JP2000011758A

JP2000011758A - 固体電解質及びそれを用いた固体電解質電池

Info

Publication number: JP2000011758A
Application number: JP10181249A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Yasuda; 壽和安田; Kazuhiro Noda; 和宏野田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-06-26
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 2000-01-14

Abstract

(57)【要約】【課題】厚さが均一となされ、内部短絡が起きにく
く、イオン伝導を阻害しない構造を持つ固体電解質及び
それを用いる固体電解質電池を提供する。【解決手段】固体電解質が、電子伝導性のない網目状
の支持体１と、電解質とを共存させてなる。網目状の支
持体１は、複数の線状の繊維２が交差されて網目状をな
すものであり、繊維２の線径ｒが１〜５００μｍであ
り、繊維２が交差されてなる各網目の開きｌであるオー
プニングが１〜５００μｍである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体電解質、及び
それを用いた固体電解質電池に関する。特に、固体電解
質の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオテープレコーダ（ＶＴ
Ｒ）、通信機器等の各種の電子機器の小型化、軽量化に
伴い、それらの電源として高エネルギー密度を有する電
池が要求されている。このような高エネルギー密度を有
する電池として、例えば、負極活物質にリチウム、ナト
リウム、アルミニウム等の軽金属を用いた電池が注目さ
れている。

【０００３】既に、負極活物質としてリチウム等の軽金
属を用い、正極活物質として二酸化マンガン（Ｍｎ
Ｏ₂）、フッ化炭素［（ＣＦ）_n］、塩化チオニル（ＳＯ
Ｃｌ₂）等を用いた一次電池は、電卓、時計の電源やメ
モリのバックアップ電池として多用されている。

【０００４】また、負極活物質としてグラファイトや低
結晶質カーボン等のようなリチウムイオンを吸蔵放出す
る、つまりドープ・脱ドープする炭素材料を用い、正極
活物質としてＬｉ_XＭＯ₂（但し、Ｍは１種類以上の遷移
金属を表し、通常０．０５≦ｘ≦１．１０である。）を
主体とするリチウム複合酸化物を用いた二次電池も多用
されている。

【０００５】従来、固体電解質電池は、正極活物質層、
電解質層、負極活物質層がこの順で積層されてなる層構
造を有する。そして、上記電解質層としては、活物質層
と電解質層との接触面積を増加させるため、ドクター・
ブレード法に代表されるような活物質層上に固化前の電
解質を塗布し、その後この電解質を固化させて固体電解
質層を形成したものや、また多孔質フィルターや不織布
を電解質と共存させて固体電解質層を形成したものが一
般的であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たドクター・ブレード法に代表されるような活物質層上
に固化前の電解質を塗布し、その後電解質を固化させて
形成した固体電解質層は、均一な厚さに塗布することが
難しく、厚さにばらつきが生じやすいという不都合があ
る。その結果、このような厚さが不均一な固体電解質層
を備えた固体電解質リチウム二次電池では、固体電解質
層におけるリチウムイオンの移動度がばらつき、リチウ
ムイオンの移動度が相対的に高い箇所、つまり電解質層
の厚さが薄い箇所に電池反応が集中するため、容量が低
下し、充放電サイクル寿命が短くなってしまうという問
題点がある。

【０００７】しかも、固体電解質層の厚さが過度に薄い
箇所が存在すると、電池に圧力が加わった際に、この固
体電解質層の厚さの薄い箇所が破壊されて、結果的に絶
縁が破壊され、正極活物質層と負極活物質層との接触が
生じ、内部短絡を起こしてしまうこともある。

【０００８】また、フィルム状の高分子固体電解質を予
め作成しておき、これを電解質層として用いる手法もあ
るが、元来、導電率の高い固体電解質は、ガラス転移温
度Ｔｇが低いため、柔らかく、内部短絡が生じやすい。
しかも、このような高分子固体電解質は、フィルム形状
に成形しにくく、作製が困難である。

