JP2010033876A - Polymer-coated solid electrolyte and all-solid secondary battery using the same - Google Patents

Polymer-coated solid electrolyte and all-solid secondary battery using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymer-coated solid electrolyte which increases the mechanical strength of an all-solid lithium secondary battery to improve its battery performance. <P>SOLUTION: The polymer-coated solid electrolyte having a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte particle coated on its surface with a lithium ion conductive polymer is used. By coating the hard surface of the solid electrolyte particle with a soft polymer, contact between the solid electrolyte particles can be improved and the mechanical strength can be increased at the same time. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ポリマー被覆固体電解質、及びそれを用いた全固体二次電池に関する。   The present invention relates to a polymer-coated solid electrolyte and an all-solid secondary battery using the same.

近年、携帯情報端末、携帯電子機器、家庭用小型電力貯蔵装置、モーターを動力源とする自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等に用いられる高性能リチウム電池等二次電池の需要が増加している。が、電解質液の蒸発・漏洩により、電解質液と電極材料が反応する等、その安全性に問題があった。上記問題を解決するため、二次電池の電解質に固体を用いる試みが多く行われている。   In recent years, the demand for secondary batteries such as high-performance lithium batteries used in personal digital assistants, portable electronic devices, small household power storage devices, motorcycles powered by motors, electric vehicles, hybrid electric vehicles, etc. has increased. Yes. However, there has been a problem in safety such that the electrolyte solution reacts with the electrode material due to evaporation and leakage of the electrolyte solution. In order to solve the above problem, many attempts have been made to use a solid as an electrolyte of a secondary battery.

電解質及び活物質に固体を用いる二次電池(全固体二次電池)では、電極を粉末状固体電解及び粉末状活物質を混合及び成型して電極を作製するが、粉末の混合物ではイオン伝導パス及び電子伝導パスの欠陥が多く発生し、電池性能が低下する問題があった。加えて、充放電サイクルの繰り返しにより電極全体が膨張収縮して、粒子間の接触が悪くなり、充放電特性が低下する問題があった。   In a secondary battery using an electrolyte and an active material as a solid (all-solid secondary battery), an electrode is prepared by mixing and molding a powdered solid electrolyte and a powdered active material. In a powder mixture, an ion conduction path is used. In addition, many defects of the electron conduction path occur, and there is a problem that the battery performance is deteriorated. In addition, the entire electrode expands and contracts due to repeated charge / discharge cycles, resulting in poor contact between the particles, resulting in deterioration of charge / discharge characteristics.

特許文献1は、無機固体電解質粉末と熱可塑性高分子樹脂を複合化したシートを開示している。しかし、熱可塑性高分子樹脂はイオン伝導性がないため、複合化できる量が制限される。そのため、成形性及び安定性を改善するのに必要な量の熱可塑性高分子樹脂を無機固体電解質粒子と複合化することはできなかった(特許文献1)。   Patent Document 1 discloses a sheet in which an inorganic solid electrolyte powder and a thermoplastic polymer resin are combined. However, since the thermoplastic polymer resin does not have ionic conductivity, the amount that can be combined is limited. Therefore, the amount of thermoplastic polymer resin necessary for improving moldability and stability could not be combined with inorganic solid electrolyte particles (Patent Document 1).

特許文献2は、硫化物系固体電解質と高分子弾性体を乾式混合した成型体を開示している。しかし、高分子弾性体はリチウムイオン伝導性がないため、成型体のリチウムイオン伝導性を低下させてしまううえ、乾式固相混合によって得られる成型体であるので、粒子間の接触効率も不十分であった。
特開平04−133209号公報 特開平06−076828号公報
Patent Document 2 discloses a molded body obtained by dry-mixing a sulfide-based solid electrolyte and a polymer elastic body. However, since the polymer elastic body does not have lithium ion conductivity, it lowers the lithium ion conductivity of the molded body and is a molded body obtained by dry solid-phase mixing, so the contact efficiency between particles is insufficient. Met.
Japanese Patent Laid-Open No. 04-133209 Japanese Patent Laid-Open No. 06-0776828

本発明は、二次電池の機械的強度を高め、その電池性能を向上させるポリマー被覆固体電解質を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a polymer-coated solid electrolyte that increases the mechanical strength of a secondary battery and improves the battery performance.

