon tetrachloride, cyclohexane and the like.
  • a bromine compound or an iodine compound may be used as the chain transfer agent.
  • Examples of the polymerization method using a bromine compound or an iodine compound include a method of performing emulsion polymerization in an aqueous medium under pressure in the presence of a bromine compound or an iodine compound in a substantially anoxic state. (Iodine transfer polymerization method).
  • Typical examples of the bromine compound or iodine compound used include, for example, the general formula: R 2 I x Br y (In the formula, x and y are integers of 0 to 2, respectively, and satisfy 1 ⁇ x + y ⁇ 2, and R 2 is a saturated or unsaturated fluorohydrocarbon group having 1 to 16 carbon atoms or chlorofluoro. Examples thereof include a compound represented by a hydrocarbon group or a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms and may contain an oxygen atom).
  • a bromine compound or an iodine compound iodine or bromine is introduced into the polymer and functions as a cross-linking point.
  • Examples of the iodine compound include 1,3-diiodoperfluoropropane, 2-iodoperfluoropropane, 1,3-diiodo-2-chloroperfluoropropane, 1,4-diiodoperfluorobutane, and 1,5-.
  • 1,4-diiodoperfluorobutane, 1,6-diiodoperfluorohexane, and 2-iodoperfluoropropane are used from the viewpoints of polymerization reactivity, cross-linking reactivity, availability, and the like. Is preferable.
  • the fluorine-containing elastomer may be in any form such as an aqueous dispersion or powder.
  • the fluorine-containing elastomer powder can be obtained by coagulating the dispersion liquid after polymerization, washing with water, dehydrating, and drying. The coagulation can be carried out by adding an inorganic salt or an inorganic acid such as aluminum sulfate, applying a mechanical shearing force, or freezing the dispersion.
  • suspension polymerization it can be obtained by recovering from the dispersion liquid after polymerization and drying.
  • solution polymerization it can be obtained by drying the solution containing the fluoropolymer as it is, or by dropping a poor solvent and purifying it.
  • one type may be used, or two or more types may be used.
  • a form in which two types of copolymers having different molecular structures are used in combination may be used.
  • Examples of the form in which the two types of copolymers having different molecular structures are used in combination include a form in which two types of copolymers (I) having different molecular structures are used, and a form in which two types of copolymers (II) having different molecular structures are used. Examples thereof include a form in which one type of copolymer (I) and one type of copolymer (II) are used in combination.
  • fluorine-containing elastomer of the present disclosure a commercially available fluorine-containing elastomer can also be used.
  • commercially available fluorine-containing elastomers that can be used include Daiel Co., Ltd., Daikin Industries, Ltd.
  • the complex of the present disclosure contains an alkali metal salt.
  • the alkali metal salt can be represented by MX, where M is an alkali metal and X is a substance that becomes a pair of anions.
  • the alkali metal salt may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
  • the alkali metal salt is particularly preferably a lithium salt (that is, a compound represented by LiX).
  • lithium salts can be used, and specific examples thereof include the following.
  • Inorganic lithium salts such as LiPO 2 F 2; Lithium tungstates such as LiWOF 5; HCO 2 Li, CH 3 CO 2 Li, CH 2 FCO 2 Li, CHF 2 CO 2 Li, CF 3 CO 2 Li, CF 3 CH 2 CO 2 Li, CF 3 CF 2 CO 2 Li, CF 3 CF 2 CF 2 Lithium carboxylic acid salts such as CO 2 Li, CF 3 CF 2 CF 2 CO 2 Li; FSO 3 Li, CH 3 SO 3 Li, CH 2 FSO 3 Li, CHF 2 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, CF 3 CF 2 SO 3 Li, CF 3 CF 2 SO 3 Li,
  • electrolyte salts may be used alone or in combination of two or more.
  • a preferable example when two or more kinds are used in combination is a combination of LiPF 6 and LiBF 4 , which has an effect of improving high temperature storage characteristics, load characteristics and cycle characteristics.
  • the blending amount of the alkali metal salt is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1.0% by mass or more, based on the fluorine-containing elastomer. Further, it is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and further preferably 70% by mass or less.
  • Organolithium salts include CF 3 SO 3 Li, LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) (CF 3 SO 2 ), LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , Lithium Cyclic 1,2-Perfluoroethanedisulfonylimide, Lithium Cyclic 1,3-Perfluoropropanedisulfonylimide, LiC (FSO 2 ) 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC (C 2 F 5 SO) 2 ) 3 , LiBF 3 CF 3 , LiBF 3 C 2 F 5 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3, etc.
  • the ratio of the organolithium salt to 100% by mass of the entire composite is preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 0.5% by mass or more, and preferably 30% by mass or less, particularly. It is preferably 20% by mass or less.
  • the concentration of these alkali metal salts in the complex is not particularly limited as long as the effects of the present disclosure are not impaired.
  • the total molar concentration of lithium in the complex is preferably 0.3 mol / L or more, more preferably 0.4 mol / L, from the viewpoint of keeping the electrical conductivity of the complex in a good range and ensuring good battery performance. Above, it is more preferably 0.5 mol / L or more, preferably 5.0 mol / L or less, more preferably 4.5 mol / L or less, still more preferably 4.0 mol / L or less.
  • the electrical conductivity of the composite may be inadequate, while if the concentration is too high, the electrical conductivity may decrease due to the increased viscosity, resulting in poor battery performance. May be done.
  • the complex of the present disclosure may further contain an ionic liquid.
  • ionic liquid is a liquid composed of ions in which an organic cation and an anion are combined. By including an ionic liquid, the ionic conductivity can be increased. It is also a preferable feature that there is almost no vapor pressure and it is nonflammable.
  • the organic cation is not particularly limited, and examples thereof include imidazolium ions such as dialkyl imidazolium cations and trialkyl imidazolium cations; tetraalkylammonium ions; alkylpyridinium ions; dialkylpyrridinium ions; and dialkylpiperidinium ions. ..
  • the anions that serve as counters for these organic cations are not particularly limited, but are, for example, PF 6 anions, PF 3 (C 2 F 5 ) 3 anions, PF 3 (CF 3 ) 3 anions, BF 4 anions, and BF 2 ( CF 3 ) 2 anion, BF 3 (CF 3 ) anion, bisoxalate borate anion, P (C 2 O 4 ) F 2 anion, Tf (trifluoromethanesulfonyl) anion, Nf (nonafluorobutanesulfonyl) anion, bis ( Fluorosulfonyl) imide anion, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (TFSI) anion, bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide anion, dicyanoamine anion, and halide anion can be used.
  • the content of the ionic liquid is preferably 1.0 to 500% by mass with respect to the fluorine-containing elastomer.
  • the lower limit is more preferably 10% by mass, and the upper limit is more preferably 300% by mass.
  • metal fillers such as TiO 2 and Al 2 O 3 may be added in order to improve the conductivity.
  • the content of the additive is preferably 0.1 to 10% by mass with respect to the fluorine-containing elastomer. More preferably, it is 0.2 to 5% by mass.
  • the complex of the present disclosure has a volatile component of 0.1% by mass or less with respect to the entire complex. By making such an extremely small amount of volatile components, it has the advantage of long-term reliability.
  • the complex of the present disclosure is preferably flame-retardant. Due to its flame retardancy, it is particularly preferable because it can be safely used in various electrochemical devices.
  • flame retardant means that in the evaluation of flame retardancy in the examples described in detail below, it is possible to obtain an evaluation result that there is no transfer from open flame.
  • the polymer composition used as an electrolyte for a polymer-based solid-state battery so far contains a volatile component amount of about 10% by mass, which is larger than that of the composite of the present disclosure. Therefore, it has disadvantages such as a limited operating temperature range and inferior long-term reliability.
  • the method for adjusting the amount of the volatile component of the complex within the range is not particularly limited, and examples thereof include a method of heating and depressurizing the composite film obtained in the form of a thin film to dry it.
  • the amount of volatile components in the present disclosure is a value obtained by the method described later in Examples.
  • the method for producing the complex is not particularly limited, and any method can be used for preparation.
  • it can be obtained by dispersing the above-mentioned fluorine-containing elastomer, alkali metal salt, ionic liquid, and if necessary, an additive or the like with a solvent, and applying the obtained dispersion liquid in a thin film form.
  • the solvent for forming such a dispersion is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing each of the above-mentioned components, and either an aqueous solvent or an organic solvent is used.
  • the aqueous solvent include water, a mixed medium of alcohol and water, and the like.
  • the organic solvent include aliphatic hydrocarbons such as hexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and methylnaphthalene; heterocyclic compounds such as quinoline and pyridine; and ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone.
  • esters such as methyl acetate and methyl acrylate
  • amines such as diethylenetriamine, N, N-dimethylaminopropylamine
  • ethers such as diethyl ether, propylene oxide and tetrahydrofuran (THF); N-methylpyrrolidone (NMP) , Dimethylformamides, dimethylacetamides and the like
  • aprotonic polar solvents such as hexamethylphosphalamides and dimethylsulfoxides and the like. It can also be produced by kneading a fluoroelastomer, an alkali metal salt, an ionic liquid, an additive or the like, if necessary, without using a solvent, and then molding the mixture.
  • the complex of the present disclosure can be suitably used as an electrolyte for various electrochemical devices.
  • An electrochemical device comprising a polymer electrolyte composed of the complex is also one of the present disclosures.
  • the electrochemical device is not particularly limited, and can be applied to conventionally known electrochemical devices.
  • secondary batteries such as lithium ion batteries, primary batteries such as lithium batteries, sodium ion batteries, magnesium ion batteries, radical batteries, solar cells (particularly dye-sensitized solar cells), fuel cells;
  • Capacitors such as lithium ion capacitors, hybrid capacitors, electrochemical capacitors, electric double layer capacitors; actuators such as cylinders, oscillating motors, and motors;
  • Various capacitors such as aluminum electrolytic capacitors and tantalum electrolytic capacitors; Examples thereof include electromic elements, electrochemical switching elements, and various electrochemical sensors.
  • the present disclosure is also a secondary solid-state battery comprising the complex of the present disclosure described above as a polymer electrolyte.
  • the secondary solid-state battery of the present disclosure includes a positive electrode and a negative electrode composed of a positive electrode or negative electrode active material, a binder, and a current collector, and a polymer electrolyte layer composed of the above-mentioned composite interposed between the positive electrode and the negative electrode. It is a polymer-based solid-state battery provided with. As such a secondary solid-state battery, a lithium ion battery is preferable.
  • the positive electrode active material and the negative electrode active material are not particularly limited, and are known electrochemical devices such as lead batteries, Nikkado batteries, nickel hydrogen batteries, lithium ion batteries, secondary batteries such as alkali metal sulfur batteries, and electric double layer capacitors. Can be mentioned as used in.
  • the positive electrode active material is not particularly limited, and examples thereof include those used in known electrochemical devices.
  • the positive electrode active material of the lithium ion secondary battery is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions.
  • a lithium-containing transition metal composite oxide and a lithium-containing transition Examples thereof include metallic phosphoric acid compounds, sulfur-based materials, and conductive polymers.
  • a lithium-containing transition metal composite oxide and a lithium-containing transition metal phosphoric acid compound are preferable, and a lithium-containing transition metal composite oxide that produces a high voltage is particularly preferable.
  • the transition metal of the lithium-containing transition metal composite oxide is preferably V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu or the like, and specific examples of the lithium transition metal composite oxide are lithium cobalt such as LiCoO 2.
  • substitutions include lithium-nickel-manganese composite oxide, lithium-nickel-cobalt-aluminum composite oxide, lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide, lithium-manganese-aluminum composite oxide, and lithium-titanium.
  • examples thereof include composite oxides, and more specifically, LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.
  • LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2 LiNi 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 O 2 , LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 , Examples thereof include LiMn 1.8 Al 0.2 O 4 , LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 , Li 4 Ti 5 O 12 , LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2.
  • the transition metal of the lithium-containing transition metal phosphoric acid compound is preferably V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu or the like, and specific examples of the lithium-containing transition metal phosphoric acid compound include, for example, LiFePO 4 . li 3 Fe 2 (PO 4) 3, LiFeP 2 O 7 , etc. of phosphorus Santetsurui, cobalt phosphate such as LiCoPO 4, a part of the transition metal atom comprised mainly of these lithium transition metal phosphate compound Al , Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Nb, Si and the like substituted with other metals.
  • LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 , LiNi 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 , LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2 , LiNi 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 O 2 , LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 and LiFePO 4 are preferable.
  • a material containing a sulfur atom can be exemplified, and at least one selected from the group consisting of elemental sulfur, metal sulfide, and an organic sulfur compound is preferable, and elemental sulfur is more preferable.
  • the metal sulfide may be a metal polysulfide.
  • the organic sulfur compound may be an organic polysulfide.
  • Examples of the metal sulfide include a compound represented by LiS x (0 ⁇ x ⁇ 8); a compound represented by Li 2 S x (0 ⁇ x ⁇ 8); a two-dimensional layered structure such as TiS 2 or MoS 2. compounds having; (is Me Pb, Ag, various transition metals, including Cu) general formula Me x Mo 6 S 8 Shubureru compound having a strong three-dimensional skeleton structure represented by and the like.
  • organic sulfur compound examples include carbon sulfide compounds.
  • the organic sulfur compound may be carried on a material having pores such as carbon and used as a carbon composite material.
  • the content of sulfur contained in the carbon composite material is preferably 10 to 99% by mass, more preferably 20% by mass or more, based on the above carbon composite material, because the cycle performance is further excellent and the overvoltage is further reduced. It is preferable, more preferably 30% by mass or more, particularly preferably 40% by mass or more, and preferably 85% by mass or less.
  • the positive electrode active material is the elemental sulfur
  • the content of sulfur contained in the positive electrode active material is equal to the content of the elemental sulfur.
  • Examples of the conductive polymer include a p-doping type conductive polymer and an n-doping type conductive polymer.
  • Examples of the conductive polymer include polyacetylene-based, polyphenylene-based, heterocyclic polymers, ionic polymers, rudder and network-like polymers.
  • one type of positive electrode active material may be used alone, or two or more types having different compositions or different powder physical characteristics may be used in combination in any combination and ratio.
  • the positive electrode preferably further contains a binder, a thickener, a conductive auxiliary agent, and the like.
  • a binder any material can be used as long as it is a material that is safe for the solvent and electrolytic solution used in the manufacture of the electrode.
  • polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyethylene, etc. can be used.
  • the content of the binder is usually 0.1% by mass or more, preferably 1% by mass or more, more preferably 1.5% by mass or more, as the proportion of the binder in the positive electrode active material layer. , Usually 80% by mass or less, preferably 60% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and most preferably 10% by mass or less. If the proportion of the binder is too low, the positive electrode active material cannot be sufficiently retained, the mechanical strength of the positive electrode is insufficient, and the battery performance such as cycle characteristics may be deteriorated. On the other hand, if it is too high, it may lead to a decrease in battery capacity and conductivity.
  • thickener examples include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein and salts thereof.
  • One type may be used alone, or two or more types may be used in any combination and ratio.
  • the ratio of the thickener to the positive electrode active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.2% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and usually 5% by mass or less, preferably 5% by mass or less. It is in the range of 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less. Below this range, the coatability may be significantly reduced. If it exceeds, the ratio of the active material to the positive electrode active material layer decreases, which may cause a problem that the capacity of the battery decreases and a problem that the resistance between the positive electrode active materials increases.
  • the conductive auxiliary agent is not particularly limited as long as it can improve the conductivity of the electrolyte, but for example, carbon black such as acetylene black and ketjen black; multi-walled carbon nanotubes, single-walled carbon nanotubes, carbon nanofibers, etc. Examples thereof include carbon fibers such as graphene and vapor-grown carbon fibers (VGCF); metal powders such as SUS powder and aluminum powder; and the like.
  • carbon black such as acetylene black and ketjen black
  • multi-walled carbon nanotubes single-walled carbon nanotubes, carbon nanofibers, etc.
