TW201818425A

TW201818425A - 固體電解質及電池

Info

Publication number: TW201818425A
Application number: TW106125068A
Authority: TW
Inventors: Takashi Morioka; Yoichi Tominaga
Original assignee: Lintec Corp; National Univ Corporation Tokyo Univ Of Agriculture And Technology
Priority date: 2016-08-09
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2018-05-16
Also published as: WO2018030091A1; JP2019167387A

Abstract

一種固體電解質，其特徵為含有聚合物、下述通式(1)表示之化合物與金屬鹽，(前述通式(1)中，n為0以上6以下之整數，R為下述通式(2)及(3)之任一者)，

Description

固體電解質及電池

本發明係關於固體電解質及電池。

以往，作為電池之電解質，提出有使非水電解質保持於聚合物的凝膠狀之高分子電解質。例如，文獻1(日本特開2014-175203號公報)中，記載於聚乙烯基縮醛中含有鋰鹽及非水系溶劑之凝膠狀電解質。　　又，近年來，關於聚碳酸酯系固體電解質的研究有所進展。例如，文獻2(日本特開平08-217869號公報)中，記載一種高分子固體電解質，其含有於主鏈具有聚碳酸伸烷酯單元之有機高分子，與金屬鹽而成。　　但是，文獻1之凝膠狀電解質，含有具有揮發性之非水系溶劑，係有因揮發成分而起火的可能性。因而，於電解質係要求沒有因揮發成分而起火的可能性，安全性優良。又，文獻2之高分子固體電解質，相較於文獻1之凝膠狀電解質而言，雖安全性優良，但不見得為充分。

本發明之目的為提供安全性優良之固體電解質及電池。　　本發明之一態樣的電解質，含有聚合物、下述通式(1)表示之化合物與金屬鹽。(前述通式(1)中，n為0以上6以下之整數，R為下述通式(2)及(3)之任一者)。本發明之一態樣的固體電解質中，前述金屬鹽較佳為鹼金屬鹽。　　本發明之一態樣的固體電解質中，前述鹼金屬鹽較佳為鋰鹽。　　本發明之一態樣的固體電解質中，前述鋰鹽，較佳為包含鋰雙(三氟甲烷磺醯基)醯亞胺及鋰雙(氟磺醯基)醯亞胺之至少一種。　　本發明之一態樣的固體電解質中，前述通式(1)中之n較佳為0以上4以下之整數。　　本發明之一態樣的固體電解質中，前述聚合物，較佳為選自由脂肪族聚碳酸酯及聚環氧乙烷所成之群的至少1種。　　本發明之一態樣的固體電解質中，前述聚合物較佳為脂肪族聚碳酸酯。　　本發明之一態樣的固體電解質中，前述聚合物較佳為聚環氧乙烷。　　本發明之一態樣的電池，含有前述之本發明之一態樣的固體電解質。　　依照本發明，可提供安全性優良之固體電解質及電池。

