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公開番号2025090007
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-16
出願番号2024188740
出願日2024-10-28
発明の名称高分子固体電解質、電極、電池、および高分子固体電解質フィルムの製造方法
出願人東レ株式会社
代理人
主分類H01M 10/0565 20100101AFI20250609BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】
本発明は、イオン伝導度と耐熱性に優れる高分子固体電解質を提供することを課題とする。
【解決手段】
本発明は、アルカリ金属塩、およびポリエーテルニトリルを含む高分子固体電解質である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
アルカリ金属塩、およびポリエーテルニトリルを含む高分子固体電解質であり、
前記ポリエーテルニトリルが、化学式（Ｉ）（Ａｒはアリーレン基である。）で示される繰り返し単位を有する、高分子固体電解質。
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2025090007000013.tif
31
170
（化学式（Ｉ）において、Ａｒは、式（ａ）～（ｋ）で表される単位であり、Ａｒは１種または２種類以上の単位から構成される。）
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2025090007000014.tif
136
170
（式（ａ）から（ｋ）中、Ｒは、炭素数１～６の直鎖状有機基、分岐状有機基、および環状有機基のいずれかで、酸素原子、窒素原子、および硫黄原子からなる群より選ばれる１種以上を含んでいてもよい。なお、Ｒは、互いに等しいかまたは異なってもよい。ａはＲの置換基数を示し、０～４の整数である。Ｘは、水素原子またはメチル基である。）
続きを表示（約 450 文字）【請求項２】
前記ポリエーテルニトリルのガラス転移温度が１００℃以上である、請求項１に記載の高分子固体電解質。
【請求項３】
請求項１または２に記載の高分子固体電解質を含有する、高分子固体電解質フィルム。
【請求項４】
請求項３に記載の高分子固体電解質フィルムであって、ガーレ式透気度が１００００秒／１００ｃｍ
３
以上である、高分子固体電解質フィルム。
【請求項５】
請求項３に記載の高分子固体電解質フィルムの製造方法であって、ポリエーテルニトリルとアルカリ金属塩とを有機溶媒に溶解させた溶液を得る工程と、前記溶液を８０℃以上～１８０℃以下で乾燥することで有機溶媒を揮発させる工程を、この順に有する、高分子固体電解質フィルムの製造方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の高分子固体電解質及び活物質を含む、電極。
【請求項７】
請求項１または２に記載の高分子固体電解質を含む、電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子固体電解質、電極、電池、および高分子固体電解質フィルムの製造方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン二次電池（ＬＩＢ）はスマートフォン、携帯電話などの携帯機器、ハイブリッド自動車、電気自動車、及び家庭用蓄電器などの様々な用途に用いられ、それらに関する研究開発が盛んに行われている。
【０００３】
ＬＩＢは、特に電気自動車などの用途において、安全性の向上が強く求められている。従来のＬＩＢは、可燃性の電解液を使用するため、電池の燃焼や爆発が起きることがあった。そのため、安全性向上に寄与できる固体電解質の研究が活発となっている。
【０００４】
固体電解質はイオンを容易に伝導する固体であり、一般的に酸化物系、硫化物系及び高分子系に分けられる。高分子固体電解質は、生産性、柔軟性などの利点があり注目されている。溶媒を含んだ状態で固体電解質として働く高分子（固体状の場合には半固体電解質、ゲル状の場合にはゲル電解質と称することがある）としては、ポリビニリデンフルオライド（以下、ＰＶＤＦと称することがある）やポリアクリロニトリル（以下、ＰＡＮと称することがある）などが知られている。一方、溶媒を含まずイオン伝導する高分子は、ポリエチレンオキサイド（以下、ＰＥＯと称することがある）などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０２１／２２５８３１号
特開平４－９２３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された、ＰＡＮをベースポリマーとし高誘電性溶媒を添加する高分子ゲル電解質は、従来のＬＩＢに比べて耐熱性は高い傾向にあるが、それでもなお高誘電性溶媒、つまり有機溶媒を使用するため、発火の危険性を有する。
【０００７】
また、特許文献２には、ＰＥＯをベースポリマーとし有機溶媒を添加しない高分子固体電解質フィルムをセパレータ層として使用する電池が開示されている。本電池では有機溶媒を使用していないため、電解液に起因する発火や漏液の危険性が一切ない。一方で、ベースポリマーであるＰＥＯは、６０～７０℃に融点を有し、耐熱性に欠ける。
【０００８】
そこで、本発明はかかる課題に鑑み、有機溶媒を添加せずともイオン伝導性を示し、かつ、耐熱性が高い高分子固体電解質を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、かかる課題を解決すべく鋭意検討した結果、有機溶媒を添加せずともイオン伝導性を示し、かつ、耐熱性にも優れる高分子固体電解質を見出し、本発明に至った。
【００１０】
すなわち、上記課題を解決するため、本発明は以下の構成からなる。
（１）アルカリ金属塩、およびポリエーテルニトリルを含む高分子固体電解質であり、前記ポリエーテルニトリルが、化学式（Ｉ）（Ａｒはアリーレン基である。）で示される繰り返し単位を有する、高分子固体電解質。
（【００１１】以降は省略されています）

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