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公開番号2025091119
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-18
出願番号2023206172
出願日2023-12-06
発明の名称固体電解質担持用シート
出願人帝人フロンティア株式会社
代理人個人
主分類H01M 50/44 20210101AFI20250611BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】非常に軽量で薄膜な不織布および固体電解質担持用シートを提供する。
【解決手段】バインダー繊維(A)および非バインダー繊維(B)からなる湿式不織布である固体電解質担持用シートであり、該湿式不織布はその目付が1～9g/m2であり、その厚みが2～9μmであり、そのガーレー透気度が0.5秒/100cc以下であり、かつバインダー繊維(A)はその平均繊維径が1～9μmであり、非バインダー繊維(B)は非バインダー繊維(B1)のみからなるか、非バインダー繊維(B1)および非バインダー繊維(B2)からなり、非バインダー繊維(B1)はその平均繊維径が0.1～0.9μmであり、非バインダー繊維(B2)はその平均繊維径が1～9μmであることを特徴とする、固体電解質担持用シート。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
バインダー繊維（Ａ）および非バインダー繊維（Ｂ）からなる湿式不織布である固体電解質担持用シートであり、該湿式不織布はその目付が１～９ｇ／ｍ
２
であり、その厚みが２～９μｍであり、そのガーレー透気度が０．５秒／１００ｃｃ以下であり、かつバインダー繊維（Ａ）はその平均繊維径が１～９μｍであり、非バインダー繊維（Ｂ）は非バインダー繊維（Ｂ１）のみからなるか、非バインダー繊維（Ｂ１）および非バインダー繊維（Ｂ２）からなり、非バインダー繊維（Ｂ１）はその平均繊維径が０．１～０．９μｍであり、非バインダー繊維（Ｂ２）はその平均繊維径が１～９μｍであることを特徴とする、固体電解質担持用シート。
続きを表示（約 440 文字）【請求項２】
非バインダー繊維（Ｂ１）が、湿式不織布の重量の５～６０重量％を占める、請求項１に記載の固体電解質担持用シート。
【請求項３】
バインダー繊維（Ａ）および非バインダー繊維（Ｂ１）がいずれもポリエステル繊維である、請求項１に記載の固体電解質担持用シート。
【請求項４】
ＭＤ方向の引張強度が０．３Ｎ／１５ｍｍ以上である、請求項１に記載の固体電解質担持用シート。
【請求項５】
１８０℃で１時間静置後の熱収縮率が、ＭＤ方向およびＣＤ方向ともに１０％以下である、請求項１に記載の固体電解質担持用シート。
【請求項６】
平均孔径が２０μｍ以下であり、最大孔径／平均孔径が２０以下である、請求項１に記載の固体電解質担持用シート。
【請求項７】
請求項１に記載の固体電解質担持用シート、ならびにその表面および内部に担持されている固体電解質を含む、請求項１～６のいずれか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】
本発明は、固体電解質担持用シートに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン電池の次世代技術として、全固体電池が注目されている。従来のリチウムイオン電池は有機溶媒系電解液を使用しているが、全固体電池は固体の電解質を使用している。従来の有機溶媒系電解液は可燃性が高いことから発火のリスクがあり、また、温度によってリチウムイオン電池の充放電性能が大きく変化するという問題がある。
【０００３】
他方、全固体電池は不燃性の固体電解質を使用しているため発火のリスクが小さく、電気化学的な安定性が高く、幅広い温度域で安定した性能を発揮することを期待できる。
固体電解質として、硫化物系電解質や酸化物系電解質などが使用されている。この固体電解質は、固体電解質とバインダーを溶媒に分散させてスラリー液を作成し、これを塗工することにより、固体電解質層を形成することが一般的である。
【０００４】
しかし、この作成方法では固体電解質層の強度が低いためハンドリング性が悪い。ハンドリング性は、膜厚を厚くすることで改良できるが、電解質中のリチウムイオン伝導性が電解質層の厚みに依存するため、固体電解質層には薄膜化が求められる。
そこで、ハンドリング性とリチウムイオン伝導性とを両立するために、ポリプロピレン繊維やポリエチレン繊維とフィブリル化耐熱繊維とを組合せた不織布を、固体電解質層の担持シートとして用いることが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
しかし、不織布を構成する材料であるポリプロピレンやポリエチレンは、融点が１２０～１６０℃であり、耐熱性が低いため、高温に曝されたときに固体電解質層の形状変化が発生するおそれがある。固体電解質担持用シートには、幅広い温度域で安定した電池性能を発揮するために、熱的安定性が必要である。
【０００６】
このなか、フィブリル化耐熱繊維は、通常は繊維径が太い耐熱繊維を、リファイナーやビーターにより叩解するなどの微細化前処理を行うことで得られる。この微細化前処理工程では、金属異物が混入するおそれがあり、さらに繊維径やカット長を均一にすることが困難である。不均一な繊維を使用して得た不織布は、固体電解質層の厚みや空隙や孔径の不均一化の原因となる。
【０００７】
また、固体電解質層を薄膜化するために、不織布の厚みが１０～２５μｍである固体電解質シートが提案されている（特許文献２）。しかし、不織布の厚みをこれ以上薄くすることは、これまでの技術では困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０２０－２４８６０号公報
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】
【０００９】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、軽量で薄膜であり、かつ均一な固体電解質担持用シートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち本発明は、バインダー繊維（Ａ）および非バインダー繊維（Ｂ）からなる湿式不織布である固体電解質担持用シートであり、該湿式不織布は、目付が１～９ｇ／ｍ
２
であり、厚みが２～９μｍであり、ガーレー透気度が０．５秒／１００ｃｃ以下であり、かつバインダー繊維（Ａ）は、平均繊維径が１～９μｍであり、非バインダー繊維（Ｂ）は、非バインダー繊維（Ｂ１）のみからなるか、非バインダー繊維（Ｂ１）および非バインダー繊維（Ｂ２）からなり、非バインダー繊維（Ｂ１）は、平均繊維径が０．１～０．９μｍであり、非バインダー繊維（Ｂ２）は、平均繊維径が１～９μｍであることを特徴とする、固体電解質担持用シートである。
（【００１１】以降は省略されています）

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