特許 7429753 電解質及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-31

(45)【発行日】2024-02-08

(54)【発明の名称】電解質及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/0565 20100101AFI20240201BHJP

   H01M 10/0568 20100101ALI20240201BHJP

   H01M 10/0569 20100101ALI20240201BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20240201BHJP

   G02F 1/1516 20190101ALI20240201BHJP

   G02F 1/1523 20190101ALI20240201BHJP

   H01G 11/56 20130101ALI20240201BHJP

   H01G 11/62 20130101ALI20240201BHJP

   H01G 11/60 20130101ALI20240201BHJP

   H01G 11/58 20130101ALI20240201BHJP

   H01G 11/64 20130101ALI20240201BHJP

【ＦＩ】

H01M10/0565

H01M10/0568

H01M10/0569

H01M10/052

G02F1/1516

G02F1/1523

H01G11/56

H01G11/62

H01G11/60

H01G11/58

H01G11/64

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022169631

(22)【出願日】2022-10-24

(65)【公開番号】P2023073211

(43)【公開日】2023-05-25

【審査請求日】2022-10-25

(31)【優先権主張番号】110142346

(32)【優先日】2021-11-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】522415771

【氏名又は名称】捷能科技股▲ふぇん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100083116

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲三

(72)【発明者】

【氏名】林 士淵

(72)【発明者】

【氏名】田 孝通

(72)【発明者】

【氏名】▲温▼ 治宇

(72)【発明者】

【氏名】楊 懋▲つん▼

【審査官】冨士 美香

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０７０９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１１３９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５３１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１８６０５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／０５６５

Ｈ０１Ｍ １０／０５６８

Ｈ０１Ｍ １０／０５６９

Ｈ０１Ｍ １０／０５２

Ｇ０２Ｆ １／１５１６

Ｇ０２Ｆ １／１５２３

Ｈ０１Ｇ １１／５６

Ｈ０１Ｇ １１／６２

Ｈ０１Ｇ １１／６０

Ｈ０１Ｇ １１／５８

Ｈ０１Ｇ １１／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高分子材料と、リチウム塩と、有機溶媒と、可塑剤と、イオン性溶液と、補助材料と、を含み、これらを混練してコロイド状にしたものであり、該高分子材料は２０重量％以上４５重量％以下、該リチウム塩は２重量％以上２０重量％以下、該有機溶媒は１０重量％以上３０重量％以下、該可塑剤は１０重量％以上３０重量％以下、該イオン性溶液は１重量％以上２重量％以下、該補助材料は１重量％以上２重量％以下である電解質であって、
該高分子材料は、熱可塑性高分子材料又は熱硬化性高分子材料であり、ポリビニルブチラール、酢酸ビニル共重合体、エポキシ樹脂及びポリエチレンからなる群から選択される少なくとも１種の材料であり、
該リチウム塩は、ヘキサフルオロリン酸リチウム、テトラフルオロホウ酸リチウム、過塩素酸リチウム、ヘキサフルオロヒ素酸リチウム、トリフルオロメチルスルホン酸リチウム、ビス（シュウ酸）ホウ酸リチウム、リチウムジフルオロ（オキサラト）ボレート、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド、ジフルオロリン酸リチウム及びテトラフルオロシュウ酸リン酸リチウムからなる群から選択される少なくとも１種の材料であり、
該有機溶媒はプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、酪酸プロピル、Ｎ－メチル－ピロリジン及びジメチルカーボネートからなる群から選択される少なくとも１種の材料であり、
該可塑剤はジエチレングリコールブチルエーテル又はアジピン酸から選択され、
該イオン性溶液は主シクロプロピルに塩素酸根を持つ〔（Ｐｍｉｍ）（ＣｌＯ _４ ）〕であり、
該補助材料は任意の色の色材であるトナー、ＵＶ吸収剤、光安定剤、温度安定剤及び１０ ^５ ～１０ナノサイズの任意の形状の粒子で構成されるシリコン粉末からなる群から選択される少なくとも１種の材料であることを特徴とする電解質。

【請求項2】

高分子材料を５０～７０℃の反応温度で１５～３０分間反応させ、脱水乾燥して乾燥高分子材料を得る乾燥ステップと、
該乾燥高分子材料をリチウム塩、有機溶媒、可塑剤、イオン性溶液及び補助材料と均一に撹拌し、コロイド電解質を得る材料混合ステップと、
該コロイド電解質を７０～１４０℃の反応温度で２～１０分間反応させ、混練機を利用して該コロイド電解質を機械力及び化学作用により均一に混合する混練ステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の電解質の製造方法。

