JP2003331912A - Lithium ion conductive solid electrolyte composite body, and lithium cell - Google Patents

Lithium ion conductive solid electrolyte composite body, and lithium cell

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JP2003331912A
JP2003331912A JP2002135173A JP2002135173A JP2003331912A JP 2003331912 A JP2003331912 A JP 2003331912A JP 2002135173 A JP2002135173 A JP 2002135173A JP 2002135173 A JP2002135173 A JP 2002135173A JP 2003331912 A JP2003331912 A JP 2003331912A
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JP
Japan
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polymer
solid electrolyte
lithium ion
lithium
ion conductive
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Application number
JP2002135173A
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Japanese (ja)
Inventor
Taro Inada
太郎 稲田
Kazunori Takada
和典 高田
Shigeo Kondo
繁雄 近藤
Jun Watanabe
遵 渡辺
Takayoshi Sasaki
高義 佐々木
Tatsuo Fujinami
達雄 藤波
Riyouji Sugano
了次 菅野
Akihisa Kajiyama
亮尚 梶山
Hideki Sasaki
佐々木  秀樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denka Co Ltd
Japan Storage Battery Co Ltd
National Institute for Materials Science
Toda Kogyo Corp
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
National Institute for Materials Science
Toda Kogyo Corp
Denki Kagaku Kogyo KK
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Publication date
Application filed by Japan Storage Battery Co Ltd, National Institute for Materials Science, Toda Kogyo Corp, Denki Kagaku Kogyo KK filed Critical Japan Storage Battery Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Conductive Materials (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium ion conductive solid electrolyte composite body with excellent lithium ion movability and forming property, and to provide a totally solid lithium cell using the composite body having low internal impedance and high energy density. <P>SOLUTION: The lithium ion conductive solid electrolyte composite body contains lithium ion conductive inorganic solid electrolyte and polymer. The polymer has lithium ion permeation property with a transference number of not less than 0.7, and the volume percentage of the polymer to the total volume of the lithium ion conductive solid electrolyte composite body is not less than 2 volume % and not more than 20 volume %. The lithium cell uses the composite body. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、可動イオン種がリ
チウムイオンであるリチウムイオン伝導性固体電解質複
合体とそれを用いたリチウム電池に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lithium ion conductive solid electrolyte composite in which a mobile ion species is lithium ion, and a lithium battery using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ・携帯電
話等のポータブル機器の開発に伴い、その電源として電
池の需要は非常に大きなものとなっている。特に、リチ
ウム電池は、リチウムの原子量が小さく、かつイオン化
エネルギーが大きな物質であることから、高エネルギー
密度を得ることができる電池として盛んに研究が行わ
れ、現在ではポータブル機器の電源として広範囲に用い
られている。その一方、リチウム電池の汎用化につれ
て、含有活物質量の増加による内部エネルギーの増加
と、更に電解質に用いられている可燃性物質である有機
溶媒の含有量の増加により、電池の発火などの危険性に
対する関心が近年クローズアップされている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the development of portable devices such as personal computers and mobile phones, the demand for batteries as a power source thereof has become very large. In particular, a lithium battery is a substance that has a small atomic weight of lithium and a large ionization energy, and thus has been actively researched as a battery that can obtain a high energy density, and is now widely used as a power source for portable devices. Has been. On the other hand, with the generalization of lithium batteries, the increase in internal energy due to the increase in the amount of active material contained and the increase in the content of organic solvent, which is a combustible substance used in the electrolyte, may cause the danger of ignition of the battery. Interest in sex has been highlighted in recent years.

【0003】リチウム電池の安全性を確保するための方
法としては、有機溶媒電解質に代えて不燃性の物質であ
る固体電解質を用いることが極めて有効であり、種々の
リチウムイオン伝導性無機固体電解質粉末を適用するこ
とで高い安全性を備えた全固体リチウム電池の開発が進
んでいる。リチウムイオン伝導性無機固体電解質の開発
においては、無機固体電解質中のリチウムイオン伝導性
を高めることを主眼として行われてきたが、電池等のデ
バイスへ応用する際には、高いリチウムイオン伝導性と
共に優れた加工性をもつことが重要である。固体電解質
層を薄型化することにより、内部インピーダンスを低減
し出力特性を向上させることができるのみならず、電池
内に占める固体電解質層の体積割合が低くなり電池のエ
ネルギー密度も向上するからである。しかしながら、無
機固体電解質は一般的に電池へ応用する際には多結晶粉
末あるいは非晶質粉末を加圧成型し用いるが、得られる
成型体は固く脆いものであるため、加工性に乏しく、薄
型化が困難であった。
As a method for ensuring the safety of lithium batteries, it is extremely effective to use a solid electrolyte, which is a nonflammable substance, instead of the organic solvent electrolyte, and various lithium ion conductive inorganic solid electrolyte powders are used. The development of all-solid-state lithium batteries with high safety is progressing by applying the. In the development of lithium ion conductive inorganic solid electrolytes, it has been done mainly to increase the lithium ion conductivity in the inorganic solid electrolytes, but when applied to devices such as batteries, high lithium ion conductivity It is important to have excellent workability. By thinning the solid electrolyte layer, not only the internal impedance can be reduced and the output characteristics can be improved, but the volume ratio of the solid electrolyte layer in the battery is reduced, and the energy density of the battery is also improved. . However, when an inorganic solid electrolyte is generally applied to a battery, a polycrystalline powder or an amorphous powder is used by pressure molding, but the resulting molded body is hard and brittle, so it has poor workability and a thin shape. Was difficult to convert.

【0004】そこで、加工性を付与させるべく高濃度の
リチウムイオン伝導性を有する無機塩とゴム状の高分子
よりなる、「ポリマーインソルト」(polymer
insalt)型と名付けられた新規な固体電解質の提
案が近年なされている〔C.A.アンジェル、C.リュ
ー、及びE.サンチェツ、「ネーチャー」、第632
巻、第137頁(1993){C.A.Angell,C.Liu,an
d E.Sanchez,Nature,Vol.632(1993)137}〕しか
し、そのリチウムイオン伝導度は十分とは言えない。
Therefore, a "polymer insol" (polymer) comprising a high-concentration inorganic salt having a lithium ion conductivity and a rubber-like polymer in order to impart processability thereto.
In recent years, a proposal of a new solid electrolyte named as "insult) type" has been made [C. A. Angel, C.I. Liu, and E. Sanchez, "Nature", No.632
Vol., P. 137 (1993) {C. A. Angell, C. Liu, an
d E. Sanchez, Nature, Vol. 632 (1993) 137}] However, its lithium ion conductivity is not sufficient.

【0005】前記のものに代わるものとして、ゴム状で
ない高分子を混合してなるリチウムイオン伝導性固体電
解質複合体が提案されている(稲田太郎、高田和典、梶
山亮尚、高口勝、近藤繁雄、渡辺遵、第26回固体イオ
ニクス討論会要旨集、p114)。この方法では、主と
して溶媒を用いない乾式混合により複合化したリチウム
イオン伝導性固体電解質複合体が良好な伝導度を示して
いる。しかし、全固体リチウム電池への応用等の量産性
を考慮した場合には、簡便に薄膜・大面積の電解質層を
連続的に作製することのできる、例えばドクターブレー
ド法やスクリーン印刷法などに代表される、湿式法を採
用することが望ましい。湿式法でリチウムイオン伝導性
固体電解質と高分子とを複合化する場合には、高分子を
溶媒に溶解し得られる溶液にリチウムイオン伝導性無機
固体電解質を分散させてスラリーを調整し、これを塗工
することによりなすため、次のような懸念がある。すな
わち、塗工後に溶媒揮発除去せしめたのちには、高分子
がリチウムイオン伝導性無機固体電解質の粒子表面に析
出し粒子を被覆するため、得られた複合体中においてリ
チウムイオンの拡散が阻害され、イオン伝導性が低下す
るという問題を抱えている。これは高分子が一般に、そ
れ単独ではイオン伝導に対して絶縁性であるためと推定
される。
As an alternative to the above, a lithium ion conductive solid electrolyte composite prepared by mixing a non-rubber polymer has been proposed (Taro Inada, Kazunori Takada, Ryohisa Kajiyama, Masaru Takaguchi, Kondo). Shigeo, Watanabe, 26th Annual Meeting of Solid State Ionics Forum, p114). In this method, the lithium ion conductive solid electrolyte composite compounded mainly by dry mixing without using a solvent shows good conductivity. However, when considering mass productivity such as application to all-solid-state lithium batteries, thin film / large-area electrolyte layer can be simply and continuously produced, such as the doctor blade method or screen printing method. It is desirable to adopt the wet method. When a lithium ion conductive solid electrolyte and a polymer are compounded by a wet method, a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte is dispersed in a solution obtained by dissolving the polymer in a solvent to prepare a slurry. Since it is done by coating, there are the following concerns. That is, after the solvent is volatilized and removed after coating, the polymer is deposited on the particle surface of the lithium ion conductive inorganic solid electrolyte and coats the particles, so that diffusion of lithium ions in the obtained composite is inhibited. However, there is a problem that ionic conductivity is reduced. It is presumed that this is because the polymer is generally insulating by itself against ionic conduction.

