ポリマ-ブレンドにより発現した高分子固体電解質のイオン伝導率増大現象の解析

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02650636
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 折原 勝男 山形大学, 工学部, 助教授 (90007021)
• キーワード: 高分子固体電解質 / 高分子ー金属錯体 / 高分子固体溶媒 / イオン伝導率 / キャリア-移動度 / キャリア-密度 / ポリマ-ブレンド / 解離平衡移動

研究概要

ポリエチレンオキシド(PEO)とLiClO_4からなる固相錯体を取り上げ、この系にポリビニルアセテ-ト(PVAc)をブレンドしたときのイオン伝導率、移動度、マトリックスポリマ-の構造、塩の解離反応等を検討した。本研究に先だって、申請者らがブレンドによって約8倍もの伝導率増大を見いだしたことが発端となっている。
直流の極性反転法によるキャリア-移動度の定量的測定から、PVAcのブレンドによって、移動度は急激に低下し、逆にキャリア-密度が著しく増大することが結論付けられた。この結論は、従来ブレンド法にたいして直感的に期待されていた移動度増大論を、実証によって覆したものである。高分子固体とアルカリ金属塩からなる錯体(高分子固体電解質)は、高分子材料の特質を最大限に生かし得る素材として、高エネルギ-密度の電池や信頼性の高いエレクトロクロミック素子等への応用が期待されながら、イオン伝導率の不十分さがネックとなっていて、世界的に研究対象となっていた。今回の結果はこの点の解決に有力な糸口を与えたことになる。上の結果に加えて、さらに移動度をも増大させ得たとき、伝導率は一気に解決されると考えられるが、最近そのヒントとなるデ-タを得たところである。
さらにこの錯体は「高分子固相溶媒」中での塩の解離反応が基礎になっている。この観点からは、上に得た結果は、個体溶媒中における塩の解離平衡がポリマ-ブレンドによって移動するという、新しい物理化学を展開し得る貴重な事実を発見したことになる。現在熱力学的に理論的裏付けを急いでいる。

研究成果

• [文献書誌] K.Orihara,H.Yonekura: "Nonlinear Effects on the Ionic Conductivity of Poly(ethylene oxide)/Lithium Perchlorate Complexes Caused by the Blending of Poly(vinyl acetate)" J.Macromol.Sci.ーChem.A27(aー11),1217ー1224(1990). A27. 1217-1224 (1990)
• [文献書誌] 折原 勝男,米倉 秀俊,高野 忠裕,青木 勝博: "高分子固体電解質のイオン伝導率増大におけるポリマ-ブレンド効果の解析[I]" 高分子討論会要旨集(Polymer Preprints,Japan). 39. 3188-3190 (1990)
• [文献書誌] 山口 専三,青木 勝博,折原 勝男,重原 淳孝,山田 瑛: "高分子固体電解質のイオン伝導率増大におけるポリマ-ブレンド効果の解析[II]" 高分子討論会要旨集(Polymer Preprints,Japan). 39. 3191-3193 (1990)
• [文献書誌] 折原 勝男,米倉 秀俊,岡本 正雄: "高分子固体電解質におけるポリマ-ブレンド効果のTgからの考察" 高分子論文集. (1991)
• [文献書誌] K.Orihara,H.Yonekura,T.Takano,K.Aoki: "Nonlinear Effects on the Polymerie Sdid Electrolytes by the Blending of Poly(vinyl acetate)ーChanges of Mobility and Density of the Carriers." Makromol.Chemi.(1991)
• [文献書誌] K.Orihara,S.Yamaguchi N.Sato: "Nonlinear Effects on the Polymeric Solid Electrolyles by Blending of Poly(vinyl acetate)ーInfluence of Molecular Weight of Polymers" Makromol.Chemi.(1991)