【請求項3】

該混練ステップで混練した該コロイド電解質を１００～１４０℃の作動温度、０．２～１ＭＰａの押出圧力で押し出し、高速カッターを利用して造粒しながら、急速な降温及び乾燥をし、顆粒のサイズが１～３０ｍｍの顆粒状電解質を製造する押出造粒ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の電解質の製造方法。

【請求項4】

該混練ステップで混練した該コロイド電解質を８０～１５０℃で加熱して溶融し、流動性コロイドとし、開口径サイズを調整可能なスリット状吐出口を先端に有する、塗布ヘッドのキャビティに該流動性コロイドを前記キャビティの圧力により注入し、該流動性コロイドを該スリット状吐出口から均一に流出させ、離型膜上に塗布して粘着膜構造を形成し、次に、エアナイフにより急速に降温し、厚さを制御してコロイド電解質膜を形成する、第１コロイド電解質膜形成ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の電解質の製造方法。

【請求項5】

該押出造粒ステップで製造された該顆粒状電解質を７０～１４０℃の反応温度で２～１０分間反応させ、混練して該顆粒状電解質を第２コロイド電解質とし、該第２コロイド電解質を８０～１５０℃で加熱して溶融し、流動性コロイドとし、開口径サイズを調整可能なスリット状吐出口を先端に有する塗布ヘッドのキャビティに該流動性コロイドを前記キャビティの圧力により注入し、該流動性コロイドを該スリット状吐出口から均一に流出させ、離型膜上に塗布して粘着膜構造を形成し、次に、エアナイフにより急速に降温し、粘着膜の厚さを制御して、コロイド電解質膜を形成する、第２コロイド電解質膜形成ステップをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の電解質の製造方法。

【請求項6】

該混練ステップで混練した該コロイド電解質を押出温度８０～１６０℃、エアナイフ噴射口の風圧９５～１０００ ｋＰａ、押出圧力約０．５～１ＭＰａで加熱して押し出し、厚さ０．００５～３ｍｍのコロイド電解質膜を形成する、第３コロイド電解質膜形成ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の電解質の製造方法。

【請求項7】

該押出造粒ステップで製造された該顆粒状電解質を、押出延流法により７０～１４０℃で加熱して粘稠状コロイドとし、次に、該粘稠状コロイドを押出温度８０～１６０℃、エアナイフ噴射口の風圧９５～１０００ｋＰａ、押出圧力０．５～１ ＭＰａで加熱して押し出し、厚さ０．００５～３ｍｍのコロイド電解質膜を形成する第４コロイド電解質膜形成ステップをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の電解質の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電解質及びその製造方法、特にコロイド電解質、及び該コロイド電解質を混練方式で製造する製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

現在の電解質の形態には、固体、液体やコロイドなどがある。液体電解質はイオン伝導率が高く、通電の効果が良いが、流動性を有するため、長時間使用されたり外力に押されたりすると、液漏れが生じやすく、電子部品が作動できなくなる。さらに、液体電解質には強酸や強アルカリなどの溶媒が含まれており、これらの溶媒が漏れると安全上のリスクを招く。固体電解質は、液体電解質の代わりに高分子や無機金属酸化物を用いることで、液体電解質の液漏れの問題を解決できるが、固体電解質と電極との間にインタフェース抵抗が存在するため、固体電解質のイオン伝導率が高くなく、電子部品の性能が望ましくない。コロイド電解質は固体電解質と液体電解質の間のものであり、双方の優位性を持ち、将来の電解質材料の主流となる。しかし、現在一般的なコロイド電解質には、濃度分布が不均一であり、光透過性が悪く、伝導率が低いなどの問題があり、このため、従来のコロイド電解質を改良する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の１つの目的は、高粘着性、高透光率及び高伝導率の特性を同時に備える電解質を提供することである。

