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リチウムイオン伝導性高分子電解質

国内特許コード P120008261
掲載日 2012年11月19日
出願番号 特願2002-306382
公開番号 特開2004-103541
登録番号 特許第4385114号
出願日 平成14年9月12日(2002.9.12)
公開日 平成16年4月2日(2004.4.2)
登録日 平成21年10月9日(2009.10.9)
発明者
  • 池田 裕子
出願人
  • 国立大学法人京都工芸繊維大学
発明の名称 リチウムイオン伝導性高分子電解質
発明の概要

【課題】良好なリチウムイオン伝導性および輸率を示し、機械的性質、成形加工性、電極との接着性に優れた電解質を提供する。この材料を固体電解質に用い、発火や液漏れなどが解消された安全性の高い電池を製造する。
【解決手段】ポリ(テトラメチレンオキシド)セグメントとカチオン構造からなるアイオネンを用い、安全性の高い固体電解質を作製できた。特に、イオン点間ポリ(テトラメチレンオキシド)の分子量を3500以下に小さくする、ないしは、イオン凝集部の凝集性を高めることで、ポリ(テトラメチレンオキシド)の結晶性を低減させ、さらにアモルファス化させて、室温での導電率の経時変化の低い高分子電解質を実現した。特に、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを用いると良好なイオン伝導性が得られた。上記材料を電解質に用いることで、安全で高性能なリチウム二次電池が製造できる。
【選択図】なし

従来技術、競合技術の概要
リチウム電池は、電気容量が大きく、電圧の高い電池であり、実用化されているが、リチウム金属の反応性が高く,電解液を用いた場合、安全性に問題を有する。かかる問題を解決するために電解液の代わりにリチウムイオン伝導性を有するポリ(エチレンオキシド)を使用した高分子電解質を用いたリチウムポリマー電池などが作製され、使用されている(例えば非特許文献1参照)。
【0004】
ポリ(エチレンオキシド)系高分子にリチウム塩を添加した高分子固体電解質が数多く報告されている。しかし、リチウムイオン輸率が小さいなどの問題点がある(例えば非特許文献2参照)。
【0005】
リチウムイオンの輸率をあげる方法として、無機充てん剤を加える方法が報告されているが、無機充てん剤粒子を分散性よく混合して複合体を得るのは容易ではなく、導電率にばらつきが出る(例えば非特許文献3,4参照)。
【0006】
イオン性液体は、優れた電解質になると期待されている(例えば非特許文献5参照)が、液体であるために液漏れの問題がある。
【0007】
【非特許文献1】
池田裕子:分岐高分子を用いたリチウムイオン伝導性アモルファスマトリックス,高分子論文集,57,No.12,761-769(2000).
【非特許文献2】
A.Nishimoto,K.Agehara,N.Furuya,T.Watanabe,M.Watanabe,Macromolecules,32,1541-1548(1999).
【非特許文献3】
F.Croce,L.Peri,B.Scrosati,F.Serraino-Fiory,E. Plichta, M. A. Hendrickson, Electrochimica Acta, 46,2457-2461(2001).
【非特許文献4】
F.Forsyth,D.R.MacFarlane,A.Best,J.Adebahr,J.Jacobsson,A.J.Hill,Solid State Ionics,147,203-211(2002).
【非特許文献5】
H.Every,A.G.Bishop,M.Forsyth,D.R.MacFarlane,Electrochimica Acta,45,1279-1284(2000).
産業上の利用分野
本発明は、リチウムイオン伝導性を有する高分子固体電解質およびそれを用いた二次電池に関する。
【0002】
本発明によれば、良好なイオン伝導性と良好なリチウムイオン輸率と良好な機械的性質と良好な成型加工性を兼ね備えたリチウムイオン伝導性高分子電解質を提供できるとともに、高性能な固体リチウム二次電池を提供できる。
特許請求の範囲 【請求項1】 式:
【化学式1】
(式中、mは6~410の数、nは2~1600の数、Xは対アニオンである。)
表されるリチウムイオン伝導性化合物、およびリチウムイオンからなるリチウムイオン伝導性高分子電解質。
【請求項2】 請求項1記載の構造の繰り返し単位を表す数m、nがそれぞれm=13~200、n=10~1600である請求項1記載のリチウムイオン伝導性高分子電解質。
【請求項3】 請求項1または2に記載のリチウムイオン伝導性高分子電解質を固体電解質として用いたことを特徴とする固体二次電池。
【請求項4】 請求項1または2に記載のリチウムイオン伝導性高分子電解質を高分子電解質として用いたことを特徴とする二次電池。
産業区分
  • その他電子
  • 高分子化合物
  • 導電材料(抵抗)
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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