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JP2011054463A - Electrolyte composition, method of manufacturing the same, and secondary battery - Google Patents

Electrolyte composition, method of manufacturing the same, and secondary battery Download PDF

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JP2011054463A
JP2011054463A JP2009203422A JP2009203422A JP2011054463A JP 2011054463 A JP2011054463 A JP 2011054463A JP 2009203422 A JP2009203422 A JP 2009203422A JP 2009203422 A JP2009203422 A JP 2009203422A JP 2011054463 A JP2011054463 A JP 2011054463A
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JP
Japan
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group
electrolyte composition
general formula
electrolyte
polyimide
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Application number
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Keiko Ishidai
圭子 石代
Takeshi Kurata
武 倉田
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Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an electrolyte composition having a high ion conductivity and no liquid leakage, to provide an electrolyte having a high thermal stability and no liquid leakage and a method of manufacturing the same, to provide a secondary battery having all the above properties and having durability, and furthermore to provide a solid electrolyte having a wide range of selection of a solvent, superior in manufacturing suitability and capable of being manufactured by coating. <P>SOLUTION: The electrolyte composition contains a co-polymer compound of quaternary ammonium molten salt containing an electrolyte salt, inorganic particulates, polyimide, and a co-polymerizing group. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電解質組成物とその製造方法、および電池に関し、さらに詳しくは、難燃性であり、導電性に優れた電解質組成物、及び繰り返し特性に優れた二次電池に関するものである。   The present invention relates to an electrolyte composition, a method for producing the same, and a battery. More specifically, the present invention relates to an electrolyte composition that is flame retardant and excellent in conductivity, and a secondary battery that is excellent in repetition characteristics.

非水二次電池などの電気化学電池に用いられる電解質は、目的に応じたイオンを含み、そのイオンを電極間に輸送する機能(イオン伝導という)を持つ媒体である。例えば、非水二次電池の代表であるリチウムイオン二次電池では、リチウムイオンを電極間に輸送する機能を有する媒体をいう。二次電池においては、一般に、イオン伝導性が高い溶液系の電解質が多く用いられているが、溶液系の電解質は、電池に組み込んだ際の溶媒の揮発性が高いことに由来する枯渇や、流動性を有することによる漏れが電池の耐久性を低下させるなどの問題があった。また、溶液を密閉するため、金属容器を用いなければならず、電池質量が重くなり、電池形状にも自由度を持たせることが困難であった。   An electrolyte used in an electrochemical battery such as a non-aqueous secondary battery is a medium that includes ions according to the purpose and has a function of transporting the ions between electrodes (referred to as ion conduction). For example, a lithium ion secondary battery, which is a typical non-aqueous secondary battery, refers to a medium having a function of transporting lithium ions between electrodes. In a secondary battery, a solution-based electrolyte with high ion conductivity is generally used, but the solution-based electrolyte is depleted due to the high volatility of the solvent when incorporated in the battery, There is a problem that leakage due to fluidity reduces the durability of the battery. Further, in order to seal the solution, a metal container must be used, the battery mass becomes heavy, and it is difficult to give the battery shape flexibility.

イオン液体に無機微粒子を混合して、液を増粘、あるいはゲル化させる方法が知られているが(特許文献1、2)、イオン伝導度が低く、電解質としてはまだまだ不十分であった。また、温度変動による粘度変動が不十分であったため、塗布による製造をすることが難しかった。   A method is known in which inorganic fine particles are mixed with an ionic liquid to thicken or gel the liquid (Patent Documents 1 and 2), but the ionic conductivity is low and the electrolyte is still insufficient. Further, since the viscosity variation due to temperature variation was insufficient, it was difficult to produce by coating.

一方、4級アンモニウムカチオンとフッ素原子含有アニオンからなる4級アンモニウム塩構造と、重合性官能基を有するイオン液体単量体を含む単量体組成物を、電気化学的に不活性な高分子補強材料の存在下でグラフト重合することにより製造された複合高分子電解質組成物が提案された(例えば、特許文献3、4)。これらの方法では、電解質が不揮発性でありながら高い導電性を示し、塗布、製膜によりシート状に加工することが出来、軽くて形状の自由度が向上し不燃性も付与されたものの、電解質の強度が不十分で電池使用時に短絡しやすい、充放電の繰り返し耐性が低いという欠点があった。尚、特許文献3において熱安定性の高いポリイミドも高分子補強材料として挙げられているが、ポリイミドの具体的構造や電解質組成物としての特性に関する記載はなかった。   On the other hand, a monomer composition containing a quaternary ammonium salt structure composed of a quaternary ammonium cation and a fluorine atom-containing anion and an ionic liquid monomer having a polymerizable functional group is formed into an electrochemically inert polymer reinforcement. A composite polymer electrolyte composition produced by graft polymerization in the presence of a material has been proposed (for example, Patent Documents 3 and 4). In these methods, although the electrolyte is non-volatile, it exhibits high conductivity, can be processed into a sheet by coating and film formation, is light and has improved freedom of shape and imparted nonflammability. However, the strength of the battery is insufficient, the battery is easily short-circuited during use, and the charge / discharge resistance is low. In Patent Document 3, polyimide having high thermal stability is also mentioned as a polymer reinforcing material, but there is no description regarding the specific structure of polyimide and the characteristics as an electrolyte composition.

特開2003−257476号公報JP 2003-257476 A 特開2006−310071号公報JP 2006-310071 A 国際公開第2004/88671号パンフレットInternational Publication No. 2004/88671 Pamphlet 特開2006−52362号公報JP 2006-52362 A

本発明の課題は、高いイオン伝導度を示し、液漏れがない電解質組成物を得ることであり、高い熱安定性をもち液漏れしない固体電解質とその製造方法を提供し、これを含み耐久性に優れた二次電池を提供することにある。   An object of the present invention is to obtain an electrolyte composition that exhibits high ionic conductivity and does not leak, and provides a solid electrolyte that has high thermal stability and does not leak, and a method for producing the same, and includes the durability. It is to provide an excellent secondary battery.

また、溶剤の選択幅が広く製造適性に優れ、塗布による製造が可能な固体電解質および二次電池を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a solid electrolyte and a secondary battery that have a wide selection range of solvents and are excellent in manufacturing suitability and can be manufactured by coating.

本発明の上記課題は以下の手段により達成される。   The above object of the present invention is achieved by the following means.

1.電解質塩、無機微粒子、ポリイミド、および重合性基を含有する四級アンモニウム溶融塩の重合化合物を含有することを特徴とする電解質組成物。   1. An electrolyte composition comprising an electrolyte salt, inorganic fine particles, polyimide, and a polymerized compound of a quaternary ammonium molten salt containing a polymerizable group.

2.前記重合性基を含有する四級アンモニウム溶融塩が下記一般式(1)または(2)の少なくとも1種であることを特徴とする前記1に記載の電解質組成物。   2. 2. The electrolyte composition as described in 1 above, wherein the molten quaternary ammonium salt containing the polymerizable group is at least one of the following general formula (1) or (2).

Figure 2011054463
Figure 2011054463

[式中、Rはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基を表し、Rは下記構造(A)で表される置換基を表し、 [Wherein, R 1 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, R 2 represents a substituent represented by the following structure (A),

Figure 2011054463
Figure 2011054463

ここで、Lは−COO−、−CONR−、または単なる結合手を表し、Rは水素原子、アルキル基、アリール基を表し、Lはアルキレン基、アリーレン基、アラルキレン基、を表し、Lは二価の連結基または単なる結合手を表す。 Here, L 1 represents —COO—, —CONR 3 —, or a simple bond, R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group, and L 2 represents an alkylene group, an arylene group, or an aralkylene group. , L 3 represents a divalent linking group or a simple bond.

また、n1は1または2であり、n2は2または3であり、かつn1とn2の和は4であり、Xはフッ素原子含有アニオンを表す。]   N1 is 1 or 2, n2 is 2 or 3, and the sum of n1 and n2 is 4, and X represents a fluorine atom-containing anion. ]

Figure 2011054463
Figure 2011054463

[式中、R11、R13はアルキル基、アリール基、複素環基、または前記構造(A)で表される置換基を表し、R11、R13の少なくとも一方は構造(A)であり、R12、R14、R15は水素原子、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルオキシカルボニル基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、シアノ基、ニトロ基を表し、Xはフッ素原子含有アニオンを表す。]
3.前記ポリイミドが下記一般式(3)または一般式(4)で表される酸無水物の少なくとも一種、および一般式(5)または一般式(6)で表されるアミン化合物の少なくとも1種、との重縮合により得られたものであることを特徴とする前記1または2に記載の電解質組成物。
[Wherein R 11 and R 13 represent an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, or a substituent represented by the structure (A), and at least one of R 11 and R 13 is the structure (A). , R 12 , R 14 and R 15 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkyloxycarbonyl group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a cyano group or a nitro group. , X represents a fluorine atom-containing anion. ]
3. The polyimide is at least one acid anhydride represented by the following general formula (3) or general formula (4), and at least one amine compound represented by the general formula (5) or general formula (6); 3. The electrolyte composition as described in 1 or 2 above, which is obtained by polycondensation of

Figure 2011054463
Figure 2011054463

[式中、Q、Qは芳香族環を形成する為に必要な原子団又は単なる結合手を表すが、QおよびQが同時に単なる結合手となることはなく、R23はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリール基、複素環基、ハロゲン原子、フッ化炭化水素基、m1は0〜4の整数を表す。] [In the formula, Q 1 and Q 2 represent an atomic group necessary for forming an aromatic ring or a simple bond, but Q 1 and Q 2 do not become a simple bond at the same time, and R 23 represents an alkyl group. Group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, aryl group, heterocyclic group, halogen atom, fluorinated hydrocarbon group, m1 represents an integer of 0-4. ]

Figure 2011054463
Figure 2011054463

[式中、Qは芳香族環を形成する為に必要な原子団を表し、縮合環を有していても良く、置換基を有していても良い。Zは二価または三価の基を表し、m2は2または3の整数を表す。] [Wherein Q 3 represents an atomic group necessary for forming an aromatic ring, may have a condensed ring, or may have a substituent. Z represents a divalent or trivalent group, and m2 represents an integer of 2 or 3. ]

Figure 2011054463
Figure 2011054463

[式中、L11は二価の基を表し、R24はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、ハロゲン原子、フッ化炭化水素基を表し、二価の基であるL11の置換可能な任意の部位に置換可能であり、m3は0から5の整数を表す。] [Wherein L 11 represents a divalent group, R 24 represents an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, a halogen atom, a fluorinated hydrocarbon group, Substitution is possible at any substitutable position of L 11 as a group, and m3 represents an integer of 0 to 5. ]

Figure 2011054463
Figure 2011054463

[式中、L12は三価の基を表し、R25はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリール基、複素環基、ハロゲン原子、フッ化炭化水素基、m4は0から6の整数を表す。]
4.前記ポリイミドが前記一般式(4)で表される酸無水物、一般式(5)、または一般式(6)で表されるアミン化合物との重縮合により得られたものであることを特徴とする前記3に記載の電解質組成物。
[Wherein L 12 represents a trivalent group, R 25 represents an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic group, a halogen atom, a fluorinated hydrocarbon group, and m4 represents 0 to 6 Represents an integer. ]
4). The polyimide is obtained by polycondensation with the acid anhydride represented by the general formula (4), the general formula (5), or the amine compound represented by the general formula (6). 4. The electrolyte composition as described in 3 above.

5.非重合性イオン液体を含有することを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載の電解質組成物。   5. 5. The electrolyte composition according to any one of 1 to 4 above, which contains a non-polymerizable ionic liquid.

6.前記1〜5のいずれか1項に記載の電解質組成物を製造する方法であって、ポリイミド存在下で、重合性基を含有する四級アンモニウム溶融塩の重合を行うことを特徴とする電解質組成物の製造方法。   6). 6. A method for producing the electrolyte composition according to any one of 1 to 5, wherein polymerization of a quaternary ammonium molten salt containing a polymerizable group is performed in the presence of polyimide. Manufacturing method.

7.前記1〜5のいずれか1項に記載の電解質組成物を含有することを特徴とする二次電池。   7. A secondary battery comprising the electrolyte composition according to any one of 1 to 5 above.

本発明により、高いイオン伝導度、熱安定性を持ち、液漏れがない固体電解質を得ることができ、耐久性に優れた二次電池を提供することができた。また、溶剤の選択幅が広く製造適性に優れ、塗布による製造が可能となった。   According to the present invention, it was possible to obtain a solid electrolyte having high ion conductivity and thermal stability and having no liquid leakage, and providing a secondary battery excellent in durability. In addition, the solvent has a wide selection range and is excellent in manufacturing suitability, and can be manufactured by coating.

本発明は、電解質塩、無機微粒子、ポリイミド、および重合性イオン液体の重合体、を含有することを特徴とする電解質組成物、およびポリイミド存在下で重合性イオン液体を重合することを特徴とする電解質組成物の製造方法、並びにこの電解質組成物を含むことを特徴とする二次電池である。   The present invention is characterized by polymerizing a polymerizable ionic liquid in the presence of an electrolyte composition containing an electrolyte salt, inorganic fine particles, polyimide, and a polymer of a polymerizable ionic liquid, and polyimide. It is a secondary battery characterized by including the manufacturing method of an electrolyte composition, and this electrolyte composition.

[1]電解質組成物
以下、本発明の電解質組成物の各構成成分について詳述する。
[1] Electrolyte composition Hereinafter, each component of the electrolyte composition of the present invention will be described in detail.

(重合性基を含有する四級アンモニウム溶融塩)
本発明において用いられる四級アンモニウム溶融塩とは、脂肪族、脂環族、芳香族、あるいは複素環の四級アンモニウムカチオンとカウンターアニオンから成る塩構造である。
(Quaternary ammonium molten salt containing a polymerizable group)
The quaternary ammonium molten salt used in the present invention is a salt structure composed of an aliphatic, alicyclic, aromatic, or heterocyclic quaternary ammonium cation and a counter anion.

ここでいう「四級アンモニウムカチオン」とは、窒素のオニウムカチオンを意味し、例えば、ピロリジニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、ピペラジニウムカチオン、アルキルアンモニウムカチオンの他、ピロリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ベンズイミダゾリウムカチオン、インドリウムカチオン、カルバゾリウムカチオン、キノリニウムカチオン、等の複素環オニウムイオンを含む。これらのカチオンのカウンターアニオンとしてはフッ素原子含有アニオンが挙げられ、例えばパーフルオロボレートイオン、パーフルオロホスフェートイオン、ビス(パーフルオロアルキルスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン、パーフルオロアルキレートイオン、パーフルオロスルホネート等が挙げられる。これらはさらに炭素数1〜10のパーフルオロアルキル基等が置換していても良い。   As used herein, “quaternary ammonium cation” means an onium cation of nitrogen, for example, pyrrolidinium cation, piperidinium cation, piperazinium cation, alkylammonium cation, pyrrolium cation, pyridinium cation, Heterocyclic onium ions such as imidazolium cation, pyrazolium cation, benzimidazolium cation, indolium cation, carbazolium cation, and quinolinium cation are included. Examples of counter anions of these cations include fluorine atom-containing anions, such as perfluoroborate ions, perfluorophosphate ions, bis (perfluoroalkylsulfonyl) imide anions, bis (fluorosulfonyl) imide anions, perfluoroalkylate ions. And perfluorosulfonate. These may be further substituted with a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

四級アンモニウム溶融塩が含有する重合性基としては、ビニル基、アクリル酸エステル基、メタクリル酸エステル基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、エポキシ基等が挙げられる。   Examples of the polymerizable group contained in the quaternary ammonium molten salt include a vinyl group, an acrylic ester group, a methacrylic ester group, an acrylamide group, a methacrylamide group, and an epoxy group.

これら重合性基を含有する四級アンモニウム塩のうち、好ましいのは、一般式(1)または(2)で表される化合物である。   Of these quaternary ammonium salts containing a polymerizable group, a compound represented by the general formula (1) or (2) is preferable.