本発明によれば、以下のポリマー被覆固体電解質等が提供される。
1.リチウムイオン伝導性無機固体電解質の表面がリチウムイオン伝導性ポリマーで被覆されてなるポリマー被覆固体電解質。
2.前記リチウムイオン伝導性無機固体電解質がP、Si及びBからなる群から選択される1以上の元素、Li及びSを含む1に記載のポリマー被覆固体電解質。
3.リチウムイオン伝導性無機固体電解質の表面がリチウムイオン伝導性ポリマーで被覆されてなるポリマー被覆固体電解質であって、前記リチウムイオン伝導性ポリマー中に導電助剤が分散しているポリマー被覆固体電解質。
4.前記リチウムイオン伝導性無機固体電解質がP、Si及びBからなる群から選択される1以上の元素、Li及びSを含む3に記載のポリマー被覆固体電解質。
5.1〜4のいずれかに記載のポリマー被覆固体電解質及び正極活物質を含んでなる正極合材。
6.1〜4のいずれかに記載のポリマー被覆固体電解質及び負極活物質を含んでなる負極合材。
7.正極及び負極と、
前記正極と負極の間に挟持された1又は2に記載のポリマー被覆固体電解質からなる固体電解質層を含んでなる全固体二次電池。
8.前記正極が5に記載の正極合材からなる6に記載の全固体二次電池。
9.前記負極が6に記載の負極合材からなる6又は7に記載の全固体二次電池。
10.前記負極がシート状である7〜9のいずれかに記載の全固体二次電池。
According to the present invention, the following polymer-coated solid electrolyte and the like are provided.
1. A polymer-coated solid electrolyte in which the surface of a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte is coated with a lithium ion conductive polymer.
2. 2. The polymer-coated solid electrolyte according to 1, wherein the lithium ion conductive inorganic solid electrolyte contains one or more elements selected from the group consisting of P, Si and B, Li and S.
3. A polymer-coated solid electrolyte in which a surface of a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte is coated with a lithium ion conductive polymer, wherein a conductive auxiliary agent is dispersed in the lithium ion conductive polymer.
4). 4. The polymer-coated solid electrolyte according to 3, wherein the lithium ion conductive inorganic solid electrolyte contains one or more elements selected from the group consisting of P, Si and B, Li and S.
A positive electrode mixture comprising the polymer-coated solid electrolyte according to any one of 5.1 to 4 and a positive electrode active material.
A negative electrode mixture comprising the polymer-coated solid electrolyte according to any one of 6.1 to 4 and a negative electrode active material.
7). A positive electrode and a negative electrode;
An all-solid secondary battery comprising a solid electrolyte layer comprising the polymer-coated solid electrolyte according to 1 or 2 sandwiched between the positive electrode and the negative electrode.
8). 6. The all-solid-state secondary battery according to 6, wherein the positive electrode is composed of the positive electrode mixture according to 5.
9. The all-solid-state secondary battery according to 6 or 7, wherein the negative electrode is made of the negative electrode mixture described in 6.
10. The all-solid-state secondary battery in any one of 7-9 whose said negative electrode is a sheet form.

本発明によれば、二次電池の機械的強度を高め、その電池性能を向上させるポリマー被覆固体電解質を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the polymer-coated solid electrolyte which raises the mechanical strength of a secondary battery and improves the battery performance can be provided.

図1は本発明のポリマー被覆固体電解質の一実施形態を示す図であり、ポリマー被覆固体電解質1(以下、第1のポリマー被覆固体電解質という場合がある)は、リチウムイオン伝導性無機固体電解質10の表面がリチウムイオン伝導性ポリマー20で被覆されている。   FIG. 1 is a view showing an embodiment of a polymer-coated solid electrolyte of the present invention. A polymer-coated solid electrolyte 1 (hereinafter sometimes referred to as a first polymer-coated solid electrolyte) is a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte 10. The surface is covered with a lithium ion conductive polymer 20.

硬い固体電解質の表面を柔らかいポリマーで被覆することにより、固体電解質粒子同士の接触を良好にすることができ、電池の機械的強度を向上させることができる。また、被覆ポリマーがリチウムイオン伝導性であるので、イオン伝導パス及び電子伝導パスが損なわれることも防ぐことができる。   By coating the surface of the hard solid electrolyte with a soft polymer, the contact between the solid electrolyte particles can be improved, and the mechanical strength of the battery can be improved. Further, since the coating polymer is lithium ion conductive, it is possible to prevent the ion conduction path and the electron conduction path from being damaged.

被覆に用いるリチウムイオン伝導性ポリマーとしては、例えばポリエチレンオキシド(PEO)系ポリマー、ポリアクリロニトリル(PAN)系ポリマー、ポリビニリデンフルオライド(PVdF)系ポリマー、ポリメチルメタクリレート(PMMA)系ポリマーにリチウム塩を複合化したポリマー等が挙げられる。   Examples of lithium ion conductive polymers used for coating include polyethylene oxide (PEO) polymers, polyacrylonitrile (PAN) polymers, polyvinylidene fluoride (PVdF) polymers, and polymethyl methacrylate (PMMA) polymers with lithium salts. Examples include a composite polymer.

核となるリチウムイオン伝導性無機固体電解質は、特に限定されない。例えば有機化合物、無機化合物、又は有機化合物及び無機化合物の混合体からなる材料を用いることができ、好ましくは、P、Si及びBからなる群から選択される1以上の元素、Li及びSを含むリチウムイオン導電性無機固体電解質を用いる。   The lithium ion conductive inorganic solid electrolyte serving as the nucleus is not particularly limited. For example, a material composed of an organic compound, an inorganic compound, or a mixture of an organic compound and an inorganic compound can be used, and preferably contains one or more elements selected from the group consisting of P, Si, and B, Li and S A lithium ion conductive inorganic solid electrolyte is used.

