アクリルポリマー、その合成方法、及びこれを用いた重合性樹脂組成物、ゲル状高分子電解質
【課題】特殊な製造工程などを必要としなくても、高イオン伝導率を実現することにより、大電流での放電時にも電池性能を充分なレベルに保持し、長寿命で安定した電池性能を得ることができるアクリルポリマー、その合成方法、及びこれを用いた重合性樹脂組成物、ゲル状高分子電解質を提供する。
【解決手段】特定の化学式で示される（メタ）アクリレートに由来する構造単位１〜９９モル％と、特定の化学式で示されるエポキシ基を有する構造単位１〜６０モル％と、特定の化学式で示される重合性官能基を有する構造単位１〜６０モル％を有するアクリルポリマーであって、質量平均分子量が１，０００〜１００，０００であるアクリルポリマー。
【解決手段】特定の化学式で示される（メタ）アクリレートに由来する構造単位１〜９９モル％と、特定の化学式で示されるエポキシ基を有する構造単位１〜６０モル％と、特定の化学式で示される重合性官能基を有する構造単位１〜６０モル％を有するアクリルポリマーであって、質量平均分子量が１，０００〜１００，０００であるアクリルポリマー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアクリルポリマー、その合成方法、及びこれを用いた重合性樹脂組成物、ゲル状高分子電解質に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子技術の進歩により、電子機器の性能が向上し、小型、ポータブル化が進み、電源として高エネルギー密度の電池が望まれている。従来の二次電池として、鉛電池、ニッケル−カドミウム電池が挙げられるが、エネルギー密度を得るという点では未だ不十分である。そこで、これらの電池に替わるものとして、高エネルギー密度のリチウム二次電池が開発され、急速に普及している。
【０００３】
リチウム二次電池は、一般に３Ｖ以上の高電圧が得られ、且つ、軽量・高容量であるため、様々な用途に応用されている。リチウム二次電池用の電解質としては、一般的にリチウム塩をカーボネート系の非プロトン性溶媒に溶解した非水電解液が用いられている。しかしながら、非水電解液を使用したリチウム電池は、電池温度が高くなった場合、電池内部で非プロトン性溶媒の揮発が生じるため、電池の膨れが生じたり、リーク弁からの揮発ガスの拡散や漏液が生じたりするという問題点を有している。また、非水電解液を使用したリチウム二次電池でしばしば問題となるのが、負極から正極方向に生長するリチウムのデンドライト状析出による内部ショートであり、非水電解液では特にこのデンドライト析出によるショート事故の制御が特に困難である。非水電解液自身は流動体であり、本質的にデンドライトの成長を抑制することができない。
【０００４】
このような問題点を解決するため、高分子電解質を利用する電池系が考案され、現在、研究開発が盛んに行われている。この高分子電解質は、ポリマーにアルカリ金属塩を均一に固溶させたイオン伝導体であり、溶媒を使用していないので、揮発ガスの拡散や漏液の心配がなく、また電解質全面に電流が均一に流れるため、リチウムデンドライトの発生・生長を抑制することが可能であると言われている。
【０００５】
近年、ポリエチレンオキシド成分を有する高分子電解質の研究が盛んに行われている。例えば、特許第１８９８０６７号公報（特許文献１）に記載されているようなエチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合物の両末端を架橋させる方法や、特開平２−７９３７５号公報（特許文献２）に記載されているようなポリエチレングリコール成分を有するモノマーとウレタン基を有するモノマーを、重合して高分子量化あるいは三次元架橋化させることにより、機械強度を向上させ、反面、結晶化に伴うイオン伝導率の低下をも防止し、実用性のあるポリマーを得ようとする方法が知られている。
【０００６】
しかしながら、このような高分子電解質は、イオン伝導率が室温で１０-5Ｓ／ｃｍ程度であり、非水電解液と比較して２桁程度低いという問題点がある。そのため、上述したような高分子電解質電池を使用した電池は、電池の内部抵抗値が大きくなり、単位時間当たりに取り出せる電流出力が非水電解質二次電池と比べて格段に劣っている。その結果、高分子電解質電池は、使用用途が限定されてしまう等の不都合があった。このことから、産業上、実用的な値とされる１０-3Ｓ／ｃｍ以上のイオン伝導率を有する高分子電解質が求められ、盛んに検討されている。
【０００７】
高分子電解質のイオン伝導率を解決する方法の一つとして、ポリマー中に非水電解液を保持させたゲル状の高分子電解質がある。例えば特表平８−５０７４０７号公報（特許文献３）に記載されているようなポリフッ化ビニリデンを非水電解液で膨潤させたゲル電解質は、室温で１０-3Ｓ／ｃｍ以上のイオン伝導率を示し、良好な電池性能をしめす。しかし、ポリフッ化ビニリデンは、非水電解液の保持性が低く、非水電解液で問題であった揮発性ガスの拡散や漏液を改善できない。一方、非水電解液の保持性を高めるために、非水電解液と高い親和性を有するポリエチレンオキシド系のポリマーを用いたゲル状高分子電解質が広く検討されており、現在までにこのゲル状高分子電解質を用いたリチウム電池は、ほぼ実用化レベルに至っている（非特許文献１）。しかし、ポリエチレンオキシド系ポリマーを用いたリチウム電池は、小電流での放電時には充分な電池性能を示すが、大電流での放電時には、電極／ゲル状高分子電解質間の界面抵抗が大きく、電池性能を充分なレベルに保持することが困難であるという問題点があった。
【０００８】
また、米国特許第５６０３９８２号明細書（特許文献４）及び米国特許第５６０９９７４号明細書（特許文献５）に記載されているような三次元架橋型のアクリルポリマーを用いたゲル電解質は、数種類のアクリルモノマーと架橋剤である２官能アクリルモノマーを非水電解液に溶かし、熱あるいは光により架橋反応させて１０-3Ｓ／ｃｍ以上のイオン伝導率を有するゲル状高分子電解質を調製している。この方法は、アクリルモノマーを非水電解液に溶解させても、溶液粘度はそれほど大きくならず、電極への濡れ性に優れているので界面抵抗を非水電解液レベルまで低減できるという利点がある。しかしこの方法は、二種類以上のアクリレートを使用するため重合が不均一に進行し、また、アクリルモノマー自身の重合性が充分ではないため残存二重結合が多く、サイクル特性が低下するという問題点があった。
【０００９】
【特許文献１】特許第１８９８０６７号公報
【特許文献２】特開平２−７９３７５号公報
【特許文献３】特表平８−５０７４０７号公報
【特許文献４】米国特許第５６０３９８２号明細書
【特許文献５】米国特許第５６０９９７４号明細書
【非特許文献１】Ｍａｓａｙｕｋｉ Ｍｏｒｉｔａ ｅｔ ａｌ． Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．１３７，Ｎｏ．１１， ３４０１−３４０４（１９９０）： Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｉｎ ｓｏｌｉｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）−ｇｒａｆｔｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記高分子電解質の種々問題点を解決するために鋭意検討したものであり、本発明の目的は、特殊な製造工程などを必要としなくても、高イオン伝導率を実現することにより、大電流での放電時にも電池性能を充分なレベルに保持し、長寿命で安定した電池性能を得ることができるアクリルポリマー、その合成方法、及びこれを用いた重合性樹脂組成物、ゲル状高分子電解質を提供することにある。また本発明の他の目的は、従来の高分子電解質を用いたリチウム二次電池よりも、サイクル特性、大電流での放電特性に優れたアクリルポリマー、その合成方法、及びこれを用いた重合性樹脂組成物、ゲル状高分子電解質を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の発明者らは、上記アクリルポリマーとして、エポキシ基を有する特定構造のアクリルポリマーを使用することにより、ラジカル開始剤を用いることなく高イオン伝導率を有するゲル状高分子電解質を実現できることを見出し、本発明に至ったものである。
具体的に、本発明は、以下に関する。
［１］一般式（１）で示される（メタ）アクリレートに由来する構造単位１を１〜９９モル％と、一般式（２）で示されるエポキシ基を有する構造単位２を１〜９９モル％とを有するアクリルポリマーであって、前記アクリルポリマーの質量平均分子量が１，０００〜１００，０００であることを特徴とする、アクリルポリマーに関する。
【００１２】
【化１】
（式（１）中、Ｒは水素あるいはメチル基を表し、Ｒ1は水素、Ｃ１〜Ｃ８の直鎖アルキル基あるいはＣ３〜Ｃ８の脂環式アルキル基を表す。）
【００１３】
【化２】
（式（２）中、Ｒは水素あるいはメチル基を表す。Ｒ2は、単結合又はＣ１〜Ｃ１０の直鎖アルキレン基を表す。Ｘは、単結合、Ｏ、Ｓ、ＮＨ、ＮＲ0（ここでＲ0はＨまたはＣ１〜Ｃ１０の炭化水素基を表す）のいずれかを表す。）
［２］［１］記載のアクリルポリマーの合成方法であって、該アクリルポリマーの合成において、溶媒として、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート及びメチルエチルカーボネートから成る群より選択される溶媒を用いる、アクリルポリマーの合成方法に関する。
［３］［１］記載のアクリルポリマーまたは［２］記載のアクリルポリマーの合成方法により合成してなるアクリルポリマーと、（Ａ）アミノ基を２つ以上有する化合物と、（Ｂ）アルカリ金属塩の非水電解液とを含むことを特徴とする、重合性樹脂組成物に関する。
［４］［３］記載の重合性樹脂組成物に、熱を加えて重合反応を生じさせ、該重合性樹脂組成物をゲル化させることによって得られることを特徴とするゲル状高分子電解質に関する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、特殊な製造工程などを必要としなくても、高イオン伝導率を実現することにより、大電流での放電時にも電池性能を充分なレベルに保持し、長寿命で安定した電池性能を得ることができるアクリルポリマー、その合成方法、及びこれを用いた重合性樹脂組成物、ゲル状高分子電解質を提供することが可能となった。
本発明のゲル状高分子電解質は、溶媒を使用していないので、揮発ガスの拡散や漏液の心配がなく、また電解質全面に電流が均一に流れるため、リチウムデンドライトの発生・生長を抑制することが可能である。
本発明のゲル状高分子電解質は、ポリフッ化ビニリデンのようなフッ素含有ポリマーを使用しないため、環境に対する負荷が少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明について詳述する。
（１）アクリルポリマーの構成
本発明は、一般式（１）で示される（メタ）アクリレートに由来する構造単位１と、一般式（２）で示されるエポキシ基を有する構造単位２とを有するアクリルポリマーである。以下、本発明のアクリルポリマーについて、各構造単位ごとに説明する。
【００１６】
（１−１）構造単位１
構造単位１は、以下の一般式（１）で示される（メタ）アクリレートに由来する２価の基である。
【００１７】
【化３】
【００１８】
式（１）中、Ｒは水素あるいはメチル基を表す。Ｒ1は水素、Ｃ１〜Ｃ８、好ましくはＣ１〜Ｃ４の直鎖アルキル基、あるいはＣ３〜Ｃ８、好ましくはＣ４〜Ｃ７の脂環式アルキル基を表す。
【００１９】
（１−２）構造単位２
構造単位２は、以下の一般式（２）で示されるエポキシ基を有する２価の基である。
【００２０】
【化４】
式（２）中、Ｒは水素あるいはメチル基を表す。Ｒ2は単結合、又はＣ１〜Ｃ１０、好ましくはＣ１〜Ｃ８の直鎖アルキレン基を表す。Ｘは、単結合、Ｏ、Ｓ、ＮＨ、ＮＲ0（ここでＲ0はＨまたはＣ１〜Ｃ１０、好ましくはＣ１〜Ｃ８、より好ましくはＣ２〜Ｃ４の炭化水素基を表す）のいずれかを表す。
【００２１】
（１−３）その他の構造単位
本発明のアクリルポリマーは、上記構造単位１及び２の他、他の構造単位を含んでもよい。他の構造単位としては、例えば、
