JPH05166552A - 固体電解質成形体およびその電極成形体ならびに両成形体を備えた全固体電気化学素子 - Google Patents
固体電解質成形体およびその電極成形体ならびに両成形体を備えた全固体電気化学素子Info
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- JPH05166552A JPH05166552A JP3331977A JP33197791A JPH05166552A JP H05166552 A JPH05166552 A JP H05166552A JP 3331977 A JP3331977 A JP 3331977A JP 33197791 A JP33197791 A JP 33197791A JP H05166552 A JPH05166552 A JP H05166552A
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- molded body
- silver
- polyester resin
- electrode
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
- H01M10/0562—Solid materials
-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ハロゲン化銀−酸素酸銀系固体電解質を用
い、高温でも安定した特性をもつ固体電解質成形体、お
よび同固体質成形体と共に使用する電極成形体ならびに
前記する両成形体を備えた全固体電気化学素子を提供す
ることを目的とする。 【構成】 ハロゲン化銀−酸素酸銀系固体電解質とポリ
エステル樹脂を含む固体電解質シート9と、銀イオン導
電性固体電解質に対して活物質として作用する活物質と
ポリエステル樹脂とを有する正負両電極シート7、8な
らびに固体電解質シート9と正、負両電極シート7、8
を備えた全固体電気化学素子。
い、高温でも安定した特性をもつ固体電解質成形体、お
よび同固体質成形体と共に使用する電極成形体ならびに
前記する両成形体を備えた全固体電気化学素子を提供す
ることを目的とする。 【構成】 ハロゲン化銀−酸素酸銀系固体電解質とポリ
エステル樹脂を含む固体電解質シート9と、銀イオン導
電性固体電解質に対して活物質として作用する活物質と
ポリエステル樹脂とを有する正負両電極シート7、8な
らびに固体電解質シート9と正、負両電極シート7、8
を備えた全固体電気化学素子。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電池または化学センサ
に用いられる固体電解質のシート状などの成形体の内、
その可動イオンが銀イオンである固体電解質成形体およ
び同成形体と共に使用するシート状などの電極成形体な
らびに上記両成形体を使用した全固体電気化学素子に関
する。
に用いられる固体電解質のシート状などの成形体の内、
その可動イオンが銀イオンである固体電解質成形体およ
び同成形体と共に使用するシート状などの電極成形体な
らびに上記両成形体を使用した全固体電気化学素子に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来より、電池を初めとする電気化学反
応を用いた電気化学素子は、そのほとんどが電解質に液
体を使用しているため、電解質が漏液したり、低温では
凍結し高温では蒸発するなどの問題があるため、使用温
度範囲が限定されていた。こうした問題を解決し信頼性
を高め、また電気化学素子を小型、薄膜化するために、
液体電解質にかえて固体電解質を用い、電気化学素子の
全体を固体化する試みがなされている。
応を用いた電気化学素子は、そのほとんどが電解質に液
体を使用しているため、電解質が漏液したり、低温では
凍結し高温では蒸発するなどの問題があるため、使用温
度範囲が限定されていた。こうした問題を解決し信頼性
を高め、また電気化学素子を小型、薄膜化するために、
液体電解質にかえて固体電解質を用い、電気化学素子の
全体を固体化する試みがなされている。
【0003】このような全固体電気化学素子には、全固
体電池、あるいは酸素センサなどの化学センサ、アナロ
グメモリなどがあり、その構成には固体電解質および電
極材料の粉末を加圧成形法によりペレット状とする方
法、あるいは蒸着法により、薄膜状とする方法がある。
蒸着法は加圧成形法に比べてその工程が煩雑であり、コ
スト的にも高いものとなるため、現在主には加圧成形に
よる方法が採られている。
体電池、あるいは酸素センサなどの化学センサ、アナロ
グメモリなどがあり、その構成には固体電解質および電
極材料の粉末を加圧成形法によりペレット状とする方
法、あるいは蒸着法により、薄膜状とする方法がある。
蒸着法は加圧成形法に比べてその工程が煩雑であり、コ
スト的にも高いものとなるため、現在主には加圧成形に
よる方法が採られている。
【0004】しかしながら、無機の固体電解質は粉末状
のものであり、加圧成形法により構成されたペレットは
固くて脆いものであるため、電気化学素子の構成中にペ
レットに亀裂が生じたり、割れたりする恐れがあった。
のものであり、加圧成形法により構成されたペレットは
固くて脆いものであるため、電気化学素子の構成中にペ
レットに亀裂が生じたり、割れたりする恐れがあった。
【0005】この問題を解決するために、固体電解質粉
末を合成ゴム等の結着材と混合することにより、固体電
解質及び電極を可撓性のあるシート状に成形し、加工性
を向上させる試みが行なわれている。
末を合成ゴム等の結着材と混合することにより、固体電
解質及び電極を可撓性のあるシート状に成形し、加工性
を向上させる試みが行なわれている。
【0006】しかしながら、固体電解質の内でも化学的
に安定で実用素子への応用が期待されるaAgX−bA
g2 O−cMm1On1またはpAgX−qAgMm2O
n2(上記のXはI,Br,Clより選ばれた一種類また
は二種類以上の元素:MはW,Mo,Si,V,Cr,
P,Bより選ばれた一種類または二種類以上の元素)で
表されるハロゲン化銀−酸素酸銀よりなる銀イオン導電
性固体電解質は強い酸化力を有しており、シート状など
に成形する際に結着材として用いる樹脂を高温で酸化す
る傾向にある。
に安定で実用素子への応用が期待されるaAgX−bA
g2 O−cMm1On1またはpAgX−qAgMm2O
n2(上記のXはI,Br,Clより選ばれた一種類また
は二種類以上の元素:MはW,Mo,Si,V,Cr,
P,Bより選ばれた一種類または二種類以上の元素)で
表されるハロゲン化銀−酸素酸銀よりなる銀イオン導電
性固体電解質は強い酸化力を有しており、シート状など
に成形する際に結着材として用いる樹脂を高温で酸化す
る傾向にある。
【0007】例えば、ハロゲン化銀一酵素酸銀系の固体
電解質の一例として4AgI−Ag 2 WO4 で表される
固体電解質の場合には、(化1)に示す反応が起こる。
電解質の一例として4AgI−Ag 2 WO4 で表される
固体電解質の場合には、(化1)に示す反応が起こる。
【0008】
【化1】
【0009】その結果、樹脂が酸化されて結着作用を果
たさなくなるばかりか、固体電解質が分解を起こすため
そのイオン導電性が低下するという問題を有していた。
たさなくなるばかりか、固体電解質が分解を起こすため
そのイオン導電性が低下するという問題を有していた。
【0010】また、この分解反応では(化1)で表され
るように金属銀が生じる。この金属銀は電子導電性を有
するため、このような固定電解質シートを用い電気化学
素子を構成した場合、素子のリーク電流が増加するとい
う問題があった。
るように金属銀が生じる。この金属銀は電子導電性を有
するため、このような固定電解質シートを用い電気化学
素子を構成した場合、素子のリーク電流が増加するとい
う問題があった。
【0011】また、全固体電気化学素子を構成する際に
用いられる電極には、電気化学反応を起こす反応面積を
大きなものとするため、電極活物質と固体電解質を混合
する手法が採られるが、(化1)によって生じた金属銀
は、銀イオン導電性固体電解質を用いた電気化学素子中
では活物質として働いてしまい、正・負極の容量バラン
スが崩れる結果にもなる。特に、銀イオン導電性固体電
解質を用いた電気化学素子の場合、その電極反応にとも
ない金属銀がデンドライト状に生長し易く、(化1)で
生じた金属銀がその生長の核となり易いため、電気化学
素子を作動させるにつれてデンドライトが生長し、正極
・負極の短絡あるいは電極との電解質間の剥離等が起こ
り易いという問題があった。
用いられる電極には、電気化学反応を起こす反応面積を
大きなものとするため、電極活物質と固体電解質を混合