[固體電解質] 　　以下，舉實施形態為例說明本發明。本發明不限定於實施形態之內容。　　本實施形態之固體電解質，含有以下說明之聚合物、以下說明之碳酸酯化合物，與以下說明之金屬鹽。 (聚合物) 　　本實施形態之聚合物，可列舉脂肪族聚碳酸酯、聚環氧烷、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、及聚甲基丙烯酸酯等。此等聚合物可1種單獨使用、亦可合併使用2種以上。進一步地，此等聚合物亦可為具有複數種重複單位之共聚物。共聚物的情況時，可為隨機共聚物、亦可為嵌段共聚物。　　此等聚合物之中，就作為固體電解質之性能的觀點而言，尤以脂肪族聚碳酸酯或聚環氧烷為佳。再者，對脂肪族聚碳酸酯添加後述之碳酸酯化合物時，可提高離子傳導度。又，對聚環氧烷添加後述之碳酸酯化合物時，可提高陽離子輸送率，且可提高陽離子傳導度。　　脂肪族聚碳酸酯，例如可列舉具有下述通式(6)表示之重複單位的脂肪族聚碳酸酯。前述通式(6)中，l為2或3，R¹ 係分別獨立地為氫原子、烷基(甲基及乙基等)或烷氧基。此處，烷基及烷氧基，亦可具有取代基。又，複數個R¹ ，可互為相同亦可相異。　　本實施形態中，就離子傳導度提高之觀點而言，l較佳為2。又，就離子傳導度提高之觀點而言，R¹ 較佳為氫原子。　　聚環氧烷例如可列舉具有下述通式(7)表示之重複單位的聚環氧烷。前述通式(7)中，m為2或3，R² 係分別獨立地為氫原子、烷基(甲基及乙基等)或烷氧基。此處，烷基及烷氧基，亦可具有取代基。又，複數個R² ，可互為相同亦可相異。　　本實施形態中，就離子傳導度提高之觀點而言，m較佳為2。又，就離子傳導度提高之觀點而言，R² 較佳為氫原子。　　本實施形態之聚合物之分子量，以重量平均分子量(Mw)表示時，藉由凝膠滲透層析(GPC)法測定，以標準聚苯乙烯換算，較佳為5,000以上5,000,000以下、更佳為10,000以上1,000,000以下。　　又，本實施形態之聚合物之分子量，以數平均分子量(Mn)表示時，較佳為3,000以上3,000,000以下、更佳為5,000以上500,000以下。　　又，重量平均分子量(Mw)相對於數平均分子量(Mn)之比(Mw/Mn)，較佳為1以上10以下、更佳為1.1以上5以下。 (碳酸酯化合物) 　　本實施形態之碳酸酯化合物，為下述通式(1)表示之碳酸酯化合物。前述通式(1)中，n為0以上6以下之整數。n大於6時，容易展現陽離子輸送率低之聚環氧乙烷的性能，因此會降低提高陽離子輸送率的效果。又，就兼顧離子傳導度與陽離子輸送率之觀點而言，n較佳為0以上4以下之整數、更佳為0以上2以下之整數、特佳為1。又，R為下述通式(2)及(3)之任一者。前述通式(1)中，R為前述通式(2)時，具體而言，係成為下述通式(4)表示之碳酸酯化合物。　　又，前述通式(1)中，R為前述通式(3)時，具體而言，係成為下述通式(5)表示之碳酸酯化合物。前述通式(4)及前述通式(5)中，n係與前述通式(1)中之n相同。　　本實施形態之碳酸酯化合物之5%重量減少溫度，較佳為180℃以上、更佳為200℃以上、特佳為250℃以上。碳酸酯化合物之5%重量減少溫度若為180℃以上，則構成電池時，可得到可抑制因熱失控而起火的可能性之效果。　　本實施形態中，固體電解質中之碳酸酯化合物之含量，並無特殊限制。但是，就提高離子傳導度之觀點而言，碳酸酯化合物之含量，相對於固體電解質總量而言，較佳為0.1質量%以上25質量%以下、更佳為1質量%以上15質量%以下、又更佳為2質量%以上8質量%以下、特佳為3質量%以上6質量%以下。 (碳酸酯化合物之製造方法) 　　本實施形態之碳酸酯化合物之製造方法，並無特殊限定。例如，本實施形態之電解質當中前述通式(4)表示之碳酸酯化合物，可如下述般製造。可藉由如後述實施例記載般，於觸媒存在下，藉由使二縮水甘油醚化合物(例如乙二醇二縮水甘油醚)與二氧化碳於高壓下反應，以製造前述通式(4)表示之碳酸酯化合物。具體而言，可藉由於二縮水甘油醚化合物之環氧基部分，插入二氧化碳之CO鍵，形成五員環，來得到環狀碳酸酯化合物。　　