  • Examples thereof include carbon fibers such as graphene and vapor-grown carbon fibers (VGCF); metal powders such as SUS powder and aluminum powder; and the like.
  • the negative electrode is composed of a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material and a current collector.
  • the negative electrode active material is not particularly limited, and examples thereof include those used in known electrochemical devices.
  • the negative electrode active material of the lithium ion secondary battery is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions.
  • Specific examples include carbonaceous materials, alloy-based materials, lithium-containing metal composite oxide materials, conductive polymers, and the like. These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types arbitrarily.
  • a carbonaceous material capable of storing and releasing lithium artificial graphite or purified natural graphite produced by high-temperature treatment of easy-to-graphite pitch obtained from various raw materials, or surface treatment of these graphites with pitch or other organic substances.
  • the carbonaceous material and the negative electrode active material layer obtained by subjecting natural graphite, artificial graphite, artificial carbonaceous material, and artificial graphite material to heat treatment at least once in the range of 400 to 3200 ° C. are preferable.
  • a carbonaceous material consisting of at least two or more different crystalline carbonaceous materials and / or having an interface in which the different crystalline carbonaceous materials are in contact, the negative electrode active material layer has at least two or more different orientations.
  • a material selected from a carbonaceous material having an interface in contact with the carbonaceous material is more preferable because it has a good balance between initial irreversible capacitance and high current density charge / discharge characteristics.
  • one of these carbon materials may be used alone, or two or more of these carbon materials may be used in any combination and ratio.
  • Examples of the carbonaceous material obtained by heat-treating the above-mentioned artificial carbonaceous material and artificial graphite material at least once in the range of 400 to 3200 ° C. include carbon nanotubes, graphene, coke-based coke, petroleum-based coke, coal-based pitch, and petroleum-based pitch. And those obtained by oxidizing these pitches, needle coke, pitch coke and carbon agents obtained by partially graphitizing them, thermal decomposition products of organic substances such as furnace black, acetylene black, and pitch-based carbon fibers, carbonizable organic substances, and these.
  • Examples thereof include a solution obtained by dissolving a carbonized substance or a carbonizable organic substance in a low molecular weight organic solvent such as benzene, toluene, xylene, quinoline and n-hexane, and carbonized products thereof.
  • a low molecular weight organic solvent such as benzene, toluene, xylene, quinoline and n-hexane, and carbonized products thereof.
  • the metal material used as the negative electrode active material if lithium can be stored and released, lithium alone, a single metal and alloy forming a lithium alloy, or oxidation thereof. It may be any compound such as a substance, a carbide, a nitride, a silicide, a sulfide or a phosphor, and is not particularly limited.
  • the single metal and alloy forming the lithium alloy are preferably materials containing group 13 and group 14 metal / metalloid elements, and more preferably aluminum, silicon and tin (hereinafter, abbreviated as "specific metal element"). ) Is a single metal and an alloy or compound containing these atoms. One of these may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.
  • the negative electrode active material having at least one atom selected from the specific metal element, the metal single compound of any one specific metal element, the alloy consisting of two or more specific metal elements, or one or two or more specific ones are specified. Alloys consisting of metal elements and other one or more metal elements, compounds containing one or more specific metal elements, and oxides, carbides, nitrides, and silicates of the compounds. , Complex compounds such as sulfides or phosphors. By using these metal simple substances, alloys or metal compounds as the negative electrode active material, it is possible to increase the capacity of the battery.
  • the metal particles that can be alloyed with Li any conventionally known metal particles can be used, but from the viewpoint of capacity and cycle life, the metal particles are, for example, Fe, Co, Sb, Bi, Pb, Ni, Ag. , Si, Sn, Al, Zr, Cr, P, S, V, Mn, Nb, Mo, Cu, Zn, Ge, In, Ti and the like, preferably a metal selected from the group or a compound thereof.
  • an alloy composed of two or more kinds of metals may be used, and the metal particles may be alloy particles formed by two or more kinds of metal elements.
  • a metal selected from the group consisting of Si, Sn, As, Sb, Al, Zn and W or a metal compound thereof is preferable.
  • the metal compound include metal oxides, metal nitrides, metal carbides and the like.
  • an alloy composed of two or more kinds of metals may be used.
  • a compound in which these composite compounds are complicatedly bonded to several kinds of elements such as elemental metals, alloys or non-metal elements can also be mentioned.
  • elements such as elemental metals, alloys or non-metal elements
  • silicon and tin an alloy of these elements and a metal that does not act as a negative electrode can be used.
  • tin it is possible to use a complex compound containing 5 to 6 kinds of elements in combination with a metal that acts as a negative electrode other than tin and silicon, a metal that does not act as a negative electrode, and a non-metal element. can.
  • Si or a Si metal compound is preferable.
  • the Si metal compound is preferably a Si metal oxide.
  • Si or a Si metal compound is preferable in terms of increasing the capacity.
  • Si or Si metal compounds are collectively referred to as Si compounds.
  • the Si compound is preferably a Si metal oxide, and the Si metal oxide is SiOx in the general formula. This general formula SiOx is obtained by using silicon dioxide (SiO 2 ) and metal Si (Si) as raw materials, and the value of x is usually 0 ⁇ x ⁇ 2.
  • SiOx has a larger theoretical capacity than graphite, and amorphous Si or nano-sized Si crystals allow alkaline ions such as lithium ions to easily enter and exit, making it possible to obtain a high capacity.
  • the second constituent element is, for example, at least one of cobalt, iron, magnesium, titanium, vanadium, chromium, manganese, nickel, copper, zinc, gallium and zirconium.
  • the third constituent element is, for example, at least one of boron, carbon, aluminum and phosphorus.
  • the lithium-containing metal composite oxide material used as the negative electrode active material is not particularly limited as long as it can store and release lithium, but a material containing titanium and lithium is preferable from the viewpoint of high current density charge / discharge characteristics. More preferably, a lithium-containing composite metal oxide material containing titanium is preferable, and a composite oxide of lithium and titanium (hereinafter, abbreviated as "lithium titanium composite oxide”) is preferable. That is, it is particularly preferable to use a lithium-titanium composite oxide having a spinel structure contained in the negative electrode active material for a battery because the output resistance is greatly reduced.
  • the lithium-titanium composite oxide has a general formula: Li x Ti y M z O 4 [In the formula, M represents at least one element selected from the group consisting of Na, K, Co, Al, Fe, Ti, Mg, Cr, Ga, Cu, Zn and Nb. ] It is preferably a compound represented by.
  • compositions of the above compounds are Li 4/3 Ti 5/3 O 4 in (i), Li 1 Ti 2 O 4 in (ii), and Li 4/5 Ti 11/5 O in (iii). It is 4.
  • structure of Z ⁇ 0, for example, Li 4/3 Ti 4/3 Al 1/3 O 4 is preferable.
  • the negative electrode preferably further contains a binder, a thickener, and a conductive auxiliary agent.
  • the binder examples include the same binders that can be used for the positive electrode described above.
  • the ratio of the binder to the negative electrode active material is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, particularly preferably 0.6% by mass or more, and preferably 20% by mass or less, 15% by mass. It is more preferably mass% or less, further preferably 10 mass% or less, and particularly preferably 8 mass% or less. If the ratio of the binder to the negative electrode active material exceeds the above range, the ratio of the binder whose amount does not contribute to the battery capacity increases, which may lead to a decrease in the battery capacity. Further, if it falls below the above range, the strength of the negative electrode may decrease.
  • the ratio of the binder to the negative electrode active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more. , 0.6% by mass or more, and usually 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, and further preferably 2% by mass or less.
  • the ratio to the negative electrode active material is usually 1% by mass or more, preferably 2% by mass or more, and 3% by mass or more. Further, it is usually 15% by mass or less, preferably 10% by mass or less, and further preferably 8% by mass or less.
  • the ratio to the negative electrode active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, and is 0. .6% by mass or more is more preferable, and usually 5% by mass or less, 3% by mass or less is preferable, and 2% by mass or less is further preferable.
  • the thickener examples include the same thickeners that can be used for the positive electrode described above.
  • the ratio of the thickener to the negative electrode active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, further preferably 0.6% by mass or more, and usually 5% by mass or less. It is preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less. If the ratio of the thickener to the negative electrode active material is less than the above range, the coatability may be significantly lowered. On the other hand, if it exceeds the above range, the ratio of the negative electrode active material to the negative electrode active material layer decreases, which may cause a problem that the capacity of the battery decreases and an increase in resistance between the negative electrode active materials.
  • the conductive auxiliary agent is not particularly limited as long as it can improve the conductivity of the electrolyte, and examples thereof include the same thickeners that can be used for the positive electrode described above.
  • Examples of the current collector include metal foils such as iron, stainless steel, copper, aluminum, nickel, and titanium, or metal nets. Among them, aluminum foil or the like is preferable as the positive electrode current collector, and copper foil or the like is preferable as the negative electrode current collector.
  • the method for producing the secondary solid-state battery of the present disclosure is not particularly limited, and the secondary solid-state battery can be produced by a conventionally known method.
  • a method for producing an electrode for example, the electrode active material is dispersed and mixed in a solution or dispersion in which a binder is dissolved or dispersed in a dispersion medium to prepare an electrode mixture.
  • the obtained electrode mixture is uniformly applied to a current collector such as a metal foil or a metal net, dried, and pressed as necessary to form a thin electrode mixture layer on the current collector to form a thin-film electrode. ..
  • the binder and the electrode active material may be mixed first, and then the above-mentioned dispersion medium may be added to prepare a mixture.
  • the binder and the electrode active material are heated and melted and extruded with an extruder to prepare a thin film mixture, which is then bonded onto a current collector coated with a conductive adhesive or a general-purpose organic solvent to form an electrode. Sheets can also be made. Further, a solution or dispersion of the binder may be applied to the electrode active material preformed in advance.
  • Production Example 1 Production of Fluorine-Containing Elastomer 1 Put 1650 ml of pure water in a 3 L stainless autoclave, replace with nitrogen, slightly pressurize with hexafluoropropylene (HFP), and adjust the temperature to 80 ° C. with stirring at 380 rpm to control HFP. It was press-fitted to 0.23 MPa, and further, a mixed solution monomer having a molar ratio of vinylidene fluoride (VdF) and HFP of 78.2 / 21.8 was press-fitted to 1.472 MPa.
  • HFP hexafluoropropylene
  • the resulting polymer contained HFP and VdF in a molar ratio of 22.1 / 77.9.
  • the Mooney viscosity (ML1 + 10 (140 ° C.)) of the obtained polymer was 77, and the Tg was determined by DSC to be -18 ° C. In addition, heat of fusion was not observed in the second run.
  • the gas in the autoclave was released and cooled to recover 2302 g of the dispersion liquid.
  • the solid content of the dispersion was 23.5 wt%.
  • Aluminum sulfate was added to this dispersion, coagulated, and dried to obtain 571 g of a polymer.
  • the obtained polymer contained VdF, TFE and HFP in a molar ratio of 69.9 / 11.6 / 18.5.
  • the Mooney viscosity (ML1 + 10 (121 ° C.)) of the obtained polymer was 50, and the Tg was determined by DSC to be ⁇ 20 ° C. In addition, heat of fusion was not observed in the second run.
  • Production Example 3 The ratio of the production material of the fluorine-containing elastomer 3 was adjusted, and a polymer was obtained in the same procedure as that of the fluorine-containing elastomer 2.
  • the obtained polymer contained VdF, TFE and HFP in a molar ratio of 77.2 / 6.2 / 16.6.
  • the Mooney viscosity (ML1 + 10 (121 ° C.)) of the obtained polymer was 50, and the Tg was determined by DSC to be ⁇ 20 ° C. In addition, heat of fusion was not observed in the second run.
  • a polymerization initiator solution prepared by dissolving 1.0 g of APS (ammonium persulfate) in 220 ml of pure water was press-fitted with nitrogen gas to start the reaction.
  • APS ammonium persulfate
  • a mixed monomer of VdF / TFE / HFP 51/20/29 mol%, which was an additional monomer, was press-fitted until the internal pressure became 1.52 MPa.
  • 37 g of diiodine compound I (CF 2 ) 4 I was press-fitted.
  • VdF vinylidene fluoride
  • a mixed solution monomer having a molar ratio of tetrafluoropropene of 77.2 / 22.8 was press-fitted to 1.501 MPa.
  • Polymerization was started by dissolving 0.1 g of ammonium persulfate in 4 ml of pure water and press-fitting it with nitrogen. When 11 g of the continuous monomer was reached, 1.6738 g of 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoro-2-iodo-propane was added. When the pressure dropped to 1.44 MPa, the pressure was increased to 1.50 MPa with a continuous monomer.
  • the gas in the autoclave was released and cooled to recover 2087 g of the dispersion liquid.
  • the solid content of the dispersion was 26.08 wt%.
  • Calcium chloride was added to this dispersion, coagulated, and dried to obtain 524.3 g of a polymer.
  • the obtained polymer contained 2,3,3,3-tetrafluoropropene and VdF in a molar ratio of 23.1 / 76.9.
  • the Mooney viscosity (ML1 + 10 (140 ° C.)) of the obtained polymer was 60, and the Tg was determined by DSC to be -14 ° C. In addition, heat of fusion was not observed in the second run.
  • Production Example 6 Fluorine-containing elastomer 6 The composition ratio was adjusted using the same procedure as in Production Example 5, and 2,3,3,3-tetrafluoropropene and VdF were contained in a molar ratio of 39.9 / 60.1.
  • the Mooney viscosity (ML1 + 10 (140 ° C.)) of the obtained polymer was 30, and the Tg was determined by DSC to be ⁇ 10 ° C. In addition, heat of fusion was not observed in the second run.
  • Examples 1 to 6, Comparative Example 1 Production of complex 20% by mass of LiTFSI as an alkali metal salt and 60% by mass of BMI-TFSI as an ionic liquid are dissolved in dimethylformamide (DMF) with respect to the obtained fluorine-containing elastomers 1 to 6 and polyethylene oxide, and the polymer electrolyte solution 1 ⁇ 7 were prepared.
  • the polymer electrolyte solution was cast on a copper foil using an applicator, and after drying, the thickness was adjusted to about 60 ⁇ m.
  • the cast polymer electrolyte solution was dried under reduced pressure at 100 ° C. for 24 hours to prepare complex films 1 to 7.
  • the complex film prepared as described above was further heated and depressurized at 100 ° C. for 48 hours, and the amount of volatile components was calculated from the mass change before and after drying.
  • the oxidation resistance of the complex film was evaluated by the LSV (Linear Sweep Voltammetry) method.
  • LSV Linear Sweep Voltammetry
  • a solvent containing propylene carbonate as a solvent and 3% by mass of LiTFSI was used.
  • Two kinds of preparations were made by adding 1% by mass of the above polymer (Examples 2 and 5 or Comparative Example 1) to this solution.
  • Each measurement solution prepared in advance is placed in a measurement container, a platinum electrode is immersed in the working electrode, and a lithium metal is immersed in the counter electrode and the reference electrode, and the cell is used as an LSV measurement cell.
  • the potential was swept to 8 V (vs. Li + / Li) on the oxidation side for measurement.
  • the results are shown in FIG. Examples 2 and 5 have been shown to have high oxidation resistance.
  • the positive electrode 2 was prepared in the same manner as above except that LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 (LNMO) was used as the positive electrode active material.
  • [Preparation of negative electrode] 98 parts by mass of carbonaceous material (graphite), 1 part by mass of aqueous dispersion of sodium carboxymethyl cellulose (concentration of sodium carboxymethyl cellulose 1% by mass) and aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber (styrene-) as a thickener and binder. 1 part by mass (concentration of butadiene rubber 50% by mass) was added, and the mixture was mixed with a disperser to form a slurry. The obtained slurry was applied to a copper foil having a thickness of 10 ⁇ m, dried, rolled by a press, and cut out to obtain a negative electrode.
  • the positive electrode, the composite film 1, and the negative electrode were opposed to each other and rolled with a roll press to improve the adhesion. Then, punching, attaching an electrode tab, sealing, and aging after precharging were performed to prepare a lithium ion secondary battery 1 having a design capacity of 1 Ah.
  • a lithium ion secondary battery 2 was produced in the same manner as above except that the positive electrode 2 was used.
  • the secondary battery 1 manufactured above was sandwiched between plates and pressurized, and the battery was charged with a constant current-constant voltage up to 4.2 V at 25 ° C. with a current corresponding to 0.1 C.
  • the secondary battery 2 manufactured above was sandwiched between plates and pressurized, and the battery was charged with a constant current-constant voltage up to 4.8 V at 25 ° C. with a current corresponding to 0.1 C.
  • the complex of the present disclosure can be suitably used as an electrolyte for a polymer-based solid-state battery.
  • the obtained polymer-based solid-state battery has both excellent oxidation resistance and flame retardancy.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