する手法が採られるが、(化1)によって生じた金属銀
は、銀イオン導電性固体電解質を用いた電気化学素子中
では活物質として働いてしまい、正・負極の容量バラン
スが崩れる結果にもなる。特に、銀イオン導電性固体電
解質を用いた電気化学素子の場合、その電極反応にとも
ない金属銀がデンドライト状に生長し易く、(化1)で
生じた金属銀がその生長の核となり易いため、電気化学
素子を作動させるにつれてデンドライトが生長し、正極
・負極の短絡あるいは電極との電解質間の剥離等が起こ
り易いという問題があった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ハロゲン化銀−酸素酸
銀よりなる銀イオン導電性固体電解質および同電解質と
共に使用する電極ならびに同電解質と同電極を使用した
電気化学素子は、化学的に安定で実用化の期待が大きい
が、問題は強い酸化力があり結着材樹脂の結着作用を低
下させたり、固体電解質を分解してイオン導電性を低下
させる。また分解反応によって生成する金属銀は電気化
学素子のリーク電流を増加させ、活物質として働き、
正,負極の容量バランスを崩す、デンドライトが生じて
正極・負極の短絡または電極と電解質間を剥離させたり
するという点であった。
銀よりなる銀イオン導電性固体電解質および同電解質と
共に使用する電極ならびに同電解質と同電極を使用した
電気化学素子は、化学的に安定で実用化の期待が大きい
が、問題は強い酸化力があり結着材樹脂の結着作用を低
下させたり、固体電解質を分解してイオン導電性を低下
させる。また分解反応によって生成する金属銀は電気化
学素子のリーク電流を増加させ、活物質として働き、
正,負極の容量バランスを崩す、デンドライトが生じて
正極・負極の短絡または電極と電解質間を剥離させたり
するという点であった。
【0013】すなわち、銀イオン導電性固体電解質成形
体の問題点は、その強い酸化力と分解により電気伝導度
および電子絶縁性が低下し、同電解質成形体と共に使用
する電極成形体ならびにそれらの両成形体を使用する全
固体電気化学素子は析出する金属銀によって保存後不安
定になるという点であった。
体の問題点は、その強い酸化力と分解により電気伝導度
および電子絶縁性が低下し、同電解質成形体と共に使用
する電極成形体ならびにそれらの両成形体を使用する全
固体電気化学素子は析出する金属銀によって保存後不安
定になるという点であった。
【0014】本発明はこの問題点を解決することを課題
とするものである。
とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は前記する課題を
達成するために、ハロゲン化銀−酸素酸銀を主体とする
銀イオン導電性固体電解質を用い、同電解質の成形体お
よび同電解質成形体と共に使用する電極成形体に、成形
結着材としてポリエステル樹脂を用いたものである。そ
して上記両成形体を使用して全固体電気化学素子を構成
したものである。
達成するために、ハロゲン化銀−酸素酸銀を主体とする
銀イオン導電性固体電解質を用い、同電解質の成形体お
よび同電解質成形体と共に使用する電極成形体に、成形
結着材としてポリエステル樹脂を用いたものである。そ
して上記両成形体を使用して全固体電気化学素子を構成
したものである。
【0016】さらに上記ポリエステル樹脂としては線状
飽和ポリエステル樹脂を選択し、またそのガラス転移温
度は50℃以下のポリエステル樹脂を選択して構成した
ものである。
飽和ポリエステル樹脂を選択し、またそのガラス転移温
度は50℃以下のポリエステル樹脂を選択して構成した
ものである。
【0017】
【作用】樹脂の合成法にはイオン重合、溶液重合などの
方法があり、例えばイオン重合の場合アルキル金属塩な
どを重合触媒として用いる。アルキル金属塩はブチルリ
チウムなどをはじめ、還元力を持つものが多く、このよ
うな重合触媒が樹脂中に残留することで、高温で酸素酸
銀を還元する性質を持つ。それに対してポリエステル樹
脂は、他の合成ゴムなどの樹脂に比べて重合触媒の残留
の可能性が少なく、酸素酸銀に対して安定な特性を示
し、ハロゲン化銀−酸素酸銀よりなる銀イオン導電性固
体電解質の結着材として用いた場合、安定な性質を示
す。また、ポリエステル樹脂は小さな混合比で高い結着
性を示すため、イオン伝導性を大きく損なうことなくシ
ート状などに加工することができるため好ましいもので
ある。
方法があり、例えばイオン重合の場合アルキル金属塩な
どを重合触媒として用いる。アルキル金属塩はブチルリ
チウムなどをはじめ、還元力を持つものが多く、このよ
うな重合触媒が樹脂中に残留することで、高温で酸素酸
銀を還元する性質を持つ。それに対してポリエステル樹
脂は、他の合成ゴムなどの樹脂に比べて重合触媒の残留
の可能性が少なく、酸素酸銀に対して安定な特性を示
し、ハロゲン化銀−酸素酸銀よりなる銀イオン導電性固
体電解質の結着材として用いた場合、安定な性質を示
す。また、ポリエステル樹脂は小さな混合比で高い結着
性を示すため、イオン伝導性を大きく損なうことなくシ
ート状などに加工することができるため好ましいもので
ある。
【0018】また、不飽和ポリエステル樹脂の場合、高
温で2重結合の部分が3次元架橋をし硬化してしまい得
られたシートなどの成形体に可撓性がなくなる恐れがあ
る。そのためポリエステル樹脂としては、飽和ポリエス
テル樹脂が好ましい。
温で2重結合の部分が3次元架橋をし硬化してしまい得
られたシートなどの成形体に可撓性がなくなる恐れがあ
る。そのためポリエステル樹脂としては、飽和ポリエス
テル樹脂が好ましい。
【0019】そして、分岐のあるポリエステル樹脂はそ
の重合の過程で3次元架橋をし弾性力を失い易い。その
ため飽和ポリエステル樹脂の内でも線状飽和ポリエステ
ル樹脂が特に好ましい。
の重合の過程で3次元架橋をし弾性力を失い易い。その
ため飽和ポリエステル樹脂の内でも線状飽和ポリエステ
ル樹脂が特に好ましい。
【0020】さらに、ハロゲン化銀−酸素酸銀よりなる
銀イオン導電性固体電解質は室温付近でも高いイオン導
電性を示す固体電解質で、その使用温度範囲も室温付近
であることが多い。そのため室温でも充分な可撓性を示
すために、前記ポリエステル樹脂としては、ガラス転移
温度が50℃以下であるものが特に好ましいものであ
る。
銀イオン導電性固体電解質は室温付近でも高いイオン導
電性を示す固体電解質で、その使用温度範囲も室温付近
であることが多い。そのため室温でも充分な可撓性を示
すために、前記ポリエステル樹脂としては、ガラス転移
温度が50℃以下であるものが特に好ましいものであ
る。
【0021】
【実施例】以下、本発明について実施例を用いて詳細に
説明する。
説明する。
【0022】(実施例1)ハロゲン化銀−酸素酸銀より
なる銀イオン導電性固体電解質として、4AgI−Ag
2 WO4 で表されるヨウ化銀とタングステン酸銀よりな
る固体電解質を用い、ポリエステル樹脂としては、テレ
フタル酸をはじめとする2塩基酸、エチレングリコール
をはじめとするグリコールをランダム共重合させた線状
飽和ポリエステル樹脂であるバイロン300(東洋紡績
株式会社製、分子量20000〜25000、ガラス転
移温度Tg=7℃)を用い、銀イオン導電性固体電解質
シートを以下の方法で作成した。
なる銀イオン導電性固体電解質として、4AgI−Ag
2 WO4 で表されるヨウ化銀とタングステン酸銀よりな
る固体電解質を用い、ポリエステル樹脂としては、テレ
フタル酸をはじめとする2塩基酸、エチレングリコール
をはじめとするグリコールをランダム共重合させた線状
飽和ポリエステル樹脂であるバイロン300(東洋紡績
株式会社製、分子量20000〜25000、ガラス転
移温度Tg=7℃)を用い、銀イオン導電性固体電解質
シートを以下の方法で作成した。
【0023】先ず、線状飽和ポリエステル樹脂であるバ
イロン300をトルエン中にいれ、超音波洗浄器中で溶
解した。
イロン300をトルエン中にいれ、超音波洗浄器中で溶
解した。
【0024】次に4AgI−Ag2 WO4 で表される銀
イオン導電性固体電解質を合成した。AgI,Ag
2 O,WO3 をモル比で4:1:1の比となるように秤
量し、アルミナ乳鉢で混合した。この混合物を加圧成形
しペレット状とした後、パイレックス管中に減圧封入
し、400℃で17時間溶融、反応させた。その反応物
を乳鉢で200メッシュ以下に粉砕し、4AgI・Ag
2 WO4 で表わされる銀イオン導電性の固体電解質を得
た。
イオン導電性固体電解質を合成した。AgI,Ag
2 O,WO3 をモル比で4:1:1の比となるように秤
量し、アルミナ乳鉢で混合した。この混合物を加圧成形
しペレット状とした後、パイレックス管中に減圧封入
