固体电解质、电极、蓄电元件及固体电解质的制造方法技术

本公开的固体电解质(10)具备多孔质电介质(11)和电解质(13)，所述多孔质电介质(11)具有相互连接的多个孔(12)，所述电解质(13)含有金属盐和选自离子性化合物及双极性化合物中的至少一种化合物，且所述电解质(13)部分地填充所述多个孔(12)的内部。多孔质电介质(11)的多个孔(12)的内表面的至少一部分被含有卤素原子的官能团修饰。原子的官能团修饰。原子的官能团修饰。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体电解质、电极、蓄电元件及固体电解质的制造方法


[0001]本公开涉及固体电解质、电极、蓄电元件及固体电解质的制造方法。

技术介绍

[0002]近年来，作为下一代电池，一直在开发全固体锂二次电池。期望提高全固体锂二次电池等蓄电元件中使用的固体电解质的离子导电性。
[0003]专利文献1公开了一种使用含有离子液体、锂盐及二氧化硅前体的混合液通过溶胶凝胶法制造固体电解质的方法。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1日本特表2012－518248号公报

技术实现思路

[0007]专利技术要解决的课题
[0008]本公开提供一种显示高离子导电性的新型固体电解质。
[0009]解决课题的手段
[0010]本公开提供一种固体电解质，其具备：
[0011]多孔质电介质，其具有相互连接的多个孔，以及
[0012]电解质，其含有金属盐和选自离子性化合物和双极性化合物中的至少一种化合物，并且所述电解质至少部分地填充所述多个孔的内部，
[0013]所述多孔质电介质的所述多个孔的内表面的至少一部分被含有卤素原子的官能团改性。
[0014]专利技术效果
[0015]根据本公开，可以提供显示高离子导电性的新型固体电解质。
附图说明
[0016]【图1A】图是示意性示出第1实施方式的固体电解质的截面结构的一个例子的图。
[0017]【图1B】图1B是示意性示出多孔质电介质的孔的截面的图。
[0018]【图1C】图1C是示意性示出多孔质电介质的多个孔的内表面的状态的图。
[0019]【图1D】图1D是示意性示出多孔质电介质的多个孔的内表面的另一状态的图。
[0020]【图2】图2是示意性示出极化层的结构的一个例子的图。
[0021]【图3】图3是示意性示出极化层的结构的另一例子的图。
[0022]【图4】图4是示意性示出极化层的结构又一个例子的图。
[0023]【图5】图5是示意性示出极化层的结构又一个例子的图。
[0024]【图6】图6是示出第1实施方式的固体电解质的制造方法的一个例子的流程图。
[0025]【图7】图7是示意性示出第2实施方式的电极的截面结构的一个例子的图。
[0026]【图8】图8是示出第2实施方式的电极的制造方法的一个例子的流程图。
[0027]【图9】图9是示出第2实施方式的电极的制造方法另一个例子的流程图。
[0028]【图10】图10是示出第2实施方式的电极的制造方法的又一个例子的流程图。
[0029]【图11】图11是示意性示出第3实施方式的蓄电元件的截面结构的一个例子的图。
[0030]【图12】图12是示意性示出第4实施方式的蓄电元件的截面结构的一个例子的图。
[0031]【图13】图13是示意性示出第5实施方式的蓄电元件的截面结构的一个例子的图。
[0032]【图14】图14是示出样品1a至样品1e的固体电解质的离子导电性与Cl－TMOS添加量之间关系的曲线图。
[0033]【图15】图15是示出样品2a～样品2f的固体电解质的离子导电性与例子液体相对于Cl－TMOS的摩尔比之间的关系的曲线图。
[0034]【图16】图16是示出样品1e的固体电解质与参照样品2的电解质在低湿度环境中保存后的离子导电性的经时变化的曲线图。
[0035]【图17】图17是示出样品1e的固体电解质及参照样品1的电解质的离子导电性的温度依存性的曲线图。
[0036]【图18】图18示出在1000cm-1
至1400cm-1
的波数范围样品1e的固体电解质及参照样品1的电解质的FT－IR测定结果的曲线图。
[0037]【图19A】图19A是示出在－80ppm至－140ppm的化学位移范围参照样品2的固体电解质的固体NMR测定结果的曲线图。
[0038]【图19B】图19B是示出在－60ppm至－100ppm的化学位移范围样品1e的固体电解质的固体NMR测定结果的曲线图。
具体实施方式
[0039](本公开的基础见解)
[0040]专利文献1中记载的固体电解质具有SiO2支持骨架，该SiO2支持骨架具有介孔结构。离子液体的分子在孔的内表面取向，从而高锂离子导电性。