【０００９】さらに、他の固体電解質層としては、上述
したように、多孔質フィルムや不織布を電解質と共存さ
せて形成したものがある。このような多孔質フィルムや
不織布を電解質と共存させてなる固体電解質層は、多孔
質フィルムや不織布の細孔が小さくて少ないため、電解
質層の導電率が低下してしまい、固体電解質層の実効抵
抗が大きくなり、結果的に電池特性が劣化するという問
題点がある。

【００１０】特に、不織布を電解質と共存させてなる固
体電解質層においては、単位面積当たりの繊維量（目
付）のばらつきが生じやすく、リチウムイオンの移動度
がばらつきやすく、リチウムイオンの移動度が相対的に
高い箇所、つまり目付の少ない箇所に電池反応が集中す
るため、容量が低下し、充放電サイクル寿命が短くなる
という問題がある。しかも、上記の固体電解質層におい
て目付の極度に少ない箇所が存在すると、電池に圧力が
加わった際に、この目付の少ない箇所が破壊されて、結
果的に絶縁が破壊され、正極活物質層と負極活物質層と
の接触が生じ、内部短絡を起こしてしまうこともある。

【００１１】そこで、本発明は、このような実情に鑑み
て提案されたものであり、厚さが均一となされ、内部短
絡が起きにくく、イオン伝導を阻害しない構造を持つ固
体電解質及びそれを用いる固体電解質電池を提供するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の目
的を達成するために、鋭意検討を重ねた結果、電子伝導
性のない網目状の支持体を電解質と共存させることによ
り、厚さが均一化されて、内部短絡を防止し、イオン伝
導を阻害しない構造の固体電解質を構築することができ
ることを見い出した。

【００１３】すなわち、本発明に係る固体電解質は、電
子伝導性のない網目状の支持体と、電解質とを共存させ
てなることを特徴とするものである。

【００１４】このように、本発明に係る固体電解質は、
所定の網目構造の支持体を電解質と共存させて形成され
るので、予めその形状が固定されるため、厚さにばらつ
きを生じにくく、厚さがほぼ均一化される。その結果、
本発明に係る固体電解質によれば、内部短絡が防止さ
れ、イオン伝導を阻害しない構造の固体電解質電池が得
られる。

【００１５】また、本発明に係る固体電解質電池は、正
極及び負極の他に、上記のような電子伝導性のない網目
状の支持体を電解質と共存させてなる固体電解質を有す
ることを特徴とするものである。

【００１６】すなわち、本発明に係る固体電解質電池
は、軽金属イオンをドープ、脱ドープ可能な材料からな
る正極と、軽金属、軽金属を含む合金、及び軽金属イオ
ンをドープ、脱ドープ可能な材料のうちの何れかの材料
からなる負極と、上記正極及び負極の間に介在され電子
伝導性のない網目状の支持体を電解質と共存させてなる
固体電解質とを有することを特徴とするものである。

【００１７】このように、本発明に係る固体電解質電池
は、固体電解質が所定の網目構造の支持体を電解質と共
存させて形成されるので、予め固体電解質の形状が固定
されるため、固体電解質の厚さにばらつきを生じにく
く、厚さがほぼ均一化される。その結果、本発明に係る
固体電解質電池によれば、内部短絡が防止され、イオン
伝導を阻害しない構造となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１９】本発明を適用した固体電解質は、電子伝導
性のない網目状の支持体と、電解質とを共存させてなる
ことを特徴とするものである。ここで、図１に、本発明
の固体電解質を構成する網目状の支持体１の平面図を示
す。そして、図２に、支持体１における図１中の下線Ａ
₀−Ａ₁における断面図を示す。

【００２０】本発明の固体電解質を構成する支持体１
は、図１に示すように、複数の繊維２が格子状に交差し
て網目状を呈してなるものである。そして、この支持体
１では、図２に示すように、これら複数の繊維２が各交
差点毎に互いに上下逆となるように交差している。

