JPS59230058A - イオン導電性固形体組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はイオン導電性向形体組成物に関する。

近年、電子部品は高性能・小型薄形化とともに高信頼性
が強く要求されている。この要求を満足させるためには
電子部品に使用する材料からの開発が必要である。イオ
ン導電性材料に２いても同様の要求を満たすべく種々の
材料が開発されている。

従来、イオン導電性材料としては、（イ）電解質を水、
水溶系溶媒または有機溶媒に溶解した電解質溶液や、（
ロ）ベータ・アルミナβ−ん６０３．　　窒化リチウム
Ｌｉ３Ｎ、ヨウ化リチウム−アルミナＬｉｌ−Ａｔ２０
ｇ。

ヨウ化銀ルビジウム几ｂＡｇ　４Ｉ　５　など無機質か
らなる固体電解質材料などが知られている。

しかし、０）の電解質溶液は材料に水、水溶系溶媒また
は有機溶媒などの液体を用いているために、電子部品外
部への漏液という問題が常に存在し、この漏液によ少部
品の性能劣化や周辺部品の損傷を引き起す場合がある。

したがって、この電解質溶液を用いた電子部品は本質的
に信頼性に劣るものである。

この欠点を改善するために電解質溶液中に高分子化合物
を混合して糊状あるいはゲル状にしたイオン導電性材料
もめるが、この材料にしても漏液の危険性を完全に払拭
できるものではない。

また、これらの材料は液状あるいはゲル状であるために
機械的強度が劣り、機械的加工性が悪く、部品の小屋・
薄形化や任意の形状への加工に適さない。

一方、←）の固体電解質材料は、本質的に高信頼性の長
寿命な電子部品に適合でき、かつ小型・薄形化の要求に
応じうる材料である。しかし、現状では室温を良好に作
動する材料は得られておらず、広く実用化されるまでに
至っていない。

これに対して、発明者らは使用東件下では見掛は上固体
状態會呈して液体のように流体の状態でない物体、すな
わち固形体となるイオン導電性固形体組成物七見出した
。このイオン導電性向形体組成物は有機高分子化合物、
有機溶媒２よび電解質の３成分を主体とするものであシ
、比較的高いイオン導電率と良好な機械的加工性を有す
る。このため、本質的に信頼性の面で電解質溶液やある
いはそれを糊状やゲル状にしたものより優れ、実用性の
面で固体電解質よシ優れ、機械的加工性の面で電解質溶
液と固体電解質の両者より優れるものである。

しかし、従来のイオン導電性向形体組成物は含有する有
機溶媒がその蒸気圧によって微量づつながら気化するた
め、経時的にイオン導電率１ｉ劣化する場合がめる。そ
の劣化の程度は有機溶媒の蒸気圧が高いほど、ｂるいは
沸点が低いほど大きく、またＪ保存環境が高温でｂるほ
ど大きくなる。このような経時的劣化はたとえその程度
が非常に小さいものであっても、長期間にわた追高い信
頼性を必要とされる電子部品に使用するには適さない。

本発明の目的はかかる従来欠点を除去したイオン導電性
向形体組成物を提供することにある。

本発明によれば、周期律表のｌ族または■族の少くとも
一方に属する金属のイオンからなる電解質、有機高１分
子化合物、および上記電解質と有機高分子化合物と全溶
解するシｏ−？サンを主鎖あるいは主成分とする高分子
化合物からなることを特徴とするイオン導電性向形体組
成物が得られる。

キシ基、またはベンジル基やフェニル基などの芳香族誘
導基）ｔ−主鎖めるいは主成分とする高分子化合物を用
いたことにある。

との高分子化合物の代表的なものにシリコーンオイルや
シリコーンワニスなどのシリコーン化合物がめるが、こ
れらは耐熱性、耐薬品性、絶縁性などに優れるものとし
て知られている。これらの。