（式中、Ｒ1は水素又はメチル基、Ｒ2及びＲ3はそれぞれ独立に水素又はＣ１〜Ｃ４のアルキル基を表す）が挙げられる。
【００２２】
（１−４）各構造単位の含有量
本発明における一般式（１）で示される構造単位１の含有量は、アクリルポリマーに含まれる全構造単位の合計モル数を１００モル％とした場合、例えば、１〜９９モル％であり、１〜９５モル％とすることが好ましく、１５〜９０モル％とすることがより好ましく、２５〜８０モル％とすることがさらに好ましい。構造単位１の含有量が１モル％以上であれば、イオン伝導率が低下することもなく、９９モル％以下であれば十分な電解液保持性を発揮することができる。
【００２３】
本発明における一般式（２）で示される構造単位２の含有量は、アクリルポリマーに含まれる全構造単位の合計モル数を１００モル％とした場合、１〜９９モル％であり、２〜９０モル％とすることが好ましく、３〜８５モル％とすることがより好ましい。この含有量が１モル％以上であれば、ポリマーのゲル化が困難になることもなく、８５モル％以下であれば、イオン伝導率が低下することもないので好ましい。
ただし、上述した各構造単位のモル％は、アクリルポリマーに含まれる全構造単位の合計モル数を１００モル％とした値であり、かつ、構造単位１〜２のモル％の合計が１００モル％を超えることはない。アクリルポリマーが任意に他の構造単位を含む場合、構造単位１〜２及び当該他の構造単位のモル％の合計が１００モル％を超えることはない。
【００２４】
より具体的には、本発明のアクリルポリマーが以下の式で表される場合、
（式中のＲ、Ｒ1、Ｒ2、Ｘは、前記式（１）と式（２）と同様である。）
通常、ｐ：ｑは、（３５〜９５）：（１〜９９）、好ましくは、（３０〜９０）：（２〜９０）、より好ましくは、（２５〜８５）：（３〜８５）である。
また、下記構造単位は、アクリルポリマー中に２種類以上存在していてもよい。
【００２５】
（１−５）質量平均分子量
本発明のアクリルポリマーの質量平均分子量は、１，０００〜１００，０００であり、３，０００〜５０，０００が好ましく、５，０００〜３０，０００がより好ましい。この質量平均分子量が１，０００以上であれば、非水電解液の保持性が低下することもなく、１００，０００以下であれば、本発明のアクリルポリマーの非水電解液への高い溶解性が保持でき、電極への濡れ性が悪くなることもないので好ましい。質量平均分子量は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ）により標準ポリスチレンによる検量線を用いて測定される。
【００２６】
（２）アクリルポリマーの合成方法
本発明に用いられるアクリルポリマーは、特に限定されるものではないが、例えば、次の合成方法により得られる。
合成方法
前記一般式（１）で示される構造単位１を形成するための（メタ）アクリレート（以下、モノマー（ａ）という）と、前記一般式（２）で示される構造単位２を形成するためのエポキシ基を有する（メタ）アクリレート（以下モノマー（ｂ）という）とを共重合してポリマーを合成する。
【００２７】
この方法では、上記モノマー（ａ）及び（ｂ）を溶液重合、乳化重合、懸濁重合等の方法により重合する。重合は、例えば、大気圧（約１０１３ｈＰａ）の下、反応温度８０〜８５℃で２〜５時間行われる。重合に際しては、任意に溶媒及び重合開始剤を使用することができる。溶液重合においては、例えば、有機溶媒として、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等のカーボネート系、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等の含窒素系極性溶媒が使用できる。また、重合開始剤としては、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート等の有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスバレロニトリル等のアゾビス系化合物などが使用できる。溶媒の使用量は、用いるモノマーの全量を１００質量部とした場合、例えば４０〜１９００質量部、好ましくは、５０〜９００質量部であることが適当である。重合開始剤の使用量は、アクリルポリマー総量に対して０．１〜１０質量％であることが好ましく、より好ましくは、１〜６質量％である。
【００２８】
（２−１）各モノマー
本発明に用いるアクリルポリマーの合成に用いられるモノマー（ａ）は、通常、以下の式（ａ）で示される、（メタ）アクリル酸アルキルエステルである。
【００２９】
【化５】
式中、Ｒは水素あるいはメチル基を表す。Ｒ1は水素、Ｃ１〜Ｃ８、好ましくはＣ１〜Ｃ４の直鎖アルキル基、あるいはＣ３〜Ｃ８、好ましくはＣ４〜Ｃ７の脂環式アルキル基を表す。
【００３０】
具体的なモノマー（ａ）としては、特に制限はないが、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル等の（メタ）アクリル酸アルキルエステル又は、（メタ）アクリル酸シクロアルキルエステル、メタクリル酸、アクリル酸などが挙げられる。これらのモノマーは、単独で又は２種類以上組み合わせて使用される。
【００３１】
本発明に用いるアクリルポリマーの合成に用いられるモノマー（ｂ）は、通常、以下の式（ｂ）で示される、エポキシ基を有する（メタ）アクリレートである。
【００３２】
【化６】
式中、Ｒは水素あるいはメチル基を表す。Ｒ2は、単結合又はＣ１〜Ｃ１０、好ましくはＣ１〜Ｃ８の直鎖アルキレン基を表す。Ｘは、単結合、Ｏ、Ｓ、ＮＨ、ＮＲ0（ここでＲ0はＨまたはＣ１〜Ｃ１０、好ましくはＣ１〜Ｃ８、より好ましくはＣ２〜Ｃ４の炭化水素基を表す）のいずれかを表す。
具体的なモノマー（ｂ）としては、特に制限はないが、例えば、グリシジル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、３−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
これらのモノマーは、単独で又は２種類以上組み合わせて使用される。
【００３３】
（３）重合性樹脂組成物
本発明の重合性樹脂組成物は、重合性物質である上記アクリルポリマーと、同じく重合性物質である（Ａ）アミノ基を２つ以上有する化合物と、（Ｂ）アルカリ金属塩の非水電解液とを含む。反応の詳細は後述するが、この重合性物質と（Ａ）は熱を加えることにより（Ｂ）の非水電解液中で架橋・重合し、ゲル状の高分子電解質となる。
【００３４】
（３−１）重合性物質
重合性物質とは、加熱することにより重合（架橋）してポリマーを形成する物質を意味する。重合性物質は、上述のように上記アクリルポリマーと、（Ａ）アミノ基を２つ以上有する化合物とがある。
アミノ基を２つ以上有する化合物は、重合性多官能化合物とも呼ばれる。「多官能」とは、該化合物がアミノ基を２つ以上、好ましくは、２〜１０、より好ましくは２〜６有することをいう。このような重合性多官能化合物が存在する場合、本発明のアクリルポリマーの側鎖に存在するエポキシ基と、重合性多官能化合物が有するアミノ基とが重合（架橋）し、ゲル状の高分子を形成する。
【００３５】
アミノ基を２つ以上有する化合物としては、特に制限はないが、ｍ−キシレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、２−メチルペンタメチルジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、イソフォロンジアミン」、１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス（４−アミノシクロヘキシ）メタン、ノルボルネンジアミン、１，２−ジアミノシクロヘキサン、ビス（３−メチル−４−アミノシクロヘキシル）メタン、ジアミノジフェニルメタン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン、ポリオキシプロピレンジアミン、ジアミノジフェニルエーテル、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニルスルホン、ビス（４−（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、ビス（４−（４−アミノフェノキシ）オクタフルオロビフェニル、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）テトラフルオロベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）テトラフルオロベンゼン、１，５−ジアミノナフタレン、３，３−ジクロロベンジジン、４，４'−メチレン−ビス（２−クロロアニリン）等のジアミン化合物、ジエチルトリアミン、ポリオキシプロピレントリアミン、Ｎ−アミノエチルピペラジン等のトリアミン化合物、トリエチルテトラミン等のテトラアミン化合物、テトラエチレンペンタミン等のペンタアミン化合物などが挙げられる。
【００３６】
これらのアミノ基を２つ以上有する化合物は、単独で又は２種類以上組み合わせて使用される。アミノ基を２つ以上有する化合物の配合量は、アクリルポリマー１００質量部に対して１〜３００質量部が好ましく、２〜２００質量部がより好ましく、５〜１００質量部が特に好ましい。１質量部以上であれば、良好な電解液保持性が得られ、３００質量部以下であれば、高いイオン伝導率が得られる。
【００３７】
（３−２）非水電解液（Ｂ）
本発明の非水電解液（Ｂ）は、アルカリ金属塩と、該アルカリ金属塩を溶解可能な非水溶媒とを含む。
アルカリ金属塩としては、特に制限はないが、実用的な観点から、例えばＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣ2Ｆ9ＳＯ3、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2などのリチウム化合物が好ましい。これらのリチウム化合物は、単独で又は２種類以上を組み合わせて用いられ、これらの塩のうちで特に好ましい塩はＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、及びＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2である。本発明におけるアルカリ金属塩の配合量は、（Ｂ）成分の総量中に０．１〜５．０モルとすることが好ましく、０．２〜４．０モルとすることがより好ましく、０．５〜３．０モルとすることが特に好ましい。この配合量が０．１モル以上５．０モル以下であれば、高いイオン伝導率を得ることができる。
【００３８】
上記アルカリ金属塩を溶解可能な非水溶媒としては、化学的に安定で非水系であれば特に制限はないが、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート等のカーボネート化合物、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、ポリエチレンオキシド等のエーテル化合物、γ−ブチロラクトン、プロピロラクトン等のラクトン化合物等が挙げられる。これらの非水溶剤は単独で又は２種類以上を組み合わせて使用される。
【００３９】
当該非水溶媒の配合量は、（Ｂ）成分の総量中５５〜９８質量％とすることが好ましく、８０〜９７質量％とすることがより好ましく、９０〜９５質量％とすることが特に好ましい。この非水溶媒の割合が５５質量％以上であれば、高いイオン伝導率を得ることができ、また、９８質量％以下であれば、機械強度が低下することもない。
【００４０】
本発明における（Ｂ）アルカリ金属塩を含む非水電解液の配合量は、重合性物質及び（Ｂ）成分の総量中５０〜９９質量％とすることが好ましく、７０〜９８質量％とすることがより好ましく、８０〜９７質量％とすることが特に好ましい。
【００４１】
（４）ゲル状高分子電解質
（４−１）ゲル状高分子電解質の構造等
本発明のゲル状高分子電解質は、上記重合性樹脂組成物に熱を加え、重合（架橋）反応を生じさせ、該重合性樹脂組成物をゲル化させることによって得られる。例えば、アクリルポリマーとジアミノジフェニルスルホンを使用すると、アクリルポリマーがジアミノジフェニルスルホンによって架橋している構造となる。