【0006】イオン伝導性の低下を抑制するために、高
分子として液状のマクロモノマーをリチウムイオン伝導
性無機固体電解質に添加し、この液体が前記固体電解質
粒子表面をフィルム状に覆った状態で加工する方法の発
明がなされた(稲田太郎、高田和典、梶山亮尚、佐々木
秀樹、近藤繁雄、渡辺遵、第27回固体イオニクス討論
会要旨集、p250)。この発明では所望の最終成型体
を加圧下で製造し、前記固体電解質が90%を超える高
い成型密度を示すことから示唆される高い変形能を利用
することにより、液体を固体電解質粒子間の隙間に集め
ドメイン構造を形成させる。これにより、固体電解質粒
子同士が十分に接し、良好なイオン伝導が得られるとい
うものであり、しかも加圧状態のまま成型体を加熱する
ことにより、マクロモノマーを重合させてゴム状とし、
バインダー特性を発現させるというものである。しかし
ながら、この場合には、最終製品においてポリマーのバ
インダー性が十分に得られるとは限らない。特に電解質
粒子同士が接触するが故に、例えばそのシート状成型体
は硬いものとなるため、電池として応用する場合にデバ
イスの中で凹凸部や湾曲部位に使用することが困難であ
るという問題がある。
In order to suppress the decrease in ionic conductivity, a liquid macromonomer as a polymer is added to a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte, and the liquid is processed in a state in which the surface of the solid electrolyte particles is covered with a film. The method of doing so was invented (Taro Inada, Kazunori Takada, Ryohisa Kajiyama, Hideki Sasaki, Shigeo Kondo, Tsutomu Watanabe, 27th Annual Meeting of the Solid State Ionics Forum, p250). In the present invention, the desired final molded body is produced under pressure, and the high deformability suggested by the solid electrolyte exhibiting a high molding density of more than 90% is utilized to make the liquid a gap between the solid electrolyte particles. To form a domain structure. Thereby, the solid electrolyte particles are sufficiently in contact with each other, and good ionic conduction is obtained, and further, by heating the molded body in a pressurized state, the macromonomer is polymerized into a rubber-like state,
The purpose is to develop binder properties. However, in this case, the binder property of the polymer may not be sufficiently obtained in the final product. In particular, since the electrolyte particles are in contact with each other, for example, the sheet-shaped molded body becomes hard, and thus there is a problem that it is difficult to use it for the uneven portion and the curved portion in the device when applied as a battery. .

【0007】高分子のイオン絶縁性改善を試みた発明が
特開平10−3818号公報により開示されている。前
記公報によれば、側鎖上に含まれる炭素−炭素2重結合
に無水硫酸を付加させた構造を有する高分子をリチウム
イオン伝導性無機固体電解質と複合することで、両材料
の接触界面においてのみ、SO3−Liイオン対の生成
に起因するイオン伝導性が現れることが示唆されてい
る。したがって、前記無機固体電解質粒子表面におい
て、リチウムイオン伝導が促進される可能性が推定され
る。しかしながら、前記の機構に基づく場合、高分子が
無機固体電解質粒子を覆ってしまった場合には、無機固
体電解質が接触し得ない高分子マトリクス内部にリチウ
ムイオンが拡散することは不可能であるので、この高分
子はイオン透過性を示さず、十分な効果が得られない。
An invention that attempts to improve the ion insulating property of a polymer is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-3818. According to the above-mentioned publication, a polymer having a structure in which sulfuric anhydride is added to a carbon-carbon double bond contained on a side chain is combined with a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte, so that at a contact interface between both materials. Only, it is suggested that ionic conductivity due to the formation of SO 3 -Li ion pair appears. Therefore, it is estimated that lithium ion conduction may be promoted on the surface of the inorganic solid electrolyte particles. However, based on the above mechanism, when the polymer covers the inorganic solid electrolyte particles, it is impossible for the lithium ions to diffuse inside the polymer matrix to which the inorganic solid electrolyte cannot contact. However, this polymer does not show ion permeability, and a sufficient effect cannot be obtained.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、リチ
ウムイオン可動性に富み、しかも成形性に優れるリチウ
ムイオン伝導性固体電解質複合体を提供すると共に、最
終的に、内部インピーダンスが低く、エネルギー密度の
高い全固体リチウム電池を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a lithium ion conductive solid electrolyte composite which is rich in lithium ion mobility and excellent in moldability, and finally has a low internal impedance and energy. The object is to provide an all-solid-state lithium battery with high density.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明は以下の各発明に関する。 (1) リチウムイオン伝導性無機固体電解質と高分子
とを含有してなるリチウムイオン伝導性固体電解質複合
体であって、前記高分子がリチウムイオン透過性を示
し、リチウムイオン輸率が0.7以上であり、且つ前記
高分子を添加する割合が固体電解質複合体全体に対し
て、2体積%以上20体積%以下であることを特徴とす
るリチウムイオン伝導性固体電解質複合体。 (2)高分子中にリチウムイオンが含有されていること
を特徴とする前記のリチウムイオン伝導性固体電解質複
合体、あるいは、高分子が、添加物として無機電解質塩
を含まないことを特徴とする前記のリチウムイオン伝導
性固体電解質複合体であり、好ましくは、リチウムイオ
ン伝導性無機固体電解質がリチウム含有硫化物であるこ
とを特徴とする前記のリチウムイオン伝導性固体電解質
複合体。 (3)前記のリチウムイオン伝導性固体電解質複合体
を、リチウムイオン吸蔵放出が可能な活物質からなる一
対の正負極間に配置させ、且つ該複合体を前記正負極の
うち少なくとも一方に添加してなることを特徴とするリ
チウム電池。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention will be summarized as follows. (1) A lithium ion conductive solid electrolyte composite containing a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte and a polymer, wherein the polymer exhibits lithium ion permeability, and the lithium ion transport number is 0.7. The lithium ion conductive solid electrolyte composite is at least 2% by volume and at most 20% by volume with respect to the entire solid electrolyte composite. (2) The lithium ion conductive solid electrolyte composite, wherein the polymer contains lithium ions, or the polymer does not contain an inorganic electrolyte salt as an additive. The lithium ion conductive solid electrolyte composite, preferably, the lithium ion conductive inorganic solid electrolyte is a lithium-containing sulfide, wherein the lithium ion conductive solid electrolyte composite. (3) The lithium ion conductive solid electrolyte composite is placed between a pair of positive and negative electrodes made of an active material capable of inserting and extracting lithium ions, and the composite is added to at least one of the positive and negative electrodes. A lithium battery characterized by the following.

【0010】本発明者らは、上記従来技術の状況にかん
がみていろいろ検討した結果、特定の高分子をバインダ
ーとして採用するときに、リチウムイオン伝導性無機固
体電解質の粒子表面が高分子に被覆されてしまっても、
前記無機固体電解質の優れたイオン伝導性を大きく損な
わず、しかも加工性に優れたリチウムイオン伝導性固体
電解質複合体が得られるという知見を得て、本発明に至
ったものである。
As a result of various investigations in view of the above-mentioned state of the art, the present inventors have found that when a specific polymer is adopted as a binder, the surface of particles of the lithium ion conductive inorganic solid electrolyte is coated with the polymer. Even if
The present invention has been accomplished on the basis of the finding that a lithium ion conductive solid electrolyte composite having excellent processability without significantly impairing the excellent ion conductivity of the inorganic solid electrolyte can be obtained.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。本発明者らは、本発明の目的を達成するべくいろい
ろな実験的検討を重ねたところ、リチウムイオン伝導性
無機固体電解質に、リチウムイオン輸率が0.7以上の
高分子をリチウムイオン伝導性固体電解質複合体全体に
対して、2体積%以上20体積%以下添加するときに、
本発明の目的を達成することができることを見出し、本
発明に至ったものである。添加量が2体積%未満では得
られるリチウムイオン伝導性固体電解質複合体の成形性
が不十分で薄い膜状成型体を得にくいし、20体積%を
超えるとリチウムイオン伝導性が低下し、本発明の目的
を達成しがたくなる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be specifically described below. The present inventors have conducted various experimental studies to achieve the object of the present invention. As a result, a polymer having a lithium ion transport number of 0.7 or more is added to the lithium ion conductive inorganic solid electrolyte. When 2% by volume or more and 20% by volume or less is added to the whole solid electrolyte composite,
The inventors have found that the object of the present invention can be achieved, and arrived at the present invention. If the addition amount is less than 2% by volume, the lithium ion conductive solid electrolyte composite obtained has insufficient moldability and it is difficult to obtain a thin film-shaped molded product, and if it exceeds 20% by volume, the lithium ion conductivity decreases. It is difficult to achieve the object of the invention.

【0012】本発明者らが本発明に至った経過を以下説
明する。すなわち、全固体リチウム電池用のリチウムイ
オン伝導性固体電解質複合体に用いられる高分子が有す
べき特性として次の諸点が期待される。第一に、高分子
による良好なバインダー性能、すなわち電解質粒子表面
を均一に高分子で覆うために湿式プロセスを採用する。
したがって、溶媒に可溶な高分子であることが必要であ
る。第二に、実用的なリチウム電池に採用するために
は、0.5〜5V程度までの電気化学的安定性が求めら
れる。第三に、高分子がイオン透過性を有し、そのイオ
ン伝導においてリチウムイオンの選択性が高いことが必
要である。以上の点について次に説明する。
The process by which the present inventors arrived at the present invention will be described below. That is, the following points are expected as the properties that the polymer used in the lithium ion conductive solid electrolyte composite for the all solid lithium battery should have. First, good binder performance by the polymer, that is, a wet process is adopted to uniformly coat the surface of the electrolyte particles with the polymer.
Therefore, it is necessary that the polymer is soluble in the solvent. Secondly, electrochemical stability up to about 0.5 to 5 V is required for practical lithium batteries. Thirdly, it is necessary that the polymer has ion permeability and has high lithium ion selectivity in its ion conduction. The above points will be described below.

【0013】高分子の溶媒への溶解性は、任意の溶媒に
対して溶解試験を行うことができる。すなわち均一な溶
液が得られる状態を目視で判断することが可能である。
一方で溶解しない事例としては、溶媒中に高分子が分離
した状態や、又は膨潤した状態が観察されるので容易に
判断できる。電気化学的安定性は電位窓とも呼ばれる。
電気化学的安定性は、例えばステンレスとリチウム箔の
間にリチウムイオン伝導性無機固体電解質と高分子の複
合成型体を挟んだセルを組立てて、サイクリックボルタ
ンメトリーにより評価することができる。
Regarding the solubility of the polymer in a solvent, a dissolution test can be conducted in any solvent. That is, it is possible to visually judge the state in which a uniform solution is obtained.
On the other hand, as a case where the polymer does not dissolve, a state in which the polymer is separated in the solvent or a state in which the polymer is swollen is observed, so that it can be easily determined. Electrochemical stability is also called the potential window.
The electrochemical stability can be evaluated by, for example, cyclic voltammetry by assembling a cell in which a composite molded body of a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte and a polymer is sandwiched between stainless steel and lithium foil.

