新颖的高分子电解质及电化学元件制造技术

本发明专利技术涉及高分子电解质及使用该高分子电解质的电化学元件。随着携带式信息仪器的普及，且近年来混合电汽车用电源等的新用途也正在开发，对于用于这些电源的电池等的电化学元件，越来越要求更进一步提高可靠性。通常，在电化学元件使用电解液，但由于电解液引起漏液等的故障，成为损害可靠性的很大的要素，所以，人们正研究用高分子电解质替代电解液，以提高可靠性。但是，以往的高分子电解质中存在难以使离子电导性和可靠性并存的问题。本发明专利技术通过使用高分子电解质（５）来解决上述问题，该高分子电解质具有酮性的羰基，且该酮性的羰基的重量比相对于高分子材料的重量为１５重量％～５０重量％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用该高分子电解质的耐漏液性、耐热性、安全性优异的电化学元件。
技术介绍
随着笔记本电脑、移动电话等的便携信息仪器的普及，用于其电源的一次电池、二次 电池、电双层电容器等的电化学元件的需求在急剧增加。尤其，要求这些电化学元件的小 型化、轻量化、薄膜化的同时，也期望可靠性提高。近年来，除了便携信息仪器用电源之 外，正发展混合电动汽车用电源或能量储藏用电源等的新的用途，需要更进一步提高可靠 性。通常，电化学元件中使用将电解质盐溶解于溶剂而成的电解液，引起漏液、甚至在电 解液为非水系电解液时引起燃火、起火等的故障，成为损害可靠性的很大的主要原因。所 以，可以通过用固体电解质替代电解液来解决这些问题。尤其，高分子电解质薄膜成形容 易，机械特性、可弯曲性也优良，是被寄予厚望的材料。从所述观点出发，从古自今对高分子电解质有很多研究，自最初报道通过将聚(环氧 乙烷)系高分子与某种碱金属盐络合来实现离子电导性以来(参照非专利文献l)，有很多 提案。在专利文献l中，提出有由聚甲基丙烯酸甲酯与LiC104或LiBF4等的电解质盐和有机 溶剂构成的半固体状的凝胶型高分子电解质的方案。 ~在专利文献2中，提出使用了全固体型高分子电解质的电化学的发电装置，该全固体 型高分子电解质是将电解质盐固溶于含有氧或氮等的杂原子的高分子中而形成，作为高分 子材料例示了聚(环氧乙烷)、聚胺等。在专利文献3中，提出有将电解质盐溶解于电容率4以上的高分子和电容率10以上 的有机溶剂的混合物而成的凝胶型高分子电解质组合物，作为满足所述条件的高分子材 料，举例有硝基纤维素、苯酚树脂、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、氯磺化聚乙烯等。在专利文献4中公开了在负极中使用金属锂、在正极中使用金属硫属元素化物的锂固 体电解质电池，作为固体电解质举例了采用偏氟乙烯共聚物、聚氯乙烯、聚乙烯乙酸酯、 聚乙烯吡咯垸酮等的高分子电解质。在专利文献5中，提出有采用高分子材料的离子电导性固体组合物的方案，公开了聚 硅氧烷作为高分子材料优良的情况。在专利文献6中，公开了采用(甲基)丙烯酸氧化乙烯酯聚合物的混合系离子电导体。还有，在专利文献7中，公开了以脂肪族环氧树脂为基础的离子电导性交联型树脂组 合物，在专利文献8中，公开了以聚磷腈为基础的高分子电解质，在专利文献9中，公开 了由聚碳酸亚垸基酯、金属盐和有机溶剂构成的离子电导性高分子复合体，在专利文献IO 中，公开了采用聚氨酯的聚合物固体电解质及聚合物固体电解质电池，在专利文献ll中， 公开了以聚乙烯醇为基础的离子电导性组合物等。如上所述，关于高分子电解质，提出2种高分子材料的方案，由高分子材料和电解质 盐构成的全固体型高分子电解质、和在高分子材料和电解质盐中进一步混合溶剂的凝胶型 高分子电解质，但仍留有如下的大问题。艮P，对全固体型高分子电解质，未达到可以在实用上满足的离子电导性。此外，对于 凝胶型高分子电解质，为了得到实用的离子电导性，必须混合大量的溶剂。因此，从可靠 性的观点来看，只不过是优于采用迄今为止的液状电解质的电化学元件的程度，尚未实现 本来对高分子电解质期待的高可靠性。之后，提出了与锂离子二次电池的商品化的步伐相一致，将高分子电解质应用于锂 离子二次电池的方案(参—照专利文献12)。由此，锂离子二次电池的研究变得更兴盛，采 用凝胶型高分子电解质的锂离子二次电池得以实现商品化。然而，如上所述，在该凝胶型 高分子电解质中添加有大量的溶剂，没有得到本来的对高分子电解质所期待的高可靠性。 