一般式(1)で表される化合物において、Rはアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、ペンチル基)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基)、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基)、複素環基(例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、キナゾリル基、フタラジル基、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)を表す。 In the compound represented by the general formula (1), R 1 represents an alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, t-butyl group, pentyl group), cycloalkyl group (for example, cyclopentyl group, Cyclohexyl group), aryl group (for example, phenyl group, naphthyl group), heterocyclic group (for example, furyl group, thienyl group, pyridyl group, pyridazyl group, pyrimidyl group, pyrazyl group, triazyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, thiazolyl group) Group, benzimidazolyl group, benzooxazolyl group, quinazolyl group, phthalazyl group, pyrrolidyl group, imidazolidyl group, morpholyl group, oxazolidyl group and the like.

はさらに置換基を有していても良く、該置換基としては例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基)、アシルアミノ基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、トリフルオロメチルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基)、スルホニルアミノ基(例えば、メチルスルホニルアミノ基、エチルスルホニルアミノ基、ヘキシルスルホニルアミノ基、フェニルスルホニルアミノ基)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2−エチルヘキシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、フェニルウレイド基、ナフチルウレイド基、2−ピリジルアミノウレイド基)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2−ピリジルスルフィニル基)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基)、アリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2−ピリジルスルホニル基)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基)、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等、)、ハロゲン化アルキル(例えば、フッ化メチル基、トリフルオロメチル基、クロロメチル基、トリクロロメチル基、パーフルオロプロピル基)などが挙げられる。 R 1 may further have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, and an alkoxy group (for example, a methoxy group, an ethoxy group, a propyloxy group, Pentyloxy group, hexyloxy group, octyloxy group, dodecyloxy group), cycloalkoxy group (for example, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group), aryloxy group (for example, phenoxy group, naphthyloxy group), alkylthio group (for example, , Methylthio group, ethylthio group, propylthio group), cycloalkylthio group (for example, cyclopentylthio group, cyclohexylthio group), arylthio group (for example, phenylthio group, naphthylthio group), alkoxycarbonyl group (for example, methyloxycarbonyl group, ethyloxycarbon group) Rubonyl, butyloxycarbonyl), aryloxycarbonyl (eg, phenyloxycarbonyl, naphthyloxycarbonyl, etc.), sulfamoyl (eg, aminosulfonyl, methylaminosulfonyl, dimethylaminosulfonyl, butylaminosulfonyl) Group, hexylaminosulfonyl group, cyclohexylaminosulfonyl group, octylaminosulfonyl group, phenylaminosulfonyl group, naphthylaminosulfonyl group, 2-pyridylaminosulfonyl group), acyl group (for example, acetyl group, ethylcarbonyl group, propylcarbonyl group, Pentylcarbonyl group, cyclohexylcarbonyl group, octylcarbonyl group, phenylcarbonyl group, naphthylcarbonyl group, pyridylcarbonyl group), acyloxy (For example, acetyloxy group, ethylcarbonyloxy group, butylcarbonyloxy group, octylcarbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group), acylamino group (for example, methylcarbonylamino group, ethylcarbonylamino group, dimethylcarbonylamino group, propylcarbonyl) Amino group, pentylcarbonylamino group, cyclohexylcarbonylamino group, 2-ethylhexylcarbonylamino group, octylcarbonylamino group, trifluoromethylcarbonylamino group, phenylcarbonylamino group, naphthylcarbonylamino group), sulfonylamino group (for example, methyl) Sulfonylamino group, ethylsulfonylamino group, hexylsulfonylamino group, phenylsulfonylamino group), carbamoyl group (for example, amino Bonyl group, methylaminocarbonyl group, dimethylaminocarbonyl group, propylaminocarbonyl group, pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, octylaminocarbonyl group, 2-ethylhexylaminocarbonyl group, phenylaminocarbonyl group, naphthylaminocarbonyl group, 2-pyridylaminocarbonyl group), ureido group (for example, methylureido group, ethylureido group, pentylureido group, cyclohexylureido group, phenylureido group, naphthylureido group, 2-pyridylaminoureido group), sulfinyl group (for example, methylsulfinyl group) Group, ethylsulfinyl group, butylsulfinyl group, cyclohexylsulfinyl group, 2-ethylhexylsulfinyl group, dodecylsulfinyl group, Nylsulfinyl group, naphthylsulfinyl group, 2-pyridylsulfinyl group), alkylsulfonyl group (for example, methylsulfonyl group, ethylsulfonyl group, butylsulfonyl group, cyclohexylsulfonyl group), arylsulfonyl group (for example, phenylsulfonyl group, naphthylsulfonyl) Group, 2-pyridylsulfonyl group), amino group (for example, amino group, ethylamino group, dimethylamino group, butylamino group, cyclopentylamino group, anilino group, naphthylamino group, 2-pyridylamino group), cyano group, nitro group Group, halogen atom (fluorine, chlorine, bromine, iodine, etc.), alkyl halide (eg, methyl fluoride group, trifluoromethyl group, chloromethyl group, trichloromethyl group, perfluoropropyl group) and the like.

置換基として好ましくはアルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、カルバモイル基、スルファモイル基、アミノ基、シアノ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン原子である。   Preferred examples of the substituent include an alkoxy group, an alkoxycarbonyl group, an acyl group, an acyloxy group, an acylamino group, a carbamoyl group, a sulfamoyl group, an amino group, a cyano group, a halogenated alkyl group, and a halogen atom.

また、複数のRは互いに結合して環を形成しても良い。 A plurality of R 1 may be bonded to each other to form a ring.

一般式(1)で表される化合物において、Rは構造(A)で表される置換基を表す。 In the compound represented by the general formula (1), R 2 represents a substituent represented by the structure (A).

は−CO−O−、−CO−NR−、または単なる結合手を表し、Rは水素原子、アルキル基、アリール基を表し、好ましくは水素原子である。 L 1 represents —CO—O—, —CO—NR 3 —, or a simple bond, and R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group, preferably a hydrogen atom.

はアルキレン基(例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、等)、アリーレン基(例えばフェニレン基等)、アラルキレン基(アルキレン基とアリーレン基を結合した基)を表し、置換基を有していても良く、該置換基としてはアルキル基、アリール基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル、シアノ基等が挙げられる。 L 2 represents an alkylene group (for example, a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, etc.), an arylene group (for example, a phenylene group), an aralkylene group (a group in which an alkylene group and an arylene group are bonded), and a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an aryl group, a halogen atom, a halogenated alkyl, and a cyano group.

は二価の連結基または単なる結合手を表す。二価の連結基としては、アルキレン基、アリーレン基、酸素原子、硫黄原子、−SO−、−NR−、およびこれらの二価の連結基を複数結合した二価の基が挙げられる。構造(A)で表される置換基は、*の部位で一般式(1)の窒素原子と結合する。n1は1または2であり、n2は2または3であり、かつn1とn2の和は4である。 L 3 represents a divalent linking group or a simple bond. Examples of the divalent linking group include an alkylene group, an arylene group, an oxygen atom, a sulfur atom, —SO 2 —, —NR 3 —, and a divalent group obtained by bonding a plurality of these divalent linking groups. The substituent represented by the structure (A) is bonded to the nitrogen atom of the general formula (1) at the portion *. n1 is 1 or 2, n2 is 2 or 3, and the sum of n1 and n2 is 4.

Xで表されるフッ素原子含有アニオンとしては、具体的には一般式(A−1)〜(A−5)で表される。
一般式(A−1) R31−L21−N−L22−R32
一般式(A−2) Bn11(R33n12
一般式(A−3) Pn13(R34n14
一般式(A−4) R35COO
一般式(A−5) R36SO
一般式(A−1)において、R31、R32はフッ素原子、炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基を表す。R31、R32は同一であっても異なっていても良い。R31とR32は互いに結合して5員環または6員環を形成しても良い。L21、L22は−SO−、−C(=O)−を表し、L21、L22は同一でも異なっていても良い。
Specifically, the fluorine atom-containing anion represented by X is represented by general formulas (A-1) to (A-5).
Formula (A-1) R 31 -L 21 -N - -L 22 -R 32
Formula (A-2) B - F n11 (R 33 ) n12
Formula (A-3) P - F n13 (R 34 ) n14
Formula (A-4) R 35 COO
Formula (A-5) R 36 SO 2 O
In General Formula (A-1), R 31 and R 32 represent a fluorine atom or a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. R 31 and R 32 may be the same or different. R 31 and R 32 may be bonded to each other to form a 5-membered ring or a 6-membered ring. L 21 and L 22 represent —SO 2 — and —C (═O) —, and L 21 and L 22 may be the same or different.

33、R34、R35、R36は各々独立に炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基を表す。 R 33 , R 34 , R 35 and R 36 each independently represents a C 1-4 perfluoroalkyl group.

一般式(A−2)において、n11は1〜4の整数を表し、n11とn12の和は4である。n12が2以上の場合、複数のR33は同じであっても異なっていても良く、また複数のR33が互いに結合して環を形成しても良い。 In general formula (A-2), n11 represents an integer of 1 to 4, and the sum of n11 and n12 is 4. When n12 is 2 or more, the plurality of R 33 may be the same or different, and the plurality of R 33 may be bonded to each other to form a ring.

一般式(A−3)において、n13は1〜4の整数を表し、n13とn14の和は6である。n14が2以上の場合、複数のR34は同じであっても異なっていても良く、また複数のR34が互いに結合して環を形成しても良い。 In general formula (A-3), n13 represents an integer of 1 to 4, and the sum of n13 and n14 is 6. When n14 is 2 or more, the plurality of R 34 may be the same or different, and the plurality of R 34 may be bonded to each other to form a ring.

Xで表されるフッ素原子含有アニオンとして、好ましくは一般式(A−1)〜(A−3)であり、より好ましくは一般式(A−1)、(A−2)である。   The fluorine atom-containing anion represented by X is preferably general formulas (A-1) to (A-3), more preferably general formulas (A-1) and (A-2).

次に、一般式(2)で表される重合性化合物について説明する。   Next, the polymerizable compound represented by the general formula (2) will be described.

一般式(2)において、R11、R13はアルキル基、アリール基、複素環基、または前記構造(A)で表される置換基を表し、R11、R13の少なくとも一方は構造(A)で表される置換基である。構造(A)の*で表される部位で、一般式(2)の窒素原子のいずれかと結合する。 In General Formula (2), R 11 and R 13 represent an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, or a substituent represented by the structure (A), and at least one of R 11 and R 13 has a structure (A ). It is bonded to one of the nitrogen atoms of the general formula (2) at the site represented by * in the structure (A).

11、R13はさらに置換基を有していても良く、該置換基としては前記Rに置換可能な基と同様の基が挙げられる。 R 11 and R 13 may further have a substituent, and examples of the substituent include the same groups as the groups that can be substituted on R 1 .

11、R13として好ましくはアルキル基、構造(A)で表される置換基である。 R 11 and R 13 are preferably an alkyl group and a substituent represented by the structure (A).

12、R14、R15は水素原子、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルオキシカルボニル基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、シアノ基、ニトロ基を表す。R12として好ましくは水素原子またはアルキル基である。R14、R15として好ましくは水素原子またはアルキル基であり、より好ましくは水素原子である。 R 12 , R 14 and R 15 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkyloxycarbonyl group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a cyano group or a nitro group. R 12 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group. R 14 and R 15 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and more preferably a hydrogen atom.

Xはフッ素原子含有アニオンを表し、具体的には一般式(1)におけるXと同義である。   X represents a fluorine atom-containing anion, and specifically has the same meaning as X in formula (1).

以下に、一般式(1)、(2)で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。   Specific examples of the compounds represented by the general formulas (1) and (2) are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2011054463
Figure 2011054463

Figure 2011054463
Figure 2011054463

Figure 2011054463
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電解質組成物中の一般式(1)、(2)で表される重合性化合物の配合量は、10〜90質量%とすることが好ましく、特に、30〜80質量%とすることが好ましい。   The blending amount of the polymerizable compound represented by the general formulas (1) and (2) in the electrolyte composition is preferably 10 to 90% by mass, and particularly preferably 30 to 80% by mass.

(ポリイミド)
本発明において用いられるポリイミドとしては、テトラカルボン酸二無水物、ヘキサカルボン酸三無水物の少なくとも一種と、ジアミンおよび/またはトリアミンを重合することにより得られる化合物、もしくはビニル基等の重合性基を含有するジカルボン酸無水物とジアミンおよび/またはトリアミンとを原料としてイミド化合物を合成した後、重合した化合物等、当該業者にとって一般的なポリイミドを用いることができる。
(Polyimide)
The polyimide used in the present invention includes a compound obtained by polymerizing at least one of tetracarboxylic dianhydride and hexacarboxylic dianhydride with diamine and / or triamine, or a polymerizable group such as a vinyl group. After synthesizing an imide compound using the dicarboxylic acid anhydride and diamine and / or triamine contained as raw materials, a polyimide that is common to those skilled in the art such as a polymerized compound can be used.

ポリイミドとして好ましくは、一般式(3)または(4)で表される酸無水物の少なくとも1種と、一般式(5)または(6)で表されるアミン化合物の少なくとも1種を原料とした重縮合生成物である。   The polyimide is preferably made from at least one acid anhydride represented by the general formula (3) or (4) and at least one amine compound represented by the general formula (5) or (6) as a raw material. It is a polycondensation product.

一般式(3)において、Q、Qは、二つの酸無水物の炭素−炭素結合と共に芳香族環を形成する為に必要な原子団又は単なる結合手を表す。 In General formula (3), Q < 1 >, Q < 2 > represents the atomic group required in order to form an aromatic ring with the carbon-carbon bond of two acid anhydrides, or a mere bond.

、Qと酸無水物の炭素−炭素結合から形成される芳香族環としては芳香族炭化水素環でも芳香族複素環でも良く、縮合環を有していても良く、例としては芳香族炭化水素環(例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環等)、芳香族複素環(例えば、フラン環、チオフェン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、ピリジン環、ピロール環、ピリダジン環、ピラジン環、ナフチリジン環、キノリン環、アクリジン環、フェナジン環、キナゾリン環、フタラジン環、アンチリジン環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環等)等が挙げられるが、QおよびQは同時に単なる結合手となることはない。QおよびQと酸無水物の炭素−炭素結合からが形成する芳香族環として、好ましくはベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ピリジン環であることが好ましく、より好ましくはベンゼン環、ナフタレン環である。 The aromatic ring formed from the carbon-carbon bond of Q 1 , Q 2 and an acid anhydride may be an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring, and may have a condensed ring. Aromatic hydrocarbon rings (for example, benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, tetracene ring, pentacene ring, etc.), aromatic heterocyclic rings (for example, furan ring, thiophene ring, thianthrene ring, phenoxathiin ring, pyridine ring, pyrrole ring) , pyridazine ring, pyrazine ring, naphthyridine ring, a quinoline ring, an acridine ring, phenazine ring, a quinazoline ring, a phthalazine ring, anti lysine ring, benzimidazole ring, benzoxazole ring, but benzothiazole ring, etc.) and the like, Q 1 and Q 2 is not be a single bond simultaneously. The aromatic ring formed from the carbon-carbon bond of Q 1 and Q 2 and an acid anhydride is preferably a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, or a pyridine ring, more preferably a benzene ring or a naphthalene ring. It is.

また、一般式(3)において、R23はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリール基、複素環基、ハロゲン原子、フッ化炭化水素基を表す。R23として好ましくはアルキル基、アルケニル基であり、より好ましくは、一般式(1)、(2)で表される重合性基を含有するイオン液体と重合可能なアルケニル基である。 In the general formula (3), R 23 represents an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic group, a halogen atom, or a fluorinated hydrocarbon group. R 23 is preferably an alkyl group or an alkenyl group, and more preferably an alkenyl group polymerizable with an ionic liquid containing a polymerizable group represented by the general formulas (1) and (2).

m1は0〜4の整数を表し、好ましくは0〜2である。   m1 represents an integer of 0 to 4, preferably 0 to 2.

