固体电解质片及全固体锂二次电池制造技术

本发明专利技术提供一种形状保持性优异、能够大面积化的固体电解质片以及具有上述固体电解质片、放电特性优异的全固体锂二次电池。本发明专利技术的固体电解质片的特征在于，将绝缘性多孔质基材作为支撑体，所述绝缘性多孔质基材由纤维状物构成，在所述绝缘性多孔质基材的内部填充有固体电解质粒子，进而含有将所述固体电解质粒子彼此粘结的粘合剂，所述绝缘性多孔质基材的厚度为所述固体电解质片的厚度的70％以上。本发明专利技术的全固体锂二次电池的特征在于，具有正极、负极和插入所述正极与所述负极之间的本发明专利技术的固体电解质片。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体电解质片及全固体锂二次电池
本专利技术涉及形状保持性优异、能够大面积化的固体电解质片以及具有上述固体电解质片、放电特性优异的全固体锂二次电池。
技术介绍
近年来，随着移动电话、笔记本型个人计算机等便携式电子设备的发展、电动汽车的实用化等，需要小型、轻量且高容量、高能量密度的二次电池。目前，在能够满足该要求的锂二次电池、特别是锂离子二次电池中，正极活性物质使用钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)等含锂复合氧化物，负极活性物质使用石墨等，作为非水电解质使用含有有机溶剂和锂盐的有机电解液。而且，随着锂离子二次电池的适用设备的进一步发展，要求锂离子二次电池的进一步长寿命化、高容量化、高能量密度化，并且还要求长寿命化、高容量化、高能量密度化了的锂离子二次电池的安全性及可靠性也高。但是，锂离子二次电池中使用的有机电解液包含作为可燃性物质的有机溶剂，因此在电池发生短路等异常事态时，有机电解液有可能异常发热。另外，随着近年来的锂离子二次电池的高能量密度化和有机电解液中的有机溶剂量增加的倾向，进一步要求锂离子二次电池的安全性和可靠性。在以上那样的状况下，不使用有机溶剂的全固体型的锂二次电池备受瞩目。全固体型的锂二次电池利用不使用有机溶剂的固体电解质的成形体来代替以往的有机溶剂系电解质，不存在固体电解质的异常发热的担心，具备高的安全性。另一方面，固体电解质的成形体由于脆而缺乏加工性，难以进行固体电解质的薄膜化、大面积化。因此，电池制造时的固体电解质的处理性差，并且由于固体电解质的成形体变厚，因此还存在如下问题：固体电解质的锂离子传导性降低，电池性能降低。另一方面，还研究了用于解决这样的问题的技术。例如，在专利文献1、2中，提出了通过在由无纺布等多孔性基材构成的基材的空隙中填充固体电解质，从而制成兼具锂离子传导性和强度的固体电解质片，使用该固体电解质片构成全固体二次电池。其中，在专利文献1中，在将固体电解质固定于多孔性基材的空隙时，采用如下方法：在多孔性基材的骨架部表面附着粘结剂，使固体电解质附着于该粘结剂。另外，在专利文献2中，作为具体的实施方式，仅示出了相对于固体电解质片的总厚度而言非常薄的无纺布作为基材使用的例子。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015-153460号公报(权利要求书等)专利文献2：日本特开2016-139482号公报(权利要求书、实施例等)
技术实现思路
专利技术所要解决的课题专利文献1、2所记载的技术与仅由固体电解质构成的片材相比，虽然能够提高某种程度的强度，但对于满足全固体锂二次电池用的固体电解质片材所要求的形状保持性，还有改善的余地。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种形状保持性优异、能够大面积化的固体电解质片以及具有上述固体电解质片、放电特性优异的全固体锂二次电池。用于解决课题的手段本专利技术的固体电解质片的特征在于，将绝缘性多孔质基材作为支撑体，所述绝缘性多孔质基材由纤维状物构成，在所述绝缘性多孔质基材的内部填充有固体电解质粒子，进而含有将所述固体电解质粒子彼此粘结的粘合剂，所述绝缘性多孔质基材的厚度为所述固体电解质片的厚度的70％以上。另外，本专利技术的全固体锂二次电池的特征在于，具有正极、负极和插入上述正极与上述负极之间的本专利技术的固体电解质片。专利技术效果根据本专利技术，能够提供形状保持性优异、能够大面积化的固体电解质片以及具有上述固体电解质片、放电特性优异的全固体锂二次电池。附图说明图1是示意性地表示本专利技术的固体电解质片的一例的俯视图。图2是示意性地表示本专利技术的全固体锂二次电池的一例的截面图。具体实施方式本专利技术的固体电解质片具有由纤维状物构成的绝缘性多孔质基材作为支撑体，在其内部(即，绝缘性多孔质基材的空孔内)填充有固体电解质粒子，进而含有将上述固体电解质粒子彼此粘结的粘合剂，上述绝缘性多孔质基材的厚度具有固体电解质片整体厚度的70％以上的比例。