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リチウムイオン伝導性複合体

国内特許コード P07A010549
整理番号 内0057
掲載日 2007年9月28日
出願番号 特願2005-240113
公開番号 特開2007-059092
登録番号 特許第4899043号
出願日 平成17年8月22日(2005.8.22)
公開日 平成19年3月8日(2007.3.8)
登録日 平成24年1月13日(2012.1.13)
発明者
  • 池田 裕子
  • 兎谷 和徳
  • 笠原 勇樹
出願人
  • 学校法人京都工芸繊維大学
発明の名称 リチウムイオン伝導性複合体
発明の概要

【課題】良好なリチウムイオン伝導性および輸率を示し、機械的性質、成型加工性、電極との接着性に優れた電解質を提供する。この材料を固体電解質に用い、発火や液漏れなどが解消された安全性の高い電池を製造する。
【解決手段】 主鎖中に酸素含有セグメントを含む高分子、およびリチウムイオン点を有するシリカまたはリチウムイオン点を有する変性シリカを含んでなるリチウムイオン伝導性複合体。
【選択図】なし

従来技術、競合技術の概要


リチウム電池は電気容量が大きく、電圧の高い電池であり、実用化されているが、リチウム金属の反応性が高く、電解液を用いた場合、安全性に問題を有する。かかる問題を解決するために、電解液の代わりにリチウムイオン伝導性を有する分岐ポリ(エチレンオキシド)を使用した高分子電解質よりリチウムポリマー電池などが作製され、使用されている(例えば非特許文献1参照)。
ポリ(エチレンオキシド)系高分子にリチウム塩を添加した高分子固体電解質が数多く報告されている。しかし、リチウムイオン輸率が小さいなどの問題点がある(例えば非特許文献2参照)。
リチウムイオンの輸率をあげる方法として、無機充てん剤を加える方法が報告されているが、無機充てん剤粒子を高分子との混合性よく複合化して有機/無機コンポジットを作るのは容易ではない(例えば非特許文献3、4参照)。
イオン性液体は、優れた電解質になると期待されているが(例えば非特許文献5参照)、液体のため液漏れの問題がある。



また、特許文献1は、リチウムハロボロサイト粒子と酸素含有極性基を有する極性重合体からなる高分子複合化電解質を開示しているが、電解質としての性能がさらに向上した高分子固体電解質が求められている。



特許文献2は、ポリ(エチレンオキシド)とLiS-SiS系非晶質を主成分とするリチウムイオン伝導性有機-無機コンポジットを開示しているが、LiS-SiS系非晶質は大気中では不安定であって失活するので、特殊な環境下でしか取り扱うことができず、このコンポジットは工業的な固体二次電池の製造に適しているとは言えない。

【特許文献1】特開2003-272438号公報

【特許文献2】特開2001-316583号公報

【非特許文献1】池田裕子:分岐高分子を用いたリチウムイオン伝導性アモルファスマトリックス,高分子論文集,57,No.12,761-769(2000)

【非特許文献2】A.Nishimoto,K.Agehara,N.Furuya,T.Watanabe,M.Watanabe,Macromolecules,32,1541-1548(1999)

【非特許文献3】F.Croce,L.Peri,B.Scrosati,F.Serraino-Fiory,E.Plichta,M.A.Hendrickson,Electrochimica Acta,46,2457-2461(2001)

【非特許文献4】F.Forsyth,D.R.MacFarlane,A.Best,J.Adebahr,J.Jacobsson,A.J.Hill,Solid State Ionics,147,203-211(2002)

【非特許文献5】H.Every,A.G.Bishop,M.Forsyth,D.R.MacFarlane,Electrochimica Acta,45,1279-1284(2000)

産業上の利用分野


本発明は、リチウムイオン伝導性を高分子複合体に関する。より詳細には、本発明は、良好なイオン伝導性およびリチウムイオン輸率を示すと共に、良好な機械的性質、成型加工性および電極との接着性を有する、高分子固体電解質として有用なリチウムイオン伝導性複合体に関する。
このようなリチウムイオン伝導性複合体を用いれば、高性能な固体リチウム二次電池を提供することができる。

特許請求の範囲 【請求項1】
主鎖中に酸素含有セグメントを含む高分子、およびリチウムイオン点を有する有機ケイ素化合物またはリチウムイオン点を有する変性有機ケイ素化合物を含んでなり、70~90℃の温度でアニールされたリチウムイオン伝導性複合体。

【請求項2】
リチウムイオン点を有する有機ケイ素化合物またはリチウムイオン点を有する変性有機ケイ素化合物がリチウムスルホニル基を有する有機ケイ素化合物またはリチウムスルホニル基を有する変性有機ケイ素化合物である請求項1に記載のリチウムイオン伝導性複合体。

【請求項3】
さらに、低分子リチウム塩を含む請求項1または2に記載のリチウムイオン伝導性複合体。

【請求項4】
前記酸素含有セグメントがポリエーテルセグメントである請求項1~3のいずれかに記載のリチウムイオン伝導性複合体。

【請求項5】
前記ポリエーテルセグメントを含む高分子がポリ(テトラメチレンオキシド)である請求項4に記載のリチウムイオン伝導性複合体。

【請求項6】
前記ポリエーテルセグメントを含む高分子がポリ(テトラメチレンオキシド)アイオネンである請求項4に記載のリチウムイオン伝導性複合体。

【請求項7】
前記ポリ(テトラメチレンオキシド)アイオネンが脂肪族系ポリ(テトラメチレンオキシド)アイオネンである請求項6に記載のリチウムイオン伝導性複合体。

【請求項8】
請求項1~7のいずれかに記載のリチウムイオン伝導性複合体を固体電解質に用いることを特徴とする固体電解質二次電池。
産業区分
  • 導電材料(抵抗)
  • 高分子化合物
  • その他電子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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