一般式(4)において、Qは酸無水物の炭素−炭素二重結合と共に芳香族環を形成する為に必要な原子団を表し、Qが酸無水物の炭素−炭素二重結合と共に形成する芳香族環としては、芳香族炭化水素環でも芳香族複素環でも良く、縮環を有していても良く、例としては芳香族炭化水素環(例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環等)、芳香族複素環(例えば、フラン環、チオフェン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、ピリジン環、ピロール環、ピリダジン環、ピラジン環、ナフチリジン環、キノリン環、アクリジン環、フェナジン環、キナゾリン環、フタラジン環、アンチリジン環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環等)等が挙げられる。Qは置換基を有していても良く、該置換基としては前記Rに置換可能な基と同様の基が挙げられる。 In the general formula (4), Q 3 represents an atomic group necessary for forming an aromatic ring together with the carbon-carbon double bond of the acid anhydride, and Q 3 together with the carbon-carbon double bond of the acid anhydride. The aromatic ring to be formed may be an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring, and may have a condensed ring, for example, an aromatic hydrocarbon ring (for example, a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring) , Tetracene ring, pentacene ring, etc.), aromatic heterocycle (eg furan ring, thiophene ring, thianthrene ring, phenoxathiin ring, pyridine ring, pyrrole ring, pyridazine ring, pyrazine ring, naphthyridine ring, quinoline ring, acridine ring Phenazine ring, quinazoline ring, phthalazine ring, anti-lysine ring, benzimidazole ring, benzoxazole ring, benzothiazole ring, etc.). Q 3 may have a substituent, and examples of the substituent include the same groups as the groups that can be substituted on R 1 .

Zは二価または三価の基を表す。該二価の基としては前記Lで挙げた二価の基と同様の基、および単なる結合手が挙げられる。 Z represents a divalent or trivalent group. Examples of the divalent group include the same groups as the divalent groups mentioned in the above L 3 and simple bonds.

三価の基としては、具体的には以下の構造が挙げられる。   Specific examples of the trivalent group include the following structures.

Figure 2011054463
Figure 2011054463

13は前記Lで表される二価の基と同様の基、あるいはそれらの基が互いに連結した二価の基が挙げられ、複数存在するL13は同じであっても異なっていても良い。L13はさらに置換基を有していても良く、該置換基としては、前述のRに置換可能な基と同様の基が挙げられる。R”は水素原子または一価の置換基を表し、該置換基としてはRに置換可能な基と同様の基が挙げられる。 L 13 is the same group as the divalent group represented by L 3 above, or a divalent group in which these groups are linked to each other. A plurality of L 13 may be the same or different. good. L 13 may further have a substituent, and examples of the substituent include the same groups as the groups capable of substituting for R 1 described above. R ″ represents a hydrogen atom or a monovalent substituent, and examples of the substituent include the same groups as those that can be substituted for R 1 .

は窒素原子またはリン原子を表す。 A 2 represents a nitrogen atom or a phosphorus atom.

複数のL13は同じであることが好ましく、R”として好ましくは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アシル基、アルキルオキシカルボニル基、である。 The plurality of L 13 are preferably the same, and R ″ is preferably a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an acyl group, or an alkyloxycarbonyl group.

(L3−1)〜(L3−5)のうち好ましくは(L3−1)、(L3−3)である。   Of (L3-1) to (L3-3), (L3-1) and (L3-3) are preferred.

m2は2または3の整数を表す。   m2 represents an integer of 2 or 3.

一般式(5)において、L11は二価の基を表し、該二価の基としてはLで挙げた二価の基と同様の基が挙げられる。好ましくはアルキレン基、アリーレン基、または二価の基を複数組み合わせて形成した二価の基のうち窒素原子と結合する部分がアルキレン基またはアリーレン基となる基である。 In the general formula (5), L 11 represents a divalent group, and examples of the divalent group include the same groups as the divalent groups listed for L 3 . Preferably, an alkylene group, an arylene group, or a divalent group formed by combining a plurality of divalent groups is a group in which a portion bonded to a nitrogen atom is an alkylene group or an arylene group.

24はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、ハロゲン原子、フッ化炭化水素基を表し、L11の置換可能な任意の部位に置換可能である。R24として好ましくはアルキル基、アルケニル基、アリール基であり、より好ましくは、一般式(1)、(2)で表される重合性基を含有するイオン液体と重合可能なアルケニル基である。m3は0〜5の整数を表し、好ましくは0〜2である。 R 24 represents an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, a halogen atom or a fluorinated hydrocarbon group, and can be substituted at any substitutable position of L 11 . R 24 is preferably an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group, and more preferably an alkenyl group that can be polymerized with an ionic liquid containing a polymerizable group represented by the general formulas (1) and (2). m3 represents an integer of 0 to 5, preferably 0 to 2.

一般式(6)において、L12は三価の基を表し、具体的には前記Zで挙げた三価の基と同様の基があげられる。 In the general formula (6), L 12 represents a trivalent group, and specific examples thereof include the same groups as the trivalent groups listed for Z.

25はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリール基、複素環基、ハロゲン原子、フッ化炭化水素基を表し、前述の三価の基として例示された(L3−1)〜(L3−5)の置換可能な任意の部位に結合することができる。好ましくは、R25はアルキル基、アルケニル基である。m4は0〜6の整数を表し、好ましくは0〜3である。 R 25 represents an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic group, a halogen atom, or a fluorinated hydrocarbon group, and is exemplified as the above-described trivalent groups (L3-1) to ( It can bind to any substitutable site of L3-5). R 25 is preferably an alkyl group or an alkenyl group. m4 represents an integer of 0 to 6, preferably 0 to 3.

一般式(3)、(4)で表される酸無水物の少なくとも1種、および、一般式(5)、(6)で表されるアミン化合物の少なくとも1種、を重合して得られるポリイミドのうち、好ましくは一般式(3)、(5)、(6)を重合して得られるポリイミド、および、一般式(4)、(5)、(6)を重合して得られるポリイミドである。一般式(3)と(5)のみ、および一般式(4)と(5)のみを重合すると直鎖状ポリイミドが得られるが、トリアミン構造を有する一般式(6)をこれらに加えて重合することで、網目構造の分岐ポリアミドが形成されるので、より一層電解質の形状保持能力を高めることができ、好適である。また、耐熱性が向上する他、溶媒への溶解性が向上し塗布性等の製造適性に優れる。   Polyimide obtained by polymerizing at least one acid anhydride represented by general formulas (3) and (4) and at least one amine compound represented by general formulas (5) and (6) Of these, preferred are polyimides obtained by polymerizing the general formulas (3), (5) and (6), and polyimides obtained by polymerizing the general formulas (4), (5) and (6). . When only general formulas (3) and (5), and only general formulas (4) and (5) are polymerized, a linear polyimide is obtained, and polymerized by adding general formula (6) having a triamine structure to these. Thus, since a branched polyamide having a network structure is formed, the ability to maintain the shape of the electrolyte can be further enhanced, which is preferable. In addition to improving heat resistance, solubility in a solvent is improved, and manufacturing suitability such as coating properties is excellent.

一般式(3)、(5)、(6)、および一般式(4)、(5)、(6)の重合比は、酸無水物構造とアミンが1:1であれば任意の割合で混合することが可能であり、例えば一般式(3)、(4)の酸無水物構造100モルに対し、一般式(6)のトリアミン10モルを添加する場合は、一般式(5)のジアミンは15モル減らして85モル必要と計算される。   The polymerization ratios of general formulas (3), (5), (6), and general formulas (4), (5), (6) can be any ratio as long as the acid anhydride structure and the amine are 1: 1. For example, when 10 mol of the triamine of the general formula (6) is added to 100 mol of the acid anhydride structure of the general formula (3) or (4), the diamine of the general formula (5) Is calculated to be 85 moles reduced by 15 moles.

以下に、本発明に好ましく用いられる一般式(3)〜(6)の具体的化合物例、およびこれらから得られるポリイミドの構成を示すが、本発明はこれらに限定されない。   Although the specific compound example of General formula (3)-(6) preferably used for this invention below and the structure of the polyimide obtained from these are shown, this invention is not limited to these.

Figure 2011054463
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Figure 2011054463
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Figure 2011054463
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またこれから得られるポリイミドの例を以下示す。   Moreover, the example of the polyimide obtained from this is shown below.

Figure 2011054463
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上記ポリイミドの構成成分は公知の方法で当該業者に容易に合成が可能である。   The constituent components of the polyimide can be easily synthesized by those skilled in the art using known methods.

また、一般式(3)または(4)、および(5)と(6)からなるポリイミドは、例えば特開2006−131706号公報、特開2006−265496号公報、特開2008−50694号公報、Chemistry Letters 第37巻第1号86−87頁(2008年)、等に記載されており、公知の製造方法により容易に合成が可能である。   Moreover, the polyimide which consists of General formula (3) or (4) and (5) and (6) is Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-131706, Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-265496, Unexamined-Japanese-Patent No. 2008-50694, Chemistry Letters, Vol. 37, No. 1, pages 86-87 (2008), etc., and can be easily synthesized by known production methods.

(電解質塩)
本発明の電解質塩としては、周期律表Ia族またはIIa族に属する金属イオンの塩が用いられる。周期律表Ia族またはIIa族に属する金属イオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウムのイオンが好ましい。金属イオンの塩のアニオンとしては、ハロゲン化物イオン(I、Cl、Br等)、SCN、BF 、BF(CF、BF(C、PF 、ClO 、SbF 、(FSO、(CFSO、(CSO、Ph、(C、(CFSO、CFCOO、CFSO、CSO等が挙げられる。
(Electrolyte salt)
As the electrolyte salt of the present invention, a salt of a metal ion belonging to Group Ia or IIa of the periodic table is used. As the metal ions belonging to Group Ia or Group IIa of the periodic table, ions of lithium, sodium and potassium are preferable. As anions of metal ion salts, halide ions (I , Cl , Br etc.), SCN , BF 4 , BF 3 (CF 3 ) , BF 3 (C 2 F 5 ) , PF 6 -, ClO 4 -, SbF 6 -, (FSO 2) 2 N -, (CF 3 SO 2) 2 N -, (C 2 F 5 SO 2) 2 N -, Ph 4 B -, (C 2 H 4 O 2) 2 B -, (CF 3 SO 2) 3 C -, CF 3 COO -, CF 3 SO 2 O -, C 6 F 5 SO 2 O - , and the like.

アニオンとしては、SCN、BF 、BF(CF、BF(C、PF 、ClO 、SbF 、(CFSO、(CSO、(CFSO、CFSO、が好ましい。 Examples of anions include SCN , BF 4 , BF 3 (CF 3 ) , BF 3 (C 2 F 5 ) , PF 6 , ClO 4 , SbF 6 , (CF 3 SO 2 ) 2 N −. , (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N , (CF 3 SO 2 ) 3 C , and CF 3 SO 2 O are preferable.

代表的な電解質塩としては、LiOSOCF、LiPF、LiClO、LiI、LiBF、LiBF(CF)、LiBF(C)、LiCFCOO、LiSCN、LiN(SOCF、LiN(SOF)、NaI、NaOSOCF、NaClO、NaBF、NaAsF、KOSOCF、KSCN、KPF、KClO、KAsFなどが挙げられ、好ましくは、上記Li塩である。これらは一種または二種以上を混合してもよい。電解質組成物中の電解質塩の配合量は、5〜40質量%とすることが好ましく、特に、10〜30質量%とすることが好ましい。 Typical electrolyte salts include LiOSO 2 CF 3 , LiPF 6 , LiClO 4 , LiI, LiBF 4 , LiBF 3 (CF 3 ), LiBF 3 (C 2 F 5 ), LiCF 3 COO, LiSCN, LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 F) 2 , NaI, NaOSO 2 CF 3 , NaClO 4 , NaBF 4 , NaAsF 6 , KOSO 2 CF 3 , KSCN, KPF 6 , KClO 4 , KAsF 6 and the like are preferable. Is the Li salt. These may be used alone or in combination. The amount of the electrolyte salt in the electrolyte composition is preferably 5 to 40% by mass, and particularly preferably 10 to 30% by mass.

(無機微粒子)
本発明の無機微粒子としては、電解質に不活性な物質であれば任意のものを用いることが出来る。これらの中でも無機酸化物微粒子が好ましく、無機酸化物粒子を構成する金属としては、Li、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Rb、Sr、Y、Nb、Zr、Mo、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Cs、Ba、La、Ta、Hf、W、Ir、Tl、Pb、Bi及び希土類金属からなる群より選ばれる。具体的には、例えば、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化インジウム、酸化錫、酸化鉛、等からなる無機酸化物微粒子が挙げられる。また、本発明において用いられる酸化物微粒子として、希土類酸化物を用いることもでき、具体的には、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化サマリウム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化ホルミウム、酸化エルビウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム、酸化ルテチウム等を含有する微粒子が挙げられる。なかでも、中性、もしくは、酸性の金属無機酸化物微粒子が、イオン伝導性の向上の点で効果的である。酸化鉄、酸化ジルコニウム、クレー、酸化スズ、酸化タングステン、酸化チタン、燐酸アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化アルミニウムなどがこれに相当する。無機酸化物の表面の水酸基は、イオン導電性化合物、または、二次電池の塩と相互作用し、高速でイオンを輸送するイオンパスを形成する。
(Inorganic fine particles)
Any inorganic fine particles can be used as the inorganic fine particles of the present invention as long as they are inert to the electrolyte. Among these, inorganic oxide fine particles are preferable, and as the metal constituting the inorganic oxide particles, Li, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni Cu, Zn, Rb, Sr, Y, Nb, Zr, Mo, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Cs, Ba, La, Ta, Hf, W, Ir, Tl, Pb, Bi and rare earth metals Selected from the group of Specifically, for example, silicon oxide, titanium oxide, zinc oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, indium oxide, tin oxide, oxide Inorganic oxide fine particles composed of lead and the like can be mentioned. In addition, rare earth oxides can also be used as the oxide fine particles used in the present invention, specifically, scandium oxide, yttrium oxide, lanthanum oxide, cerium oxide, praseodymium oxide, neodymium oxide, samarium oxide, europium oxide, Fine particles containing gadolinium oxide, terbium oxide, dysprosium oxide, holmium oxide, erbium oxide, thulium oxide, ytterbium oxide, lutetium oxide, and the like can be given. Among these, neutral or acidic metal inorganic oxide fine particles are effective in improving ion conductivity. Examples thereof include iron oxide, zirconium oxide, clay, tin oxide, tungsten oxide, titanium oxide, aluminum phosphate, silicon oxide, zinc oxide, and aluminum oxide. The hydroxyl group on the surface of the inorganic oxide interacts with the ion conductive compound or the salt of the secondary battery to form an ion path that transports ions at a high speed.

微粒子粉体の形状は球状でもよいがメソポーラス、平板状や針状の粒子であっても好ましく用いることができる。   The shape of the fine particle powder may be spherical, but even mesoporous, flat or needle-like particles can be preferably used.

メソポーラス無機粒子とは、ケルビンの毛管凝縮理論が適応できる領域である細孔径2〜50nmの細孔(以下、メソ細孔と略記する)を複数有する多孔体無機粒子である。   The mesoporous inorganic particles are porous inorganic particles having a plurality of pores having a pore diameter of 2 to 50 nm (hereinafter abbreviated as mesopores), which is a region to which Kelvin's capillary condensation theory can be applied.

細孔径および細孔分布は、水銀圧入法やガス吸着法等により測定することができる。本発明の細孔径は、細孔分布測定装置によりガス吸着法で得た吸脱着等温線の、ヒステリシスパターンを解析することで算出した細孔分布のメディアン径をいう。   The pore diameter and pore distribution can be measured by a mercury intrusion method, a gas adsorption method, or the like. The pore diameter of the present invention refers to the median diameter of the pore distribution calculated by analyzing the hysteresis pattern of the adsorption / desorption isotherm obtained by the gas adsorption method using a pore distribution measuring device.

