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公開番号2025161046
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-24
出願番号2024063912
出願日2024-04-11
発明の名称固体電解質組成物、固体電解質膜、積層体、電池、固体電解質組成物の製造方法
出願人横河電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01B 1/06 20060101AFI20251017BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】簡単なプロセスで調製することができ、均質な膜を形成することが可能な固体電解質組成物、その固体電解質組成物を用いて形成した固体電解質膜、その固体電解質膜を備える積層体、およびその積層体を備える電池、並びに固体電解質組成物の製造方法を提供する。
【解決手段】酸変性セルロースナノファイバーと、溶媒と、イオン伝導助剤と、を含む、固体電解質組成物。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
酸変性セルロースナノファイバーと、溶媒と、イオン伝導助剤と、を含む、固体電解質組成物。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
前記酸変性セルロースナノファイバーは、硫酸エステル化セルロースナノファイバーである、請求項１に記載の固体電解質組成物。
【請求項３】
前記酸変性セルロースナノファイバーは、置換度が１．３ｍｍｏｌ／ｇ以上３．５ｍｍｏｌ／ｇ以下である、請求項１に記載の固体電解質組成物。
【請求項４】
前記イオン伝導助剤は、無機粒子、ポリエーテル、およびリチウム塩の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の固体電解質組成物。
【請求項５】
前記無機粒子は、酸化物系固体電解質または不活性無機粒子である、請求項４に記載の固体電解質組成物。
【請求項６】
前記溶媒は水であり、前記水の含有量が９０．０質量％以上９９．０質量％以下である、請求項１に記載の固体電解質組成物。
【請求項７】
前記無機粒子の含有量が０．０１質量％以上２．０質量％以下である、請求項４に記載の固体電解質組成物。
【請求項８】
前記ポリエーテルの含有量が０．５質量％以上５．０質量％以下である、請求項４に記載の固体電解質組成物。
【請求項９】
前記リチウム塩の含有量が０．０１質量％以上３．０質量％以下である、請求項４に記載の固体電解質組成物。
【請求項１０】
前記酸化物系固体電解質の含有量が０．０１質量％以上２．０質量％以下である、請求項５に記載の固体電解質組成物。
（【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、固体電解質組成物、固体電解質膜、積層体、電池、および固体電解質組成物の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、負極と、正極と、負極および正極の間に挟まれた電解質とを有する。リチウムイオン二次電池は、負極と正極の間にリチウムイオンを往復移動させることにより充放電を可能とした蓄電池である。従来、リチウムイオン二次電池には、電解質として有機電解液が用いられていた。しかし、有機電解液を用いたリチウムイオン二次電池は、液漏れを生じやすいばかりでなく、過充電または過放電により、電池内部で短絡が生じて発火することがある。そのため、リチウムイオン二次電池は、安全性と信頼性のさらなる向上が求められている。このような状況下、有機電解液に替えて、固体電解質を用いた全固体二次電池が注目されている。全固体二次電池は、負極、電解質および正極の全てが固体からなり、有機電解液を用いた電池で課題とされる安全性や信頼性を大きく改善することができる上に、長寿命化も可能になると考えられている。
【０００３】
固体電解質は、大きく分けて硫化物系固体電解質、酸化物系固体電解質、高分子系固体電解質の３種類に分類される。これらの固体電解質は、それぞれメリットとデメリットがある。
【０００４】
硫化物系固体電解質は、室温下での加圧形成により粒界抵抗の低い電解質膜を作製することができる。そのため、硫化物系固体電解質は、バルク型全固体二次電池の電解質として利用することができる。また、硫化物系固体電解質は、１０
－３
Ｓｃｍ
－１
を超える高い導電率を有する。一方、硫化物系固体電解質は、僅かな水分との加水分解反応により硫化水素が発生するため、絶乾環境下での製造、加工、保管が必要である。
【０００５】
酸化物系固体電解質は、硫化物系固体電解質と異なり、有毒ガスを発生する危険性がないため、より安全な電池を実現できる。しかしながら、酸化物系固体電解質は、硬くて脆いため、電解質膜を形成することが難しい。また、酸化物系固体電解質で成形した電解質膜は、柔軟性に乏しいために電極との接触が悪く、高い電池性能を得ることが難しい。
【０００６】
高分子系固体電解質は、柔軟であるため、電極との界面接合が容易であることや、粒界抵抗が生じにくいといった利点がある。しかしながら、高分子系固体電解質は、硫化物系固体電解質や酸化物系固体電解質に比べてイオン導電率が劣る。
【０００７】
従来、電池電圧の低下、短絡の発生、および無機固体電解質の劣化の抑制を目的とした、酸変性セルロースナノファイバー（以下、「酸変性ＣＮＦ」と言うこともある。）と無機固体電解質の複合シートが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特許第６７１４１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１で用いられている酸変性ＣＮＦは、カルボキシル基またはリン酸基で修飾されたものである。この酸変性ＣＮＦを用いた複合シートは、材料である無機固体電解質と酸変性ＣＮＦとを含む固体電解質組成物からなる塗膜を乾燥することにより形成される。従って、複合シートは、形成時に大きく収縮する。そのため、平坦で均質な複合シートを形成することは難しい。また、固体電解質組成物は、含水率を５０ｐｐｍ以下にするために、固体電解質組成物に含まれる水を有機溶媒に置換する必要がある。固体電解質組成物に含まれる水を有機溶媒に置換することは、環境負荷が大きく、プロセスも煩雑である。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、簡単なプロセスで調製することができ、均質な膜を形成することが可能な固体電解質組成物、その固体電解質組成物を用いて形成した固体電解質膜、その固体電解質膜を備える積層体、およびその積層体を備える電池、並びに固体電解質組成物の製造方法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】
（【００１１】以降は省略されています）

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