リチウムイオン導電性無機固体電解質のうち、特に、硫化物系の無機固体電解質は、イオン伝導度が他の無機化合物より高いことが知られており、特開平4−202024等に記載の無機固体電解質を使用できる。具体的には、LiSとSiS、GeS、P、Bの組合せから成る無機固体電解質に、適宜、LiPOやハロゲン、ハロゲン化合物を添加した無機固体電解質を用いることができる。 Among lithium ion conductive inorganic solid electrolytes, in particular, sulfide-based inorganic solid electrolytes are known to have higher ionic conductivity than other inorganic compounds, and are described in JP-A-4-202024 and the like. Can be used. Specifically, an inorganic solid electrolyte in which Li 3 PO 4 , a halogen, and a halogen compound are appropriately added to an inorganic solid electrolyte composed of a combination of Li 2 S and SiS 2 , GeS 2 , P 2 S 5 , B 2 S 3. Can be used.

リチウムイオン伝導性が高いことから、硫化リチウムと五硫化二燐、又は硫化リチウムと単体燐及び単体硫黄、さらには硫化リチウム、五硫化二燐、単体燐及び/又は単体硫黄から生成するリチウムイオン伝導性無機固体電解質を使用することが好ましい。以下、好ましい固体電解質について説明する。   Since lithium ion conductivity is high, lithium ion conduction generated from lithium sulfide and diphosphorus pentasulfide, or lithium sulfide and simple phosphorus and simple sulfur, as well as lithium sulfide, diphosphorus pentasulfide, simple phosphorus and / or simple sulfur It is preferable to use a conductive inorganic solid electrolyte. Hereinafter, a preferable solid electrolyte will be described.

リチウムイオン伝導性無機固体電解質は、硫化リチウムと、五硫化二燐(P)及び/又は、単体燐及び単体硫黄から製造することができる。具体的には、これらの原料を溶融反応させた後、急冷することにより製造できる。また、これらの原料をメカニカルミリング法(以下、MM法と示すことがある。)により処理して得られる硫化物ガラス、あるいはこれを加熱処理したものである。 The lithium ion conductive inorganic solid electrolyte can be produced from lithium sulfide and diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ) and / or simple phosphorus and simple sulfur. Specifically, it can be produced by melting these raw materials and then rapidly cooling them. In addition, sulfide glass obtained by treating these raw materials by a mechanical milling method (hereinafter, sometimes referred to as MM method), or a heat-treated product thereof.

硫化リチウムは、特に制限なく工業的に入手可能なものが使用できるが、以下に説明するように高純度のものが好ましい。
硫化リチウムは、少なくとも硫黄酸化物のリチウム塩の総含有量が0.15質量%以下、好ましくは0.1質量%以下であり、かつN−メチルアミノ酪酸リチウムの含有量が0.15質量%以下、好ましくは0.1質量%以下である。硫黄酸化物のリチウム塩の総含有量が0.15質量%以下であると、後記する溶融急冷法やメカニカルミリング法で得られる固体電解質は、ガラス状電解質(完全非晶質)である。即ち、硫黄酸化物のリチウム塩の総含有量が0.15質量%を越えると、得られる電解質は、最初から結晶化物であり、この結晶化物のイオン伝導度は低い。さらに、この結晶化物について下記の熱処理を施しても結晶化物には変化がなく、高イオン伝導度のリチウムイオン伝導性無機固体電解質を得ることはできない。
As lithium sulfide, those commercially available without limitation can be used, but those having high purity are preferable as described below.
Lithium sulfide has at least a total content of lithium salt of sulfur oxide of 0.15% by mass or less, preferably 0.1% by mass or less, and a content of lithium N-methylaminobutyrate of 0.15% by mass. Hereinafter, it is preferably 0.1% by mass or less. When the total content of the lithium salt of sulfur oxide is 0.15% by mass or less, the solid electrolyte obtained by the melt quenching method or the mechanical milling method described later is a glassy electrolyte (fully amorphous). That is, when the total content of the lithium salt of sulfur oxide exceeds 0.15% by mass, the obtained electrolyte is a crystallized product from the beginning, and the ionic conductivity of this crystallized product is low. Furthermore, even if the crystallized product is subjected to the following heat treatment, the crystallized product is not changed, and a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte having a high ion conductivity cannot be obtained.

また、N−メチルアミノ酪酸リチウムの含有量が0.15質量%以下であると、N−メチルアミノ酪酸リチウムの劣化物がリチウム電池のサイクル性能を低下させることがない。   Further, when the content of lithium N-methylaminobutyrate is 0.15% by mass or less, a deteriorated product of lithium N-methylaminobutyrate does not deteriorate the cycle performance of the lithium battery.

このように、高イオン伝導性電解質を得るためには、不純物が低減された硫化リチウムを用いる必要がある。   Thus, in order to obtain a high ion conductive electrolyte, it is necessary to use lithium sulfide with reduced impurities.