又，本實施形態之電解質當中前述通式(5)表示之碳酸酯化合物，可如下述般製造。可藉由於於觸媒存在下，使二醇化合物(例如三乙二醇)與氯甲酸甲酯於常溫反應，以製造前述通式(5)表示之碳酸酯化合物。具體而言，二醇化合物之羥基部分的氫與氯甲酸甲酯的氯藉由發生脫鹽酸反應而鍵結，得到脂肪族碳酸酯化合物。 (金屬鹽) 　　本實施形態之金屬鹽，並無特殊限定，例如，可使用鹼金屬鹽中之至少1種。鹼金屬鹽可列舉鋰鹽、鈉鹽及鉀鹽等。此等可1種單獨使用、亦可合併使用2種以上。　　本實施形態中，金屬鹽更佳為鋰鹽。固體電解質中，金屬鹽可作為鹼金屬等之陽離子及該陽離子之對離子而存在。金屬鹽若為鋰鹽，則能量密度更增高。　　鋰鹽可列舉LiClO₄ 、LiBF₄ 、LiI、LiPF₆ 、LiCF₃ SO₃ 、LiCF₃ COO、LiNO₃ 、LiAsF₆ 、LiSbF₆ 、LiAlCl₄ 、LiCl、LiBr、LiB(C₂ H₅ )₄ 、LiCH₃ SO₃ 、LiC₄ F₉ SO₃ 、Li(CF₃ SO₂ )₂ N、Li(C₂ F₅ SO₂ )N及Li(FSO₂ )₂ N等。此等可1種單獨使用、亦可合併使用2種以上。固體電解質，於此等鋰鹽之中，就離子傳導性之觀點而言，尤以包含Li(CF₃ SO₂ )₂ N(鋰雙(三氟甲烷磺醯基)醯亞胺：LiTFSI)及Li(FSO₂ )₂ N(鋰雙(氟磺醯基)醯亞胺：LiFSI)之至少一種為更佳。固體電解質亦可含有複數種類之金屬鹽。　　本實施形態中，固體電解質中之金屬鹽之含量，並無特殊限制。但是，就提高離子傳導度之觀點而言，以前述聚合物中之重複單位的莫耳數為x(mol)、以前述金屬鹽中之金屬的莫耳數為z(mol)時，較佳為滿足下述數式(F1)表示之條件。　　0.01≦(z/x)≦2･･･(F1) 　　又，(z/x)之值，就提高離子傳導度之觀點而言，更佳為0.05以上1.8以下、特佳為0.1以上1.6以下。再者，(z/x)之值若為前述下限以上，可充分展現離子傳導度。(z/x)之值若為前述上限以下，可於固體電解質中充分溶解鹽，因此可抑制鹽析出，造成可抑制離子傳導度降低。又，(z/x)之值若為前述上限以下，固體電解質中之聚合物之比例不會過度降低，因此固體電解質可保持固體形狀。　　再者，(z/x)表示前述固體電解質之金屬(來自於金屬鹽之金屬者，不僅由金屬鹽解離之金屬離子，亦包含未由金屬鹽解離之金屬的概念)相對於聚合物中之重複單位的莫耳比。又，依情況亦將(z/x)×100(單位：mol%)稱為固體電解質之鹽濃度(Salt Concentration)。　　本實施形態之固體電解質，只要不損及本發明之目的，亦可含有本實施形態之聚合物、碳酸酯化合物及金屬鹽以外之成分。　　例如，本實施形態之固體電解質，亦可含有填料或其他添加劑。使用填料或其他添加劑時，此等之摻合量，相對於固體電解質總量而言，較佳分別為5質量%以下。　　填料例如可列舉滑石、高嶺土、黏土、矽酸鈣、氧化鋁、氧化鋯、氧化鋅、氧化銻、氧化銦、氧化錫、氧化鈦、氧化鐵、氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鎂、二氧化矽、碳酸鈣、鈦酸鉀、鈦酸鋇、雲母、蒙脫土及玻璃纖維等。此等可1種單獨使用、亦可合併使用2種以上。此等之中尤以含有氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂及鈦酸鋇中至少一種為佳。　　製造本實施形態之固體電解質之方法，並無特殊限定，例如，可藉由對本實施形態之聚合物添加碳酸酯化合物、金屬鹽及溶劑使其溶解，並去除溶劑而得到固體電解質。　　本實施形態之固體電解質之形態及構成等，並無特殊限定。　　本實施形態之固體電解質之一例，可列舉僅含有聚合物、前述通式(1)表示之碳酸酯化合物及金屬鹽的固體電解質。　　本實施形態之固體電解質之一例，可列舉含有脂肪族聚碳酸酯、前述通式(4)表示之碳酸酯化合物及金屬鹽的固體電解質。　　本實施形態之固體電解質之一例，可列舉含有聚環氧烷、前述通式(4)表示之碳酸酯化合物及金屬鹽的固體電解質。　　依照本實施形態之固體電解質，可提高膜之自支撑性，因此可形成具有自支撑性之固體電解質膜。