高分子化合物は一般的に蒸気圧がほとんどなく、有機溶
媒のように容易に気化することがないつしたがってこれ
らの高分子化合物全適用できれば、従来の有機溶媒を便
用した場合のような欠点がなく、さらに高温使用も可能
でメジ、長寿命、長期高信頼性のイオン導電性向形体組
成物が得られるものと考え、前述の高分子化合物の適用
を試みた。

イオン導電性向形体組成物を構成する上で、これらの高
分子化合物は（イ）イオン伝導のキャリアーを生成する
ために電解質をイオン化しゃすいこと、（ロ）高分子化
合物中のイオンの移動度が高いこと、Ｅ→有機高分子化
合物を溶解できるか、るるいは均一に混合できること、
などの条件が必要である。

したがって、いかに耐熱性、耐薬品性、絶縁性に優れて
いても、（イ）〜（９の条件を満すものでなければイオ
ン導電性向形体組成物の材料として適さないことになる
。

発明者らは、この高分子化合物の分子量、末端基、およ
び官能基などを適当に変えたシ、あるいは他の高分子化
合物と共重合体を形成させたシすることによって、この
高分子化合物が艮好なイオン導電性向形体組成物を構成
できる材料となることを見出した。

以下、本発明を実施例にて説明する。

〔実施例１〕 本災施例では末端基が水酸基で分子量が約２．ｏｏ。

であるポリジメチルシロキサンを温度約１９０’Ｃ。

圧力１０　　ｔｏｒｒ以下で２０時間脱水処理を施して
用いた。

７−ｋ）ン４Ｑｃｃに過塩素酸リチウム０．１ｇ１−入
れ攪拌溶解させた後、さらにポリ弗化ビニリデン２．２
ｇｒｔ−入れ、温度６０℃で加熱しながら攪拌して溶解
させた。この溶液に前述したポリジメチルシロキサン１
．Ｑｃｃｉ添加し温度６０℃で加熱しながら十分に混合
し混合溶液を得た。この混合溶液を底面が水平になるよ
うに設置した内径１６ｃ！Ｒのテフロン製りヤーレに流
延し、これをアルゴンガス流量０．２１　／ｍｉ　ｎの
雰囲気中に２４時間放置した後、さらにシャーレごと真
空加熱乾燥機内に入れ温度７０℃゛、圧力的３００−Ｈ
ｇで５時間乾燥レア上トンを完全に気化させた。これら
の操作によってシャーレ中に厚さ０．１ｍの薄膜が得ら
れた。

次にこの薄膜上直径１０謹に打ち抜きこれを白金黒電極
ではさみ、周波数ＩＫＨｚの交流で薄膜の電気抵抗値を
測定し、この値と薄膜の厚みおよび面積より薄膜のイオ
ン導電率を算出した。

次に同様の手順にてポリジメチルシロキサンと過塩素酸
リチウムの量を適当に制御し、イオン導電性向形体組成
物中のポリジメチルシロキサンの組成比′ｔ一種々変え
て薄膜で作製した。なお、これらの電解質濃度は全てｉ
　ＩｎＱｔｉｔとなるようにした。

これらの薄膜のイオン導電率全前述のよう［算出し、そ
の結果を、第１図にイオン導電性向形体組成物中のポリ
ジメチルシロキサンの組成比とイオン導電率の相関どし
て示した。

次に、これらの薄膜を温度８０℃の恒温槽内に２０日間
保存した後室温まで冷却してから再びイオン導電率上算
出したところ、イオン導電率は保存前とほとんど同じで
メジ、薄膜自体の劣化も見られなかった。これに対し、
従来のイオン導電性向形体組成物の簿膜に同様の処置全
行ったところ、使用された有機溶媒の種類によりて程度
が異なったが、それらのイオン導電率は保存前に比して
百分率で３ＯＮ以上の低下がめった。