メソポーラス無機粒子の組成は、メソ細孔を有するものであれば特に制限はないが、金属酸化物を骨格とし、規則的に配置されたメソ細孔を有するメソポーラス無機粒子が好ましい。金属酸化物としては、SiO、Al、Nb、Ta、TiO、ZrO、SnOや、これらの複合酸化物が好ましく使用できる。 The composition of the mesoporous inorganic particles is not particularly limited as long as it has mesopores, but mesoporous inorganic particles having mesopores regularly arranged with a metal oxide as a skeleton are preferable. As the metal oxide, SiO 2 , Al 2 O 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , TiO 2 , ZrO 2 , SnO 2 or a composite oxide thereof can be preferably used.

メソポーラス無機粒子の製造方法としては、界面活性剤や有機化合物を鋳型とする熱水合成等の、従来から知られた方法を用いることができ、例えば、特開2005−53737号明細書に記載の方法が挙げられる。メソポーラス無機粒子は、メソ細孔の内部または多孔体の表面に溶媒を保持することができる。   As a method for producing mesoporous inorganic particles, a conventionally known method such as hydrothermal synthesis using a surfactant or an organic compound as a template can be used. For example, as described in JP-A-2005-53737 A method is mentioned. The mesoporous inorganic particles can hold a solvent inside the mesopores or on the surface of the porous body.

本発明のメソポーラス無機粒子としては、特に比表面積が300〜1000m/gのものが、安全性、充放電耐久性の面から好ましい。 As the mesoporous inorganic particles of the present invention, those having a specific surface area of 300 to 1000 m 2 / g are particularly preferred from the viewpoint of safety and charge / discharge durability.

本発明のメソポーラス無機粒子の比表面積は、比表面積計を用いて粒子紛体に窒素ガス等を吸着させて得た吸着等温線から、BET等温吸着式を用いてBET比表面積として算出したものをいう。   The specific surface area of the mesoporous inorganic particles of the present invention is a value calculated as a BET specific surface area using a BET isotherm adsorption equation from an adsorption isotherm obtained by adsorbing nitrogen gas or the like to a particle powder using a specific surface area meter. .

メソポーラス無機粒子の電池組成物中の含有量としては、安全性、電圧特性の面から、含フッ素化合物に対して5〜40%が好ましい。   The content of mesoporous inorganic particles in the battery composition is preferably 5 to 40% with respect to the fluorine-containing compound from the viewpoint of safety and voltage characteristics.

また、メソポーラス無機粒子の平均粒径は、安全性、電圧特性の面から、1〜50μmであることが好ましく、さらに5〜20μmであることが、好ましい。   Further, the average particle diameter of the mesoporous inorganic particles is preferably 1 to 50 μm, more preferably 5 to 20 μm, from the viewpoint of safety and voltage characteristics.

平均粒径は、各粒子を同体積の球に換算した時の直径(球換算粒径)の体積平均値であり、この値は電子顕微鏡写真から評価することができる。すなわち、電池組成物または粒子紛体の透過型電子顕微鏡写真を撮影し、一定の視野範囲にある粒子を200個以上測定して各粒子の球換算粒径を求め、その平均値を求めることにより得られた値である。   The average particle diameter is a volume average value of the diameter (sphere converted particle diameter) when each particle is converted into a sphere having the same volume, and this value can be evaluated from an electron micrograph. That is, by taking a transmission electron micrograph of the battery composition or particle powder, measuring 200 or more particles in a certain visual field range, obtaining a spherical equivalent particle diameter of each particle, and obtaining an average value thereof. Value.

さらに、本発明のメソポーラス無機粒子は、含フッ素化合物との均一混合の面から、表面疎水化処理されていることが好ましい。   Furthermore, the mesoporous inorganic particles of the present invention are preferably subjected to surface hydrophobization treatment from the viewpoint of uniform mixing with the fluorine-containing compound.

また本発明の無機微粒子は、二種類以上の無機酸化物微粒子が均一に混ざっていても、コアシェル型のように内部で二種類以上の無機酸化物が分離したものでもよい。かかる無機酸化物としては、マグネシウム、珪素、ジルコニウム、チタン等のIIA〜VA族をあげることができ、これらの無機酸化物の二種類以上が組み合わされている。   Further, the inorganic fine particles of the present invention may be a mixture of two or more types of inorganic oxide fine particles uniformly, or may be one in which two or more types of inorganic oxides are separated inside like a core-shell type. Examples of the inorganic oxide include IIA to VA groups such as magnesium, silicon, zirconium, and titanium, and two or more of these inorganic oxides are combined.

例えば、イオン伝導性向上効果の高い無機酸化物と、分散剤との相性が良い無機酸化物の複合微粒子はイオン導電性向上効果と分散性を合わせ持つことができる。これらの粒子は、複数のアルコキシドやクロライドを用いた火炎法やプラズマ法を用い作成することができる。また、アンモニアなどの触媒を用いて液中で造粒することもできる。さらに、これらの無機化合物の表面は、シランカップリング剤や分散剤を用いることで表面処理することが可能である。表面処理程度により、表面を親水性、疎水性に分けることができるが、いずれの場合でも用いることができる。   For example, composite fine particles of an inorganic oxide having a high ion conductivity improving effect and an inorganic oxide having a good compatibility with the dispersant can have both an ion conductivity improving effect and a dispersibility. These particles can be prepared using a flame method or a plasma method using a plurality of alkoxides or chlorides. Moreover, it can also granulate in a liquid using catalysts, such as ammonia. Furthermore, the surface of these inorganic compounds can be surface-treated by using a silane coupling agent or a dispersant. Depending on the degree of surface treatment, the surface can be classified into hydrophilic and hydrophobic, but can be used in either case.

本発明の複合酸化物微粒子は、シリカを含有することが好ましく、シリカの含有量は、10〜90%が好ましく、15〜85%がより好ましい。   The composite oxide fine particles of the present invention preferably contain silica, and the silica content is preferably 10 to 90%, more preferably 15 to 85%.

本発明に係る無機微粒子は、表面が疎水化処理されているものが好ましい。   The inorganic fine particles according to the present invention preferably have a hydrophobic surface.

疎水化処理剤としては、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルシリルクロライドなどを好ましく用いることができる。   As the hydrophobizing agent, hexamethyldisilazane, trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, trimethylsilyl chloride and the like can be preferably used.

表面処理方法としては、直接粉体に噴霧して、加熱定着させる乾式法、溶液中に粒子を分散させておき、表面処理剤を添加して表面処理する湿式法とあるが、より均一に粒子が分散する湿式法が望ましい。例を挙げると特許公開2007−264581に記載されているように手法であり、湿式で処理した粒子は、高い分散性を持ち好ましく用いることができる。   As the surface treatment method, there are a dry method in which the powder is directly sprayed to heat and fixed, and a wet method in which particles are dispersed in a solution and a surface treatment agent is added to carry out the surface treatment. A wet method in which is dispersed is desirable. For example, the method is as described in Japanese Patent Publication No. 2007-264581, and wet-treated particles have high dispersibility and can be preferably used.

本発明に係る無機微粒子の粒子径は100nm以下であることが望ましく、より望ましくは20nm以下が望ましい。100nm以上の粒子径を持つ微粒子では、イオン液体を十分な強度にゲル化することができない場合がある。   The particle size of the inorganic fine particles according to the present invention is desirably 100 nm or less, and more desirably 20 nm or less. In the case of fine particles having a particle diameter of 100 nm or more, the ionic liquid may not be gelled with sufficient strength.

本発明に係る無機微粒子の含有量は特に限定はないが、イオン液体100質量部に対して、5質量部以上100質量部以下が好ましく、さらに好ましくは、10質量部以上70質量部以下である。   The content of the inorganic fine particles according to the present invention is not particularly limited, but is preferably 5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or more and 70 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the ionic liquid. .

本発明では、上記の電解質構成要素とともに、最大で50質量%まで溶媒を使用することができる。しかし、保存安定性の観点からは、溶媒を用いないほうがより好ましい。   In the present invention, the solvent can be used up to 50% by mass in combination with the above electrolyte constituent elements. However, from the viewpoint of storage stability, it is more preferable not to use a solvent.

(非重合性イオン液体)
本発明の電解質組成物には、一般式(1)、(2)で表される重合性化合物の他に、重合性基を持たないカチオンが四級アンモニウムカチオン、イミダゾリウムカチオンである低融点化合物(いわゆる常温溶融塩・イオン液体)などを添加してもよい。これら化合物は溶媒をほとんど用いずに電解質として使用できることが多く、単独で電解質として使用できる場合もあるが、ポリイミドとの相溶性が低く、イオン液体と相分離してしまい界面抵抗上昇の原因となることもある。本発明においては四級アンモニウム溶融塩の重合体との併用によりミクロな相分離が容易になり、高いイオン伝導度を保つことが可能になる。
(Non-polymerizable ionic liquid)
In addition to the polymerizable compounds represented by the general formulas (1) and (2), the electrolyte composition of the present invention includes a low melting point compound in which a cation having no polymerizable group is a quaternary ammonium cation or an imidazolium cation. (So-called room temperature molten salt / ionic liquid) may be added. These compounds can often be used as an electrolyte with almost no solvent, and may be used alone as an electrolyte, but they are poorly compatible with polyimide and cause phase separation due to phase separation from the ionic liquid. Sometimes. In the present invention, micro phase separation is facilitated by the combined use with a polymer of a quaternary ammonium molten salt, and high ionic conductivity can be maintained.

以下に非重合性のイオン液体の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。   Specific examples of the non-polymerizable ionic liquid are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2011054463
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Figure 2011054463
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Figure 2011054463
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電解質組成物中のイオン液体の配合量は、一般式(1)、(2)で表される重合性化合物と合わせて10〜90質量%とすることが好ましく、特に、30〜80質量%とすることが好ましい。   The blending amount of the ionic liquid in the electrolyte composition is preferably 10 to 90% by mass, particularly 30 to 80% by mass, together with the polymerizable compounds represented by the general formulas (1) and (2). It is preferable to do.

(溶媒)
本発明では、上記の電解質構成要素とともに、最大で50質量%まで溶媒を使用することができる。しかし、保存安定性の観点からは、溶媒を用いないほうがより好ましい。
(solvent)
In the present invention, the solvent can be used up to 50% by mass in combination with the above electrolyte constituent elements. However, from the viewpoint of storage stability, it is more preferable not to use a solvent.

本発明の電解質に使用する溶媒は、粘度が低くイオン易動度を向上したり、または誘電率が高く有効キャリア濃度を向上したりして、優れたイオン伝導性を発現できる化合物であることが望ましい。このような溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのカーボネート化合物、3−メチル−2−オキサゾリジノンなどの複素環化合物、ジオキサン、ジエチルエーテルなどのエーテル化合物、エチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエーテルなどの鎖状エーテル類、アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル化合物、カルボン酸エステル、リン酸エステル、ホスホン酸エステル等のエステル類、ジメチルスルフォキシド、スルフォランなど非プロトン極性物質などが挙げられる。この中でも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのカーボネート化合物、3−メチル−2−オキサゾリジノンなどの複素環化合物、アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル化合物、エステル類が特に好ましい。これらは単独で用いても2種以上を併用してもよい。   The solvent used in the electrolyte of the present invention should be a compound that has low viscosity and improved ion mobility, or has a high dielectric constant and improved effective carrier concentration, and can exhibit excellent ion conductivity. desirable. Examples of such a solvent include carbonate compounds such as ethylene carbonate and propylene carbonate, heterocyclic compounds such as 3-methyl-2-oxazolidinone, ether compounds such as dioxane and diethyl ether, ethylene glycol dialkyl ether, propylene glycol dialkyl ether, and polyethylene. Chain ethers such as glycol dialkyl ether and polypropylene glycol dialkyl ether, nitrile compounds such as acetonitrile, glutarodinitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, and benzonitrile, esters such as carboxylic acid ester, phosphoric acid ester and phosphonic acid ester And aprotic polar substances such as dimethyl sulfoxide and sulfolane. Among these, carbonate compounds such as ethylene carbonate and propylene carbonate, heterocyclic compounds such as 3-methyl-2-oxazolidinone, nitrile compounds such as acetonitrile, glutarodinitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, and benzonitrile, and esters are particularly preferred. preferable. These may be used alone or in combination of two or more.

溶媒としては、耐揮発性による耐久性向上の観点から、常圧(1気圧)における沸点が200℃以上のものが好ましく、250℃以上のものがより好ましく、270℃以上のものがさらに好ましい。   The solvent preferably has a boiling point of 200 ° C. or higher, more preferably 250 ° C. or higher, more preferably 270 ° C. or higher, from the viewpoint of improving durability due to volatility.

(その他添加剤)
本発明では、電解質はポリマー、オイルゲル化剤等を添加させて使用することもできる。ポリマーを添加させる場合は、“Polymer Electrolyte Reviews−1および2”(J.R.MacCallumとC.A.Vincentの共編、ELSEVIER APPLIED SCIENCE)に記載された化合物を使用することができるが、特にポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデンが好ましく使用することができる。オイルゲル化剤を添加させる場合はJ.ChemSoc.Japan,Ind.Chem.Sec.,46,779(1943),J.Am.Chem.Soc.,111,5542(1989),J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,1993,390,Angew.Chem.Int.Ed.Engl.,35,1949(1996),Chem.Lett.,1996,885,J.Chm.Soc.,Chem.Commun.,1997,545に記載されている化合物を使用することができるが、好ましい化合物は分子構造中にアミド構造を有する化合物である。
(Other additives)
In the present invention, the electrolyte can be used after adding a polymer, an oil gelling agent or the like. In the case of adding a polymer, the compounds described in “Polymer Electrolyte Reviews-1 and 2” (J.R. MacCallum and CA Vincent co-edit, ELSEVIER APPLIED SCIENCE) can be used. Acrylonitrile and polyvinylidene fluoride can be preferably used. When adding an oil gelling agent, it is recommended that ChemSoc. Japan, Ind. Chem. Sec. 46, 779 (1943), J. Am. Am. Chem. Soc. 111, 5542 (1989), J. Am. Chem. Soc. , Chem. Commun. 1993, 390, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. , 35, 1949 (1996), Chem. Lett. 1996, 885, J. et al. Chm. Soc. , Chem. Commun. , 1997, 545 can be used, but preferred compounds are those having an amide structure in the molecular structure.

(溶融塩単量体の重合方法)
重合性基を含有する四級アンモニウム溶融塩の単量体は、単独重合(複数の単量体を用いる場合は複数の単量体を別々に、または混合して重合可能である)、またこれと共重合し得る単量体と共重合させることができる。共重合し得る単量体としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、スチレン誘導体等のビニル化合物、アリル化合物等が挙げられる。さらにビニル基、アリル基、アクリル酸誘導体等の重合性官能基を複数含有する化合物も好ましく用いることが出来る。共重合し得る単量体は四級アンモニウム塩単量体の0.5〜20モル%の量を添加することができる。
(Method for polymerizing molten salt monomer)
The monomer of the quaternary ammonium molten salt containing a polymerizable group is homopolymerized (in the case of using a plurality of monomers, a plurality of monomers can be polymerized separately or mixed). It is possible to copolymerize with a monomer that can be copolymerized with. Examples of the copolymerizable monomer include (meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid ester (meth) acrylonitrile, (meth) acrylamide, vinyl compounds such as styrene derivatives, and allyl compounds. Furthermore, compounds containing a plurality of polymerizable functional groups such as vinyl groups, allyl groups, and acrylic acid derivatives can also be preferably used. The copolymerizable monomer can be added in an amount of 0.5 to 20 mol% of the quaternary ammonium salt monomer.