具有自支撑性之固體電解質膜，操作性優良。具有自支撑性之膜，係指可將固體電解質膜在保持形狀的狀態下由支撐體剝離，且可進行操作之膜。　　固體電解質膜可如下述般製造。例如，可藉由將含有本實施形態之聚合物、碳酸酯化合物、金屬鹽及溶劑之混合溶液塗佈於支撐體表面而形成塗膜，並去除塗膜中之溶劑，而得到膜狀之固體電解質膜。此時，有必要由支撐體剝離固體電解質膜時，較佳為於支撐體表面施以剝離處理。　　本實施形態之固體電解質，例如可適合地使用於電池等。含有本實施形態之固體電解質之電池，可列舉一次電池及二次電池等。 [電池] 　　本實施形態之電池，含有本實施形態之固體電解質。本實施形態中，電池之電解質層的構成材料，較佳為包含本實施形態之固體電解質。電池係以陽極、陰極與配置於陽極及陰極之間的電解質層所構成。藉由如此的構成，可得到特性優良的電池。又，電池較佳為二次電池、更佳為鋰離子二次電池。　　再者，亦可藉由將前述之含有聚合物、碳酸酯化合物、金屬鹽及溶劑之混合溶液塗佈於電極並去除溶劑，而將固體電解質膜直接形成於電極上。本實施形態之電池所具備之各種構件並無特殊限定，例如可使用一般所使用在電池之材料。　　此外，本實施形態之固體電解質，即使不含有溶劑，亦具有離子傳導性。因此，若使本實施形態之電池作為含有本實施形態之固體電解質，且不含溶劑之電池，則可無漏液地安全使用。　　再者，本發明不限定於前述實施形態，於可達成本發明之目的的範圍內的變化、改良等係包含於本發明中。 [實施例] 　　以下列舉實施例以更詳細說明本發明，但本發明不受此等實施例的任何限定。再者，以下之實施例及比較例中的測定，係藉由以下所示方法進行。 [TG-DTA測定] 　　5%重量減少溫度(一邊使測定試樣昇溫一邊測定重量減少，當重量減少達到5重量%時的溫度)之測定，係使用示差熱分析裝置(島津製作所公司製、TG/DTA分析器DTG-60)來進行。將測定試樣於乾燥氮環境下，以昇溫速度10℃/分鐘由40℃昇溫至500℃，測定所測定試樣之5%重量減少溫度。 [DSC測定] 　　固體電解質膜之玻璃轉移溫度(Tg)之測定，係使用示差掃描熱量計(TA Instruments公司製、型號：Q2000)來進行。於乾燥氮環境下，將測定試樣以昇溫速度10℃/分鐘由-70℃加熱至100℃，進行熱量變化之測定，採取數據。 [離子傳導度測定] 　　將所得之固體電解質膜切出直徑6mm之圓形，以2枚不鏽鋼板作為電極夾住，測定不鏽鋼板間之阻抗。測定係使用於電極間施加交流(施加電壓為10mV)而測定電阻成分之交流阻抗法，由所得之call-call plot的實數阻抗切片算出離子傳導度。再者，測定係使用恆電位器/恆電流器(SP-150 biologic公司製)。　　離子傳導度(σ)係由下述數式(F2)求得。　　σ = L/(R×S) ･･･(F2) 　　式(F2)中，σ表示離子傳導度(單位：S･cm^-1 )、R表示電阻(單位：Ω)、S表示固體電解質膜之測定時的截面積(單位：cm² )、L表示電極間距離(單位：cm)。　　測定溫度為30℃、40℃、50℃、60℃、70℃及80℃。又，由複阻抗之測定結果算出離子傳導度(σ)。 [鋰離子輸送率(Li⁺ 輸送率)測定] 　　將所得之固體電解質膜切出直徑6mm之圓形，以2枚鋰板作為電極夾住，以製作電池。然後將電池連接於複交流阻抗測定裝置(Solartron 1280C)，於60℃經過24小時以上後開始測定。測定係首先進行複阻抗測定，算出電阻值(R₀ )後，施加10mV之電壓進行直流極化測定。測定初期電流值(I₀ )與電流值成為一定時之穩定電流值(I_S )。確認穩定電流後，再度進行複阻抗測定，算出電阻值(R_S )。鋰離子輸送率(t₊ )係藉由下述數式(F3)求得(Evans之式)。式(F3)中，ΔV表示施加電壓，R₀ 、R_S 、I₀ 及I_S 係與上述相同。 [實施例1(實施例1-1及實施例1-2)] (碳酸酯化合物A之合成) 　　秤量乙二醇二縮水甘油醚10g與四丁基銨溴化物0.4g，導入壓力容器內。之後，藉由送液泵將CO₂ 導入壓力容器內，使壓力容器內之壓力為13.0MPa，於100℃進行反應3小時。