本発明のゲル状高分子電解質は、通常１０〜１×１０6ＰａＳ、好ましくは５０〜１×１０5ＰａＳの粘度を有する。
【００４２】
（４−２）ゲル状高分子電解質の製法
本発明のゲル状高分子電解質は、上記重合性樹脂組成物に対し、（Ａ）成分としてアミノ基を２つ以上有する化合物を加え、加熱することにより得られる。より具体的に、まず溶液状の上記重合性樹脂組成物を所望の厚さのスペーサーを設けたガラス基板上に塗布し、さらに、別のガラス基板を被せて完全に密封する。その後、この重合性樹脂組成物に、加熱してフィルム状のゲル状高分子電解質を作製する。よって、本発明のゲル状高分子電解質は、このような加熱工程を設けることにより作製される。
【００４３】
加熱温度は、２０℃〜１５０℃であることが好ましく、３０℃〜１４０℃であることがより好ましく、４０〜１４０℃であることが特に好ましい。加熱が２０℃以上であれば、熱硬化や熱による不溶化が十分に進行し、十分な膜強度が得られるので好ましい。加熱時間は、３分以上であることが好ましく、３０分以上であることがより好ましく、１〜３時間が特に好ましい。加熱時間が３分以上であれば、熱硬化や熱による不溶化が十分に進行し、十分にゲル化し得る。また、使用する電解液の沸点等を考慮した場合、加熱温度は９０〜１００℃が好ましい。
【００４４】
（５）用途
本発明のゲル状高分子電解質は、負極に黒鉛等の層間化合物を用いたリチウム二次電池、負極にリチウム金属を用いたリチウム二次電池、リチウム一次電池、電気二重層キャパシタ、酵素センサ用電極材料等の電気化学的デバイスの電解質として用いることができる。特に電池の電解質として好ましく用いられる。また、本発明のゲル状高分子電解質を用いた電池は、携帯電話、ＰＨＳ、ノート型パソコン、携帯音楽機器、ゲーム機器、携帯端末等の小型電子機器の主電源又はバックアップ用電源として用いることができ、さらに、据え置き型のロードレベリング用電源、停電時のバックアップ用電源、電気自動車用電池、ハイブリット電気自動車（ＨＥＶ）用電池等に広く用いることができる。
【００４５】
本発明のゲル状高分子電解質を用いた二次電池を得る方法の一つとして、正極シート、セパレータ、負極シートを１層ずつ用いてラミネートした単層ラミネート型の二次電池を例にとって説明する。まず、通常の電解液型リチウムイオン二次電池で用いる正極集電体シート上に正極材料をキャスティングした正極シート、及び負極集電体シート上に負極材料をキャスティングした負極シートを作製する。その後、作製した正極シート及び負極シートの他、電池を構成する部材であるセパレータ、ラミネート箔、端子等を所定温度（例えば、４０〜１００℃）で、所定時間（例えば、３分〜２時間）乾燥する。その後、正極シート、セパレータ、負極シートを２枚のラミネート箔の間に挟む。ラミネート箔の周りを、一部に熱融着しない箇所を残して熱融着し袋状とし、内部電極を作製する。この内部電極の熱融着していない箇所から、本発明のアクリルポリマー、（Ａ）アミノ基を２つ以上有する化合物及び（Ｂ）アルカリ金属塩を含む非水電解液からなる重合性樹脂成分（以下、（Ｃ）成分という）を注入し、該内部電極を（ｃ）成分で充分含浸させる（必要に応じて減圧で含浸）。その後、内部電極に吸収されなかった余分な（Ｃ）成分を取り除くとともに、熱融着しなかった箇所をここで熱融着し、ラミネート箔の全周を熱融着して密封する。その後、所定の時間（例えば、３分〜２時間）、所定の温度で（例えば、４０〜１００℃）、得られた内部電極を熱処理することで、ゲル状高分子電解質を用いた電池が作製できる。こうして得られた本発明のゲル状高分子電解質を用いた電池は充電と放電を交互に行うことが可能な二次電池となる。
【００４６】
本発明のゲル状高分子電解質を用いた電池及びキャパシタを得る方法の一つとして、正極シート、セパレータ、負極シートを複数用いてラミネートした多層ラミネート型の二次電池を例にとって説明する。例えば、まず、通常の電解液型リチウムイオン二次電池で用いる正極集電体シート上に正極材料をキャスティングした正極シート、及び負極集電体シート上に負極材料をキャスティングした負極シートを作製する。その後、作製した正極シート及び負極シートの他、電池を構成する部材であるセパレータ、ラミネート箔、端子などを所定温度（例えば、４０〜１００℃）で、所定時間（例えば、３分〜２時間）乾燥する。その後、正極シート、セパレータ、負極シートを順に何層にも重ねて積層体とする。正極シート、負極シートに端子を溶接して内部電極を作製し、この内部電極を袋状のラミネート箔に挿入する。その後、上記（Ｃ）成分を袋状のラミネート箔に注入し、内部電極を（Ｃ）成分に充分含浸させる（必要に応じて減圧下で含浸）。内部電極に吸収されなかった余分な（Ｃ）成分を取り除くとともに、袋状のラミネート箔の注入口を熱融着し、袋状のラミネート泊を密封する。その後、所定の時間（例えば、３分〜２時間）、所定の温度（例えば、４０〜１００℃）で、得られた内部電極を熱処理することで、ゲル状高分子電解質を用いた電池が作製できる。こうして得られた本発明のゲル状高分子電解質を用いた電池は充電と放電を交互に行うことが可能な二次電池となる。
【００４７】
本発明のゲル状高分子電解質を用いた電池及びキャパシタを得る方法の一つとして、正極シート、セパレータ、負極シートをラミネートせずに積層した二次電池を例にとって説明する。例えば、まず、通常の電解液型リチウムイオン二次電池で用いる正極集電体シート上に正極材料をキャスティングした正極シート、及び負極集電体シート上に負極材料をキャスティングした負極シートを作製する。その後、作製した正極シート及び負極シートの他、電池を構成する部材であるセパレータ、缶、蓋、端子、パッキンなどを所定温度（例えば、４０〜１２０℃）で、所定時間（例えば、３分〜５時間）乾燥後、缶内に正極シート、セパレータ、負極シートを順に積層する。その後、上記（Ｃ）成分を缶に注入し、正極シート、セパレータ、負極シートに（Ｃ）成分を充分含浸させる（必要に応じて減圧下で含浸させる）。その後、この缶にパッキンを挟み、蓋をしてから、かしめて密封する。その後、所定の時間（例えば、３分〜２時間）、所定の温度（例えば、４０〜１００℃）で、熱処理することで、ゲル状高分子電解質を用いた電池が作製できる。こうして得られた本発明のゲル状高分子電解質を用いた電池は充電と放電を交互に行うことが可能な二次電池となる。
【００４８】
本発明のゲル状高分子電解質を用いた電池及びキャパシタを得る方法の一つとして、円筒形リチウム電池を例にとって説明する。例えば、まず、通常の電解液型リチウムイオン二次電池で用いる正極集電体シート上に正極材料をキャスティングした正極シート、及び負極集電体シート上に負極材料をキャスティングした負極シートを作製する。その後、作製した正極シート及び負極シートの他、電池を構成する部材である缶、蓋、端子、パッキンなどを所定温度（例えば、４０〜１００℃）で、所定時間（例えば、３分〜２時間）乾燥後、正極シート、セパレータ、負極シートを巻き取り機にて巻き取り海苔巻状にする。その後、この海苔巻状の内容物を缶に挿入し、正極負極端子を溶接する。その後、（Ｃ）成分を注入し、正極シート、負極シート、セパレータに（Ｃ）成分を充分含浸透させる。その後、缶にパッキンを挿み、蓋をしてから、かしめて密封する。その後、所定の時間（例えば、３分〜２時間）、所定の温度（例えば、４０〜１００℃）で、熱処理することで、ゲル状高分子電解質を用いた電池が作製できる。こうして得られた本発明のゲル状高分子電解質を用いた電池は充電と放電を交互に行うことが可能な二次電池となる。電池及びキャパシタの製造法の一例を記載したが、電池及びキャパシタの製造方法として知られている方法を用い作製することが可能である。
【００４９】
上記正極集電体シートとしては、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔、金箔、銀箔、チタン箔等が挙げられるが、高電位に対する安定性の見地からはアルミニウム箔であることが好ましい。前記正極材料としては、例えば、Ｌｉ1-xＣｏＯ2、Ｌｉ1-xＮｉＯ2、Ｌｉ1-xＭｎ2Ｏ4、Ｌｉ1-xＭＯ2、（０＜Ｘ＜１、ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ等の複合体）、Ｌｉ2-yＭｎ2Ｏ4（０＜ｙ＜２）、Ｌｉ1-xＶ2Ｏ5（０＜Ｘ＜１）、Ｌｉ2-yＶ2Ｏ5（０＜ｙ＜２）、Ｌｉ1-x′Ｎｂ2Ｏ5（０＜Ｘ′＜１．２）等の酸化物、Ｌｉ1-xＴｉＳ2、Ｌｉ1-xＭｏＳ2、Ｌｉ1-xＮｂＳｅ2、Ｌｉ1-ZＮｂＳｅ3（０＜Ｚ＜３）等の金属カルコゲナイド、ジチオール誘導体、ジスルフィド誘導体などの有機化合物、オリビン型ＬｉＦｅＯ4などが挙げられる。これらは単独で又は２種類以上を組み合わせて使用される。
【００５０】
前記負極集電体シートとしては、例えば、銅箔、ニッケル箔、金箔、銀箔等が挙げられ、良好な電子導電性、及び廉価性の見地からは銅箔であることが好ましい。前記負極材料としては、例えば、金属リチウム、アルミ・リチウム合金、マグネシウム・アルミ・リチウム合金等の金属リチウム、グラファイト、非晶質炭素、低温焼成高分子等の炭素材料、ＡｌＳｂ、Ｍｇ2Ｇｅ、Ｎ系材料、ＳｎＭ′系酸化物（Ｍ′はＳｉ、Ｇｅ、Ｐｂ等を示す）、Ｓｉ1-yＭ″yＯZ（Ｍ″はＷ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂ等を示す。ｙは０〜１の数、ｚは１〜２の数を示す。）等の複合酸化物、酸化チタン、酸化鉄などの金属酸化物のリチウム固溶体、Ｌｉ7ＭｎＮ4、Ｌｉ3ＦｅＮ4、Ｌｉ3-xＣｏｘＮ、Ｌｉ3-xＮｉＮ、Ｌｉ3-xＣｕxＮ、Ｌｉ3ＢＮ2、Ｌｉ3ＡｌＮ2、Ｌｉ3ＳｉＮ3等の窒化物などのセラミックスなどが挙げられる。これらは単独で又は２種類以上を組み合わせて使用される。
【００５１】
具体的に正電極は、例えば、アルミ箔上に正極材料とバインダを混練して得たペーストを塗布し、乾燥することによって得られる。
負電極は、例えば、銅箔上に負極材料とバインダを混練して得たペーストを塗布し、乾燥することによって得られる。
セパレータとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを用いた多孔質体が使用できる。（多孔体の、空隙率、孔の平均直径についても述べてください。）
ラミネート箔としては、アルミニウム箔、ニッケル箔、金箔、銀箔、銅箔、チタン箔等が挙げられる。
スペーサーとしては、シリコンラバー、ポリテトラフルオロエチレンラバー、ポリテトラフルオロエチレンシート、シリコンシート等が挙げられる。
【実施例】
【００５２】
以下、本発明の実施例及びその比較例によって本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５３】
＜アクリルポリマーＡ〜Ｊの製造方法＞
混合機及び冷却器を備えた反応器に窒素雰囲気下（又は、窒素気流下）にて、表１（配合単位は質量部）に示す配合物（配合１）を入れ、大気圧（１０１３ｈＰａ）下、８５℃に加熱し、表１に示す配合物（配合２）を２時間で滴下し、２時間保温する。次に表１に示す配合物（配合３）を１時間で滴下し、更に３時間保温する。冷却後、アクリルポリマーワニスＡ〜Ｊを得る。このアクリルポリマーワニスＡ〜Ｊの質量平均分子量は、以下に示す方法で測定した（表２参照）。
【００５４】
【表１】
【００５５】
［質量平均分子量の測定方法］
ゲルパーミエイションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ）により標準ポリスチレンによる検量線を用いて測定する。
〈ＧＰＣ条件〉
使用機器：日立６３５型ＨＰＬＣ〔株式会社日立製作所〕
カラム：ゲルパックＲ４４０、Ｒ４５０、Ｒ４００Ｍ〔日立化成工業株式会社製商品名〕
溶離液：テトラヒドロフラン
測定温度：４０℃
流量：２．０ｍｌ／ｍｉｎ．
検出器：示差屈折計
【００５６】
アクリルポリマーＡ〜Ｊの構造式を以下に示す。
【００５７】
【化７】
【００５８】
【表２】
【００５９】
【化８】
構造単位１（ｐ）（Ｒ＝水素、Ｒ1＝メチル基）：４０モル％
構造単位２（ｑ）：６０モル％
質量平均分子量：１２０００
【００６０】
【化９】
構造単位１（ｐ）（Ｒ＝水素、Ｒ1＝エチル基）：４０モル％
構造単位２（ｑ）：６０モル％
質量平均分子量：９５００
【００６１】
【化１０】