し、400℃で17時間溶融、反応させた。その反応物
を乳鉢で200メッシュ以下に粉砕し、4AgI・Ag
2 WO4 で表わされる銀イオン導電性の固体電解質を得
た。
【0025】このようにして得た固体電解質を、先に得
たポリエステル樹脂のトルエン溶液中に固体電解質に対
してポリエステル樹脂が2.5重量%となるような割合
で加え、乳鉢中で混練し、固体電解質スラリーとした。
たポリエステル樹脂のトルエン溶液中に固体電解質に対
してポリエステル樹脂が2.5重量%となるような割合
で加え、乳鉢中で混練し、固体電解質スラリーとした。
【0026】この固体電解質スラリー中に、ポリエステ
ルメッシュ(200メッシュ、厚さ80μm)を浸漬
し、スラリーより引き上げるとともにスリット幅を15
0μmとしたスキージ中を図1のように通過させた。だ
だし、図1において、1はポリエステルメッシュ、2は
固体電解質スラリー、3はスキージ、4はスラリーを溜
めるためのガラス容器、5はメッシュを引き上げるため
のローラーで、6はガイドである。その後、大気中でト
ルエンを蒸発させ固体電解質シートを得た。
ルメッシュ(200メッシュ、厚さ80μm)を浸漬
し、スラリーより引き上げるとともにスリット幅を15
0μmとしたスキージ中を図1のように通過させた。だ
だし、図1において、1はポリエステルメッシュ、2は
固体電解質スラリー、3はスキージ、4はスラリーを溜
めるためのガラス容器、5はメッシュを引き上げるため
のローラーで、6はガイドである。その後、大気中でト
ルエンを蒸発させ固体電解質シートを得た。
【0027】この固体電解質シートを10mmφに切断
し、両面に銀箔を圧接し電極として、その電気伝導度
(σ)を交流インピーダンス法で測定した。その結果、
本実施例による固体電解質シートの電気伝導度は室温で
σ=5.2×10-3S/cmであった。
し、両面に銀箔を圧接し電極として、その電気伝導度
(σ)を交流インピーダンス法で測定した。その結果、
本実施例による固体電解質シートの電気伝導度は室温で
σ=5.2×10-3S/cmであった。
【0028】次に、本実施例による固体電解質シートの
電子絶繰性を以下のようにワグナー分極法により調べ
た。固体電解質シートを10mmφに切断し、片面に銀
箔、もう片面に白金箔を圧接し電極とした。ポテンシオ
スタットにより白金電極がプラスとなるように電圧を印
可し、定常状態で流れる電流を測定した。その結果、
0.5V印可時に流れる電流〔I(V=0.5V)〕は30nA
であった。
電子絶繰性を以下のようにワグナー分極法により調べ
た。固体電解質シートを10mmφに切断し、片面に銀
箔、もう片面に白金箔を圧接し電極とした。ポテンシオ
スタットにより白金電極がプラスとなるように電圧を印
可し、定常状態で流れる電流を測定した。その結果、
0.5V印可時に流れる電流〔I(V=0.5V)〕は30nA
であった。
【0029】次に、本実施例による固体電解質シートの
熱的安定性を調べるために、100℃で48時間保存し
た。その後、10mmφに切断し、上記と同様の方法でそ
の電気伝導度をおよび電子絶縁性を測定した。その結
果、保存後の固体電解質シートの電気伝導度はσ=4.
9×10-3S/cmと保存前に比べてほとんど低下してお
らず、またワグナー法で測定を行った電子絶縁性もI
(V=0.5V)=30nAと低下していなかった。
熱的安定性を調べるために、100℃で48時間保存し
た。その後、10mmφに切断し、上記と同様の方法でそ
の電気伝導度をおよび電子絶縁性を測定した。その結
果、保存後の固体電解質シートの電気伝導度はσ=4.
9×10-3S/cmと保存前に比べてほとんど低下してお
らず、またワグナー法で測定を行った電子絶縁性もI
(V=0.5V)=30nAと低下していなかった。
【0030】以上のように本発明によると、高温保存に
おいても安定である固体電解質シートが得られることが
判った。
おいても安定である固体電解質シートが得られることが
判った。
【0031】(比較例1)実施例1で用いた線状ポリエ
ステル樹脂(バイロン300)にかえて、スチレンーブ
タジエンブロック共重合体を用いた以外は実施例1と同
様にして固体電解質シートを得た。
ステル樹脂(バイロン300)にかえて、スチレンーブ
タジエンブロック共重合体を用いた以外は実施例1と同
様にして固体電解質シートを得た。
【0032】この固体電解質シートの電気伝導度、電子
絶縁性を実施例1と同様の方法で測定したところ、電気
伝導度はσ=5.5×10-3S/cm、ワグナー法で測定
した結果もI(V=0.5V)=40nAであり、実施例1によ
り得られた固体電解質シートとほぼ同等の特性を示し
た。
絶縁性を実施例1と同様の方法で測定したところ、電気
伝導度はσ=5.5×10-3S/cm、ワグナー法で測定
した結果もI(V=0.5V)=40nAであり、実施例1によ
り得られた固体電解質シートとほぼ同等の特性を示し
た。
【0033】この固体電解質シートの高温保存における
安定性を調べるために、実施例1と同様に100℃で4
8時間の保存試験を行った。その後に測定した電気伝導
度、電子絶縁性は、σ=2.3×10-3S/cm、I
(V=0.5V)=160nAであり、電気伝導度が低下すると
ともに、電子絶縁性も低下していた。
安定性を調べるために、実施例1と同様に100℃で4
8時間の保存試験を行った。その後に測定した電気伝導
度、電子絶縁性は、σ=2.3×10-3S/cm、I
(V=0.5V)=160nAであり、電気伝導度が低下すると
ともに、電子絶縁性も低下していた。
【0034】(比較例2)実施例1で用いた線状ポリエ
ステル樹脂(バイロン300)にかえて、ポリスチレン
樹脂を用いた以外は実施例1と同様にして固体電解質シ
ートを得た。
ステル樹脂(バイロン300)にかえて、ポリスチレン
樹脂を用いた以外は実施例1と同様にして固体電解質シ
ートを得た。
【0035】この固体電解質シートの高温保存における
安定性を実施例1と同様の方法で調べたところ、比較例
1と同様に高温保存により電気伝導度が低下するととも
に、電子絶縁性も低下していた。
安定性を実施例1と同様の方法で調べたところ、比較例
1と同様に高温保存により電気伝導度が低下するととも
に、電子絶縁性も低下していた。
【0036】(実施例2)ハロゲン化銀−酸素酸銀より
なる銀イオン導電性固体電解質として、5AgI−3A
g2 O−2V2 O5 で表されるヨウ化銀とバナジウム酸
銀よりなる固体電解質を用い、線状飽和ポリエステル樹
脂としてはVitel PE−200(グッドイヤー社
製)を用い、銀イオン導電性固体電解質シートを以下の
ようにして作成した。
なる銀イオン導電性固体電解質として、5AgI−3A
g2 O−2V2 O5 で表されるヨウ化銀とバナジウム酸
銀よりなる固体電解質を用い、線状飽和ポリエステル樹
脂としてはVitel PE−200(グッドイヤー社
製)を用い、銀イオン導電性固体電解質シートを以下の
ようにして作成した。
【0037】先ず、線状飽和ポリエステル樹脂であるV
itel PE−200をトルエン/メチルエチルケト
ン=8:2に混合した溶媒中にいれ、超音波洗浄器中で
溶解した。
itel PE−200をトルエン/メチルエチルケト
ン=8:2に混合した溶媒中にいれ、超音波洗浄器中で
溶解した。
【0038】次に、5Agl−3Ag2 O−2V2 O5
で表わされる銀イオン導電性固体電解質を以下の方法で
合成した。
で表わされる銀イオン導電性固体電解質を以下の方法で
合成した。
【0039】Agl、Ag2 O、V2 O5 をモル比で
5:3:2の比となるように秤量し、アルミナ乳鉢で混
合した。この混合物をガラス状カーボン坩堝中で、加熱
溶媒、反応させた後、融液を直接液体窒素中に注ぎ込み
急冷した。以上のようにして得られた反応物を乳鉢で2
00メッシュ以下に粉砕し、5Agl−3Ag2 O−2
V2 O5 で表わされる銀イオン導電性の固体電解質を得
た。
5:3:2の比となるように秤量し、アルミナ乳鉢で混
合した。この混合物をガラス状カーボン坩堝中で、加熱
溶媒、反応させた後、融液を直接液体窒素中に注ぎ込み
急冷した。以上のようにして得られた反応物を乳鉢で2
00メッシュ以下に粉砕し、5Agl−3Ag2 O−2
V2 O5 で表わされる銀イオン導電性の固体電解質を得
た。
【0040】このようにして得た固体電解質を、先に得
たポリエステル樹脂のトルエン溶液中に固体電解質に対
してポリエステル樹脂が5重量%となるような割合で加
え、乳鉢中で混練し固体電解質スラリーとした。
たポリエステル樹脂のトルエン溶液中に固体電解質に対
してポリエステル樹脂が5重量%となるような割合で加
え、乳鉢中で混練し固体電解質スラリーとした。
【0041】この固体電解質スラリーを用い、実施例1