高イオン伝導性電解質の製造に用いられる硫化リチウムの製造法としては、少なくとも上記不純物を低減できる方法であれば特に制限はない。
例えば、次の方法で製造された硫化リチウムを精製することにより得ることもできる。
以下の製造法の中では、特にa又はbの方法が好ましい。
a.非プロトン性有機溶媒中で水酸化リチウムと硫化水素とを0〜150℃で反応させて水硫化リチウムを生成し、次いでこの反応液を150〜200℃で脱硫化水素化する方法(特開平7−330312号公報)。
b.非プロトン性有機溶媒中で水酸化リチウムと硫化水素とを150〜200℃で反応させ、直接硫化リチウムを生成する方法(特開平7−330312号公報)。
c.水酸化リチウムとガス状硫黄源を130〜445℃の温度で反応させる方法(特開平9−283156号公報)。
The method for producing lithium sulfide used for producing the high ion conductive electrolyte is not particularly limited as long as it is a method that can reduce at least the impurities.
For example, it can also be obtained by purifying lithium sulfide produced by the following method.
Among the following production methods, the method a or b is particularly preferable.
a. A method in which lithium hydroxide and hydrogen sulfide are reacted at 0 to 150 ° C. in an aprotic organic solvent to produce lithium hydrosulfide, and this reaction solution is then desulfurized at 150 to 200 ° C. -330312).
b. A method of directly producing lithium sulfide by reacting lithium hydroxide and hydrogen sulfide at 150 to 200 ° C. in an aprotic organic solvent (Japanese Patent Laid-Open No. 7-330312).
c. A method of reacting lithium hydroxide and a gaseous sulfur source at a temperature of 130 to 445 ° C. (Japanese Patent Laid-Open No. 9-283156).

上記のようにして得られた硫化リチウムの精製方法としては、特に制限はない。好ましい精製法としては、例えば、国際公開WO2005/40039号等に記載の方法が挙げられる。   There is no restriction | limiting in particular as a purification method of the lithium sulfide obtained as mentioned above. As a preferable purification method, for example, the method described in International Publication No. WO2005 / 40039 and the like can be mentioned.

具体的には、上記のようにして得られた硫化リチウムを、有機溶媒を用い、100℃以上の温度で洗浄する。洗浄に用いる有機溶媒は、非プロトン性極性溶媒であることが好ましく、さらに、硫化リチウム製造に使用する非プロトン性有機溶媒と洗浄に用いる非プロトン性極性有機溶媒とが同一であることがより好ましい。   Specifically, the lithium sulfide obtained as described above is washed at a temperature of 100 ° C. or higher using an organic solvent. The organic solvent used for washing is preferably an aprotic polar solvent, and more preferably, the aprotic organic solvent used for lithium sulfide production and the aprotic polar organic solvent used for washing are the same. .

洗浄に好ましく用いられる非プロトン性極性有機溶媒としては、例えば、アミド化合物、ラクタム化合物、尿素化合物、有機硫黄化合物、環式有機リン化合物等の非プロトン性の極性有機化合物が挙げられ、単独溶媒、又は混合溶媒として好適に使用することができる。特に、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)は、良好な溶媒に選択される。   Examples of the aprotic polar organic solvent preferably used for washing include aprotic polar organic compounds such as amide compounds, lactam compounds, urea compounds, organic sulfur compounds, cyclic organophosphorus compounds, Or it can use suitably as a mixed solvent. In particular, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is selected as a good solvent.

洗浄に使用する有機溶媒の量は特に限定されず、また、洗浄の回数も特に限定されないが、2回以上であることが好ましい。洗浄は、窒素、アルゴン等の不活性ガス下で行うことが好ましい。   The amount of the organic solvent used for washing is not particularly limited, and the number of times of washing is not particularly limited, but is preferably 2 or more. Cleaning is preferably performed under an inert gas such as nitrogen or argon.

洗浄された硫化リチウムを、洗浄に使用した有機溶媒の沸点以上の温度で、窒素等の不活性ガス気流下、常圧又は減圧下で、5分以上、好ましくは約2〜3時間以上乾燥することにより、本発明で好適に用いられる硫化リチウムを得ることができる。   The washed lithium sulfide is dried at a temperature equal to or higher than the boiling point of the organic solvent used for washing for 5 minutes or more, preferably about 2 to 3 hours or more under an inert gas stream such as nitrogen under normal pressure or reduced pressure. Thus, lithium sulfide suitably used in the present invention can be obtained.

は、工業的に製造され、販売されているものであれば、特に限定なく使用することができる。尚、Pに代えて、相当するモル比の単体リン(P)及び単体硫黄(S)を用いることもできる。単体リン(P)及び単体硫黄(S)は、工業的に生産され、販売されているものであれば、特に限定なく使用することができる。 P 2 S 5 can be used without particular limitation as long as it is industrially manufactured and sold. In place of P 2 S 5 , elemental phosphorus (P) and elemental sulfur (S) in a corresponding molar ratio can also be used. Simple phosphorus (P) and simple sulfur (S) can be used without particular limitation as long as they are industrially produced and sold.

本発明において、固体電解質としては、ガラス状固体電解質及び結晶成分を含有する固体電解質の両方が使用できる。必要とする特性に合わせて種類を選定すればよい。また、両方を使用してもよい。   In the present invention, as the solid electrolyte, both a glassy solid electrolyte and a solid electrolyte containing a crystal component can be used. The type should be selected according to the required characteristics. Both may be used.

上記硫化リチウムと、五硫化二燐又は単体燐及び単体硫黄の混合モル比は、通常50:50〜80:20、好ましくは60:40〜75:25である。
特に好ましくは、LiS:P=68:32〜74:26(モル比)程度である。
The mixing molar ratio of the lithium sulfide to diphosphorus pentasulfide or simple phosphorus and simple sulfur is usually 50:50 to 80:20, preferably 60:40 to 75:25.
Particularly preferably, it is about Li 2 S: P 2 S 5 = 68: 32 to 74:26 (molar ratio).