構造単位１（ｐ）（Ｒ＝水素、Ｒ1＝ブチル基）：４０モル％
構造単位２（ｑ）：６０モル％
質量平均分子量：１０４００
【００６２】
実施例１
アクリルポリマーＡ（ワニス）９．５ｇと（Ａ）アミノ基を２つ以上有する化合物としての２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン０．５ｇとを、１ｍｏｌ／ｌ ＬｉＰＦ6、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）及びエチレンカーボネート（ＥＣ）を含む（体積比：１／１／１）（Ｂ）アルカリ金属塩の非水電解液（Ｂ）１５７ｇに溶解し、重合性樹脂組成物を調製した。さらに、直径２．０ｃｍ、高さ１８ｍｍの円筒形のステンレス製コイン外装容器（ステンレス厚さ２５０μｍ）の内側を当該重合性樹脂組成物で満たした。ポリプロピレン製のパッキンを介して、ステンレス製のキャップを被せ、ステンレス製コイン容器からはみ出た余分な重合性樹脂組成物を拭き取り、コイン電池作製用のかしめ器で密封して評価用セルを作製した。この評価用セルを８０℃で１時間熱処理し、本発明のゲル状高分子電解質を得た。その後、当該ゲル状高分子電解質に電極端子を付けた。ゲル状高分子電解質のイオン伝導率は、２５℃にて評価セルの電極間に交流を印加して抵抗成分を測定する交流インピーダンス法を用いて行い、コール・コールプロットの実数インピーダンス切片から計算した。イオン伝導率の結果を表３に示す。
【００６３】
実施例２
アクリルポリマーＡ（ワニス）９．０ｇと（Ａ）アミノ基を２つ以上有する化合物としての２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン１．０ｇとを、１ｍｏｌ／ｌ ＬｉＰＦ6、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）およびエチレンカーボネート（ＥＣ）を含む（体積比：１／１／１）（Ｂ）アルカリ金属塩の非水電解液（Ｂ）２４０ｇに溶解し、銃合成樹脂組成物を調製した。さらに、直径２．０ｃｍ、高さ１８ｍｍの円筒形のステンレス製コイン外装容器（ステンレス厚さ２５０μｍ）の内側を当該重合性樹脂組成物で満たした。ポリプロピレン製のパッキンを介して、ステンレス製のキャップを被せ、ステンレス製コイン容器からはみ出た余分な重合性樹脂組成物を拭き取り、コイン電池作製用のかしめ器で密封して評価用セルを作製した。この評価用セルを８０℃で１時間熱処理し、本発明のゲル状高分子電解質を得た。その後、当該ゲル状高分子電解質に電極端子を付けた。ゲル状高分子電解質のイオン伝導率は、２５℃にて評価セルの電極間に交流を印加して抵抗成分を測定する交流インピーダンス法を用いて行い、コール・コールプロットの実数インピーダンス切片から計算した。イオン伝導率の結果を表３に示す。
【００６４】
実施例３〜１９
本発明のアクリルポリマー（ワニス）、（Ａ）アミノ基を２つ以上有する化合物としての多官能ジアミン、及び（Ｂ）アルカリ金属塩の非水電解液を表３に示す配合で調製してゲル組成溶液を調製した。実施例２と同様の方法で評価用セルを作製した後、この評価用セルを８０℃で１時間熱処理し、本発明のゲル状高分子電解質を得た。その後、当該ゲル状高分子電解質に電極端子を付けた。更に実施例2と同様の方法でゲル状高分子電解質のイオン伝導率を算出した。その結果を表３に示す。
【００６５】
比較例１
平均分子量１１３６のポリエチレングリコールジメタクリレート（新中村化学社製）１００ｇと熱重合開始剤として過酸化ベンゾイル０．１ｇを、１ｍｏｌ／ｌ ＬｉＰＦ6のジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）（体積比：１／１／１）を含む電解液９００ｇに溶解し、重合性樹脂組成物を調製した。さらに、直径２．０ｃｍ、高さ１８ｍｍの円筒形のステンレス製コイン外装容器（ステンレス厚さ２５０μｍ）の内側を重合性樹脂組成物で満たした。ポリプロピレン製のパッキンを介して、ステンレス製のキャップを被せ、ステンレス製コイン容器からはみ出た余分な重合性樹脂組成物を拭き取り、コイン電池作製用のかしめ器で密封して評価用セルを作製した。この評価用セルを８０℃で３時間熱処理し、ゲル状高分子電解質を得た。その後、当該ゲル状高分子電解質に電極端子を付けた。ゲル状高分子電解質のイオン伝導率は、２５℃にて評価セルの電極間に交流を印加して抵抗成分を測定する交流インピーダンス法を用いて行い、コール・コールプロットの実数インピーダンス切片から計算した。イオン伝導率の結果を表３に示す。
【００６６】
【化１１】
ポリエチレングリコールジメタクリレート（新中村化学社製、ｎ≒２２）
【００６７】
比較例２
メチルメタクリレート４５ｇ、アクリロニトリル４５ｇ、トリエチレングリコールジメタクリレート１０ｇと過酸化ベンゾイル０．１ｇを、１ｍｏｌ／ｌ ＬｉＰＦ6のジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）（体積比：１／１／１）を含む電解液９００ｇに溶解し、重合性樹脂組成物を調製した。さらに、直径２．０ｃｍ、高さ１８ｍｍの円筒形のステンレス製コイン外装容器（ステンレス厚さ２５０μｍ）の内側を重合性樹脂組成物で満たした。ポリプロピレン製のパッキンを介して、ステンレス製のキャップを被せ、ステンレス製コイン容器からはみ出た余分な重合性樹脂組成物を拭き取り、コイン電池作製用のかしめ器で密封して評価用セルを作製した。この評価用セルを８０℃で３時間熱処理し、ゲル状高分子電解質を得た。その後、当該ゲル状高分子電解質に電極端子を付けた。ゲル状高分子電解質のイオン伝導率は、２５℃にて評価セルの電極間に交流を印加して抵抗成分を測定する交流インピーダンス法を用いて行い、コール・コールプロットの実数インピーダンス切片から計算した。イオン伝導率の結果を表３に示す。
【００６８】
【化１２】
（トリエチレングリコールジメタクリレート）
【００６９】
比較例３
ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合物（エルフ・アトケム社製）１ｇを、アセトン５ｇに溶解した。この溶液を、ガラス基板上にアプリケーターで塗布し、常圧下アルゴン雰囲気中２時間放置した後、真空下６０℃で１２時間乾燥してアセトンを除去し、膜厚が４０μｍのポリマーフィルムを得た。このポリマーフィルムを１ｍｏｌ／ｌ ＬｉＰＦ6のジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）（体積比：１／１／１）の混合系電解液により膨潤させて比較例３による高分子電解質を得た。２５℃において高分子電解質をステンレス鋼電極で挟み込むことで電気化学セルを構成し、電極間に交流を印加して抵抗成分を測定する交流インピーダンス法を用いて行い、コール・コールプロットの実数インピーダンス切片からイオン伝導率を計算した。イオン伝導率の結果を表３に示す。
【００７０】
【化１３】
（ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合物（エルフ・アトケム社製））
【００７１】
【表３】
【００７２】
（１）コイン電池の作製
ポリフッ化ビニリデン（呉羽化学工業社製）５．０ｇ、活物質（日立化成工業株式会社製、商品名：ＭＡＧ、塊状人造黒鉛、平均粒径２０μｍ）９５．０ｇを配合した後、ＮＭＰを全固形分が４５質量％となるように加えて混練し、スラリーを調製した。このスラリーを合剤層の乾燥質量がそれぞれ１２．５ｍｇ／ｃｍ2となるように集電体（日立電線株式会社製、圧延銅箔、厚み１４μｍ、２００×１００ｍｍ）の片側表面にマイクロアプリケーターで均一に塗布した。
【００７３】
次いで、塗工物を、９０℃の熱風乾燥機で１時間乾燥して合剤層を形成した後、ロールプレス機で合剤層のかさ密度が１．５ｇ／ｃｍ3となるように圧縮成形し、直径０．９ｃｍの円形に切断し、作用極を準備した。
【００７４】
これとは別に、表面を軽く磨いた厚さ１ｍｍの金属リチウム（三井金属工業株式会社製）を直径１．５ｃｍの円形に切断して対極として準備した。また、作用極と対極とを分離するための絶縁体として、セパレータ（東燃タピルス株式会社製、微細孔ポリオレフィン、厚み２５μｍ、以下同様）を直径１．８ｃｍの円形に切り出して準備した。
【００７５】
アルゴンガス充填雰囲気下のグローブボックス中で、直径２．０ｃｍのステンレス製コイン外装容器に、上記作用極と対極を、作用極−セパレータ−対極の順に積層した。このときセパレータを積層する前後で実施例１、２、３、４、５、８、１５、１８及び比較例１、２で調製したゲル状高分子電解質を数滴垂らした。さらに、スペーサーとして直径１．５ｃｍの円形に切断した銅箔を用いてスペーサー部分の合計が２４０μｍになるように重ね合わせ、ポリプロピレン製のパッキンを介して、ステンレス製のキャップを被せ、コイン電池作製用のかしめ器で密封して評価用セルを作製した。この評価用セルを８０℃で１時間熱処理した後、負極評価用電池を作製した。
【００７６】
（２）コイン電池のレート特性の評価
上記で作製したコイン電池について、充放電装置（東洋システム株式会社製、ＴＯＳＣＡＴ３１００）を用い、２５℃の恒温槽中、充電電流０．２ｍＡ（０．０８Ｃ）で０Ｖまで定電流充電を行った。なお、この定電流充電は、対極がリチウム金属であるので、電位の関係上、作用極が正極になるため、正確には放電である。しかし、ここでは、作用極の黒鉛へのリチウムイオンの挿入反応を「充電」と定義する。
【００７７】
電圧が０Ｖに達した時点で定電圧充電に切り替え、さらに電流値が０．０２ｍＡに減衰するまで充電を続けた後、放電電流０．２ｍＡ（０．０８Ｃ）で放電終止電圧１．５Ｖに達するまで定電流放電を行った。その後、定電流放電時の終止電圧を１Ｖに変えること以外は初回充放電と同様の条件で更に３サイクル行った（放電０．０８Ｃ）。
【００７８】
その後、定電流放電時の放電電流を０．７ｍＡ（０．２７Ｃ）に上げた以外は先の３サイクルと同様の条件で１サイクル行った。次に放電電流を１．３ｍＡ（０．５Ｃ）、２．６ｍＡ（１．０Ｃ）、３．９ｍＡ（１．５Ｃ）、５．２ｍＡ（２．０Ｃ）と上げていき、各１サイクルずつ充放電を繰り返した。４サイクル目の０．０８Ｃでの放電容量に対する８サイクル目の２．０Ｃでの放電容量の割合を百分率で表し、レート特性を評価した。値が大きいほどレート特性が良いことを示す。
上記、実施例及び比較例の結果を表４に示した。
【００７９】
【表４】
【００８０】
表３に示すように、本発明のゲル状高分子電解質（実施例１〜１９）は、比較例１〜３のゲル状高分子電解質に比べイオン伝導率が高く優れている。表４に示すように、本発明のゲル状高分子電解質（実施例２０〜２７）は、比較例４〜５のゲル状高分子電解質に比べコイン電池のレート特性が優れている。
【００８１】
本発明のアクリルポリマーを用いたゲル状高分子電解質は、イオン伝導率が高く優れる。アクリルポリマーを用いたゲル状高分子電解質は、サイクル特性、大電流での放電特性に優れる。
【技術分野】
【０００１】
本発明はアクリルポリマー、その合成方法、及びこれを用いた重合性樹脂組成物、ゲル状高分子電解質に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子技術の進歩により、電子機器の性能が向上し、小型、ポータブル化が進み、電源として高エネルギー密度の電池が望まれている。従来の二次電池として、鉛電池、ニッケル−カドミウム電池が挙げられるが、エネルギー密度を得るという点では未だ不十分である。そこで、これらの電池に替わるものとして、高エネルギー密度のリチウム二次電池が開発され、急速に普及している。
【０００３】
リチウム二次電池は、一般に３Ｖ以上の高電圧が得られ、且つ、軽量・高容量であるため、様々な用途に応用されている。リチウム二次電池用の電解質としては、一般的にリチウム塩をカーボネート系の非プロトン性溶媒に溶解した非水電解液が用いられている。しかしながら、非水電解液を使用したリチウム電池は、電池温度が高くなった場合、電池内部で非プロトン性溶媒の揮発が生じるため、電池の膨れが生じたり、リーク弁からの揮発ガスの拡散や漏液が生じたりするという問題点を有している。また、非水電解液を使用したリチウム二次電池でしばしば問題となるのが、負極から正極方向に生長するリチウムのデンドライト状析出による内部ショートであり、非水電解液では特にこのデンドライト析出によるショート事故の制御が特に困難である。非水電解液自身は流動体であり、本質的にデンドライトの成長を抑制することができない。
