JPH0433262A - 固体電解質組成物の製造法 - Google Patents

固体電解質組成物の製造法

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JPH0433262A
JPH0433262A JP2137815A JP13781590A JPH0433262A JP H0433262 A JPH0433262 A JP H0433262A JP 2137815 A JP2137815 A JP 2137815A JP 13781590 A JP13781590 A JP 13781590A JP H0433262 A JPH0433262 A JP H0433262A
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polyether
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Tadashi Tonomura
正 外邨
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明【よ 固体電池 キャパシ久 センサ、表示素子
、記録素子などの固体の電気化学素子に用いられる固体
電解質組成物の製造方法に関すもと<!ミ  固体電解
質粒子が凝集することなく均一に分散する固体電解質組
成物の製造方法に関すム 従来の技術 固体電解質を用いることにより、液漏れがなく、小形薄
形化した電池や、電気二重層キャパシタなどの固体の電
気化学デバイスを得ることができる。
しかし 弾性に欠ける固体物質で素子が構成されている
ことか収 機械的衝撃に対してはきわめて脆く、破損し
やすい欠点があも この様な問題を解決するた取 特開昭63−24587
1号公報にあるようへ 合成ゴムなどの常温で弾力性を
有する熱可塑性樹脂を固体電解質や電極活物質に混合す
ることで可撓性を付与し 機械的衝撃に対しても破損し
にくい素子が提案されていも  この限 固体電解質は
電気絶縁性の熱可塑性樹脂と混合され固体電解質組成物
として用いられも 発明が解決しようとする課題 このような固体電解質粉末および熱可塑性樹脂よりなる
固体電解質成型体は 固体電解質粉末を熱可塑性樹脂に
分散することで得られも 一般に熱可塑性樹脂を溶解し
た溶剤中にそれぞれの粉末を分散しスラリー状とし こ
れを成形した後あるいは成形しながら溶剤を散逸させて
固体電解質組成物を得も  この除 固体電解質粉末は
イオン性であるので人 アルコ−/l<  アセトンな
どの親水性溶剤あるいは極性溶剤を用いて分散させると
固体電解質粉末が溶剤に僅かながら溶解し また変質す
るのでトルエンなどの親油性の非極性溶剤が用いられも
 したがって、親水性である固体電解質粒子は二次粒子
を形成して熱可塑性樹脂中に不均一に分散することが多
く、また 十分なイオン伝導性を保持するために(友 
熱可塑性樹脂の量を少なくする必要があり、そのため均
質で機械強度が十分縁 とくに大面積の固体電解質成形
体を得ることが困難であっ九 本発明はこのような課題を解決するもの玄 固体電解質
粉末が凝集することなく均一に分散しイオン伝導性に優
れた大面積で機械的強度の強い固体電解質素子を実現す
る固体電解質組成物の製造法を提供することを目的とす
るものであム課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明は 固体電解質粒子を
均一に分散した均質な特性の固体電解質成形体とくに大
面積のものを得ることを目的に検討を重ねた結果 ポリ
アミン化合物にエチレンオキサイドとブチレンオキサイ
ドを付加して得られるポリエーテル化合物を固体電解質
粒子および熱可塑性樹脂を分散あるいは溶解した溶媒中
に添加することにより固体電解質粒子が凝集することな
く均一に分散した固体電解質組成物を得ることができる
ようにしたものであム 作用 このようにして得られる固体電解質組成物<&ポリエー
テル化合物が分散剤として作用し固体電解質粒子を均一
に分散させるため均一なイオン伝導性が得られるととも
く 柔軟性に優れた機械的強度の改善されたイオン伝導
性組成物となム また 添加したポリエーテル化合物は
 固体電解質組成物中に残存し 固体電解質を構成する
伝導イオンとイオン伝導性の錯体を形成しイオン伝導を
助けるという優れた作用をも得ることができa実施例 以下、本発明を実施例により説明する力丈 本発明は以
下の実施例に限定されるものではなし℃また 以下の実
施仇 比較例において訊 %はとくに断わらない限り、
重量服 重量% 重量比を表わt 本発明における固体電解質粉末としてはMCu4I2−
xcltφx (x−0,25〜1.0. M−Rb、
 K、 NHaあるいはそれらを混合したもの)やCu
l−Cu*0−MoOsガラスなどの銅イオン伝導性固
体電解質、RbAg4I5、Ag5Si、  ^gI−