と同様にして固体電解質シートを得た。
と同様にして固体電解質シートを得た。
【0042】この固体電解質シートの電気伝導度、電子
絶縁性を実施例1と同様の方法で測定したところ、電気
伝導度はσ=3.2×10-3S/cm、ワグナー法で測定
した結果もI(V=0.5V)=20nAであった。
絶縁性を実施例1と同様の方法で測定したところ、電気
伝導度はσ=3.2×10-3S/cm、ワグナー法で測定
した結果もI(V=0.5V)=20nAであった。
【0043】この固体電解質シートの高温保存における
安定性を調べるために、実施例1と同様に100℃で4
8時間の保存試験を行った。その後に測定した電気伝導
度、電子絶縁性は、σ=3.1×10-3S/cm、I
(V=0.5V)=20nAであり、電気伝導度ならびに電子絶
縁性はともに低下していなかった。
安定性を調べるために、実施例1と同様に100℃で4
8時間の保存試験を行った。その後に測定した電気伝導
度、電子絶縁性は、σ=3.1×10-3S/cm、I
(V=0.5V)=20nAであり、電気伝導度ならびに電子絶
縁性はともに低下していなかった。
【0044】以上のように本発明の実施例2によると、
高温保存においても安定である固体電解質シートが得ら
れることが判った。
高温保存においても安定である固体電解質シートが得ら
れることが判った。
【0045】(実施例3)3AgI−Ag4 SiO4 で
表わされる銀イオン導電性固定電解質を用いた以外は実
施例1と同様にして銀イオン導電性固定電解質シートを
作成した。
表わされる銀イオン導電性固定電解質を用いた以外は実
施例1と同様にして銀イオン導電性固定電解質シートを
作成した。
【0046】AgI,Ag2 O,SiO2 をモル比で
3:2:1の比となるように秤量し、アルミナ乳鉢で混
合した。この混合物をガラス状カーボン坩堝中で、加熱
溶融、反応させた後、融液を直接液体窒素中に注ぎ込み
急冷し、反応物を乳鉢で200メッシュ以下に粉砕して
3AgI−Ag4 SiO4 で表わされる銀イオン導電性
固体電解質を得た。
3:2:1の比となるように秤量し、アルミナ乳鉢で混
合した。この混合物をガラス状カーボン坩堝中で、加熱
溶融、反応させた後、融液を直接液体窒素中に注ぎ込み
急冷し、反応物を乳鉢で200メッシュ以下に粉砕して
3AgI−Ag4 SiO4 で表わされる銀イオン導電性
固体電解質を得た。
【0047】高温保存前後のその電気伝導度ならびに電
子絶縁性を実施例1と同様に評価した。その結果、電気
伝導度ならびに電子絶縁性はともに保存前後で大きな変
化はなく、本発明の実施例3によると、高温保存におい
ても安定である固体電解質シートが得られたことが判っ
た。
子絶縁性を実施例1と同様に評価した。その結果、電気
伝導度ならびに電子絶縁性はともに保存前後で大きな変
化はなく、本発明の実施例3によると、高温保存におい
ても安定である固体電解質シートが得られたことが判っ
た。
【0048】(実施例4)AgI−Ag2 O−2B2 O
3 で表わされる銀イオン導電性の固体電解質を用い、ポ
リエステルメッシュにかえてナイロンメッシュを用いた
以外は、実施例2と同様にして銀イオン導電性固体電解
質シートを作成した。
3 で表わされる銀イオン導電性の固体電解質を用い、ポ
リエステルメッシュにかえてナイロンメッシュを用いた
以外は、実施例2と同様にして銀イオン導電性固体電解
質シートを作成した。
【0049】最初に、AgI,Ag2 O,B2 O3 をモ
ル比で1:1:2での比となるように秤量し、アルミナ
乳鉢で混合した。この混合物を石英管中で600℃1時
間溶融、反応させた後、ステンレス板上にキャストし急
冷した。以上のようにして得られた反応物を乳鉢で20
0メッシュ以下に粉砕しAgI−Ag2 O−2B2 O 3
で表わされる銀イオン導電性の固体電解質を得た。
ル比で1:1:2での比となるように秤量し、アルミナ
乳鉢で混合した。この混合物を石英管中で600℃1時
間溶融、反応させた後、ステンレス板上にキャストし急
冷した。以上のようにして得られた反応物を乳鉢で20
0メッシュ以下に粉砕しAgI−Ag2 O−2B2 O 3
で表わされる銀イオン導電性の固体電解質を得た。
【0050】高温保存前後のその電気伝導度ならびに電
子絶縁性を実施例2と同様に評価した。その結果、電気
伝導度ならびに電子絶縁性はともに保存前後で大きな変
化はなく、本発明の実施例4によると、高温保存におい
ても安定である固体電解質シートが得られることが判っ
た。
子絶縁性を実施例2と同様に評価した。その結果、電気
伝導度ならびに電子絶縁性はともに保存前後で大きな変
化はなく、本発明の実施例4によると、高温保存におい
ても安定である固体電解質シートが得られることが判っ
た。
【0051】(実施例5)ポリエステル樹脂の混合割合
を8重量%とした以外は実施例1と同様にして固体電解
質スラリーを作成した。
を8重量%とした以外は実施例1と同様にして固体電解
質スラリーを作成した。
【0052】このスラリーをテフロン板上にドクターブ
レード法により100μmの厚さに塗布し、溶媒を蒸発
させた後テフロン板上より剥離し銀イオン導電性固体電
解シートを得た。
レード法により100μmの厚さに塗布し、溶媒を蒸発
させた後テフロン板上より剥離し銀イオン導電性固体電
解シートを得た。
【0053】この固体電解質シートを用いて、高温保存
前後の電気伝導度ならびに電子絶縁性を実施例1と同様
に評価した。その結果、電気伝導度ならびに電子絶縁性
はともに保存前後で大きな変化はなく、本発明の実施例
5によると、高温保存においても安定である固体電解質
シートが得られることが判った。
前後の電気伝導度ならびに電子絶縁性を実施例1と同様
に評価した。その結果、電気伝導度ならびに電子絶縁性
はともに保存前後で大きな変化はなく、本発明の実施例
5によると、高温保存においても安定である固体電解質
シートが得られることが判った。
【0054】(実施例6)ポリエステル樹脂として実施
例1で用いたバイロン300にかえてバイロン290
(東洋紡績製、ガラス転移温度72℃)を用いた以外は
実施例1と同様にして銀イオン導電性固体電解質シート
を作成した。
例1で用いたバイロン300にかえてバイロン290
(東洋紡績製、ガラス転移温度72℃)を用いた以外は
実施例1と同様にして銀イオン導電性固体電解質シート
を作成した。
【0055】この固体電解質シートを用いて、高温保存
前後の電気伝導度をならびに電子絶縁性を実施例1と同
様に評価した。その結果、電気伝導度ならびに電子絶縁
性はともに保存前後で大きな変化はなく、本発明の実施
例6によると、高温保存においても安定である固体電解
質シートが得られることが判った。
前後の電気伝導度をならびに電子絶縁性を実施例1と同
様に評価した。その結果、電気伝導度ならびに電子絶縁
性はともに保存前後で大きな変化はなく、本発明の実施
例6によると、高温保存においても安定である固体電解
質シートが得られることが判った。
【0056】さらにこの固体電解質シートの可撓性を半
径20mmの曲げ試験により実施例1で得た固体電解質シ
ートとともに室温で行った。その結果、実施例1で得た
固体電解質シートにはひび割れや破断は発生しなかった
が、本実施例による固体電解質シートではひび割れが生
じた。
径20mmの曲げ試験により実施例1で得た固体電解質シ
ートとともに室温で行った。その結果、実施例1で得た
固体電解質シートにはひび割れや破断は発生しなかった
が、本実施例による固体電解質シートではひび割れが生
じた。
【0057】(実施例7)電極活物質としてAg0.7 V
2 O5 で表される銀とバナジウム酸化物よりなる複合酸
化物を用い、ハロゲン化銀−酸素酸銀よりなる銀イオン
導電性固体電解質として、実施例1と同様に4AgI−
Ag2 WO4 で表されるヨウ化銀とタングステン酸銀よ
りなる固体電解質を用い、ポリエステル樹脂としては、
実施例1と同様にバイロン300を用い、電極シートを
以下の方法で作成した。
2 O5 で表される銀とバナジウム酸化物よりなる複合酸
化物を用い、ハロゲン化銀−酸素酸銀よりなる銀イオン
導電性固体電解質として、実施例1と同様に4AgI−
Ag2 WO4 で表されるヨウ化銀とタングステン酸銀よ
りなる固体電解質を用い、ポリエステル樹脂としては、
実施例1と同様にバイロン300を用い、電極シートを
以下の方法で作成した。
【0058】先ず、線状飽和ポリエステル樹脂であるバ
イロン300をトルエン中にいれ、超音波洗浄器中で溶
解した。
イロン300をトルエン中にいれ、超音波洗浄器中で溶
解した。
【0059】先ず、電極活物質である銀とバナジウムの
複合酸化物を以下の方法により合成した。V2 O5 で表
わされるバナジウム酸化物と金属銀をモル比で1:0.