【００２１】このように、本発明を適用した固体電解質
は、所定の網目構造からなる支持体１を電解質と共存さ
せて形成されるため、予め形状がほぼ固定されて、厚さ
がほぼ均一化される。なお、従来のドクターブレード法
に代表されるような活物質層上に固化前の電解質を塗布
してから電解質を固化させて固体電解質層を形成すると
いった方法では、得られる電解質の膜厚にばらつきが生
じてしまったが、本発明の固体電解質は、このような形
成行程を経ないために、厚みにばらつきが生じにくくな
る。

【００２２】したがって、本発明の固体電解質によれ
ば、厚さがほぼ均一化されるため、結果的に、内部短絡
が防止され、イオン伝導を阻害しない構造の高性能な固
体電解質電池を得ることができる。

【００２３】なお、この支持体１の網目構造としては、
特に、図１に示したような格子模様に織った構造に限定
されるものではなく、繊維状の支持体を含んだ構造であ
れば何れの構造であっても構わない。例えば、支持体１
の網目構造は、繊維状の支持体を織り込んだ構造に限ら
ず、織り込まずに交差されていても良い。

【００２４】特に、この支持体１は、図１及び図２に示
すように、支持体１を構成する繊維２を長手方向とは垂
直な方向に切断した際の直径、つまり繊維２の線径ｒが
１μｍ〜５００μｍであるとともに、隣同士に並ぶ繊維
２により形成される各網目の開き、つまりオープニング
ｌが１μｍ〜５００μｍであることが好ましい。さら
に、電池特性の点から、線径ｒが１μｍ〜２００μｍ、
オープニングｌが１μｍ〜２００μｍであることがより
好ましい。

【００２５】ここで、線径ｒが５００μｍを越える場合
には、固体電解質層の厚さが厚くなり、結果的に実効抵
抗が大きくなり、電池特性が劣化する。また、オープニ
ングｌが１μｍ未満の場合には、固体電解質と電極との
接触面積が小さくなり、実効抵抗が大きくなり、電池特
性が劣化する。また、線径ｒが１μｍ未満の場合、或い
は、オープニングｌが５００μｍを越える場合には、内
部短絡を防止する効果が小さい。このことから、支持体
１は、線径ｒが１μｍ〜５００μｍ、オープニングｌが
１μｍ〜５００μｍである網目構造であることが好まし
いといえる。

【００２６】このように、本発明の固体電解質を構成す
る支持体１は、線径ｒやオープニングｌが上述したよう
に規定される。これにより、イオン伝導性や内部短絡等
の安全性といった電池特性の点から、孔の大きさや強度
が最適化される。

【００２７】一方、従来から多用されているフィルム状
の高分子固体電解質は、上述したように、柔らかい性質
であるため、内部短絡を生じやすかった。その点、本発
明の固体電解質は、適度な硬度で、且つ厚さが適度な値
に均一化された支持体を基本骨格として構成されるの
で、内部短絡が生じにくく、優れたものといえる。

【００２８】また、従来より提案されている多孔質フィ
ルムや不織布を電解質と共存させて形成した固体電解層
は、上述したように、これら多孔フィルムや不織布の孔
が小さく且つ少ないため、電解質層の導電率が低下し、
電解質層の実効抵抗が大きくなってしまった。その点、
本発明の固体電解質は、基本骨格となる支持体の孔の大
きさや数が上述したように最適化されているため、導電
率に優れ、高性能なものといえる。

【００２９】なお、支持体１、詳しくは繊維２の材料
は、特に限定されるものではないが、耐酸化性及び耐還
元性を示し、電子伝導性を示さず、固化前の電解質及び
固化後の電解質と化学的な反応がないものが好ましく、
具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセ
トニトリル、及びポリフッ化ビニリデンを含有するもの
が好ましい。

【００３０】さらに、この支持体１は、ホットプレス等
のプレス加工を用いて繊維２を互いに熱融着させて作製
することにより、支持体全体としての膜厚が薄く、且つ
強度が増したものとなり、実用上優れたものとなる。