以下表示合成流程。之後，以管柱進行精製後，得到碳酸酯化合物A。　　又，進行碳酸酯化合物A之TG-DTA測定。圖1係顯示表示碳酸酯化合物A(試樣1)及聚碳酸伸乙酯(商品名「QPAC-25」、EMPOWER MATERIALS公司製、試樣2)之TG-DTA測定中，重量減少率與溫度的關係之圖。　　碳酸酯化合物A之T_d5 (5%重量減少溫度)為272℃。　　固體電解質聚碳酸伸乙酯之T_d5 為205℃。　　由此可確認到碳酸酯化合物A之揮發性極低。 (固體電解質膜之製作) 　　接著，秤量所得到之碳酸酯化合物A、市售之聚碳酸酯(商品名「QPAC-25」、EMPOWER MATERIALS公司製)，與作為鋰鹽之LiFSI，使鋰鹽之莫耳數z相對於聚碳酸伸乙酯之重複單位的莫耳數x之比率(單位：mol%、(z/x)×100)成為160mol%，且碳酸酯化合物A相對於固體電解質總量之含量，分別成為5質量%及20質量%，混合後添加乙腈充分攪拌，得到固體電解質溶液。之後，於氟樹脂製模具上使固體電解質溶液流延，於乾燥氮環境下、60℃乾燥6小時，再於減壓下、60℃乾燥24小時，得到碳酸酯化合物A之含量(單位：質量%，相對於固體電解質總量之含量)為如下所述之固體電解質膜。　　實施例1-1：5質量% 　　實施例1-2：20質量% [比較例1] 　　除了不添加實施例1中得到之碳酸酯化合物A以外，係與實施例1同樣地，得到固體電解質中之鹽濃度(單位：mol%、(z/x)×100)為160mol%之固體電解質膜。 [固體電解質膜之評估] 　　對於實施例1-1、實施例1-2及比較例1中得到之固體電解質膜，測定於60℃之離子傳導度(σ)後，分別為如下所述。由該結果可確認到藉由對聚碳酸酯系之固體電解質膜添加碳酸酯化合物A，可提高離子傳導度。　　實施例1-1：3.65×10^-4 S･cm^-1 實施例1-2：1.41×10^-4 S･cm^-1 比較例1：7.24×10^-5 S･cm^-1 又，碳酸酯化合物A係如前所述，較聚碳酸酯揮發性更低。因此，實施例1-1及實施例1-2之固體電解質膜，相較於比較例1之固體電解質膜而言，揮發性低、安全性優良。 [實施例2(實施例2-1~實施例2-8)] 　　秤量實施例1中得到之碳酸酯化合物A、市售之聚碳酸伸乙酯(商品名「QPAC-25」、EMPOWER MATERIALS公司製)，與作為鋰鹽之LiFSI，使鋰鹽之莫耳數z相對於聚碳酸伸乙酯之重複單位的莫耳數x之比率(單位：mol%、(z/x)×100)分別成為10mol%、20mol%、40mol%、60mol%、80mol%、100mol%、120mol%及160mol%，且碳酸酯化合物A之含量成為5質量%，混合後添加乙腈充分攪拌，得到固體電解質溶液。之後，於氟樹脂製模具上使固體電解質溶液流延，於乾燥氮環境下、60℃乾燥6小時，再於減壓下、60℃乾燥24小時，得到固體電解質中之鹽濃度(單位：mol%、(z/x)×100)為如下所述之固體電解質膜。　　實施例2-1：10mol% 　　實施例2-2：20mol% 　　實施例2-3：40mol% 　　實施例2-4：60mol% 　　實施例2-5：80mol% 　　實施例2-6：100mol% 　　實施例2-7：120mol% 　　實施例2-8：160mol% 　　對於所得之固體電解質膜測定離子傳導度(σ)。再者，關於離子傳導度(σ)之測定結果，係取測定溫度(單位：K)之倒數(1000/T)為橫軸、取離子傳導度的常用對數(log(σ))為縱軸，製成阿瑞尼氏圖。結果示於圖2。再者，實施例2-8之固體電解質膜，係與實施例1-1之固體電解質膜相同。 [比較例2(比較例2-1~比較例2-8)] 　　除了不添加實施例1中得到之碳酸酯化合物A以外，係與實施例2同樣地，得到固體電解質中之鹽濃度(單位：mol%、(z/x)×100)為如下所述之固體電解質膜。　　比較例2-1：10mol% 　　比較例2-2：20mol% 　　比較例2-3：40mol% 　　比較例2-4：60mol% 　　比較例2-5：80mol% 　　比較例2-6：100mol% 　　比較例2-7：120mol% 　　比較例2-8：160mol% 　　對於所得之固體電解質膜測定離子傳導度(σ)。