(57)【要約】      （修正有）【課題】電解質層から基材を容易に剥離できる電解質シートを提供すること。【解決手段】基材２と、基材２上に設けられた電解質層３と、を備え、基材２の少なくとも一部が、基材２と電解質層３とを目視によって互いに識別可能なように着色している電解質シート１。基材２が、可視光領域に吸収を有するポリマで形成されており、ポリマがポリイミドである電解質シート１。電解質層３が、ポリマと、電解質塩と、溶媒とを含有し、更に酸化物粒子を含有する電解質シート１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材上に設けられた電解質層と、を備え、
前記基材の少なくとも一部が、前記基材と前記電解質層とを目視によって互いに識別可能なように着色している、電解質シート。
【請求項２】
前記基材が、可視光領域に吸収を有するポリマで形成されている、請求項１に記載の電解質シート。
【請求項３】
前記ポリマがポリイミドである、請求項２に記載の電解質シート。
【請求項４】
前記電解質層が、ポリマと、電解質塩と、溶媒とを含有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電解質シート。
【請求項５】
前記電解質層が、酸化物粒子を更に含有する、請求項４に記載の電解質シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型電子機器、電気自動車等の普及により、高性能な二次電池が必要とされている。従来の二次電池は、可燃性の有機溶媒を含む電解液が使用されていたため、安全性の点で懸念があった。そこで、より安全性の高い二次電池として、固体電解質を用いた固体電池が開発されている。固体電解質としては、有機高分子固体電解質、無機固体電解質等が知られているが、これらの固体電解質は、シート状に形成されて固体電池に用いられることが多い。
【０００３】
例えば特許文献１には、固体電解質スラリーを基材に塗工する工程と、基材に塗工された固体電解質スラリーを乾燥し、基材上に固体電解質層を形成する工程と、を含む固体電解質シートの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−０６２７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているような固体電解質シートを用いて固体電池を作製する場合、固体電解質層から基材を剥離した上で、固体電解質層を電極間に配置する。しかし、従来の固体電解質シートでは、基材及び固体電解質シートがいずれも無色透明であるため、基材と固体電解質層とを目視によって互いに識別しづらく、基材を剥離することが難しい。
【０００６】
本発明は、電解質層から基材を容易に剥離できる電解質シートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面は、基材と、基材上に設けられた電解質層と、を備え、基材の少なくとも一部が、基材と電解質層とを目視によって互いに識別可能なように着色している、電解質シートである。
【０００８】
この電解質シートでは、基材の少なくとも一部が、基材と電解質層とを目視によって互いに識別可能なように着色しているため、電解質層から基材を剥離する際に、基材を目視によって容易に認識できる。したがって、この電解質シートでは、電解質シートから基材を容易に剥離できる。
【０００９】
基材は、可視光領域に吸収を有するポリマで形成されていてよい。この場合、基材に着色剤を添加する必要がないため、着色剤による電解質シートへの悪影響を避けることができる。この上記ポリマは、ポリイミドであってよい。この場合、基材が耐熱性に優れるため、電解質シートの製造において加熱が必要な場合にも、好適に電解質シートを得ることができる。
【００１０】
電解質層は、ポリマと、電解質塩と、溶媒とを含有していてよい。電解質層は、酸化物粒子を更に含有していてよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電解質層から基材を容易に剥離できる電解質シートを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係る電解質シートを示す斜視図である。
【図２】他の一実施形態に係る電解質シートを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を適宜参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
図１は、一実施形態に係る電解質シートを示す斜視図である。図１に示すように、一実施形態に係る電解質シート１は、基材２と、基材２上に設けられた電解質層３とを備えている。
【００１５】
電解質層３は、一実施形態において、ポリマと、電解質塩と、溶媒と、を含有する。電解質層の厚さは、５μｍ以上であってよく、１００μｍ以下であってよい。
【００１６】
ポリマは、好ましくは、四フッ化エチレン及びフッ化ビニリデンからなる群より選ばれる第１の構造単位を有する。
【００１７】
ポリマは、好ましくは、１種又は２種以上のポリマであり、１種又は２種以上のポリマを構成する構造単位の中には、上述した第１の構造単位と、ヘキサフルオロプロピレン、アクリル酸、マレイン酸、エチルメタクリレート、及びメチルメタクリレートからなる群より選ばれる第２の構造単位とが含まれていてもよい。すなわち、第１の構造単位及び第２の構造単位は、１種のポリマに含まれてコポリマを構成していてもよく、それぞれ別のポリマに含まれて、第１の構造単位を有する第１のポリマと、第２の構造単位を有する第２のポリマとの少なくとも２種のポリマを構成していてもよい。