Ag20−Moonガラ7、、  AgeI4WO4な
どの銀イオン伝導性固体電解質、LiI、 LiI・H
2O,Li−β−A1歳(h、Li1−LlpS−Be
S*、PE0−L1CF*SOsなどのリチウムイオン
伝導性固体電解質、Ih Mo+ 2PO4−・29h
Q、 HsW+tP04m ・29HzOなどのプロト
ン導性固体電解質を用いることができも 平均粒径が1
μm以下の超微粒子から数10μmの粒子のものまで何
れも用いることができも 平均粒径が1μm以下の超微
粒子固体電解質粉末であっても均一に分散できも 熱可塑性樹脂としてt;L  1.4−ポリブタジェン
、天然ゴヘ ポリイソプレン、 SBR,NBR,SB
S、  SIS、  5EBS、  プチルゴヘ フォ
スファゼンゴな ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
エチレンオキシド、ポリスチレン、 1,2−ポリブタ
ジェン、ポリテトラフルオロエチレンなどを使用するの
が望ましく〜 固体電解質成形体の製造にあたっては分散媒として、n
−ヘキサン、 n−ヘプタン、n−オクタン、シクロヘ
キサン、ベンゼン、 トルエン、キシレン、酢酸エチ/
k  トリクレンなどの親油性で非吸水性の固体電解質
と反応しない飽和炭化水素系溶剋芳香族炭化水素系溶剋
 ハロゲン化炭化水素溶剋エステル系溶剤が用いられも ポリアミン化合物にエチレンオキサイドとブチレンオキ
サイドを付加重合して得られるポリエーテル化合物GE
L  ポリアミン化合物をアルカリ触媒下で100〜1
80\ 1〜10気圧でエチレンオキサイドおよびブチ
レンオキサイドを付加重合反応することにより得ること
ができも ポリアミン化合物として(瓜 ポリエチレン
イミン、ポリアルキレンポリアミンあるいはそれらの誘
導体を用いることができも ポリアルキレンポリアミン
として、 ジエチレントリアミン、 トリエチレンテト
ラミン、ヘキサメチレンテトラミン、ジプロピレントリ
アミンなどを挙げることがができも  エチレンオキサ
イドとブチレンオキサイドの付加モル数はポリアミン化
合物の活性水素1個当り2〜150モルであム  付加
するエチレンオキサイド(EO)とブチレンオキサイド
(BO)との比4180/20〜10 / 90  (
EO/BO)であも ポリエーテルの平均分子量は10
00〜100万であム本発明の固体電解質組成物はっぎ
のようにして得られも 熱可塑性樹脂を親油性の溶剤に
溶解し1〜20%の溶液としたちのく ポリエーテル化
合物をスラリー全体に対して0.1〜20%の割合にな
るように加え つぎに固体電解質粉末を加えボールミ)
5  ディスパーサなどの混合粉砕機により粉砕混合し
て固形分含量が5〜95%の固体電解質スラリーを調製
すも あるいは ポリエーテル化合物を溶解した親油性
の溶剤に固体電解質粉末を分散したスラリーと、熱可塑
性樹脂を親油性の溶剤に溶解した溶液とを混合分散する
ことで固体電解質スラリーを得ることもできもつぎく 
このようにして得たスラリーをそのまま成触 あるいは
テフロン板とかナイロンメツシュシートとかの支持体上
に流延あるいは塗布して成形した檄 溶剤を散逸させる
ことで固体電解質組成物が得られも 支持体がメツシュ
状であれば支持体を一体化したままで固体電解質組成物
として用いることも可能であも これらの工程↓友 相対湿度が40%以下の乾燥雰囲気
中で行なわれも  好ましくCヨ  露点がマイナス2
0℃以下の乾燥した窒素あるいはアルゴンなどの不活性
ガス雰囲気中で行なわれも(実施例1) 熱可塑性樹脂であり結着剤として作用する低密度ポリエ
チレン(エフセレンVL−200、密度=0.9住友化
学工業製)をトルエンに溶解し10%のポリエチレン溶
液を調整し九  分子内に10個のN原子を含有するポ
リエチレンイミンにエチレンオキサイド(EO)とブチ
レンオキサイド(BO)をEOとBOの比が30/70
となるように付加して得た平均分子量が180000の
ポリエーテル化合物をトルエンに溶解し20%のポリエ
ーテル溶液(A)を調整し九  ポリエーテル溶液L 
 固形分含量が50%となるように平均粒径が2μmの
銅イオン伝導性固体電解質粉末(RbCuaI+、5C
1s、s、  密度=4.7)を分散させた微 ポリエ
チレン溶液を加え固形分含量が50%の固体電解質分散
液(B)を得た な耘 この銅イオン伝導性固体電解質
(よ 所定量のRbC1,CuI。
CuC1よりなる混合物を200℃で17時間密閉ガラ
ス容器中で加熱反応することで得九  所定量のポリエ
ーテル溶液(A)と固体電解質分散液(B)とトルエン
を加えたの板 アルミナ製のボールミル中で24時間混
合粉砕して固体電解質含有量の異なる固体電解質スラリ
ーを得九 スラリーを平滑なテフロン製の板の上でドク
ターブレードを用い塗布した後、 80℃の乾燥窒素ガ
ス中で5時間乾燥し大きさ80x80m爪 厚さ102