【０００４】
このような問題点を解決するため、高分子電解質を利用する電池系が考案され、現在、研究開発が盛んに行われている。この高分子電解質は、ポリマーにアルカリ金属塩を均一に固溶させたイオン伝導体であり、溶媒を使用していないので、揮発ガスの拡散や漏液の心配がなく、また電解質全面に電流が均一に流れるため、リチウムデンドライトの発生・生長を抑制することが可能であると言われている。
【０００５】
近年、ポリエチレンオキシド成分を有する高分子電解質の研究が盛んに行われている。例えば、特許第１８９８０６７号公報（特許文献１）に記載されているようなエチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合物の両末端を架橋させる方法や、特開平２−７９３７５号公報（特許文献２）に記載されているようなポリエチレングリコール成分を有するモノマーとウレタン基を有するモノマーを、重合して高分子量化あるいは三次元架橋化させることにより、機械強度を向上させ、反面、結晶化に伴うイオン伝導率の低下をも防止し、実用性のあるポリマーを得ようとする方法が知られている。
【０００６】
しかしながら、このような高分子電解質は、イオン伝導率が室温で１０-5Ｓ／ｃｍ程度であり、非水電解液と比較して２桁程度低いという問題点がある。そのため、上述したような高分子電解質電池を使用した電池は、電池の内部抵抗値が大きくなり、単位時間当たりに取り出せる電流出力が非水電解質二次電池と比べて格段に劣っている。その結果、高分子電解質電池は、使用用途が限定されてしまう等の不都合があった。このことから、産業上、実用的な値とされる１０-3Ｓ／ｃｍ以上のイオン伝導率を有する高分子電解質が求められ、盛んに検討されている。
【０００７】
高分子電解質のイオン伝導率を解決する方法の一つとして、ポリマー中に非水電解液を保持させたゲル状の高分子電解質がある。例えば特表平８−５０７４０７号公報（特許文献３）に記載されているようなポリフッ化ビニリデンを非水電解液で膨潤させたゲル電解質は、室温で１０-3Ｓ／ｃｍ以上のイオン伝導率を示し、良好な電池性能をしめす。しかし、ポリフッ化ビニリデンは、非水電解液の保持性が低く、非水電解液で問題であった揮発性ガスの拡散や漏液を改善できない。一方、非水電解液の保持性を高めるために、非水電解液と高い親和性を有するポリエチレンオキシド系のポリマーを用いたゲル状高分子電解質が広く検討されており、現在までにこのゲル状高分子電解質を用いたリチウム電池は、ほぼ実用化レベルに至っている（非特許文献１）。しかし、ポリエチレンオキシド系ポリマーを用いたリチウム電池は、小電流での放電時には充分な電池性能を示すが、大電流での放電時には、電極／ゲル状高分子電解質間の界面抵抗が大きく、電池性能を充分なレベルに保持することが困難であるという問題点があった。
【０００８】
また、米国特許第５６０３９８２号明細書（特許文献４）及び米国特許第５６０９９７４号明細書（特許文献５）に記載されているような三次元架橋型のアクリルポリマーを用いたゲル電解質は、数種類のアクリルモノマーと架橋剤である２官能アクリルモノマーを非水電解液に溶かし、熱あるいは光により架橋反応させて１０-3Ｓ／ｃｍ以上のイオン伝導率を有するゲル状高分子電解質を調製している。この方法は、アクリルモノマーを非水電解液に溶解させても、溶液粘度はそれほど大きくならず、電極への濡れ性に優れているので界面抵抗を非水電解液レベルまで低減できるという利点がある。しかしこの方法は、二種類以上のアクリレートを使用するため重合が不均一に進行し、また、アクリルモノマー自身の重合性が充分ではないため残存二重結合が多く、サイクル特性が低下するという問題点があった。
【０００９】
【特許文献１】特許第１８９８０６７号公報
【特許文献２】特開平２−７９３７５号公報
【特許文献３】特表平８−５０７４０７号公報
【特許文献４】米国特許第５６０３９８２号明細書
【特許文献５】米国特許第５６０９９７４号明細書
【非特許文献１】Ｍａｓａｙｕｋｉ Ｍｏｒｉｔａ ｅｔ ａｌ． Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．１３７，Ｎｏ．１１， ３４０１−３４０４（１９９０）： Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｉｎ ｓｏｌｉｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）−ｇｒａｆｔｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記高分子電解質の種々問題点を解決するために鋭意検討したものであり、本発明の目的は、特殊な製造工程などを必要としなくても、高イオン伝導率を実現することにより、大電流での放電時にも電池性能を充分なレベルに保持し、長寿命で安定した電池性能を得ることができるアクリルポリマー、その合成方法、及びこれを用いた重合性樹脂組成物、ゲル状高分子電解質を提供することにある。また本発明の他の目的は、従来の高分子電解質を用いたリチウム二次電池よりも、サイクル特性、大電流での放電特性に優れたアクリルポリマー、その合成方法、及びこれを用いた重合性樹脂組成物、ゲル状高分子電解質を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の発明者らは、上記アクリルポリマーとして、エポキシ基を有する特定構造のアクリルポリマーを使用することにより、ラジカル開始剤を用いることなく高イオン伝導率を有するゲル状高分子電解質を実現できることを見出し、本発明に至ったものである。
具体的に、本発明は、以下に関する。
［１］一般式（１）で示される（メタ）アクリレートに由来する構造単位１を１〜９９モル％と、一般式（２）で示されるエポキシ基を有する構造単位２を１〜９９モル％とを有するアクリルポリマーであって、前記アクリルポリマーの質量平均分子量が１，０００〜１００，０００であることを特徴とする、アクリルポリマーに関する。
【００１２】
【化１】
（式（１）中、Ｒは水素あるいはメチル基を表し、Ｒ1は水素、Ｃ１〜Ｃ８の直鎖アルキル基あるいはＣ３〜Ｃ８の脂環式アルキル基を表す。）
【００１３】
【化２】
（式（２）中、Ｒは水素あるいはメチル基を表す。Ｒ2は、単結合又はＣ１〜Ｃ１０の直鎖アルキレン基を表す。Ｘは、単結合、Ｏ、Ｓ、ＮＨ、ＮＲ0（ここでＲ0はＨまたはＣ１〜Ｃ１０の炭化水素基を表す）のいずれかを表す。）
［２］［１］記載のアクリルポリマーの合成方法であって、該アクリルポリマーの合成において、溶媒として、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート及びメチルエチルカーボネートから成る群より選択される溶媒を用いる、アクリルポリマーの合成方法に関する。
［３］［１］記載のアクリルポリマーまたは［２］記載のアクリルポリマーの合成方法により合成してなるアクリルポリマーと、（Ａ）アミノ基を２つ以上有する化合物と、（Ｂ）アルカリ金属塩の非水電解液とを含むことを特徴とする、重合性樹脂組成物に関する。
［４］［３］記載の重合性樹脂組成物に、熱を加えて重合反応を生じさせ、該重合性樹脂組成物をゲル化させることによって得られることを特徴とするゲル状高分子電解質に関する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、特殊な製造工程などを必要としなくても、高イオン伝導率を実現することにより、大電流での放電時にも電池性能を充分なレベルに保持し、長寿命で安定した電池性能を得ることができるアクリルポリマー、その合成方法、及びこれを用いた重合性樹脂組成物、ゲル状高分子電解質を提供することが可能となった。
本発明のゲル状高分子電解質は、溶媒を使用していないので、揮発ガスの拡散や漏液の心配がなく、また電解質全面に電流が均一に流れるため、リチウムデンドライトの発生・生長を抑制することが可能である。
本発明のゲル状高分子電解質は、ポリフッ化ビニリデンのようなフッ素含有ポリマーを使用しないため、環境に対する負荷が少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明について詳述する。
（１）アクリルポリマーの構成
本発明は、一般式（１）で示される（メタ）アクリレートに由来する構造単位１と、一般式（２）で示されるエポキシ基を有する構造単位２とを有するアクリルポリマーである。以下、本発明のアクリルポリマーについて、各構造単位ごとに説明する。
【００１６】
（１−１）構造単位１
構造単位１は、以下の一般式（１）で示される（メタ）アクリレートに由来する２価の基である。
【００１７】
【化３】
【００１８】
式（１）中、Ｒは水素あるいはメチル基を表す。Ｒ1は水素、Ｃ１〜Ｃ８、好ましくはＣ１〜Ｃ４の直鎖アルキル基、あるいはＣ３〜Ｃ８、好ましくはＣ４〜Ｃ７の脂環式アルキル基を表す。
【００１９】
（１−２）構造単位２
構造単位２は、以下の一般式（２）で示されるエポキシ基を有する２価の基である。
【００２０】
【化４】
式（２）中、Ｒは水素あるいはメチル基を表す。Ｒ2は単結合、又はＣ１〜Ｃ１０、好ましくはＣ１〜Ｃ８の直鎖アルキレン基を表す。Ｘは、単結合、Ｏ、Ｓ、ＮＨ、ＮＲ0（ここでＲ0はＨまたはＣ１〜Ｃ１０、好ましくはＣ１〜Ｃ８、より好ましくはＣ２〜Ｃ４の炭化水素基を表す）のいずれかを表す。
【００２１】
（１−３）その他の構造単位
本発明のアクリルポリマーは、上記構造単位１及び２の他、他の構造単位を含んでもよい。他の構造単位としては、例えば、
（式中、Ｒ1は水素又はメチル基、Ｒ2及びＲ3はそれぞれ独立に水素又はＣ１〜Ｃ４のアルキル基を表す）が挙げられる。
【００２２】
（１−４）各構造単位の含有量
本発明における一般式（１）で示される構造単位１の含有量は、アクリルポリマーに含まれる全構造単位の合計モル数を１００モル％とした場合、例えば、１〜９９モル％であり、１〜９５モル％とすることが好ましく、１５〜９０モル％とすることがより好ましく、２５〜８０モル％とすることがさらに好ましい。構造単位１の含有量が１モル％以上であれば、イオン伝導率が低下することもなく、９９モル％以下であれば十分な電解液保持性を発揮することができる。
【００２３】
本発明における一般式（２）で示される構造単位２の含有量は、アクリルポリマーに含まれる全構造単位の合計モル数を１００モル％とした場合、１〜９９モル％であり、２〜９０モル％とすることが好ましく、３〜８５モル％とすることがより好ましい。この含有量が１モル％以上であれば、ポリマーのゲル化が困難になることもなく、８５モル％以下であれば、イオン伝導率が低下することもないので好ましい。
ただし、上述した各構造単位のモル％は、アクリルポリマーに含まれる全構造単位の合計モル数を１００モル％とした値であり、かつ、構造単位１〜２のモル％の合計が１００モル％を超えることはない。アクリルポリマーが任意に他の構造単位を含む場合、構造単位１〜２及び当該他の構造単位のモル％の合計が１００モル％を超えることはない。
【００２４】
より具体的には、本発明のアクリルポリマーが以下の式で表される場合、
（式中のＲ、Ｒ1、Ｒ2、Ｘは、前記式（１）と式（２）と同様である。）
通常、ｐ：ｑは、（３５〜９５）：（１〜９９）、好ましくは、（３０〜９０）：（２〜９０）、より好ましくは、（２５〜８５）：（３〜８５）である。
また、下記構造単位は、アクリルポリマー中に２種類以上存在していてもよい。
【００２５】
（１−５）質量平均分子量
本発明のアクリルポリマーの質量平均分子量は、１，０００〜１００，０００であり、３，０００〜５０，０００が好ましく、５，０００〜３０，０００がより好ましい。この質量平均分子量が１，０００以上であれば、非水電解液の保持性が低下することもなく、１００，０００以下であれば、本発明のアクリルポリマーの非水電解液への高い溶解性が保持でき、電極への濡れ性が悪くなることもないので好ましい。質量平均分子量は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ）により標準ポリスチレンによる検量線を用いて測定される。
【００２６】
（２）アクリルポリマーの合成方法