【0004】

本発明の別の目的は、完成品が保存されやすく、生産力を高めるという特徴がある電解質の製造方法を提供する。

【0005】

本発明のさらなる目的は、エレクトロクロミック技術、ポリマーリチウム電池、スーパーキャパシタンス及びスーパーバッテリーなど、電気化学エネルギー貯蔵や省エネ技術の分野に有用であるコロイド電解質、及び該コロイド電解質を混練方式で製造する製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記及び他の目的を達成させるために、本発明の電解質は、高分子材料と、リチウム塩と、有機溶媒と、可塑剤と、イオン性溶液と、補助材料と、を含み、これらを混練してコロイド状にしたものであり、該高分子材料は約２０～４５重量％、該リチウム塩は約２～２０重量％、該有機溶媒は約１０～３０重量％、該可塑剤は約１０～３０重量％、該イオン性溶液は約１～４重量％、該補助材料は約１～４重量％である。

【0007】

上記及び他の目的を達成させるために、本発明の電解質の製造方法は、高分子材料を約５０～７０℃の反応温度で約１５～３０分間反応させ、脱水乾燥して乾燥高分子材料を得る乾燥ステップと、該乾燥高分子材料をリチウム塩、有機溶媒、可塑剤、イオン性溶液及び補助材料と均一に撹拌し、コロイド電解質を得る材料混合ステップと、該コロイド電解質を７０～１４０℃の反応温度で約２～１０分間反応させ、混練して該コロイド電解質を均一にする混練ステップと、を含む。

【0008】

本発明のいくつかの実施例では、該高分子材料は熱可塑性高分子材料又は熱硬化性高分子材料であり、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）及びポリエチレン（ＰＥ）からなる群から選択される少なくとも１種の材料又は他の代替可能な材料である。

【0009】

本発明のいくつかの実施例では、該リチウム塩は、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）、テトラフルオロホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ_４）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）、ヘキサフルオロヒ素酸リチウム（ＬｉＡｓＦ_６）、トリフルオロメチルスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３）、ビス（シュウ酸）ホウ酸リチウム（ＬｉＢＯＢ）、リチウムジフルオロ（オキサラト）ボレート（ＬｉＯＤＦＢ）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＴＦＳＩ）、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳＩ）、ジフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＯ_２Ｆ_２）及びテトラフルオロシュウ酸リン酸リチウム（ＬｉＦＯＰ）からなる群から選択される少なくとも１種の材料又は他の代替可能な材料である。

【0010】

本発明のいくつかの実施例では、該有機溶媒はプロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、酪酸プロピル（γ－ＢＬ）、Ｎ－メチル－ピロリジン（ＮＭＰ）及びジメチルカーボネート（ＤＭＣ）からなる群から選択される少なくとも１種の材料又は他の代替可能な材料である。

【0011】

本発明のいくつかの実施例では、該可塑剤は、ジエチレングリコールブチルエーテル（Ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｇｌｙｃｏｌ Ｍｏｎｏｂｕｔｙｌ Ｅｔｈｅｒ）又はアジピン酸（Ａｄｉｐｉｃ ａｃｉｄ）から選択される。

【0012】

本発明のいくつかの実施例では、該イオン性溶液は、実質的には、主シクロプロピルから構成される。

【0013】

本発明のいくつかの実施例では、該補助材料はトナー、ＵＶ吸収剤、光安定剤、温度安定剤及びシリコン粉末からなる群から選択される少なくとも１種の材料である。

【0014】

本発明のいくつかの実施例では、該混練ステップで混練した該コロイド電解質を押し出し、高速カッターを利用して造粒しながら、急速な降温及び乾燥をし、顆粒状電解質を製造する押出造粒ステップをさらに含む。

【0015】

本発明のいくつかの実施例では、該押出造粒ステップでは、作動温度は約１００～１４０℃であり、押出圧力は約０．２～１メガパスカル（ＭＰａ）であり、製造された該顆粒状電解質の顆粒のサイズが約１～３０ｍｍである。

【0016】

本発明のいくつかの実施例では、該混練ステップで混練した該コロイド電解質を８０～１５０℃で加熱して溶融し、流動性コロイドとし、開口径サイズを調整可能なスリット状吐出口を先端に有する塗布ヘッドのキャビティに該流動性コロイドを前記キャビティの圧力により注入し、該流動性コロイドを該スリット状吐出口から均一に流出させ、離型膜上に塗布して粘着膜構造を形成し、次に、エアナイフにより急速に降温し、厚さを制御してコロイド電解質膜を形成する第１コロイド電解質膜形成ステップをさらに含む。

