支撐體和鋰離子二次電池制造技術

鋰離子二次電池的固體電解質層中所含的支撐體中，支撐體具有充分的物理強度、且改善固體電解質對支撐體內部的滲透性，從而可以在固體電解質層的內部充分形成鋰離子的通過線，得到內阻低的固體電解質層。構成如下支撐體，其為鋰離子二次電池的固體電解質層中所含的支撐體，所述支撐體為透氣度為1～50L/cm2/分鐘、厚度為5～30μm、密度為0.15～0.45g/cm3的范圍的無紡布。范圍的無紡布。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】支撐體和鋰離子二次電池


[0001]本專利技術涉及夾設于鋰離子二次電池的正極、負極之間的固體電解質層中所含的支撐體、和具備具有該支撐體的固體電解質層的鋰離子二次電池。

技術介紹

[0002]作為能量密度高的二次電池，使用有利用液體的電解質(以下，電解液)的鋰離子二次電池。使用了電解液的鋰離子二次電池具有使分隔件夾設于正極與負極之間、并填充電解液的構成。
[0003]使用了電解液的鋰離子二次電池中使用的電解液主要使用的是有機系電解液。由于有機系電解液為液體，因此，有時會擔心有漏液的可能性，由于為可燃性，因此，有時會擔心有著火的可能性等。這種情況下，為了進一步提高鋰離子二次電池的安全性，開發出不使用電解液而使用固體電解質的鋰離子二次電池(以下，全固體電池)。全固體電池的電解質當然為固體，因此，也無漏液，且與電解液相比，阻燃性且耐熱性也高，因此，作為安全性優異的鋰離子二次電池而備受關注。
[0004]另外，全固體電池不同于使用電解液的鋰離子二次電池，為高溫下的特性劣化小的電池，因此，無需冷卻裝置，是對于電池組的單位體積的能量密度的改善也有利的二次電池。另外，全固體電池從作為能量密度高的二次電池有利的方面出發，作為電動汽車用電池等大型的二次電池而備受期待。亦即，對于全固體電池大型化的要求強烈。
[0005]對于全固體電池的夾設于正極與負極之間的固體電解質層，要求如下功能：鋰離子在正極
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負極間進行離子傳導的功能、和防止正極活性物質與負極活性物質的短路的功能。此外，為了形成能量密度優異、且內阻低的電池，要求固體電解質層的厚度薄。
[0006]作為形成固體電解質層的方法，采用如下方法：將固體電解質與粘結劑混合、并在加熱下進行壓延而進行片形成的方法；將固體電解質漿料涂覆于電極上并干燥的方法；等。
[0007]然而，例如，如果使用將包含固體電解質的漿料涂覆于電極上并干燥的方法，則將全固體電池大型化的情況下，干燥時有時固體電解質層中產生應變，會產生裂紋。因此，難以穩定地形成薄且均勻的固體電解質層。如果無法穩定地形成薄且均勻的固體電解質層，則除離子傳導的惡化之外，還會產生短路。
[0008]另一方面，為了防止短路，也可以加厚固體電解質層的厚度，但厚度較厚的情況下，電池的大小變大，能量密度降低，而且導致內阻的增大。
[0009]為了解決以上問題，已知將使薄膜狀片(以下，支撐體)中包含固體電解質、固體電解質與支撐體一體化而成的固體電解質層用于全固體電池，全固體電池用支撐體中，提出了各種構成(例如參照專利文獻1～專利文獻5)。
[0010]現有技術文獻
[0011]專利文獻
[0012]專利文獻1：日本特開2014
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96311號公報
[0013]專利文獻2：日本特開2016
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31789號公報
[0014]專利文獻3：日本特開2020
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77488號公報
[0015]專利文獻4：日本特開2020
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161243號公報
[0016]專利文獻5：日本特開2017
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103146號公報