ポリマー系固体電池において、電解質として好適に使用することができる複合体、及び、上記複合体を使用した各種電気化学デバイスを提供する。 含フッ素エラストマー、及び、アルカリ金属塩を必須成分とする複合体であって、 前記含フッ素エラストマーは、ガラス転移温度が２５℃以下である非晶質の含フッ素エラストマーであり、 揮発成分量が複合体全体に対して０．１質量％以下であることを特徴とする複合体。

Description

複合体、ポリマー電解質、電気化学デバイス、ポリマー系固体電池及びアクチュエーター
本開示は、複合体、ポリマー電解質、電気化学デバイス、ポリマー系固体電池及びアクチュエーターに関する。
近年、非水電解液に匹敵する高いイオン伝導性を示す固体電解質が開発され、全固体電池の実用化に向けた開発が加速している。
特許文献１には、ビニリデンフルオライドから誘導される繰り返し単位３５～９９モル％、テトラフルオロエチレンから誘導される繰り返し単位１～５０モル％、これらと共重合し得る単量体０～２０モル％からなり、融点が８０°Ｃ以上、結晶化度が２０～８０％であるビニリデン系共重合体に非水電解質を含浸させたポリマー電解質が開示されている。
特許文献２には、テトラフルオロエチレンを１～１５質量％共重合させたフッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン共重合体およびリチウム塩を溶解し得る有機溶媒を含有してなる組成物を開示されている。
特許文献３には、フッ化ビニリデンと、６フッ化プロピレンとのゴム状共重合体であって、前記フッ化ビニリデンの含有量が５５モル％～８５モル％である非晶質の高分子と、電解質塩と、有機溶媒と、無機あるいは有機の充填剤とを有する高分子固体電解質が開示されている。
国際公開第１９９９／０２８９１６号 特開２００１－３５５３４号公報 特開平１１－１４９８２５号公報
本開示は、電解質として好適に使用することができる複合体、及び、上記複合体を使用した各種電気化学デバイスを提供することを目的とするものである。
本開示は、含フッ素エラストマー、及び、アルカリ金属塩を必須成分とする複合体であって、
上記含フッ素エラストマーは、ガラス転移温度が２５℃以下である非晶質の含フッ素エラストマーであり、揮発成分量が複合体全体に対して０．１質量％以下であることを特徴とする複合体に関する。
上記含フッ素エラストマーは、ビニリデンフルオライド系フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン／プロピレン系フッ素ゴム、及び、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル系フッ素ゴムからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
上記含フッ素エラストマーは、ビニリデンフルオライド系フッ素ゴムであることが好ましい。
上記含フッ素エラストマーは、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）単位、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）単位、下記一般式（１）で表される含フッ素単量体（１）単位及び下記一般式（２）で表される含フッ素単量体（２）単位からなる群より選択される少なくとも１を共重合成分として含むものであることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 式中、Ｒｆ１は、炭素数１～１２の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基を表す。
Ｒｆ２は、炭素数１～１２の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基を表す。
上述の複合体において、上記アルカリ金属塩は、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＴＦＳＩ、ＬｉＦＳＩ、ＬｉＰＯ２Ｆ２、及び、ＬｉＢＯＢから選択される少なくとも一種のリチウム塩であり、上記アルカリ金属塩の含有量は、含フッ素エラストマーに対して０．１～９０質量％であることが好ましい。
上記複合体は、さらに、有機カチオンとして１－ブチルー３－メチルイミダゾリウム（ＢＭＩ）カチオン、又は、Ｎ－メチルーＮ－ブチルーピロリジウム（Ｐｙｒ１４）カチオン、
アニオンとしてＢＦ４アニオン、又は、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＴＦＳＩ）アニオンを組み合わせたものから選択される少なくとも一種のイオン液体を含み、
上記イオン液体の含有量は、含フッ素エラストマーに対して１．０～５００質量％であることが好ましい。
本開示は、上述の複合体からなることを特徴とするポリマー電解質でもある。
本開示は、上述のポリマー電解質を備えることを特徴とする電気化学デバイスでもある。
本開示は、上述のポリマー電解質を備えることを特徴とするポリマー系固体電池でもある。
上記ポリマー系固体電池は、リチウムイオン二次電池であることが好ましい。
本開示は、上述のポリマー電解質を備えることを特徴とするアクチュエーターでもある。
本開示の複合体は、耐酸化性、難燃性、イオン伝導性等に優れたフッ素エラストマー含有組成物であるため、固体二次電池等の電気化学デバイスにおける電解質として好適に使用することができる。
実施例２，５及び比較例１の耐酸化性試験のデータ。
以下、本開示を詳細に説明する。
近年、固体電池の一種としてポリマー系固体電池の開発が行われてきた。上記ポリマー系固体電池は、通常、ポリマー、電解質、添加剤、可塑剤、電解液等からなるポリマー電解質を備えたものであり、漏液の危険性がないことから高い安全性を有するというメリットがある。
上記ポリマー電解質に用いられるポリマーとして、含フッ素ポリマーの開発も行われてきた。含フッ素ポリマーは、耐酸化性、難燃性等に優れた成分であるため、発火しにくい、ロールトゥロール方式が適用できる等の利点を有する。
また、含フッ素ポリマーの一種として、含フッ素エラストマーも電解質として使用が検討されている。含フッ素エラストマーは、上述の含フッ素ポリマーの性能に加え、密着性、柔軟性等が高まる等の効果がある。本開示は、含フッ素エラストマーとしての性能を有し、かつ、イオン伝導性に優れた複合体を開発することを目的としたものである。
本開示の複合体は、含フッ素エラストマーを必須成分として含み、さらに揮発成分量を０．１質量％以下とすることで、高いイオン伝導性と、優れた耐酸化性、難燃性を併せ持つものである。これまでのポリマー系固体電池の電解質として用いられてきたポリマー組成物は、揮発成分量が１０質量％程度と本開示の複合体よりも多くの揮発成分を含むものであった。このため使用温度範囲が限定される、長期信頼性に劣るなどの短所を持つ。
また、特許文献３に開示された高分子固体電解質は、フッ素エラストマーと、電解質塩と、有機溶媒と、充填剤とを有するものである。しかしながら、引用文献３は、溶媒を揮発させたフッ素ゴム膜を、電解質塩及び溶媒を含む電解液に浸漬して、膨潤させたうえでＳＰＥ膜として使用する発明であるため、複合体全体の揮発成分量が０．１質量％以下とは考えられない。
本願の複合体は、揮発成分量を０．１質量％以下とした状態で電解質として使用し得るものであり、特に優れた耐酸化性、難燃性を得ることができるものである。
以下、本開示の複合体について、詳細に説明する。
本開示は、含フッ素エラストマー、及び、アルカリ金属塩を必須成分とする複合体である。
上記含フッ素エラストマーは、非晶性又は低結晶性であり、低いガラス転移温度を有するフッ素系重合体であることが好ましい。
上記含フッ素エラストマーのガラス転移温度は、２５℃以下である。より好ましくは、ガラス転移温度が０℃以下である。ガラス転移温度は、－５℃以下が更に好ましく、－１０℃以下が最も好ましい。更には－２０℃以下とすることもできる。ここで、ガラス転移温度は、示差走査熱量計（日立テクノサイエンス社製、Ｘ－ＤＳＣ８２３ｅ）を用い、－７５℃まで冷却した後、試料１０ｍｇを２０℃／分で昇温することによりＤＳＣ曲線を得て、ＤＳＣ曲線の二次転移前後のベースラインの延長線と、ＤＳＣ曲線の変曲点における接線との交点を示す温度をガラス転移温度とした。
非晶質であるとは、上述したＤＳＣ曲線において、融点ピークが存在しないものであることを意味する。
本開示の含フッ素エラストマーとしては、上述の要件を満たすものであれば特に限定されず、ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）系フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）／プロピレン（Ｐｒ）系フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）／パーフルオロアルキルビニルエーテル系フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）／プロピレン（Ｐｒ）／ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）系フッ素ゴム、エチレン（Ｅｔ）／ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）系フッ素ゴム、エチレン（Ｅｔ）／ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）／ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）系フッ素ゴム、エチレン（Ｅｔ）／ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）／テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）系フッ素ゴム、フルオロシリコーン系フッ素ゴム、又はフルオロホスファゼン系フッ素ゴムなどが挙げられ、これらをそれぞれ単独で、又は本開示の効果を損なわない範囲で任意に組み合わせて用いることができる。これらの中でも、ＶｄＦ系フッ素ゴム、ＴＦＥ／Ｐｒ系フッ素ゴム、ＴＦＥ／パーフルオロアルキルビニルエーテル系フッ素ゴムがより好適であり、ＶｄＦ系フッ素ゴムを使用することが特に好ましい。
ＶｄＦ系フッ素ゴムは、ＶｄＦ単位が、ＶｄＦ単位とその他の単量体に由来する単位との合計モル数の２０モル％以上、９０モル％以下が好ましく、４０モル％以上、８５モル％以下がより好ましい。更に好ましい下限は４５モル％、特に好ましい下限は５０モル％である。更に好ましい上限は８０モル％である。
本開示において、上記ＶｄＦ系フッ素ゴムは、さらに、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）単位、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）単位、下記一般式（１）で表される含フッ素単量体（１）単位及び下記一般式（２）で表される含フッ素単量体（２）単位からなる群より選択される少なくとも１を共重合成分として含むものであることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 式中、Ｒｆ１は、炭素数１～１２の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基を表す。
Ｒｆ２は、炭素数１～１２の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基を表す。
一般式（１）で表される含フッ素単量体（１）は、Ｒｆ１が直鎖のフルオロアルキル基である単量体が好ましく、Ｒｆ１が直鎖のパーフルオロアルキル基である単量体がより好ましい。Ｒｆ１の炭素数は１～６であることが好ましい。一般式（１）で表される含フッ素単量体としては、ＣＨ２＝ＣＦＣＦ３、ＣＨ２＝ＣＦＣＦ２ＣＦ３、ＣＨ２＝ＣＦＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３、ＣＨ２＝ＣＦＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３等があげられ、なかでも、ＣＨ２＝ＣＦＣＦ３で示される２，３，３，３－テトラフルオロプロペンであることが好ましい。
上記式（２）で表される含フッ素単量体（２）は、Ｒｆ２が直鎖のフルオロアルキル基である単量体が好ましく、Ｒｆ２が直鎖のパーフルオロアルキル基である単量体がより好ましい。Ｒｆ２の炭素数は１～６であることが好ましい。上記式（２）で表される含フッ素単量体（２）としては、ＣＨＦ＝ＣＨＣＦ３、ＣＨＦ＝ＣＨＣＦ２ＣＦ３、ＣＨＦ＝ＣＨＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３、ＣＨＦ＝ＣＨＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３などが挙げられ、なかでも、ＣＨＦ＝ＣＨＣＦ３で示される１，３，３，３－テトラフルオロプロピレンが好ましい。
また、ＴＦＥ単位、ＨＦＰ単位、含フッ素単量体（１）単位及び含フッ素単量体（２）単位以外にその他の共単量体に由来する繰り返し単位を含むものであってもよい。
上記その他の共単量体としては、上述の各単量体と共重合可能であれば特に限定されず、たとえば、パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＡＶＥ）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、トリフルオロエチレン、トリフルオロプロピレン、テトラフルオロプロピレン、ペンタフルオロプロピレン、トリフルオロブテン、テトラフルオロイソブテン、ヘキサフルオロイソブテン、フッ化ビニル、ヨウ素含有フッ素化ビニルエーテルなどのフッ素含有単量体；エチレン（Ｅｔ）、プロピレン（Ｐｒ）、アルキルビニルエーテル等のフッ素非含有単量体、架橋性基（キュアサイト）を与える単量体、および反応性乳化剤などが挙げられ、これらの単量体や化合物のなかから１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
上記ＰＡＶＥとしては、パーフルオロ（メチルビニルエーテル）（ＰＭＶＥ）、パーフルオロ（プロピルビニルエーテル）（ＰＰＶＥ）がより好ましく、特にＰＭＶＥが好ましい。
また、上記ＰＡＶＥとしては、式：ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＯＲｆｃ　　
（式中、Ｒｆｃは、炭素数１～６の直鎖または分岐状パーフルオロアルキル基、炭素数５～６の環式パーフルオロアルキル基、又は、１～３個の酸素原子を含む炭素数２～６の直鎖または分岐状パーフルオロオキシアルキル基である）で表されるパーフルオロビニルエーテルを用いることもできる。例えば、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＯＣＦ３、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ３、または、ＣＦ２＝ＣＦＯＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＯＣＦ３を用いることが好ましい。
上記ＶｄＦ系フッ素ゴムとしては、ＶｄＦ／ＨＦＰ共重合体、ＶｄＦ／ＴＦＥ／ＨＦＰ共重合体、ＶｄＦ／ＣＴＦＥ／ＴＦＥ共重合体、ＶｄＦ／ＴＦＥ／ＰＡＶＥ共重合体、ＶｄＦ／ＨＦＰ／ＰＡＶＥ共重合体、ＶｄＦ／ＨＦＰ／ＴＦＥ／ＰＡＶＥ共重合体、ＶｄＦ／ＴＦＥ／Ｐｒ共重合体、ＶｄＦ／Ｅｔ／ＨＦＰ共重合体、ＶｄＦ／Ｅｔ／ＨＦＰ／ＴＦＥ／ＰＡＶＥ共重合体、ＶｄＦ／ＴＦＰ／ＴＦＥ共重合体及びＶｄＦ／ＴＦＰ共重合体からなる群より選択される少なくとも１種の共重合体が好ましい。
これらのなかでも、ＶｄＦ／ＨＦＰ共重合体、ＶｄＦ／ＴＦＥ／ＨＦＰ共重合体、ＶｄＦ／ＴＦＰ共重合体、ＶｄＦ／ＴＦＥ／ＰＡＶＥ共重合体、ＶｄＦ／ＨＦＰ／ＰＡＶＥ共重合体、ＶｄＦ／ＨＦＰ／ＴＦＥ／ＰＡＶＥ共重合体及びＶｄＦ／ＴＦＰ／ＴＦＥ共重合体からなる群より選択される少なくとも１種の共重合体が好ましく、ＶｄＦ／ＨＦＰ共重合体、ＶｄＦ／ＴＦＥ／ＨＦＰ共重合体、ＶｄＦ／ＴＦＥ／ＰＡＶＥ共重合体、及び、ＶｄＦ／ＴＦＰ共重合体からなる群より選択される少なくとも１種の共重合体がより好ましい。
ＶｄＦ／ＨＦＰ共重合体は、ＶｄＦ／ＨＦＰの組成が、（４５～８５）／（５５～１５）（モル％）であることが好ましく、より好ましくは（５０～８０）／（５０～２０）（モル％）であり、更に好ましくは（６０～８０）／（４０～２０）（モル％）である。
ＶｄＦ／ＨＦＰの組成は、（５０～７８）／（５０～２２）（モル％）であることも好ましい。
ＶｄＦ／ＴＦＥ／ＨＦＰ共重合体は、ＶｄＦ／ＴＦＥ／ＨＦＰの組成が（３０～８０）／（４～３５）／（１０～３５）（モル％）のものが好ましい。
ＶｄＦ／ＴＦＥ／ＰＡＶＥ共重合体としては、ＶｄＦ／ＴＦＥ／ＰＡＶＥの組成が（４０～８０）／（３～４０）／（１５～３５）（モル％）のものが好ましい。
ＶｄＦ／ＨＦＰ／ＰＡＶＥ共重合体としては、ＶｄＦ／ＨＦＰ／ＰＡＶＥの組成が（６５～９０）／（３～２５）／（３～２５）（モル％）のものが好ましい。
ＶｄＦ／ＨＦＰ／ＴＦＥ／ＰＡＶＥ共重合体としては、ＶｄＦ／ＨＦＰ／ＴＦＥ／ＰＡＶＥの組成が（４０～９０）／（０～２５）／（０～４０）／（３～３５）（モル％）のものが好ましく、（４０～８０）／（３～２５）／（３～４０）／（３～２５）（モル％）のものがより好ましい。
この場合のＰＡＶＥとしては、たとえばＰＭＶＥ、ＰＰＶＥなどが挙げられ、これらをそれぞれ単独で、または任意に組み合わせて用いることができる。
ＶｄＦ／ＴＦＰ共重合体としては、ＶｄＦ／ＴＦＰ単位が８５／１５～２０／８０（モル％）であり、ＶｄＦおよびＴＦＰ以外の他の単量体単位が全単量体単位の０～５０モル％のものが好ましく、ＶｄＦ／ＴＦＰのモル％比が８０／２０～２０／８０であることがより好ましい。また、ＶｄＦ／ＴＦＰの組成は、７８／２２～５０／５０（モル％）であることも好ましい形態の一つである。
またＶｄＦ／ＴＦＰが８５／１５～５０／５０（モル％）であり、ＶｄＦおよびＴＦＰ以外他の単量体単位が全単量体単位の１～５０モル％であるものも好ましい。ＶｄＦおよびＴＦＰ以外の他の単量体としては、ＴＦＥ、ＨＦＰ、ＰＭＶＥ、パーフルオロエチルビニルエーテル（ＰＥＶＥ）、ＰＰＶＥ、ＣＴＦＥ、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロイソブテン、フッ化ビニル、Ｅｔ、Ｐｒ、アルキルビニルエーテル、架橋性基を与える単量体、および反応性乳化剤などの上記ＶｄＦの共単量体として例示した単量体が好ましく、なかでもＰＭＶＥ、ＣＴＦＥ、ＨＦＰ、ＴＦＥであることがより好ましい。
ＶｄＦ／ＴＦＰ／ＴＦＥ共重合体としては、ＶｄＦ／ＴＦＰ／ＴＦＥの組成が（８５～７５）／（２３～１３）／（０．１～６）（モル％）のものが好ましい。
本開示において、含フッ素エラストマーの組成は、たとえば、１９Ｆ－ＮＭＲ測定により測定できる。
上記含フッ素エラストマーは、密着性、柔軟性を良好なものとし、溶媒への溶解性を良好とするために、数平均分子量（Ｍｎ）が７０００～５００００００であることが好ましく、質量平均分子量（Ｍｗ）が１００００～１０００００００であることが好ましく、Ｍｗ／Ｍｎが１．０～３０．０であることが好ましく、１．５～２５．０であることがさらに好ましい。上記数平均分子量（Ｍｎ）、質量平均分子量（Ｍｗ）、及び、Ｍｗ／Ｍｎは、ＧＰＣ法により測定する値である。
上記含フッ素エラストマーは、１００℃におけるムーニー粘度（ＭＬ１＋１０（１００℃））は２以上が好ましく、５以上がより好ましい。また、同様に成型加工性が良好であるという点から、２００以下が好ましく、１５０以下がより好ましく、１００以下がさらに好ましい。ムーニー粘度は、ＡＳＴＭ－Ｄ１６４６およびＪＩＳ　Ｋ６３００に準拠して測定した値である。
上記含フッ素エラストマーは、一般的なラジカル重合法により製造することができる。重合形態は、塊状重合、溶液重合、懸濁重合及び乳化重合のいずれの形態でもよいが、工業的に実施が容易であることから、乳化重合であることが好ましい。
重合においては、重合開始剤、連鎖移動剤、界面活性剤、及び、溶媒を使用することができ、それぞれ従来公知のものを使用することができる。共重合体の重合において、重合開始剤として油溶性ラジカル重合開始剤、または水溶性ラジカル開始剤を使用できる。
ラジカル重合開始剤の添加量は、特に限定はないが、重合速度が著しく低下しない程度の量（たとえば、数ｐｐｍ対水濃度）以上を重合の初期に一括して、または逐次的に、または連続して添加すればよい。上限は、装置面から重合反応熱を除熱出来る範囲である。
界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤など従来公知のものを使用することができる。添加量（対重合水）は、好ましくは１０～５０００ｐｐｍである。より好ましくは、５０～５０００ｐｐｍである。
溶媒としては、連鎖移動性を持たない溶媒であることが好ましい。溶液重合の場合、ジクロロペンタフルオロプロパン（Ｒ－２２５）があげられ、乳化重合及び懸濁重合の場合、水、水と水溶性有機溶媒との混合物、又は、水と非水溶性有機溶媒との混合物があげられる。
上記重合において、連鎖移動剤としては、たとえば、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、コハク酸ジメチルなどのエステル類のほか、イソペンタン、メタン、エタン、プロパン、イソプロパノール、アセトン、各種メルカプタン、四塩化炭素、シクロヘキサンなどがあげられる。
連鎖移動剤として臭素化合物又はヨウ素化合物を使用してもよい。臭素化合物又はヨウ素化合物を使用して行う重合方法としては、たとえば、実質的に無酸素状態で、臭素化合物又はヨウ素化合物の存在下に、加圧しながら水媒体中で乳化重合を行う方法があげられる（ヨウ素移動重合法）。使用する臭素化合物又はヨウ素化合物の代表例としては、たとえば、一般式：
Ｒ２ＩｘＢｒｙ
（式中、ｘおよびｙはそれぞれ０～２の整数であり、かつ１≦ｘ＋ｙ≦２を満たすものであり、Ｒ２は炭素数１～１６の飽和もしくは不飽和のフルオロ炭化水素基またはクロロフルオロ炭化水素基、または炭素数１～３の炭化水素基であり、酸素原子を含んでいてもよい）で表される化合物があげられる。臭素化合物又はヨウ素化合物を使用することによって、ヨウ素または臭素が重合体に導入され、架橋点として機能する。
ヨウ素化合物としては、たとえば１，３－ジヨードパーフルオロプロパン、２－ヨードパーフルオロプロパン、１，３－ジヨード－２－クロロパーフルオロプロパン、１，４－ジヨードパーフルオロブタン、１，５－ジヨード－２，４－ジクロロパーフルオロペンタン、１，６－ジヨードパーフルオロヘキサン、１，８－ジヨードパーフルオロオクタン、１，１２－ジヨードパーフルオロドデカン、１，１６－ジヨードパーフルオロヘキサデカン、ジヨードメタン、１，２－ジヨードエタン、１，３－ジヨード－ｎ－プロパン、ＣＦ２Ｂｒ２、ＢｒＣＦ２ＣＦ２Ｂｒ、ＣＦ３ＣＦＢｒＣＦ２Ｂｒ、ＣＦＣｌＢｒ２、ＢｒＣＦ２ＣＦＣｌＢｒ、ＣＦＢｒＣｌＣＦＣｌＢｒ、ＢｒＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２Ｂｒ、ＢｒＣＦ２ＣＦＢｒＯＣＦ３、１－ブロモ－２－ヨードパーフルオロエタン、１－ブロモ－３－ヨードパーフルオロプロパン、１－ブロモ－４－ヨードパーフルオロブタン、２－ブロモ－３－ヨードパーフルオロブタン、３－ブロモ－４－ヨードパーフルオロブテン－１、２－ブロモ－４－ヨードパーフルオロブテン－１、ベンゼンのモノヨードモノブロモ置換体、ジヨードモノブロモ置換体、ならびに（２－ヨードエチル）および（２－ブロモエチル）置換体などがあげられ、これらの化合物は、単独で使用してもよく、相互に組み合わせて使用することもできる。
これらのなかでも、重合反応性、架橋反応性、入手容易性などの点から、１，４－ジヨードパーフルオロブタン、１，６－ジヨードパーフルオロヘキサン、２－ヨードパーフルオロプロパンを用いるのが好ましい。
上記含フッ素エラストマーは、水性分散液、粉末等のいかなる形態であってもよい。含フッ素エラストマーの粉末は、乳化重合の場合、重合上がりの分散液を凝析させ、水洗し、脱水し、乾燥することによって得ることができる。凝析は、硫酸アルミニウム等の無機塩又は無機酸を添加するか、機械的な剪断力を与えるか、分散液を凍結させることによって行うことができる。懸濁重合の場合は、重合上がりの分散液から回収し、乾燥することにより得ることができる。溶液重合の場合は、含フッ素ポリマーを含む溶液をそのまま乾燥させて得ることができるし、貧溶媒を滴下して精製することによっても得ることができる。
含フッ素エラストマーとしては、１種を用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。特に、分子構造の異なる２種類の共重合体を併用する形態であってもよい。上記分子構造の異なる２種類の共重合体を併用する形態としては、分子構造の異なる共重合体（Ｉ）を２種類用いる形態、分子構造の異なる共重合体（ＩＩ）を２種類用いる形態、１種類の共重合体（Ｉ）と１種類の共重合体（ＩＩ）を併用する形態等が挙げられる。
本開示の含フッ素エラストマーとしては、市販の含フッ素エラストマーを使用することもできる。使用することができる市販の含フッ素エラストマーとしては、ダイキン工業(株)製ダイエル等を挙げることができる。
（アルカリ金属塩）
本開示の複合体は、アルカリ金属塩を含有するものである。
アルカリ金属塩はＭＸで表すことができ、Ｍはアルカリ金属、Ｘは対の陰イオンとなる物質である。上記アルカリ金属塩は、一種を単独で使用してもよいし、二種以上を混合物の形態で使用してもよい。
上記アルカリ金属塩としては、リチウム塩（すなわち、ＬｉＸで表される化合物）であることが特に好ましい。
上記リチウム塩として任意のものを用いることができ、具体的には以下のものが挙げられる。例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｌＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＴａＦ６、ＬｉＷＦ７、ＬｉＡｓＦ６，ＬｉＡｌＣｌ４，ＬｉＩ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣｌ、ＬｉＢ１０Ｃｌ１０、Ｌｉ２ＳｉＦ６、Ｌｉ２ＰＦＯ３、ＬｉＰＯ２Ｆ２等の無機リチウム塩；
ＬｉＷＯＦ５等のタングステン酸リチウム類；
ＨＣＯ２Ｌｉ、ＣＨ３ＣＯ２Ｌｉ、ＣＨ２ＦＣＯ２Ｌｉ、ＣＨＦ２ＣＯ２Ｌｉ、ＣＦ３ＣＯ２Ｌｉ、ＣＦ３ＣＨ２ＣＯ２Ｌｉ、ＣＦ３ＣＦ２ＣＯ２Ｌｉ、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＯ２Ｌｉ、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＣＯ２Ｌｉ等のカルボン酸リチウム塩類；
ＦＳＯ３Ｌｉ、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、ＣＨ２ＦＳＯ３Ｌｉ、ＣＨＦ２ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３Ｌｉ、リチウムメチルサルフェート、リチウムエチルサルフェート（Ｃ２Ｈ５ＯＳＯ３Ｌｉ）、リチウム２，２，２－トリフルオロエチルサルフェート等のＳ＝Ｏ基を有するリチウム塩類；
ＬｉＴＦＳＩ、ＬｉＦＳＩ、ＬｉＮ（ＦＣＯ）２、ＬｉＮ（ＦＣＯ）（ＦＳＯ２）、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）（ＣＦ３ＳＯ２）、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、リチウムビスパーフルオロエタンスルホニルイミド、リチウム環状１，２－パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状１，３－パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、リチウム環状１，２－エタンジスルホニルイミド、リチウム環状１，３－プロパンジスルホニルイミド、リチウム環状１，４－パーフルオロブタンジスルホニルイミド、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（ＦＳＯ２）、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ３Ｆ７ＳＯ２）、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、ＬｉＮ（ＰＯＦ２）２等のリチウムイミド塩類；
ＬｉＣ（ＦＳＯ２）３、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３等のリチウムメチド塩類；
その他、式：ＬｉＰＦａ（ＣｎＦ２ｎ＋１）６－ａ（式中、ａは０～５の整数であり、ｎは１～６の整数である）で表される塩（例えばＬｉＰＦ３（Ｃ２Ｆ５）３、ＬｉＰＦ３（ＣＦ３）３、ＬｉＰＦ３（ｉｓｏ－Ｃ３Ｆ７）３、ＬｉＰＦ５（ｉｓｏ－Ｃ３Ｆ７）、ＬｉＰＦ４（ＣＦ３）２、ＬｉＰＦ４（Ｃ２Ｆ５）２）、ＬｉＰＦ４（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＰＦ４（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＢＦ３ＣＦ３、ＬｉＢＦ３Ｃ２Ｆ５、ＬｉＢＦ３Ｃ３Ｆ７、ＬｉＢＦ２（ＣＦ３）２、ＬｉＢＦ２（Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＢＦ２（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＢＦ２（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２等の含フッ素有機リチウム塩類、ＬｉＢＯＢ、ＬｉＴＤＩ、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＢ（ＣＮ）４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、Ｌｉ２（Ｃ２Ｏ４）、ＬｉＰ（Ｃ２Ｏ４）３、Ｌｉ２Ｂ１２ＦｂＨ１２－ｂ（ｂは０～３の整数）等が挙げられる。
中でも、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＴａＦ６、ＬｉＰＯ２Ｆ２、ＦＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）（ＣＦ３ＳＯ２）、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、リチウム環状１，２－パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状１，３－パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、ＬｉＣ（ＦＳＯ２）３、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＢＦ３ＣＦ３、ＬｉＢＦ３Ｃ２Ｆ５、ＬｉＰＦ３（ＣＦ３）３、ＬｉＰＦ３（Ｃ２Ｆ５）３、ＬｉＴＦＳＩ、ＬｉＦＳＩ、ＬｉＢＯＢ、ＬｉＴＤＩ等が出力特性やハイレート充放電特性、高温保存特性、サイクル特性等を向上させる効果がある点から特に好ましく、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＴＦＳＩ、ＬｉＦＳＩ、ＬｉＰＯ２Ｆ２、及び、ＬｉＢＯＢからなる群より選択される少なくとも１種のリチウム塩が最も好ましい。
これらの電解質塩は単独で用いても、２種以上を併用してもよい。２種以上を併用する場合の好ましい一例は、ＬｉＰＦ６とＬｉＢＦ４との併用であり、高温保存特性、負荷特性やサイクル特性を向上させる効果がある。
本開示の複合体において、上記アルカリ金属塩の配合量は、含フッ素エラストマーに対して０．１質量％以上であることが好ましく、より好ましくは１．０質量％以上であることが好ましい。また、９０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは８０質量％以下、更に好ましくは７０質量％以下である。
また、他の一例は、無機リチウム塩と有機リチウム塩との併用であり、この両者の併用は、高温保存による劣化を抑制する効果がある。有機リチウム塩としては、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）（ＣＦ３ＳＯ２）、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、リチウム環状１，２－パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状１，３－パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、ＬｉＣ（ＦＳＯ２）３、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＢＦ３ＣＦ３、ＬｉＢＦ３Ｃ２Ｆ５、ＬｉＰＦ３（ＣＦ３）３、ＬｉＰＦ３（Ｃ２Ｆ５）３等であるのが好ましい。この場合には、複合体全体１００質量％に対する有機リチウム塩の割合は、好ましくは０．１質量％以上、特に好ましくは０．５質量％以上であり、また、好ましくは３０質量％以下、特に好ましくは２０質量％以下である。
複合体中のこれらのアルカリ金属塩の濃度は、本開示の効果を損なわない限り特に制限されない。複合体の電気伝導率を良好な範囲とし、良好な電池性能を確保する点から、複合体中のリチウムの総モル濃度は、好ましくは０．３ｍｏｌ／Ｌ以上、より好ましくは０．４ｍｏｌ／Ｌ以上、更に好ましくは０．５ｍｏｌ／Ｌ以上であり、また、好ましくは５．０ｍｏｌ／Ｌ以下、より好ましくは４．５ｍｏｌ／Ｌ以下、更に好ましくは４．０ｍｏｌ／Ｌ以下である。
リチウムの総モル濃度が低すぎると、複合体の電気伝導率が不十分の場合があり、一方、濃度が高すぎると、粘度上昇のため電気伝導度が低下する場合があり、電池性能が低下する場合がある。
（イオン液体）
本開示の複合体は、さらにイオン液体を含むものであってもよい。
上記「イオン液体」とは、有機カチオンとアニオンとを組み合わせたイオンからなる液体である。イオン液体を含むことで、イオン伝導度を高めることができる。また、蒸気圧がほとんどなく、不燃性であることも好ましい特徴である。
有機カチオンとしては、特に限定されないが、例えば、ジアルキルイミダゾリウムカチオン、トリアルキルイミダゾリウムカチオン等のイミダゾリウムイオン；テトラアルキルアンモニウムイオン；アルキルピリジニウムイオン；ジアルキルピロリジニウムイオン；及びジアルキルピペリジニウムイオンが挙げられる。
これらの有機カチオンのカウンターとなるアニオンとしては、特に限定されないが、例えば、ＰＦ６アニオン、ＰＦ３（Ｃ２Ｆ５）３アニオン、ＰＦ３（ＣＦ３）３アニオン、ＢＦ４アニオン、ＢＦ２（ＣＦ３）２アニオン、ＢＦ３（ＣＦ３）アニオン、ビスオキサラトホウ酸アニオン、Ｐ（Ｃ２Ｏ４）Ｆ２アニオン、Ｔｆ（トリフルオロメタンスルホニル）アニオン、Ｎｆ（ノナフルオロブタンスルホニル）アニオン、ビス（フルオロスルホニル）イミドアニオン、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＴＦＳＩ）アニオン、ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミドアニオン、ジシアノアミンアニオン、ハロゲン化物アニオンを用いることができる。
上記イオン液体としては、有機カチオンとして１－ブチルー３－メチルイミダゾリウム（ＢＭＩ）カチオン、又は、Ｎ－メチルーＮ－ブチルーピロリジウム（Ｐｙｒ１４）カチオン、アニオンとしてＢＦ４アニオン、又は、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＴＦＳＩ）アニオンを組み合わせたものから選択される少なくとも一種であることが好ましい。
なかでも、ＴＦＳＩが特に好ましい。
上記イオン液体の含有量は、含フッ素エラストマーに対して、１．０～５００質量％であることが好ましい。上記下限は、１０質量％がより好ましく、上記上限は、３００質量％がより好ましい。
（その他の添加剤）
その他の添加剤として、導電性の向上のためにＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などの金属フィラーを添加しても良い。上記添加剤の含有量は、含フッ素エラストマーに対して、０．１～１０質量％であることが好ましい。より好ましくは、０．２～５質量％である。
本開示の複合体は、揮発成分が複合体全体に対して０．１質量%以下である。このような極めて揮発成分が少ないものとすることで、長期信頼性という利点を有するものである
本開示の複合体は、難燃性のものであることが好ましい。難燃性であることによって、各種電気化学デバイスにおいて安全に使用できる点で特に好ましい。
なお、「難燃性である」とは、以下で詳述する実施例における難燃性の評価において、裸火よりの燃え移りがなかったとの評価結果が得られることを意味する。
揮発成分量を０．１質量％以下とすることで、高いイオン伝導性と、優れた耐酸化性、難燃性、耐熱性、成膜性を併せ持つものである。これまでのポリマー系固体電池の電解質として用いられてきたポリマー組成物は、揮発成分量が１０質量％程度と本開示の複合体よりも多くの揮発成分を含むものであった。このため、使用温度範囲が限定される、長期信頼性に劣るなどの短所を持つ。
上記複合体の揮発成分量を該範囲内に調節する方法としては特に限定されず、例えば、薄膜状に得られた複合体フィルムを加熱減圧し、乾燥させる方法等を挙げることができる。