7となるよう秤量し、乳鉢で混合した。その混合物を同
じくペレット状に加圧成形し、石英管中に減圧封入し、
600℃で48時間反応させ、200メッシュ以下に粉
砕し、Ag0.7 V2 O5 で表わされる銀とバナジウム酸
化物よりなる複合酸化物を得た。
複合酸化物を以下の方法により合成した。V2 O5 で表
わされるバナジウム酸化物と金属銀をモル比で1:0.
7となるよう秤量し、乳鉢で混合した。その混合物を同
じくペレット状に加圧成形し、石英管中に減圧封入し、
600℃で48時間反応させ、200メッシュ以下に粉
砕し、Ag0.7 V2 O5 で表わされる銀とバナジウム酸
化物よりなる複合酸化物を得た。
【0060】このようにして得た複合酸化物と、実施例
1で得た銀イオン導電性固体電解質を重量比で1:1の
割合で混合し、電極材料を得た。
1で得た銀イオン導電性固体電解質を重量比で1:1の
割合で混合し、電極材料を得た。
【0061】この電極材料を、先に得たポリエステル樹
脂のトルエン溶液中に固体電解質に対してポリエステル
樹脂が3重量%となるような割合で加え、乳鉢中で混練
し固体電解質スラリーとした。
脂のトルエン溶液中に固体電解質に対してポリエステル
樹脂が3重量%となるような割合で加え、乳鉢中で混練
し固体電解質スラリーとした。
【0062】この固体電解質スラリーを、実施例1と同
様にしてポリエステルメッシュ(200メッシュ、厚さ
80μm)に塗布し、電極シートを得た。この電極シー
トの安定性は、その起電力を測定することにより評価し
た。その詳細を以下に示す。
様にしてポリエステルメッシュ(200メッシュ、厚さ
80μm)に塗布し、電極シートを得た。この電極シー
トの安定性は、その起電力を測定することにより評価し
た。その詳細を以下に示す。
【0063】この電極シートを10mmφに切断し、実施
例1で得た固体電解質シートを介して銀箔と圧接し、さ
らに電極シートと銀箔にリード端子をカーボンペースト
によりはりつけ、電気化学素子を組み立てた。この電気
化学素子を用いてエレクトロメータにより電極シートの
起電力を銀箔と電極シートの間の電位差として測定し
た。その結果、本実施例による電極シート起電力は11
4mVであった。
例1で得た固体電解質シートを介して銀箔と圧接し、さ
らに電極シートと銀箔にリード端子をカーボンペースト
によりはりつけ、電気化学素子を組み立てた。この電気
化学素子を用いてエレクトロメータにより電極シートの
起電力を銀箔と電極シートの間の電位差として測定し
た。その結果、本実施例による電極シート起電力は11
4mVであった。
【0064】次に、本実施例による電極シートの熱的安
定性を調べるために、100℃で48時間保存した。そ
の後、10mmφに切断し、上記と同様の方法でその起電
力を測定した。その結果、起電力は112mVを示し、
本発明の実施例7による電極シートは高温の保存におい
てもその起電力が変化していないことが判った。
定性を調べるために、100℃で48時間保存した。そ
の後、10mmφに切断し、上記と同様の方法でその起電
力を測定した。その結果、起電力は112mVを示し、
本発明の実施例7による電極シートは高温の保存におい
てもその起電力が変化していないことが判った。
【0065】以上のように本発明の実施例7によると、
高温保存においても安定である電極シートが得られるこ
とが判った。
高温保存においても安定である電極シートが得られるこ
とが判った。
【0066】(比較例3)実施例7で用いた線状ポリエ
ステル樹脂(バイロン300)にかえて、スチレンーブ
タジエンブロック共重合体を用いた以外は実施例7と同
様にして電極シートを得た。
ステル樹脂(バイロン300)にかえて、スチレンーブ
タジエンブロック共重合体を用いた以外は実施例7と同
様にして電極シートを得た。
【0067】この電極シートの起電力を実施例7と同様
の方法で測定したところ、110mVであった。
の方法で測定したところ、110mVであった。
【0068】この固体電解質シートの高温保存における
安定性を調べるために、実施例7と同様に100℃で4
8時間の保存試験を行った。その後に測定した電極シー
トの起電力は86mVと低い値を示し、本比較例におけ
る電極シートは高温での保存に対して安定でないことが
判った。
安定性を調べるために、実施例7と同様に100℃で4
8時間の保存試験を行った。その後に測定した電極シー
トの起電力は86mVと低い値を示し、本比較例におけ
る電極シートは高温での保存に対して安定でないことが
判った。
【0069】(実施例8)電極活物質としてAg0.8 V
2 O5 で表される銀とバナジウム酸化物よりなる複合酸
化物を用い、ハロゲン化銀−酸素酸銀よりなる銀イオン
導電性固体電解質として、実施例2と同様に5AgI−
3Ag2 O−2V2 O5 で表される固体電解質を用い、
ポリエステル樹脂としては、実施例2と同様にVite
l PE−200を用い、実施例7と同様にして電極シ
ートを作成した。
2 O5 で表される銀とバナジウム酸化物よりなる複合酸
化物を用い、ハロゲン化銀−酸素酸銀よりなる銀イオン
導電性固体電解質として、実施例2と同様に5AgI−
3Ag2 O−2V2 O5 で表される固体電解質を用い、
ポリエステル樹脂としては、実施例2と同様にVite
l PE−200を用い、実施例7と同様にして電極シ
ートを作成した。
【0070】ただし、電極活物質であるAg0.8 V2 O
5 は、出発物質であるV2 O5 で表されるバナジウム酸
化物と金属銀をモル比で1:0.8の割合で混合した以
外は実施例7と同様の方法で合成した。また、電極材料
に対するポリエステル樹脂の割合は3.5重量%とし
た。
5 は、出発物質であるV2 O5 で表されるバナジウム酸
化物と金属銀をモル比で1:0.8の割合で混合した以
外は実施例7と同様の方法で合成した。また、電極材料
に対するポリエステル樹脂の割合は3.5重量%とし
た。
【0071】この電極シートの安定性は、実施例7と同
様にその起電力を測定することにより評価した。その結
果、保存前の起電力は70mVであり、保存後も69m
Vとほとんど変化していなかった。
様にその起電力を測定することにより評価した。その結
果、保存前の起電力は70mVであり、保存後も69m
Vとほとんど変化していなかった。
【0072】以上のように本発明の実施例8によると、
高温保存においても安定である電極シートが得られるこ
とが判った。
高温保存においても安定である電極シートが得られるこ
とが判った。
【0073】(実施例9)電極活物質として実施例7で
得たAg0.7 V2 O5 で表される銀とバナジウム酸化物
よりなる複合酸化物を用い、ハロゲン化銀−酸素酸銀よ
りなる銀イオン導電性固体電解質として、実施例1と同
様に4AgI−Ag2 WO4 で表されるヨウ化銀とタン
グステン酸銀よりなる固体電解質を用い、ポリエステル
樹脂としては、実施例1と同様にバイロン300を用
い、全固体電気化学素子として全固体二次電池を以下の
方法で作成した。
得たAg0.7 V2 O5 で表される銀とバナジウム酸化物
よりなる複合酸化物を用い、ハロゲン化銀−酸素酸銀よ
りなる銀イオン導電性固体電解質として、実施例1と同
様に4AgI−Ag2 WO4 で表されるヨウ化銀とタン
グステン酸銀よりなる固体電解質を用い、ポリエステル
樹脂としては、実施例1と同様にバイロン300を用
い、全固体電気化学素子として全固体二次電池を以下の
方法で作成した。
【0074】先ず、実施例1と同様にして銀イオン導電
性固体電解質シートを作成した。次に実施例7と同様に
して電極シートを得た。ただしその際に図1中のスキー
ジ3のスリット間隔を調整し、厚さ100μmの電極シ
ートと厚さ200μmのものを作成した。
性固体電解質シートを作成した。次に実施例7と同様に
して電極シートを得た。ただしその際に図1中のスキー
ジ3のスリット間隔を調整し、厚さ100μmの電極シ
ートと厚さ200μmのものを作成した。
【0075】固体電解質シートの両面にこの2種類の電
極シートを熱圧着し、10mm×10mmに切断の後リード
端子を銀ペーストにより接着し、全固体二次電池を得
た。この断面図を図2に示す。図中、7は厚さ100μ
mの正極電極シート、8は厚さ200μmの負極電極シ
ートである。9は固体電解質シート、10、11は集電
体であるカーボンペースト、12,13はリード端子で
ある。
極シートを熱圧着し、10mm×10mmに切断の後リード