技術實現思路

[0017]專利技術要解決的問題
[0018]專利文獻1中提出了一種固體電解質片，其包含支撐體，所述支撐體為由電子絕緣性的無機纖維形成、孔隙率為80～99％的無紡布。該固體電解質片通過具有支撐體，從而自立性優異，能實現大面積化。
[0019]該支撐體為了形成自立化的片，在無紡布中包含40重量％以下的使纖維彼此粘接的粘結劑。由于包含40重量％以下的粘結劑，因此，得到了強度較強的支撐體，電池制造工序適合性優異。
[0020]然而，該支撐體中包含40重量％以下的粘結劑，因此，在支撐體內部因粘結劑而容易形成腳蹼那樣的層狀物質。因此，有時難以在支撐體的內部摻入固體電解質，成為內阻、界面電阻高的固體電解質層。作為結果，使用了專利文獻1的支撐體的全固體電池有時會成為電阻高的電池，期望進一步的低電阻化。
[0021]另外，支撐體的厚度有時較厚，形成固體電解質層后，有時會成為厚度較厚的固體電解質層。其結果，有時會成為內阻高的電池。
[0022]專利文獻2中提出了一種無紡布，其為在無紡布的表面和內部包含固體電解質的固體電解質片，且使用的無紡布的每平方米的重量為8g以下，厚度為10～25μm。
[0023]形成專利文獻2中記載的無紡布而作為支撐體的固體電解質層雖然具有自立性，但可以保持正極
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負極間的離子傳導所需的固體電解質，可以制作抑制了阻抗的上升的電池。
[0024]專利文獻3中提出了一種固體電解質片，其孔隙率為60％以上且95％以下，且厚度為5μm以上且低于20μm，且在具有耐熱性的支撐體中填充有固體電解質。記載了：該固體電解質片的厚度雖然薄，但是具有自立性，耐熱性也優異，因此，即使實施高溫下的加壓也可以防止短路。此外，該固體電解質片可以實施高溫加壓，因此，有助于固體電解質間的界面電阻的降低，可以實現電池的高功率化。
[0025]然而，使用了專利文獻2、專利文獻3中記載的支撐體的固體電解質層的固體電解質的填充有時不充分。因此，會成為內阻高的電池，期望進一步的低電阻化。
[0026]另外，固體電解質片具有自立性，但支撐體的強度有時較弱，強度較弱的情況下，固體電解質片形成工序中會導致支撐體的斷裂，因此，要求改善支撐體的物理強度。
[0027]專利文獻4中提出了一種鋰二次電池分隔件用無紡布基材，其特征在于，含有未拉伸聚酯纖維和濕熱粘接性纖維作為粘結劑纖維。記載了：未拉伸聚酯纖維通過壓延等熱壓處理而軟化或熔融，與其他纖維牢固地粘接。另外，濕熱粘接性纖維在濕潤狀態下發生流動或容易變形，體現粘接功能。記載了：無紡布基材中通過含有這些粘結劑，從而可以提供拉伸強度高、分隔件的生產率高的鋰二次電池分隔件用無紡布基材。
[0028]然而，該無紡布基材中所含的濕熱粘接性纖維如上述，體現粘接功能時，經過流動或變形，因此，該無紡布基材中的濕熱粘接性纖維無法保持纖維狀態，有時會封鎖纖維間
隙。進而，專利文獻4的無紡布基材的密度有時較高。其結果，固體電解質對支撐體內部的滲透變得不充分，難以將固體電解質均勻地填充至支撐體內部，因此，有時會成為內阻高的電池，尋求電池的進一步的低電阻化。
[0029]專利文獻5中提出了一種固體電解質片，其具有通過對成為支撐體的薄膜進行蝕刻處理而形成的多個貫通孔。記載了：通過將固體電解質填充至通過蝕刻處理而形成的貫通孔，從而可以提供能量密度、功率特性優異的全固體電池。
[0030]然而，制作專利文獻5的固體電解質片的情況下，為了將固體電解質填充至貫通孔，將固體電解質僅填充至所形成的貫通孔的內部。因此，在固體電解質片與正極或負極的界面處，會產生作為絕緣物的支撐體與正極或負極的界面。亦即，固體電解質片與正極或負極的界面的電阻容易變高，即使為使用了該支撐體本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種支撐體，其特征在于，其為鋰離子二次電池的固體電解質層中所含的支撐體，所述支撐體為透氣度為1～50L/cm2/分鐘、厚度為5～30μm、密度為0.15～0.45g/cm3的范圍的無紡布。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：森本健太，小川健太郎，黑巖正寬，
申請(專利權)人：日本高度紙工業株式會社，
類型：發明
國別省市：