【0014】高分子のイオン透過性は高分子をキャステ
ィング法などによりフィルム化して得られた試料につい
て、イオン伝導度を調べることにより判断できる。イオ
ン伝導度は交流インピーダンス法などにより電気伝導度
を測定し、且つ直流分極法により電子伝導が現れないこ
とを確認することで評価できる。
The ion permeability of the polymer can be judged by examining the ionic conductivity of a sample obtained by forming the polymer into a film by a casting method or the like. The ionic conductivity can be evaluated by measuring the electric conductivity by the AC impedance method or the like and confirming that the electron conduction does not appear by the DC polarization method.

【0015】先に、高分子が一般にそれ単独ではイオン
伝導に対して絶縁性であると記述した。イオン伝導性高
分子という物質群が知られているが、イオン透過性はイ
オン伝導性より狭義である。前出の特開平10−381
8号公報に開示されている高分子は、イオン伝導性が無
機固体電解質との接触界面に限られ、界面においてのみ
イオン伝導性がある。しかし無機固体電解質に接しない
高分子膜の内部はイオンが流れないので、この高分子は
イオン透過性ではない。
It has previously been stated that polymers by themselves are generally insulating against ionic conduction. A group of substances known as ion-conducting polymers is known, but ion permeability is narrower than ion conductivity. JP-A-10-381 mentioned above.
The polymer disclosed in Japanese Patent No. 8 has ion conductivity limited to the contact interface with the inorganic solid electrolyte, and has ion conductivity only at the interface. However, this polymer is not ion-permeable because ions do not flow inside the polymer membrane that is not in contact with the inorganic solid electrolyte.

【0016】一方で、イオン透過性がない高分子に対し
て特定の助剤を添加することで、高分子はイオン透過性
になりうる。すなわち、ポリエーテル類のような特定の
構造を有する高分子に対して前記高分子のマトリクス中
において解離して均一に混じり合うリチウム塩を添加す
ることにより、高いリチウムイオン伝導度の得られるこ
とが知られており、広く研究がなされている〔例えば
A.ニシモト、M.ワタナベ、Y.イケダ及びS.コウ
ジヤ、「エレクトロシミカ アクタ」、第43巻、第1
17頁(1998){A.Nishimoto, M. Watanabe, Y. I
keda, and S. Kohjiya, Electrochim. Acta, 43, (199
8) 117.}など〕。
On the other hand, the polymer can be made ion-permeable by adding a specific auxiliary agent to the polymer which is not ion-permeable. That is, it is possible to obtain high lithium ion conductivity by adding a lithium salt that dissociates and mixes uniformly in a matrix of the polymer to a polymer having a specific structure such as polyethers. Known and widely studied [eg A. Nishimoto, M.A. Watanabe, Y. Ikeda and S.I. Kojiya, "Electro Shimica Actor", Volume 43, Volume 1
Page 17 (1998) {A. Nishimoto, M. Watanabe, Y. I
keda, and S. Kohjiya, Electrochim. Acta, 43, (199
8) 117.} etc.].

【0017】前記リチウム塩は支持電解質とも呼ばれ
〔橋本、新規二次電池材料の最新技術、小久見監修、シ
ーエムシー(1997年)、第152頁〕、例えば、ア
ニオンがClO4 -、BF4 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -、CF3SO3 -
(CF3SO2)N-、又は(C2F5SO2)N -とリチウムカチオンか
ら構成され、単独ではイオン伝導を示さないが、高分子
と相溶し複合高分子膜を形成した場合には、イオン解離
により高分子膜内部にリチウムイオンが生成し、且つ高
分子膜がイオン輸送の経路になるために、前記複合高分
子膜はイオン透過性を示す。
The lithium salt is also called a supporting electrolyte.
[Hashimoto, latest technology of new secondary battery materials, supervised by Kumi,
-MC (1997), page 152], for example,
Nion is ClOFour -, BFFour -, PF6 -, AsF6 -, SbF6 -, CF3SO3 -,
(CF3SO2) N-, Or (C2FFiveSO2) N -And lithium cation
It does not show ionic conduction by itself, but it is a polymer
When a complex polymer film is formed by being compatible with
Generated lithium ions inside the polymer film, and
Since the molecular membrane serves as a pathway for ion transport,
The child membrane shows ion permeability.

【0018】ところで前記リチウム塩は無機リチウム化
合物であるが、本発明で使用されるリチウムイオン伝導
性無機固体電解質とは明確に区別される。すなわち、前
者は既述のようにイオン解離がない単独状態ではイオン
伝導性を示さないのに対し、後者では単独でイオン伝導
性を示す。後者はリチウムイオンと、リチウムイオンが
流れるマトリクスを同時に有するからであり、イオン伝
導に対しては、いわば前者のリチウム塩と高分子との複
合体における、リチウム塩と高分子膜双方の機能を併せ
持っていると推定される。
The lithium salt is an inorganic lithium compound, but it is clearly distinguished from the lithium ion conductive inorganic solid electrolyte used in the present invention. That is, as described above, the former does not show ionic conductivity in a single state without ionic dissociation, whereas the latter shows ionic conductivity alone. This is because the latter simultaneously has a lithium ion and a matrix through which the lithium ion flows, and so to speak to ion conduction, it has the functions of both the lithium salt and the polymer membrane in the former complex of lithium salt and polymer. It is estimated that

【0019】イオン透過性高分子は、高分子内部にリチ
ウムイオンが存在することが必要であり、その一手法と
して、高分子にリチウム塩を解離させる方法を述べた。
しかしながら、このような系においては、高分子のマト
リクス中をリチウムイオンのほかに、前記のようなリチ
ウム塩由来のカウンターアニオンも移動する場合があ
り、この場合には実質的なリチウムイオン輸率が低下し
てしまう。
The ion-permeable polymer requires the presence of lithium ions inside the polymer, and as one method therefor, a method of dissociating a lithium salt into the polymer has been described.
However, in such a system, in addition to the lithium ions, the counter anions derived from the lithium salt as described above may move in the matrix of the polymer, and in this case, the substantial lithium ion transport number may be increased. Will fall.

【0020】一方、リチウムイオン伝導性無機固体電解
質においてはリチウムイオンのみを選択的に伝導させる
ことができる。このような伝導特性は一般にシングルイ
オン伝導性といわれ、リチウムイオン輸率が1であると
いう表現が用いられる。そのため本発明に用いる高分子
は、単にイオン伝導度が高いというだけではなく、この
リチウムイオン輸率が高いことが必要である。一般にイ
オン伝導度は交流を印加してインピーダンスを測定し、
その値から算出する。したがって、仮に前記イオン伝導
度が高い値を示しても、そのイオン伝導を担う種にリチ
ウム以外のイオン、特にアニオンが混在すると、電池反
応は直流反応であるため、分極を起こし内部抵抗増大の
原因となりうる。すなわち、電池の充電時においては、
正極側の電解質粒子から高分子からなるバインダーを介
して負極側に隣接する電解質粒子にリチウムイオンが移
動する。このときに、バインダーのリチウムイオン輸率
が低いと、正極方向に向ってアニオンが移動し、バイン
ダーマトリクス内が分極する。その結果、バインダーマ
トリクス中にイオン絶縁層が形成されるために、抵抗が
増大するものである。このような分極の電池反応への影
響は電池の充放電速度が速いほど顕著に発現することが
懸念される。リチウムイオン輸率の低い高分子を用いる
と、前記の理由によりバインダーマトリックス内で分極
を起こすばかりでなく、アニオン種の存在が副反応を誘
発する懸念があり、いずれも電池の充放電性能を低下さ
せることが危惧される。
On the other hand, in the lithium ion conductive inorganic solid electrolyte, only lithium ions can be selectively conducted. Such a conductive property is generally called a single ion conductivity, and the expression that the lithium ion transport number is 1 is used. Therefore, the polymer used in the present invention is required to have not only high ionic conductivity but also high lithium ion transport number. Generally, for ionic conductivity, an alternating current is applied to measure the impedance,
Calculate from that value. Therefore, even if the ionic conductivity shows a high value, if ions other than lithium, especially anions, are mixed in the species responsible for the ionic conductivity, the battery reaction is a direct current reaction, causing polarization and increasing internal resistance. Can be. That is, when charging the battery,
Lithium ions move from the electrolyte particles on the positive electrode side to the electrolyte particles adjacent to the negative electrode side via the binder made of a polymer. At this time, if the lithium ion transport number of the binder is low, the anions move in the direction of the positive electrode and the binder matrix is polarized. As a result, resistance is increased because the ion insulating layer is formed in the binder matrix. It is feared that the influence of such polarization on the battery reaction will be more remarkable as the charge / discharge speed of the battery is higher. If a polymer having a low lithium-ion transport number is used, not only polarization may occur in the binder matrix for the above-mentioned reason, but also the presence of anionic species may induce side reactions, which both reduce the charge / discharge performance of the battery. I'm afraid to let it happen.

【0021】高分子のリチウムイオン輸率を向上させる
手段としては、アニオン種の移動を抑制することが最も
有効な手段である。ポリマーマトリクス中で均等に分布
していれば、正極側から流れ込むリチウムイオンが、前
記アニオン近傍を伝導経路として、直流電池反応は滞る
ことがなく進行する。
As a means for improving the lithium ion transport number of the polymer, suppressing the movement of anion species is the most effective means. If it is evenly distributed in the polymer matrix, the lithium ion flowing from the positive electrode side proceeds in the direct current cell reaction without delay by using the vicinity of the anion as a conduction path.