【0017】

本発明のいくつかの実施例では、該押出造粒ステップで製造された該顆粒状電解質を約７０～１４０℃の反応温度で約２～１０分間反応させ、混練して該顆粒状電解質を第２コロイド電解質とし、該第２コロイド電解質を約８０～１５０℃で加熱して溶融し、流動性コロイドとし、開口径サイズを調整可能なスリット状吐出口を先端に有する塗布ヘッドのキャビティに該流動性コロイドを前記キャビティの圧力により注入し、該流動性コロイドを該スリット状吐出口から均一に流出させ、離型膜上に塗布して粘着膜構造を形成し、エアナイフにより急速に降温し、粘着膜の厚さを制御してコロイド電解質膜を形成する第２コロイド電解質膜形成ステップをさらに含む。

【0018】

本発明のいくつかの実施例では、該混練ステップで混練した該コロイド電解質体を押出温度約８０～１６０℃、エアナイフ噴射口の風圧約９５～１０００キロパスカル（ｋＰａ）、押出圧力約０．５～１メガパスカル（ＭＰａ）で加熱して押し出し、厚さ約０．００５～３ｍｍのコロイド電解質膜を形成する、第３コロイド電解質膜形成ステップをさらに含む。

【0019】

本発明のいくつかの実施例では、該押出造粒ステップで製造された該顆粒状電解質を、押出延流法により約７０～１４０℃で加熱して粘稠状コロイドとし、次に、該粘稠状コロイドを押出温度約８０～１６０℃、エアナイフ噴射口の風圧約９５～１０００キロパスカル（ｋＰａ）、押出圧力約０．５～１メガパスカル（ＭＰａ）で加熱して押し出し、厚さ約０．００５～３ｍｍのコロイド電解質膜を形成する、第４コロイド電解質膜形成ステップをさらに含む。

【発明の効果】

【0020】

本発明の有益な効果は以下の通りである。

【0021】

本発明のコロイド電解質では、特定成分及び各成分間の特定の割合を採用し、混練により各成分を均一に分散させることによって、該コロイド電解質は、凝集機械的性質が高いため低流動性を有する。イオン伝導率も固体電解質よりも明らかに向上し、イオン伝導率が高い、スペーサを必要としない、ガラスやプラスチックなどの粘着に有用であるなどの特性を実現する。安全性が高いので液漏れを回避し、また、高粘着性、高透光率及び高伝導率を有する。

【0022】

本発明の電解質は、エレクトロクロミックデバイスの電解質層に利用可能であり、また、粘着技術を利用して作製できる。また、従来のエネルギー貯蔵部品例えばスーパーキャパシタンス、リチウムポリマー電池、スーパーバッテリーの電解質は全てセパレータと組み合わせて電極から隔離されて、電極導通を回避することができる。これらを比較すると、本発明の電解質は粘着膜にした場合、２つの電極間にスペーサ及びイオン伝達や電子バリアのためのものとして使用できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の電解質の製造方法の一実施例のフローチャートである。

【図2】本発明の電解質の製造方法の別の実施例フローチャートである。

【図3】本発明の電解質の製造方法の別の実施例フローチャートである。

【図4】本発明の電解質の製造方法の別の実施例フローチャートである。

【図5】本発明の電解質の製造方法の別の実施例フローチャートである。

【図6】本発明の電解質の製造方法の別の実施例フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

図１は本発明の電解質の製造方法の一実施例のフローチャートである。図１に示すように、本実施例の電解質は、高分子材料と、リチウム塩と、有機溶媒と、可塑剤と、イオン性溶液と、補助材料と、を含み、これらを混練してコロイド状にしたものである。該高分子材料は約２０～４５重量％、該リチウム塩は約２～２０重量％、該有機溶媒は約１０～３０重量％、該可塑剤は約１０～３０重量％、該イオン性溶液は約１～４重量％、該補助材料は約１～４重量％である。

【0025】

好ましくは、該高分子材料は、熱可塑性高分子材料又は熱硬化性高分子材料であり、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）及びポリエチレン（ＰＥ）からなる群から選択される少なくとも１種の材料又は他の代替可能な材料である。本実施例では、該熱可塑性高分子材料はポリビニルブチラール（ＰＶＢ）であり、主にイオン伝導経路を提供するものとして機能し、コロイド電解質の粘着度及びイオン伝導率を向上させるとともに、優れた電子絶縁性を有する。