端子を銀ペーストにより接着し、全固体二次電池を得
た。この断面図を図2に示す。図中、7は厚さ100μ
mの正極電極シート、8は厚さ200μmの負極電極シ
ートである。9は固体電解質シート、10、11は集電
体であるカーボンペースト、12,13はリード端子で
ある。
【0076】この全固体二次電池を用いて、250mV
から500mVの定電流充放電試験を行った。その結
果、充放電効率はほぼ100%であり、放電容量は43
0μA・hrであった。
から500mVの定電流充放電試験を行った。その結
果、充放電効率はほぼ100%であり、放電容量は43
0μA・hrであった。
【0077】次に、本実施例による全固体二次電池の熱
的安定性を調べるために、100℃で48時間保存し
た。その後、上記と同様の充放電試験を行ったところ、
充放電効率はほぼ100%であり、放電容量は420μ
A・hrであり、高温保存前と同等の性能を示した。ま
た、充放電を繰り返したところ、500サイクル経過後
も特性の劣化はなかった。
的安定性を調べるために、100℃で48時間保存し
た。その後、上記と同様の充放電試験を行ったところ、
充放電効率はほぼ100%であり、放電容量は420μ
A・hrであり、高温保存前と同等の性能を示した。ま
た、充放電を繰り返したところ、500サイクル経過後
も特性の劣化はなかった。
【0078】以上にように本発明の実施例9によると、
高温保存においても安定である全固体電気化学素子が得
られることが判った。
高温保存においても安定である全固体電気化学素子が得
られることが判った。
【0079】(比較例4)比較例1で得た固体電解質シ
ートと、比較例3で得た電極シートとを用い、実施例9
と同様にして全固体電気化学素子として全固体二次電池
を作成した。この全固体二次電池を用いて実施例9と同
様に高温保存における安定性を評価した。
ートと、比較例3で得た電極シートとを用い、実施例9
と同様にして全固体電気化学素子として全固体二次電池
を作成した。この全固体二次電池を用いて実施例9と同
様に高温保存における安定性を評価した。
【0080】その結果、高温保存前では、充放電効率は
ほぼ100%であり、放電容量は420μA・hrと実
施例9とほぼ同等の性能を示した。しかしながら、高温
保存後は充放電効率は93%、放電容量は380μAと
いづれも低下した。また、その後充放電を繰り返すにつ
れ充放電効率は低下した。電池を分解しその原因を探っ
たところ、負極に金属銀の析出が認められ、電解質が樹
脂と反応し金属銀が生じていたことが判った。
ほぼ100%であり、放電容量は420μA・hrと実
施例9とほぼ同等の性能を示した。しかしながら、高温
保存後は充放電効率は93%、放電容量は380μAと
いづれも低下した。また、その後充放電を繰り返すにつ
れ充放電効率は低下した。電池を分解しその原因を探っ
たところ、負極に金属銀の析出が認められ、電解質が樹
脂と反応し金属銀が生じていたことが判った。
【0081】(実施例10)電極活動質として実施例7
で得たAg0.7 V2 O5 で表される銀とバナジウム酸化
物よりなる複合酸化物を用い、ハロゲン化銀−酸素酸銀
よりなる銀イオン導電性固体電解質として、実施例2と
同様に5AgI−3Ag2 O−2V2 O5 で4AgI−
Ag2 WO4 で表される銀イオン導電性固体電解質を用
い、ポリエステル樹脂としては、実施例1と同様に線状
飽和ポリエステル樹脂を用い、全固体電気化学素子とし
て全固体二次電池を以下のようにして作成した。
で得たAg0.7 V2 O5 で表される銀とバナジウム酸化
物よりなる複合酸化物を用い、ハロゲン化銀−酸素酸銀
よりなる銀イオン導電性固体電解質として、実施例2と
同様に5AgI−3Ag2 O−2V2 O5 で4AgI−
Ag2 WO4 で表される銀イオン導電性固体電解質を用
い、ポリエステル樹脂としては、実施例1と同様に線状
飽和ポリエステル樹脂を用い、全固体電気化学素子とし
て全固体二次電池を以下のようにして作成した。
【0082】先ず、実施例1と同様にして銀イオン導電
性固体電解質シートを作成した。この固体電解質シート
の片面に実施例7で得た電極スラリーを厚さ50μmの
厚みにスクリーン印刷法で塗布し正極層とした。続いて
固体電解質シートの他の片面に実施例7で得た電極スラ
リーを厚さ100μmの厚みにスクリーン印刷法で塗布
し負極層とした。このようにして両面に電極を形成した
固体電解質シートを減圧中で溶媒を乾燥し、さらに電極
にカーボンペーストを塗布し集電体とした。さらに、こ
の固体電解質シート7mm×7mmの大きさに切断し、リー
ド端子をカーボンペーストより接着し、全固体二次電池
とした。ただし、50μmの厚みに電極スラリーを印刷
した方を正極、100μmの厚みに印刷した方を負極と
している。
性固体電解質シートを作成した。この固体電解質シート
の片面に実施例7で得た電極スラリーを厚さ50μmの
厚みにスクリーン印刷法で塗布し正極層とした。続いて
固体電解質シートの他の片面に実施例7で得た電極スラ
リーを厚さ100μmの厚みにスクリーン印刷法で塗布
し負極層とした。このようにして両面に電極を形成した
固体電解質シートを減圧中で溶媒を乾燥し、さらに電極
にカーボンペーストを塗布し集電体とした。さらに、こ
の固体電解質シート7mm×7mmの大きさに切断し、リー
ド端子をカーボンペーストより接着し、全固体二次電池
とした。ただし、50μmの厚みに電極スラリーを印刷
した方を正極、100μmの厚みに印刷した方を負極と
している。
【0083】この全固体二次電池を用いて、250mV
から500mVの定電流充放電試験を行った。その結
果、充放電効率はほぼ100%であり、放電容量は11
0μA・hrであった。
から500mVの定電流充放電試験を行った。その結
果、充放電効率はほぼ100%であり、放電容量は11
0μA・hrであった。
【0084】次に、本実施例による全固体二次電池の熱
的安定性を調べるために、100℃48時間保存した。
その後、上記と同様の充放電試験を行ったところ、充放
電効率はほぼ100%であり、放電容量は110μA・
hrであり、高温保存前と同等の性能を示した。また、
充放電を繰り返したところ、500サイクル経過後も特
性の劣化はなかった。
的安定性を調べるために、100℃48時間保存した。
その後、上記と同様の充放電試験を行ったところ、充放
電効率はほぼ100%であり、放電容量は110μA・
hrであり、高温保存前と同等の性能を示した。また、
充放電を繰り返したところ、500サイクル経過後も特
性の劣化はなかった。
【0085】以上のように本発明の実施例10による
と、高温保存においても安定である全固体電気化学素子
が得られることが判った。
と、高温保存においても安定である全固体電気化学素子
が得られることが判った。
【0086】(実施例11)電極活物質として実施例7
で得たAg0.7 V2 O5 で表される銀とバナジウム酸化
物よりなる複合酸化物を用い、ハロゲン化銀−酸素酸銀
よりなる銀イオン導電性固体電解質として、実施例1と
同様に4AgI−Ag2 WO4 で表されるヨウ化銀とダ
ングステン酸銀よりなる固体電解質を用い、ポリエステ
ル樹脂としては、実施例1と同様にバイロン300を用
い、全固体電気化学素子として全固体二次電池を以下の
方法で作成した。
で得たAg0.7 V2 O5 で表される銀とバナジウム酸化
物よりなる複合酸化物を用い、ハロゲン化銀−酸素酸銀
よりなる銀イオン導電性固体電解質として、実施例1と
同様に4AgI−Ag2 WO4 で表されるヨウ化銀とダ
ングステン酸銀よりなる固体電解質を用い、ポリエステ
ル樹脂としては、実施例1と同様にバイロン300を用
い、全固体電気化学素子として全固体二次電池を以下の
方法で作成した。
【0087】先ず、実施例1と同様にして銀イオン導電
性固体電解質シートを作成した。次に実施例7と同様の
方法で電極シートを得た。ただしその際に図1中のスキ
ージ3のスリット間隔を調整し、厚さ100μmの電極
シートと厚さ200μmのものを作成した。
性固体電解質シートを作成した。次に実施例7と同様の
方法で電極シートを得た。ただしその際に図1中のスキ
ージ3のスリット間隔を調整し、厚さ100μmの電極
シートと厚さ200μmのものを作成した。
【0088】固体電解質シートの両面にこの2種類の電
極シートを熱圧着し、10mm×10mmに切断の後リード
