支撑体和锂离子二次电池制造技术

锂离子二次电池的固体电解质层中所含的支撑体中，支撑体具有充分的物理强度、且改善固体电解质对支撑体内部的渗透性，从而可以在固体电解质层的内部充分形成锂离子的通过线，得到内阻低的固体电解质层。构成如下支撑体，其为锂离子二次电池的固体电解质层中所含的支撑体，所述支撑体为透气度为1～50L/cm2/分钟、厚度为5～30μm、密度为0.15～0.45g/cm3的范围的无纺布。范围的无纺布。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】支撑体和锂离子二次电池


[0001]本专利技术涉及夹设于锂离子二次电池的正极、负极之间的固体电解质层中所含的支撑体、和具备具有该支撑体的固体电解质层的锂离子二次电池。

技术介绍

[0002]作为能量密度高的二次电池，使用有利用液体的电解质(以下，电解液)的锂离子二次电池。使用了电解液的锂离子二次电池具有使分隔件夹设于正极与负极之间、并填充电解液的构成。
[0003]使用了电解液的锂离子二次电池中使用的电解液主要使用的是有机系电解液。由于有机系电解液为液体，因此，有时会担心有漏液的可能性，由于为可燃性，因此，有时会担心有着火的可能性等。这种情况下，为了进一步提高锂离子二次电池的安全性，开发出不使用电解液而使用固体电解质的锂离子二次电池(以下，全固体电池)。全固体电池的电解质当然为固体，因此，也无漏液，且与电解液相比，阻燃性且耐热性也高，因此，作为安全性优异的锂离子二次电池而备受关注。
[0004]另外，全固体电池不同于使用电解液的锂离子二次电池，为高温下的特性劣化小的电池，因此，无需冷却装置，是对于电池组的单位体积的能量密度的改善也有利的二次电池。另外，全固体电池从作为能量密度高的二次电池有利的方面出发，作为电动汽车用电池等大型的二次电池而备受期待。亦即，对于全固体电池大型化的要求强烈。
[0005]对于全固体电池的夹设于正极与负极之间的固体电解质层，要求如下功能：锂离子在正极
‑
负极间进行离子传导的功能、和防止正极活性物质与负极活性物质的短路的功能。此外，为了形成能量密度优异、且内阻低的电池，要求固体电解质层的厚度薄。
[0006]作为形成固体电解质层的方法，采用如下方法：将固体电解质与粘结剂混合、并在加热下进行压延而进行片形成的方法；将固体电解质浆料涂覆于电极上并干燥的方法；等。
[0007]然而，例如，如果使用将包含固体电解质的浆料涂覆于电极上并干燥的方法，则将全固体电池大型化的情况下，干燥时有时固体电解质层中产生应变，会产生裂纹。因此，难以稳定地形成薄且均匀的固体电解质层。如果无法稳定地形成薄且均匀的固体电解质层，则除离子传导的恶化之外，还会产生短路。
[0008]另一方面，为了防止短路，也可以加厚固体电解质层的厚度，但厚度较厚的情况下，电池的大小变大，能量密度降低，而且导致内阻的增大。
[0009]为了解决以上问题，已知将使薄膜状片(以下，支撑体)中包含固体电解质、固体电解质与支撑体一体化而成的固体电解质层用于全固体电池，全固体电池用支撑体中，提出了各种构成(例如参照专利文献1～专利文献5)。
[0010]现有技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1：日本特开2014
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96311号公报
[0013]专利文献2：日本特开2016
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31789号公报
[0014]专利文献3：日本特开2020
‑
77488号公报
[0015]专利文献4：日本特开2020
‑
161243号公报
[0016]专利文献5：日本特开2017
‑
103146号公报