なお、本開示における揮発成分量は、実施例において後述する方法により求めた値である。
（製造方法）
上記複合体の製造方法としては特に限定されず、任意の方法で調製することができる。例えば、上記含フッ素エラストマー、アルカリ金属塩、イオン液体、必要に応じて添加剤等を溶媒で分散し、得られた分散液を薄膜状に塗布する工程により得ることができる。
このような分散液を形成するための溶媒としては、上述の各成分を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いてもよい。水系溶媒としては、例えば、水、アルコールと水との混合媒等が挙げられる。有機系溶媒としては、例えば、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類；ベンゼン、トルエン、キシレン、メチルナフタレン等の芳香族炭化水素類；キノリン、ピリジン等の複素環化合物；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類；酢酸メチル、アクリル酸メチル等のエステル類；ジエチレントリアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノプロピルアミン等のアミン類；ジエチルエーテル、プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等のエーテル類；Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類；ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。
また、溶媒を用いずに含フッ素エラストマー、アルカリ金属塩、イオン液体、必要に応じて添加剤等を混練した後に、成形することでも製造することができる。
（電気化学デバイス）
本開示の複合体は、各種電気化学デバイスの電解質として好適に用いることができる。該複合体からなるポリマー電解質を備えた電気化学デバイスも本開示の一つである。
上記電気化学デバイスとしては特に限定されず、従来公知の電気化学デバイスに適用することができる。具体的には、リチウムイオン電池等の二次電池、リチウム電池等の一次電池、ナトリウムイオン電池、マグネシウムイオン電池、ラジカル電池、太陽電池（特に色素増感型太陽電池）、燃料電池；
リチウムイオンキャパシタ、ハイブリッドキャパシタ、電気化学キャパシタ、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ；シリンダ、搖動モーター、モーター等のアクチュエーター；
アルミニウム電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサ等の各種コンデンサ；
エレクトロミック素子、電気化学スイッチング素子、各種電気化学センサー等を挙げることができる。
なかでも、高容量で出力が大きいために、多量の金属イオンの移動による体積変化が大きなものとなる二次電池にも好適に使用することができる。
(二次固体電池)
本開示は、上述した本開示の複合体をポリマー電解質として備える二次固体電池でもある。
本開示の二次固体電池は、正極又は負極活物質、結着剤、及び、集電体からなる正極及び負極、並びに、当該正極及び当該負極の間に介在する上記複合体からなるポリマー電解質層を備えるポリマー系固体電池である。このような二次固体電池としてはリチウムイオン電池であることが好ましい。
上記正極活物質及び負極活物質としては特に限定されず、鉛電池、ニッカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、アルカリ金属硫黄電池等の二次電池、電気二重層キャパシタ等の公知の電気化学デバイスに使用されているものを挙げることができる。
（正極）
上記正極活物質としては特に限定されず、公知の電気化学デバイスに使用されるものを挙げることができる。リチウムイオン二次電池の正極活物質について具体的に説明すると、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば特に制限されないが、例えば、リチウム含有遷移金属複合酸化物、リチウム含有遷移金属リン酸化合物、硫黄系材料、導電性高分子等が挙げられる。なかでも、正極活物質としては、リチウム含有遷移金属複合酸化物、リチウム含有遷移金属リン酸化合物が好ましく、特に、高電圧を産み出すリチウム含有遷移金属複合酸化物が好ましい。
リチウム含有遷移金属複合酸化物の遷移金属としてはＶ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ等が好ましく、リチウム遷移金属複合酸化物の具体例としては、ＬｉＣｏＯ２等のリチウム・コバルト複合酸化物、ＬｉＮｉＯ２等のリチウム・ニッケル複合酸化物、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ２ＭｎＯ３等のリチウム・マンガン複合酸化物、これらのリチウム遷移金属複合酸化物の主体となる遷移金属原子の一部をＡｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｓｉ等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。上記置換したものとしては、リチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物、リチウム・ニッケル・コバルト・アルミニウム複合酸化物、リチウム・ニッケル・コバルト・マンガン複合酸化物、リチウム・マンガン・アルミニウム複合酸化物、リチウム・チタン複合酸化物等が挙げられ、より具体的には、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ０．５Ｏ２、ＬｉＮｉ０．８５Ｃｏ０．１０Ａｌ０．０５Ｏ２、ＬｉＮｉ０．３３Ｃｏ０．３３Ｍｎ０．３３Ｏ２、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ０．３Ｃｏ０．２Ｏ２、ＬｉＮｉ０．６Ｍｎ０．２Ｃｏ０．２Ｏ２、ＬｉＮｉ０．８Ｍｎ０．１Ｃｏ０．１Ｏ２、ＬｉＭｎ１．８Ａｌ０．２Ｏ４、ＬｉＭｎ１．５Ｎｉ０．５Ｏ４、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、ＬｉＮｉ０．８２Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０３Ｏ２等が挙げられる。
リチウム含有遷移金属リン酸化合物の遷移金属としては、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ等が好ましく、リチウム含有遷移金属リン酸化合物の具体例としては、例えば、ＬｉＦｅＰＯ４、Ｌｉ３Ｆｅ２（ＰＯ４）３、ＬｉＦｅＰ２Ｏ７等のリン酸鉄類、ＬｉＣｏＰＯ４等のリン酸コバルト類、これらのリチウム遷移金属リン酸化合物の主体となる遷移金属原子の一部をＡｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｓｉ等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。
特に、高電圧、高エネルギー密度、あるいは、充放電サイクル特性等の観点から、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉ０．８２Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０３Ｏ２、ＬｉＮｉ０．３３Ｍｎ０．３３Ｃｏ０．３３Ｏ２、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ０．３Ｃｏ０．２Ｏ２、ＬｉＮｉ０．６Ｍｎ０．２Ｃｏ０．２Ｏ２、ＬｉＮｉ０．８Ｍｎ０．１Ｃｏ０．１Ｏ２、ＬｉＦｅＰＯ４が好ましい。
上記硫黄系材料としては、硫黄原子を含む材料が例示でき、単体硫黄、金属硫化物、及び、有機硫黄化合物からなる群より選択される少なくとも１種が好ましく、単体硫黄がより好ましい。上記金属硫化物は金属多硫化物であってもよい。上記有機硫黄化合物は、有機多硫化物であってもよい。
上記金属硫化物としては、ＬｉＳｘ（０＜ｘ≦８）で表される化合物；Ｌｉ２Ｓｘ（０＜ｘ≦８）で表される化合物；ＴｉＳ２やＭｏＳ２等の二次元層状構造をもつ化合物；一般式ＭｅｘＭｏ６Ｓ８（ＭｅはＰｂ，Ａｇ，Ｃｕをはじめとする各種遷移金属）で表される強固な三次元骨格構造を有するシュブレル化合物等が挙げられる。
上記有機硫黄化合物としては、カーボンスルフィド化合物等が挙げられる。
上記有機硫黄化合物は、カーボン等の細孔を有する材料に坦持させて、炭素複合材料として用いる場合がある。炭素複合材料中に含まれる硫黄の含有量としては、サイクル性能に一層優れ、過電圧が更に低下することから、上記炭素複合材料に対して、１０～９９質量％が好ましく、２０質量％以上がより好ましく、３０質量％以上が更に好ましく、４０質量％以上が特に好ましく、また、８５質量％以下が好ましい。
上記正極活物質が上記硫黄単体の場合、上記正極活物質に含まれる硫黄の含有量は、上記硫黄単体の含有量と等しい。
導電性高分子としては、ｐ－ドーピング型の導電性高分子やｎ－ドーピング型の導電性高分子が挙げられる。導電性高分子としては、ポリアセチレン系、ポリフェニレン系、複素環ポリマー、イオン性ポリマー、ラダー及びネットワーク状ポリマー等が挙げられる。
なお、本開示において、正極活物質は１種を単独で用いても良く、異なる組成又は異なる粉体物性の２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
上記正極は、更に、結着剤、増粘剤、導電助剤等を含むことが好ましい。
上記結着剤としては、電極製造時に使用する溶媒や電解液に対して安全な材料であれば、任意のものを使用することができ、例えば、ポリビニリデンフルオライド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム）、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン‐アクリル酸共重合体、エチレン‐メタクリル酸共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース、ＮＢＲ（アクリロニトリル‐ブタジエンゴム）、フッ素ゴム、エチレン‐プロピレンゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体）、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物、シンジオタクチック‐１，２‐ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α‐オレフィン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ビニリデンフルオライド・テトラフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、アルカリ金属イオン（特にリチウムイオン）のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。なお、これらの物質は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
上記結着剤の含有量は、正極活物質層中の結着剤の割合として、通常０．１質量％以上、好ましくは１質量％以上、さらに好ましくは１．５質量％以上であり、また、通常８０質量％以下、好ましくは６０質量％以下、さらに好ましくは４０質量％以下、最も好ましくは１０質量％以下である。結着剤の割合が低すぎると、正極活物質を十分保持できずに正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させてしまう場合がある。一方で、高すぎると、電池容量や導電性の低下につながる場合がある。
上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。１種を単独で用いても、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
正極活物質に対する増粘剤の割合は、通常０．１質量％以上、好ましくは０．２質量％以上、より好ましくは０．３質量％以上であり、また、通常５質量％以下、好ましくは３質量％以下、より好ましくは２質量％以下の範囲である。この範囲を下回ると、著しく塗布性が低下する場合がある。上回ると、正極活物質層に占める活物質の割合が低下し、電池の容量が低下する問題や正極活物質間の抵抗が増大する問題が生じる場合がある。
導電助剤としては、電解質の導電性を向上させることができれば特に限定されるものではないが、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック；多層カーボンナノチューブ、単層カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、グラフェン、及び気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）等の炭素繊維；ＳＵＳ粉、アルミニウム粉等の金属粉末；等を挙げることができる。
（負極）
負極は、負極活物質を含む負極活物質層と、集電体とから構成される。上記負極活物質としては特に限定されず、公知の電気化学デバイスに使用されるものを挙げることができる。リチウムイオン二次電池の負極活物質について具体的に説明すると、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、特に制限はない。具体例としては、炭素質材料、合金系材料、リチウム含有金属複合酸化物材料、導電性高分子等が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、また２種以上を任意に組み合わせて併用してもよい。
リチウムを吸蔵・放出可能な炭素質材料としては、種々の原料から得た易黒鉛性ピッチの高温処理によって製造された人造黒鉛若しくは精製天然黒鉛、又は、これらの黒鉛にピッチその他の有機物で表面処理を施した後炭化して得られるものが好ましく、天然黒鉛、人造黒鉛、人造炭素質物質並びに人造黒鉛質物質を４００～３２００℃の範囲で１回以上熱処理した炭素質材料、負極活物質層が少なくとも２種類以上の異なる結晶性を有する炭素質からなり、かつ／又はその異なる結晶性の炭素質が接する界面を有している炭素質材料、負極活物質層が少なくとも２種以上の異なる配向性の炭素質が接する界面を有している炭素質材料、から選ばれるものが、初期不可逆容量、高電流密度充放電特性のバランスがよくより好ましい。また、これらの炭素材料は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
上記の人造炭素質物質並びに人造黒鉛質物質を４００～３２００℃の範囲で１回以上熱処理した炭素質材料としては、カーボンナノチューブ、グラフェン、石炭系コークス、石油系コークス、石炭系ピッチ、石油系ピッチ及びこれらピッチを酸化処理したもの、ニードルコークス、ピッチコークス及びこれらを一部黒鉛化した炭素剤、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維等の有機物の熱分解物、炭化可能な有機物及びこれらの炭化物、又は炭化可能な有機物をベンゼン、トルエン、キシレン、キノリン、ｎ－ヘキサン等の低分子有機溶剤に溶解させた溶液及びこれらの炭化物等が挙げられる。
上記負極活物質として用いられる金属材料（但し、リチウムチタン複合酸化物を除く）としては、リチウムを吸蔵・放出可能であれば、リチウム単体、リチウム合金を形成する単体金属及び合金、又はそれらの酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硫化物若しくはリン化物等の化合物のいずれであってもよく、特に制限されない。リチウム合金を形成する単体金属及び合金としては、１３族及び１４族の金属・半金属元素を含む材料であることが好ましく、より好ましくはアルミニウム、ケイ素及びスズ（以下、「特定金属元素」と略記）の単体金属及びこれら原子を含む合金又は化合物である。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
特定金属元素から選ばれる少なくとも１種の原子を有する負極活物質としては、いずれか１種の特定金属元素の金属単体、２種以上の特定金属元素からなる合金、１種又は２種以上の特定金属元素とその他の１種又は２種以上の金属元素とからなる合金、並びに、１種又は２種以上の特定金属元素を含有する化合物、及びその化合物の酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硫化物若しくはリン化物等の複合化合物が挙げられる。負極活物質としてこれらの金属単体、合金又は金属化合物を用いることで、電池の高容量化が可能である。
Ｌｉと合金化可能な金属粒子は、従来公知のいずれのものも使用可能であるが、容量とサイクル寿命の点から、金属粒子は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓ、Ｖ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｔｉ等からなる群から選ばれる金属又はその化合物であることが好ましい。また、２種以上の金属からなる合金を使用しても良く、金属粒子が、２種以上の金属元素により形成された合金粒子であってもよい。これらの中でも、Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ、Ｚｎ及びＷからなる群から選ばれる金属又はその金属化合物が好ましい。
金属化合物として、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等が挙げられる。また、２種以上の金属からなる合金を使用しても良い。
また、これらの複合化合物が、金属単体、合金又は非金属元素等の数種の元素と複雑に結合した化合物も挙げられる。具体的には、例えばケイ素やスズでは、これらの元素と負極として作動しない金属との合金を用いることができる。例えば、スズの場合、スズとケイ素以外で負極として作用する金属と、更に負極として動作しない金属と、非金属元素との組み合わせで５～６種の元素を含むような複雑な化合物も用いることができる。
Ｌｉと合金可能な金属粒子の中でも、Ｓｉ又はＳｉ金属化合物が好ましい。Ｓｉ金属化合物は、Ｓｉ金属酸化物であることが好ましい。Ｓｉ又はＳｉ金属化合物は、高容量化の点で、好ましい。本明細書では、Ｓｉ又はＳｉ金属化合物を総称してＳｉ化合物と呼ぶ。Ｓｉ化合物としては、具体的には、ＳｉＯｘ，ＳｉＮｘ，ＳｉＣｘ、ＳｉＺｘＯｙ（Ｚ＝Ｃ、Ｎ）等が挙げられる。Ｓｉ化合物は、好ましくは、Ｓｉ金属酸化物であり、Ｓｉ金属酸化物は、一般式で表すとＳｉＯｘである。この一般式ＳｉＯｘは、二酸化Ｓｉ（ＳｉＯ２）と金属Ｓｉ（Ｓｉ）とを原料として得られるが、そのｘの値は通常０≦ｘ＜２である。ＳｉＯｘは、黒鉛と比較して理論容量が大きく、更に非晶質ＳｉあるいはナノサイズのＳｉ結晶は、リチウムイオン等のアルカリイオンの出入りがしやすく、高容量を得ることが可能となる。