【００３１】そして、本発明の固体電解質は、以上のよ
うな構成の支持体１を有するとともに、高分子化合物と
電解質とを主に有するものである。

【００３２】ここで、上記電解質としては、イオン伝導
性材料であれば特に限定されるものではなく、従来公知
の電解質であれば何れを用いても構わない。具体的に
は、この電解質としては、電解質自体が高分子化合物に
溶解してイオン伝導性を示すもの、及び、電解質自体が
溶媒に溶解してイオン伝導性を示すものを用いることが
できる。具体的には、リチウム塩を電解質として用いる
場合には、リチウム塩としては、六フッ化リン酸リチウ
ム（ＬｉＰＦ₆ ）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ₄
）、六フッ化ヒ素リチウム（ＬｉＡｓＦ₆ ）、四フッ
化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ₄ ）、トリフルオロメタ
ンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃）、ビストリフ
ルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ（ＣＦ
₃ＳＯ₃）₂］等の従来公知のリチウム塩が挙げられる。

【００３３】また、上記高分子化合物としては、高分子
化合物自体が電解質を溶解してイオン伝導性を示すも
の、或いは、高分子化合物自体は電解質を溶解できない
ものであっても電解質を溶解することができる溶媒を用
いて、高分子化合物がイオン伝導性を示すようになるも
のを用いることができる。

【００３４】前者の高分子化合物としては、例えば、ポ
リエチレングリコール、主鎖にポリアクリル酸、ポリメ
タクリル酸、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオ
キシド、ポリビニールアルコール、ポリフォスファゼ
ン、ポリシラン等、また、それらの共重合体等の構造を
有し、側鎖にポリオキシエチレン構造を有する高分子化
合物等を用いることができる。これらの電解質を溶解で
きる高分子化合物であっても、後述するように、電解質
を溶解することができる溶媒を併用することができる。

【００３５】これに対して、後者の高分子化合物として
は、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトりル、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリア
クリレートまた、それらの共重合体等を用いることがで
きる。なお、上述の高分子化合物は、架橋構造を有する
ものであっても良い。

【００３６】ここで、本発明の電解質としてリチウム塩
を用いた場合、このリチウム塩を溶解することができる
溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピ
レンカーボネート、Ｎ−メチルオキサゾリン等のカーボ
ネート化合物、ジオキサン、ジエチルエーテル等のエー
テル化合物、エチレングリコールジアルキルエーテル、
ポリプロピレングリコールジアルキルエーテル等の鎖状
エーテル類、メタノール、エタノール、エチレングリコ
ールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコール
モノアルキルエーテル等のアルコール類、エチレングリ
コール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、グリセリン等の多価ア
ルコール類、アセトニトリル、プロピオニトリル、ベン
ゾニトリル等のニトリル化合物、ジメチルスルフォキシ
ド、スルフォラン等の非プロトン極性物質、及び水等を
用いることができるが、これらに限定されるものではな
い。

【００３７】なお、このとき、高分子化合物と、電解質
とを溶解することができる溶媒の混合割合は、その重量
比において任意に設定することができる。

【００３８】ところで、本発明を適用した固体電解質電
池は、上述したような本発明の固体電解質を有するとと
もに、正極及び負極を有するものである。

【００３９】すなわち、本発明に係る固体電解質電池
は、軽金属イオンをドープ、脱ドープ可能な材料からな
る正極と、軽金属、軽金属を含む合金、及び軽金属イオ
ンをドープ、脱ドープ可能な材料のうちの何れかの材料
からなる負極と、上記正極及び負極の間に介在されて電
子伝導性のない網目状の支持体１を電解質と共存させて
なる固体電解質とを備えるものである。

【００４０】このように、本発明の固体電解質電池は、
固体電解質が所定の網目構造の支持体１を電解質と共存
させて形成されるため、予め固体電解質の形状が固定さ
れるので、固体電解質の厚さにばらつきが生じにくく、
厚さがほぼ均一化される。その結果、本発明の固体電解
質電池によれば、内部短絡が防止され、イオン伝導を阻
害しない構造の高性能なものとなる。

