[发明专利]聚合物离子透过膜、复合离子透过膜、电池用电解质膜和电极复合体

说明书

本发明的目的在于提供，离子透过性、耐热性、强度、柔软性优异、实质上不具有空孔的离子透过膜和使用该离子透过膜的电池用电解质膜以及电极复合体。用于实现上述目的的本发明包含以下的构成。即，一种聚合物离子透过膜，其平均自由体积半径为0.32～0.50nm。

技术领域

本发明涉及聚合物离子透过膜，特别涉及可以适合作为电池用隔板使用的聚合物离子透过膜。

背景技术

一般在非水电解液系电池中，为了使正负极间的离子传导成为可能，另一方面防止由正负极的接触所引起的短路，使用由具有孔径为数十nm～数μm左右的贯通空孔的多孔质膜、无纺布形成的隔板。然而，在使用具有空孔的隔板的情况下，存在由树枝状晶体(dendrite)的成长或混入异物所引起的短路、对弯曲、压缩等变形的脆弱性、难以同时实现薄膜化和强度维持等课题。

作为解决这些课题的物质，可举出固体电解质，其大体分为无机系和有机系。进而，有机系分为高分子凝胶电解质和高分子固体电解质(真性高分子电解质)。

无机固体电解质由具有阴离子性的网格点和金属离子构成，很多具有实用的离子传导度的无机固体电解质被报道(例如专利文献1)。它们具有不燃性且安全性高，电位窗广也是优点。另一方面，由于是无机固体，因此容易发生脆性破坏而不能追随电极的体积变化方面、不能与作为粒子的集合体的电极形成良好的界面方面等成为实用化的障碍。

有机系中，利用聚合物使电解液半固体化而得的高分子凝胶电解质在电池中的应用，以1975年Feuillade等的报道(非专利文献1)为开端。之后，迄今为止进行了各种各样的报道(例如专利文献2)，作为锂聚合物电池而被实用化。然而，由于这些凝胶电解质在电池内的实质强度不足，因此现状是：在大多数情况下，为了避免正负极间的接触而并用多孔质膜。

另一方面，高分子固体电解质的研究以1973年发表的Wright的论文(非专利文献2)为开端，迄今为止已报道了以聚醚系为中心的大量的成果(例如专利文献3)。然而，与电解液系相比，依然传导性较低，实用化需要进一步的改良。此外，由于离子传导度与聚合物的链段运动密切相关，因此以由聚合物结构的柔软化、分支化、低分子量化引起的玻璃化转变温度低的聚合物为中心进行了研究，但另一方面，由于这些聚合物的弹性模量、耐热性也降低，因此与凝胶电解质同样，正负极间的接触抑制功能受损。

如上所述，在制成膜时具有高的弹性模量、强度、耐热性的聚合物一般具有刚直的聚合物结构，因此认为不能期待高的离子传导度，迄今为止没有进行很多研究。

由以芳香族聚酰胺(芳族聚酰胺)、芳香族聚酰亚胺等为代表的芳香族系聚合物形成的膜的弹性模量、强度等机械特性和耐热性优异，因此在磁记录媒介、电路基板等多种多样的用途中被有效地应用。

关于使用了芳香族聚酰胺的离子导电膜，专利文献4公开了，利用使用膜化后电解质溶液不渗透那样的刚直聚合物，并且在膜的制造工序中置换含溶剂(或含洗涤水)和电解质溶液的方法，从而获得膨润凝胶。另一方面，专利文献5中公开了在芳香族聚酰胺多孔质膜的空隙中填充高分子固体电解质而成的复合膜。该膜致力于改良作为多孔质膜的问题的短路、对变形的脆弱性和作为高分子固体电解质的问题的低机械强度、耐热性等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-13772号公报

专利文献2：日本特开2008-159496号公报

专利文献3：日本特开2007-103145号公报

专利文献4：国际公开WO95/31499号小册子

专利文献5：日本特开平9-302115号公报

非专利文献