溶融塩単量体の重合方法としては、溶融塩の単量体のみで(またはこれと共重合し得る単量体と合わせて)熱または活性光線照射により重合した後、電解質塩、無機微粒子、ポリイミド(および非重合性イオン液体)と混合して固体電解質を作製しても良く、または、溶融塩の単量体、電解質塩、無機微粒子、ポリイミド、(および非重合性イオン液体)を全て混合して重合し、固体電解質を作製しても良い。   As a method for polymerizing the molten salt monomer, after polymerizing only by the molten salt monomer (or in combination with a monomer copolymerizable therewith) by heat or actinic ray irradiation, an electrolyte salt, inorganic fine particles, A solid electrolyte may be prepared by mixing with polyimide (and non-polymerizable ionic liquid), or all of molten salt monomer, electrolyte salt, inorganic fine particles, polyimide, (and non-polymerizable ionic liquid) are mixed. Then, it may be polymerized to produce a solid electrolyte.

好ましくは、溶融塩の単量体、電解質塩、無機微粒子、ポリイミド、を全て混合して重合し、固体電解質を作製する方法である。この方法では、溶融塩の重合体を形成した後ポリイミドと混合するのと比較し、ポリイミド鎖と溶融塩の重合体が複雑に絡まり合い、さらに、ポリイミドにビニル基等の重合性基が存在するとポリイミドに四級アンモニウム塩を側鎖として導入することが可能となり、ミクロな相分離がより可能となる。   Preferably, the molten salt monomer, electrolyte salt, inorganic fine particles, and polyimide are all mixed and polymerized to produce a solid electrolyte. In this method, compared to the case where a molten salt polymer is formed and then mixed with the polyimide, the polyimide chain and the molten salt polymer are intertwined in a complicated manner, and further, there are polymerizable groups such as vinyl groups in the polyimide. It becomes possible to introduce a quaternary ammonium salt into the polyimide as a side chain, and micro phase separation becomes more possible.

重合性基を含有する四級アンモニウム溶融塩は、熱又は/及び活性光線照射で重合し、硬化することによりリチウムイオン電導性硬化被膜を形成することが出来る。   A quaternary ammonium molten salt containing a polymerizable group can be polymerized and cured by heat or / and actinic ray irradiation to form a lithium ion conductive cured film.

重合する際は全ての成分を、溶媒を用いずに重合しても良く、溶解する溶媒に溶解して重合しても良い。使用可能な溶媒としてはN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリジノン(NMP)、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(DMI)、ジエチレングリコールジアルキルエーテル各種、等が挙げられる。溶媒の使用量は、電解質組成物成分1質量部に対して0.1〜30質量部、好ましくは0.3〜10質量部である。重合後は熱または減圧下で溶媒を乾燥し除去する。   When polymerizing, all components may be polymerized without using a solvent, or may be polymerized by dissolving in a dissolving solvent. Usable solvents include N, N-dimethylacetamide (DMAc), N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP), 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone (DMI), various diethylene glycol dialkyl ethers, and the like. It is done. The usage-amount of a solvent is 0.1-30 mass parts with respect to 1 mass part of electrolyte composition components, Preferably it is 0.3-10 mass parts. After polymerization, the solvent is removed by drying under heat or reduced pressure.

熱により重合し、硬化させる場合は、熱重合開始剤を電解質組成物の重合性成分100質量部に対して、0.1〜5質量部、特には0.3〜1質量部含有させることが好ましい。   When polymerizing and curing by heat, 0.1 to 5 parts by mass, particularly 0.3 to 1 part by mass of the thermal polymerization initiator is contained with respect to 100 parts by mass of the polymerizable component of the electrolyte composition. preferable.

該熱重合開始剤としては、特に限定されないが、例えばアゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、エチルメチルケトンペルオキシド、ビス−(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート等のパーオキシジカーボネート等が挙げられる。   The thermal polymerization initiator is not particularly limited. For example, azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, ethyl methyl ketone peroxide, bis- (4-t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate, diisopropyl Examples include peroxydicarbonates such as peroxydicarbonate.

活性光線による重合は通常、光、紫外線、電子線、X線等により行われるが、中でも紫外線が好ましく、紫外線照射に際しては、光源として、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、キセノン灯、メタルハライドランプ、ケミカルランプ等が用いられる。照射量は特に限定はないが、好ましくは100〜1000mJ/cm、さらに好ましくは200〜700mJ/cmである。 Polymerization with actinic rays is usually carried out with light, ultraviolet rays, electron beams, X-rays, etc. Among them, ultraviolet rays are preferred, and when irradiating with ultraviolet rays, high pressure mercury lamps, ultrahigh pressure mercury lamps, carbon arc lamps, xenon lamps, metal halides are used as light sources. A lamp, a chemical lamp, etc. are used. The irradiation amount is not particularly limited, but is preferably 100 to 1000 mJ / cm 2 , more preferably 200 to 700 mJ / cm 2 .

また、硬化を促進するために活性光線照射後、加熱することも好ましい。   Moreover, it is also preferable to heat after actinic ray irradiation in order to accelerate hardening.

これらの活性光線照射により重合し、硬化させる場合は、光重合開始剤を電解質組成物の重合性成分100質量部に対して0.3質量部以上、好ましくは0.5〜5質量部を含有させる。   When polymerizing and curing by irradiation with these actinic rays, the photopolymerization initiator is 0.3 parts by mass or more, preferably 0.5 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable component of the electrolyte composition. Let

該光重合開始剤としては、特に限定されず、公知の光重合開始剤を用いることができるが、例えば、ベンゾフェノン、P,P′−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、P,P′−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、P,P′−ビス(ジブチルアミノ)ベンゾフェノン、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインn−ブチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、ベンジルジフェニルジスルフィド、ベンジルジメチルケタール、ジベンジル、ジアセチル、アントラキノン、ナフトキノン、3,3′−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、ジクロロアセトフェノン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジクロロ−4−フェノキシアセトフェノン、フェニルグリオキシレート、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、ジベンゾスパロン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパノン、2−メチル−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノ−1−プロパノン、トリブロモフェニルスルホン、トリブロモメチルフェニルスルホン、メチルベンゾイルホルメート、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルメタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、更には2,4,6−[トリス(トリクロロメチル)]−1,3,5−トリアジン、2,4−[ビス(トリクロロメチル)]−6−(4′−メトキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−[ビス(トリクロロメチル)]−6−(4′−メトキシナフチル)−1,3,5−トリアジン、2,4−[ビス(トリクロロメチル)]−6−(ピペロニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−[ビス(トリクロロメチル)]−6−(4′−メトキシスチリル)−1,3,5−トリアジン等のトリアジン誘導体、アクリジン及び9−フェニルアクリジン等のアクリジン誘導体、2,2′−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4′,5′−テトラフェニル−1,2′−ビイミダゾール、2,2′−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4′,5′−テトラフェニル−1,1′−ビイミダゾール、2,2′−ビス(o−フルオロフェニル)−4,5,4′,5′−テトラフェニル−1,1′−ビイミダゾール、2,2′−ビス(o−メトキシフェニル)−4,5,4′,5′−テトラフェニル−1,1′−ビイミダゾール、2,2′−ビス(p−メトキシフェニル)−4,5,4′,5′−テトラフェニル−1,1′−ビイミダゾール、2,4,2′,4′−ビス[ビ(p−メトキシフェニル)]−5,5′−ジフェニル−1,1′−ビイミダゾール、2,2′−ビス(2,4−ジメトキシフェニル)−4,5,4′,5′−ジフェニル−1,1′−ビイミダゾール、2,2′−ビス(p−メチルチオフェニル)−4,5,4′,5′−ジフェニル−1,1′−ビイミダゾール、ビス(2,4,5−トリフェニル)−1,1′−ビイミダゾール等や特公昭45−37377号公報に開示される1,2′−、1,4′−、2,4′−で共有結合している互変異性体等のヘキサアリールビイミダゾール誘導体、トリフェニルフォスフィン、そのほかにも2−ベンゾイル−2−ジメチルアミノ−1−[4−モルフォリノフェニル]−ブタン等が挙げられ、特に取り扱いの面で2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルメタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンなどが特に好適である。   The photopolymerization initiator is not particularly limited, and a known photopolymerization initiator can be used, and examples thereof include benzophenone, P, P′-bis (dimethylamino) benzophenone, P, P′-bis (diethylamino). ) Benzophenone, P, P'-bis (dibutylamino) benzophenone, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin n-butyl ether, benzoin phenyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoylbenzoic acid, benzoylbenzoic acid methyl Benzyl diphenyl disulfide, benzyl dimethyl ketal, dibenzyl, diacetyl, anthraquinone, naphthoquinone, 3,3'-dimethyl-4-methoxybenzophenone, dichloroacetophenone, 2 Chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2-dichloro-4-phenoxyacetophenone, phenylglyoxylate, α-hydroxyisobutylphenone, dibenzoparone, 1- (4-Isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methyl-1-propanone, 2-methyl- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-1-propanone, tribromophenylsulfone, tribromomethylphenylsulfone Methylbenzoylformate, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylmethane-1-one, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, and Are 2, 4, 6- [tris (trichloromethyl)]-1,3,5-triazine, 2,4- [bis (trichloromethyl)]-6- (4'-methoxyphenyl) -1,3,5-triazine, 2, 4- [bis (trichloromethyl)]-6- (4'-methoxynaphthyl) -1,3,5-triazine, 2,4- [bis (trichloromethyl)]-6- (piperonyl) -1,3 5-triazine, 2,4- [bis (trichloromethyl)]-6- (4'-methoxystyryl) -1,3,5-triazine and other triazine derivatives, acridine and 9-phenylacridine and other acridine derivatives, , 2'-bis (o-chlorophenyl) -4,5,4 ', 5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, 2,2'-bis (o-chlorophenyl) -4,5,4' , 5'-Tetra Phenyl-1,1'-biimidazole, 2,2'-bis (o-fluorophenyl) -4,5,4 ', 5'-tetraphenyl-1,1'-biimidazole, 2,2'-bis (O-methoxyphenyl) -4,5,4 ', 5'-tetraphenyl-1,1'-biimidazole, 2,2'-bis (p-methoxyphenyl) -4,5,4', 5 ' -Tetraphenyl-1,1'-biimidazole, 2,4,2 ', 4'-bis [bi (p-methoxyphenyl)]-5,5'-diphenyl-1,1'-biimidazole, 2, 2'-bis (2,4-dimethoxyphenyl) -4,5,4 ', 5'-diphenyl-1,1'-biimidazole, 2,2'-bis (p-methylthiophenyl) -4,5 4 ', 5'-diphenyl-1,1'-biimidazole, bis (2,4,5 Triphenyl) -1,1′-biimidazole and the like, and tautomerism covalently bonded at 1,2′-, 1,4′-, 2,4′-disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 45-37377 Hexaarylbiimidazole derivatives, triphenylphosphine, 2-benzoyl-2-dimethylamino-1- [4-morpholinophenyl] -butane, and the like, especially in terms of handling. Particularly preferred are 2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylmethane-1-one, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, and the like.

また、光及び熱を併用して重合し、硬化させる場合は、上記の光重合開始剤と上記熱重合開始剤を併用することが好ましい。   Moreover, when it superposes | polymerizes and hardens | cures using light and a heat together, it is preferable to use said photoinitiator and said thermal polymerization initiator together.

[2]二次電池
ここでは、本発明の電解質二次電池について説明する。
[2] Secondary Battery Here, the electrolyte secondary battery of the present invention will be described.

〈正極活物質〉
正極活物質としては、無機系活物質、有機系活物質、これらの複合体が例示できるが、無機系活物質あるいは無機系活物質と有機系活物質の複合体が、特にエネルギー密度が大きくなる点から好ましい。
<Positive electrode active material>
Examples of the positive electrode active material include an inorganic active material, an organic active material, and a composite thereof. However, the energy density of an inorganic active material or a composite of an inorganic active material and an organic active material is particularly large. It is preferable from the point.

無機系活物質として、例えば、Li0.3MnO、LiMn12、V、LiCoO、LiMn、LiNiO、LiFePO等の金属酸化物、TiS、MoS、FeS等の金属硫化物、これらの化合物とリチウムの複合酸化物が挙げられる。 Examples of inorganic active materials include metal oxides such as Li 0.3 MnO 2 , Li 4 Mn 5 O 12 , V 2 O 5 , LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiFePO 4 , TiS 2 , MoS. 2 and metal sulfides such as FeS, and complex oxides of these compounds and lithium.

有機系活物質としては、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリパラフェニレン、等の導電性高分子、有機ジスルフィド化合物、カーボンジスルフィド、活性硫黄等の硫黄系正極材料、有機ラジカル化合物等が用いられる。   Examples of the organic active material include conductive polymers such as polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, and polyparaphenylene, sulfur-based positive electrode materials such as organic disulfide compounds, carbon disulfides, and active sulfur, and organic radical compounds. It is done.

また、正極活物質の表面には、無機酸化物が被覆されていることが電池の寿命を延ばす点で好ましい。無機酸化物を被覆するに当たっては、正極活物質の表面にコーティングする方法が好ましく、コーティングする方法としては、例えばハイブリダイザーなどの表面改質装置を用いてコーティングする方法などが挙げられる。   Moreover, it is preferable that the surface of the positive electrode active material is coated with an inorganic oxide from the viewpoint of extending the life of the battery. In coating the inorganic oxide, a method of coating the surface of the positive electrode active material is preferable, and examples of the coating method include a method of coating using a surface modifying apparatus such as a hybridizer.

かかる無機酸化物としては、例えば、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン等のIIA〜VA族、遷移金属、IIIB、IVBの酸化物、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸鉛、γ−LiAlO、LiTiO等が挙げられ、特に酸化ケイ素が好ましい。 Examples of the inorganic oxide include IIA to VA groups such as magnesium oxide, silicon oxide, alumina, zirconia, and titanium oxide, transition metals, IIIB and IVB oxides, barium titanate, calcium titanate, lead titanate, Examples include γ-LiAlO 2 and LiTiO 3 , and silicon oxide is particularly preferable.

本発明において、かかる無機酸化物は微粒子であることが好ましく、かかる粒径は、1μm以下であることが機械的強度向上の点で好ましい。より好ましい粒径は7〜500nmであり、特には7〜40nmである。   In the present invention, the inorganic oxide is preferably fine particles, and the particle size is preferably 1 μm or less from the viewpoint of improving the mechanical strength. A more preferable particle size is 7 to 500 nm, particularly 7 to 40 nm.

また、無機酸化物の含有量は、通常、活物質100質量部に対して2〜15質量部、特には3〜10質量部であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that content of an inorganic oxide is 2-15 mass parts normally with respect to 100 mass parts of active materials, especially 3-10 mass parts.

〈負極活物質〉
負極については、特に制限は無く、集電体に負極活物質を密着させたものが利用できる。黒鉛系やスズ合金系などの粉末を、スチレンブタジエンゴムやポリフッ化ビニリデンなどの結着材とともにペースト状として、集電体上に塗布して、乾燥後、プレス成形して作製したものが利用できる。物理蒸着(スパッタリング法や真空蒸着法など)によって3〜5μmのシリコン系薄膜を、集電体上に直接形成したシリコン系薄膜負極なども利用できる。リチウム金属負極の場合は、銅箔上に10〜30μmのリチウム箔を付着させたものが好適である。高容量化の観点からは、シリコン系薄膜負極やリチウム金属負極からなるものであることが好ましい。
<Negative electrode active material>
There is no restriction | limiting in particular about a negative electrode, What adhered the negative electrode active material to the electrical power collector can be utilized. Powders such as graphite and tin alloys can be applied as pastes together with binders such as styrene butadiene rubber and polyvinylidene fluoride on the current collector, dried, and press-molded. . A silicon-based thin film negative electrode in which a 3-5 μm silicon-based thin film is directly formed on a current collector by physical vapor deposition (such as sputtering or vacuum deposition) can also be used. In the case of a lithium metal negative electrode, a material obtained by attaching a 10 to 30 μm lithium foil on a copper foil is suitable. From the viewpoint of increasing the capacity, it is preferable to be composed of a silicon-based thin film negative electrode or a lithium metal negative electrode.