本発明に用いられるアクリルポリマーは、特に限定されるものではないが、例えば、次の合成方法により得られる。
合成方法
前記一般式（１）で示される構造単位１を形成するための（メタ）アクリレート（以下、モノマー（ａ）という）と、前記一般式（２）で示される構造単位２を形成するためのエポキシ基を有する（メタ）アクリレート（以下モノマー（ｂ）という）とを共重合してポリマーを合成する。
【００２７】
この方法では、上記モノマー（ａ）及び（ｂ）を溶液重合、乳化重合、懸濁重合等の方法により重合する。重合は、例えば、大気圧（約１０１３ｈＰａ）の下、反応温度８０〜８５℃で２〜５時間行われる。重合に際しては、任意に溶媒及び重合開始剤を使用することができる。溶液重合においては、例えば、有機溶媒として、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等のカーボネート系、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等の含窒素系極性溶媒が使用できる。また、重合開始剤としては、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート等の有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスバレロニトリル等のアゾビス系化合物などが使用できる。溶媒の使用量は、用いるモノマーの全量を１００質量部とした場合、例えば４０〜１９００質量部、好ましくは、５０〜９００質量部であることが適当である。重合開始剤の使用量は、アクリルポリマー総量に対して０．１〜１０質量％であることが好ましく、より好ましくは、１〜６質量％である。
【００２８】
（２−１）各モノマー
本発明に用いるアクリルポリマーの合成に用いられるモノマー（ａ）は、通常、以下の式（ａ）で示される、（メタ）アクリル酸アルキルエステルである。
【００２９】
【化５】
式中、Ｒは水素あるいはメチル基を表す。Ｒ1は水素、Ｃ１〜Ｃ８、好ましくはＣ１〜Ｃ４の直鎖アルキル基、あるいはＣ３〜Ｃ８、好ましくはＣ４〜Ｃ７の脂環式アルキル基を表す。
【００３０】
具体的なモノマー（ａ）としては、特に制限はないが、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル等の（メタ）アクリル酸アルキルエステル又は、（メタ）アクリル酸シクロアルキルエステル、メタクリル酸、アクリル酸などが挙げられる。これらのモノマーは、単独で又は２種類以上組み合わせて使用される。
【００３１】
本発明に用いるアクリルポリマーの合成に用いられるモノマー（ｂ）は、通常、以下の式（ｂ）で示される、エポキシ基を有する（メタ）アクリレートである。
【００３２】
【化６】
式中、Ｒは水素あるいはメチル基を表す。Ｒ2は、単結合又はＣ１〜Ｃ１０、好ましくはＣ１〜Ｃ８の直鎖アルキレン基を表す。Ｘは、単結合、Ｏ、Ｓ、ＮＨ、ＮＲ0（ここでＲ0はＨまたはＣ１〜Ｃ１０、好ましくはＣ１〜Ｃ８、より好ましくはＣ２〜Ｃ４の炭化水素基を表す）のいずれかを表す。
具体的なモノマー（ｂ）としては、特に制限はないが、例えば、グリシジル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、３−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
これらのモノマーは、単独で又は２種類以上組み合わせて使用される。
【００３３】
（３）重合性樹脂組成物
本発明の重合性樹脂組成物は、重合性物質である上記アクリルポリマーと、同じく重合性物質である（Ａ）アミノ基を２つ以上有する化合物と、（Ｂ）アルカリ金属塩の非水電解液とを含む。反応の詳細は後述するが、この重合性物質と（Ａ）は熱を加えることにより（Ｂ）の非水電解液中で架橋・重合し、ゲル状の高分子電解質となる。
【００３４】
（３−１）重合性物質
重合性物質とは、加熱することにより重合（架橋）してポリマーを形成する物質を意味する。重合性物質は、上述のように上記アクリルポリマーと、（Ａ）アミノ基を２つ以上有する化合物とがある。
アミノ基を２つ以上有する化合物は、重合性多官能化合物とも呼ばれる。「多官能」とは、該化合物がアミノ基を２つ以上、好ましくは、２〜１０、より好ましくは２〜６有することをいう。このような重合性多官能化合物が存在する場合、本発明のアクリルポリマーの側鎖に存在するエポキシ基と、重合性多官能化合物が有するアミノ基とが重合（架橋）し、ゲル状の高分子を形成する。
【００３５】
アミノ基を２つ以上有する化合物としては、特に制限はないが、ｍ−キシレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、２−メチルペンタメチルジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、イソフォロンジアミン」、１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス（４−アミノシクロヘキシ）メタン、ノルボルネンジアミン、１，２−ジアミノシクロヘキサン、ビス（３−メチル−４−アミノシクロヘキシル）メタン、ジアミノジフェニルメタン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン、ポリオキシプロピレンジアミン、ジアミノジフェニルエーテル、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニルスルホン、ビス（４−（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、ビス（４−（４−アミノフェノキシ）オクタフルオロビフェニル、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）テトラフルオロベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）テトラフルオロベンゼン、１，５−ジアミノナフタレン、３，３−ジクロロベンジジン、４，４'−メチレン−ビス（２−クロロアニリン）等のジアミン化合物、ジエチルトリアミン、ポリオキシプロピレントリアミン、Ｎ−アミノエチルピペラジン等のトリアミン化合物、トリエチルテトラミン等のテトラアミン化合物、テトラエチレンペンタミン等のペンタアミン化合物などが挙げられる。
【００３６】
これらのアミノ基を２つ以上有する化合物は、単独で又は２種類以上組み合わせて使用される。アミノ基を２つ以上有する化合物の配合量は、アクリルポリマー１００質量部に対して１〜３００質量部が好ましく、２〜２００質量部がより好ましく、５〜１００質量部が特に好ましい。１質量部以上であれば、良好な電解液保持性が得られ、３００質量部以下であれば、高いイオン伝導率が得られる。
【００３７】
（３−２）非水電解液（Ｂ）
本発明の非水電解液（Ｂ）は、アルカリ金属塩と、該アルカリ金属塩を溶解可能な非水溶媒とを含む。
アルカリ金属塩としては、特に制限はないが、実用的な観点から、例えばＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣ2Ｆ9ＳＯ3、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2などのリチウム化合物が好ましい。これらのリチウム化合物は、単独で又は２種類以上を組み合わせて用いられ、これらの塩のうちで特に好ましい塩はＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、及びＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2である。本発明におけるアルカリ金属塩の配合量は、（Ｂ）成分の総量中に０．１〜５．０モルとすることが好ましく、０．２〜４．０モルとすることがより好ましく、０．５〜３．０モルとすることが特に好ましい。この配合量が０．１モル以上５．０モル以下であれば、高いイオン伝導率を得ることができる。
【００３８】
上記アルカリ金属塩を溶解可能な非水溶媒としては、化学的に安定で非水系であれば特に制限はないが、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート等のカーボネート化合物、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、ポリエチレンオキシド等のエーテル化合物、γ−ブチロラクトン、プロピロラクトン等のラクトン化合物等が挙げられる。これらの非水溶剤は単独で又は２種類以上を組み合わせて使用される。
【００３９】
当該非水溶媒の配合量は、（Ｂ）成分の総量中５５〜９８質量％とすることが好ましく、８０〜９７質量％とすることがより好ましく、９０〜９５質量％とすることが特に好ましい。この非水溶媒の割合が５５質量％以上であれば、高いイオン伝導率を得ることができ、また、９８質量％以下であれば、機械強度が低下することもない。
【００４０】
本発明における（Ｂ）アルカリ金属塩を含む非水電解液の配合量は、重合性物質及び（Ｂ）成分の総量中５０〜９９質量％とすることが好ましく、７０〜９８質量％とすることがより好ましく、８０〜９７質量％とすることが特に好ましい。
【００４１】
（４）ゲル状高分子電解質
（４−１）ゲル状高分子電解質の構造等
本発明のゲル状高分子電解質は、上記重合性樹脂組成物に熱を加え、重合（架橋）反応を生じさせ、該重合性樹脂組成物をゲル化させることによって得られる。例えば、アクリルポリマーとジアミノジフェニルスルホンを使用すると、アクリルポリマーがジアミノジフェニルスルホンによって架橋している構造となる。
本発明のゲル状高分子電解質は、通常１０〜１×１０6ＰａＳ、好ましくは５０〜１×１０5ＰａＳの粘度を有する。
【００４２】
（４−２）ゲル状高分子電解質の製法
本発明のゲル状高分子電解質は、上記重合性樹脂組成物に対し、（Ａ）成分としてアミノ基を２つ以上有する化合物を加え、加熱することにより得られる。より具体的に、まず溶液状の上記重合性樹脂組成物を所望の厚さのスペーサーを設けたガラス基板上に塗布し、さらに、別のガラス基板を被せて完全に密封する。その後、この重合性樹脂組成物に、加熱してフィルム状のゲル状高分子電解質を作製する。よって、本発明のゲル状高分子電解質は、このような加熱工程を設けることにより作製される。
【００４３】
加熱温度は、２０℃〜１５０℃であることが好ましく、３０℃〜１４０℃であることがより好ましく、４０〜１４０℃であることが特に好ましい。加熱が２０℃以上であれば、熱硬化や熱による不溶化が十分に進行し、十分な膜強度が得られるので好ましい。加熱時間は、３分以上であることが好ましく、３０分以上であることがより好ましく、１〜３時間が特に好ましい。加熱時間が３分以上であれば、熱硬化や熱による不溶化が十分に進行し、十分にゲル化し得る。また、使用する電解液の沸点等を考慮した場合、加熱温度は９０〜１００℃が好ましい。
【００４４】
（５）用途
本発明のゲル状高分子電解質は、負極に黒鉛等の層間化合物を用いたリチウム二次電池、負極にリチウム金属を用いたリチウム二次電池、リチウム一次電池、電気二重層キャパシタ、酵素センサ用電極材料等の電気化学的デバイスの電解質として用いることができる。特に電池の電解質として好ましく用いられる。また、本発明のゲル状高分子電解質を用いた電池は、携帯電話、ＰＨＳ、ノート型パソコン、携帯音楽機器、ゲーム機器、携帯端末等の小型電子機器の主電源又はバックアップ用電源として用いることができ、さらに、据え置き型のロードレベリング用電源、停電時のバックアップ用電源、電気自動車用電池、ハイブリット電気自動車（ＨＥＶ）用電池等に広く用いることができる。
【００４５】