【００４１】ここで、上記正極は、正極活物質と、結着
剤と、必要に応じて導電剤とを有する。正極活物質とし
ては、軽金属イオンをドープ・脱ドープ可能な材料であ
れば特に限定されるものではない。具体的には、リチウ
ムイオンをドープ・脱ドープ可能な材料としては、目的
とする電池の種類に応じて、金属酸化物、金属硫化物、
もしくは特定のポリマーを正極活物質として用いること
ができる。より具体的には、ＴｉＳ₂、ＭｏＳ₂、ＮｂＳ
ｅ₂、Ｖ₂Ｏ₃等のリチウムを含有しない金属酸化物や金
属硫化物、或いは、ＬｉｘＭＯ₂（但し、Ｍは、Ｃｏ，
Ｎｉ，又はＭｎ等の遷移金属を表し、通常、０．０５≦
ｘ≦１．１０である。）、或いは、ＬｉＮｉｐＭ１ｑＭ
２ｒＭＯ₂（但し、Ｍ１，Ｍ２は、Ａｌ，Ｍｎ，Ｆｅ，
Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｎから選ばれる少なくとも
１種の元素、又はＰ，Ｂ等の非金属元素でも良い。それ
らにｐ＋ｑ＋ｒ＝１である。）で表せるリチウム複合酸
化物を用いることができる。また、特に、高電圧、高エ
ネルギー密度が得られ、サイクル特性にも優れることか
ら、リチウム・コバルト複合酸化物やリチウム・ニッケ
ル複合酸化物を用いることが好ましい。

【００４２】正極に用いられる結着剤としては、例え
ば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）やポリテトラフ
ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等を好ましく使用すること
ができる。また、正極に用いられる導電材としては、例
えば、グラファイト等を好ましく使用することができ
る。

【００４３】一方、上記負極は、負極活物質と、結着剤
と、必要に応じて導電剤とを有する。この負極活物質と
しては、軽金属イオンをドープ・脱ドープ可能な材料で
あれば特に限定されない。具体的には、リチウムやナト
リウム等のアルカリ金属や、それらを含む合金、及び充
放電反応に伴いリチウム等のアルカリ金属をドープ・脱
ドープする材料を用いることができる。より具体的に
は、リチウム等のアルカリ金属をドープ・脱ドープ可能
な材料としては、ポリアセチレン、ポリピロール等の導
電性ポリマー、又は熱分解炭素類、コークス類（石油コ
ークス、ピッチコークス、石油コークスなっど）、カー
ボンブラック（アセチレンブラック等）、ガラス状炭
素、有機高分子材料焼成体（有機高分子材料を５００℃
以上の適当な温度で不活性ガス気流中、或いは真空中で
焼成したもの）、炭素繊維等の炭素材料を用いることが
できる。特に、単位体積当たりのエネルギー密度が大き
い点から、炭素材料を用いることが望ましい。

【００４４】負極に用いられる結着剤としては、上記の
正極に用いられる結着剤と同様なものが用いられる。負
極に用いられる導電剤についても、上記の正極に用いら
れる導電剤と同様なものが用いられる。

【００４５】なお、本発明の固体電解質電池の構成は、
特に限定されるものではなく、渦巻状型、積層型、円筒
型、角型、コイン型、ボタン型等種々の形状にすること
ができる。

【００４６】

【実施例】以下、本発明を具体的な実験結果に基づいて
詳細に説明する。なお、以下では、固体電解質として網
目状の支持体を有するものを用いることにより、充放電
特性に及ぼす効果を評価するために、図３に示すような
測定用薄型電池１０を作製した。

【００４７】実施例１先ず、リチウム複合酸化物ＬｉＣｏＯ₂を正極活物質と
して９１重量部、導電剤として黒鉛６重量部、結着剤と
してポリフッ化ビニリデン３重量部を混合し、１−メチ
ル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を溶媒として混練したも
のを、リードを付けた長方形のアルミニウム箔からなる
集電体上に塗布し、１１０℃で乾燥させ、プレスし、正
極層１１を得た。