再者，關於離子傳導度(σ)之測定結果，係取測定溫度(單位：K)之倒數(1000/T)為橫軸、取離子傳導度的常用對數(log(σ))為縱軸，製成阿瑞尼氏圖。結果示於圖3。再者，比較例2-8之固體電解質膜，係與比較例1之固體電解質膜相同。 [實施例3(實施例3-1及實施例3-2)] 　　秤量實施例1中得到之碳酸酯化合物A、市售之聚環氧乙烷(Sigma-Aldrich公司製)，與作為鋰鹽之LiFSI，使鋰鹽之莫耳數z相對於聚環氧乙烷之重複單位的莫耳數x之比率(單位：mol%、(z/x)×100)分別成為5mol%及10mol%，且碳酸酯化合物A之含量成為5質量%，混合後添加乙腈充分攪拌，得到固體電解質溶液。之後，於氟樹脂製模具上使固體電解質溶液流延，於乾燥氮環境下、60℃乾燥6小時，再於減壓下、60℃乾燥24小時，得到固體電解質中之鹽濃度(單位：mol%、(z/x)×100)為如下所述之固體電解質膜。　　實施例3-1：5mol% 　　實施例3-2：10mol% 　　對於所得之固體電解質膜測定離子傳導度(σ)。再者，關於離子傳導度(σ)之測定結果，係取測定溫度(單位：K)之倒數(1000/T)為橫軸、取離子傳導度的常用對數(log(σ))為縱軸，製成阿瑞尼氏圖。結果示於圖4。 [比較例3(比較例3-1及比較例3-2)] 　　除了不添加實施例1中得到之碳酸酯化合物A以外，係與實施例3同樣地，得到固體電解質中之鹽濃度(單位：mol%、(z/x)×100)為如下所述之固體電解質膜。　　比較例3-1：5mol% 　　比較例3-2：10mol% 　　對於所得之固體電解質膜測定離子傳導度(σ)。再者，關於離子傳導度(σ)之測定結果，係取測定溫度(單位：K)之倒數(1000/T)為橫軸、取離子傳導度的常用對數(log(σ))為縱軸，製成阿瑞尼氏圖。結果示於圖4。 [固體電解質膜之評估] 　　對於實施例2及比較例2，將固體電解質中之鹽濃度((z/x)×100)，與於60℃之離子傳導度的常用對數(log(σ))的關係歸納於圖中(參照圖5)。　　如圖5所示，於實施例2及比較例2之固體電解質膜中，係有固體電解質中之鹽濃度越高，離子傳導度越高的傾向。　　另一方面，如圖4所示，於實施例3及比較例3之固體電解質膜中，係有固體電解質中之鹽濃度越低，離子傳導度越高的傾向。　　又，對於實施例2-8、實施例3-1、比較例2-8及比較例3-1，將固體電解質中之鹽濃度((z/x)×100)、鋰離子輸送率(t₊ )、於60℃之離子傳導度(σ)及鋰離子傳導度(t₊ ×σ)示於下述表1。　　再者，基於以上之評估結果，由實施例2、實施例3、比較例2及比較例3中選擇固體電解質中之鹽濃度高的實施例2-8、實施例3-1、比較例2-8及比較例3-1。　　又，對於實施例2及3，以及比較例2及3之固體電解質膜，測定玻璃轉移溫度(Tg)。然後將固體電解質中之鹽濃度((z/x)×100)與玻璃轉移溫度(Tg)的關係歸納於圖中。對於實施例2及比較例2之玻璃轉移溫度的測定結果示於圖6，對於實施例3及比較例3之玻璃轉移溫度的測定結果示於圖7。如圖6所示，可知實施例2之固體電解質膜，相較於比較例2之固體電解質膜而言，玻璃轉移溫度低。又，如圖7所示，可知實施例3之固體電解質膜，相較於比較例3之固體電解質膜而言，玻璃轉移溫度低。如表1所示，可確認到當比較聚合物均為脂肪族聚碳酸酯之實施例2-8及比較例2-8時，添加有碳酸酯化合物A之實施例2-8之固體電解質膜，離子傳導度(σ)大幅提高，且鋰離子輸送率(t₊ )與離子傳導度(σ)之積的鋰離子傳導度(t₊ ×σ)大幅提高。　　又，當比較聚合物均為聚環氧乙烷之實施例3-1及比較例3-1時，可確認到添加有碳酸酯化合物A之實施例2-8之固體電解質膜，離子傳導度(σ)提高，而且鋰離子輸送率(t₊ )大幅提高，鋰離子輸送率(t₊ )與離子傳導度(σ)之積的鋰離子傳導度(t₊ ×σ)大幅提高。　　又，碳酸酯化合物A係如前所述，較聚碳酸酯揮發性更低。因此，實施例2及3之固體電解質膜，各自為揮發性低、安全性優良。