Ｓｉ金属酸化物は、具体的には、ＳｉＯｘと表されるものであり、ｘは０≦ｘ＜２であり、より好ましくは、０．２以上、１．８以下、更に好ましくは、０．４以上、１．６以下、特に好ましくは、０．６以上、１，４以下であり、Ｘ＝０がとりわけ好ましい。この範囲であれば、高容量であると同時に、Ｌｉと酸素との結合による不可逆容量を低減させることが可能となる。
また、Ｓｉ又はＳｎを第一の構成元素とし、それに加えて第２、第３の構成元素を含む複合材料が挙げられる。第２の構成元素は、例えば、コバルト、鉄、マグネシウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム及びジルコニウムのうち少なくとも１種である。第３の構成元素は、例えば、ホウ素、炭素、アルミニウム及びリンのうち少なくとも１種である。
負極活物質として用いられるリチウム含有金属複合酸化物材料としては、リチウムを吸蔵・放出可能であれば、特に制限されないが、高電流密度充放電特性の点からチタン及びリチウムを含有する材料が好ましく、より好ましくはチタンを含むリチウム含有複合金属酸化物材料が好ましく、更にリチウムとチタンの複合酸化物（以下、「リチウムチタン複合酸化物」と略記）が好ましい。すなわち、スピネル構造を有するリチウムチタン複合酸化物を、電池用負極活物質に含有させて用いると、出力抵抗が大きく低減するので特に好ましい。
上記リチウムチタン複合酸化物としては、一般式：
ＬｉｘＴｉｙＭｚＯ４
［式中、Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｃｕ、Ｚｎ及びＮｂからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を表わす。］
で表される化合物であることが好ましい。
上記組成の中でも、
（ｉ）１．２≦ｘ≦１．４、１．５≦ｙ≦１．７、ｚ＝０
（ｉｉ）０．９≦ｘ≦１．１、１．９≦ｙ≦２．１、ｚ＝０
（ｉｉｉ）０．７≦ｘ≦０．９、２．１≦ｙ≦２．３、ｚ＝０
の構造が、電池性能のバランスが良好なため特に好ましい。
上記化合物の特に好ましい代表的な組成は、（ｉ）ではＬｉ４／３Ｔｉ５／３Ｏ４、（ｉｉ）ではＬｉ１Ｔｉ２Ｏ４、（ｉｉｉ）ではＬｉ４／５Ｔｉ１１／５Ｏ４である。また、Ｚ≠０の構造については、例えば、Ｌｉ４／３Ｔｉ４／３Ａｌ１／３Ｏ４が好ましいものとして挙げられる。
上記負極は、更に、結着剤、増粘剤、導電助剤を含むことが好ましい。
上記結着剤としては、上述した、正極に用いることができる結着剤と同様のものが挙げられる。負極活物質に対する結着剤の割合は、０．１質量％以上が好ましく、０．５質量％以上がさらに好ましく、０．６質量％以上が特に好ましく、また、２０質量％以下が好ましく、１５質量％以下がより好ましく、１０質量％以下がさらに好ましく、８質量％以下が特に好ましい。負極活物質に対する結着剤の割合が、上記範囲を上回ると、結着剤量が電池容量に寄与しない結着剤割合が増加して、電池容量の低下を招く場合がある。また、上記範囲を下回ると、負極電極の強度低下を招く場合がある。
特に、ＳＢＲに代表されるゴム状高分子を主要成分に含有する場合には、負極活物質に対する結着剤の割合は、通常０．１質量％以上であり、０．５質量％以上が好ましく、０．６質量％以上がさらに好ましく、また、通常５質量％以下であり、３質量％以下が好ましく、２質量％以下がさらに好ましい。また、ポリビニリデンフルオライドに代表されるフッ素系高分子を主要成分に含有する場合には負極活物質に対する割合は、通常１質量％以上であり、２質量％以上が好ましく、３質量％以上がさらに好ましく、また、通常１５質量％以下であり、１０質量％以下が好ましく、８質量％以下がさらに好ましい。また、ポリアクリル酸に代表される非フッ素系高分子を主要成分に含有する場合には負極活物質に対する割合は、通常０．１質量％以上であり、０．５質量％以上が好ましく、０．６質量％以上がさらに好ましく、また、通常５質量％以下であり、３質量％以下が好ましく、２質量％以下がさらに好ましい。
上記増粘剤としては、上述した、正極に用いることができる増粘剤と同様のものが挙げられる。負極活物質に対する増粘剤の割合は、通常０．１質量％以上であり、０．５質量％以上が好ましく、０．６質量％以上がさらに好ましく、また、通常５質量％以下であり、３質量％以下が好ましく、２質量％以下がさらに好ましい。負極活物質に対する増粘剤の割合が、上記範囲を下回ると、著しく塗布性が低下する場合がある。また、上記範囲を上回ると、負極活物質層に占める負極活物質の割合が低下し、電池の容量が低下する問題や負極活物質間の抵抗が増大する場合がある。
導電助剤としては、電解質の導電性を向上させることができれば特に限定されるものではないが、上述した、正極に用いることができる増粘剤と同様のものが挙げられる。
上記集電体（正極集電体及び負極集電体）としては、例えば、鉄、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、ニッケル、チタン等の金属箔あるいは金属網等が挙げられる。中でも、正極集電体としては、アルミ箔等が好ましく、負極集電体としては銅箔等が好ましい。
（二次固体電池の製造方法）
本開示の二次固体電池の製造方法としては特に限定されず、従来公知の方法により製造することができる。電極の製造方法としては、例えば、結着剤を分散媒に溶解又は分散させた溶液又は分散液に上記電極活物質を分散、混合させて電極合剤を調製する。得られた電極合剤を、金属箔又は金属網等の集電体に均一に塗布、乾燥、必要に応じてプレスして集電体上へ薄い電極合剤層を形成し薄膜状電極とする。
そのほか、例えば結着剤と電極活物質を先に混合した後、上記分散媒を添加し合剤を作製してもよい。また、結着剤と電極活物質を加熱溶融し、押出機で押し出して薄膜の合剤を作製しておき、導電性接着剤や汎用性有機溶剤を塗布した集電体上に貼り合わせて電極シートを作製することもできる。更に、予め予備成形した電極活物質に結着剤の溶液又は分散液を塗布してもよい。
以下、本開示を実施例に基づいて具体的に説明する。以下の実施例においては特に言及しない場合は、「部」「％」はそれぞれ「質量部」「質量％」を表す。
製造例１　含フッ素エラストマー１の製造
３Ｌのステンレス製オートクレーブに純水１６５０ｍｌ入れ窒素置換し、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）で微加圧とし、３８０ｒｐｍで攪拌しながら８０℃に温調して、ＨＦＰを０．２３ＭＰａまで圧入し、さらにビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）とＨＦＰのモル比が７８．２／２１．８の混合液モノマーを１．４７２ＭＰａまで圧入した。２－メチルブタンを０．０９７ｃｃ窒素で圧入し、過硫酸アンモニウム３６．４ｇを純水８０ｍｌに溶解したものを窒素で圧入して重合スタートした。圧力が１．４４ＭＰａまで降下したところで連続モノマーにて１．５０ＭＰａまで昇圧した。これを繰り返し約９．３時間の後連続モノマーを６０７ｇ仕込んだところでオートクレーブ内のガスを放出し、冷却して２２９９ｇの分散液を回収した。分散液の固形分含有量は２６．９ｗｔ％であった。この分散液に塩化マグネシウムを加えて凝析し、乾燥することで６１０ｇのポリマーを得た。得られたポリマーはＨＦＰとＶｄＦをモル比で２２．１／７７．９の割合で含んでいた。得られたポリマーのムーニー粘度（ＭＬ１＋１０（１４０℃））は７７で、ＴｇはＤＳＣにより－１８℃と決定された。また、融解熱は、セカンドランでは認められなかった。
製造例２　含フッ素エラストマー２の製造
３Ｌのステンレス製オートクレーブに純水１７１６ｍｌ、ＣＨ２＝ＣＦＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＯＮＨ４　５０％水溶液を０．３４３２ｇ、Ｃ５Ｆ１１ＣＯＯＮＨ４　５０％水溶液を３．４２１ｇ入れ窒素置換し、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）で微加圧とし、５６０ｒｐｍで攪拌しながら８０℃に温調して、ＨＦＰを０．５６ＭＰａまで圧入し、ＶｄＦを０．６９ＭＰａまで圧入し、さらにＶｄＦとＴＦＥとＨＦＰのモル比が７０．２／１１．４／１８．３の混合液モノマーを２．０００ＭＰａまで圧入した。過硫酸アンモニウム０．０２１８ｇを純水４ｍｌに溶解したものを窒素で圧入して重合スタートした。連続モノマー１２ｇに到達したときに１，４－ジヨードパーフルオロブタン２．５０２２ｇ添加した。圧力が１．９７ＭＰａまで降下したところで連続モノマーにて２．０３ＭＰａまで昇圧した。これを繰り返し約５．０時間の後連続モノマーを５７２ｇ仕込んだところでオートクレーブ内のガスを放出し、冷却して２３０２ｇの分散液を回収した。分散液の固形分含有量は２３．５ｗｔ％であった。この分散液に硫酸アルミニウムを加えて凝析し、乾燥することで５７１ｇのポリマーを得た。得られたポリマーはＶｄＦとＴＦＥとＨＦＰをモル比で６９．９／１１．６／１８．５の割合で含んでいた。得られたポリマーのムーニー粘度（ＭＬ１＋１０（１２１℃））は５０で、ＴｇはＤＳＣにより－２０℃と決定された。また、融解熱は、セカンドランでは認められなかった。
製造例３　含フッ素エラストマー３の製造
材料比率を調整し、含フッ素エラストマー２と同様の手順でポリマーを得た。得られたポリマーはＶｄＦとＴＦＥとＨＦＰをモル比で７７．２／６．２／１６．６の割合で含んでいた。得られたポリマーのムーニー粘度（ＭＬ１＋１０（１２１℃））は５０で、ＴｇはＤＳＣにより－２０℃と決定された。また、融解熱は、セカンドランでは認められなかった。
製造例４　含フッ素エラストマー４　
８２Ｌのステンレススチール製のオートクレーブに純水４４Ｌ、ＣＨ２＝ＣＦＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＯＮＨ４の５０％水溶液を８．８ｇ、Ｆ（ＣＦ２）３ＣＯＯＮＨ４の５０％水溶液１７６ｇを仕込み、系内を窒素ガスで充分に置換した。２３０ｒｐｍで攪拌しながら８０℃に昇温した後、初期槽内モノマー組成をＶｄＦ／ＴＦＥ／ＨＦＰ＝１９／１１／７０モル％、１．５２ＭＰａとなるようにモノマーを圧入した。ついでＡＰＳ（過硫酸アンモニウム）１．０ｇを２２０ｍｌの純水に溶解した重合開始剤溶液を窒素ガスで圧入し、反応を開始した。重合の進行に伴い内圧が１．４２ＭＰａに降下した時点で追加モノマーであるＶｄＦ／ＴＦＥ／ＨＦＰ＝５１／２０／２９モル％の混合モノマーを内圧が１．５２ＭＰａとなるまで圧入した。このとき、ジヨウ素化合物Ｉ（ＣＦ２）４Ｉの３７ｇを圧入した。昇圧、降圧を繰り返しつつ、３時間ごとにＡＰＳの１．０ｇ／純水２２０ｍｌ水溶液を窒素ガスで圧入して、重合反応を継続した。混合モノマーを１４０００ｇ追加した時点で、未反応モノマーを放出し、オートクレーブを冷却して、固形分濃度２２．５質量％のフッ素ゴムのディスパージョンを得た。このフッ素ゴムの共重合組成はＶｄＦ／ＴＦＥ／ＨＦＰ＝５０／２０／３０（モル％）であり、ムーニー粘度（ＭＬ１＋１０（１００℃））は８８であった。
ＴｇはＤＳＣにより－７℃と決定された。また、融解熱は、セカンドランでは認められなかった。
製造例５　含フッ素エラストマー５
３Ｌのステンレス製オートクレーブに純水１５００ｍｌ、ＣＨ２＝ＣＦＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２ＯＣＦ（ＣＦ３）ＣＯＯＮＨ４　５０％水溶液を０．３００１ｇ、Ｃ５Ｆ１１ＣＯＯＮＨ４　５０％水溶液を６．００１ｇ入れ窒素置換し、ビニリデンフルオライド（ＶｄＦ）で微加圧とし、６００ｒｐｍで攪拌しながら８０℃に温調して、ＶｄＦを１．２２ＭＰａまで圧入し、さらにＶｄＦと２，３，３，３－テトラフルオロプロペンのモル比が７７．２／２２．８の混合液モノマーを１．５０１ＭＰａまで圧入した。過硫酸アンモニウム０．１ｇを純水４ｍｌに溶解したものを窒素で圧入して重合スタートした。連続モノマー１１ｇに到達したときに１，１，１，２，３，３，３－ヘプタフルオロ－２－ヨード－プロパン１．６７３８ｇ添加した。圧力が１．４４ＭＰａまで降下したところで連続モノマーにて１．５０ＭＰａまで昇圧した。これを繰り返し約６．２時間の後連続モノマーを５２１ｇ仕込んだところでオートクレーブ内のガスを放出し、冷却して２０８７ｇの分散液を回収した。分散液の固形分含有量は２６．０８ｗｔ％であった。この分散液に塩化カルシウムを加えて凝析し、乾燥することで５２４．３ｇのポリマーを得た。得られたポリマーは２，３，３，３－テトラフルオロプロペンとＶｄＦをモル比で２３．１／７６．９の割合で含んでいた。得られたポリマーのムーニー粘度（ＭＬ1+10（１４０℃））は６０で、ＴｇはＤＳＣにより－１４℃と決定された。また、融解熱は、セカンドランでは認められなかった。
製造例６　含フッ素エラストマー６
製造例５と同様の手順を用いて、組成比を調整し、２，３，３，３－テトラフルオロプロペンとＶｄＦをモル比で３９．９／６０．１の割合で含んでいた。得られたポリマーのムーニー粘度（ＭＬ1+10（１４０℃））は３０で、ＴｇはＤＳＣにより－１０℃と決定された。また、融解熱は、セカンドランでは認められなかった。
比較例として、和光純薬製ポリエチレンオキシドを使用した。
実施例１～６、比較例１　　複合体の製造　
得られた含フッ素エラストマー１～６及びポリエチレンオキシドに対して、アルカリ金属塩としてＬｉＴＦＳＩを２０質量％、イオン液体としてＢＭＩ－ＴＦＳＩを６０質量％をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に溶解してポリマー電解質溶液１～７を調製した。アプリケーターを用いてポリマー電解質溶液を銅箔にキャストし、乾燥後６０μm程度の厚みになるように調整した。キャストしたポリマー電解質溶液を、１００℃で２４時間減圧乾燥することにより、複合体フィルム１～７を作製した。
（揮発成分量の測定）
上述のように作製した複合体フィルムを、さらに１００℃で４８時間加熱減圧し、乾燥前後の質量変化から揮発成分量を算出した。
（燃焼性試験）
作製した複合体フィルムをライターの裸火に３秒さらし、目視により炎の燃え移りやすさと燃焼性を観察した。燃え移りがなかった場合、難燃性であると判断した。
（イオン伝導度の測定）
本測定用サンプルとして、実施例１～６と同様の複合体を用いた。複合体フィルムをΦ１３ｍｍのサイズに打ち抜き、ステンレススチールを作用電極および相対電極にして、２極式セルを作成した。作成した電池は６０℃に設定した恒温槽内で複素交流インピーダンス測定装置に動線を用いて接続し、電解質と電極を十分になじませるため３時間放置した後、測定し、下記式からイオン伝導度を算出した。
σ＝Ｃ／Ｒ　（Ｃ＝ｌ／Ｓ）
ここでｌは試料の厚さ、Ｓはその面積、Ｒは抵抗をあらわす。
表３の結果から、実施例１～６の複合体フィルムは、ポリマー系固体電池の電解質として充分なイオン電導度を示すことが分かった。
（耐酸化性の評価）
ＬＳＶ（Ｌｉｎｅａｒ　Ｓｗｅｅｐ　Ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ）法により複合体フィルムの耐酸化性を評価した。ＬＳＶ測定はプロピレンカーボネートを溶媒として、３質量％のＬｉＴＦＳＩをいれた溶媒を用いた。この溶液に上記ポリマー（実施例２，５または比較例１）を１質量％加えたものの２種の調整を行った。測定容器に予め調整した各測定溶液をいれ、作用極に白金電極を、対極及び参照極にリチウム金属を浸したものをＬＳＶ測定用セルとし、ＯＣＶ（ｏｐｅｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｖｏｌｔａｇｅ）から掃引速度５ｍＶ／ｓで酸化側に８Ｖ（ｖｓ．　Ｌｉ＋／Ｌｉ）まで電位を掃引させ測定した。結果を図１に示す。実施例２及び５は、高い耐酸化性を有することが示された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
（リチウムイオン二次電池の作製）
［正極の作製］
正極活物質としてのＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２（ＮＭＣ）９５質量％と、導電材としてのアセチレンブラック３質量％と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）２質量％とを、Ｎ－メチルピロリドン溶媒中で混合して、スラリー化した。得られたスラリーを、予め導電助剤を塗布した厚さ１５μｍのアルミ箔の片面に塗布して、乾燥し、プレス機にてロールプレスしたものを、切り出して正極１とした。正極活物質としてＬｉＭｎ１．５Ｎｉ０．５Ｏ４（ＬＮＭＯ）を用いる以外は上記と同様にして、正極２を作製した
［負極の作製］
炭素質材料（グラファイト）９８質量部に、増粘剤及びバインダーとして、カルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン（カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度１質量％）１質量部及びスチレン－ブタジエンゴムの水性ディスパージョン（スチレン－ブタジエンゴムの濃度５０質量％）１質量部を加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。得られたスラリーを厚さ１０μｍの銅箔に塗布して乾燥し、プレス機で圧延したものを、切り出して負極とした。
［アルミラミネートセルの作製］
上記の正極、複合体フィルム１，負極を対向させ、ロールプレス機で圧延を行い、密着性を高めた。
その後、打ち抜き、電極タブを取り付け、封止し予備充電後にエージングを行い、設計容量が１Ahのリチウムイオン二次電池１を作製した。正極２を用いる以外は上記と同様にして、リチウムイオン二次電池２を作製した
［初期放電容量の評価］
 上記で製造した二次電池１を、板で挟み加圧した状態で、２５℃において、０．１Ｃに相当する電流で電池は４．２Ｖまで定電流－定電圧充電した。上記で製造した二次電池２を、板で挟み加圧した状態で、２５℃において、０．１Ｃに相当する電流で電池は４．８Ｖまで定電流－定電圧充電した。
（釘刺し試験）
作製したリチウムイオン二次電池１および２を２５℃雰囲気中の水平台に固定し、電池の中央部に向けて電池上方から、直径３ｍｍφのセラミック釘を８０ｍｍ／ｓの釘刺し速度で釘刺し試験をおこない、様子の観察と温度測定を行った。
複合体フィルム１を用いて作製した電池では発煙、破裂および発火の様子は観察されず、電池表面の温度変化は５℃以内であった。
以上より、安全性の高い電池となっていることを確認した。
本開示の複合体は、ポリマー系固体電池の電解質として好適に使用することができる。得られたポリマー系固体電池は、優れた耐酸化性、難燃性を併せ持つ。