ガラス状電解質である硫化物ガラスの製造方法としては、例えば、溶融急冷法やメカニカルミリング法が挙げられる。   Examples of the method for producing a sulfide glass that is a glassy electrolyte include a melt quenching method and a mechanical milling method.

溶融急冷法による場合、PとLiSを所定量乳鉢にて混合し、ペレット状にしたものをカーボンコートした石英管中に入れ真空封入する。所定の反応温度で反応させた後、氷中に投入し急冷することにより、硫化物ガラスが得られる。 In the case of the melt quenching method, a predetermined amount of P 2 S 5 and Li 2 S are mixed in a mortar, and the pellets are placed in a carbon-coated quartz tube and sealed in a vacuum. After reacting at a predetermined reaction temperature, the glass is put into ice and quenched to obtain a sulfide glass.

この際の反応温度は、好ましくは400℃〜1000℃、より好ましくは、800℃〜900℃である。また、反応時間は、好ましくは0.1時間〜12時間、より好ましくは、1〜12時間である。上記反応物の急冷温度は、通常10℃以下、好ましくは0℃以下であり、その冷却速度は1〜10000K/sec程度、好ましくは1〜1000K/secである。   The reaction temperature at this time is preferably 400 ° C to 1000 ° C, more preferably 800 ° C to 900 ° C. Moreover, reaction time becomes like this. Preferably it is 0.1 to 12 hours, More preferably, it is 1 to 12 hours. The quenching temperature of the reaction product is usually 10 ° C. or lower, preferably 0 ° C. or lower, and the cooling rate is about 1 to 10,000 K / sec, preferably 1 to 1000 K / sec.

MM法による場合、PとLiSを所定量乳鉢にて混合し、メカニカルミリング法にて所定時間反応させることにより、硫化物ガラスが得られる。 In the case of the MM method, sulfide glass is obtained by mixing a predetermined amount of P 2 S 5 and Li 2 S in a mortar and reacting for a predetermined time by a mechanical milling method.

上記原料を用いたメカニカルミリング法は、室温で反応を行うことができる。MM法によれば、室温でガラス状電解質を製造できるため、原料の熱分解が起らず、仕込み組成のガラス状電解質を得ることができるという利点がある。また、MM法では、ガラス状電解質の製造と同時に、ガラス状電解質を微粉末化できるという利点もある。   The mechanical milling method using the above raw materials can be reacted at room temperature. According to the MM method, since a glassy electrolyte can be produced at room temperature, there is an advantage that a raw material is not thermally decomposed and a glassy electrolyte having a charged composition can be obtained. Further, the MM method has an advantage that the glassy electrolyte can be made into fine powder simultaneously with the production of the glassy electrolyte.

MM法は種々の形式の粉砕法を用いることができるが、遊星型ボールミルを使用するのが特に好ましい。遊星型ボールミルは、ポットが自転回転しながら、台盤が公転回転し、非常に高い衝撃エネルギーを効率良く発生させることができる。   Although various types of pulverization methods can be used for the MM method, it is particularly preferable to use a planetary ball mill. The planetary ball mill can efficiently generate very high impact energy by rotating the platform while the pot rotates.

MM法の回転速度及び回転時間は特に限定されないが、回転速度が速いほど、ガラス状電解質の生成速度は速くなり、回転時間が長いほどガラス質状電解質ヘの原料の転化率は高くなる。   Although the rotation speed and rotation time of the MM method are not particularly limited, the faster the rotation speed, the faster the glassy electrolyte production rate, and the longer the rotation time, the higher the conversion rate of the raw material into the glassy electrolyte.

このようにして得られた電解質は、ガラス状電解質であり、通常、イオン伝導度は1.0×10−5〜8.0×10−4(S/cm)程度である。 The electrolyte thus obtained is a glassy electrolyte and usually has an ionic conductivity of about 1.0 × 10 −5 to 8.0 × 10 −4 (S / cm).

MM法の条件としては、例えば、遊星型ボールミル機を使用した場合、回転速度を数十〜数百回転/分とし、0.5時間〜100時間処理すればよい。   As conditions for the MM method, for example, when a planetary ball mill is used, the rotational speed may be set to several tens to several hundreds of revolutions / minute, and the treatment may be performed for 0.5 hours to 100 hours.

以上、溶融急冷法及びMM法による硫化物ガラスの具体例を説明したが、温度条件や処理時間等の製造条件は、使用設備等に合わせて適宜調整することができる。   Although specific examples of the sulfide glass by the melt quenching method and the MM method have been described above, manufacturing conditions such as temperature conditions and processing time can be appropriately adjusted according to the equipment used.

その後、得られた硫化物ガラスを所定の温度で熱処理することにより、結晶成分を含有する固体電解質が生成する。   Thereafter, the obtained sulfide glass is heat-treated at a predetermined temperature to produce a solid electrolyte containing a crystal component.

