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公開番号2025087528
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-10
出願番号2023202255
出願日2023-11-29
発明の名称不織布補強固体電解質シート、全固体電池、及び不織布補強固体電解質シートの製造方法
出願人国立大学法人信州大学
代理人めぶき弁理士法人
主分類H01M 10/0565 20100101AFI20250603BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】薄膜化が可能であり、薄膜化しても高い引張強度を有し、さらに高い熱安定性を有する不織布補強固体電解質シート、そのような不織布補強固体電解質シートを使用した全固体電池、及び、不織布補強固体電解質シートの製造方法を提供する。
【解決手段】不織布補強固体電解質シート1は、二層不織布基材10と、固体高分子40と、前記固体高分子40に分散されたリチウム塩50と、を備える。前記二層不織布基材10は、ポリエチレンテレフタレートを含むマイクロ繊維22を含むマイクロ繊維層20と、前記マイクロ繊維層20の一方の面に形成され、ポリフッ化ビニリデンのナノ繊維32を含むナノ繊維層30を含む。前記固体高分子は、前記二層不織布基材に形成された空隙に収容されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
二層不織布基材と、固体高分子と、前記固体高分子に分散されたリチウム塩と、を備える不織布固体電解質シートであって、
前記二層不織布基材は、ポリエチレンテレフタレートを含むマイクロ繊維を有するマイクロ繊維層と、前記マイクロ繊維層の一方の面に形成され、ポリフッ化ビニリデンを含むナノ繊維を有するナノ繊維層と、を含み、
前記固体高分子は、前記二層不織布基材に形成された空隙に収容されていること、を特徴とする不織布補強固体電解質シート。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の不織布補強固体電解質シートであって、
前記マイクロ繊維は、異なる融点を有する２種類のポリエステルを含み、前記２種類のポリエステルのうちの少なくとも一つは前記ポリエチレンテレフタレートであること、を特徴とする不織布補強固体電解質シート。
【請求項３】
請求項１に記載の不織布補強固体電解質シートであって、
前記マイクロ繊維は、延伸したポリエチレンテレフタレートと延伸していないポリエチレンテレフタレートとを含むマイクロ繊維、及び／又は、芯鞘構造を有するマイクロ繊維であって芯部が前記ポリエチレンテレフタレートを含み鞘部が前記ポリエチレンテレフタレートより融点の低いエステルを含むマイクロ繊維を含むこと、を特徴とする不織布補強固体電解質シート。
【請求項４】
請求項１に記載の不織布補強固体電解質シートであって、
前記マイクロ繊維は、１μｍ～２０μｍの平均直径を有し、前記ナノ繊維は、５０ｎｍ～３００ｎｍの平均直径を有すること、を特徴とする不織布補強固体電解質シート。
【請求項５】
請求項１に記載の不織布補強固体電解質シートであって、
前記空隙を孔としてみたときの前記孔の平均孔径は、０．１μｍ以上３μｍ未満であること、を特徴とする不織布補強固体電解質シート。
【請求項６】
請求項１に記載の不織布補強固体電解質シートであって、
前記固体高分子は、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリシロキサン、デンプン、糖、繊維、ポリビニルアルコール、ポリホスファゼン、及び、ポリスチレンからからなる群から選択される少なくとも１つを含むこと、を特徴とする不織布補強固体電解質シート。
【請求項７】
請求項１に記載の不織布補強固体電解質シートであって、
前記固体高分子は、ポリエチレンオキサイドを含むこと、を特徴とする不織布補強固体電解質シート。
【請求項８】
請求項１に記載の不織布補強固体電解質シートであって、
前記リチウム塩は、ＬｉＴＦＳＩ、ＬｉＰＦ
６
、ＬｉＮ（ＣＦ
３
ＳＯ
２
)
２
、Ｌｉ（ＣＦ
３
ＳＯ
２
)
３
Ｃ、ＬｉＮ(ＳＯＣＦＣＦ)、及び、ＬｉＢ(ＣＯ)からなる群から選択される少なくとも１つを含むこと、を特徴とする不織布補強固体電解質シート。
【請求項９】
請求項１に記載の不織布補強固体電解質シートであって、