[0041]在上述构成中，由于SiO2的表面存在OH基，从而离子液体的分子吸附于SiO2的表面并取向，诱导离子的极化。其结果，促进了Li
+
的离子传导。然而，由于OH基的密度低，所以离子液体的分子对SiO2的表面吸附和取向弱。因此，离子传导的促进效果也低。
[0042]基于上述见解，本专利技术人想到了本公开的固体电解质。
[0043](本公开的一个实施方式的概要)
[0044]本公开的第1实施方式的固体电解质具备：
[0045]多孔质电介质，其具有相互连接的多个孔，以及
[0046]电解质，其含有金属盐和选自离子性化合物及双极性化合物中的至少一种化合物，并且所述电解质至少部分地填充所述多个孔的内部，
[0047]所述多孔质电介质的所述多个孔的内表面的至少一部分被含有卤素原子的官能团修饰。
[0048]根据第1实施方式，由于卤素原子的电负性高，所以构成电解质的离子对多孔质电介质的吸附和取向被强化。其结果，固体电解质显示出高的离子导电性。
[0049]本公开的第2实施方式中，例如，第1实施方式的固体电解质中，所述卤素原子可以
存在于所述官能团的末端。卤素原子存在于官能团的末端时，卤素原子容易在多孔质电介质的多个孔的内表面露出，所以容易得到上述效果。
[0050]本公开的第3实施方式中，例如，第1或第2实施方式的固体电解质中，所述卤素原子可以为氯原子。根据第3实施方式，固体电解质显示更高的离子导电性。
[0051]本公开的第4实施方式中，例如，第1～第3实施方式中的一种固体电解质可以还具有吸附于所述多个孔的所述内表面并诱导极化的表面吸附层。表面吸附层提高离子传导性。
[0052]本公开的第5实施方式中，例如，对于第1～第4实施方式中的一种固体电解质，所述电解质可以包含吸附于所述多孔质电介质的前記孔的所述内表面或所述表面吸附层的内表面的极化层，所述极化层可以包含第1离子层、第2离子层及第3离子层，所述第1离子层可以是包含与所述多孔质电介质或所述表面吸附层键合的多个第1离子的层，所述多个第1离子可以分别具有第1极性，所述第2离子层可以是包含与所述多个第1离子键合的多个第2离子的层，所述多个第2离子可以分别具有与所述第1极性相反极性的第2极性，所述第3离子层可以是包含与所述多个第2离子键合的多个第3离子的层，所述多个第3离子可以分别具有所述第1极性。极化层可以提高离子传导性。
[0053]本公开的第6实施方式中，例如，在第5实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种固体电解质，其具备多孔质电介质和电解质，所述多孔质电介质具有相互连接的多个孔，所述电解质含有金属盐和选自离子性化合物及双极性化合物中的至少一种化合物，且所述电解质至少部分地填充所述多个孔的内部，所述多孔质电介质的所述多个孔的内表面的至少一部分被含有卤素原子的官能团修饰。2.根据权利要求1所述的固体电解质，所述卤素原子存在于所述官能团的末端。3.根据权利要求1或2所述的固体电解质，所述卤素原子为氯原子。4.根据权利要求1～3中任一项所述的固体电解质，其还具备吸附于所述多个孔的所述内表面诱导极化的表面吸附层。5.根据权利要求1～4中任一项所述的固体电解质，所述电解质含有吸附于所述多孔质电介质的所述孔的所述内表面或所述表面吸附层的内表面的极化层，所述极化层含有第1离子层、第2离子层及第3离子层，所述第1离子层为含有与所述多孔质电介质或所述表面吸附层键合的多个第1离子的层，所述多个第1离子分别具有第1极性，所述第2离子层为含有与所述多个第1离子键合的多个第2离子的层，所述多个第2离子分别具有第2极性，所述第2极性为与所述第1极性相反的极性，所述第3离子层为含有与所述多个第2离子键合的多个第3离子的层，所述多个第3离子分别具有所述第1极性。6.根据权利要求5所述的固体电解质，所述多个第1离子分别为来自所述离子性化合物或所述金属盐的阴离子，所述多个第2离子分别为来自所述离子性化合物的阳离子，所述多个第3离子分别为来自所述离子性化合物或所述金属盐的阴离子。7.根据权利要求5或6所述的固体电解质，所述电解质还含有本征层，所述本征层存在于与所述极化层存在的位置相比远离所述多个孔的所述内表面的位置。8.根据权利要求4所述的固体电解质，所述表面吸附层含有吸附于所述多个孔的所述内表面的水。9.根据权利要求8所述的固体电解质，所述水构成1个以上且4个以下的单分...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈旭宾，K，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：