在本专利技术的固体电解质片中，通过使成为支撑体的绝缘性多孔质基材的厚度为固体电解质片整体厚度的70％以上，且与固体电解质粒子一起包含的粘合剂将固体电解质粒子彼此粘结，从而能够在绝缘性多孔质基材中良好地保持固体电解质粒子，片自身的强度提高，能够防止因固体电解质的掉粉、龟裂引起的离子传导性的降低，形状保持性提高而能够大面积化。更具体而言，可以使所述固体电解质片的面积为1cm2以上。另外，通过使用本专利技术的固体电解质片构成全固体锂二次电池，能够提供高容量、高能量密度且放电特性优异的全固体锂二次电池。以下，对本专利技术的实施方式进行详细说明。＜固体电解质片＞图1示出示意性地表示固体电解质片的一例的俯视图。图1所示的固体电解质片10具有绝缘性多孔质基材11、填充于构成绝缘性多孔质基材11的纤维状物彼此的间隙(空孔)中的固体电解质粒子12和粘合剂13。而且，通过粘合剂13将固体电解质粒子12彼此粘结并固定。绝缘性多孔质基材的厚度占固体电解质片整体厚度的70％以上，优选占75％以上。即，在固体电解质片中，如果绝缘性多孔质基材的厚度在满足上述的值的范围内，则通过粘合剂固定为层状的固体电解质粒子、成形为片状的固体电解质的层也可以超过绝缘性多孔质基材的上表面、下表面(未被绝缘性多孔质基材保持的状态)而存在。另外，绝缘性多孔质基材的厚度也可以与固体电解质片的整体厚度相同(即，绝缘性多孔质基材的厚度的比例的优选上限值为固体电解质片整体厚度的100％)。这样，在本专利技术的固体电解质片中，绝缘性多孔质基材的厚度占固体电解质片整体厚度的大部分，并且通过与固体电解质粒子一起存在的粘合剂将固体电解质粒子彼此粘结而固定。因此，能够提高固体电解质片的机械强度，即使将固体电解质片大面积化，固体电解质粒子也不会破损，另外，也能够防止固体电解质粒子从绝缘性多孔质基材脱落。另外，通过将固体电解质片配置在正极与负极之间，从而能够在保持正极与负极之间的锂离子传导性的同时，防止正极与负极的短路。作为构成可用于固体电解质片的固体电解质粒子的固体电解质，只要具有锂离子传导性就没有特别限定，例如可以使用硫化物系固体电解质、氢化物系固体电解质、氧化物系固体电解质等。作为硫化物系固体电解质，例如可以举出Li2S-P2S5、Li2S-SiS2、Li2S-P2S5-GeS2、Li2S-B2S3系玻璃等，此外，近年来，作为锂离子传导性高的物质，也可以使用备受瞩目的Li10GeP2S12(LGPS系)、Li6PS5Cl(硫银锗矿(argyrodite)系)。其中，特别优选使用锂离子传导性高、化学稳定性高的硫银锗矿系材料。作为氢化物系固体电解质，例如可举出LiBH4、LiBH4与下述的碱金属化合物的固溶体(例如，LiBH4与碱金属化合物的摩尔比为1:1～20:1的固溶体)等。作为上述固溶体中的碱金属化合物，可举出选自由卤化锂(LiI、LiBr、LiF、LiCl等)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固体电解质片，其为以绝缘性多孔质基材为支撑体的固体电解质片，其特征在于，/n所述绝缘性多孔质基材由纤维状物构成，/n在所述绝缘性多孔质基材的内部填充有固体电解质粒子，/n进而，含有将上述固体电解质粒子彼此粘结的粘合剂，/n所述绝缘性多孔质基材的厚度为所述固体电解质片的厚度的70％以上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180911 JP 2018-1694261.一种固体电解质片，其为以绝缘性多孔质基材为支撑体的固体电解质片，其特征在于，
所述绝缘性多孔质基材由纤维状物构成，
在所述绝缘性多孔质基材的内部填充有固体电解质粒子，
进而，含有将上述固体电解质粒子彼此粘结的粘合剂，
所述绝缘性多孔质基材的厚度为所述固体电解质片的厚度的70％以上。


2.根据权利要求1所述的固体电解质片，其中，所述粘合剂在固体电解质粒子与粘合剂的总量中的比例为0.5～5质量％。


3.根据权利要求1或2所述的固体电解质片，其中，所述绝缘性多孔质基材为织布或无纺布。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的固体电解质片，其中，作为所述固体电解质粒子，含有硫化物系固体电解质粒子。

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【专利技术属性】
技术研发人员：松本修明，儿岛映理，
申请(专利权)人：麦克赛尔控股株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP