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METHOD FOR MANUFACTURING ELECTROCHEMICAL DEVICE USING SOLID ELECTROLYTE, AND ELECTROCHEMICAL DEVICE

Patent code P150012226
File No. H26-007
Posted date Aug 26, 2015
Application number P2014-094796
Publication number P2015-213007A
Patent number P6253149
Date of filing May 1, 2014
Date of publication of application Nov 26, 2015
Date of registration Dec 8, 2017
Inventor
  • (In Japanese)堤 宏守
  • (In Japanese)中野 陽平
  • (In Japanese)紫垣 菜穂
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人山口大学
Title METHOD FOR MANUFACTURING ELECTROCHEMICAL DEVICE USING SOLID ELECTROLYTE, AND ELECTROCHEMICAL DEVICE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrochemical device improved in electric property such as the ion conductivity between an electrode and an electrolytic layer.
SOLUTION: A method for manufacturing an electrochemical device including a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic layer and arranged so that a solid electrolyte is used as en electrolyte of the electrolytic layer, comprises the step of laminating the positive electrode, the negative electrode, the electrolytic layer, and a fibrous polymer electrolyte so that the fibrous polymer electrolyte is disposed between the electrolytic layer and at least one of the positive and negative electrodes.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

電池やキャパシタ等の電気化学デバイスに用いられる電解質としては、従来、溶媒に電解質塩を溶解した電解液が用いられている。しかし、電解液は、液状であるため液漏れの問題があり、液漏れを防ぐために電池の外装を強固にする必要があった。また、電解液には、溶媒によって水溶液系と非水溶液系があるが、水溶液系電解液は、高い電圧をかけると水素と酸素に分解してしまうため高電圧の電池には使用できず、非水溶液系電解液は、有機溶媒が用いられ可燃性であるため、発火や引火の危険がある。近年、電気化学デバイスの大型化、高性能化に伴い、液漏れの防止、発火や引火に対する安全性の確保、充放電に伴う溶媒の分解防止が更に必要となってきている。例えば、高い電圧が得られ、エネルギー密度が大きいことから、開発が進められているリチウムイオン電池では、リチウムが水と反応してしまうため、また高い電圧で使用するために非水溶液系電解液が用いられるが、自動車用途等では、電池の作動条件が過酷となり、大型化に伴い電解液の使用量が増大するため、更に信頼性や安全性を高める必要がある。

そこで、液漏れの心配がなく、成形性にもすぐれる有機系又は無機系の固体電解質の開発、及び固体電解質を用いた電気化学デバイスの開発が行われている。しかし、電解質として電解液を用いた場合には、電極上の活物質と良好な界面が形成され、また活物質層の内部へも電解液が浸透するため、電極上の活物質と電解質との間で良好なイオン伝導性が得られるが、固体電解質を用いた場合は、電極上の活物質と電解質の両方が固体であるため、両者を接触させるだけでは、イオン伝導性が低下し電池としての特性が低下するとの問題があった。この問題を解決するための手段として、電極層と固体電解質層とを積層して、加熱押圧する方法が提案されているが(特許文献1)、加熱押圧しても十分な改善効果はみられず、また有機系の固体電解質を用いる場合には高温での加熱はできない。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、正極、負極及び電解質層を備え、前記電解質層の電解質として固体電解質を用いる電気化学デバイスにおける電気化学デバイスの製造方法、電極と電解質層との間の電気特性向上方法及び電気化学デバイスに関し、電極と電解質層との間に繊維状のポリマー電解質を配置する電気化学デバイスの製造方法、電極と電解質層との間の電気特性向上方法及び電気化学デバイスに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
正極、負極及び電解質層を備え、前記電解質層の電解質として固体電解質を用いる電気化学デバイスの製造方法であって、前記固体電解質が高分子化合物と電解質塩とを含む電解質(ただし、ポリマーを電解液で膨潤させてゲル化したゲル電解質を除く)であり、前記電解質層として固体電解質膜を用い、前記正極及び負極の少なくとも一方と前記固体電解質膜との間に、高分子化合物と電解質塩とを含む繊維状のポリマー電解質(ただし、ポリマーを電解液で膨潤させてゲル化したゲル電解質を除く)を配置し、前記正極、負極、固体電解質膜及び繊維状のポリマー電解質を加圧して積層することを特徴とする電気化学デバイスの製造方法。

【請求項2】
 
繊維状のポリマー電解質の平均直径が0.05~1.0μmであることを特徴とする請求項1記載の電気化学デバイスの製造方法。

【請求項3】
 
繊維状のポリマー電解質が、不織布を形成していることを特徴とする請求項1又は2に記載の電気化学デバイスの製造方法。

【請求項4】
 
正極、負極及び電解質層として固体電解質膜を備え、前記固体電解質が高分子化合物と電解質塩とを含む固体電解質(ただし、ポリマーを電解液で膨潤させてゲル化したゲル電解質を除く)である電気化学デバイスにおける電極と電解質層との間の電気特性向上方法であって、前記正極及び負極の少なくとも一方と前記固体電解質膜との間に、高分子化合物と電解質塩とを含む繊維状のポリマー電解質(ただし、ポリマーを電解液で膨潤させてゲル化したゲル電解質を除く)を配置し、加圧することを特徴とする電極と電解質層との間の電気特性向上方法。

【請求項5】
 
正極、負極及び電解質層として固体電解質膜を備える電気化学デバイスであって、前記固体電解質が高分子化合物と電解質塩とを含む固体電解質(ただし、ポリマーを電解液で膨潤させてゲル化したゲル電解質を除く)であり、前記正極及び負極の少なくとも一方と前記固体電解質膜との間に、高分子化合物と電解質塩とを含む繊維状のポリマー電解質(ただし、ポリマーを電解液で膨潤させてゲル化したゲル電解質を除く)を備え、前記正極、負極、固体電解質膜及び繊維状のポリマー電解質が加圧されて積層されたことを特徴とする電気化学デバイス。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2014094796thum.jpg
State of application right Registered
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