[发明专利]聚合物电解质组合物及聚合物二次电池

说明书

本发明公开一种聚合物电解质组合物，其含有：具有下述通式(1)所表示的结构单元的聚合物；以及选自由锂盐、钠盐、镁盐和钙盐组成的组中的至少一种盐与下述通式(2)所表示的(聚)乙二醇二烷基醚的络合物。[式(1)中，X^‑表示抗衡阴离子。]R¹O‑(CH₂CH₂O)_m‑R²(2)[式(2)中，R¹和R²各自独立地表示碳原子数1～4的烷基，m表示1～6的整数。]

技术领域

本发明涉及聚合物电解质组合物及聚合物二次电池。

背景技术

锂二次电池是具有高能量密度的能量装置，作为便携型电子设备和电动车的电源而普及。例如，在18650型的锂二次电池中，圆筒状的电池盒内部容纳有卷绕电极体。卷绕电极体是在正极与负极之间夹入微多孔性的隔膜，并将它们以漩涡状卷绕而构成的，在隔膜中含浸有可燃性的电解液。就这样的锂二次电池而言，如果异常情况时电池的温度突然上升，则有电解液气化而内压升高，发生破裂的可能性。另外，如果电池的温度突然上升，则也存在电解液起火的可能性。

防止锂二次电池着火或起火的情况在锂二次电池的设计中很重要。在锂二次电池中，为了今后进一步实现高能量密度化和大型化，要求更进一步提高安全性。

作为提高锂二次电池的安全性的基本解决方法，正在进行全固态电池的开发，所述全固态电池是将电解液替换成聚合物电解质或无机固态电解质，使构成材料全部为固态的电池。尤其聚合物电解质由于通过涂布聚合物溶液而能够容易地形成片材，因此正在积极地进行研究。

聚合物电解质中被广泛研究的材料是聚氧化乙烯(PEO)。PEO在60℃显示超过1×10^-4S/cm的高离子传导率，在一部分车载用途中也有实用化的实际成果(例如，参照专利文献1、非专利文献1)。

另外，为了提高离子传导率，也正在积极研究与聚合物电解质组合的非水溶剂。作为非水溶剂，从离子传导率的观点考虑，广泛使用碳酸二烷基酯等有机溶剂(例如，参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-294326号公报

专利文献2：日本特开2007-141467号公报

非专利文献

非专利文献1：P.Hovington et.al.，Nano Lett.2015，15，2671-2678

发明内容

发明要解决的课题

然而，专利文献1中记载的使用了PEO的聚合物电解质由于氧化稳定性低，在室温以下的低温下离子传导率显著降低等理由，因此尚未广泛实用化。

另外，专利文献2中记载的与有机溶剂组合的聚合物电解质虽然显示高的离子传导率，但安全性令人担忧。另外，有机溶剂由于容易挥发，因此在形成为片状时，其操作困难，难以进行对于提高电池特性所必须的利用干燥的水分去除。另外，根据聚合物电解质和有机溶剂的种类，有时担心聚合物电解质与有机溶剂分离，聚合物电解质片的离子传导率和机械强度显著降低。

本发明是鉴于上述情况而作出的发明，其主要目的在于提供即使不使用有机溶剂，也能够制作在室温(例如25℃)下具有优异的离子传导率且自支撑性高的片材的聚合物电解质组合物。

用于解决课题的方法

本发明的第一形态为聚合物电解质组合物，其含有：具有下述通式(1)所表示的结构单元的聚合物；以及选自由锂盐、钠盐、镁盐和钙盐组成的组中的至少一种盐与下述通式(2)所表示的(聚)乙二醇二烷基醚(Glyme)的络合物。

[化1]