【0026】

好ましくは、該リチウム塩は、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）、テトラフルオロホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ_４）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）、ヘキサフルオロヒ素酸リチウム（ＬｉＡｓＦ_６）、トリフルオロメチルスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３）、ビス（シュウ酸）ホウ酸リチウム（ＬｉＢＯＢ）、リチウムジフルオロ（オキサラト）ボレート（ＬｉＯＤＦＢ）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＴＦＳＩ）、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳＩ）、ジフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＯ_２Ｆ_２）及びテトラフルオロシュウ酸リン酸リチウム（ＬｉＦＯＰ）からなる群から選択される少なくとも１種の材料又は他の代替可能な材料である。本実施例では、該リチウム塩は過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）であり、解離してイオンを生成することができ、該熱可塑性高分子間で移動することで好ましいイオン伝導機能を付与する。

【0027】

好ましくは、該有機溶媒はプロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、酪酸プロピル（γ－ＢＬ）、Ｎ－メチル－ピロリジン（ＮＭＰ）及びジメチルカーボネート（ＤＭＣ）からなる群から選択される少なくとも１種の材料又は他の代替可能な材料である。該有機溶媒はリチウムイオンを伝達する場所を提供し、イオンが該リチウム塩から解離することを補助する。該有機溶媒は好ましくは高沸点の特性を有する。

【0028】

好ましくは、該可塑剤はジエチレングリコールブチルエーテル（Ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｇｌｙｃｏｌ Ｍｏｎｏｂｕｔｙｌ Ｅｔｈｅｒ）又はアジピン酸（Ａｄｉｐｉｃ ａｃｉｄ）から選ばれる。本実施例では、該可塑剤はジエチレングリコールブチルエーテルである。該可塑剤の添加により電解質の透光性が向上し、電解質の適用性が向上し、特にエレクトロクロミックデバイス（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｒｏｍｉｃ ｄｅｖｉｃｅ／ＥＣＤ）への適用が可能になる。

【0029】

好ましくは、該イオン性溶液は実質的には主シクロプロピルから構成される。本実施例では、該イオン性溶液は主シクロプロピルに塩素酸根を持つ〔（Ｐｍｉｍ）（ＣｌＯ_４）〕ものである。該イオン性溶液は、リチウムイオン以外の伝導イオンを提供し、電解質のイオン濃度を高め、また、リチウムイオンの環境安定性を高める。

【0030】

好ましくは、該補助材料はトナー、ＵＶ吸収剤、光安定剤、温度安定剤及びシリコン粉末からなる群から選択される少なくとも１種の材料である。該トナーは任意の色の色材であってもよく、フィルタリングや深さの調整用として有用である。該ＵＶ吸収剤は二酸化チタン、２－（２'－ヒドロキシ－５'－ｔｅｒｔ－オクチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２－（２'－ヒドロキシ－５'－ｔｅｒｔ－オクチルフェニル）ベンゾトリアゾールとトリアゾールとの混合物から構成され、接着材の寿命を延ばし、耐候性を向上させることができる。該光安定剤はペンタエリトリトールテトラキス［３－（３,５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオナートを主材料として構成され、ＵＶ光を吸収した高分子の酸化分解による変質を回避できる。該温度安定剤はエチレングリコール（ＥＧ）を主材料として構成され、接着材の耐低温凍結性や耐高温揮発性を向上させる。シリコン粉末は１０^５～１０ナノサイズの任意の形状の粒子であってもよく、接着材の機械的特性や電気絶縁特性を向上させる。

【0031】

該熱可塑性高分子、該リチウム塩及び該有機溶媒を混合した後、該熱可塑性高分子は該有機溶媒で膨潤させて高分子網目を形成する。該熱可塑性高分子の主鎖又は側鎖上の高陰電性原子（例えば酸素）又はヒドロキシ基（即ちＯＨ－）は不対電子（ｕｎｐａｉｒｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎ）を有する。このため、該リチウム塩から解離されたリチウムイオン（Ｌｉ＋）は該熱可塑性高分子と一時的な配位結合を形成し、該高分子網目内を伝達しやすくなる。該有機溶媒の存在はリチウムイオンの別の伝導方式を提供し、リチウムイオンが該有機溶媒を介して上記コロイド状高分子電解質内を移動できるようにする。