【００１８】
ポリマは、具体的には、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマなどであってよい。
【００１９】
ポリマは、ポリエチレンオキシド等のポリエーテル系ポリマ、ポリエチレンカーボネート等のポリカーボネート系ポリマ、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系ポリマ、ポリアクリロニトリル等のニトリル系ポリマ、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウム）−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド等のイオン性ポリマであってもよい。これらのポリマは、単独重合体又はこれらのポリマを構成する構造単位を含む共重合体であってもよい。
【００２０】
ポリマの含有量は、電解質層全量を基準として、３質量％以上であってよく、５０質量％以下であってよい。
【００２１】
電解質塩は、好ましくは、リチウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩、及びマグネシウム塩からなる群より選ばれる少なくとも１種である。電解質塩は、リチウムカチオン、ナトリウムカチオン、カルシウムカチオン、又はマグネシウムカチオンであるカチオン成分と、下記のアニオン成分との塩であってよい。
【００２２】
電解質塩のアニオン成分は、ハロゲン化物イオン（Ｉ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−等）、ＳＣＮ−、ＢＦ４−、ＢＦ３（ＣＦ３）−、ＢＦ３（Ｃ２Ｆ５）−、ＰＦ６−、ＣｌＯ４−、ＳｂＦ６−、Ｎ（ＳＯ２Ｆ）２−、Ｎ（ＳＯ２ＣＦ３）２−、Ｎ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２−、Ｎ（ＳＯ２Ｃ４Ｆ９）２−、Ｂ（Ｃ６Ｈ５）４−、Ｂ（Ｏ２Ｃ２Ｈ４）２−、Ｃ（ＳＯ２Ｆ）３−、Ｃ（ＳＯ２ＣＦ３）３−、ＣＦ３ＣＯＯ−、ＣＦ３ＳＯ２Ｏ−、Ｃ６Ｆ５ＳＯ２Ｏ−、Ｂ（Ｏ２Ｃ２Ｏ２）２−等であってよい。
【００２３】
電解質塩の含有量は、電解質層全量を基準として、１０質量％以上であってよく、６０質量％以下であってよい。
【００２４】
溶媒は、グライム及びイオン液体からなる群より選ばれる少なくとも１種であってよい。
【００２５】
グライムは、下記式（１）で表される化合物であってよい。
【００２６】
Ｒ１Ｏ−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ−Ｒ２      （１）
式（１）中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、炭素数４以下のアルキル基又は炭素数４以下のフルオロアルキル基を表し、ｎは１〜６の整数を表す。Ｒ１とＲ２は、それぞれ独立に、好ましくはＣＨ３、Ｃ２Ｈ５のいずれかである。
【００２７】
グライムは、具体的には、モノグライム（ｎ＝１）、ジグライム（ｎ＝２）、トリグライム（ｎ＝３）、テトラグライム（ｎ＝４）、ペンタグライム（ｎ＝５）、ヘキサグライム（ｎ＝６）であってよい。
【００２８】
電解質層３が溶媒としてグライムを含有する場合、グライムの一部又は全部は、電解質塩と錯体を形成していてよい。
【００２９】
イオン液体は、以下のアニオン成分及びカチオン成分を含有する。なお、本明細書におけるイオン液体は、−２０℃以上で液状の物質である。
【００３０】
イオン液体のアニオン成分は、特に限定されないが、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−等のハロゲンのアニオン、ＢＦ４−、Ｎ（ＳＯ２Ｆ）２−等の無機アニオン、Ｂ（Ｃ６Ｈ５）４−、ＣＨ３ＳＯ２Ｏ−、ＣＦ３ＳＯ２Ｏ−、Ｎ（ＳＯ２Ｆ）２−、Ｎ（ＳＯ２Ｃ４Ｆ９）２−、Ｎ（ＳＯ２ＣＦ３）２−、Ｎ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２−等の有機アニオンなどであってよい。
【００３１】
イオン液体のカチオン成分は、好ましくは、鎖状四級オニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ピリジニウムカチオン、及びイミダゾリウムカチオンからなる群より選ばれる少なくとも１種である。
【００３２】
溶媒は、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等の環状カーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート、スクシノニトリル等の柔粘性結晶等であってもよい。
【００３３】
溶媒の含有量は、電解質層全量を基準として、１０質量％以上であってよく、６０質量％以下であってよい。電解質塩と溶媒との合計の含有量は、電解質層全量を基準として、１０質量％以上であってよく、８０質量％以下であってよい。
【００３４】