技术实现思路

[0017]专利技术要解决的问题
[0018]专利文献1中提出了一种固体电解质片，其包含支撑体，所述支撑体为由电子绝缘性的无机纤维形成、孔隙率为80～99％的无纺布。该固体电解质片通过具有支撑体，从而自立性优异，能实现大面积化。
[0019]该支撑体为了形成自立化的片，在无纺布中包含40重量％以下的使纤维彼此粘接的粘结剂。由于包含40重量％以下的粘结剂，因此，得到了强度较强的支撑体，电池制造工序适合性优异。
[0020]然而，该支撑体中包含40重量％以下的粘结剂，因此，在支撑体内部因粘结剂而容易形成脚蹼那样的层状物质。因此，有时难以在支撑体的内部掺入固体电解质，成为内阻、界面电阻高的固体电解质层。作为结果，使用了专利文献1的支撑体的全固体电池有时会成为电阻高的电池，期望进一步的低电阻化。
[0021]另外，支撑体的厚度有时较厚，形成固体电解质层后，有时会成为厚度较厚的固体电解质层。其结果，有时会成为内阻高的电池。
[0022]专利文献2中提出了一种无纺布，其为在无纺布的表面和内部包含固体电解质的固体电解质片，且使用的无纺布的每平方米的重量为8g以下，厚度为10～25μm。
[0023]形成专利文献2中记载的无纺布而作为支撑体的固体电解质层虽然具有自立性，但可以保持正极
‑
负极间的离子传导所需的固体电解质，可以制作抑制了阻抗的上升的电池。
[0024]专利文献3中提出了一种固体电解质片，其孔隙率为60％以上且95％以下，且厚度为5μm以上且低于20μm，且在具有耐热性的支撑体中填充有固体电解质。记载了：该固体电解质片的厚度虽然薄，但是具有自立性，耐热性也优异，因此，即使实施高温下的加压也可以防止短路。此外，该固体电解质片可以实施高温加压，因此，有助于固体电解质间的界面电阻的降低，可以实现电池的高功率化。
[0025]然而，使用了专利文献2、专利文献3中记载的支撑体的固体电解质层的固体电解质的填充有时不充分。因此，会成为内阻高的电池，期望进一步的低电阻化。
[0026]另外，固体电解质片具有自立性，但支撑体的强度有时较弱，强度较弱的情况下，固体电解质片形成工序中会导致支撑体的断裂，因此，要求改善支撑体的物理强度。
[0027]专利文献4中提出了一种锂二次电池分隔件用无纺布基材，其特征在于，含有未拉伸聚酯纤维和湿热粘接性纤维作为粘结剂纤维。记载了：未拉伸聚酯纤维通过压延等热压处理而软化或熔融，与其他纤维牢固地粘接。另外，湿热粘接性纤维在湿润状态下发生流动或容易变形，体现粘接功能。记载了：无纺布基材中通过含有这些粘结剂，从而可以提供拉伸强度高、分隔件的生产率高的锂二次电池分隔件用无纺布基材。
[0028]然而，该无纺布基材中所含的湿热粘接性纤维如上述，体现粘接功能时，经过流动或变形，因此，该无纺布基材中的湿热粘接性纤维无法保持纤维状态，有时会封锁纤维间
隙。进而，专利文献4的无纺布基材的密度有时较高。其结果，固体电解质对支撑体内部的渗透变得不充分，难以将固体电解质均匀地填充至支撑体内部，因此，有时会成为内阻高的电池，寻求电池的进一步的低电阻化。
[0029]专利文献5中提出了一种固体电解质片，其具有通过对成为支撑体的薄膜进行蚀刻处理而形成的多个贯通孔。记载了：通过将固体电解质填充至通过蚀刻处理而形成的贯通孔，从而可以提供能量密度、功率特性优异的全固体电池。
[0030]然而，制作专利文献5的固体电解质片的情况下，为了将固体电解质填充至贯通孔，将固体电解质仅填充至所形成的贯通孔的内部。因此，在固体电解质片与正极或负极的界面处，会产生作为绝缘物的支撑体与正极或负极的界面。亦即，固体电解质片与正极或负极的界面的电阻容易变高，即使为使用了该支撑体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种支撑体，其特征在于，其为锂离子二次电池的固体电解质层中所含的支撑体，所述支撑体为透气度为1～50L/cm2/分钟、厚度为5～30μm、密度为0.15～0.45g/cm3的范围的无纺布。...

【专利技术属性】
技术研发人员：森本健太，小川健太郎，黑岩正宽，
申请(专利权)人：日本高度纸工业株式会社，
类型：发明
国别省市：