端子を銀ペーストにより接着し全固体二次電池を得た。
この断面図は実施例9における図2に示した構成と同じ
である。
極シートを熱圧着し、10mm×10mmに切断の後リード
端子を銀ペーストにより接着し全固体二次電池を得た。
この断面図は実施例9における図2に示した構成と同じ
である。
【0089】この全固体二次電池を用いて、250mV
から500mVの定電流充放電試験を行った。その結
果、充放電効率はほぼ100%であり、放電容量は43
0μA・hrであった。
から500mVの定電流充放電試験を行った。その結
果、充放電効率はほぼ100%であり、放電容量は43
0μA・hrであった。
【0090】次に、本実施例による全固体二次電池の熱
的安定性を調べるために100℃で48時間保存した。
その後、上記と同様の充放電試験を行ったところ、充放
電効率はほぼ100%であり、放電容量は420μA・
hrであり、高温保存前と同等の性能を示した。また、
充放電を繰り返したところ、500サイクル経過後も特
性の劣化はなかった。
的安定性を調べるために100℃で48時間保存した。
その後、上記と同様の充放電試験を行ったところ、充放
電効率はほぼ100%であり、放電容量は420μA・
hrであり、高温保存前と同等の性能を示した。また、
充放電を繰り返したところ、500サイクル経過後も特
性の劣化はなかった。
【0091】以上のように本発明の実施例11による
と、高温保存においても安定である全固体電気化学素子
が得られることが判った。
と、高温保存においても安定である全固体電気化学素子
が得られることが判った。
【0092】(実施例12)電極活物質として実施例7
で得たAg0.7 V2 O5 で表される銀とバナジウム酸化
物よりなる複合酸化物を用い、ハロゲン化銀−酸素酸銀
よりなる銀イオン導電性固体電解質として、実施例1と
同様に4AgI−Ag2 WO4 で表されるヨウ化銀とダ
ングステン酸銀よりなる固体電解質を用い、ポリエステ
ル樹脂としては、実施例1と同様にバイロン300を用
い、全固体電気化学素子として電気化学アクチューエー
タを以下の方法で作成した。
で得たAg0.7 V2 O5 で表される銀とバナジウム酸化
物よりなる複合酸化物を用い、ハロゲン化銀−酸素酸銀
よりなる銀イオン導電性固体電解質として、実施例1と
同様に4AgI−Ag2 WO4 で表されるヨウ化銀とダ
ングステン酸銀よりなる固体電解質を用い、ポリエステ
ル樹脂としては、実施例1と同様にバイロン300を用
い、全固体電気化学素子として電気化学アクチューエー
タを以下の方法で作成した。
【0093】先ず、実施例1で得た固体電解質スラリー
と、実施例7で得た電極スラリーを減圧下で70℃に加
熱し、溶媒を蒸発させた。この固体電解質とポリエステ
ル樹脂の混合物を200mg、電極材料とポリエステル
樹脂の混合物200mgを秤量し、7mmφで電極材料/
固体電解質/電極材料の3層構造のペレット状に加圧成
形した。このペレットの両端にカーボンペーストにより
リード端子を接着し、電気化学アクチュエータとした。
と、実施例7で得た電極スラリーを減圧下で70℃に加
熱し、溶媒を蒸発させた。この固体電解質とポリエステ
ル樹脂の混合物を200mg、電極材料とポリエステル
樹脂の混合物200mgを秤量し、7mmφで電極材料/
固体電解質/電極材料の3層構造のペレット状に加圧成
形した。このペレットの両端にカーボンペーストにより
リード端子を接着し、電気化学アクチュエータとした。
【0094】この電気化学アクチュエータに、±1mA
の電流値で1分間の定電流パルスを印可し、その際のア
クチュエータの長さ変化をレーザー変位計を用いて測定
した。その結果、定電流パルスの印可にともない±0.
6μmの変位が観測された。
の電流値で1分間の定電流パルスを印可し、その際のア
クチュエータの長さ変化をレーザー変位計を用いて測定
した。その結果、定電流パルスの印可にともない±0.
6μmの変位が観測された。
【0095】次に、本実施例による全固体二次電池の熱
的安定性を調べるために、100℃で48時間保存し
た。その後、上記と同様の作動試験を行ったところ、保
存前と大きな変化はなく、1000サイクルの作動後も
その特性に変化は現れなかった。
的安定性を調べるために、100℃で48時間保存し
た。その後、上記と同様の作動試験を行ったところ、保
存前と大きな変化はなく、1000サイクルの作動後も
その特性に変化は現れなかった。
【0096】以上のように本発明によると、高温保存に
おいても安定である全固体電気化学素子が得られること
が判った。
おいても安定である全固体電気化学素子が得られること
が判った。
【0097】(比較例5)実施例12で用いた固体電解
質スラリーと電極スラリーにかえて、比較例1で得た固
体電解質スラリー、と、比較例3で得た電極スラリーを
用いた以外は、実施例12と同様にして全固体電気化学
素子として電気化学アクチュエータを作成した。この電
気化学アクチュエータを用いて実施例12と同様に高温
保存における安定性を評価した。
質スラリーと電極スラリーにかえて、比較例1で得た固
体電解質スラリー、と、比較例3で得た電極スラリーを
用いた以外は、実施例12と同様にして全固体電気化学
素子として電気化学アクチュエータを作成した。この電
気化学アクチュエータを用いて実施例12と同様に高温
保存における安定性を評価した。
【0098】その結果、本比較例におけるアクチュエー
タは、高温保存前では実施例12とほぼ同等の特性を示
したが、高温保存後の作動サイクルにおいては230サ
イクル経過後に作動不能となった。そこでアクチュエー
タを分解しその原因を探ったところ負極に金属銀の析出
が認められ、負極と電解質の間が剥離していることが判
り、電解質が樹脂と反応し金属銀が生じていたことが判
った。
タは、高温保存前では実施例12とほぼ同等の特性を示
したが、高温保存後の作動サイクルにおいては230サ
イクル経過後に作動不能となった。そこでアクチュエー
タを分解しその原因を探ったところ負極に金属銀の析出
が認められ、負極と電解質の間が剥離していることが判
り、電解質が樹脂と反応し金属銀が生じていたことが判
った。
【0099】なお、本発明の実施例においてはハロゲン
化銀−酸素酸銀系の銀イオン導伝性固体電解質として、
4AgI−Ag2 WO4 ,5AgI−3Ag2 O−2V
2 O 5 ,3AgI−Ag4 SiO4 ,AgI−Ag2 O
−2B2 O3 で表わされる銀イオン導電性の固体電解質
を用いたものについて説明を行ったが、これら固体電解
質の組成比が異なるもの、AgI−Ag2 O−MoO3
等他の還移金属酸化物や酸素酸銀を含むもの、あるいは
AgI−Ag2 O−WO3 −B2 O3 等の4成分系のも
の、AgCI−Ag2 WO4 等のヨウ化銀以外のハロゲ
ン化銀を含むものについても同様の効果が得られること
はいうまでもなく、本発明はこれら実施例に挙げた固体
電解質に限定されるものではない。
化銀−酸素酸銀系の銀イオン導伝性固体電解質として、
4AgI−Ag2 WO4 ,5AgI−3Ag2 O−2V
2 O 5 ,3AgI−Ag4 SiO4 ,AgI−Ag2 O
−2B2 O3 で表わされる銀イオン導電性の固体電解質
を用いたものについて説明を行ったが、これら固体電解
質の組成比が異なるもの、AgI−Ag2 O−MoO3
等他の還移金属酸化物や酸素酸銀を含むもの、あるいは
AgI−Ag2 O−WO3 −B2 O3 等の4成分系のも
の、AgCI−Ag2 WO4 等のヨウ化銀以外のハロゲ
ン化銀を含むものについても同様の効果が得られること
はいうまでもなく、本発明はこれら実施例に挙げた固体
電解質に限定されるものではない。
【0100】また、本発明の実施例においては電極活物
質としてAg0.7 V2 O5 あるいはAg0.8 V2 O5 で
表される銀とバナジウム酸化物よりなる複合酸化物を用
いた例について説明を行ったが、さらに銀イオン濃度が
異なる複合酸化物やあるいはセレン化銀、セレン化銀−
リン酸銀固溶体、二硫化ニオブ、ヨウ素錯体、金属銀な
ど銀イオン導電性固体電解質に対して活物質として作用
する他の活物質についても同様の効果が得られることは
いうまでもなく、本発明はこれら実施例に挙げた電極活
物質に限定されるものではない。
質としてAg0.7 V2 O5 あるいはAg0.8 V2 O5 で
表される銀とバナジウム酸化物よりなる複合酸化物を用
いた例について説明を行ったが、さらに銀イオン濃度が