【0022】アニオンの移動を抑制する具体的な方法と
しては、添加剤でアニオンを化学的に捕捉する方法や、
高分子鎖上にアニオン部位を導入する方法が挙げられ
る。前者に関しては例えば、M.A.メーサ、T.フジ
ナミ、S.イノウエ、K.マツシタ、T.ミワ、及び
T.イノウエ、「エレクトロシミカ アクタ」、第45
巻、第1175頁(2000)〔M.A.Metha, T. Fujina
mi, S. Inoue, K. Matsushita, T. Miwa, and T. Inou
e, Electrochim. Acta, 45 (2000) 1175〕などが知られ
ている。後者については、リチウム化合物を原料として
高分子を得る方法〔例えばT.フジナミ、K.スギエ、
K.モリ及びM.A.メーサ、「ケミストリー レター
ズ」、第619頁(1998)、W.スー、M.D.ウ
ィリアムズ、及びC.Aアンジェル、「ケミストリー
オブ マテリアルズ」、第14巻、第401頁(200
2)、M.ワタナベ、Y.スズキ、及びA.ニシモト、
「エレクトロシミカ アクタ」、第45巻、第1187
頁(2000){T. Fujinami,K. Sugie, K. Mori, and
M. A. Metha, Chem. Lett., (1998) 619.、W. Xu, M.
D. Williams, and C. A. Angell, Chem. Mater., 14 (2
002) 401.、M. Watanabe, Y. Suzuki, and A. Nishimot
o, Electrochim. Acta, 45 (2000) 1187}など〕。高分
子を還元リチオ化する方法〔例えば、菅井、松見、大
野,第50回高分子討論会予稿集,50(12) (2001) 299
1.など〕が知られている。後者については、リチウムを
カウンターカチオンとして分子にアニオン部位を有する
もののみならず、分子構造上イオン分極するもの(例え
ばメソイオン構造など)を用いてもよい。
Specific methods for suppressing the movement of anions include a method of chemically capturing the anions with an additive,
A method of introducing an anion site on the polymer chain can be mentioned. Regarding the former, for example, M.K. A. Mesa, T. Fujinami, S. Inouye, K. Matsushita, T.M. Miwa, and T.W. Inoue, "Electro Shimica Actor", No. 45
Volume, 1175 (2000) [MA Metha, T. Fujina
mi, S. Inoue, K. Matsushita, T. Miwa, and T. Inou
e, Electrochim. Acta, 45 (2000) 1175] and the like are known. Regarding the latter, a method of obtaining a polymer from a lithium compound as a raw material [eg T. Fujinami, K. Sugie,
K. Mori and M.M. A. Mesa, "Chemistry Letters," page 619 (1998), W.M. Sue, M. D. Williams, and C.I. A Angel, "Chemistry
Of Materials, Vol. 14, p. 401 (200
2), M.M. Watanabe, Y. Suzuki, and A. Nishimoto,
"Electro Shimica Actor", Vol. 45, No. 1187
Page (2000) {T. Fujinami, K. Sugie, K. Mori, and
MA Metha, Chem. Lett., (1998) 619., W. Xu, M.
D. Williams, and CA Angell, Chem. Mater., 14 (2
002) 401., M. Watanabe, Y. Suzuki, and A. Nishimot
O, Electrochim. Acta, 45 (2000) 1187} etc.]. Methods for reductive lithiation of polymers [eg Sugai, Matsumi, Ohno, Proc. 50th Symposium on Polymers, 50 (12) (2001) 299
1. etc.) are known. For the latter, not only those having an anion site in the molecule with lithium as a counter cation, but also those having an ionic polarization in the molecular structure (for example, mesoionic structure) may be used.

【0023】高分子をリチウムイオン伝導性無機固体電
解質に添加して固体電解質複合体を得た場合に、前記無
機固体電解質粒子表面を高分子が被覆しても、高分子の
高いリチウム移送選択性を示すことから、リチウムイオ
ン伝導性無機固体電解質に添加して得られる固体電解質
複合体を用いた電池においては良好な充放電特性が得ら
れる。
When a polymer is added to a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte to obtain a solid electrolyte composite, even if the surface of the inorganic solid electrolyte particles is coated with the polymer, the lithium transport selectivity of the polymer is high. Therefore, good charge / discharge characteristics can be obtained in the battery using the solid electrolyte composite obtained by adding the lithium ion conductive inorganic solid electrolyte.

【0024】本発明で用いる高分子は、前記例示のもの
に限られない。高いリチウムイオン輸送選択性を示す高
分子は近年精力的に研究がなされている分野であり、イ
オン伝導性高分子のリチウムイオン輸率をいかにして向
上させうるか、且つ更にイオン伝導度を向上させうるか
という課題に研究の重点がおかれている。更にその分子
設計に関してもさまざまな提案が報告されている〔例え
ば、J.F.スナイダー、M.A.ラトナー、及びD.
F.シュライバー、「ジャーナル オブ エレクトロケ
ミカル ソサエティ」、第148巻、第A858(20
01),{J.F.Snyder, M. A. Ratner, and D. F. S
hriver, J. Electrochem. Soc., 148 (2001) A858} な
ど〕。
The polymer used in the present invention is not limited to those exemplified above. Polymers exhibiting high lithium-ion transport selectivity are a field that has been vigorously researched in recent years, and how to improve the lithium-ion transport number of ion-conducting polymers, and further improve the ion conductivity. The focus of the research is on the issue of "Uruka". Further, various proposals regarding the molecular design have been reported [eg, J. F. Snyder, M.A. A. Ratner, and D.L.
F. Shriver, "Journal of Electrochemical Society", Volume 148, A858 (20)
01), (J. F. Snyder, MA Ratner, and DF S
hriver, J. Electrochem. Soc., 148 (2001) A858} etc.].

【0025】本発明に用いる高分子としては、湿式プロ
セスに用いられる溶媒、すなわち高リチウムイオン輸率
高分子を溶解又は分散させる溶媒が、前記固体電解質を
劣化することなく、且つ当該高分子が前記の第二の条件
として記載した電気化学的安定性に合致するものであれ
ば、すべて前記無機固体電解質のバインダー向け添加物
として採用することが可能である。本発明に用いる高分
子は、高リチウムイオン輸率であれば、単独で用いても
よく、またこれらを組合せて用いてもよく、更に、ポリ
エチレンオキシドやポリ(プロピレンオキシド−エチレ
ンオキシド)のようなポリエーテル系高分子などを添加
して用いてもよい。これらを添加することにより、前記
高リチウムイオン輸率の高分子の強度が増し、特に前記
高分子が油状である場合には、複合固体電解質の成型体
中から当該高分子がブリードするのを回避する役目も果
たす。
As the polymer used in the present invention, a solvent used in a wet process, that is, a solvent that dissolves or disperses a high lithium ion transport number polymer, does not deteriorate the solid electrolyte, and the polymer is the above-mentioned polymer. Any of those which meet the electrochemical stability described as the second condition can be used as the additive for the binder of the inorganic solid electrolyte. The polymer used in the present invention may be used alone or in combination as long as it has a high lithium ion transport number, and further, a polymer such as polyethylene oxide or poly (propylene oxide-ethylene oxide) may be used. You may add and use an ether polymer. By adding these, the strength of the high lithium ion transport number polymer is increased, and in particular, when the polymer is an oil, it is possible to prevent the polymer from bleeding out of the molded body of the composite solid electrolyte. Also plays the role of doing.

【0026】無機固体電解質を劣化させにくい溶媒とし
ては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカ
ン、デカリン、トルエン、キシレンなどの炭化水素溶媒
に代表される非極性非プロトン性溶媒が最も好ましい。
これらは最も不安定な無機固体電解質である硫化物系リ
チウムイオン伝導体に対しても使用することが可能であ
る。但しその場合においても公知の方法〔例えば、有機
化学実験の手引き1、第5章(化学同人)など〕によっ
て溶媒の水分を10ppm以下好ましくは1ppm以下
に低減させ、且つスラリー作製及び塗工操作は、アルゴ
ン置換グローブボックスなどの水分量が管理された環境
で行うのが望ましい。
As the solvent which hardly deteriorates the inorganic solid electrolyte, a non-polar aprotic solvent represented by a hydrocarbon solvent such as hexane, heptane, octane, nonane, decane, decalin, toluene and xylene is most preferable.
They can also be used for the sulfide-based lithium ion conductor, which is the most unstable inorganic solid electrolyte. However, even in that case, the water content of the solvent is reduced to 10 ppm or less, preferably 1 ppm or less by a known method [for example, Organic Chemistry Experiment Guide 1, Chapter 5 (Chemical Doujinshi)], and the slurry preparation and coating operation are performed. It is desirable to use an environment in which the water content is controlled, such as an argon substitution glove box.

【0027】非極性溶媒に対しては、一般に高リチウム
イオン輸率の高分子は溶解性を示さないので、これら溶
媒を使用する際には、前記高分子をエマルション状に均
質に分散させた状態で、前記無機固体電解質と混合すれ
ば良い。なお、プロトン性溶媒については、硫化物系無
機固体電解質を用いる場合、分解するので好ましくな
い。また、非プロトン性溶媒でも極性溶媒の場合には、
高リチウムイオン輸率の高分子をよく溶解させることが
できる点で複合体製造プロセス上の利点が大であるが、
例えばジメチルスルホキシドなどは、硫化物系無機固体
電解質と反応し、前記無機固体電解質が分解することが
あるので好ましくない。アセトンやアセトニトリルであ
れば、硫化物系無機固体電解質の分解は少なく、使用が
可能である。
In general, a polymer having a high lithium ion transport number is not soluble in a non-polar solvent. Therefore, when these solvents are used, the polymer is homogeneously dispersed in an emulsion state. Then, it may be mixed with the inorganic solid electrolyte. The protic solvent is not preferable because it decomposes when a sulfide-based inorganic solid electrolyte is used. Further, in the case of an aprotic solvent or a polar solvent,
Although the polymer with a high lithium-ion transport number can be dissolved well, it has a great advantage in the composite manufacturing process.
For example, dimethyl sulfoxide or the like is not preferable because it may react with the sulfide-based inorganic solid electrolyte and decompose the inorganic solid electrolyte. If it is acetone or acetonitrile, decomposition of the sulfide-based inorganic solid electrolyte is small and it can be used.