【００４８】次に、厚さ０．２５ｍｍのリチウム箔を長
方形に切り出し、リードを付けた銅集電体に圧着し、負
極層１２を得た。

【００４９】次に、正極層１１上に電子伝導性のない線
径１７６μｍ、オープニング４２９μｍである網目状の
支持体１を載せ、この支持体１上にポリエチレンオキシ
ドと六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）を溶媒アセ
トニトリルに溶かし込んだ溶液を流し込み、その後、真
空乾燥によりアセトニトリルを除去して、正極層１１上
に固体電解質層１３を得た。

【００５０】次に、負極層１２を固体電解質層１３上に
載せた。そして、最後に、正極層１１，固体電解質層１
３及び負極層１２からなる電池構造部１４に対して、そ
の両主面をラミネートフィルム１５により挟み込んで封
止することにより、積層型電池１０が得られた。

【００５１】実施例２実施例１と同様にして、正極層１１及び負極層１２を得
た。

【００５２】次に、正極層１１上に、実施例１と同様な
支持体１を載せ、この支持体１上に高分子としてポリア
クリロニトリルを３０重量部、溶媒としてプロピレンカ
ーボネートとエチレンカーボネートとをモル比１：２で
混合した混合有機溶媒を６０重量部、電解質として実施
例１と同じ六フッ化リン酸リチウムを１０重量部混合
し、１２０℃で加熱し溶解した透明溶液を流し込んで、
正極層１１上に固体電解質層１３を得た。そして、実施
例１と同様な行程を行い、積層型電池を得た。

【００５３】比較例１実施例１と同様にして、正極層１１及び負極層１２を得
た。

【００５４】次に、正極層１１上に、ポリエチレンオキ
シドと六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）とを溶媒
アセトニトリルに溶かし込んだ溶液を流し込み、その
後、真空乾燥によりアセトニトリルを除去して、正極層
１上に網目状の支持体を含まない電解質層を得た。その
後、実施例１と同様な行程を行い、積層型電池を得た。

【００５５】比較例２実施例１と同様にして、正極層１１及び負極層１２を得
た。

【００５６】次に、正極層１上に、高分子としてポリア
クリロニトリルを３０重量部、溶媒としてプロピレンカ
ーボネートとエチレンカーボネートをモル比１：２で混
合した混合有機溶媒を６０重量部、電解質として六フッ
化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）を１０重量部混合し、
１２０℃で加熱し溶解した透明溶液を流し込んで、正極
層１１上に網目状の支持体を含まない電解質層を得た。
その後、実施例１と同様な行程を経て積層型電池を得
た。

【００５７】＜電池特性評価の条件＞以上のように作製
された実施例１及び比較例１の電池は、実施例２及び比
較例２の電池とは固体電解質中の高分子材料が異なる。
そこで、以下では、電池特性の評価において、実施例１
の電池に対して比較例１の電池を比較するものとし、ま
た、実施例２の電池に対して比較例２の電池を比較する
ものとする。

【００５８】先ず、実施例１及び比較例１の電池に対し
て、以下に示す条件にて充放電試験を行った。

【００５９】この充放電試験は、８０℃の恒温槽中にて
行った。そして、充電は、先ず、電流密度を１２．５ｕ
Ａ／ｃｍ²として、定電流充電を電池電圧が４．２Ｖと
なるまで行い、次いで、４．２Ｖの定電圧充電を電流密
度が０．６２５ｕＡ／ｃｍ²になるまで行った。放電
は、電流密度１２．５ｕＡ／ｃｍ²で電池電圧が３．０
Ｖとなるまで行った。

【００６０】次に、実施例２及び比較例２の電池に対し
て、以下に示す条件にて充放電試験を行った。

【００６１】この充放電試験は、２５℃の恒温槽中にて
行った。そして、充電は、先ず、電流密度を１２．５ｕ
Ａ／ｃｍ²として、定電流充電を電池電圧が４．２Ｖと
なるまで行い、次いで、４．２Ｖの定電圧充電を電流密
度が０．６２５ｕＡ／ｃｍ²になるまで行った。放電
は、電流密度１２．５ｕＡ／ｃｍ²で電池電圧が３．０
Ｖになるまで行った。