〔実施例２） 本実施例では分子量が約Ｌ２００で４０重量部の２００
℃、圧力１０”ｔｏｒｒ以下で真空加熱した後、さらに
吸水性の強いモレキュラシーブによりて十分に脱水処理
を施したものｔ用いた。

電解質には過塩素酸リチウム、有機高分子化合物にはポ
リ弗化ビニリデンを用い、薄膜までの製造方法２よびイ
オン導電率の算出方法は全て実施例１に準じた。また、
実施例１と同様にイオン導電性向形体組成物中のＰＳ−
ＥＯの組成比とイオン導電率の相関を求め、第２図のＡ
に示した。

次に、電解質だけを変えて同様の手順でイオン導電性向
形体組成物中のＰＳ−ＥＯの組成比とイオン導電率の相
関を求めた。なお電解質濃度は含有されるＰＳ−ＥＯ量
に対して全て１ｍ０１／ｌになるように設定した。第２
図のＢ、　Ｃ，Ｄは電解質に各々ホウ弗化リチウム、チ
オ７アｙ［ナトリウム、チオシアン酸リチウムを用いた
場合の相関を示す。

さらに、これらのイオン導電性向形体組成物の薄膜に対
し、実施例１と同様に高温中で保存し、保存前後のイオ
ン導電率を比較したところほとんど差が表われず、薄膜
自体の劣化も見られなかった。

実施例１２よび２に一一いて、各々のイオン導電性向形
体組成物のイオン導電率は含有される高分子化合物の組
成比が大きくなるほど高くなるが、反面機械的強度や加
工性が低下してしまったーまた、組成比が小さくなると
イオン導電率が低くなシ笑用に供しえなくなる。したが
って高分子化合物の組成比には笑用土の最適範囲があり
、その範囲は高分子化合物の種類によって異なるが約１
０〜７０ｗｔＸであった。

実施例１．２では、薄膜の作製から電気抵抗の測定まで
の全ての工程はアルゴン不活性ガス雰囲気中でなされた
。

（１）実施例１では電解質に過塩素酸リチウムを用いた
場合についてのみ記述したが、実施例２同様に他の電解
質を用いても同様の結果が得られた。

（１）　　実施例１．２ではイオン導電性向形体組成物
の成分でるる有機高分子化合物にポリ弗化ビニリデンを
使用した場合についてのみ記述したが、他の有機高分子
化合物、とくに比誘電率が２以上であるものを使用して
も同様の艮好な特性を示した。

以上、本発明によれば、（１）イオン導電性が高く、し
かも高温使用にも耐えうる高信頼性のイオン導電性固形
体組成物が得られる。（１）また、このイオン導電性固
形体組成物を用いて電子部品を構成した場合には、従来
存在した漏液の危険性を払拭することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明によるイオン導電性固形
体組成物のシロキサンを主鎖めるいは主成分とする高分
子化合物の組成比とイオン導電率の相関図であり、第１
図はポリジメチルシロキサンを用いたものであシ、第２
図はシロキサ／とエチレンオキサイドのブロックコポリ
マーを用いたものである。 Ａ・・・・・・電解質に過塩素酸リチウムを用いた場合
の相関曲線。Ｂ・・・・・・電解質にホウ弗化リチウム
を用いた場合の相関曲線。Ｃ・・・・−・電解質にチオ
シアン酸゛ナトリウムを用いた場合の相関曲線。Ｄ・・
・・・・電解質にチオシアン酸リチウムを用いた場合の
相関曲線。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 療１０ ｏ　　　　　　　２６　　　　　　％ 序゛１ルメプルシ０〒サペ紗 を２場 ρ　　　　　２θ　　　　　りθ ジメデルンロ〒１ｒンｙ、ｃブし

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 周期律表のｌ族または■族の少くとも一方に属する金属
   のイオンからなる電解質、有機高分子化合物、および前
   記電解質と有機高分子化合物とを溶解するシロキサン金
   主鎮めるいは主成分と□する高分子化合物からなること
   を特徴とするイオン導電性向形体組成物。