【0032】

本実施例の電解質の製造方法は、高分子材料を約５０～７０℃の反応温度で約１５～３０分間反応させ、脱水乾燥して乾燥高分子材料を得る乾燥ステップＳ０と、該乾燥高分子材料をリチウム塩、有機溶媒、可塑剤、イオン性溶液及び補助材料と均一に撹拌し、コロイド電解質を得る材料混合ステップＳ１と、該コロイド電解質を約７０～１４０℃の反応温度で約２～１０分間反応させ、混練して該コロイド電解質を均一にする混練ステップＳ２と、を含む。本実施例では、該材料混合ステップＳ１では、撹拌器により撹拌し、該混練ステップＳ２では、混練機を利用して該コロイド電解質を機械力及び化学作用により均一に混合する。

【0033】

図２は本発明の電解質の製造方法の別の実施例のフローチャートである。図２に示すように、好ましくは、本実施例の方法は、該混練ステップＳ２で混練した該コロイド電解質を押し出し、高速カッターを利用して造粒しながら、急速な降温及び乾燥をし、顆粒状電解質を製造する押出造粒ステップＳ３をさらに含む。本実施例では、該コロイド電解質はスクリューにより押し出された後、造粒機を利用して高速カッターにより急速な降温及び乾燥をし、顆粒状電解質となり、このようにして、完成品の保存が容易になり、後続のプロセスへの利用に有利である。降温及び乾燥に関しては、例えば水又は有機溶媒で降温してから、風乾方式で乾燥してもよい。

【0034】

好ましくは、該押出造粒ステップＳ３は、作動温度約１００～１４０℃、押出圧力約０．２～１メガパスカル（ＭＰａ）であり、製造された該顆粒状コロイド電解質の顆粒サイズは約１～３０ｍｍである。本実施例では、電解質顆粒のサイズは４ｍｍであり、作動温度は１０５℃であり、押出圧力は０．８メガパスカル（ＭＰａ）である。

【0035】

図３は本発明の電解質の製造方法の別の実施例のフローチャートである。図３に示すように、好ましくは、後続のプロセスでの取り扱い性から、本実施例の電解質の製造方法は、該混練ステップＳ２で混練した該コロイド電解質を約８０～１５０℃で加熱して溶融し、流動性コロイドとし、開口径サイズを調整可能なスリット状吐出口を先端に有する塗布ヘッドのキャビティに該流動性コロイドを上記キャビティの圧力により注入し、該流動性コロイドを該スリット状吐出口から均一に流出させ、離型膜上に塗布して粘着膜構造を形成し、エアナイフにより急速に降温し、厚さを制御してコロイド電解質膜を形成する第１コロイド電解質膜形成ステップＳ４１をさらに含む。本実施例では、加熱溶融温度を９５℃とし、開口径サイズを調整可能なスリット状吐出口を先端に有する塗布ヘッドのキャビティに該流動性コロイドを上記キャビティの圧力により注入し、該流動性コロイドを塗布ヘッドのスリット状吐出口から均一に流出させ、該流動性コロイドを離型膜上に塗布するにつれて粘着膜構造を構成し、粘着膜をエアナイフにより急速に降温し、粘着膜の厚さを制御して、コロイド電解質膜を形成する。

【0036】

図４は本発明の電解質の製造方法の別の実施例のフローチャート。図４に示すように、好ましくは、後続のプロセスでの取り扱い性から、本実施例の電解質の製造方法は、該押出造粒ステップＳ３で製造された該顆粒状電解質置を約７０～１４０℃の反応温度で約２～１０分間反応させ、混練して該顆粒状電解質を第２コロイド電解質とし、該第２コロイド電解質を約８０～１５０℃で加熱して溶融し、流動性コロイドとし、開口径サイズを調整可能なスリット状吐出口を先端に有する塗布ヘッドのキャビティに該流動性コロイドを上記キャビティの圧力により注入し、該流動性コロイドを該スリット状吐出口から均一に流出させ、離型膜上に塗布して粘着膜構造を形成し、エアナイフにより急速に降温し、粘着膜の厚さを制御して、コロイド電解質膜を形成する第２コロイド電解質膜形成ステップＳ４２をさらに含む。本実施例では、反応温度を９０℃、反応時間を５分間とし、また、混練機を利用して、該顆粒状電解質をコロイド電解質にし、次に、該コロイド電解質を９５℃で加熱して溶融し、流動性コロイドとし、塗布ヘッドのキャビティに該流動性コロイドを上記キャビティの圧力により注入する。塗布ヘッドの先端は開口径サイズを調整可能なスリット状吐出口であり、該流動性コロイドは塗布ヘッドのスリット状吐出口から流出し、離型膜上に塗布されるにつれて粘着膜構造を形成する。ここで、離型膜は紙膜、布膜又はプラスチック膜である。粘着膜をエアナイフにより急速に降温し、粘着膜の厚さを制御して、コロイド電解質膜を形成し、最後に、離型膜を被覆し、粘着膜巻き取り装置によりコロイド電解質膜を得る。