【００６２】＜充放電特性の検討＞上述した充放電試験
の条件で得られた各電池の２サイクル目、１０サイクル
目の放電容量の測定結果を表１に示す。

【００６３】

【表１】

【００６４】表１の結果から明らかなように、電解質層
に網目構造の支持体を共存させなかった比較例１及び比
較例２は、それぞれ１０サイクル目、２サイクル目で、
内部短絡を生じているが、網目状の支持体を共存させた
実施例１及び実施例２は、理論放電容量に近い値が得ら
れることがわかった。

【００６５】このような結果から、正極と負極の間に、
電子伝導性のない網目状の支持体を電解質として共存さ
せてなる固体電解質層を配することにより、固体電解質
層の厚さを均一化させ、内部短絡を防止し、イオン伝導
を阻害しない構造を有することができると判明した。

【００６６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る固体電解質は、所定の網目構造からなる支持体を電解
質と共存させて形成されるので、予めその形状が固定さ
れるため、厚さにばらつきを生じにくく、厚さがほぼ均
一化される。その結果、本発明に係る固体電解質によれ
ば、内部短絡が防止され、イオン伝導を阻害しない導電
性に優れた構造の高性能な固体電解質電池を得ることが
できる。

【００６７】また、本発明に係る固体電解質電池は、固
体電解質が所定の網目構造の支持体を電解質と共存させ
て形成されるので、予め固体電解質の形状が固定される
ため、固体電解質の厚さにばらつきを生じにくく、厚さ
がほぼ均一化される。その結果、本発明に係る固体電解
質電池によれば、内部短絡が防止され、イオン伝導が阻
害されない導電性に優れた構造の高性能な電池となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した固体電解質を構成する支持体
の平面図である。

【図２】支持体における図１中の破線Ａ₀−Ａ₁における
断面図を示す。

【図３】本発明を適用した積層型電池の一例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１支持体、２繊維、３隙間、１０積層型
電池、１１正極、１２負極、１３固体電解質
層

フロントページの続きＦターム(参考） 5H029 AJ02 AJ03 AJ05 AJ12 AK02 AK03 AK05 AK16 AL06 AL07 AL12 AL16 AM00 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ02 BJ03 BJ12 BJ14 CJ02 CJ03 CJ05 DJ07 DJ15 EJ12 HJ05 HJ06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子伝導性のない網目状の支持体と、電
解質とを共存させてなることを特徴とする固体電解質。
【請求項２】上記支持体は、複数の線状の支持体構成
物が交差されて網目状をなすものであり、上記各支持体
構成物の線径が１〜５００μｍであり、上記支持体構成
物が交差されてなる各網目の開きであるオープニングが
１〜５００μｍであることを特徴とする請求項１記載の
固体電解質。
【請求項３】上記支持体は、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリアセトニトリル及びポリフッ化ビニリデン
を含有することを特徴とする請求項１記載の固体電解
質。
【請求項４】上記支持体は、上記支持体構成物が繊維
であり、プレス加工により、この繊維が互いに熱融着さ
れて形成されてなることを特徴とする請求項１記載の固
体電解質。
【請求項５】軽金属イオンをドープ、脱ドープ可能な
材料からなる正極と、軽金属、軽金属を含む合金、及び軽金属イオンをドー
プ、脱ドープ可能な材料のうちの何れかの材料からなる
負極と、上記正極及び負極の間に介在され、電子伝導性のない網
目状の支持体を電解質と共存させてなる固体電解質とを
備えることを特徴とする固体電解質電池。
【請求項６】上記支持体は、複数の線状の支持体構成
物が交差されて網目状をなすものであり、上記各支持体
構成物の線径が１〜５００μｍであり、上記支持体構成
物が交差されてなる各網目の開きであるオープニングが
１〜５００μｍであることを特徴とする請求項５記載の
固体電解質電池。
【請求項７】上記軽金属がリチウムであることを特徴
とする請求項５記載の固体電解質電池。