前記固体高分子と前記リチウム塩との質量比が４：１～２６：１であることを特徴とする、不織布補強固体電解質シート。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の不織布補強固体電解質シートであって、
前記二層不織布基材は、リチウムデンドライトの成長を抑制する引張強度を有すること、を特徴とする不織布補強固体電解質シート。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、不織布補強固体電解質シート、全固体園地、及び不織布補強固体電解質シートの製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池は、パーソナルコンピューター、スマートフォン、リスト型活動量測定装置、さらにはグリッドエネルギー貯蔵装置や電気自動車などの主要なエネルギー貯蔵装置として、広く採用されている。従来、リチウムイオン電池の電解質として、有機液体電解質が使用されてきたが、有機液体電解質は人体に有害であることから漏洩防止に万全を期す必要がある。また、アノード上におけるデンドライト形成や副反応による短絡という問題もある。そこで、有機液体電解質に代わる電解質として、固体電解質を用いた全固体リチウム電池が検討されている。
【０００３】
固体電解質として、ポリオキシエチレン（ＰＯＥ）等の固体高分子電解質が知られている。固体高分子電解質は、厚くてもろい固体セラミック電解質に比べて、柔軟性が高く、製造が容易で、電極との界面抵抗が小さいという利点がある。特許文献１には、ポリオキシエチレン鎖を有する高分子化合物及びリチウム塩を含んでなる固体高分子電解質とリチウム塩を含む固体高分子電解質が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００４－１７８９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されている固体高分子電解質は、厚さが１００～１０００μｍと厚い。リチウムイオン電池に求められる、高い体積エネルギー密度と長いサイクル寿命という要求を満たすためには、薄く、均一な厚さの固体高分子電解質が必要である。しかし、薄く、均一な厚さの固体高分子電解質を製造することは、容易ではない、という課題がある。
【０００６】
固体高分子電解質の厚さを薄くすることにより、機械的特性は損なわれる傾向にある。すなわち、固体高分子電解質を薄くすることにより、固体電解質シートの引張強度は低下し、また、熱安定性も失われることになる。
【０００７】
本発明の目的は、薄膜化が可能であり、薄膜化しても高い引張強度を有し、さらに高い熱安定性を有する不織布補強固体電解質シートを提供すること、そのような不織布補強固体電解質シートを使用した全固体電池を提供すること、及び、そのような不織布補強固体電解質シートの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［１］本適用例の不織布補強固体電解質シートは、二層不織布基材と、固体高分子と、前記固体高分子に分散されたリチウム塩と、を備える不織布固体電解質シートであって、前記二層不織布基材は、ポリエチレンテレフタレートを含むマイクロ繊維を有するマイクロ繊維層と、前記マイクロ繊維層の一方の面に形成され、ポリフッ化ビニリデンを含むナノ繊維を有するナノ繊維層と、を含み、前記固体高分子は、前記二層不織布基材に形成された空隙に収容されている。
【０００９】
［２］本適用例の不織布補強固体電解質シートにおいては、前記マイクロ繊維は、異なる融点を有する２種類のポリエステルを含み、前記２種類のポリエステルのうちの少なくとも一つは前記ポリエチレンテレフタレートであることが好ましい。
【００１０】
［３］本適用例の不織布補強固体電解質シートにおいては、前記マイクロ繊維は、延伸したポリエチレンテレフタレートと延伸していないポリエチレンテレフタレートとを含むマイクロ繊維、及び／又は、芯鞘構造を有するマイクロ繊維であって芯部が前記ポリエチレンテレフタレートを含み鞘部が前記ポリエチレンテレフタレートより融点の低いエステルを含むマイクロ繊維を含む、ことを特徴とする、不織布補強固体電解質シート。
（【００１１】以降は省略されています）

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