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公開番号2023041030
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-03-23
出願番号2022141946
出願日2022-09-07
発明の名称全固体電池用外装材
出願人東レ株式会社
代理人
主分類H01M 50/136 20210101AFI20230315BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】本発明の課題は、電池素子の膨張収縮に伴う外力を受けた際に、電池が破損しにくい全固体電池用外装材を提供することにある。
【解決手段】少なくとも基材層、バリア層、熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成され、前記積層体がクッション性を有する、全固体電池用外装材。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも基材層、バリア層、熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成され、前記積層体がクッション性を有する、全固体電池用外装材。
続きを表示（約 600 文字）【請求項２】
前記熱融着性樹脂層が内部に空孔を有する、請求項１に記載の全固体電池用外装材。
【請求項３】
前記熱融着性樹脂層が架橋エラストマー粒子を含有する、請求項１または２に記載の全固体電池用外装材。
【請求項４】
前記積層体が前記熱融着性樹脂層の前記基材層側とは反対側に厚み５０～９００μｍのクッション層を備える、請求項１に記載の全固体電池用外装材。
【請求項５】
前記クッション層が内部に空孔を有する、請求項４に記載の全固体電池用外装材。
【請求項６】
前記クッション層の少なくとも一方の面に架橋エラストマー粒子が設けられている、請求項４に記載の全固体電池用外装材。
【請求項７】
前記クッション層が弾性エラストマーを含有する、請求項４に記載の全固体電池用外装材。
【請求項８】
前記クッション層の少なくとも一方の面の十点平均粗さＲｚが２０～５００μｍである、請求項４～７のいずれかに記載の全固体電池用外装材。
【請求項９】
前記熱融着性樹脂層の空孔率が５～２０体積％である、請求項２に記載の全固体電池用外装材。
【請求項１０】
前記架橋エラストマー粒子の平均粒径が５～３０μｍである、請求項３に記載の全固体電池用外装材。
（【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、電池素子の膨張収縮に伴う外力を受けた際に、電池が破損しにくい全固体電池用外装材に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池は、他の二次電池と比較して高いエネルギー密度を有し、電気自動車用や電力貯蔵用の電池として使用されている。
【０００３】
従来使用されてきた非水電解液を用いる二次電池は、電解液の耐熱温度が６０℃程度であるため、耐熱性に課題がある。一方、全固体リチウム二次電池（以下全固体電池と記載）では、従来のリチウムイオン電池で多用されている電解液でなく固体電解質が用いられている。全固体電池は、電池内に有機溶媒を用いないことから、安全性が高く、作動温度範囲が広いといった利点を有している。
【０００４】
しかしながら、全固体電池は常に一定温度で使用されるのではなく、例えば室温から充放電を行い、高温で充放電を継続し、再び室温に戻る場合がある。このような温度変動の繰り返し（ヒートサイクル）があると、電極および電解質が膨張収縮することが知られている（特許文献１）。
【０００５】
また、全固体電池は膨張・収縮時に固体電解質と、負極活物質、正極活物質の間で剥離しやすく、電池の劣化が進行しやすいが、固体電解質と、負極活物質や正極活物質との間の剥離を抑制する方法として、全固体電池を高圧プレスした状態で拘束する技術が知られている。例えば、特許文献２には、正極集電体、正極層、電解質層、負極層、及び負極集電体を該順序で備えた積層体を作製する積層工程と、積層工程で作製した積層体を積層方向に加圧する加圧工程と、加圧工程の後、０．１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の圧力にて所定の時間の間、積層体を積層方向に加圧したまま拘束する拘束工程とを含む電池の製造方法が開示されている（特許文献２）。
【０００６】
一方、近年、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、パソコン、カメラ、携帯電話等の高性能化に伴い、全固体電池には、多様な形状が要求されると共に、薄型化や軽量化が求められる。そこで、多様な形状に加工が容易で、薄型化や軽量化を実現し得る外装材として、基材／バリア層／熱融着性樹脂層が順次積層されたフィルム状の外装材が提案されている（特許文献３～５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１６－７６３５９号公報
特開２０１２－１４２２２８号公報
特開２０２０－１１５４２３号公報
特開２０１９－２０４６６０号公報
国際公開第２０２０／１８４６９２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、一般的な構造の全固体電池では、上記した電池素子と外装材とが密着しているため、電池素子の膨張収縮に追従して外装体が伸縮する可能性があることがわかってきた。この充放電に伴う外装体の伸縮が繰り返されると、電池が破損する可能性がある。特許文献３～５に記載の技術は、これを十分に抑制できるものではなかった。
【０００９】
そこで本発明の課題は、電池素子の膨張収縮に伴う外力を受けた際に、電池が破損しにくい全固体電池用外装材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の全固体電池用外装材の好ましい一態様は以下のとおりである。
（１）少なくとも基材層、バリア層、熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成され、前記積層体がクッション性を有する、全固体電池用外装材。
（２）前記熱融着性樹脂層が内部に空孔を有する、（１）に記載の全固体電池用外装材。
（３）前記熱融着性樹脂層が架橋エラストマー粒子を含有する、（１）または（２）に記載の全固体電池用外装材。
（４）前記積層体が前記熱融着性樹脂層の前記基材層側とは反対側に厚み５０～９００μｍのクッション層を備える、（１）～（３）のいずれかに記載の全固体電池用外装材。
（５）前記クッション層が内部に空孔を有する、（４）に記載の全固体電池用外装材。
（６）前記クッション層の少なくとも一方の面に架橋エラストマー粒子が設けられている、（４）または（５）に記載の全固体電池用外装材。
（７）前記クッション層が弾性エラストマーを含有する、（４）～（６）のいずれかに記載の全固体電池用外装材。
（８）前記クッション層の少なくとも一方の面の十点平均粗さＲｚが２０～５００μｍである、（４）～（７）のいずれかに記載の全固体電池用外装材。
（９）前記熱融着性樹脂層の空孔率が５～２０体積％である、（２）～（８）のいずれかに記載の全固体電池用外装材。
（１０）前記架橋エラストマー粒子の平均粒径が５～３０μｍである、（３）または（９）に記載の全固体電池用外装材。
（１１）前記架橋エラストマー粒子の平均粒径が５～２００μｍである、（４）～（８）のいずれかに記載の全固体電池用外装材。
（１２）前記クッション層の空孔率が５～３０体積％である、（５）～（８）、（１１）のいずれかに記載の全固体電池用外装材。
（１３）前記クッション層の全質量を１００質量％とした際の、前記弾性エラストマーの含有量が１０～３０質量％である（７）、（８）、（１０）、（１１）のいずれかに記載の全固体電池用外装材。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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