〈電極合剤〉
本発明に用いる電極合剤としては、導電剤、結着剤やフィラーなどの他に、リチウム塩、非プロトン性有機溶媒等が添加されたものが挙げられる。
<Electrode mixture>
Examples of the electrode mixture used in the present invention include those to which a lithium salt, an aprotic organic solvent, or the like is added in addition to a conductive agent, a binder, a filler, and the like.

前記導電剤は、構成された二次電池において、化学変化を起こさない電子伝導性材料であれば何を用いてもよい。通常、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛など)、人工黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維や金属粉(銅、ニッケル、アルミニウム、銀(特開昭63−148,554号に記載)等)、金属繊維あるいはポリフェニレン誘導体(特開昭59−20,971号に記載)などの導電性材料を1種またはこれらの混合物として含ませることができる。その中でも、黒鉛とアセチレンブラックの併用がとくに好ましい。前記導電剤の添加量としては、1〜50質量%が好ましく、2〜30質量%がより好ましい。カーボンや黒鉛の場合は、2〜15質量%が特に好ましい。   As the conductive agent, any material may be used as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change in the constituted secondary battery. Usually, natural graphite (scale-like graphite, scale-like graphite, earth-like graphite, etc.), artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber or metal powder (copper, nickel, aluminum, silver (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 63-63)) 148, 554), etc.), metal fibers or polyphenylene derivatives (described in JP-A-59-20971) can be contained as one kind or a mixture thereof. Among these, the combined use of graphite and acetylene black is particularly preferable. As addition amount of the said electrically conductive agent, 1-50 mass% is preferable and 2-30 mass% is more preferable. In the case of carbon or graphite, 2 to 15% by mass is particularly preferable.

本発明では電極合剤を保持するための結着剤を用いる。このような結着剤としては、多糖類、熱可塑性樹脂およびゴム弾性を有するポリマーなどが挙げられ、その中でも、例えば、でんぷん、カルボキシメチルセルロース、セルロース、ジアセチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルフェノール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリヒドロキシ(メタ)アクリレート、スチレン−マレイン酸共重合体等の水溶性ポリマー、ポリビニルクロリド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、ポリビニルアセタール樹脂、メチルメタアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等の(メタ)アクリル酸エステルを含有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(メタ)アクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合体、ビニルアセテート等のビニルエステルを含有するポリビニルエステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、ネオプレンゴム、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシド、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエーテルポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等のエマルジョン(ラテックス)あるいはサスペンジョンが好ましく、ポリアクリル酸エステル系のラテックス、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンが、より好ましい。   In the present invention, a binder for holding the electrode mixture is used. Examples of such a binder include polysaccharides, thermoplastic resins, and polymers having rubber elasticity. Among them, for example, starch, carboxymethylcellulose, cellulose, diacetylcellulose, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, Water-soluble polymers such as sodium alginate, polyacrylic acid, sodium polyacrylate, polyvinyl phenol, polyvinyl methyl ether, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polyhydroxy (meth) acrylate, styrene-maleic acid copolymer , Polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer , Vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, polyvinyl acetal resin, methyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, etc. (Meth) acrylic acid ester-containing (meth) acrylic acid ester copolymer, (meth) acrylic acid ester-acrylonitrile copolymer, polyvinyl ester copolymer containing vinyl ester such as vinyl acetate, styrene-butadiene copolymer Polymer, acrylonitrile-butadiene copolymer, polybutadiene, neoprene rubber, fluororubber, polyethylene oxide, polyester polyurethane resin, polyether polyurethane resin, Polycarbonate polyurethane resins, polyester resins, phenolic resins, emulsion (latex) or a suspension such as an epoxy resin is preferable, a latex of polyacrylate, carboxymethyl cellulose, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride is more preferable.

前記結着剤は、一種単独または二種以上を混合して用いることができる。結着剤の添加量が少ないと、電極合剤の保持力・凝集力が弱くなる。多すぎると電極体積が増加し電極単位体積あるいは単位質量あたりの容量が減少する。このような理由で結着剤の添加量は1〜30質量%が好ましく、2〜10質量%がより好ましい。   The said binder can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. When the amount of the binder added is small, the holding power and cohesive force of the electrode mixture are weakened. If the amount is too large, the electrode volume increases and the capacity per electrode unit volume or unit mass decreases. For this reason, the addition amount of the binder is preferably 1 to 30% by mass, and more preferably 2 to 10% by mass.

前記フィラーは、本発明の二次電池において、化学変化を起こさない繊維状材料であれば何でも用いることができる。通常、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのオレフィン系ポリマー、ガラス、炭素などの繊維が用いられる。フィラーの添加量は特に限定されないが、0〜30質量%が好ましい。   As the filler, any fibrous material that does not cause a chemical change in the secondary battery of the present invention can be used. Usually, olefin polymers such as polypropylene and polyethylene, fibers such as glass and carbon are used. Although the addition amount of a filler is not specifically limited, 0-30 mass% is preferable.

〈セパレーター〉
本発明の電解質組成物は、セパレーターを併用して使用することも可能である。安全性確保のため併用されるセパレーターは、80℃以上で隙間を閉塞して抵抗を上げ、電流を遮断する機能を持つことが必要であり、閉塞温度が90℃以上、180℃以下であることが好ましい。
<separator>
The electrolyte composition of the present invention can be used in combination with a separator. The separator used in combination for ensuring safety must have a function of blocking the current by blocking the gap at 80 ° C or higher and blocking the current, and the blocking temperature is 90 ° C or higher and 180 ° C or lower. Is preferred.

前記セパレーターの孔の形状は、通常は円形や楕円形で、大きさは0.05〜30μmであり、0.1〜20μmが好ましい。さらに延伸法、相分離法で作った場合のように、棒状や不定形の孔であってもよい。これらの隙間の占める比率すなわち気孔率は、20〜90%であり、35〜80%が好ましい。   The shape of the holes of the separator is usually circular or elliptical, and the size is 0.05 to 30 μm, preferably 0.1 to 20 μm. Furthermore, it may be a rod-like or irregular-shaped hole as in the case of making by a stretching method or a phase separation method. The ratio of these gaps, that is, the porosity, is 20 to 90%, preferably 35 to 80%.

前記セパレーターは、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの単一の材料を用いたものでも、2種以上の複合化材料を用いたものであってもよい。孔径、気孔率や孔の閉塞温度などを変えた2種以上の微多孔フィルムを積層したものが好ましい。   The separator may be a single material such as polyethylene or polypropylene, or two or more composite materials. What laminated | stacked 2 or more types of microporous film which changed the hole diameter, the porosity, the obstruction | occlusion temperature of a hole, etc. is preferable.

〈集電体〉
正・負極の集電体としては、本発明の非水二次電池において化学変化を起こさない電子伝導体が用いられる。正極の集電体としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタンなどの他にアルミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたものが好ましく、その中でも、アルミニウム、アルミニウム合金がより好ましい。
<Current collector>
As the positive / negative current collector, an electron conductor that does not cause a chemical change in the nonaqueous secondary battery of the present invention is used. As the current collector of the positive electrode, in addition to aluminum, stainless steel, nickel, titanium, etc., the surface of aluminum or stainless steel is preferably treated with carbon, nickel, titanium, or silver. Among them, aluminum and aluminum alloys are preferable. More preferred.

負極の集電体としては、銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタンが好ましく、銅あるいは銅合金がより好ましい。   As the negative electrode current collector, copper, stainless steel, nickel, and titanium are preferable, and copper or a copper alloy is more preferable.

前記集電体の形状としては、通常フィルムシート状のものが使用されるが、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体なども用いることができる。前記集電体の厚みとしては、特に限定されないが、1〜500μmが好ましい。また、集電体表面は、表面処理により凹凸を付けることも好ましい。   As the shape of the current collector, a film sheet is usually used, but a porous body, a foam, a molded body of a fiber group, and the like can also be used. Although it does not specifically limit as thickness of the said electrical power collector, 1-500 micrometers is preferable. Moreover, it is also preferable that the current collector surface is roughened by surface treatment.

〈非水電解質二次電池の作製〉
ここでは、本発明の非水電解質二次電池の作製について説明する。本発明の非水二次電池の形状としては、シート、角、シリンダーなどいずれの形にも適用できる。正極活物質や負極活物質の合剤は、集電体の上に、塗布(コート)、乾燥、圧縮されて、主に用いられる。
<Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
Here, production of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described. The shape of the non-aqueous secondary battery of the present invention can be applied to any shape such as a sheet, a corner, and a cylinder. A positive electrode active material or a mixture of negative electrode active materials is mainly used after being applied (coated), dried and compressed on a current collector.

前記合剤の塗布方法としては、例えば、リバースロール法、ダイレクトロール法、ブレード法、ナイフ法、エクストルージョン法、カーテン法、グラビア法、バー法、ディップ法およびスクイーズ法等が好適に挙げられる。その中でも、ブレード法、ナイフ法およびエクストルージョン法が好ましい。また、塗布は、0.1〜100m/分の速度で実施されることが好ましい。この際、合剤の溶液物性、乾燥性に合わせて、上記塗布方法を選定することにより、良好な塗布層の表面状態を得ることができる。塗布は、片面ずつ逐時でも、両面同時に行ってもよい。   Preferable examples of the method for applying the mixture include a reverse roll method, a direct roll method, a blade method, a knife method, an extrusion method, a curtain method, a gravure method, a bar method, a dip method, and a squeeze method. Of these, the blade method, knife method and extrusion method are preferred. Moreover, it is preferable that application | coating is implemented at the speed | rate of 0.1-100 m / min. Under the present circumstances, the surface state of a favorable coating layer can be obtained by selecting the said application | coating method according to the solution physical property and dryness of a mixture. Application may be performed one side at a time or both sides simultaneously.

さらに、前記塗布は、連続でも間欠でもストライプでもよい。その塗布層の厚み、長さおよび巾は、電池の形状や大きさにより決められるが、片面の塗布層の厚みは、ドライ後の圧縮された状態で、1〜2000μmが好ましい。   Furthermore, the application may be continuous, intermittent or striped. The thickness, length and width of the coating layer are determined by the shape and size of the battery, but the thickness of the coating layer on one side is preferably 1 to 2000 μm in a compressed state after drying.

前記電極シート塗布物の乾燥および脱水方法としては、熱風、真空、赤外線、遠赤外線、電子線および低湿風を、単独あるいは組み合わせた方法を用いることできる。乾燥温度は80〜350℃が好ましく、100〜250℃がより好ましい。含水量としては、電池全体で2000ppm以下が好ましく、正極合剤、負極合剤や電解質では、それぞれ500ppm以下にすることが好ましい。シートのプレス法は、一般に採用されている方法を用いることができるが、特にカレンダープレス法が好ましい。プレス圧は特に限定されないが、0.2〜3t/cmが好ましい。前記カレンダープレス法のプレス速度としては、0.1〜50m/分が好ましく、プレス温度は室温〜200℃が好ましい。正極シートに対する負極シート幅の比としては、0.9〜1.1が好ましく、0.95〜1.0が特に好ましい。正極活物質と負極活物質との含有量比は、化合物種類や合剤処方により異なる。 As a method for drying and dehydrating the electrode sheet coated product, a method of combining hot air, vacuum, infrared rays, far infrared rays, electron beams and low-humidity air alone or in combination can be used. The drying temperature is preferably 80 to 350 ° C, more preferably 100 to 250 ° C. The water content is preferably 2000 ppm or less for the entire battery, and preferably 500 ppm or less for each of the positive electrode mixture, the negative electrode mixture and the electrolyte. As a sheet pressing method, a generally adopted method can be used, but a calendar pressing method is particularly preferable. Although a press pressure is not specifically limited, 0.2-3 t / cm < 2 > is preferable. The press speed of the calendar press method is preferably 0.1 to 50 m / min, and the press temperature is preferably room temperature to 200 ° C. The ratio of the negative electrode sheet width to the positive electrode sheet is preferably 0.9 to 1.1, particularly preferably 0.95 to 1.0. The content ratio of the positive electrode active material and the negative electrode active material varies depending on the compound type and the mixture formulation.

本発明の二次電池の形態は、特に限定されないが、コイン、シート、円筒等、種々の電池セルに封入することが出来る。   Although the form of the secondary battery of the present invention is not particularly limited, it can be enclosed in various battery cells such as coins, sheets, and cylinders.

本発明の二次電池の用途は、特に限定されないが、例えば、電子機器としては、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、コードレスフォン子機、ページャー、ハンディーターミナル、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、電気シェーバー、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、メモリーカードなどが挙げられる。その他民生用として、自動車、電動車両、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、ロードコンディショナー、時計、ストロボ、カメラ、医療機器(ペースメーカー、補聴器、肩もみ機など)などが挙げられる。更に、各種軍需用、宇宙用として用いることができる。また、太陽電池と組み合わせることもできる。   The use of the secondary battery of the present invention is not particularly limited. For example, as an electronic device, a notebook computer, a pen input personal computer, a mobile personal computer, an electronic book player, a mobile phone, a cordless phone, a pager, a handy terminal, a mobile phone Fax, portable copy, portable printer, headphone stereo, video movie, LCD TV, handy cleaner, portable CD, mini-disc, electric shaver, transceiver, electronic notebook, calculator, memory card, portable tape recorder, radio, backup power supply, memory card Etc. Other consumer products include automobiles, electric vehicles, motors, lighting equipment, toys, game equipment, road conditioners, watches, strobes, cameras, medical equipment (such as pacemakers, hearing aids, and shoulder grinders). Furthermore, it can be used for various military use and space use. Moreover, it can also combine with a solar cell.

以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって、何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited at all by these Examples.

(1)無機微粒子の作成
(Mg−Si粒子の作製)
ホソカワミクロン(株)製のナノクリエータを用い、原料気体流としてポリジメチルシロキサンとマグネシウム化合物をMgOが表1記載の質量比になるように調製した溶液と、酸素ガスとを高温雰囲気の反応空間に流入して反応させることにより、白色微粉末状の無機微粒子1、2を形成した。得られた粒子のTEM観察による粒径測定結果、およびIR測定によるシリカ由来の吸収ピークの有無、粒子断面のTEM/EDXによる組成分析結果、XRD測定による結晶構造解析結果を表4に示す。この結果、無機微粒子1は、非晶質シリカ中に珪酸マグネシウム結晶が均一に分散した粒子であった。無機微粒子2は、非晶質シリカの存在が確認できず、酸化マグネシウム結晶と珪酸マグネシウム結晶が均一に混合した粒子であった。
(1) Preparation of inorganic fine particles (Preparation of Mg-Si particles)
Using a nano creator manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd., a raw material gas stream containing polydimethylsiloxane and a magnesium compound prepared so that MgO has a mass ratio shown in Table 1 and oxygen gas flow into the reaction space in a high-temperature atmosphere. In this way, white fine powdery inorganic fine particles 1 and 2 were formed. Table 4 shows the particle diameter measurement result of the obtained particles by TEM observation, the presence or absence of an absorption peak derived from silica by IR measurement, the composition analysis result by TEM / EDX of the particle cross section, and the crystal structure analysis result by XRD measurement. As a result, the inorganic fine particles 1 were particles in which magnesium silicate crystals were uniformly dispersed in amorphous silica. The inorganic fine particles 2 were particles in which the presence of amorphous silica could not be confirmed, and magnesium oxide crystals and magnesium silicate crystals were uniformly mixed.

Figure 2011054463
Figure 2011054463

(メソポーラスシリカ粒子の作成)
臭化セチルトリメチルアンモニウム3.645gを純水100mlに溶解し、その中に1モル/L塩酸4.41mlを入れた。次いで、この溶液を室温で撹拌している中に、テトラエトキシシラン(TEOS)11gを純水44mlに溶解した溶液を5minで添加した。
(Creation of mesoporous silica particles)
3.645 g of cetyltrimethylammonium bromide was dissolved in 100 ml of pure water, and 4.41 ml of 1 mol / L hydrochloric acid was put therein. Next, while this solution was stirred at room temperature, a solution of 11 g of tetraethoxysilane (TEOS) dissolved in 44 ml of pure water was added over 5 min.