圖1為顯示實施例1所用之碳酸酯化合物及聚碳酸伸乙酯之示差熱-熱重量同時測定(TG-DTA)中，重量減少率與溫度之關係的圖。　　圖2為顯示實施例2-1~實施例2-8中之溫度的倒數與離子傳導度的常用對數之關係的阿瑞尼氏圖。　　圖3為顯示比較例2-1~比較例2-8中之溫度的倒數與離子傳導度的常用對數之關係的阿瑞尼氏圖。　　圖4為顯示實施例3-1、實施例3-2、比較例3-1及比較例3-2中之溫度的倒數與離子傳導度的常用對數之關係的阿瑞尼氏圖。　　圖5為顯示實施例2及比較例2中之鹽濃度與於60℃之離子傳導度的常用對數之關係的圖。　　圖6為顯示實施例2及比較例2中之鹽濃度與玻璃轉移溫度之關係的圖。　　圖7為顯示實施例3及比較例3中之鹽濃度與玻璃轉移溫度之關係的圖。

Claims

一種固體電解質，其特徵為含有　　聚合物、下述通式(1)表示之化合物與金屬鹽，(前述通式(1)中，n為0以上6以下之整數，R為下述通式(2)及(3)之任一者)，。
如請求項1之固體電解質，其中　　前述金屬鹽為鹼金屬鹽。
如請求項2之固體電解質，其中　　前述鹼金屬鹽為鋰鹽。
如請求項3之固體電解質，其中　　前述鋰鹽，包含鋰雙(三氟甲烷磺醯基)醯亞胺及鋰雙(氟磺醯基)醯亞胺之至少一種。
如請求項1之固體電解質，其中　　前述通式(1)中之n為0以上4以下之整數。
如請求項1至請求項5中任一項之固體電解質，其中　　前述聚合物，為選自由脂肪族聚碳酸酯及聚環氧乙烷所成之群的至少1種。
如請求項1至請求項5中任一項之固體電解質，其中　　前述聚合物為脂肪族聚碳酸酯。
如請求項1至請求項5中任一項之固體電解質，其中　　前述聚合物為聚環氧乙烷。
一種電池，其特徵為含有如請求項1至請求項8中任一項之固體電解質。