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ELECTROLYTE COMPOSITION, ELECTROLYTE FILM, AND CELL

Foreign code F190009772
File No. (S2017-0909-N0)
Posted date May 7, 2019
Country WIPO
International application number 2018JP027777
International publication number WO 2019022095
Date of international filing Jul 24, 2018
Date of international publication Jan 31, 2019
Priority data
  • P2017-142512 (Jul 24, 2017) JP
Title ELECTROLYTE COMPOSITION, ELECTROLYTE FILM, AND CELL
Abstract [Problem] To provide: an electrolyte film having a practical film thickness, an excellent mechanical strength, and electrochemical characteristics; an electrolyte composition making it possible to obtain the electrolyte film; and a cell in which the electrolyte film is used.
[Solution] An electrolyte composition characterized in comprising an electrolyte powder, a binder, and an ion-conductive material; the electrolyte powder being an oxide-based ceramic electrolyte powder; the binder being a polymer compound that is stable with respect to metal ions; the ion-conductive material being a solvated ion-conductive material or an ion-conductive solution having a metal ion-based compound. An electrolyte film characterized in being provided with an electrolyte powder and a composite material in which a binder and an ion-conductive material are made into a composite.
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
The lithium secondary battery, long life, high efficiency, high capacity, a mobile phone, a notebook personal computer, such as a digital camera has been available for the power supply. The battery including an electrolyte film and is performed various investigations, and particularly the solid electrolyte has been developed. For example, to Patent Document 1, a composite metal oxide to the reaction with water can be prevented and, at the time of repeated charge and discharge cycle performance can be suppressed deterioration of solid electrolyte, Li and containing La and Zr and the lithium ion conductivity of the composite metal oxide having a garnet-type structure, the composite comprises lithium phosphate coating the surface of the metal oxide solid electrolyte membrane has been proposed. In addition, in Patent Document 2, the secondary battery, capacitor, as a material for solid electrolyte gas sensors, ultra-rapid cooling method using each of the components constituting the ions is present in the isolated ions with an ionic liquid and ion glass, additional mechanical energy at room temperature the mixture is a composite of, having a high ion conductivity and ion-conductive glass material has been proposed. Patent Document 3 is, due to volatilization of the electrolyte is not reduced, the long-term operational stability of the battery is safe as a solid electrolyte, the solid electrolyte is impregnated with an ionic liquid having a structure in which the lithium air battery has been proposed. In addition, in Patent Document 4, high safety, excellent charge-discharge cycle characteristics of the all-solid lithium secondary battery as an electrolyte membrane, the solid electrolyte powder and the powder compact has been formed, the gap between the powder of the powder compact, the metal reacts with the lithium and the resulting liquid to the electronic insulator material is present is the solid electrolyte layer has been proposed.
Scope of claims (In Japanese)請求の範囲 [請求項1]
電解質粉体、バインダー及びイオン伝導性物からなり、
上記電解質粉体が、酸化物系のセラミック電解質粉体であり、
上記バインダーが、金属イオンに対して安定な高分子化合物であり、
上記イオン伝導性物が、金属イオン系化合物を有する、溶媒和イオン伝導性物又はイオン伝導性溶体である、
ことを特徴とする電解質組成物。

[請求項2]
上記電解質粉体、上記バインダー及び上記イオン伝導性物の配合割合が、上記電解質粉体60~95重量部、上記バインダー4~35重量部、上記イオン伝導性物1~20重量部であり、且つ合計100重量部である、
ことを特徴とする請求項1記載の電解質組成物。

[請求項3]
上記電解質粉体、上記バインダー及び上記イオン伝導性物の配合割合が、
上記電解質粉体 70~90重量部、上記バインダー 5~20重量部、上記イオン伝導性物 3~15重量部(合計100重量部)であり、且つ合計100重量部である、
ことを特徴とする請求項1記載の電解質組成物。

[請求項4]
上記電解質粉体が、ガーネット型リチウムイオン伝導性セラミック又はペロブスカイト型リチウムイオン伝導性セラミックであり、その平均粒子径(メジアン径D 50)が、0.1~20μmである
ことを特徴とする請求項1記載の電解質組成物。

[請求項5]
上記電解質組成物を混合した場合に、
各電解質粉体間に上記バインダーとイオン伝導性物とのコンポジット材が形成され、
示差走査熱量計(DSC)において、上記イオン伝導性物に由来する融点ピークが消失し、
NMRにおいて 7Li及び 1Hについての上記イオン伝導物固有のピークが上記イオン伝導性物の配合比率が増えるにつれて高磁場側にシフトする
ことを特徴とする請求項1記載の電解質組成物。

[請求項6]
上記電解質組成物を混合した混合物において、
各電解質粉体間に上記バインダーとイオン伝導性物とのコンポジット材が形成され、
上記混合物の以下の測定法における伝導率が10 -6S cm -1以上である
ことを特徴とする請求項1記載の電解質組成物。
伝導率の測定法:コンポジット電解質シートの両面にφ10 mm(0.785 cm2)のAu集電体をスパッタリング法で形成し、アルゴン雰囲気中で交流インピーダンス法により、コンポジットの抵抗を計測し、シートの厚みとAu集電体面積からイオン伝導率を算出した。イオン導電率σは抵抗率ρの逆数でありσ=1/ρの関係が成り立つ。抵抗率ρは電解質抵抗R(Ω)、電解質厚さt(μm)、電極面積A(cm2)から、R=ρt/Aの関係が成り立つ。

[請求項7]
請求項1~6のいずれかに記載の電解質組成物を用いて形成され、電解質粉体と、バインダー及びイオン伝導性物が複合化されてなるコンポジット材とを具備することを特徴とする電解質膜。

[請求項8]
上記コンポジット材が電解質膜の厚み方向全体に亘って、上記電解質粉体と混合された状態で存在していることを特徴とする請求項7記載の電解質膜。

[請求項9]
 請求項7又は8記載の電解質膜を具備する電池。

  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • TOKYO METROPOLITAN UNIVERSITY
  • Inventor
  • KANAMURA Kiyoshi
  • MUNAKATA Hirokazu
  • KIMURA Takeshi
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DJ DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS JO JP KE KG KH KN KP KR KW KZ LA LC LK LR LS LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG

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