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公開番号2025001992
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-09
出願番号2023101844
出願日2023-06-21
発明の名称電解質用マトリックス材、固体電解質及び蓄電デバイス
出願人東亞合成株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 10/0565 20100101AFI20241226BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】室温で高いイオン伝導性を示しながら、柔軟性に優れた固体電解質を得ることができる電解質用マトリックス材を提供すること。
【解決手段】式(1)で表される繰り返し単位を有し、-(R¹-O)-で表される繰り返し単位(ただし、R¹は直鎖状又は分岐状のアルキレン基である)を実質的に有しない重合体を含有する電解質用マトリックス材とする。式(1)中、Rは水素原子又はアルキル基を表し、mは0～10の整数を表す。
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特許請求の範囲【請求項１】
下記式（１）：
TIFF
2025001992000006.tif
24
170
（式（１）中、Ｒは水素原子又はアルキル基を表し、ｍは０～１０の整数を表す）
で表される繰り返し単位を有し、－（Ｒ
１
－Ｏ）－で表される繰り返し単位（ただし、Ｒ
１
は直鎖状又は分岐状のアルキレン基である）を実質的に有しない重合体を含有する、電解質用マトリックス材。
続きを表示（約 630 文字）【請求項２】
前記重合体における上記式（１）で表される繰り返し単位の割合が、前記重合体の全繰り返し単位に対して８０質量％以上である、請求項１に記載の電解質用マトリックス材。
【請求項３】
前記重合体は星型ポリマーである、請求項１に記載の電解質用マトリックス材。
【請求項４】
前記星型ポリマーの分岐数が３～２４である、請求項３に記載の電解質用マトリックス材。
【請求項５】
前記重合体は直鎖状ポリマーである、請求項１に記載の電解質用マトリックス材。
【請求項６】
前記重合体の重量平均分子量が５，０００～１００，０００である、請求項１に記載の電解質用マトリックス材。
【請求項７】
前記重合体における１つ以上の末端に、３級アルキル基又は脂環式炭化水素基を有する、請求項１に記載の電解質用マトリックス材。
【請求項８】
請求項１～７のいずれか一項に記載の電解質用マトリックス材と、アルカリ金属塩とを含有する、固体電解質。
【請求項９】
前記アルカリ金属塩がイミド系アルカリ金属塩を含む、請求項８に記載の固体電解質。
【請求項１０】
前記アルカリ金属塩が、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド及び／又はリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを含む、請求項９に記載の固体電解質。
（【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、電解質用マトリックス材、固体電解質及び蓄電デバイスに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
二次電池としては、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ等の様々な蓄電デバイスが実用化されている。中でも、リチウムイオン二次電池は、高いエネルギー密度や電池容量を有する点において、広範な用途で利用されている。
【０００３】
リチウムイオン二次電池は、負極、正極及び電解質を有し、電解質を介して両極間でリチウムイオンを移動させることによって充放電を行う二次電池である。電解質としては、従来、炭酸エチレン等の有機溶剤にリチウム金属塩を溶解した有機電解液が主に用いられてきている。これに対し、近年、電解液の液漏れや、過充電・過放電による電池内部での短絡の懸念を払拭する技術として、有機電解液に代えて、有機系高分子を用いた固体電解質が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
固体電解質のマトリックス樹脂として用いられる有機系高分子としては、例えば、ポリ（エチレンオキシド）（以下、「ＰＥＯ」ともいう。）に代表されるポリエーテル系重合体が知られている。特にＰＥＯは約－６０℃のガラス転移温度を有し、かつ、リチウムイオンに強く配位できる分子構造を有することから、ＰＥＯを用いた固体電解質は高いイオン伝導度を発現する。
【０００５】
また、固体電解質の製造に用いられるマトリックス樹脂としては、ポリテトラヒドロフランからなる重合体ブロックと、ポリカプロラクトンからなる重合体ブロックとを有するブロック共重合体を用いることや（例えば、特許文献１参照）、ポリエーテル系重合体に分岐構造を導入すること（例えば、非特許文献２参照）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特表２０２１－５１２２００号公報
【非特許文献】
【０００７】
高分子、２００５年、５４巻１２月号、ｐ．８７０－８７３
ＳｏｆｔＭａｔｔｅｒ、２０２０年、１６巻、ｐ．１９７９―１９８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ポリエーテル系重合体は結晶性が高く、ポリエーテル系重合体の融点以下においてイオン伝導度が大幅に低下してしまう。また、リチウム塩濃度を高めると却ってイオン伝導度が低下する傾向がある。さらに、ポリエーテル系重合体からなる固体電解質は硬く柔軟性が不十分であるため、二次電池に組み入れた際に他の部材との接触面に空隙が生じやすい。また、固体電解質の柔軟性が不十分である場合、内部抵抗の増加につながり、更に衝撃で破損しやすく、フレキシブル蓄電デバイス等への実装も困難である。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、室温で高いイオン伝導性を示しながら、柔軟性に優れた固体電解質を得ることができる電解質用マトリックス材を提供することを一つの目的とする。また、室温で高いイオン伝導性を示しながら、柔軟性に優れた固体電解質を得ることを他の一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討し、特定の構造を有するポリエステル系重合体を用いることにより、室温で高いイオン伝導性を示し、かつ柔軟性な固体電解質を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明によれば以下の手段が提供される。
（【００１１】以降は省略されています）

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