JP2019029330A - 全固体電池、ハイブリッド構造固体電解質膜及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
電解液及びリチウム塩が加熱混合されることにより形成される液体溶液が製造される。第一モノマー及び第二モノマーが液体溶液中に順に混合され、ハイブリッド構造が形成される。ハイブリッド構造が硬化され、ハイブリッド構造固体電解質膜が形成される。
―実施形態―
実施形態の応用においては重量比に基づき、液体溶液及び紫外線硬化ポリマーが重量比1wt%〜99wt%:99wt%〜1wt%で混合され、混合溶液が形成される。具体的な実施形態において、紫外線硬化ポリマーが液体溶液中で占める重量比は1%〜80%である。
第一電極14及び第二電極16は極性が互いに反対の電極であり、例えば、第一電極14は正極の電極であり、第二電極16は負極の電極である。本実施形態では、第一電極14及び第二電極16は例えば複合電極であり、第一電極14及び第二電極16は活性物質14aと、活性物質16aと、集電層14bと、集電層16bと、導体と、接着剤(adhesive)と、無機固体電解質顆粒とをそれぞれ備える。換言すれば、第一電極14及び第二電極16は適切な構成比で十分に混合され、電極内に沈殿する正極または負極の活性物質顆粒、導体(例えば、カーボン導体)及び接着剤で獲得される混合物により形成される。
12 ハイブリッド構造固体電解質膜
14 第一電極
14a 活性物質
14b 集電層
16a 活性物質
16b 集電層
16 第二電極
S10 全固体電池の製造方法
S12 工程
S13 工程
S14 工程
S20 ハイブリッド構造の製造方法
S30 ハイブリッド構造の製造方法
S21 工程
S22 工程
S23 工程
S24 工程
S31 工程
S32 工程
S33 工程
S100 ハイブリッド構造固体電解質膜の製造方法
S110 工程
S120 工程
S130 工程
Claims (20)
- 電解液及びリチウム塩が加熱混合されることにより形成される液体溶液を製造する工程と、
第一モノマー及び第二モノマーが前記液体溶液中に順に混合され、ハイブリッド構造が形成される工程と、
前記ハイブリッド構造が硬化され、ハイブリッド構造固体電解質膜が形成される工程とを含むことを特徴とする、ハイブリッド構造固体電解質膜の製造方法。 - 前記ハイブリッド構造は有機-無機ハイブリッド構造であり、前記第一モノマーは有機材料であり、前記第二モノマーは無機材料であることを特徴とする、請求項1に記載のハイブリッド構造固体電解質膜の製造方法。
- 前記ハイブリッド構造は固体ゲルハイブリッド構造であり、前記第一モノマーは液体溶液またはコロイド溶液であり、前記第二モノマーは固体材料であることを特徴とする、請求項1に記載のハイブリッド構造固体電解質膜の製造方法。
- 前記固体材料の形状は粉状、層状、または塊状を呈することを特徴とする、請求項3に記載のハイブリッド構造固体電解質膜の製造方法。
- 前記第一モノマーは熱可塑性ポリマーであり、前記第二モノマーは無機電解質、固体電解質または無機固体電解質であり、前記ハイブリッド構造は加熱塗布技術により形成され、前記加熱塗布技術の工程は、
前記熱可塑性ポリマーが提供される工程と、
前記熱可塑性ポリマーが前記液体溶液中に添加され、前記熱可塑性ポリマーが前記液体溶液中で占める重量比は1%〜80%である工程と、
前記液体溶液が加熱され、前記熱可塑性ポリマーが前記液体溶液に溶解されてコロイド溶液が形成される工程と、
前記第二モノマーが前記コロイド溶液に混合されて前記ハイブリッド構造が形成され、前記第二モノマーが前記コロイド溶液中で占める重量比は1%〜98%である工程とを含むことを特徴とする、請求項1に記載のハイブリッド構造固体電解質膜の製造方法。 - 前記ハイブリッド構造の硬化は冷却工程であることを特徴とする、請求項5に記載のハイブリッド構造固体電解質膜の製造方法。
- 前記第一モノマーは紫外線硬化ポリマーであり、前記第二モノマーは無機電解質、固体電解質または無機固体電解質であり、前記ハイブリッド構造は光硬化技術により形成され、前記光硬化技術の工程は、
前記紫外線硬化ポリマーが提供される工程と、
前記紫外線硬化ポリマーが前記液体溶液中に添加され、混合溶液が形成され、前記紫外線硬化ポリマーが前記液体溶液中で占める重量比は1%〜80%である工程と、