本発明のゲル状高分子電解質を用いた二次電池を得る方法の一つとして、正極シート、セパレータ、負極シートを１層ずつ用いてラミネートした単層ラミネート型の二次電池を例にとって説明する。まず、通常の電解液型リチウムイオン二次電池で用いる正極集電体シート上に正極材料をキャスティングした正極シート、及び負極集電体シート上に負極材料をキャスティングした負極シートを作製する。その後、作製した正極シート及び負極シートの他、電池を構成する部材であるセパレータ、ラミネート箔、端子等を所定温度（例えば、４０〜１００℃）で、所定時間（例えば、３分〜２時間）乾燥する。その後、正極シート、セパレータ、負極シートを２枚のラミネート箔の間に挟む。ラミネート箔の周りを、一部に熱融着しない箇所を残して熱融着し袋状とし、内部電極を作製する。この内部電極の熱融着していない箇所から、本発明のアクリルポリマー、（Ａ）アミノ基を２つ以上有する化合物及び（Ｂ）アルカリ金属塩を含む非水電解液からなる重合性樹脂成分（以下、（Ｃ）成分という）を注入し、該内部電極を（ｃ）成分で充分含浸させる（必要に応じて減圧で含浸）。その後、内部電極に吸収されなかった余分な（Ｃ）成分を取り除くとともに、熱融着しなかった箇所をここで熱融着し、ラミネート箔の全周を熱融着して密封する。その後、所定の時間（例えば、３分〜２時間）、所定の温度で（例えば、４０〜１００℃）、得られた内部電極を熱処理することで、ゲル状高分子電解質を用いた電池が作製できる。こうして得られた本発明のゲル状高分子電解質を用いた電池は充電と放電を交互に行うことが可能な二次電池となる。
【００４６】
本発明のゲル状高分子電解質を用いた電池及びキャパシタを得る方法の一つとして、正極シート、セパレータ、負極シートを複数用いてラミネートした多層ラミネート型の二次電池を例にとって説明する。例えば、まず、通常の電解液型リチウムイオン二次電池で用いる正極集電体シート上に正極材料をキャスティングした正極シート、及び負極集電体シート上に負極材料をキャスティングした負極シートを作製する。その後、作製した正極シート及び負極シートの他、電池を構成する部材であるセパレータ、ラミネート箔、端子などを所定温度（例えば、４０〜１００℃）で、所定時間（例えば、３分〜２時間）乾燥する。その後、正極シート、セパレータ、負極シートを順に何層にも重ねて積層体とする。正極シート、負極シートに端子を溶接して内部電極を作製し、この内部電極を袋状のラミネート箔に挿入する。その後、上記（Ｃ）成分を袋状のラミネート箔に注入し、内部電極を（Ｃ）成分に充分含浸させる（必要に応じて減圧下で含浸）。内部電極に吸収されなかった余分な（Ｃ）成分を取り除くとともに、袋状のラミネート箔の注入口を熱融着し、袋状のラミネート泊を密封する。その後、所定の時間（例えば、３分〜２時間）、所定の温度（例えば、４０〜１００℃）で、得られた内部電極を熱処理することで、ゲル状高分子電解質を用いた電池が作製できる。こうして得られた本発明のゲル状高分子電解質を用いた電池は充電と放電を交互に行うことが可能な二次電池となる。
【００４７】
本発明のゲル状高分子電解質を用いた電池及びキャパシタを得る方法の一つとして、正極シート、セパレータ、負極シートをラミネートせずに積層した二次電池を例にとって説明する。例えば、まず、通常の電解液型リチウムイオン二次電池で用いる正極集電体シート上に正極材料をキャスティングした正極シート、及び負極集電体シート上に負極材料をキャスティングした負極シートを作製する。その後、作製した正極シート及び負極シートの他、電池を構成する部材であるセパレータ、缶、蓋、端子、パッキンなどを所定温度（例えば、４０〜１２０℃）で、所定時間（例えば、３分〜５時間）乾燥後、缶内に正極シート、セパレータ、負極シートを順に積層する。その後、上記（Ｃ）成分を缶に注入し、正極シート、セパレータ、負極シートに（Ｃ）成分を充分含浸させる（必要に応じて減圧下で含浸させる）。その後、この缶にパッキンを挟み、蓋をしてから、かしめて密封する。その後、所定の時間（例えば、３分〜２時間）、所定の温度（例えば、４０〜１００℃）で、熱処理することで、ゲル状高分子電解質を用いた電池が作製できる。こうして得られた本発明のゲル状高分子電解質を用いた電池は充電と放電を交互に行うことが可能な二次電池となる。
【００４８】
本発明のゲル状高分子電解質を用いた電池及びキャパシタを得る方法の一つとして、円筒形リチウム電池を例にとって説明する。例えば、まず、通常の電解液型リチウムイオン二次電池で用いる正極集電体シート上に正極材料をキャスティングした正極シート、及び負極集電体シート上に負極材料をキャスティングした負極シートを作製する。その後、作製した正極シート及び負極シートの他、電池を構成する部材である缶、蓋、端子、パッキンなどを所定温度（例えば、４０〜１００℃）で、所定時間（例えば、３分〜２時間）乾燥後、正極シート、セパレータ、負極シートを巻き取り機にて巻き取り海苔巻状にする。その後、この海苔巻状の内容物を缶に挿入し、正極負極端子を溶接する。その後、（Ｃ）成分を注入し、正極シート、負極シート、セパレータに（Ｃ）成分を充分含浸透させる。その後、缶にパッキンを挿み、蓋をしてから、かしめて密封する。その後、所定の時間（例えば、３分〜２時間）、所定の温度（例えば、４０〜１００℃）で、熱処理することで、ゲル状高分子電解質を用いた電池が作製できる。こうして得られた本発明のゲル状高分子電解質を用いた電池は充電と放電を交互に行うことが可能な二次電池となる。電池及びキャパシタの製造法の一例を記載したが、電池及びキャパシタの製造方法として知られている方法を用い作製することが可能である。
【００４９】
上記正極集電体シートとしては、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔、金箔、銀箔、チタン箔等が挙げられるが、高電位に対する安定性の見地からはアルミニウム箔であることが好ましい。前記正極材料としては、例えば、Ｌｉ1-xＣｏＯ2、Ｌｉ1-xＮｉＯ2、Ｌｉ1-xＭｎ2Ｏ4、Ｌｉ1-xＭＯ2、（０＜Ｘ＜１、ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ等の複合体）、Ｌｉ2-yＭｎ2Ｏ4（０＜ｙ＜２）、Ｌｉ1-xＶ2Ｏ5（０＜Ｘ＜１）、Ｌｉ2-yＶ2Ｏ5（０＜ｙ＜２）、Ｌｉ1-x′Ｎｂ2Ｏ5（０＜Ｘ′＜１．２）等の酸化物、Ｌｉ1-xＴｉＳ2、Ｌｉ1-xＭｏＳ2、Ｌｉ1-xＮｂＳｅ2、Ｌｉ1-ZＮｂＳｅ3（０＜Ｚ＜３）等の金属カルコゲナイド、ジチオール誘導体、ジスルフィド誘導体などの有機化合物、オリビン型ＬｉＦｅＯ4などが挙げられる。これらは単独で又は２種類以上を組み合わせて使用される。
【００５０】
前記負極集電体シートとしては、例えば、銅箔、ニッケル箔、金箔、銀箔等が挙げられ、良好な電子導電性、及び廉価性の見地からは銅箔であることが好ましい。前記負極材料としては、例えば、金属リチウム、アルミ・リチウム合金、マグネシウム・アルミ・リチウム合金等の金属リチウム、グラファイト、非晶質炭素、低温焼成高分子等の炭素材料、ＡｌＳｂ、Ｍｇ2Ｇｅ、Ｎ系材料、ＳｎＭ′系酸化物（Ｍ′はＳｉ、Ｇｅ、Ｐｂ等を示す）、Ｓｉ1-yＭ″yＯZ（Ｍ″はＷ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂ等を示す。ｙは０〜１の数、ｚは１〜２の数を示す。）等の複合酸化物、酸化チタン、酸化鉄などの金属酸化物のリチウム固溶体、Ｌｉ7ＭｎＮ4、Ｌｉ3ＦｅＮ4、Ｌｉ3-xＣｏｘＮ、Ｌｉ3-xＮｉＮ、Ｌｉ3-xＣｕxＮ、Ｌｉ3ＢＮ2、Ｌｉ3ＡｌＮ2、Ｌｉ3ＳｉＮ3等の窒化物などのセラミックスなどが挙げられる。これらは単独で又は２種類以上を組み合わせて使用される。
【００５１】
具体的に正電極は、例えば、アルミ箔上に正極材料とバインダを混練して得たペーストを塗布し、乾燥することによって得られる。
負電極は、例えば、銅箔上に負極材料とバインダを混練して得たペーストを塗布し、乾燥することによって得られる。
セパレータとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを用いた多孔質体が使用できる。（多孔体の、空隙率、孔の平均直径についても述べてください。）
ラミネート箔としては、アルミニウム箔、ニッケル箔、金箔、銀箔、銅箔、チタン箔等が挙げられる。
スペーサーとしては、シリコンラバー、ポリテトラフルオロエチレンラバー、ポリテトラフルオロエチレンシート、シリコンシート等が挙げられる。
【実施例】
【００５２】
以下、本発明の実施例及びその比較例によって本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５３】
＜アクリルポリマーＡ〜Ｊの製造方法＞
混合機及び冷却器を備えた反応器に窒素雰囲気下（又は、窒素気流下）にて、表１（配合単位は質量部）に示す配合物（配合１）を入れ、大気圧（１０１３ｈＰａ）下、８５℃に加熱し、表１に示す配合物（配合２）を２時間で滴下し、２時間保温する。次に表１に示す配合物（配合３）を１時間で滴下し、更に３時間保温する。冷却後、アクリルポリマーワニスＡ〜Ｊを得る。このアクリルポリマーワニスＡ〜Ｊの質量平均分子量は、以下に示す方法で測定した（表２参照）。
【００５４】
【表１】
【００５５】
［質量平均分子量の測定方法］
ゲルパーミエイションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ）により標準ポリスチレンによる検量線を用いて測定する。
〈ＧＰＣ条件〉
使用機器：日立６３５型ＨＰＬＣ〔株式会社日立製作所〕
カラム：ゲルパックＲ４４０、Ｒ４５０、Ｒ４００Ｍ〔日立化成工業株式会社製商品名〕
溶離液：テトラヒドロフラン
測定温度：４０℃
流量：２．０ｍｌ／ｍｉｎ．
検出器：示差屈折計
【００５６】
アクリルポリマーＡ〜Ｊの構造式を以下に示す。
【００５７】
【化７】
【００５８】
【表２】
【００５９】
【化８】
構造単位１（ｐ）（Ｒ＝水素、Ｒ1＝メチル基）：４０モル％
構造単位２（ｑ）：６０モル％
質量平均分子量：１２０００
【００６０】
【化９】
構造単位１（ｐ）（Ｒ＝水素、Ｒ1＝エチル基）：４０モル％
構造単位２（ｑ）：６０モル％
質量平均分子量：９５００
【００６１】
【化１０】
構造単位１（ｐ）（Ｒ＝水素、Ｒ1＝ブチル基）：４０モル％
構造単位２（ｑ）：６０モル％
質量平均分子量：１０４００
【００６２】
実施例１
アクリルポリマーＡ（ワニス）９．５ｇと（Ａ）アミノ基を２つ以上有する化合物としての２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン０．５ｇとを、１ｍｏｌ／ｌ ＬｉＰＦ6、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）及びエチレンカーボネート（ＥＣ）を含む（体積比：１／１／１）（Ｂ）アルカリ金属塩の非水電解液（Ｂ）１５７ｇに溶解し、重合性樹脂組成物を調製した。さらに、直径２．０ｃｍ、高さ１８ｍｍの円筒形のステンレス製コイン外装容器（ステンレス厚さ２５０μｍ）の内側を当該重合性樹脂組成物で満たした。ポリプロピレン製のパッキンを介して、ステンレス製のキャップを被せ、ステンレス製コイン容器からはみ出た余分な重合性樹脂組成物を拭き取り、コイン電池作製用のかしめ器で密封して評価用セルを作製した。この評価用セルを８０℃で１時間熱処理し、本発明のゲル状高分子電解質を得た。その後、当該ゲル状高分子電解質に電極端子を付けた。ゲル状高分子電解質のイオン伝導率は、２５℃にて評価セルの電極間に交流を印加して抵抗成分を測定する交流インピーダンス法を用いて行い、コール・コールプロットの実数インピーダンス切片から計算した。イオン伝導率の結果を表３に示す。
【００６３】
実施例２
アクリルポリマーＡ（ワニス）９．０ｇと（Ａ）アミノ基を２つ以上有する化合物としての２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン１．０ｇとを、１ｍｏｌ／ｌ ＬｉＰＦ6、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）およびエチレンカーボネート（ＥＣ）を含む（体積比：１／１／１）（Ｂ）アルカリ金属塩の非水電解液（Ｂ）２４０ｇに溶解し、銃合成樹脂組成物を調製した。さらに、直径２．０ｃｍ、高さ１８ｍｍの円筒形のステンレス製コイン外装容器（ステンレス厚さ２５０μｍ）の内側を当該重合性樹脂組成物で満たした。ポリプロピレン製のパッキンを介して、ステンレス製のキャップを被せ、ステンレス製コイン容器からはみ出た余分な重合性樹脂組成物を拭き取り、コイン電池作製用のかしめ器で密封して評価用セルを作製した。この評価用セルを８０℃で１時間熱処理し、本発明のゲル状高分子電解質を得た。その後、当該ゲル状高分子電解質に電極端子を付けた。ゲル状高分子電解質のイオン伝導率は、２５℃にて評価セルの電極間に交流を印加して抵抗成分を測定する交流インピーダンス法を用いて行い、コール・コールプロットの実数インピーダンス切片から計算した。イオン伝導率の結果を表３に示す。