±5μmの固体電解質含量が25.30.35容積%の
シート状の固体電解質成形体(Bl〜B3)を得九 (比較例1) 固体電解質分散液(B)の代わりにポリエーテルを含ま
ない固体電解質分散液(C)を用いた以外は実施例1と
同様にして固体電解質含量が25.30、35容積%の
シート状の固体電解質成形体(C1〜C3)を得た (実施例2) 固体電解質粉末として銀イオン伝導性の平均粒径が8μ
mのAgalaWOa粉末と、ポリエーテル化合物とし
て、 トリエチレンテトラミンにBOとEOをBO/E
O=20/80 (重量比)の割合で付加することで得
た平均分子量が8000のポリエーテルを含む固体電解
質分散液(D)を用いた以外法 実施例1と同様にして
固体電解質含量力(60、70、80容積%である厚み
が120μm±10の銀イオン伝導性の固体電解質成形
体(D1〜D3)を得九  なk  Age I4WO
41;LAg*O,Age、 WOsを所定の割合で混
合し400℃の大気中で6時間加熱反応することにより
得られ丸(比較例2) 固体電解質分散液(D)の代わりにポリエーテルを含ま
ない固体電解質分散液(E)を用いた以外は実施例2と
同様にして固体電解質含量が60.70、80容積%の
シート状の固体電解質成形体(El〜E3)を得た (実施例3) 固体電解質粉末として、 リチウムイオン伝導性の 平
均粒径が5μmのLil−H5O粉末と、ポリエーテル
化合物として、ヘキサメチレンテトラミンにBOとEO
をBO/EO=40/60(7)割合で付加することで
得た平均分子量が15000のポリエーテルを含む固体
電解質分散液(F)を用いた以外(よ 実施例1と同様
にして固体電解質含量バ  40.50.60 容積%
である厚みが80μm±5のリチウムイオン伝導性の固
体電解質成形体(Fl 〜F3)を得た な耘Li1−
HiOLt市販の試薬をエチルエーテル中でボールミル
により粉砕したものを用い九 (比較例3) 固体電解質分散液(F)の代わりにポリエーテルを含ま
ない固体電解質分散液(G)を用いた以外は実施例3と
同様にして固体電解質含量が40.50、60容積%の
シート状の固体電解質成形体(Gl〜G3)を得た つぎに上記のようにして調製した固体電解質形成体の特
性を評価すム 実施例1〜3、比較例1〜3で得られた固体電解質成形
体を直径10mmの円板状に各々20枚づつ打ち抜き2
枚の白金円板で挟−!x50kg/cm”の圧力で上下
から加圧した状態で、窒素ガス雰囲気中で130℃で3
時間加熱したのち振幅100mV、周波数10KHzの
交流信号を白金円板間に加え固体電解質成形体円板の2
0℃での交流抵抗値を測定することで固体電解質成形体
の均質性を評価した  得られた結果を第1表に電気抵
抗の平均値と標準偏差値として示す。
また 実施例の成形体の曲げ強度を、対応する比較例の
固体電解質成形体を100として第2表に相対曲げ強度
として示し九 曲げ強度ζよ 長さ40mm幅5mmの
成形体を半径が50mmの曲面に沿って1秒間に2回の
割合で繰り返し折り曲げた暇 破断に至るまでの回数で
評価し九(コ・)、 T−/呆 (←コ ン 第工表 電気抵抗 露露謹零謹言寥露冨露冨々寥謬菖婁寥瞠=諺冨=冨=其
冨富冨=冨雪寥ニー率寓冨−冨寞冨寥冨「第1表および
第2表に示したように 本発明に従う固体電解質成形体
では 電気抵抗値の標準偏差値は比較例のそれに較べ小
さく、均質であることがわかム また ポリエーテル化
合物を含まない従来の成形体に比べ 低い抵抗値が得ら
れもざらへ 機械強度を比較すると、本発明の成形体は
従来の成形体に比べ大きな強度が得られも発明の効果 以上の実施例の説明からも明らかなように 本発明によ
れば ポリエーテル化合物の界面活性作用により長期間
安定な固体電解質スラリーを得ることがで叡 このスラ
リーから溶媒を除去し固形化することで均質で機械強度
に優れた固体電解質組成物を得ることができも また 
スラリーに添加したポリエーテル化合物は固体電解質組
成物中にそのまま残存しイオン伝導性を向上させ低い電
気抵抗値が得られるという効果も得ることができも

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 熱可塑性樹脂を溶解した溶液中に固体電解質粉末を分散
    しスラリー状とする工程および前記スラリーから溶媒を
    除く工程を含む固体電解質組成物の製造法において、前
    記スラリー中に、ポリアミン化合物にエチレンオキサイ
    ドとブチレンオキサイドを付加して得られるポリエーテ
    ル化合物を添加する固体電解質組成物の製造法。
JP2137815A 1990-05-28 1990-05-28 固体電解質組成物の製造法 Expired - Fee Related JP2973470B2 (ja)

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