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公開番号2024100816
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-26
出願番号2024078265,2020036871
出願日2024-05-13,2020-03-04
発明の名称固体電解質、二次電池及びキャパシタ
出願人国立大学法人静岡大学
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類H01B 1/06 20060101AFI20240719BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】イオン伝導性に優れる固体電解質を提供する。
【解決手段】下記一般式(1)で表される分子結晶を含む固体電解質。
[Li_aX_b(NCCH₂CH₂CN)_c]_n・・・(1)
(一般式(1)中、aは、1以上の整数を表し、bは、1以上の整数を表し、cは、1以上の整数を表し、nは、1以上の整数を表す。但し、一般式(1)において、a=bを満たす。Xは、分子結晶におけるLi-Li間の最近接距離が2.00Å以上6.00Å以下であり、N(SO₂F)₂ ^-である。)
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
下記一般式（１）で表される分子結晶を含む固体電解質。
［Ｌｉ
ａ
Ｘ
ｂ
（ＮＣＣＨ
２
ＣＨ
２
ＣＮ）
ｃ
］
ｎ
・・・（１）
（一般式（１）中、ａは、１以上の整数を表し、ｂは、１以上の整数を表し、ｃは、１以上の整数を表し、ｎは、１以上の整数を表す。但し、一般式（１）において、ａ＝ｂを満たす。Ｘは、分子結晶におけるＬｉ－Ｌｉ間の最近接距離が２．００Å以上６．００Å以下であり、Ｎ（ＳＯ
２
Ｆ）
２
－
である。）
続きを表示（約 290 文字）【請求項２】
前記分子結晶にて、前記Ｌｉ－Ｌｉ間の最近接距離は、４．００Å以上である請求項１に記載の固体電解質。
【請求項３】
前記分子結晶の含有量は、８０質量％～９５質量％である請求項１又は請求項２に記載の固体電解質。
【請求項４】
二次電池又はキャパシタの固体電解質として用いられる請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の固体電解質。
【請求項５】
請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の固体電解質を備える二次電池。
【請求項６】
請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の固体電解質を備えるキャパシタ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解質、二次電池及びキャパシタに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
電池の軽量化、電池構造の簡略化等の点から液体である電解液でなく、固体電解質を二次電池等に適用する試みが近年検討されている。固体電解質の有力候補は、セラミックス、ガラス、ポリマーであるが、その他にも結晶性有機物である分子結晶を含む固体電解質も検討されている。
【０００３】
分子結晶を含む固体電解質としては、例えば、少なくとも、（Ａ）窒素、酸素、燐及び硫黄原子の群から選ばれる原子を１～３個含有する電子供与性有機化合物、または（Ｂ）窒素、燐及び硫黄原子の群から選ばれる原子を少なくとも１個含有する環状構造を有するアニオン、のいずれか１種と、特定のリチウム塩並びに特定のナトリウム塩のうちの少なくとも一方とを含む結晶を含む、イオン伝導性固体電解質が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許６１５０４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のイオン伝導性固体電解質では、イオン伝導性が充分でなく、改善の余地がある。
【０００６】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、イオン伝導性に優れる固体電解質、並びにこれを含む二次電池及びキャパシタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞下記一般式（１）で表される分子結晶を含む固体電解質。
［Ｌｉ
ａ
Ｘ
ｂ
（ＮＣＣＨ
２
ＣＨ
２
ＣＮ）
ｃ
］
ｎ
・・・（１）
（一般式（１）中、ａは、１以上の整数を表し、ｂは、１以上の整数を表し、ｃは、１以上の整数を表し、ｎは、１以上の整数を表す。但し、一般式（１）において、ａ＝ｂを満たす。Ｘは、分子結晶におけるＬｉ－Ｌｉ間の最近接距離が６．００Å以下となる１価のアニオン種を表す。）
＜２＞前記分子結晶にて、前記Ｌｉ－Ｌｉ間の最近接距離は、４．００Å以上である＜１＞に記載の固体電解質。
＜３＞前記一般式（１）中にて、Ｘは、それぞれ独立にＮ（ＳＯ
２
Ｆ）
２
－
、Ｎ（ＳＯ
２
ＣＦ
３
）
２
－
又はＳＣＮ
－
である＜１＞又は＜２＞に記載の固体電解質。
＜４＞［ＬｉＮ（ＳＯ
２
Ｆ）
２
（ＮＣＣＨ
２
ＣＨ
２
ＣＮ）
２
］
ｎ
、［Ｌｉ
２
｛Ｎ（ＳＯ
２
ＣＦ
３
）
２
｝
２
（ＮＣＣＨ
２
ＣＨ
２
ＣＮ）
３
］
ｎ
、及び［Ｌｉ
２
（ＳＣＮ）
２
（ＮＣＣＨ
２
ＣＨ
２
ＣＮ）
３
］
ｎ
からなる群より選択される少なくとも一つの分子結晶を含む固体電解質。
＜５＞二次電池又はキャパシタの固体電解質として用いられる＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載の固体電解質。
【０００８】
＜６＞＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載の固体電解質を備える二次電池。
＜７＞＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載の固体電解質を備えるキャパシタ。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一形態によれば、イオン伝導性に優れる固体電解質、並びにこれを含む二次電池及びキャパシタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施例１及び実施例２の固体電解質におけるイオン伝導度の測定結果である。
実施例３の固体電解質におけるイオン伝導度の測定結果である。
実施例３、比較例１及び比較例２の固体電解質におけるイオン伝導度の測定結果である。
比較例３の固体電解質におけるイオン伝導度の測定結果である。
比較例４の固体電解質におけるイオン伝導度の測定結果である。
比較例５の固体電解質におけるイオン伝導度の測定結果である。
実施例１及び実施例２の固体電解質におけるＤＳＣの結果である。
実施例３の固体電解質におけるＤＳＣの結果である。
実施例１の固体電解質の輸率の測定結果を示すグラフである。
実施例２の固体電解質の輸率の測定結果を示すグラフである。
実施例１の固体電解質の電位窓の測定結果である。
実施例２の固体電解質の電位窓の測定結果である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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