このような固体電解質を生成させる熱処理温度は、好ましくは190℃〜340℃、より好ましくは、195℃〜335℃、特に好ましくは、200℃〜330℃である。190℃より低いと高イオン伝導性の結晶が得られにくい場合があり、340℃より高いとイオン伝導性の低い結晶が生じる恐れがある。   The heat treatment temperature for producing such a solid electrolyte is preferably 190 ° C to 340 ° C, more preferably 195 ° C to 335 ° C, and particularly preferably 200 ° C to 330 ° C. When the temperature is lower than 190 ° C., it may be difficult to obtain a crystal with high ion conductivity. When the temperature is higher than 340 ° C., a crystal with low ion conductivity may be generated.

熱処理時間は、190℃以上220℃以下の温度の場合は、3〜240時間が好ましく、特に4〜230時間が好ましい。また、220℃より高く340℃以下の温度の場合は、0.1〜240時間が好ましく、特に0.2〜235時間が好ましく、さらに、0.3〜230時間が好ましい。熱処理時間が0.1時間より短いと、高イオン伝導性の結晶が得られにくい場合があり、240時間より長いと、イオン伝導性の低い結晶が生じるとなる恐れがある。   The heat treatment time is preferably 3 to 240 hours, particularly preferably 4 to 230 hours, when the temperature is 190 ° C or higher and 220 ° C or lower. When the temperature is higher than 220 ° C and not higher than 340 ° C, 0.1 to 240 hours are preferable, 0.2 to 235 hours are particularly preferable, and 0.3 to 230 hours are more preferable. If the heat treatment time is shorter than 0.1 hour, it may be difficult to obtain a crystal with high ion conductivity. If the heat treatment time is longer than 240 hours, a crystal with low ion conductivity may be formed.

このようにして得られた、結晶成分を含有するリチウムイオン伝導性無機固体電解質は、通常、イオン伝導度は、7.0×10−4〜5.0×10−3(S/cm)程度である。 The lithium ion conductive inorganic solid electrolyte containing the crystal component thus obtained usually has an ionic conductivity of about 7.0 × 10 −4 to 5.0 × 10 −3 (S / cm). It is.

このリチウムイオン伝導性無機固体電解質は、X線回折(CuKα:λ=1.5418Å)において、2θ=17.8±0.3deg,18.2±0.3deg,19.8±0.3deg,21.8±0.3deg,23.8±0.3deg,25.9±0.3de
g,29.5±0.3deg,30.0±0.3degに回折ピークを有することが好ましい。このような結晶構造を有する固体電解質が、極めて高いリチウムイオン伝導性を有する。
This lithium ion conductive inorganic solid electrolyte has 2θ = 17.8 ± 0.3 deg, 18.2 ± 0.3 deg, 19.8 ± 0.3 deg, X-ray diffraction (CuKα: λ = 1.54184), 21.8 ± 0.3 deg, 23.8 ± 0.3 deg, 25.9 ± 0.3 deg
It is preferable to have diffraction peaks at g, 29.5 ± 0.3 deg, 30.0 ± 0.3 deg. A solid electrolyte having such a crystal structure has extremely high lithium ion conductivity.

第1のポリマー被覆固体電解質は、上述したリチウムイオン伝導性ポリマーとリチウムイオン伝導性無機固体電解質を、メカノフージョン、遊星ボールミル等を用いたメカニカルミリング法を用いて機械的に混合することにより製造することができる。   The first polymer-coated solid electrolyte is produced by mechanically mixing the above-described lithium ion conductive polymer and lithium ion conductive inorganic solid electrolyte using a mechanical milling method using a mechano-fusion, a planetary ball mill, or the like. be able to.

上記方法のほか、第1のポリマー被覆固体電解質は、リチウムイオン伝導性ポリマーを溶解させた溶媒を用いてリチウムイオン伝導性無機固体電解質をディップ法、スプレードライ法等で処理し、溶媒を乾燥除去することにより製造することができる。
尚、ポリマーを溶解させる溶媒は、特に限定されず、好ましくはリチウムイオン伝導性ポリマーと反応しない溶媒である(例えばアルカン系溶媒、芳香族系溶媒)。
In addition to the above method, the first polymer-coated solid electrolyte is obtained by treating a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte with a solvent in which a lithium ion conductive polymer is dissolved by a dip method, a spray drying method, etc., and removing the solvent by drying. Can be manufactured.
The solvent for dissolving the polymer is not particularly limited, and is preferably a solvent that does not react with the lithium ion conductive polymer (for example, an alkane solvent or an aromatic solvent).

図2は本発明のポリマー被覆固体電解質の他の実施形態を示す図であり、ポリマー被覆固体電解質2(以下、第2のポリマー被覆固体電解質という場合がある)は、リチウムイオン伝導性ポリマー20中に導電助剤30が分散している他はポリマー被覆固体電解質1と同様である。   FIG. 2 is a view showing another embodiment of the polymer-coated solid electrolyte of the present invention. The polymer-coated solid electrolyte 2 (hereinafter sometimes referred to as a second polymer-coated solid electrolyte) The same as the polymer-coated solid electrolyte 1 except that the conductive additive 30 is dispersed in the polymer.