前記第二モノマーが前記混合溶液中に混合され、前記第二モノマーが前記混合溶液中で占める重量比は1%〜98%である工程とを含むことを特徴とする、請求項1に記載のハイブリッド構造固体電解質膜の製造方法。 - 前記ハイブリッド構造の硬化は紫外線照射による硬化工程であることを特徴とする、請求項7に記載のハイブリッド構造固体電解質膜の製造方法。
- 前記電解液は炭酸エチレン(Ethylene carbonate)、炭酸プロピレン(Polypropylene carbonate)、ジメトキシエタン(Dimethoxyethane)、炭酸ジメチル(Dimethyl carbonate)、炭酸エチルメチル(Ethyl Methyl Carbonate)、スルホラン(Sulfolane)、及びスクシノニトリル(Succinonitirle)で構成されるグループから選択されることを特徴とする、請求項1に記載のハイブリッド構造固体電解質膜の製造方法。
- 前記リチウム塩はヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)、過塩素酸リチウム(LiClO4)、及びリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiN(SO2CF3)2)で構成されるグループから選択され、前記リチウム塩の前記液体溶液中における濃度は1Mであることを特徴とする、請求項1に記載のハイブリッド構造固体電解質膜の製造方法。
- 前記第二モノマーは、
La0.51Li0.34TiO2(LLTO)、Li7La3Zr2O12(LLZO)、Li3Al0.3Ti7(PO4)3(LATP)、LUn1-xGe04(LISI(3)N)、Li2S、Li2S-P2S5^Li2S-SiS2'Li2S-GeS2'Li2S-B2S5^Li2S-Al2S5^Li3.25Ge0.25P0.75S4(硫黄-LISICON)、Li3N、及びLi3+yPO4-xNx(LIPON)で構成されるグループから選択されることを特徴とする、請求項1に記載のハイブリッド構造固体電解質膜の製造方法。 - 請求項1乃至11の何れか1項に記載のハイブリッド構造固体電解質膜の製造方法で製造されることを特徴とする、ハイブリッド構造固体電解質膜。
- 請求項1乃至11の何れか1項に記載のハイブリッド構造固体電解質膜の製造方法でハイブリッド構造固体電解質膜が製造される工程と、
第一電極及び第二電極が前記ハイブリッド構造固体電解質膜の両面にそれぞれ貼り合わせられ、前記第一電極及び前記第二電極は極性が互いに反対の電極である貼り合わせ工程とを含むことを特徴とする、全固体電池の製造方法。 - ハイブリッド構造が硬化されることにより形成され、前記ハイブリッド構造は第一モノマー及び第二モノマーからなり、前記ハイブリッド構造は第一モノマー及び第二モノマーが液体溶液中に順に混合されることにより形成され、前記液体溶液は電解液及びリチウム塩が加熱混合されることにより形成されるハイブリッド構造固体電解質膜と、
前記固体電解質薄膜の両面にそれぞれ貼り合わせられ、極性が互いに反対の電極である第一電極及び第二電極とを備えることを特徴とする、全固体電池。 - 前記ハイブリッド構造は有機-無機ハイブリッド構造であり、前記第一モノマーは有機材料であり、前記第二モノマーは無機材料であることを特徴とする、請求項14に記載の全固体電池。
- 前記ハイブリッド構造は固体ゲルハイブリッド構造であり、前記第一モノマーは液体溶液またはコロイド溶液であり、前記第二モノマーは固体材料であることを特徴とする、請求項14に記載の全固体電池。
- 前記固体材料の形状は粉状、層状、または塊状を呈することを特徴とする、請求項14に記載の全固体電池。
- 前記第一モノマーは熱可塑性ポリマーまたは紫外線硬化ポリマーであることを特徴とする、請求項14に記載の全固体電池。
- 前記第二モノマーは無機電解質、固体電解質、または無機固体電解質であることを特徴とする、請求項14に記載の全固体電池。
- 前記第一電極及び前記第二電極は集電層及び活性物質をそれぞれ含むことを特徴とする、請求項14に記載の全固体電池。
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