異なる複合酸化物やあるいはセレン化銀、セレン化銀−
リン酸銀固溶体、二硫化ニオブ、ヨウ素錯体、金属銀な
ど銀イオン導電性固体電解質に対して活物質として作用
する他の活物質についても同様の効果が得られることは
いうまでもなく、本発明はこれら実施例に挙げた電極活
物質に限定されるものではない。
【0101】また、本発明の実施例においては全固体電
気化学素子として、全固体二次電池あるいは電気化学ア
クチュエータを例に採り説明を行ったが、電量計、セン
サ等の他の全固体電気化学素子についても同様の効果が
得られることはいうまでもなく、本発明はこれら実施例
に挙げた全固体電気化学素子に限定されるものではな
い。
気化学素子として、全固体二次電池あるいは電気化学ア
クチュエータを例に採り説明を行ったが、電量計、セン
サ等の他の全固体電気化学素子についても同様の効果が
得られることはいうまでもなく、本発明はこれら実施例
に挙げた全固体電気化学素子に限定されるものではな
い。
【0102】また、本発明の実施例においてはポリエス
テル樹脂とバイロン300,Vitel PE−200
例に採り説明を行ったが、バイロン200(東洋紡績
製)、Vitel PE−207(グッドイヤー社
製)、du Pont Adhesive 46950
(デュポン社製)等の他のポリエステル樹脂についても
同様の効果が得られることはいうまでもなく、本発明は
これら実施例に挙げた全固体電気化学素子に限定される
ものではない。
テル樹脂とバイロン300,Vitel PE−200
例に採り説明を行ったが、バイロン200(東洋紡績
製)、Vitel PE−207(グッドイヤー社
製)、du Pont Adhesive 46950
(デュポン社製)等の他のポリエステル樹脂についても
同様の効果が得られることはいうまでもなく、本発明は
これら実施例に挙げた全固体電気化学素子に限定される
ものではない。
【0103】
【発明の効果】以上のように本発明によると、高温でも
安定な銀イオン導電性固体電解質成形体例えばシート状
成形体および同成形体と共に使用する電極成形体ならび
に両成形体を使用する全固体電気化学素子を得ることが
できた。
安定な銀イオン導電性固体電解質成形体例えばシート状
成形体および同成形体と共に使用する電極成形体ならび
に両成形体を使用する全固体電気化学素子を得ることが
できた。
【0104】また、前記ポリエステル樹脂としては、線
状飽和ポリエステル樹脂がより好ましく、そのガラス転
移温度が50℃以下であるものを用いることがよりよい
ものである。
状飽和ポリエステル樹脂がより好ましく、そのガラス転
移温度が50℃以下であるものを用いることがよりよい
ものである。
【図1】固体電解質シートの作成装置の原理図
【図2】本発明の一実施例による全固体二次電池の断面
図
図
1 ポリエステルメッシュ 2 固体電解質スラリー 3 スキージ 4 ガラス容器 5 ローラー 6 ガイド 7 正極電極シート 8 負極電極シート 9 固体電解質シート 10、11 集電体 12、13 リード端子
Claims (12)
- 【請求項1】ハロゲン化銀−酸素酸銀を主体とする銀イ
オン導電性固体電解質と、ポリエステル樹脂を含む固体
電解質成形体。 - 【請求項2】請求項1におけるハロゲン化銀−酸素酸銀
は一般式aAgX−bAg2 O−cMm1On1で表わさ
れ、式中XはI,Br,Clより選ばれた1種類または
2種類以上のハロゲン元素であり、MはW,Mo,S
i,V,Cr,P,Bよりなる群から選ばれた1種類ま
たは2種類以上の元素であり、a,b,c,m1,n1は
夫々係数を示す物質である固体電解質成形体。 - 【請求項3】請求項1におけるハロゲン化銀−酸素酸銀
は一般式pAgX−qAgMm2O2 で表わされ、式中X
はI,Br,Clより選ばれた1種類または2種類以上
のハロゲン元素であり、MはW,Mo,Si,V,C
r,P,Bよりなる群から選ばれた1種類または2種類
以上の元素であり、P、q、m2は夫々係数を示す物質
である固体電解質成形体。 - 【請求項4】ポリエステル樹脂が線状飽和ポリエステル
樹脂である請求項1〜3のいずれかに記載の固体電解質
成形体。 - 【請求項5】ポリエステル樹脂は、そのガラス転移温度
が50℃以下である請求項1〜4のいずれかに記載の固
体電解質成形体。 - 【請求項6】ハロゲン化銀−酸素酸銀を主体とする銀イ
オン導電性固体電解質とポリエステル樹脂を含む固体電
解質成形体に組み合わされ、かつ前記固体電解質に対し
て活物質として作用する電極活物質とポリエステル樹脂
とを有する電極成形体。 - 【請求項7】請求項6における電極活物質は銀酸化物と
他の金属酸化物との複合酸化物を主体とする物質である
電極成形体。 - 【請求項8】固体電解質中のポリエステル樹脂と、電極
成形体中のポリエステル樹脂の一方または両方の樹脂
が、線状飽和ポリエステル樹脂である請求項6または7
記載の電極成形体。 - 【請求項9】固体電解質中のポリエステル樹脂と、電極
成形体中のポリエステル樹脂の一方または両方の樹脂
が、そのガラス転移温度が50℃以下である請求項6〜
8のいずれかに記載の電極成形体。 - 【請求項10】ハロゲン化銀−酸素酸銀を主体とする銀
イオン導電性固体電解質とポリエステル樹脂を含む固体
電解質成形体と、同電解質に対して活物質として作用す
る電極活物質とポリエステル樹脂とを有する電極成形体
との両成形体を備えた全固体電気化学素子。 - 【請求項11】固体電解質成形体中のポリエステル樹脂
と、電極成形体中のポリエステル樹脂の一方または両方
の樹脂が、線状飽和ポリエステル樹脂である請求項10
記載の全固体電気化学素子。 - 【請求項12】固体電解質成形体中のポリエステル樹脂
と、電極成形体中のポリエステル樹脂の一方または両方
の樹脂は、そのガラス転移温度が50℃以下である請求
項10または11記載の全固体電気化学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3331977A JPH05166552A (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 固体電解質成形体およびその電極成形体ならびに両成形体を備えた全固体電気化学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3331977A JPH05166552A (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 固体電解質成形体およびその電極成形体ならびに両成形体を備えた全固体電気化学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05166552A true JPH05166552A (ja) | 1993-07-02 |
Family
ID=18249768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3331977A Pending JPH05166552A (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 固体電解質成形体およびその電極成形体ならびに両成形体を備えた全固体電気化学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05166552A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7976975B2 (en) | 2006-09-05 | 2011-07-12 | Seiko Epson Corporation | Battery device and electronic apparatus |
-
1991
- 1991-12-16 JP JP3331977A patent/JPH05166552A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7976975B2 (en) | 2006-09-05 | 2011-07-12 | Seiko Epson Corporation | Battery device and electronic apparatus |
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