その後、高圧水銀灯ランプ(100W)を約2.5×1016/sec/cmの光量で照射下に、撹拌を24時間行った。 Then, stirring was performed for 24 hours under irradiation with a high-pressure mercury lamp lamp (100 W) with a light amount of about 2.5 × 10 16 / sec / cm 2 .

得られた沈殿を濾過した後、イオン交換水で十分に洗浄し、減圧下に100℃で12時間乾燥して、3.2gの複合体を得た。   The resulting precipitate was filtered, washed thoroughly with ion-exchanged water, and dried under reduced pressure at 100 ° C. for 12 hours to obtain 3.2 g of a complex.

得られた複合体を空気中で500℃にて8時間焼成した後、200℃にしてヘキサメチルジシラザンを0.5g添加して2時間表面処理を行い、メソ細孔を有するメソポーラス無機粒子MP−1を2gを得た。メソポーラス無機粒子1の細孔径は4nmであり、比表面積は800m/g、平均粒径は7μmであった。 The obtained composite was calcined in air at 500 ° C. for 8 hours, then heated to 200 ° C., 0.5 g of hexamethyldisilazane was added, and surface treatment was performed for 2 hours to obtain mesoporous inorganic particles MP having mesopores. -1 was obtained 2g. The mesoporous inorganic particles 1 had a pore diameter of 4 nm, a specific surface area of 800 m 2 / g, and an average particle diameter of 7 μm.

尚、細孔径及び比表面積は、日本ベル(株)製の自動比表面積/細孔分布測定装置BELSORP−miniIIを用いて測定した。平均粒径は、走査型電子顕微鏡により200個以上の粒子を測定し、各粒子の球換算粒径の平均値を求めることにより得た。   The pore diameter and specific surface area were measured using an automatic specific surface area / pore distribution measuring device BELSORP-miniII manufactured by Nippon Bell Co., Ltd. The average particle size was obtained by measuring 200 or more particles with a scanning electron microscope and determining the average value of the sphere equivalent particle size of each particle.

同様にして、臭化セチルトリメチルアンモニウムの量とTEOSの量を変化して、細孔径、比表面積、平均粒径が異なるメソポーラス無機粒子MP−2〜MP−4を作製した。   Similarly, mesoporous inorganic particles MP-2 to MP-4 having different pore sizes, specific surface areas, and average particle sizes were prepared by changing the amount of cetyltrimethylammonium bromide and the amount of TEOS.

各メソポーラス無機粒子の細孔径、比表面積、平均粒径を表5に示す。   Table 5 shows the pore diameter, specific surface area, and average particle diameter of each mesoporous inorganic particle.

Figure 2011054463
Figure 2011054463

(2)ジアミン化合物の合成
(化合物(P2−15)の合成)
(2) Synthesis of diamine compound (Synthesis of compound (P2-15))

Figure 2011054463
Figure 2011054463

(i)中間体(1)の合成
1Lナスフラスコ中で2−クロロ−5−ニトロベンズアルデヒド37.1g(0.2mol)、マロン酸22.9g(0.22mol)、95%エタノール500ml、ピリジン50mlを8時間加熱還流した。反応液を氷冷し、析出した結晶をろ過し、冷エタノール200ml、ついで冷ジイソプロピルエーテル200mlで2回洗浄してからエタノール600mlを加えて2時間還流温度で熱懸濁した。懸濁液を氷冷後ろ過し、固体を乾燥して中間体(1)34.1gを得た(収率75%)。
(I) Synthesis of intermediate (1) In a 1 L eggplant flask, 37.1 g (0.2 mol) of 2-chloro-5-nitrobenzaldehyde, 22.9 g (0.22 mol) of malonic acid, 500 ml of 95% ethanol, 50 ml of pyridine Was heated to reflux for 8 hours. The reaction solution was ice-cooled, and the precipitated crystals were filtered, washed twice with 200 ml of cold ethanol and then with 200 ml of cold diisopropyl ether, and then added with 600 ml of ethanol, and suspended hot at reflux temperature for 2 hours. The suspension was ice-cooled and then filtered, and the solid was dried to obtain 34.1 g of intermediate (1) (yield 75%).

(ii)中間体(2)の合成
250ml三頭フラスコに空冷管、温度計をつけ、中間体(1)30.0g(0.13mol)、銅粉1.65g(26mmol)、乾燥キノリン50mlを195℃で3時間加熱した。反応液を放冷後、濃塩酸63mlと氷147gの混合物にゆっくり注いだ。生成した油状物を酢酸エチルで3回抽出し、有機層を水洗後無水硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過し、溶媒を減圧留去した。得られた油状物を減圧蒸留し、中間体(2)13.8gを得た(収率58%、沸点108−116℃/400Pa)。
(Ii) Synthesis of intermediate (2) An air-cooled tube and a thermometer were attached to a 250 ml three-head flask, and 30.0 g (0.13 mol) of intermediate (1), 1.65 g (26 mmol) of copper powder and 50 ml of dried quinoline were added. Heated at 195 ° C. for 3 hours. The reaction solution was allowed to cool and then slowly poured into a mixture of 63 ml of concentrated hydrochloric acid and 147 g of ice. The resulting oil was extracted three times with ethyl acetate, the organic layer was washed with water, dried over anhydrous magnesium sulfate and filtered, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The obtained oil was distilled under reduced pressure to obtain 13.8 g of intermediate (2) (yield 58%, boiling point 108-116 ° C./400 Pa).

(iii)中間体(3)の合成
300mlナスフラスコ中、中間体(2)12.85g(0.07mol)をN,N−ジメチルアセトアミド77mlに溶解し、炭酸カリウム5.32gを加えて150℃で18時間加熱撹拌した。反応液を放冷後、氷水500mlに少しずつ注ぎ、エタノールで再結晶し、中間体(3)13.4gを得た(収率61%)。
(Iii) Synthesis of intermediate (3) In a 300 ml eggplant flask, 12.85 g (0.07 mol) of intermediate (2) was dissolved in 77 ml of N, N-dimethylacetamide, and 5.32 g of potassium carbonate was added thereto at 150 ° C. And stirred for 18 hours. The reaction solution was allowed to cool and then poured little by little into 500 ml of ice water and recrystallized with ethanol to obtain 13.4 g of intermediate (3) (yield 61%).

(P2−15)の合成
塩化スズ二水和物38.6g(0.17mol)を濃塩酸39mlに溶解し、反応容器を水冷撹拌しながら中間体(3)12.5g(0.04mol)を少しずつ加えた。30分室温下で反応後、外浴100℃で2時間加熱撹拌した。氷冷した20%水酸化ナトリウム水溶液375mlをメカニカルスターラーで撹拌しながら放冷した反応液をゆっくり注ぎ、さらに30分氷冷撹拌した。析出した固体をろ過し、洗浄液が中性になるまで水洗した。固体をエタノール30mlに溶解して活性炭処理し、ろ過後水35mlを加えて一晩冷蔵庫に放置した。得られた結晶をろ過して(P2−15)7.4gを得た(収率73%)。構造は1N−NMRおよびMSスペクトルにより同定した。
Synthesis of (P2-15) 38.6 g (0.17 mol) of tin chloride dihydrate was dissolved in 39 ml of concentrated hydrochloric acid, and 12.5 g (0.04 mol) of intermediate (3) was added while stirring the reaction vessel with water. I added it little by little. After reacting at room temperature for 30 minutes, the mixture was heated and stirred at 100 ° C. for 2 hours. The reaction solution was allowed to cool while stirring 375 ml of an ice-cooled 20% aqueous sodium hydroxide solution with a mechanical stirrer, and the mixture was further stirred on ice for 30 minutes. The precipitated solid was filtered and washed with water until the washing liquid became neutral. The solid was dissolved in 30 ml of ethanol and treated with activated carbon. After filtration, 35 ml of water was added and left in the refrigerator overnight. The obtained crystals were filtered to obtain 7.4 g of (P2-15) (yield 73%). The structure was identified by 1N-NMR and MS spectrum.

(4)ポリイミドの合成
(ポリイミド(P−12)の合成)
4,4′−オキシジアニリン(P2−1)17.0g(0.085mol)、トリエチルアミン32mlをN−メチル−2−ピロリジノン70mlに溶解し、ついでピロメリット酸無水物(P1−9)21.8g(0.1mol)、安息香酸17.1gを加え、混合物を窒素雰囲気下、80℃で4時間、その後180℃で20時間加熱撹拌した。溶液を室温まで冷却し、1,3,5−トリ(4−アミノフェニル)ベンゼン(P3−2)3.5g(0.01mol)、N−メチル−2−ピロリジノン70mlをさらに加えて60℃で4時間撹拌した。得られた溶液を水1Lに加えて再沈し、さらに固体を水1Lで洗浄して150℃で10時間真空乾燥し、ポリイミド(P−12)を得た。
(4) Synthesis of polyimide (Synthesis of polyimide (P-12))
17.0 g (0.085 mol) of 4,4′-oxydianiline (P2-1) and 32 ml of triethylamine were dissolved in 70 ml of N-methyl-2-pyrrolidinone, and then pyromellitic anhydride (P1-9) 21. 8 g (0.1 mol) and 17.1 g of benzoic acid were added, and the mixture was stirred with heating under a nitrogen atmosphere at 80 ° C. for 4 hours and then at 180 ° C. for 20 hours. The solution was cooled to room temperature, and 3.5 g (0.01 mol) of 1,3,5-tri (4-aminophenyl) benzene (P3-2) and 70 ml of N-methyl-2-pyrrolidinone were further added at 60 ° C. Stir for 4 hours. The obtained solution was added to 1 L of water and reprecipitated, and the solid was further washed with 1 L of water and vacuum dried at 150 ° C. for 10 hours to obtain polyimide (P-12).

(ポリイミド(P−14)の合成)
(P2−15)6.43g(25.5mmol)、トリエチルアミン9.6mlをN−メチル−2−ピロリジノン30mlに溶解し、ついで3,3’,4,4’−ベンゾフェノン四カルボン酸二無水物(P1−1)6.54g(30mmol)、安息香酸5.13gを加え、混合物を窒素雰囲気下、80℃で4時間、その後180℃で20時間加熱撹拌した。溶液を室温まで冷却し、1,3,5−トリ(4−アミノフェニル)ベンゼン(P3−2)7.0g(0.02mol)、N−メチル−2−ピロリジノン70mlをさらに加えて60℃で4時間撹拌した。得られた溶液を水300mlに加えて再沈し、さらに固体を水300mlで洗浄して150℃で10時間真空乾燥し、ポリイミド(P−14)を得た。
(Synthesis of polyimide (P-14))
(P2-15) 6.43 g (25.5 mmol) and triethylamine 9.6 ml were dissolved in 30 ml of N-methyl-2-pyrrolidinone, and then 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride ( 6.5-1 g (30 mmol) of P1-1) and 5.13 g of benzoic acid were added, and the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 4 hours and then at 180 ° C. for 20 hours under a nitrogen atmosphere. The solution was cooled to room temperature, and 7.0 g (0.02 mol) of 1,3,5-tri (4-aminophenyl) benzene (P3-2) and 70 ml of N-methyl-2-pyrrolidinone were further added at 60 ° C. Stir for 4 hours. The obtained solution was added to 300 ml of water and reprecipitated, and the solid was further washed with 300 ml of water and vacuum dried at 150 ° C. for 10 hours to obtain polyimide (P-14).

(4)電解質組成物の調製
(i)電解質組成物(1)〜(11)
重合性イオン液体(M−5)3.2g、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド0.29g、無機微粒子1 0.96g、ポリイミド(P−11)(パイアーM.L.RC−5019:和光純薬製)3.2g、重合開始剤ラウロイルパーオキサイド0.1gをN,N−ジメチルアセトアミド20mlに溶解し、本溶液を厚さ3mmのガラス板上に塗布し、ガラス板と共に130℃で30分加熱し、乾燥と重合反応を行った。塗膜をガラス板から剥離し、膜厚30μmのフィルム状の電解質組成物(1)を得た。
(4) Preparation of electrolyte composition (i) Electrolyte compositions (1) to (11)
Polymerizable ionic liquid (M-5) 3.2 g, lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide 0.29 g, inorganic fine particle 1 0.96 g, polyimide (P-11) (Pier MLRC-5019: Jun Wako) 3.2 g, 0.1 g of polymerization initiator lauroyl peroxide was dissolved in 20 ml of N, N-dimethylacetamide, and this solution was applied onto a glass plate having a thickness of 3 mm. Heating and drying and polymerization reaction were performed. The coating film was peeled from the glass plate to obtain a film-like electrolyte composition (1) having a film thickness of 30 μm.

また、重合性イオン液体、無機微粒子、ポリイミドを(1)から表6のとおりに変更した他は同様に、電解質組成物(2)〜(11)を得た。尚、重合性イオン液体と非重合性イオン液体を混合する場合は、質量合計を3.2gとし、質量比は75:25とした。また重合開始剤の添加量も重合性イオン液体の比率に合わせて75%に減量した。   Similarly, electrolyte compositions (2) to (11) were obtained except that the polymerizable ionic liquid, inorganic fine particles, and polyimide were changed from (1) to Table 6, respectively. When the polymerizable ionic liquid and the non-polymerizable ionic liquid were mixed, the total mass was 3.2 g and the mass ratio was 75:25. The amount of polymerization initiator added was also reduced to 75% in accordance with the ratio of the polymerizable ionic liquid.

(ii)電解質組成物(12)、(13)の調製
(1)のポリイミドを、国際公開特許第2004−88671号公報実施例2の方法により調製した変性ポリフッ化ビニリデン樹脂(PVdF)に変更し、さらに重合性イオン液体、無機微粒子を表4の通りに変更した他は(1)と同様に電解質組成物(12)、(13)を得た。
(Ii) Preparation of electrolyte compositions (12) and (13) The polyimide of (1) was changed to a modified polyvinylidene fluoride resin (PVdF) prepared by the method of Example 2 of International Patent Publication No. 2004-88671. Further, electrolyte compositions (12) and (13) were obtained in the same manner as (1) except that the polymerizable ionic liquid and the inorganic fine particles were changed as shown in Table 4.

(iii)電解質組成物(14)の調製
非重合性イオン液体(IL−51)3.2g、RX300(シリカ、日本アエロゾル製 平均粒径約7nm)0.96g、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド0.29gをN,N−ジメチルアセトアミド15mlに溶解し、本溶液を厚さ3mmのガラス板上に塗布し、ガラス板と共に130℃で30分加熱乾燥した。塗膜をガラス板から剥離しようとしたが、崩れてフィルムとして得ることが出来なかった。
(Iii) Preparation of electrolyte composition (14) Non-polymerizable ionic liquid (IL-51) 3.2 g, RX300 (silica, Nippon Aerosol average particle size of about 7 nm) 0.96 g, lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide 0.29 g was dissolved in 15 ml of N, N-dimethylacetamide, and this solution was applied on a glass plate having a thickness of 3 mm and dried together with the glass plate at 130 ° C. for 30 minutes. An attempt was made to peel the coating film from the glass plate, but it failed to be obtained as a film.

(iv)電解質組成物(15)の調製
イオン液体(IL−51)3.2g、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド0.29gをN,N−ジメチルアセトアミド15mlに溶解し、本溶液を厚さ3mmのガラス板上に塗布し、ガラス板と共に130℃で30分加熱乾燥した。塗膜をガラス板から剥離しようとしたが、液状のためフィルムとして得ることが出来なかった。
(Iv) Preparation of electrolyte composition (15) 3.2 g of ionic liquid (IL-51) and 0.29 g of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide were dissolved in 15 ml of N, N-dimethylacetamide, and the thickness of this solution was increased. It apply | coated on a 3 mm glass plate, and it heat-dried at 130 degreeC with the glass plate for 30 minutes. An attempt was made to peel the coating film from the glass plate, but it could not be obtained as a film because it was liquid.