電解質層３は、酸化物粒子を更に含有してもよい。酸化物粒子は、例えば無機酸化物の粒子である。無機酸化物は、例えば、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｎａ、Ｋ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｂ、Ｇｅ等を構成元素として含む無機酸化物であってよい。酸化物粒子は、好ましくは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＯＯＨ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２、及びＢａＴｉＯ３からなる群より選ばれる少なくとも１種の粒子である。酸化物粒子は、希土類金属の酸化物であってもよい。
【００３５】
酸化物粒子の平均粒径は、０．００５μｍ以上であってよく、５μｍ以下であってよい。酸化物粒子の平均粒径は、レーザー回折法により測定され、体積累積粒度分布曲線を小粒径側から描いた場合に、体積累積が５０％となる粒子径に対応する。
【００３６】
酸化物粒子の含有量は、電解質層全量を基準として、５質量％以上であってよく、６０質量％以下であってよい。
【００３７】
基材２は、例えば、フィルム状に成形されたポリマ（ポリマフィルム）である。基材２の厚さは、５μｍ以上であってよく、１００μｍ以下であってよい。
【００３８】
基材２は、一実施形態において、基材２の全体にわたって着色している。この場合は、基材２は、例えば、可視光領域（３８０〜７８０ｎｍ）に吸収を有する有色のポリマで形成されていてよく、可視光領域に吸収を有さない無色のポリマと、当該無色のポリマに分散され、可視光領域に吸収を有する着色剤とから形成されていてもよい。基材２は、着色剤による電解質シートへの悪影響を避けることができる観点から、好ましくは有色のポリマで形成されており、より好ましくは有色のポリマのみで形成されている。
【００３９】
有色のポリマは、基材の耐熱性を向上させ、電解質シートの製造において加熱が必要な場合にも、好適に電解質シートを得ることができる観点から、好ましくはポリイミドである。無色のポリマは、ポリエチレンテレフタレート、ポリ四フッ化エチレン等であってよい。着色剤は、公知の着色剤であってよい。
【００４０】
この電解質シート１では、電解質層３が例えば無色であるのに対し、基材２は、基材２と電解質層３とを目視によって互いに識別可能なように着色しているため、電解質層３から基材２を剥離する際に、基材２を目視によって容易に認識できる。したがって、この電解質シート１では、電解質層３から基材２を容易に剥離できる。また、この電解質シート１を用いる場合、電解質シート１の提供者が使用者に対して、使用時に剥離すべき基材２の色を指定することができ、使用者の誤認（基材２と電解質層３の取り違い）を避けられる。加えて、仮に電解質層３の使用時に基材２が混入した場合であっても、混入した基材２を目視によって容易に発見及び除去できる。
【００４１】
電解質シートは、上記実施形態以外の実施形態をとり得る。図２は、他の一実施形態に係る電解質シートを示す斜視図である。上記実施形態では、基材２は、基材２の全体にわたって着色しているが、図２に示すように、基材２の一部が着色していてもよい。
【００４２】
図２（ａ）に示す電解質シート１１では、基材１２が、可視光領域に吸収を有する着色領域１２ａと、可視光領域に吸収を有さない無着色領域１２ｂとで構成されており、着色領域１２ａ及び無着色領域１２ｂが、それぞれ基材１２の略半分を占めている。着色領域１２ａ及び無着色領域１２ｂの占める割合は、任意であってよい。
【００４３】
着色領域１２ａは、有色のポリマで形成されていてよく、無色のポリマと、当該無色のポリマに分散された着色剤とから形成されていてもよい。無着色領域１２ｂは、無色のポリマで形成されていてよい。
【００４４】
図２（ｂ）に示す電解質シート２１では、基材２２が、可視光領域に吸収を有する着色領域２２ａと、可視光領域に吸収を有さない無着色領域２２ｂとで構成されており、着色領域２２ａが、矩形の基材２２の一の角部に設けられている。着色領域２２ａは、例えば、平面三角形状に形成されている。着色領域２２ａの平面形状は、三角形に限られず、任意であってよい。
【００４５】
これらの実施形態においても、電解質層から基材を剥離する際に、基材を目視によって容易に認識できるため、基材の剥離が容易となる。加えて、例えば電解質層から基材を剥がし始めるべき位置に着色領域を設けることにより、電解質シートの提供者が使用者に対して、基材を剥がし始めるべき位置を容易に示すことができる。
【００４６】
他の一実施形態では、基材が規則的に又は不規則に着色しており、着色領域がパターン（模様）を形成していてもよい。他の一実施形態では、基材の電解質層と反対側に、着色した着色部が基材とは別体として設けられていてもよい（すなわち、着色部が目印として機能してもよい）。
【００４７】
他の一実施形態では、基材の電解質層と反対側の表面が凹凸を有していてもよい。この場合、基材と電解質層とを目視によって互いに識別することが更に容易になる。
【符号の説明】
【００４８】
１，１１，２１…電解質シート、２，１２，２２…基材、３…電解質層。
【図１】
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【図２】
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