ポリマー被覆固体電解質の被覆ポリマー中に導電助剤を分散させることにより、電解質表面の電子伝導性を高めることができる。
上記導電助剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、カーボンナノチューブのような導電性物質、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロールのような導電性高分子、又はこれらの混合物、黒鉛、金属粉末等を用いることができる。
By dispersing a conductive additive in the coating polymer of the polymer-coated solid electrolyte, the electronic conductivity of the electrolyte surface can be increased.
Examples of the conductive assistant include conductive substances such as acetylene black, carbon black, and carbon nanotubes, conductive polymers such as polyaniline, polyacetylene, and polypyrrole, or a mixture thereof, graphite, and metal powder. it can.

第2のポリマー被覆固体電解質の製造方法は、予め導電助剤を分散させたポリマーを用いるほかは、第1のポリマー被覆固体電解質の製造方法と同様である。   The production method of the second polymer-coated solid electrolyte is the same as the production method of the first polymer-coated solid electrolyte, except that a polymer in which a conductive additive is dispersed in advance is used.

上述したように、第2のポリマー被覆固体電解質は高い電子伝導性を有するので、正極活物質又は負極活物質と混合して、それぞれ正極合材又は負極合材とすると好ましい。
尚、正極合材又は負極合材に用いる電解質は、第1のポリマー被覆固体電解質でもよい。
As described above, since the second polymer-coated solid electrolyte has high electronic conductivity, it is preferably mixed with the positive electrode active material or the negative electrode active material to form a positive electrode mixture or a negative electrode mixture, respectively.
The electrolyte used for the positive electrode mixture or the negative electrode mixture may be a first polymer-coated solid electrolyte.

本発明のポリマー被覆固体電解質と正極活物質を混合して正極合材とする場合、正極活物質としては、LiXO(X:Co、Ni、Mn又はこれらの混合物)で表される層状遷移金属酸化物、LiX(X:Mn、V、これらの混合物等)で表されるスピネル系酸化物、LiXPO(X:Fe、Co、Ni等)で表されるオリビン型リン酸化合物、XS(X:Ti、Mo、Fe等)で表される金属硫化物が挙げられる。 When the polymer-coated solid electrolyte of the present invention and the positive electrode active material are mixed to form a positive electrode mixture, the positive electrode active material is a layered transition metal represented by LiXO 2 (X: Co, Ni, Mn, or a mixture thereof). Oxides, spinel oxides represented by LiX 2 O 4 (X: Mn, V, mixtures thereof, etc.), olivine-type phosphate compounds represented by LiXPO 4 (X: Fe, Co, Ni, etc.), Examples thereof include metal sulfides represented by XS 2 (X: Ti, Mo, Fe, etc.).

上述の正極活物質とポリマー被覆固体電解質を所定の割合で混合することにより本発明の正極合材を作製することができる。割合としては、正極活物質の固体重量%(wt%)として、20wt%〜95wt%の割合で用いることができる。より好ましくは、50wt%〜90wt%であり、さらに好適な割合は60wt%〜80wt%である。混合する方法としては、乾燥紛体をメノウ乳鉢等で混ぜる方法の他、有機溶媒に直接加えて混合する方法等を用いることができる。   The positive electrode mixture of the present invention can be produced by mixing the positive electrode active material and the polymer-coated solid electrolyte at a predetermined ratio. As a ratio, it can use in the ratio of 20 wt%-95 wt% as solid weight% (wt%) of a positive electrode active material. More preferably, it is 50 wt%-90 wt%, and a more suitable ratio is 60 wt%-80 wt%. As a method of mixing, in addition to a method of mixing the dried powder with an agate mortar or the like, a method of directly adding to an organic solvent and mixing can be used.

本発明のポリマー被覆固体電解質と負極活物質を混合して負極合材とする場合、負極活物質としては市販されているものを特に限定なく使用することができ、炭素材料やSn金属、In金属等を好適に用いることができる。具体的には、天然黒鉛や各種グラファイト、Sn,Si,Al,Sb,Zn,Bi等の金属粉、SnCu,SnCo,SnFe、Ti−Sn、Ti−Si等の金属合金粉、酸化物(Li4/3Ti5/3O)、窒化物(LiCoN)、その他アモルファス合金やメッキ合金が挙げられる。粒径に関しても特に制限はないが、平均粒径が数μm〜80μmのものを好適に用いることができる。 When the polymer-coated solid electrolyte of the present invention and the negative electrode active material are mixed to form a negative electrode mixture, commercially available negative electrode active materials can be used without particular limitation, and carbon materials, Sn metals, and In metals can be used. Etc. can be used suitably. Specifically, natural graphite, various graphites, metal powders such as Sn, Si, Al, Sb, Zn, and Bi, metals such as Sn 5 Cu 6 , Sn 2 Co, Sn 2 Fe, Ti—Sn, and Ti—Si Examples include alloy powder, oxide (Li4 / 3Ti5 / 3O), nitride (LiCoN), and other amorphous alloys and plating alloys. Although there is no restriction | limiting in particular regarding a particle size, A thing with an average particle diameter of several micrometers-80 micrometers can be used suitably.