【0028】また、前記高イオン輸率の高分子のうち高
粘稠油状物質を選択するとき、乾式で前記無機固体電解
質に混合した後に、前記非プロトン性非極性溶媒で成型
加工プロセスを行うことも可能であり、好ましい。また
実際的な製造プロセスを勘案した場合に、特開平6−2
79050号公報、特開平6−279049号公報、特
開平8−167425号公報など望ましい雰囲気を得る
ための公知技術を参照してもよい。
Further, when selecting a highly viscous oily substance among the high ionic transport number polymers, after performing a dry mixing with the inorganic solid electrolyte, a molding process is performed with the aprotic nonpolar solvent. Is also possible and preferred. Further, in consideration of a practical manufacturing process, JP-A-6-2
Reference may be made to known techniques for obtaining a desired atmosphere, such as JP-A-79050, JP-A-6-279049, and JP-A-8-167425.

【0029】本発明者らは、更に、前記リチウムイオン
伝導性固体電解質複合体を得て、これをリチウムイオン
吸蔵放出が可能な活物質からなる一対の正負極間に配置
し、しかも前記複合体を前記正負極の少なくとも一方に
添加することで、充放電特性に優れるリチウム電池が得
られることを見出し、本発明に至ったものである。
The present inventors have further obtained the lithium ion conductive solid electrolyte composite and arranged it between a pair of positive and negative electrodes made of an active material capable of inserting and extracting lithium ions, and further, the composite. It was found that a lithium battery having excellent charge-discharge characteristics can be obtained by adding at least one of the positive and negative electrodes to the present invention.

【0030】以下、本発明のリチウム電池について、そ
の作製方法を含めて説明する。なお、以下の説明におい
ては、高分子として化学式(I)に示されるものをもっ
て例示するが、本発明がこれに限定されないことはいう
までもない。
The lithium battery of the present invention will be described below, including the manufacturing method thereof. In the following description, the polymer represented by the chemical formula (I) will be exemplified, but it goes without saying that the present invention is not limited thereto.

【0031】[0031]

【化1】 [Chemical 1]

【0032】本発明では、前記のごとき高リチウムイオ
ン輸率の高分子をリチウムイオン伝導性無機固体電解質
に添加し、それをリチウムイオン伝導性固体電解質複合
体(以下、複合電解質シートという)に加工し、加工性
を調べると共に、前記複合電解質シートの両主面に電極
を設けて得られた電池を充放電させることにより、本発
明の複合化固体電解質が、優れた電池特性を引出せるこ
とを見出した。
In the present invention, a polymer having a high lithium ion transport number as described above is added to a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte and processed into a lithium ion conductive solid electrolyte composite (hereinafter referred to as a composite electrolyte sheet). Then, by examining the processability, by charging and discharging the battery obtained by providing electrodes on both main surfaces of the composite electrolyte sheet, the composite solid electrolyte of the present invention, it is possible to bring out excellent battery characteristics. I found it.

【0033】はじめに、複合電解質シートの作製につい
て述べる。リチウムイオン伝導性無機固体電解質を1〜
5μmに粉砕する。前記無機固体電解質の例としては、
酸化物系、硫化物系など様々な種類が挙げられる。この
うち硫化物系の無機固体電解質はその伝導度が、概して
酸化物系に比して高いことから、実用的な電池を設計す
る上では好ましい。硫化物系のリチウムイオン伝導性無
機固体電解質としては例えば硫化物ガラスや硫化物結晶
体が挙げられる。硫化物ガラスの例としては、0.01
Li3PO4・0.63Li2S・0.36SiS2〔N.
アオタニ、K.イワモト、K.タカダ、及びS.コンド
ウ、「ソリッド ステート イオニクス」、第68巻、
第35頁(1994)、{N.Aotani, K. Iwamoto, K.
Takada,and S. Kondo, Solid State Ionics, 68, (199
4) 35.}〕、0.45LiI・0.55(0.69Li
2S・0.31P25)〔R.メルシア、J.P.マル
ガニ、B.フェイズ、及びG.ロバート、「ソリッド
ステート イオニクス」、第5巻、第663頁(198
1)、{R. Mercier, J. P. Malugani, B. Fahys,and
G. Robert, Solid State Ionics, 5, (1981) 663.
}〕、又は0.45LiI・0.55(0.69Li2
S・0.31B23)〔H.ワダ、M.メネトリアー、
L.レバソール、及びP.ハーゲントミューラー、「マ
テリアル リサーチ ビュレティン」、第18巻、18
9頁(1983){H. Wada, M. Menetrier, A. Levass
eur, and P. Hagentmuller, Mat. Res. Bull, 18 (198
3) 189.}〕などが挙げられる。また硫化物結晶体とし
ては、Li3.25Ge0.250.754のような組成を有す
るリチウムゲルマニウムチオ−ホスフェート(村山昌
宏,菅野了次,河本洋二,神山 崇、電気化学会第68
回大会講演要旨集、p183)などが挙げられる。これ
らは特にイオン伝導度が高く、且つ電気化学的に安定な
電位領域が広く、実用上更に好ましい。これらリチウム
イオン伝導性無機固体電解質は単独で用いても良く、複
数を組合せて用いても良い。
First, the production of the composite electrolyte sheet will be described. 1 to 1 lithium ion conductive inorganic solid electrolyte
Grind to 5 μm. Examples of the inorganic solid electrolyte,
There are various types such as oxide type and sulfide type. Of these, the sulfide-based inorganic solid electrolyte has a higher conductivity than that of an oxide-based solid electrolyte, and is therefore preferable in designing a practical battery. Examples of the sulfide-based lithium ion conductive inorganic solid electrolyte include sulfide glass and sulfide crystals. As an example of sulfide glass, 0.01
Li 3 PO 4 · 0.63Li 2 S · 0.36SiS 2 [N.
Aothani, K.K. Iwamoto, K. Takada, and S.I. Kondo, "Solid State Ionics", Volume 68,
Page 35 (1994), {N. Aotani, K. Iwamoto, K.
Takada, and S. Kondo, Solid State Ionics, 68, (199
4) 35.}], 0.45LiI · 0.55 (0.69Li
2 S ・ 0.31P 2 S 5 ) [R. Mercia, J. P. Margani, B.I. Phase, and G. Robert, "Solid
State Ionics ", Vol. 5, p. 663 (198)
1), {R. Mercier, JP Malugani, B. Fahys, and
G. Robert, Solid State Ionics, 5, (1981) 663.
}], Or 0.45LiI · 0.55 (0.69Li 2
S · 0.31B 2 S 3) [H. Wada, M.A. Menetria,
L. Levasol, and P. Hagend Müller, "Material Research Bulletin", Volume 18, 18
Page 9 (1983) {H. Wada, M. Menetrier, A. Levass
eur, and P. Hagentmuller, Mat. Res. Bull, 18 (198
3) 189.}] and the like. As the sulfide crystal, lithium germanium thio-phosphate having a composition such as Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 (Masayama Murayama, Ryuji Sugano, Yoji Kawamoto, Takashi Kamiyama, IEICE 68th).
The conference proceedings abstracts, p183), etc. These are particularly preferable in practical use because they have a particularly high ionic conductivity and have a wide electrochemically stable potential region. These lithium ion conductive inorganic solid electrolytes may be used alone or in combination.

【0034】前記電解質の粉砕方法としては、振動ミル
や遊星ボールミルなどが挙げられる。本発明において粒
子径はSEM観察により目視で行ったが、エレクトロフォ
ーム篩や網篩により分級する手法、またレーザー散乱な
ど光学的な手法によって評価することも可能である。
Examples of the method for pulverizing the electrolyte include a vibration mill and a planetary ball mill. In the present invention, the particle size was visually observed by SEM observation, but it can be evaluated by a method of classifying with an electroform sieve or a mesh sieve, or an optical method such as laser scattering.

【0035】次に、高分子を溶媒に溶解して溶液を得
る。この溶液に、前記の粉砕した無機固体電解質を投入
し、スラリーを調整する。得られたスラリーを塗工する
ことにより、シートを得ることができる。塗工の方法と
しては、スクリーン印刷法、ドクターブレード法、噴霧
法、浸漬法などが挙げられる。このうち、スクリーン印
刷法によれば、10〜20μmの薄いシートを均一に作
製することができるので、最も望ましい。この厚みの根
拠は、従来の液系電池セパレータの代替を想定した場
合、前記の厚みが合理的であり、厚くなると電池の中で
電解質層の占める割合が増大し、電池のエネルギー密度
が低下するからである。しかしながら、全固体電池で
は、液系電池に必要な安全回路が不要となるため、その
分電極材料の充填量の増大が図れることから、必ずしも
前記の厚みに限ったものではない。また均一にする根拠
は、薄いシートにおいては、電解質粒子の侵入による内
部短絡を回避するためである。この塗工プロセスにおい
て被塗工材は電極シートや心材である。
Next, the polymer is dissolved in a solvent to obtain a solution. The pulverized inorganic solid electrolyte is added to this solution to prepare a slurry. A sheet can be obtained by applying the obtained slurry. Examples of the coating method include a screen printing method, a doctor blade method, a spraying method and a dipping method. Among them, the screen printing method is most preferable because it is possible to uniformly produce a thin sheet having a thickness of 10 to 20 μm. The reason for this thickness is that the above-mentioned thickness is rational when it is assumed to replace the conventional liquid battery separator, and when the thickness increases, the proportion of the electrolyte layer in the battery increases, and the energy density of the battery decreases. Because. However, the all-solid-state battery does not require the safety circuit required for the liquid-type battery, so that the filling amount of the electrode material can be increased correspondingly. Therefore, the thickness is not necessarily limited to the above thickness. Further, the reason for uniforming is to avoid an internal short circuit due to penetration of electrolyte particles in a thin sheet. In this coating process, the material to be coated is an electrode sheet or a core material.