【0037】

図５は本発明の電解質の製造方法の別の実施例のフローチャートである。図５に示すように、好ましくは、後続のプロセスでの取り扱い性から、本実施例の電解質の製造方法は、該混練ステップＳ２で混練した該コロイド電解質体を押出温度約８０～１６０℃、エアナイフ噴射口の風圧約９５～１０００キロパスカル（ｋＰａ）、押出圧力約０．５～１メガパスカル（ＭＰａ）で加熱して押出し、厚さ約０．００５～３ｍｍのコロイド電解質膜を形成する、第３コロイド電解質膜形成ステップＳ４３をさらに含む。本実施例では、押出温度は１２０℃であり、エアナイフ噴射口の吹き角度は９０°～１０５°であり、押出噴射口のキャップは１ｍｍであり、押出圧力は０．６メガパスカル（ＭＰａ）であり、最後には、厚さ０．６ｍｍのコロイド電解質膜が形成される。

【0038】

図６は本発明の電解質の製造方法の別の実施例のフローチャートである。図６に示すように、好ましくは、後続のプロセスでの取り扱い性から、本実施例の電解質の製造方法は、該押出造粒ステップＳ３で製造された該顆粒状電解質を、押出延流法により約７０～１４０℃で加熱して粘稠状コロイドとし、次に、該粘稠状コロイドを押出温度約８０～１６０℃、エアナイフ噴射口の風圧約９５～１０００キロパスカル（ｋＰａ）、押出圧力約０．５～１メガパスカル（ＭＰａ）で加熱して押出し、厚さ約０．００５～３ｍｍのコロイド電解質膜を形成する、第４コロイド電解質膜形成ステップＳ４４をさらに含む。本実施例では、該顆粒状電解質を１００℃で加熱して粘稠状コロイドとし、押出温度は１２０℃であり、エアナイフ噴射口の風圧は約１００キロパスカル（ｋＰａ）であり、風は押出噴射口の幅全体にわたって存在し、エアナイフ噴射口の吹き角度は９０°～１０５°であり、押出噴射口のキャップは約１ｍｍであり、押出圧力は０．６メガパスカル（ＭＰａ）であり、最後に、厚さ０．６ｍｍのコロイド電解質膜が形成される。

【0039】

本発明のコロイド電解質では、特定成分及び各成分間の特定の割合を採用し、混練により各成分を均一に分散させることによって、該コロイド電解質は、凝集機械的性質が高いため低流動性を有する。イオン伝導率も固体電解質よりも明らかに向上し、イオン伝導率が高い、スペーサを必要としない、ガラスやプラスチックなどの粘着に有用であるなどの特性を実現する。安全性が高いので液漏れを回避し、また、高粘着性、高透光率及び高伝導率を有する。

【0040】

本発明の電解質は、エレクトロクロミックデバイスの電解質層に利用可能であり、また、粘着技術を利用して作製できる。また、従来のエネルギー貯蔵部品例えばスーパーキャパシタンス、リチウムポリマー電池、スーパーバッテリーの電解質は全てセパレータと組み合わせて電極から隔離されて、電極導通を回避することができる。これらを比較すると、本発明の電解質は粘着膜にした場合、２つの電極間にスペーサ及びイオン伝達や電子バリアのためのものとして使用できる。

【符号の説明】

【0041】

Ｓ０ 乾燥ステップ
Ｓ１ 材料混合ステップ
Ｓ２ 混練ステップ
Ｓ３ 押出造粒ステップ
Ｓ４１ 第１コロイド電解質膜形成ステップ
Ｓ４２ 第２コロイド電解質膜形成ステップ
Ｓ４３ 第３コロイド電解質膜形成ステップ
Ｓ４４ 第４コロイド電解質膜形成ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】