【００６４】
実施例３〜１９
本発明のアクリルポリマー（ワニス）、（Ａ）アミノ基を２つ以上有する化合物としての多官能ジアミン、及び（Ｂ）アルカリ金属塩の非水電解液を表３に示す配合で調製してゲル組成溶液を調製した。実施例２と同様の方法で評価用セルを作製した後、この評価用セルを８０℃で１時間熱処理し、本発明のゲル状高分子電解質を得た。その後、当該ゲル状高分子電解質に電極端子を付けた。更に実施例2と同様の方法でゲル状高分子電解質のイオン伝導率を算出した。その結果を表３に示す。
【００６５】
比較例１
平均分子量１１３６のポリエチレングリコールジメタクリレート（新中村化学社製）１００ｇと熱重合開始剤として過酸化ベンゾイル０．１ｇを、１ｍｏｌ／ｌ ＬｉＰＦ6のジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）（体積比：１／１／１）を含む電解液９００ｇに溶解し、重合性樹脂組成物を調製した。さらに、直径２．０ｃｍ、高さ１８ｍｍの円筒形のステンレス製コイン外装容器（ステンレス厚さ２５０μｍ）の内側を重合性樹脂組成物で満たした。ポリプロピレン製のパッキンを介して、ステンレス製のキャップを被せ、ステンレス製コイン容器からはみ出た余分な重合性樹脂組成物を拭き取り、コイン電池作製用のかしめ器で密封して評価用セルを作製した。この評価用セルを８０℃で３時間熱処理し、ゲル状高分子電解質を得た。その後、当該ゲル状高分子電解質に電極端子を付けた。ゲル状高分子電解質のイオン伝導率は、２５℃にて評価セルの電極間に交流を印加して抵抗成分を測定する交流インピーダンス法を用いて行い、コール・コールプロットの実数インピーダンス切片から計算した。イオン伝導率の結果を表３に示す。
【００６６】
【化１１】
ポリエチレングリコールジメタクリレート（新中村化学社製、ｎ≒２２）
【００６７】
比較例２
メチルメタクリレート４５ｇ、アクリロニトリル４５ｇ、トリエチレングリコールジメタクリレート１０ｇと過酸化ベンゾイル０．１ｇを、１ｍｏｌ／ｌ ＬｉＰＦ6のジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）（体積比：１／１／１）を含む電解液９００ｇに溶解し、重合性樹脂組成物を調製した。さらに、直径２．０ｃｍ、高さ１８ｍｍの円筒形のステンレス製コイン外装容器（ステンレス厚さ２５０μｍ）の内側を重合性樹脂組成物で満たした。ポリプロピレン製のパッキンを介して、ステンレス製のキャップを被せ、ステンレス製コイン容器からはみ出た余分な重合性樹脂組成物を拭き取り、コイン電池作製用のかしめ器で密封して評価用セルを作製した。この評価用セルを８０℃で３時間熱処理し、ゲル状高分子電解質を得た。その後、当該ゲル状高分子電解質に電極端子を付けた。ゲル状高分子電解質のイオン伝導率は、２５℃にて評価セルの電極間に交流を印加して抵抗成分を測定する交流インピーダンス法を用いて行い、コール・コールプロットの実数インピーダンス切片から計算した。イオン伝導率の結果を表３に示す。
【００６８】
【化１２】
（トリエチレングリコールジメタクリレート）
【００６９】
比較例３
ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合物（エルフ・アトケム社製）１ｇを、アセトン５ｇに溶解した。この溶液を、ガラス基板上にアプリケーターで塗布し、常圧下アルゴン雰囲気中２時間放置した後、真空下６０℃で１２時間乾燥してアセトンを除去し、膜厚が４０μｍのポリマーフィルムを得た。このポリマーフィルムを１ｍｏｌ／ｌ ＬｉＰＦ6のジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）（体積比：１／１／１）の混合系電解液により膨潤させて比較例３による高分子電解質を得た。２５℃において高分子電解質をステンレス鋼電極で挟み込むことで電気化学セルを構成し、電極間に交流を印加して抵抗成分を測定する交流インピーダンス法を用いて行い、コール・コールプロットの実数インピーダンス切片からイオン伝導率を計算した。イオン伝導率の結果を表３に示す。
【００７０】
【化１３】
（ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合物（エルフ・アトケム社製））
【００７１】
【表３】
【００７２】
（１）コイン電池の作製
ポリフッ化ビニリデン（呉羽化学工業社製）５．０ｇ、活物質（日立化成工業株式会社製、商品名：ＭＡＧ、塊状人造黒鉛、平均粒径２０μｍ）９５．０ｇを配合した後、ＮＭＰを全固形分が４５質量％となるように加えて混練し、スラリーを調製した。このスラリーを合剤層の乾燥質量がそれぞれ１２．５ｍｇ／ｃｍ2となるように集電体（日立電線株式会社製、圧延銅箔、厚み１４μｍ、２００×１００ｍｍ）の片側表面にマイクロアプリケーターで均一に塗布した。
【００７３】
次いで、塗工物を、９０℃の熱風乾燥機で１時間乾燥して合剤層を形成した後、ロールプレス機で合剤層のかさ密度が１．５ｇ／ｃｍ3となるように圧縮成形し、直径０．９ｃｍの円形に切断し、作用極を準備した。
【００７４】
これとは別に、表面を軽く磨いた厚さ１ｍｍの金属リチウム（三井金属工業株式会社製）を直径１．５ｃｍの円形に切断して対極として準備した。また、作用極と対極とを分離するための絶縁体として、セパレータ（東燃タピルス株式会社製、微細孔ポリオレフィン、厚み２５μｍ、以下同様）を直径１．８ｃｍの円形に切り出して準備した。
【００７５】
アルゴンガス充填雰囲気下のグローブボックス中で、直径２．０ｃｍのステンレス製コイン外装容器に、上記作用極と対極を、作用極−セパレータ−対極の順に積層した。このときセパレータを積層する前後で実施例１、２、３、４、５、８、１５、１８及び比較例１、２で調製したゲル状高分子電解質を数滴垂らした。さらに、スペーサーとして直径１．５ｃｍの円形に切断した銅箔を用いてスペーサー部分の合計が２４０μｍになるように重ね合わせ、ポリプロピレン製のパッキンを介して、ステンレス製のキャップを被せ、コイン電池作製用のかしめ器で密封して評価用セルを作製した。この評価用セルを８０℃で１時間熱処理した後、負極評価用電池を作製した。
【００７６】
（２）コイン電池のレート特性の評価
上記で作製したコイン電池について、充放電装置（東洋システム株式会社製、ＴＯＳＣＡＴ３１００）を用い、２５℃の恒温槽中、充電電流０．２ｍＡ（０．０８Ｃ）で０Ｖまで定電流充電を行った。なお、この定電流充電は、対極がリチウム金属であるので、電位の関係上、作用極が正極になるため、正確には放電である。しかし、ここでは、作用極の黒鉛へのリチウムイオンの挿入反応を「充電」と定義する。
【００７７】
電圧が０Ｖに達した時点で定電圧充電に切り替え、さらに電流値が０．０２ｍＡに減衰するまで充電を続けた後、放電電流０．２ｍＡ（０．０８Ｃ）で放電終止電圧１．５Ｖに達するまで定電流放電を行った。その後、定電流放電時の終止電圧を１Ｖに変えること以外は初回充放電と同様の条件で更に３サイクル行った（放電０．０８Ｃ）。
【００７８】
その後、定電流放電時の放電電流を０．７ｍＡ（０．２７Ｃ）に上げた以外は先の３サイクルと同様の条件で１サイクル行った。次に放電電流を１．３ｍＡ（０．５Ｃ）、２．６ｍＡ（１．０Ｃ）、３．９ｍＡ（１．５Ｃ）、５．２ｍＡ（２．０Ｃ）と上げていき、各１サイクルずつ充放電を繰り返した。４サイクル目の０．０８Ｃでの放電容量に対する８サイクル目の２．０Ｃでの放電容量の割合を百分率で表し、レート特性を評価した。値が大きいほどレート特性が良いことを示す。
上記、実施例及び比較例の結果を表４に示した。
【００７９】
【表４】
【００８０】
表３に示すように、本発明のゲル状高分子電解質（実施例１〜１９）は、比較例１〜３のゲル状高分子電解質に比べイオン伝導率が高く優れている。表４に示すように、本発明のゲル状高分子電解質（実施例２０〜２７）は、比較例４〜５のゲル状高分子電解質に比べコイン電池のレート特性が優れている。
【００８１】
本発明のアクリルポリマーを用いたゲル状高分子電解質は、イオン伝導率が高く優れる。アクリルポリマーを用いたゲル状高分子電解質は、サイクル特性、大電流での放電特性に優れる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）で示される（メタ）アクリレートに由来する構造単位１を１〜９９モル％と、一般式（２）で示されるエポキシ基を有する構造単位２を１〜９９モル％とを有するアクリルポリマーであって、前記アクリルポリマーの質量平均分子量が１，０００〜１００，０００であることを特徴とする、アクリルポリマー。
【化１】
（式（１）中、Ｒは水素あるいはメチル基を表し、Ｒ1は水素、Ｃ１〜Ｃ８の直鎖アルキル基あるいはＣ３〜Ｃ８の脂環式アルキル基を表す。）
【化２】
（式（２）中、Ｒは水素あるいはメチル基を表す。Ｒ2は、単結合又はＣ１〜Ｃ１０の直鎖アルキレン基を表す。Ｘは、単結合、Ｏ、Ｓ、ＮＨ、ＮＲ0（ここでＲ0はＨまたはＣ１〜Ｃ１０の炭化水素基を表す）のいずれかを表す。）
【請求項２】
請求項１記載のアクリルポリマーの合成方法であって、該アクリルポリマーの合成において、溶媒として、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート及びメチルエチルカーボネートから成る群より選択される溶媒を用いる、アクリルポリマーの合成方法。
【請求項３】
請求項１記載のアクリルポリマーまたは請求項２記載のアクリルポリマーの合成方法により合成してなるアクリルポリマーと、（Ａ）アミノ基を２つ以上有する化合物と、（Ｂ）アルカリ金属塩の非水電解液とを含むことを特徴とする、重合性樹脂組成物。
【請求項４】
請求項３記載の重合性樹脂組成物に、熱を加えて重合反応を生じさせ、該重合性樹脂組成物をゲル化させることによって得られることを特徴とするゲル状高分子電解質。
【請求項１】
一般式（１）で示される（メタ）アクリレートに由来する構造単位１を１〜９９モル％と、一般式（２）で示されるエポキシ基を有する構造単位２を１〜９９モル％とを有するアクリルポリマーであって、前記アクリルポリマーの質量平均分子量が１，０００〜１００，０００であることを特徴とする、アクリルポリマー。
【化１】
（式（１）中、Ｒは水素あるいはメチル基を表し、Ｒ1は水素、Ｃ１〜Ｃ８の直鎖アルキル基あるいはＣ３〜Ｃ８の脂環式アルキル基を表す。）
【化２】
（式（２）中、Ｒは水素あるいはメチル基を表す。Ｒ2は、単結合又はＣ１〜Ｃ１０の直鎖アルキレン基を表す。Ｘは、単結合、Ｏ、Ｓ、ＮＨ、ＮＲ0（ここでＲ0はＨまたはＣ１〜Ｃ１０の炭化水素基を表す）のいずれかを表す。）
【請求項２】
請求項１記載のアクリルポリマーの合成方法であって、該アクリルポリマーの合成において、溶媒として、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート及びメチルエチルカーボネートから成る群より選択される溶媒を用いる、アクリルポリマーの合成方法。
【請求項３】
請求項１記載のアクリルポリマーまたは請求項２記載のアクリルポリマーの合成方法により合成してなるアクリルポリマーと、（Ａ）アミノ基を２つ以上有する化合物と、（Ｂ）アルカリ金属塩の非水電解液とを含むことを特徴とする、重合性樹脂組成物。
【請求項４】
請求項３記載の重合性樹脂組成物に、熱を加えて重合反応を生じさせ、該重合性樹脂組成物をゲル化させることによって得られることを特徴とするゲル状高分子電解質。
【公開番号】特開２００９−２５６５７０（Ｐ２００９−２５６５７０Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０９２５５（Ｐ２００８−２０９２５５）
【出願日】平成２０年８月１５日（２００８．８．１５）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１５日（２００８．８．１５）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
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