全固体イオニクス素子構築にたいするポリマーの役割

• Project/Area Number: 11229202
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: こうじ谷 信三 京都大学, 化学研究所, 教授 (50027900)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池田 裕子 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助手 (10202904) ; 妹尾 政宣 京都大学, 化学研究所, 助手 (40362389) ; 登阪 雅聡 京都大学, 化学研究所, 助手 (10273509) ; 浦山 健治 京都大学, 化学研究所, 助手 (20263147) ; 村上 昌三 京都大学, 化学研究所, 助手 (10260621)
• Project Period (FY): 1999 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥63,100,000 (Direct Cost: ¥63,100,000); Fiscal Year 2003: ¥12,200,000 (Direct Cost: ¥12,200,000); Fiscal Year 2002: ¥13,400,000 (Direct Cost: ¥13,400,000); Fiscal Year 2001: ¥12,900,000 (Direct Cost: ¥12,900,000); Fiscal Year 2000: ¥9,800,000 (Direct Cost: ¥9,800,000); Fiscal Year 1999: ¥14,800,000 (Direct Cost: ¥14,800,000)
• Keywords: 高分子固体電解質 / 分岐型ポリエーテル / 導電率 / イオン伝導性エラストマー / アイオネン型エラストマー / 高分子電解質 / イオン伝導性ガラス / ガラスとポリエーテルの複合体 / 固体電解質 / イオン伝導 / ポリエーテル / リチウム塩 / オキシスルフィドガラス / 高分子全固体電解質 / 結晶化度 / イオン伝導性 / スルフィドガラスとポリエーテルの複合体 / 電圧特性 / イオン伝導体ガラス / ポリエチレンオキシド / 有機-無機複合体

Research Abstract

電解質の固体化は全固体イオニクス素子作製のための最大の難関である。フレキシブルな固体電解質の開発に向かって、分岐型ポリ(オキシエチレン)および主鎖に第4級アンモニウムカチオンを有するアイオネン型エラストマーのイオン伝導特性を検討した。分岐型ポリ(オキシエチレン)については、分岐となる側鎖のオキシエチレン鎖の重合度が1、2、3の三種の試料について導電率および基礎物性の評価を終了した。いずれの試料も良好な特性を示したが、合成の容易さとイオン伝導性ガラスとの複合化が容易であることに示されるような加工の容易さから、重合度2の側鎖を有するもの(BEC)が今後の重点的な開発の対象として適当と結論した。
BECの優れたエラストマーとしての特性を利用して、BECフィルムのの一軸延伸下での導電率を測定し、伸長により導電率が大きくなるという興味ある結果を得た。この結果はアモルファス状態で発現することも判明した。応用面にどう活用するかが今後の課題である。
アイオネン型エラストマーとして、ジピリジルおよび脂肪族アンモニウム塩の二種を検討した。いずれも良好なエラストマー特性を示し、導電率の点でも直鎖ポリ(オキシエチレン)のレベルを越えており、今後さらに開発を進める対象である。

Research Products

• [Publications] Y.Ikeda: "Ionic Conductivity of Polymer Solid Electrolyte Prepared from Poly[Epichlorohydrin-co-(Ethylene Oxide)] of High Etkylene Oxide Content"Journal of Applied Polymer Science. (in press).
• [Publications] S.Kohjiya: "Elastomeric Branched Poly(ethylene oxide)as a Matrix for Functionality Materials"Rubber Chemistry and Technology. (in press).
• [Publications] Y.Ikeda: "Polymer Gels : Fundamentals and Application"ACS Symposium Series 833, American Chemical Society. 10 (2003)
• [Publications] Y.Ikeda, S.Kohjiya: "Ionic conductivity & mechanical properties of branched poly(oxyethvlene)s"Solid State Ionics. 147 3,4. 403-409 (2002)
• [Publications] Y.Ikeda, S.Kohjiya: "One-pot synthesis and characterization of poly(oxytetramethylene) ionene"Polymer. 43,12. 3483-3488 (2002)
• [Publications] S.Kohjiya, Y.Ikeda: "Solid electrolyte composed of glass and high molecular weight branched poly(oxyethylene)"Solid State Ionics. 154-155. 1-6 (2002)
• [Publications] S.Murakami, S.Kohjiya: "Control on structure of branched poly(oxyethyl-lene) for a polymer Solid electrolyte"Solid State Ionics. 154-155. 399-406 (2002)
• [Publications] こうじ谷信三: "高分子における結晶と非晶"繊維学会誌. 58,3. 68-73 (2002)
• [Publications] こうじ谷信三: "高分子固体電解質としての分岐形ポリ(オキシエチレン)"日本化学繊維研究所講演集. 58. 59-73 (2001)
• [Publications] Y.Ikeda: "Ion conducting composites from Li_2S-SiS_2-Li_4SiO_4 oxysulfide"Polymer. 42・16. 7225-7228 (2001)
• [Publications] A.Hayashi: "Preparation and characterization of lithiunm ion conducing Glass -polymer composites"Chemistry Letters. -・8. 814-815 (2001)
• [Publications] S.Kohjiya: "Role of amorphous matrix prepared from high molecular weight branched poly(oxyethylene)s for lithium ion conduction"Recent Res. Devel. Electrochem. 4. 99-109 (2001)
• [Publications] Y.Ikeda: "Proceeding of the 2nd International Workshop on Green Polymers中の3.4節(pp.87-98)"Indonesian Polymer Association. 12 (2001)
• [Publications] S.Kohjiya,T.Horiuch: "Polymer solid electrolyte from amorphous poly [epichlorohydrin-co-(ethylene oxide)] /lithium perchlorate complex"Polymer International. 49. 197-202 (2000)
• [Publications] Y.Ikeda,S.Kohjiya et al.: "Characterization of comb-shaped high molecular weight poly(oxyethylene)side chains for a polymer solid electrolyte"Electrochimica Acta. 45・8/9. 1167-1174 (2000)
• [Publications] Y.Ikeda,S.Kohjiya et al.: "Elastomeric Comb-Sharped High Molecular Mass Poly(Oxyethylene)for Polymer Electrolyte : Morphhology and Ionic Conductivity"Rubber Chem.Technol. 73・4. 720-730 (2000)
• [Publications] Y.Ikeda: "Elastomerc Poly(oxyethylene) Matrix for IonConduction"Journal of Applied Polymer Science. 78. 1530-1540 (2000)
• [Publications] Y.Ikeda,S.Kohjiya et al: "Ion conducting coposite from Li_2S-SiS_2-Li_4SiO_4 oxysulfide glass and poly(oxyethylene)s"
• [Publications] こうじ谷信三、池田裕子: "Polymer solid electrolyte from amorphous poly (epichlorohydrin-co-ethyleneoxide)/lithium complex"Polymer International. 49・1. 197-202 (2000)
• [Publications] 池田裕子、村上昌三、こうじ谷信三: "Characterization of comb-shaped poly (oxyethylene) with tri (oxyethylene) chains for polymer electrolyte"Electrochimica Acta. 45・8/9. 1167-1174 (2000)