固体電解質及びバッテリー

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出願人/特許権者： ,
代理人 (1件)：安達光雄 (外2名)
公報種別：公表公報
出願番号（国際出願番号）：特願平6-523297
公開番号（公開出願番号）：特表平8-508850
出願日： 1994年04月07日
公開日（公表日）： 1996年09月17日
要約：

【要約】μの大きさの範囲の非電導性酸化物粒子、アルカリ金属塩、電気絶縁性エラストマー及び一定の百分率以下の非プロトン溶媒を含有する組合せに基づいた新規な複合固体電解質(CSE)であり、かかるCSEは代表的には0.5より大なるアルカリ金属輸率を有する。かかるCSEを含む一次及び二次電気化学セルを提供する。又アルカリ金属輸率が0.5より小さく、電気化学的過充電保護機構を有する電気化学セルも提供する。かかるセルは一定の特定陰極活性材料を含有する陰極を有する。

請求項（抜粋）：

1. 電気化学セルに使用するための複合固体電解質(CSE)において、CSEが約0.5より大なるアルカリ金属輸率を有し、CSEがアルカリ金属と混和性であり、約5μ未満の平均粒度の非電導性酸化物粒子約30容量%以下、アルカリ金属塩MX(Mはアルカリ金属であり、Xは陰イオンである)約70容量%以下(上記塩はかかる電気化学セル中でアルカリ金属によって還元されず、酸化物粒子は前記塩のマトリックス中に埋め込まれている)、及び電気絶縁エラストマー又は炭化水素重合体約70容量%以下(上記エラストマーはアルカリ金属塩と錯体を形成する)、及び非プロトン有機溶媒及び低分子量重合体20容量%以下を含有し、ポリエチレンオキサイド(PEO)、LiI及びAl<SB>2</SB>O<SB>3</SB>のみからなる系を除くことを特徴とする複合固体電解質(CSE)。 2. 酸化物粒子がサイズ0.05μ〜0.5μのものであり、酸化物粒子の量が1〜20容量%であり、アルカリ金属塩の量が10〜50容量%であり、エラストマー又は炭化水素重合体又はエラストマーと炭化水素重合体の混合物約30〜70容量%を含有する請求の範囲第1項記載の複合固体電解質。 3. 酸化物粒子をAl,Si,Mg,Ca,Ba,Sr及びこれらの何れかの混合物から選択し、Li,Na,Kを含有してもよく、MX塩のアルカリ金属MをLi,Na及びKから選択し、陰イオンXをI<SP>-</SP>,Br<SP>-</SP>,Cl<SP>-</SP>,S<SP>2-</SP>,N<SB>3</SB><SB></SB><SP>-</SP>,CF<SB>3</SB>SO<SB>3</SB><SP>-</SP>,(CF<SB>3</SB>SO<SB>2</SB>)N<SP>-</SP>及びこれらの何れかの混合物から選択し、エラストマーがポリアルキレンオキサイドである請求の範囲第1項記載の複合固体電解質。 4. PMMA,PMA,PBA,PBMA,PAN及びポリアルキレングリコールジアルキルエステルもしくはエーテルからなる群から選択した少なくとも1員を更に含有し、選択した重合体の少なくとも1種に対するポリアルキレンオキサイドの比が50:1〜1:1である請求の範囲第3項記載の複合固体電解質。 5. 重合体がポリエチレンオキサイド〔P(EO)<SB>n</SB>〕(nは分子量が約10<SP>5</SP>〜約10<SP>7</SP>であるような大きな数である)の混合物であり、一のMX基が2〜30個のEO基に対して存在している請求の範囲第1項〜第4項の何れか1項記載の複合固体電解質。 6. ジグリム、トリグリム、テトラグリム、クラウンエーテル、MW500〜50000のポリアルキレングリコールジアルキルエーテルもしくはエステル、非プロトン有機溶媒及び電解質からなる群から選択した少なくとも1員の20重量%以下を含有し、溶媒が、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、α-ブチロラクトン、DMSO、ジエチレンカーボネート、THF、2MTHF、ジオキソラン及びDMEからなる群から選択した少なくとも1員である請求の範囲第1項〜第4項の何れか1項記載の複合固体電解質。 7. MX塩が、Al,Ca,Mg,Sr及びBaのカチオンからなる群から選択した多価カチオンの10%原子比以下でドープされている請求の範囲第1項〜第4項の何れか1項記載の複合固体電解質。 