Claims (11)

  1. 含フッ素エラストマー、及び、アルカリ金属塩を必須成分とする複合体であって、
    前記含フッ素エラストマーは、ガラス転移温度が２５℃以下である非晶質の含フッ素エラストマーであり、
    揮発成分量が複合体全体に対して０．１質量％以下であることを特徴とする複合体。
  2. 含フッ素エラストマーは、ビニリデンフルオライド系フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン／プロピレン系フッ素ゴム、及び、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル系フッ素ゴムからなる群より選択される少なくとも１種である請求項１記載の複合体。
  3. 含フッ素エラストマーは、ビニリデンフルオライド系フッ素ゴムである請求項２記載の複合体。
  4. 含フッ素エラストマーは、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）単位、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）単位、下記一般式（１）で表される含フッ素単量体（１）単位及び下記一般式（２）で表される含フッ素単量体（２）単位からなる群より選択される少なくとも１を共重合成分として含むものである請求項３記載の複合体。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
    式中、Ｒｆ１は、炭素数１～１２の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基を表す。
    Ｒｆ２は、炭素数１～１２の直鎖又は分岐したフルオロアルキル基を表す。
  5. アルカリ金属塩は、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＴＦＳＩ、ＬｉＦＳＩ、ＬｉＰＯ２Ｆ２、及び、ＬｉＢＯＢから選択される少なくとも一種のリチウム塩であり、
    前記アルカリ金属塩の含有量は、含フッ素エラストマーに対して０．１～９０質量％である請求項１，２，３又は４記載の複合体。
  6. さらに、有機カチオンとして１－ブチルー３－メチルイミダゾリウム（ＢＭＩ）カチオン、又は、Ｎ－メチルーＮ－ブチルーピロリジウム（Ｐｙｒ１４）カチオン、
    アニオンとしてＢＦ４アニオン、又は、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＴＦＳＩ）アニオンを組み合わせたものから選択される少なくとも一種のイオン液体を含み、
    前記イオン液体の含有量は、含フッ素エラストマーに対して１．０～５００質量％である請求項１，２，３，４又は５記載の複合体。
  7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の複合体からなることを特徴とするポリマー電解質。
  8. 請求項７記載のポリマー電解質を備えることを特徴とする電気化学デバイス。
  9. 請求項７記載のポリマー電解質を備えることを特徴とするポリマー系固体電池。
  10. リチウムイオン二次電池である請求項９記載のポリマー系固体電池。
  11. 請求項７記載のポリマー電解質を備えることを特徴とするアクチュエーター。
     

