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公開番号2025134017
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-11
出願番号2025119669,2022121957
出願日2025-07-16,2022-07-29
発明の名称固体電解質シート及び全固体電池
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類H01B 1/06 20060101AFI20250904BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】全固体電池の電池抵抗を抑制しつつ、金属異物が全固体電池の内部に混入しても短絡の発生を防止することができる固体電解質シートを提供する。
【解決手段】本開示の固体電解質シートは、不織布と、前記不織布の内部に配置された固体電解質とを備える。前記固体電解質は、硫化物固体電解質を含む。前記不織布の細孔径は、15μm以下である。前記固体電解質の粒径に対する前記細孔径の比率(細孔径/粒径)は、5.0以上10.0以下である。前記細孔径が、JIS K 3832に準拠してバブルポイント法で測定される前記不織布の最大細孔径を示す。前記粒径が、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて測定された前記固体電解質の体積基準の積算粒子径分布の値が50%に相当する粒子径を示す。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
不
織布と、
前記不織布の内部に配置された固体電解質と、
を備え、
前記固体電解質が、硫化物固体電解質を含み、
前記不織布の細孔径が、１５μｍ以下であり、
前記固体電解質の粒径に対する前記細孔径の比率（細孔径／粒径）が、５．０以上
１０．０以下
であり、
前記細孔径が、ＪＩＳＫ３８３２に準拠してバブルポイント法で測定される前記不織布の最大細孔径を示し、
前記粒径が、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて測定された前記固体電解質の体積基準の積算粒子径分布の値が５０％に相当する粒子径を示す、固体電解質シート。
続きを表示（約 280 文字）【請求項２】
前記不織布の厚さが、１０μｍ以上３０μｍ以下である、請求項１に記載の固体電解質シート。
【請求項３】
前記粒径が、３．０μｍ以下である、請求項１又は請求項２に記載の固体電解質シート。
【請求項４】
正極層と、負極層と、前記正極層及び前記負極層の間に配置された固体電解質層と、を備え、
前記固体電解質層は、請求項１又は請求項２に記載の固体電解質シートを含む、全固体電池。
【請求項５】
前記不織布が、ポリエステル系樹脂またはポリアミド系樹脂からなる、請求項１に記載の固体電解質シート。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体電解質シート及び全固体電池に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、安全性に優れるリチウムイオン二次電池として、固体電解質層を備える全固体電池が知られている。
特許文献１は、固体電解質層に用いられる固体電解質シートを開示している。特許文献１に開示の固体電解質シートは、不織布と、固体電解質とを含む。固体電解質は、不織布の表面及び内部に配置されている。不織布の平方メートル当たりの質量は、８ｇ以下である。不織布の厚さは、１０μｍ以上２５μｍ以下である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－３１７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、不織布は、その内部に複数の立体的な空間（以下、「細孔」ともいう。）を有し、細孔の大きさ（以下、「細孔径」ともいう。）の分布は広い。特許文献１は、不織布の細孔径について何ら開示していない。
特許文献１に開示の固体電解質シートは、不織布の細孔径が大きい箇所では、固体電解質を保持できないおそれがある。その結果、全固体電池の電池抵抗は、増大するおそれがある。
また、全固体電池の製造過程において、金属異物が全固体電池の材料に混入するおそれがある。金属異物は、通常、２０μｍのサイズを有する金属片である。特許文献１に開示の固体電解質シートに金属異物が混入すると、電池化プレスの際、金属異物は固体電解質層を貫通するおそれがある。「電池化プレス」とは、正極層、固体電解質層及び負極をこの順に積層一体化するプレスを示す。その結果、全固体電池には、短絡が発生するおそれがある。
【０００５】
本開示は、上記事情に鑑みたものである。
本開示の一実施形態が解決しようとする課題は、全固体電池の電池抵抗を抑制しつつ、金属異物が全固体電池の内部に混入しても短絡の発生を防止することができる固体電解質シートを提供することである。
本開示の他の実施形態が解決しようとする課題は、全固体電池の電池抵抗が抑制されつつ、金属異物が全固体電池の内部に混入していても短絡が発生しにくい全固体電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための手段には、以下の実施態様が含まれる。
＜１＞不織布と、
前記不織布の内部に配置された固体電解質と、
を備え、
前記不織布の細孔径が、１５μｍ以下であり、
前記固体電解質の粒径に対する前記細孔径の比率（細孔径／粒径）が、５．０以上である、固体電解質シート。
＜２＞前記不織布の厚さが、１０μｍ以上３０μｍ以下である、前記＜１＞に記載の固体電解質シート。
＜３＞前記粒径が、３．０μｍ以下である、前記＜１＞又は＜２＞に記載の固体電解質シート。
＜４＞前記固体電解質が、硫化物固体電解質を含む、前記＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載の固体電解質シート。
＜５＞正極層と、負極層と、前記正極層及び前記負極層の間に配置された固体電解質層と、を備え、
前記固体電解質層は、前記＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載の固体電解質シートを含む、全固体電池。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一実施形態によれば、全固体電池の電池抵抗を抑制しつつ、金属異物が全固体電池の内部に混入しても短絡の発生を防止することができる固体電解質シートが提供される。
本開示の他の実施形態によれば、全固体電池の電池抵抗が抑制されつつ、金属異物が全固体電池の内部に混入していても短絡が発生しにくい全固体電池が提供される。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示において、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を意味する。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、２以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示において、各成分の量は、各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、複数種の物質の合計量を意味する。
本開示において、「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
【０００９】
（１）固体電解質シート
本開示の固体電解質シートは、不織布と、前記不織布の内部に配置された固体電解質と、を備える。前記不織布の細孔径は、１５μｍ以下である。比率（細孔径／粒径）は、５．０以上である。前記比率（細孔径／粒径）は、前記固体電解質の粒径に対する前記細孔径を示す。
【００１０】
「不織布」とは、繊維を織らずに接着又は絡み合わせられたシート状のものであり、製織，編成及び製紙を除く物理的方法及び／又は化学的方法によって所定のレベルの構造的強さが得られている平面状の繊維集合体を示す（JIS L0222:2022）。繊維集合体は、複数の細孔を有する。
「細孔径」とは、バブルポイント法（JIS K3832）による最大細孔径を示す。
（【００１１】以降は省略されています）

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