8. アルカリ金属又はアルカリ金属合金陽極、複合固体電解質及び陰極を含む一次又は二次電気化学セルバッテイリーにおいて、前記CSEが約0.5より大なるアルカリ金属輸率を有し、CSEがアルカリ金属と混和性であり、約5μ未満の平均粒度の非電導性酸化物粒子約30容量%以下、アルカリ金属塩MX(Mはアルカリ金属であり、Xは陰イオンである)約70容量%以下(上記塩はかかる電気化学セル中でアルカリ金属によって還元されず、酸化物粒子は前記塩のマトリックス中に埋め込まれている)、及び電気絶縁エラストマー又は炭化水素重合体約70容量%以下(上記エラストマーはアルカリ金属塩と錯体を形成する)、及び非プロトン有機溶媒及び低分子量重合体20容量%以下を含有することを特徴とする一次又は二次電気化学セルバッテリー。 9. アルカリ金属M、アルカリ金属合金又はM<SB>x</SB>Cから作った陽極、陽極と混和しうる請求の範囲第1項〜第5項の何れか1項記載の複合固体電解質のセパレーター及び陰極を含み、陽極及び陰極のための集電装置及びアルカリ金属に対して容易に充電されかつ放電され、好ましいMがLiであり、陰極材料をTiS<SB>2</SB>,Li<SB>x</SB>MnO<SB>2</SB>(0.5<x<1),V<SB>2</SB>O<SB>5</SB>,CoS<SB>x</SB>,NiS<SB>x</SB>(0.8<x<4.5),V<SB>3</SB>O<SB>16</SB>,FeS及びFeS<SB>2</SB>から選択し、複合陰極を形成するため炭素及びCSE組成物と混合されていてもよい請求の範囲第8項記載のバッテリー。 10. 固体電解質中のリチウム塩が、50モル%以下のLiBr,LiCF<SB>3</SB>SO<SB>3</SB>,Li(CF<SB>3</SB>SO<SB>2</SB>)<SB>2</SB>N又はそれらの混合物を有するLiI15〜70重量%であり、陰極がCoS<SB>x</SB>,NiS<SB>x</SB>(0.8<x<4.5)及びFeS<SB>2</SB>から選択される請求の範囲第8項記載のバッテリー。 11. アルカリ金属がナトリウムであり、CSEがハロゲン化ナトリウム及びFeS,CoS<SB>x</SB>(0.8<x<4.5)及びFeS<SB>2</SB>から選択した陰極活性材料を含有し、酸化物マトリックスが、Na-Al<SB>2</SB>O<SB>3</SB>,NaβAl<SB>2</SB>O<SB>3</SB>,SiO<SB>2</SB>及びMgOから選択され、CSE中の塩が50モル%以下のNaBr,NaCF<SB>3</SB>SO<SB>3</SB>,Na(CF<SB>3</SB>SO<SB>2</SB>)<SB>2</SB>N又はそれらの混合物から選択され、又は対応するLi塩である請求の範囲第8項記載のバッテリー。 12. 導電性不活性基体、陽極、CSE及び陰極の請求の範囲第8項記載の順序の複極積重配置を有し、陽極、複合固体電解質及び陰極の合計の厚さが500μ以下である多重セルバッテリー。 13. 請求の範囲第12項記載の多数の陽極-電解質-陰極の順序の平行配置を含むバッテリー。 14. アルカリ金属、アルカリ金属合金又はMxC(X<0.3)陽極(Mはアルカリ金属又はアルカリ金属合金を表す)の陽極、アルカリ金属塩又は陰極を充電できる塩を含む陽極及び陰極混和性重合体電解質、アルカリ金属塩又は前記塩を錯化できるエラストマー、及びFeS<SB>2</SB>,FeS,NiS<SB>x</SB>及びCoS<SB>x</SB>(0.8<x<4.5)からなる群から選択した陰極又は複合陰極を含有し、重合体電解質及び陰極が所望により請求の範囲第2項及び第3項に記載した酸化物及び塩、及び請求の範囲第3項及び第4項に記載した溶媒及び短鎖重合体を含有し、好ましいMがLiであり、好ましい陰極がFeS<SB>2</SB>であり、Mがアルカリ金属又はアルカリ金属合金である二次バッテリー。 15. セルがその放電状態で陰極と組合されている請求の範囲第8項〜第12項の何れか1項記載のバッテリー。

IPC (3件)：

H01M 6/18 , C08L 71/02 LQD , H01M 10/40

FI (3件)：

H01M 6/18 E , C08L 71/02 LQD , H01M 10/40 B

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