【0036】塗工される電極は正極、負極のいずれか一
方、又はその両方でもよい。正極の材料としては、例え
ば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガ
ン酸リチウムのような酸化物、又はその遷移金属を一部
他の金属に置換したもの、あるいは硫化チタンのような
層状硫化物にリチウムイオン伝導性無機固体電解質を混
合したものが挙げられる。負極としては、例えば、イン
ジウム、ガリウム、リチウム又はそれらの合金、負極集
電体上に作製したグラファイト膜、あるいは炭素粉末又
は前記合金粉末にリチウムイオン伝導性無機固体電解質
を混合させたものが挙げられる。
The electrode to be coated may be either a positive electrode, a negative electrode, or both. Examples of the material for the positive electrode include oxides such as lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, and lithium manganate, or those obtained by partially replacing the transition metal with other metals, or layered sulfides such as titanium sulfide. Examples include a mixture of a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte. Examples of the negative electrode include indium, gallium, lithium or an alloy thereof, a graphite film formed on a negative electrode current collector, or carbon powder or the alloy powder mixed with a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte. .

【0037】後述する心材とは、成型体の機械的特性を
向上させるために使用されるもので、電気絶縁性構造体
を利用することもできる。電気絶縁性構造体としては、
例えば高分子メッシュが挙げられる。高分子メッシュの
例としてはポリエステルやポリアリレートなどを織った
ものが挙げられる。前記の高分子メッシュにスラリーを
塗工することで、機械的強度等に優れたリチウムイオン
伝導性固体電解質複合体からなる成型体を得ることがで
きる。
The core material described later is used to improve the mechanical properties of the molded body, and an electrically insulating structure can also be used. As an electrically insulating structure,
For example, a polymer mesh can be used. Examples of the polymer mesh include those woven from polyester or polyarylate. By coating the polymer mesh with the slurry, a molded body made of a lithium ion conductive solid electrolyte composite having excellent mechanical strength and the like can be obtained.

【0038】次にシートの加工性について述べる。前記
のようにスクリーン印刷法により塗工する場合には、メ
ッシュ通過性が第一の判断基準となる。更に、電池の組
立てを想定した場合、次工程への移送に耐えること、且
つ次工程での操作に耐えることが第二の判断基準であ
る。ここで次工程の例としては得られた複合電解質シー
トの上に他のスラリーを重ねて塗工するプロセス、又は
前記シートと別途調整した他の電極シートとを貼り合わ
せるプロセスが挙げられる。更に必要に応じてシートを
裁断するプロセスも想定される。このように加工性は多
岐にわたり、且つプロセスは実際の電池形態によっても
異なるのが一般的である。したがって、本発明では代表
的に、心材なしの電解質シートをスクリーン印刷法によ
って得るプロセスを想定し、第一の判断基準であるスク
リーン通過性をもって加工性を評価する。
Next, the workability of the sheet will be described. When coating by the screen printing method as described above, the mesh passability is the first criterion. Further, assuming that the battery is assembled, the second criterion is to endure the transfer to the next step and to endure the operation in the next step. Here, examples of the next step include a process of coating another slurry on the obtained composite electrolyte sheet, or a process of laminating the above-mentioned sheet and another electrode sheet which is separately prepared. Further, a process of cutting the sheet as required is also envisioned. As described above, the workability is diverse, and the process generally differs depending on the actual battery form. Therefore, in the present invention, typically, a process of obtaining an electrolyte sheet without a core material by a screen printing method is assumed, and the workability is evaluated by the screen passing property which is the first criterion.

【0039】一般に無機固体電解質粉末はスラリー溶媒
との比重差が大きく、均一に分散して構造粘性剤として
作用するよりは、沈降性の添加物として存在しやすい。
したがって有機溶媒を用いてスラリーを調製する場合
は、単に無機固体電解質を分散させただけでは、均質な
スラリーを得がたい。そのようなスラリーは一般にメッ
シュの通過性が悪く、塗工は不可能である。高分子を添
加することにより、溶液の粘度を増大させ、均質なスラ
リーを得ることができる。添加する高分子量が少ない場
合においては、前記の溶液粘度上昇効果が薄れ、塗工が
困難なものとなる。この対策として、(1)メッシュの
目開きを増大させる、(2)分子量の高い高分子を用い
る、(3)高い粘度の溶媒を用いる、のような手法が考
えられる。しかし、対策(1)では均一な厚みの塗工膜
を得ることが困難であり、対策(2)では高分子の溶媒
への溶解度が低下し溶媒量を増やすことになり溶液粘度
が上がらない、また対策(3)では仮に高粘度油状液体
を用いてスラリーを調整した場合には、液体の除去が困
難である。したがって、スラリーのメッシュ通過性を上
げるには、自ずと下限の高分子添加量があると考えられ
る。本発明者らの検討結果に基づけば、その下限添加量
は、複合電解質全体に対して2体積%であった。高分子
量がこれより少ないと、塗工は極めて難しい。
In general, the inorganic solid electrolyte powder has a large difference in specific gravity from the slurry solvent and tends to exist as a sedimentary additive rather than uniformly dispersing and acting as a structural viscosity agent.
Therefore, when a slurry is prepared using an organic solvent, it is difficult to obtain a homogeneous slurry by simply dispersing the inorganic solid electrolyte. Such a slurry generally has poor mesh permeability and cannot be applied. By adding the polymer, the viscosity of the solution can be increased and a homogeneous slurry can be obtained. When the high molecular weight to be added is small, the effect of increasing the solution viscosity is weakened and the coating becomes difficult. As measures against this, methods such as (1) increasing the mesh opening, (2) using a polymer having a high molecular weight, and (3) using a solvent having a high viscosity can be considered. However, with the measure (1), it is difficult to obtain a coating film having a uniform thickness, and with the measure (2), the solubility of the polymer in the solvent decreases and the amount of the solvent increases, so that the solution viscosity does not increase. Further, in the measure (3), if the high viscosity oily liquid is used to prepare the slurry, it is difficult to remove the liquid. Therefore, in order to improve the mesh passability of the slurry, it is considered that there is a lower limit of the amount of polymer added. Based on the results of studies by the present inventors, the lower limit addition amount was 2% by volume with respect to the entire composite electrolyte. If the high molecular weight is lower than this, coating is extremely difficult.

【0040】一方で、高分子の添加量を増大させれば、
前記加工性は飛躍的に増大するものの、多すぎても適当
な塗膜は得にくい。したがって塗工のためには、ある上
限をもって適切な高分子の添加量範囲が存在する。しか
しながら、現実には高分子の添加量上限は、塗工性能よ
りも、複合体のイオン伝導度によって定まる。本発明者
らの実験的結果に基づけば、複合体中の高分子体積割合
が20%を超えると、複合体の室温でのイオン伝導度が
10-4S/cmを下回り、十分に電池が機能しない。
On the other hand, if the amount of polymer added is increased,
Although the above-mentioned workability is remarkably increased, it is difficult to obtain a suitable coating film if it is too much. Therefore, for coating, there is an appropriate polymer addition amount range with a certain upper limit. However, in reality, the upper limit of the amount of the polymer added is determined by the ionic conductivity of the composite rather than the coating performance. Based on the experimental results of the present inventors, when the polymer volume ratio in the composite exceeds 20%, the ionic conductivity of the composite at room temperature is lower than 10 −4 S / cm, which is sufficient for the battery. It doesn't work.

【0041】次に電池特性と高分子のリチウムイオン輸
率との関係について述べる。前記のように、高分子の輸
率の高低は、充放電のような直流特性に大きく現れると
考えられる。充放電の特性は、充放電速度が速い場合に
は電解質の伝導度によっても影響を受けるが、これが現
れない充放電速度領域においては、伝導度の異なるポリ
マーを用いても、輸率の影響を議論することが可能であ
る。輸率の測定法は、例えば文献〔K.M.アブラハ
ム、Z.イアング、及びB.キャロル、「ケミストリー
オブ マテリアルズ」第9巻、第1978頁(199
7){K. M. Abraham, Z. Jiang, and B. Carroll, Che
m. Mater., 9, 1978 (1997)}〕において開示されてい
る。
Next, the relationship between the battery characteristics and the lithium ion transport number of the polymer will be described. As described above, it is considered that the high and low transport numbers of the polymer greatly appear in the DC characteristics such as charge and discharge. The charge and discharge characteristics are also affected by the conductivity of the electrolyte when the charge and discharge rate is fast, but in the charge and discharge rate region where this does not appear, the effect of the transport number is affected even if polymers with different conductivity are used. It is possible to argue. The method of measuring the transport number is described in, for example, the literature [K. M. Abraham, Z. Iang, and B. Carroll, "Chemistry of Materials," Volume 9, 1978 (199
7) {KM Abraham, Z. Jiang, and B. Carroll, Che
m. Mater., 9, 1978 (1997)}].