其结果，锂离子二次电池市场的大部分使用液状电解质，使用凝胶型高分子电解质的锂离 子二次电池的份额极其小。为了解决该课题，人们在其后也在研究各种高分子材料，在专利文献13中，提出了 由具有羰基的聚合物A(l~40重量％)、聚偏氟乙烯系聚合物B (20^70重量％)、金属盐C (1~50重量％)及有机溶剂D (20~85重量％)构成的离子电导性凝胶型高分子电解质。 其中，作为具有羰基的聚合物A的理想的例子，举例有聚酯、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯，而 且作为除此以外的例子举例有聚酰胺、聚肽、聚氨酯、聚酮等。然而，该系也含有大量的 有机溶剂，而且也未必能满足离子电导性。专利文献14中提出了将具有成为离子的配位基的官能团的芳香族单体的聚合物或共 聚物用于全固体型电解质，公开了作为其共聚物的一个例子也可以使用具有酮性羰基的单 体。然而，该共聚物的羰基的含量较低，只得到离子电导性也低之物。如上所述，全固体型高分子电解质的现状是尚未得到实用水平的特性。另一方面，使 用凝胶型高分子电解质的锂离子二次电池虽然在小型民生用的极小一部分用途中被实用 化，但现状是高分子电解质的开发仍然残留很大的课题。专利文献l:日本专利特开昭54-104541号公报专利文献2:日本专利特开昭55-098480号公报专利文献3:日本专利特开昭57-143356号公报专利文献4:日本专利特开昭58-075779号公报专利文献5:日本专利特开昭59-230058号公报专利文献6:日本专利特开昭60-031555号公报专利文献7:日本专利特开昭60-248724号公报专利文献8:日本专利特开昭61-254626号公报专利文献9:日本专利特开昭62-030147号公报专利文献10:日本专利特开平01-197974号公报专利文献11:日本专利特开平01-284508号公报专利文献12:日本专利特开平01-241767号公报专利文献13:日本专利特开平11-060870号公报专利文献14:日本专利特开2006-012652号公报非专利文献1: P. V. Wright, Polymer, 14, 589(1973)
技术实现思路
专利技术所要解决的课题如上所述，在以往的高分子电解质中难以使离子电导性和可靠性并存。尤其近年来正 在开发需要更高可靠性的混合电动汽车等的大型用途领域，针对本来的高分子电解质所具有的可靠性的需求在日益增加。还有，这些大型用途领域中通常在ioov以上的高电压下使用，在实现在如此高的电压下使用最合理的电极结构即混合电极方面，也越来越需要离 子电导性高、且可靠性高的高分子电解质。本专利技术人为解决这些问题而做成，提供通过选择特定的高分子材料而具有高离子电导性的全固体型高分子电解质、或在不损害可靠性的范围内添加少量溶剂而具有高离子电导 性的凝胶型高分子电解质。此外，提供用这些高分子电解质、输出特性优良、可靠性高的 电化学元件。本专利技术人为解决上述课题而进行了专心研究。结果发现，可以通过使用具有酮性的羰 基、且该酮性的羰基的重量比相对于高分子材料的重量为15重量％~50重量％的高分子材 料来解决上述课题，达成本专利技术。用于解决课题的手段艮P，本专利技术的高分子电解质，其特征在于，含有高分子材料，该高分子材料具有酮性 的羰基，且该酮性的羰基的重量比相对于高分子材料的重量为15重量％~50重量°/。。 此外，本专利技术的电化学元件，其特征在于，采用上述本专利技术的高分子电解质。 专利技术的效果本专利技术的高分子电解质具有使离子电导性和可靠性并存的效果。此外，本专利技术的电化 学元件具有可靠性高、且输出特性优异的效果。附图说明图1是显示本专利技术的电化学元件的一个例子的俯视图及纵剖面图。 符号说明 1正极 2负极3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分子电解质，其特征在于，其含有高分子材料，该高分子材料具有酮性的羰基，且该酮性的羰基的重量比相对于高分子材料的重量为１５重量％～５０重量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉野彰，菖蒲川仁，
申请(专利权)人：旭化成株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]