     
PCT/JP2021/017015 2020-05-01 2021-04-28 複合体、ポリマー電解質、電気化学デバイス、ポリマー系固体電池及びアクチュエーター Ceased WO2021221114A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020227041744A KR102817046B1 (ko) 2020-05-01 2021-04-28 복합체, 폴리머 전해질, 전기 화학 디바이스, 폴리머계 고체 전지 및 액추에이터
US17/922,554 US12512512B2 (en) 2020-05-01 2021-04-28 Polymer electrolyte including amorphous fluorine-containing elastomer and alkali metal salt, electrochemical device, polymer-based solid-state battery, and actuator including the same
CN202180029465.8A CN115485331A (zh) 2020-05-01 2021-04-28 复合体、聚合物电解质、电化学器件、聚合物系固态电池和致动器
JP2022518125A JP7477789B2 (ja) 2020-05-01 2021-04-28 複合体、ポリマー電解質、電気化学デバイス、ポリマー系固体電池及びアクチュエーター
EP21795891.7A EP4144774A4 (en) 2020-05-01 2021-04-28 COMPOSITE, POLYMER ELECTROLYTE, ELECTROCHEMICAL DEVICE, POLYMER BASED SOLID CELL AND ACTUATOR

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020081428 2020-05-01
JP2020-081428 2020-05-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021221114A1 true WO2021221114A1 (ja) 2021-11-04

Family

ID=78331984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/017015 Ceased WO2021221114A1 (ja) 2020-05-01 2021-04-28 複合体、ポリマー電解質、電気化学デバイス、ポリマー系固体電池及びアクチュエーター

Country Status (7)

Country Link
US (1) US12512512B2 (ja)
EP (1) EP4144774A4 (ja)
JP (1) JP7477789B2 (ja)
KR (1) KR102817046B1 (ja)
CN (1) CN115485331A (ja)
TW (1) TWI873339B (ja)
WO (1) WO2021221114A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025069749A1 (ja) * 2023-09-26 2025-04-03 国立大学法人 東京大学 積層体、貼付用積層体、貼付方法、積層体を製造する方法、電解質膜及び電子デバイス

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11149825A (ja) 1997-09-10 1999-06-02 Tdk Corp 高分子固体電解質およびこれを用いた電気化学デバイス
WO1999028916A1 (en) 1997-11-27 1999-06-10 Daikin Industries, Ltd. Polymer electrolyte and lithium-base secondary cell made therewith
JPH11242964A (ja) * 1997-11-28 1999-09-07 Tdk Corp 固体電解質
JP2000195492A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Toshiba Battery Co Ltd 電池用セパレ―タ―およびポリマ―電池
JP2001023694A (ja) * 1999-07-02 2001-01-26 Nippon Mektron Ltd リチウムイオン電池用ゲル電解質
JP2001035534A (ja) 1999-07-16 2001-02-09 Nippon Mektron Ltd ゲル組成物
JP2003178804A (ja) * 2001-12-11 2003-06-27 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電解質二次電池
WO2004036599A1 (ja) * 2002-10-03 2004-04-29 Daikin Industries, Ltd. 含フッ素エーテル鎖を含む含フッ素ポリマーからなる固体電解質
JP2011211834A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology カーボンナノチューブ、アルカリ金属塩および／またはアルカリ土類金属塩、イオン液体及びポリマーから構成される電極膜、固体電解質膜、アクチュエータ素子
JP2014078400A (ja) * 2012-10-10 2014-05-01 Toyota Motor Corp 硫化物系固体電池用負極用スラリー、硫化物系固体電池用負極及びその製造方法、並びに、硫化物系固体電池及びその製造方法
JP2018206561A (ja) * 2017-06-01 2018-12-27 日立化成株式会社 二次電池
JP2019513875A (ja) * 2016-04-15 2019-05-30 ソルベイ スペシャルティ ポリマーズ イタリー エス．ピー．エー． 無機／有機組成物
JP2019525971A (ja) * 2016-06-20 2019-09-12 ソルヴェイ（ソシエテ アノニム） フルオロポリマーフィルム
JP2019153545A (ja) * 2018-03-06 2019-09-12 日立化成株式会社 二次電池用負極及び二次電池

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10172615A (ja) * 1996-12-17 1998-06-26 Toshiba Battery Co Ltd 非水溶媒電池及びポリマー電解質二次電池
JP3472133B2 (ja) * 1998-04-17 2003-12-02 Ｔｄｋ株式会社 リチウム二次電池、および電気二重層キャパシタの製造方法
JP4873453B2 (ja) * 2005-03-31 2012-02-08 独立行政法人産業技術総合研究所 導電性薄膜、アクチュエータ素子及びその製造方法
US8480917B2 (en) * 2008-12-12 2013-07-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Solid electrolyte polymer, polymer actuator using cross-linked polyvinylidene fluoride-based polymer, and method of manufacturing the polymer actuator
WO2010101304A1 (en) * 2009-03-05 2010-09-10 Daikin Industries, Ltd. Fluoroelastomer, curable composition and cured rubber article
JP5481671B2 (ja) * 2009-03-31 2014-04-23 ダイキン工業株式会社 高分子アクチュエータ素子用電極膜及びそれを有する高分子アクチュエータ素子
JP5392108B2 (ja) 2010-01-21 2014-01-22 大同特殊鋼株式会社 薄膜磁気センサ及びその製造方法
JP6092567B2 (ja) 2012-05-31 2017-03-08 トヨタ自動車株式会社 硫化物系固体電池用正極用スラリー、硫化物系固体電池用正極及びその製造方法、並びに、硫化物系固体電池及びその製造方法
JP6225726B2 (ja) * 2014-01-29 2017-11-08 ダイキン工業株式会社 導電性含フッ素ポリマー組成物
KR20170092327A (ko) 2016-02-03 2017-08-11 삼성전자주식회사 고체 전해질, 이를 포함하는 리튬전지
KR102183663B1 (ko) * 2017-09-14 2020-11-26 주식회사 엘지화학 이차전지용 고체 전해질 조성물 및 이로부터 제조된 고체 전해질
WO2019054622A1 (ko) * 2017-09-14 2019-03-21 주식회사 엘지화학 이차전지용 고체 전해질 조성물 및 이로부터 제조된 고체 전해질
EP3690984A4 (en) * 2017-09-26 2021-06-23 Toray Industries, Inc. Porous film, separator for secondary batteries, and secondary battery
JP7423120B2 (ja) * 2018-04-26 2024-01-29 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 電解質スラリー組成物、電解質シートの製造方法、及び二次電池の製造方法
CN111009686A (zh) * 2019-12-24 2020-04-14 武汉理工大学 一种含高浓度锂盐的全固态聚合物电解质及其制备方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11149825A (ja) 1997-09-10 1999-06-02 Tdk Corp 高分子固体電解質およびこれを用いた電気化学デバイス
WO1999028916A1 (en) 1997-11-27 1999-06-10 Daikin Industries, Ltd. Polymer electrolyte and lithium-base secondary cell made therewith
JPH11242964A (ja) * 1997-11-28 1999-09-07 Tdk Corp 固体電解質
JP2000195492A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Toshiba Battery Co Ltd 電池用セパレ―タ―およびポリマ―電池
JP2001023694A (ja) * 1999-07-02 2001-01-26 Nippon Mektron Ltd リチウムイオン電池用ゲル電解質
JP2001035534A (ja) 1999-07-16 2001-02-09 Nippon Mektron Ltd ゲル組成物
JP2003178804A (ja) * 2001-12-11 2003-06-27 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電解質二次電池
WO2004036599A1 (ja) * 2002-10-03 2004-04-29 Daikin Industries, Ltd. 含フッ素エーテル鎖を含む含フッ素ポリマーからなる固体電解質
JP2011211834A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology カーボンナノチューブ、アルカリ金属塩および／またはアルカリ土類金属塩、イオン液体及びポリマーから構成される電極膜、固体電解質膜、アクチュエータ素子
JP2014078400A (ja) * 2012-10-10 2014-05-01 Toyota Motor Corp 硫化物系固体電池用負極用スラリー、硫化物系固体電池用負極及びその製造方法、並びに、硫化物系固体電池及びその製造方法
JP2019513875A (ja) * 2016-04-15 2019-05-30 ソルベイ スペシャルティ ポリマーズ イタリー エス．ピー．エー． 無機／有機組成物
JP2019525971A (ja) * 2016-06-20 2019-09-12 ソルヴェイ（ソシエテ アノニム） フルオロポリマーフィルム
JP2018206561A (ja) * 2017-06-01 2018-12-27 日立化成株式会社 二次電池
JP2019153545A (ja) * 2018-03-06 2019-09-12 日立化成株式会社 二次電池用負極及び二次電池

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4144774A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025069749A1 (ja) * 2023-09-26 2025-04-03 国立大学法人 東京大学 積層体、貼付用積層体、貼付方法、積層体を製造する方法、電解質膜及び電子デバイス

Also Published As

Publication number Publication date
US12512512B2 (en) 2025-12-30
JP7477789B2 (ja) 2024-05-02
EP4144774A4 (en) 2024-05-29
US20230178802A1 (en) 2023-06-08
TW202215695A (zh) 2022-04-16
KR20230003163A (ko) 2023-01-05
TWI873339B (zh) 2025-02-21
KR102817046B1 (ko) 2025-06-09
CN115485331A (zh) 2022-12-16
EP4144774A1 (en) 2023-03-08
JPWO2021221114A1 (ja) 2021-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230069196A1 (en) Composite, polymer electrolyte, electrochemical device, polymer-based solid-state battery, and actuator
JP2022536290A (ja) リチウムイオン電池用のその場重合されたポリマー電解質
KR20250044745A (ko) 고체 복합 전해질
WO2023016412A1 (zh) 一种非水电解液及电池
JP2025526640A (ja) 固体複合電解質
JP2025526641A (ja) 二次電池用バインダー溶液
KR20160138961A (ko) 이차전지전극용 바인더 조성물, 이차전지전극용 슬러리 조성물, 이차전지용 전극, 및 이차전지
KR102845342B1 (ko) 고체 이차 전지용 결착제, 고체 이차 전지용 슬러리, 고체 이차 전지용 층 형성 방법 및 고체 이차 전지
US12512512B2 (en) Polymer electrolyte including amorphous fluorine-containing elastomer and alkali metal salt, electrochemical device, polymer-based solid-state battery, and actuator including the same
JP7401818B2 (ja) 複合体、ポリマー電解質、電気化学デバイス、ポリマー系固体電池及びアクチュエーター
JP7728418B2 (ja) 組成物、固体電池用合剤、硫化物固体電解質層、電極層、及び、二次電池
WO2015015598A1 (ja) リチウムイオン二次電池負極活物質用被覆材、前記被覆材で被覆されたリチウムイオン二次電池負極活物質、および、前記負極活物質を負極に用いたリチウムイオン二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21795891

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022518125

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20227041744

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021795891

Country of ref document: EP

Effective date: 20221201

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 17922554

Country of ref document: US