【0042】実施の形態としては、溶媒中で高分子に低
分子量のLi塩を相溶させて均一な溶液を調整し、これ
に無機固体電解質を添加して、輸率の異なる複合固体電
解質粉末スラリーを得る。この際に、Li塩の相溶性を
向上させるために、高分子とポリエチレンオキシド、ポ
リ(プロピレンオキシド−エチレンオキシド)のような
ポリエーテルを添加してもよい。ポリエーテルを添加し
ても輸率は変化しない。得られた複合体から溶媒を溜去
して成型体とし、その両面に正極、負極、更に集電体を
設けて、電池を作製する。電池について充放電を行い、
容量の比較を行うことでその特性を評価した。またイオ
ン透過性高分子の有効性を調べるために、イオン絶縁性
であるシリコーンを用いた複合体も調整し、充放電特性
を調べた。
As an embodiment, a low molecular weight Li salt is made compatible with a polymer in a solvent to prepare a uniform solution, and an inorganic solid electrolyte is added to this to prepare a composite solid electrolyte powder having different transport numbers. Obtain a slurry. At this time, in order to improve the compatibility of the Li salt, a polymer and a polyether such as polyethylene oxide or poly (propylene oxide-ethylene oxide) may be added. Addition of polyether does not change the transport number. The solvent is distilled off from the obtained composite to form a molded body, and a positive electrode, a negative electrode, and a current collector are provided on both surfaces of the molded body to prepare a battery. Charge and discharge the battery,
The characteristics were evaluated by comparing the capacities. In addition, in order to investigate the effectiveness of the ion-permeable polymer, a composite using ion-insulating silicone was prepared and the charge-discharge characteristics were investigated.

【0043】本発明のリチウム電池は、リチウムイオン
可動性に優れ、しかも加工性に富むリチウムイオン伝導
性固体電解質複合体を構成要素に含んでいることから、
充放電特性に優れ、高い容量保持率を示す特徴を有して
いる。
The lithium battery of the present invention contains a lithium ion conductive solid electrolyte composite having excellent lithium ion mobility and excellent workability as a constituent element.
It has excellent charge-discharge characteristics and a high capacity retention rate.

【0044】[0044]

【実施例】以下、実施例に基づいて、本発明を更に具体
的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されな
い。
The present invention will be described in more detail based on the following examples, but the invention is not intended to be limited to these examples.

【0045】実施例1〜5、比較例1〜3 アルゴン置換グローブボックス中で、表1に示す配合で
既述の化学式(I)に示す高分子を蒸発皿に投入し、脱
水したアセトンを加えて溶液を得る。なお、前記高分子
は、文献〔既述のT.フジナミ、K.スギエ、K.モ
リ、及びM.A.メーサ、「ケミストリー レター
ズ」、第619頁(1998)〕に従い合成した。すな
わち、純度99.998%以上のアルゴン気流下で磁気
かくはんし、滴下漏斗及びリービッヒ冷却管を備えた、
3つ口丸底フラスコにポリエチレングリールモノメチル
エーテルCH(OCHCHOH(数平均分子
量約350、前記分子量から計算されるnの値は約7.
2)を4.2g(12mmol)投入し、ドライアイス
/メタノール浴で−78℃に冷却する。滴下漏斗から水
素化リチウムアルミニウム/THF溶液(水素化リチウ
ムァルミニウムを6mmol含む)を10分間かけて滴
下する。滴下後室温で1時間かくはんした後、−78℃
でフェニルホウ酸732mg(6mmol)のTHF溶
液を10分間かけて滴下する。室温で1時間かくはん後
に70℃で12時間かくはんする。減圧下溶媒を留去し
て、粘稠油状物質を得る。前記高分子アセトン溶液に、
文献〔既述のN.アオタニ、K.イワモト、K.タカ
ダ、及びS.コンドウ「ソリッド ステート イオニク
ス」、第68巻、第35頁(1994)〕に従い合成
し、振動ミルで5〜10μmに粉砕した硫化物ガラス
0.01Li3PO4・0.63Li2S・0.36Si
2を投入し、電解質複合体スラリーを得た。
Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 In an argon-substituted glove box, the polymer represented by the above chemical formula (I) having the composition shown in Table 1 was placed in an evaporation dish, and dehydrated acetone was added. To obtain a solution. In addition, the polymer is described in the literature [T. Fujinami, K. Sugie, K.K. Mori, and M.M. A. Mesa, "Chemistry Letters", page 619 (1998)]. That is, magnetic stirring was performed under an argon stream having a purity of 99.998% or more, a dropping funnel and a Liebig cooling tube were provided.
3-neck round bottom flask polyethylene grease monomethyl ether CH 3 in (OCH 2 CH 2) n OH ( number average molecular weight of about 350, the value of n which is calculated from the molecular weight of about 7.
4.2 g (12 mmol) of 2) was added, and the mixture was cooled to -78 ° C with a dry ice / methanol bath. A lithium aluminum hydride / THF solution (containing 6 mmol of lithium aluminum hydride) is dropped from the dropping funnel over 10 minutes. After the dropping, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour and then at -78 ° C.
Then, a THF solution of 732 mg (6 mmol) of phenylboric acid is added dropwise over 10 minutes. Stir at room temperature for 1 hour and then at 70 ° C. for 12 hours. The solvent is distilled off under reduced pressure to obtain a viscous oily substance. In the polymer acetone solution,
Reference [N. Aothani, K.K. Iwamoto, K. Takada, and S.I. Kondo "Solid State Ionics", Vol. 68, No. 35 pp (1994)] synthesized in accordance with, 5 to 10 [mu] m to sulfide glass 0.01Li 3 PO 4 · 0.63Li 2 S · was ground by a vibration mill 0.36Si
The S 2 was charged to obtain an electrolyte composite slurry.

【0046】体積分率の算出に用いた高分子の密度は
1.36g/cm3、硫化物ガラスの密度は1.84g
/cm3とした。密度測定の方法は、高分子については
柴田科学ハバード型比重瓶を用い、秤量用の添加液体は
デカリンを用いた。また硫化物ガラスについては、島津
乾式自動密度計アキュピック1330を用いた。
The density of the polymer used for calculating the volume fraction is 1.36 g / cm 3 , and the density of the sulfide glass is 1.84 g.
/ Cm 3 . The density was measured by using a Shibata Scientific Hubbard pycnometer for the polymer and decalin as the additive liquid for weighing. For sulfide glass, Shimadzu dry type automatic densimeter Accupic 1330 was used.

【0047】得られた電解質複合体スラリーを、30m
m×30mmのマスクを備えた200メッシュのステン
レススクリーンを用いてインジウム箔へ塗工した。その
結果、高分子の添加量が複合電解質全体に対して2%を
下回ると印圧、印刷速度をふってもスラリーがスクリー
ンメッシュを透過せず、塗工できない。
30 m of the obtained electrolyte composite slurry was added.
The indium foil was coated using a 200-mesh stainless screen equipped with an m × 30 mm mask. As a result, when the amount of the polymer added is less than 2% of the total amount of the composite electrolyte, the slurry does not pass through the screen mesh even if the printing pressure and the printing speed are changed, and coating cannot be performed.

【0048】また前記複合体スラリーから溶媒を減圧下
留去した後に得られた複合体粉末を10φの金型に投入
し、125MPaで加圧した後、得られた成型体を離型
しないまま、その両主面に電極材としてLiTiS2
を設け、更に500MPaで加圧した成型体について交
流インピーダンス法により電気伝導度を測定した。この
とき複合体が電子伝導性を示さないことは、別途直流分
極測定を行い確認し、前期電気伝導度がイオン伝導度を
示すことがわかった。その結果、複合体中の高分子体積
割合が20%を超えると、複合体の室温でのイオン伝導
度が10-4S/cmを下回ってしまう。
Further, after the solvent was distilled off from the composite slurry under reduced pressure, the composite powder obtained was put into a mold of 10φ and pressurized at 125 MPa, and the obtained molded body was not released from the mold. A LiTiS 2 layer was provided as an electrode material on both main surfaces, and the electrical conductivity of the molded body pressed at 500 MPa was measured by the AC impedance method. At this time, it was confirmed by conducting another direct current polarization measurement that the composite did not show electronic conductivity, and it was found that the electric conductivity in the previous period shows ionic conductivity. As a result, when the polymer volume ratio in the composite exceeds 20%, the ionic conductivity of the composite at room temperature falls below 10 −4 S / cm.

【0049】[0049]

【表1】 [Table 1]

【0050】実施例6〜7、比較例4 アルゴン置換グローブボックス中で、前記高分子のアセ
トン溶液を調整し、トリフルオロメタンスルホン酸リチ
ウム塩(LiTrf)を表2に示す配合で蒸発皿に投入
し、脱水したアセトンを加えてかくはんする。得られた
溶液に、組成が0.01Li3PO4・0.63Li2
・0.36SiS2の硫化物ガラスを加え、複合固体電
解質スラリーを得る。溶媒を蒸発により除去させた後、
得られた粉末を10mmφの金型を用い、125MPa
で加圧成型する。得られたペレットを離型しないまま、
その両主面に正極材粉末と負極材粉末をそれぞれ投入
し、更に500MPaで加圧成型する。正極にはコバル
ト酸リチウムを、また負極にはインジウム箔を用いた。
なお、実施例6は実施例3の複合体と同じ組成物であ
る。
Examples 6 to 7 and Comparative Example 4 An acetone solution of the above polymer was prepared in an argon displacement glove box, and trifluoromethanesulfonic acid lithium salt (LiTrf) having the composition shown in Table 2 was placed in an evaporation dish. , Add dehydrated acetone and stir. The resulting solution had a composition of 0.01Li 3 PO 4 .0.63Li 2 S
Add 0.36SiS 2 sulfide glass to obtain a composite solid electrolyte slurry. After removing the solvent by evaporation,
The obtained powder is 125 MPa using a 10 mmφ mold.
Press molding with. Without releasing the obtained pellet,
The positive electrode material powder and the negative electrode material powder are respectively charged on both main surfaces, and pressure molding is further performed at 500 MPa. Lithium cobalt oxide was used for the positive electrode, and indium foil was used for the negative electrode.
In addition, Example 6 has the same composition as the composite body of Example 3.