Figure 2011054463
Figure 2011054463

RX300(シリカ、日本アエロゾル製 平均粒径約7nm)
PVdF:アルケマ社製ポリフッ化ビニリデン樹脂Kynar461を国際公開特許第2004−88671号公報実施例2の方法により変成したもの
(5)イオン伝導度の測定
(4)で作製した電解質組成物について、ドライボックス中で2枚の白金電極に挟み、複素インピーダンス測定法によりイオン伝導度を測定した。尚、電解質組成物(13)および(14)はフィルムとして得られなかったため、ガラス板から剥がした電解質組成物を2枚の白金電極に挟んで同様に測定した。
RX300 (silica, manufactured by Nippon Aerosol, average particle size of about 7 nm)
PVdF: Polyvinylidene fluoride resin Kynar461 manufactured by Arkema Co., Ltd. modified by the method of Example 2 of International Patent Publication No. 2004-88671 (5) Measurement of ionic conductivity About the electrolyte composition prepared in (4), a dry box The ionic conductivity was measured by a complex impedance measurement method between two platinum electrodes. In addition, since electrolyte composition (13) and (14) was not obtained as a film, the electrolyte composition peeled off from the glass plate was similarly measured by sandwiching it between two platinum electrodes.

(6)燃焼性の評価
調製した電解質組成物を、ガスバーナーの炎の先端から10cm上部に設置し、着火するかどうかを評価した。評価基準は以下の通りである。
(6) Evaluation of flammability The prepared electrolyte composition was placed 10 cm above the tip of the flame of the gas burner, and evaluated whether or not ignition occurred. The evaluation criteria are as follows.

電解質に着火しない :○
着火しても2〜3秒以内に消火:△
消火しないで燃焼し続ける :×
(7)膜強度の評価
調製した電解質組成物の膜を、A&D社製、引張り試験機テンシロンRT1350を用い、25℃、5cm/min.で測定した。
Does not ignite electrolytes: ○
Fire extinguishing within 2-3 seconds after ignition: △
Continue to burn without extinguishing fire: ×
(7) Evaluation of membrane strength Using the tensile tester Tensilon RT1350 manufactured by A & D, the membrane of the prepared electrolyte composition was measured at 25 ° C. and 5 cm / min. Measured with

Figure 2011054463
Figure 2011054463

(8)2次電池の作製
(正極シートの作成)
正極活物質として、LiCoOを43質量部、鱗片状黒鉛2質量部、アセチレンブラック2質量部、さらに結着剤としてポリアクリロニトリル3質量部を加え、アクリロニトリル100質量部を媒体として混練して得られたスラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔にエクストルージョン式塗布機を使って塗設し、乾燥後カレンダープレス機により圧縮成形した後、端部にアルミニウム製のリード板を溶接し、厚さ95μm、幅54mm×長さ49mmの正極シートを作成、露点−40℃以下の乾燥空気中、230℃で30分脱水乾燥した。
(8) Production of secondary battery (Production of positive electrode sheet)
It is obtained by adding 43 parts by mass of LiCoO 2 as a positive electrode active material, 2 parts by mass of flaky graphite, 2 parts by mass of acetylene black, and 3 parts by mass of polyacrylonitrile as a binder, and kneading 100 parts by mass of acrylonitrile as a medium. The slurry was coated on an aluminum foil with a thickness of 20μm using an extrusion coater, dried and compression-molded with a calendar press, and then welded with an aluminum lead plate at the end, with a thickness of 95μm and a width. A positive electrode sheet of 54 mm × length 49 mm was prepared and dehydrated and dried at 230 ° C. for 30 minutes in dry air having a dew point of −40 ° C. or lower.

(シート電池(D−1)〜(D−13)の作成)
ドライボックス中で、電解質組成物(1)の加熱乾燥・重合前の溶媒をN−メチル−ピロリドンに変更した他は同様に溶解した調製液を幅54mm×長さ49mmの脱水乾燥済み正極シートに染み込ませた後、130℃で30分加熱した。これにリード版を溶接した幅55mm×長さ50mmの負極シート(リチウム張り合わせ銅箔(リチウム膜厚30μm、銅箔の膜厚20μm))を積層し、減圧下で80℃に3時間加熱した。その後、ポリエチレン(50μm)−ポリエチレンテレフタレート(50μm)のラミネートフイルムよりなる外装材を使用し4縁を真空下で熱融着して密閉し、シート型電池(D−1)を作製した。また、シート電池(D−1)と同様に電解質組成物(1)を電解質組成物(2)〜(13)に変更した以外はシート型電池(D−2〜D−13)を作成した。
(Creation of sheet batteries (D-1) to (D-13))
In the dry box, except that the solvent before the heating and polymerization of the electrolyte composition (1) was changed to N-methyl-pyrrolidone, the prepared solution was similarly dissolved into a dehydrated and dried positive electrode sheet having a width of 54 mm and a length of 49 mm. After soaking, it was heated at 130 ° C. for 30 minutes. A negative electrode sheet (lithium-laminated copper foil (lithium film thickness 30 μm, copper foil film thickness 20 μm)) having a width of 55 mm and a length of 50 mm welded to the lead plate was laminated thereon and heated to 80 ° C. under reduced pressure for 3 hours. Thereafter, an exterior material made of a laminate film of polyethylene (50 μm) -polyethylene terephthalate (50 μm) was used, and the four edges were heat-sealed under vacuum to be sealed, thereby producing a sheet type battery (D-1). Moreover, sheet type batteries (D-2 to D-13) were prepared in the same manner as the sheet battery (D-1) except that the electrolyte composition (1) was changed to the electrolyte compositions (2) to (13).

(シート電池(D−14)の作製)
(D−1)と同じ正極シートに幅60mm×長さ60mmに裁断した厚さ30μmの東燃タピルス(株)性不織布TAPYRUS P22FW−OCSを重ね合わせて電解質組成物(14)の溶媒を除いたもの、イオン液体(IL−51)3.2g、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド0.29gを溶解した液を不織布の上から正極に染み込ませた後、シート型電池(D−1)と同様にしてシート電池(D−14)を作製した。
(Preparation of sheet battery (D-14))
The same positive electrode sheet as (D-1), with a 30 μm thick Tonen Tapirs non-woven fabric TAPYRUS P22FW-OCS cut into a width of 60 mm and a length of 60 mm, and the solvent of the electrolyte composition (14) removed. After immersing 3.2 g of ionic liquid (IL-51) and 0.29 g of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide into the positive electrode from the top of the nonwoven fabric, the same as in the sheet type battery (D-1) A sheet battery (D-14) was produced.

(シート電池(D−15)の作製)
(D−1)と同じ正極シートに幅60mm×長さ60mmに裁断した厚さ30μmの東燃タピルス(株)性不織布TAPYRUS P22FW−OCSを重ね合わせて電解質組成物(15)の溶媒を除いたもの、イオン液体(IL−51)3.2g、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド0.29gを溶解した液を不織布の上から正極に染み込ませた後、シート型電池(D−1)と同様にしてシート電池(D−15)を作製した。
(Preparation of sheet battery (D-15))
The same positive electrode sheet as (D-1), with a 30 μm thick Tonen Tapirs non-woven fabric TAPYRUS P22FW-OCS cut into a width of 60 mm and a length of 60 mm, and the solvent of the electrolyte composition (15) removed. After immersing 3.2 g of ionic liquid (IL-51) and 0.29 g of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide into the positive electrode from the top of the nonwoven fabric, the same as in the sheet type battery (D-1) A sheet battery (D-15) was produced.

(電池性能の評価)
(i)繰り返し特性
上記の方法で作成したシート型リチウム二次電池について、計測器センター製の充放電測定装置を用いて、0.2mA/cmの電流で電圧2.0Vから4.2Vまで充電し、10分の休止後、0.2mA/cmの電流で電池電圧3.0Vまで放電した。この充放電を500サイクル繰り返した。500サイクル目の放電容量を求め、初期値として10サイクル目の放電容量に対する比を計算しサイクル容量として表した。
(Evaluation of battery performance)
(I) Repetitive characteristics About the sheet-type lithium secondary battery created by the above method, from a voltage of 2.0 V to 4.2 V at a current of 0.2 mA / cm 2 using a charge / discharge measuring device manufactured by Keiki Keiki Center. After charging for 10 minutes, the battery was discharged to a battery voltage of 3.0 V with a current of 0.2 mA / cm 2 . This charging / discharging was repeated 500 cycles. The discharge capacity at the 500th cycle was obtained, and the ratio to the discharge capacity at the 10th cycle was calculated as an initial value and expressed as the cycle capacity.

(ii)電池の耐候性評価
電池の耐候性評価のために、0.2mA/cmの電流で電圧2.0Vから4.2Vまで充電したシート型電池(D−1)〜(D−14)を特開2008−159741号公報の実施例1に記載の方法(有機EL素子番号104、かつ上記作製したシート状二次電池と同形、同面積)で作製したシート状有機EL面発光体をと接続し、シート状照明装置を作製した。これらをA環境室(室温40℃、湿度50%)及びB環境室(室温−20℃、湿度20%)に24時間放置した後、電圧が低下し、初期の発光輝度の1/4に低下するまでの時間(τ1/4)を測定した。
(Ii) Battery weather resistance evaluation For battery weather resistance evaluation, sheet batteries (D-1) to (D-14) charged from a voltage of 2.0 V to 4.2 V with a current of 0.2 mA / cm 2. A sheet-like organic EL surface light emitter produced by the method described in Example 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-159741 (the organic EL element number 104 and the same shape and the same area as the produced sheet-like secondary battery) And a sheet-like lighting device was produced. After leaving these in the A environment room (room temperature 40 ° C., humidity 50%) and the B environment room (room temperature −20 ° C., humidity 20%) for 24 hours, the voltage drops and the initial emission luminance decreases to ¼. The time to complete (τ1 / 4) was measured.

Figure 2011054463
Figure 2011054463

表7の結果より、本発明の固体電解質は製造適性に優れており、イオン伝導度が高く、強度も高いことがわかった。また表8の結果より、本発明の電解質組成物を用いた二次電池はサイクル特性が良好で、耐久性に優れていることがわかる。   From the results of Table 7, it was found that the solid electrolyte of the present invention was excellent in production suitability, high in ionic conductivity, and high in strength. From the results in Table 8, it can be seen that the secondary battery using the electrolyte composition of the present invention has good cycle characteristics and excellent durability.

Claims (7)

電解質塩、無機微粒子、ポリイミド、および重合性基を含有する四級アンモニウム溶融塩の重合化合物を含有することを特徴とする電解質組成物。   An electrolyte composition comprising an electrolyte salt, inorganic fine particles, polyimide, and a polymerized compound of a quaternary ammonium molten salt containing a polymerizable group. 前記重合性基を含有する四級アンモニウム溶融塩が下記一般式(1)または(2)の少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の電解質組成物。
Figure 2011054463
[式中、Rはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、複素環基を表し、Rは下記構造(A)で表される置換基を表し、
Figure 2011054463
ここで、Lは−COO−、−CONR−、または単なる結合手を表し、Rは水素原子、アルキル基、アリール基を表し、Lはアルキレン基、アリーレン基、アラルキレン基、を表し、Lは二価の連結基または単なる結合手を表す。
また、n1は1または2であり、n2は2または3であり、かつn1とn2の和は4であり、Xはフッ素原子含有アニオンを表す。]
Figure 2011054463
[式中、R11、R13はアルキル基、アリール基、複素環基、または前記構造(A)で表される置換基を表し、R11、R13の少なくとも一方は構造(A)であり、R12、R14、R15は水素原子、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルオキシカルボニル基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、シアノ基、ニトロ基を表し、Xはフッ素原子含有アニオンを表す。]
The electrolyte composition according to claim 1, wherein the molten quaternary ammonium salt containing the polymerizable group is at least one of the following general formula (1) or (2).
Figure 2011054463
[Wherein, R 1 represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, R 2 represents a substituent represented by the following structure (A),
Figure 2011054463
Here, L 1 represents —COO—, —CONR 3 —, or a simple bond, R 3 represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group, and L 2 represents an alkylene group, an arylene group, or an aralkylene group. , L 3 represents a divalent linking group or a simple bond.
N1 is 1 or 2, n2 is 2 or 3, and the sum of n1 and n2 is 4, and X represents a fluorine atom-containing anion. ]
Figure 2011054463
[Wherein R 11 and R 13 represent an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, or a substituent represented by the structure (A), and at least one of R 11 and R 13 is the structure (A). , R 12 , R 14 and R 15 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkyloxycarbonyl group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a cyano group or a nitro group. , X represents a fluorine atom-containing anion. ]
前記ポリイミドが下記一般式(3)または一般式(4)で表される酸無水物の少なくとも一種、および一般式(5)または一般式(6)で表されるアミン化合物の少なくとも1種、との重縮合により得られたものであることを特徴とする請求項1または2に記載の電解質組成物。
Figure 2011054463
[式中、Q、Qは芳香族環を形成する為に必要な原子団又は単なる結合手を表すが、QおよびQが同時に単なる結合手となることはなく、R23はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリール基、複素環基、ハロゲン原子、フッ化炭化水素基、m1は0〜4の整数を表す。]
Figure 2011054463
[式中、Qは芳香族環を形成する為に必要な原子団を表し、縮合環を有していても良く、置換基を有していても良い。Zは二価または三価の基を表し、m2は2または3の整数を表す。]
Figure 2011054463
[式中、L11は二価の基を表し、R24はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、ハロゲン原子、フッ化炭化水素基を表し、二価の基であるL11の置換可能な任意の部位に置換可能であり、m3は0から5の整数を表す。]
Figure 2011054463
[式中、L12は三価の基を表し、R25はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アリール基、複素環基、ハロゲン原子、フッ化炭化水素基、m4は0から6の整数を表す。]
The polyimide is at least one acid anhydride represented by the following general formula (3) or general formula (4), and at least one amine compound represented by the general formula (5) or general formula (6); The electrolyte composition according to claim 1, wherein the electrolyte composition is obtained by polycondensation.
Figure 2011054463
[In the formula, Q 1 and Q 2 represent an atomic group necessary for forming an aromatic ring or a simple bond, but Q 1 and Q 2 do not become a simple bond at the same time, and R 23 represents an alkyl group. Group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, aryl group, heterocyclic group, halogen atom, fluorinated hydrocarbon group, m1 represents an integer of 0-4. ]
Figure 2011054463
[Wherein Q 3 represents an atomic group necessary for forming an aromatic ring, may have a condensed ring, or may have a substituent. Z represents a divalent or trivalent group, and m2 represents an integer of 2 or 3. ]
Figure 2011054463
[Wherein L 11 represents a divalent group, R 24 represents an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heterocyclic group, an alkoxy group, a halogen atom, a fluorinated hydrocarbon group, Substitution is possible at any substitutable position of L 11 as a group, and m3 represents an integer of 0 to 5. ]
Figure 2011054463
[Wherein L 12 represents a trivalent group, R 25 represents an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic group, a halogen atom, a fluorinated hydrocarbon group, and m4 represents 0 to 6 Represents an integer. ]
前記ポリイミドが前記一般式(4)で表される酸無水物、一般式(5)、または一般式(6)で表されるアミン化合物との重縮合により得られたものであることを特徴とする請求項3に記載の電解質組成物。   The polyimide is obtained by polycondensation with the acid anhydride represented by the general formula (4), the general formula (5), or the amine compound represented by the general formula (6). The electrolyte composition according to claim 3. 非重合性イオン液体を含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電解質組成物。   The electrolyte composition according to claim 1, comprising a non-polymerizable ionic liquid. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の電解質組成物を製造する方法であって、ポリイミド存在下で、重合性基を含有する四級アンモニウム溶融塩の重合を行うことを特徴とする電解質組成物の製造方法。   A method for producing the electrolyte composition according to any one of claims 1 to 5, wherein polymerization of a quaternary ammonium molten salt containing a polymerizable group is performed in the presence of polyimide. A method for producing the composition. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の電解質組成物を含有することを特徴とする二次電池。   A secondary battery comprising the electrolyte composition according to claim 1.
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