【0051】両電極に端子を接合した後、上限電圧を
3.5Vに設定して1/100CμA(14μA/cm
2)で充電した後、下限電圧を1.5Vに設定して1/
10CμA(140μA/cm2)で放電を行った。そ
の結果、表2に示すように、リチウムイオン輸率が0.
6以下では容量保持率が低下し、輸率が1であるときの
放電容量を100とすると、91にまで低下した。
After joining the terminals to both electrodes, the upper limit voltage is set to 3.5 V and 1/100 CμA (14 μA / cm
After charging in 2 ), set the lower limit voltage to 1.5V and 1 /
The discharge was performed at 10 CμA (140 μA / cm 2 ). As a result, as shown in Table 2, the lithium ion transport number was 0.
When it was 6 or less, the capacity retention ratio was lowered, and when the discharge capacity was 100 when the transport number was 1, it was lowered to 91.

【0052】比較例5 本発明の複合体がイオン透過性高分子を含有してなるこ
との有効性を示すために、イオン絶縁性高分子であるシ
リコーンを用いた複合体を調整し、イオン透過性高分子
を用いた複合体と比較した。シリコーンは付加重合型液
状シリコーンゴムCY52−005(東レダウコーニン
グシリコーン)を用いた。複合体の調整は以下に拠っ
た。すなわち組成が0.01Li3PO4・0.63Li
2S・0.36SiS2の硫化物ガラスに脱水したアセト
ンを加えかくはん後、アセトンを減圧下留去する。次い
で蒸発皿に、前記液状シリコーンゴムを投入して、脱水
したヘプタンを加えた溶液に、前記硫化物ガラスを投入
し、電解質複合体スラリーを調整する。得られた電解質
複合体スラリーから減圧下溶媒を留去し、実施例6と同
様にして、電池を作製し、150℃に加熱してシリコー
ンを硬化させた。室温まで徐冷した電池の充放電特性を
実施例6と同様の条件で調べた結果、表2に示すよう
に、実施例6に比して容量保持率が著しく小さい。
Comparative Example 5 In order to show the effectiveness of the composite of the present invention containing an ion-permeable polymer, a composite using silicone which is an ion-insulating polymer was prepared and ion-permeable polymer was prepared. The comparison was made with a composite using a hydrophilic polymer. As the silicone, an addition polymerization type liquid silicone rubber CY52-005 (Toray Dow Corning Silicone) was used. The preparation of the complex was based on: That is, the composition is 0.01 Li 3 PO 4 .0.63 Li
2 S · 0.36 SiS 2 sulfide glass was added with dehydrated acetone and stirred, and then acetone was distilled off under reduced pressure. Next, the liquid silicone rubber is put into an evaporation dish, and the sulfide glass is put into a solution to which dehydrated heptane is added to prepare an electrolyte composite slurry. The solvent was distilled off from the obtained electrolyte composite slurry under reduced pressure, a battery was prepared in the same manner as in Example 6, and heated to 150 ° C. to cure the silicone. As a result of examining the charge / discharge characteristics of the battery gradually cooled to room temperature under the same conditions as in Example 6, as shown in Table 2, the capacity retention rate is remarkably smaller than that in Example 6.

【0053】[0053]

【表2】 [Table 2]

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明のリチウムイオン伝導性無機固体
電解質複合体は、リチウムイオン透過性を示し、しかも
リチウムイオン輸率が0.7以上である特定の高分子
を、リチウムイオン伝導性無機固体電解質に特定量を配
合されている構成を有しており、その結果、加工性に富
み、薄膜を容易に達成でき、しかもイオン伝導性に優れ
る特性を有しているので、全固体リチウム電池を始めと
する各種高信頼性電気化学デバイスへ適用することがで
き、産業上極めて有用である。また、本発明のリチウム
電池は、前記リチウムイオン伝導性無機固体電解質複合
体を用いているので、前記特徴を反映して、容量保持率
が高く維持される性質を有しており、産業上極めて有用
である。
EFFECT OF THE INVENTION The lithium ion conductive inorganic solid electrolyte composite of the present invention is a lithium ion conductive inorganic solid having a lithium ion permeability and a specific polymer having a lithium ion transport number of 0.7 or more. It has a composition in which a specific amount is mixed with the electrolyte, and as a result, it has excellent workability, can easily achieve a thin film, and has excellent ionic conductivity. It can be applied to various high-reliability electrochemical devices including the first and is extremely useful industrially. Further, since the lithium battery of the present invention uses the lithium ion conductive inorganic solid electrolyte composite, it has the property of maintaining a high capacity retention rate, reflecting the above characteristics, and is extremely industrially It is useful.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000003296 電気化学工業株式会社 東京都千代田区有楽町1丁目4番1号 (72)発明者 稲田 太郎 東京都町田市旭町3丁目5番1号 電気化 学工業株式会社中央研究所内 (72)発明者 高田 和典 茨城県つくば市千現1丁目2番1号 独立 行政法人物質・材料研究機構内 (72)発明者 近藤 繁雄 茨城県つくば市千現1丁目2番1号 独立 行政法人物質・材料研究機構内 (72)発明者 渡辺 遵 茨城県つくば市千現1丁目2番1号 独立 行政法人物質・材料研究機構内 (72)発明者 佐々木 高義 茨城県つくば市千現1丁目2番1号 独立 行政法人物質・材料研究機構内 (72)発明者 藤波 達雄 茨城県つくば市千現1丁目2番1号 独立 行政法人物質・材料研究機構内 (72)発明者 菅野 了次 茨城県つくば市千現1丁目2番1号 独立 行政法人物質・材料研究機構内 (72)発明者 梶山 亮尚 山口県小野田市新沖1丁目1番1号 戸田 工業株式会社創造本部内 (72)発明者 佐々木 秀樹 京都府京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町 1番地 日本電池株式会社研究開発本部内 Fターム(参考) 5G301 CA30 CD01 5H029 AJ03 AJ06 AJ14 AK03 AL11 AM12 AM16 CJ06 CJ08 DJ09 DJ16 EJ06 EJ12 HJ00    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (71) Applicant 000003296             Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.             1-4-1 Yurakucho, Chiyoda-ku, Tokyo (72) Inventor Taro Inada             3-5-1, Asahi-cho, Machida-shi, Tokyo Electrification             Gakkou Central Research Institute (72) Inventor Kazunori Takada             1-2-1 Sengen, Tsukuba-shi, Ibaraki Independent             National Institute for Materials Science (72) Inventor Shigeo Kondo             1-2-1 Sengen, Tsukuba-shi, Ibaraki Independent             National Institute for Materials Science (72) Inventor Watanabe             1-2-1 Sengen, Tsukuba-shi, Ibaraki Independent             National Institute for Materials Science (72) Inventor Takayoshi Sasaki             1-2-1 Sengen, Tsukuba-shi, Ibaraki Independent             National Institute for Materials Science (72) Inventor Tatsuo Fujinami             1-2-1 Sengen, Tsukuba-shi, Ibaraki Independent             National Institute for Materials Science (72) Inventor Ryuji Kanno             1-2-1 Sengen, Tsukuba-shi, Ibaraki Independent             National Institute for Materials Science (72) Inventor Ryohisa Kajiyama             1-1-1 Shinoki, Onoda City, Yamaguchi Prefecture             Industry Co., Ltd. Creative Headquarters (72) Inventor Hideki Sasaki             Kyoto Prefecture Kyoto City Minami-ku Kichijoin Nishinosho Inono Babacho             No. 1 Research & Development Division, Nippon Battery Co., Ltd. F-term (reference) 5G301 CA30 CD01                 5H029 AJ03 AJ06 AJ14 AK03 AL11                       AM12 AM16 CJ06 CJ08 DJ09                       DJ16 EJ06 EJ12 HJ00

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウムイオン伝導性無機固体電解質と
高分子とを含有してなるリチウムイオン伝導性固体電解
質複合体であって、前記高分子がリチウムイオン透過性
を示し、リチウムイオン輸率が0.7以上であり、且つ
前記高分子を添加する割合がリチウムイオン伝導性固体
電解質複合体全体に対して、2体積%以上20体積%以
下であることを特徴とするリチウムイオン伝導性固体電
解質複合体。
1. A lithium ion conductive solid electrolyte composite comprising a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte and a polymer, wherein the polymer exhibits lithium ion permeability and has a lithium ion transport number of 0. 0.7 or more, and the proportion of the polymer added is 2% by volume or more and 20% by volume or less with respect to the entire lithium ion conductive solid electrolyte complex. body.
【請求項2】 高分子中にリチウムイオンが含有されて
いることを特徴とする請求項1記載のリチウムイオン伝
導性固体電解質複合体。
2. The lithium ion conductive solid electrolyte composite according to claim 1, wherein the polymer contains lithium ions.
【請求項3】 高分子が、添加物として無機電解質塩を
含まないことを特徴とする請求項1記載のリチウムイオ
ン伝導性固体電解質複合体。
3. The lithium ion conductive solid electrolyte composite according to claim 1, wherein the polymer does not contain an inorganic electrolyte salt as an additive.
【請求項4】 リチウムイオン伝導性無機固体電解質が
リチウム含有硫化物であることを特徴とする請求項1〜
3のいずれか1項に記載のリチウムイオン伝導性固体電
解質複合体。
4. The lithium-ion conductive inorganic solid electrolyte is a lithium-containing sulfide.
4. The lithium ion conductive solid electrolyte composite according to any one of 3 above.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載のリ
チウムイオン伝導性固体電解質複合体を、リチウムイオ
ン吸蔵放出が可能な活物質からなる一対の正負極間に配
置させ、且つ該複合体を前記正負極のうち少なくとも一
方に添加してなることを特徴とするリチウム電池。
5. The lithium ion conductive solid electrolyte composite according to claim 1, is placed between a pair of positive and negative electrodes made of an active material capable of inserting and extracting lithium ions, and A lithium battery, wherein a composite is added to at least one of the positive and negative electrodes.
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