上述の負極活物質とポリマー被覆固体電解質を所定の割合で混合することにより本発明の負極合材を作製することができる。割合としては、正極活物質の固体重量%(wt%)として、30wt%〜90wt%の割合で用いることができる。より好ましくは、40wt%〜80wt%であり、さらに好適な割合は50wt%〜80wt%である。混合する方法としては、乾燥紛体をメノウ乳鉢等で混ぜる方法の他、有機溶媒に直接加えて混合する方法等を用いることができる。   The negative electrode mixture of the present invention can be prepared by mixing the above-described negative electrode active material and polymer-coated solid electrolyte at a predetermined ratio. As a ratio, it can be used in the ratio of 30 wt%-90 wt% as solid weight% (wt%) of a positive electrode active material. More preferably, it is 40 wt%-80 wt%, and a more suitable ratio is 50 wt%-80 wt%. As a method of mixing, in addition to a method of mixing the dried powder with an agate mortar or the like, a method of directly adding to an organic solvent and mixing can be used.

図3は本発明に係る全固体二次電池の一実施形態を示す概略断面図である。
全固体二次電池3は、本発明の正極合材からなる正極40及び負極60からなる一対の電極間に固体電解質層50が挟持されている。正極40及び負極60にはそれぞれ集電体70及び72が設けられている。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of an all solid state secondary battery according to the present invention.
In the all-solid-state secondary battery 3, a solid electrolyte layer 50 is sandwiched between a pair of electrodes composed of a positive electrode 40 and a negative electrode 60 made of the positive electrode mixture of the present invention. Current collectors 70 and 72 are provided on the positive electrode 40 and the negative electrode 60, respectively.

固体電解質層50は、好ましくは本発明の第1のポリマー被覆固体電解質からなる。
固体電解質層50は、粒子状のリチウムイオン導電性無機固体電解質を、例えば、ブラスト法やエアロゾルデポジション法にて成膜することで製造できる。また、コールドスプレー法、スパッタリング法、気相成長法(Chemical Vapor Deposition:CVD)又は溶射法等でもリチウムイオン導電性無機固体電解質の成膜が可能である。
さらに、リチウムイオン導電性無機固体電解質と溶媒やバインダー(結着材や高分子化合物等)を混合した溶液を塗布、塗工した後、溶媒を除去し成膜化する方法もある。また、固体電解質自体や固体電解質とバインダー(結着材や高分子化合物等)や支持体(固体電解質層の強度を補強させたり、固体電解質自体の短絡を防ぐための材料や化合物等)を混合・組合した電解質を加圧プレスすることで成膜することも可能である。
The solid electrolyte layer 50 is preferably made of the first polymer-coated solid electrolyte of the present invention.
The solid electrolyte layer 50 can be manufactured by depositing a particulate lithium ion conductive inorganic solid electrolyte by, for example, a blast method or an aerosol deposition method. Also, a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte can be formed by a cold spray method, a sputtering method, a vapor phase deposition method (CVD), a thermal spraying method, or the like.
Further, there is a method in which a solution in which a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte is mixed with a solvent or a binder (such as a binder or a polymer compound) is applied and applied, and then the solvent is removed to form a film. Also, the solid electrolyte itself, solid electrolyte and binder (binder, polymer compound, etc.) and support (materials and compounds to reinforce the strength of the solid electrolyte layer and prevent short circuit of the solid electrolyte itself) are mixed -It is also possible to form a film by pressing the combined electrolyte under pressure.

固体電解質層の成膜に用いる溶媒は、固体電解質の性能に悪影響を与えないものであれば特に限定されないが、例えば非水系溶媒が挙げられる。
非水系溶媒としては、例えば、乾燥ヘプタン、トルエン、ヘキサン、テトラヒドロフラン(THF)、Nメチルピロリドン、アセトニトリル、及びジメトキシエタン、ジメチルカーボネート等の電解液に用いられる溶媒が挙げられ、好ましくは水分含有量が100ppm以下、より好ましくは50ppm以下の溶媒である。
Although the solvent used for film-forming of a solid electrolyte layer will not be specifically limited if it does not have a bad influence on the performance of a solid electrolyte, For example, a non-aqueous solvent is mentioned.
Examples of the non-aqueous solvent include solvents used in electrolyte solutions such as dry heptane, toluene, hexane, tetrahydrofuran (THF), N methylpyrrolidone, acetonitrile, dimethoxyethane, and dimethyl carbonate, and preferably have a water content. The solvent is 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less.

バインダーとしては、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が使用できる。例えば、ポリシロキサン、ポリアルキレングリコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE樹脂)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、フッ化ビニリデン−ペンタフルオロプロピレン共重合体、プロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体又は前記材料の(Na)イオン架橋体、エチレン−メタクリル酸共重合体又は前記材料の(Na)イオン架橋体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体又は前記材料の(Na)イオン架橋体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体又は前記材料の(Na)イオン架橋体を挙げることができる。 As the binder, a thermoplastic resin or a thermosetting resin can be used. For example, polysiloxane, polyalkylene glycol, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer ( FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer ( ETFE resin), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), vinylidene fluoride-pentafluoropropylene copolymer, propylene-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene -Chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-perfluoromethyl vinyl ether-tetrafluoroethylene copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer (Na +) ion crosslinked product of polymer or the material, ethylene - (Na +) ion crosslinked product of methacrylic acid copolymer or the materials, ethylene - methyl acrylate copolymer or (Na +) ion crosslinked body, ethylene - can be given (Na +) ion crosslinked product of methyl methacrylate copolymer or the material.

この中で好ましいのはポリシロキサン、ポリアルキレングリコール、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)である。   Among these, polysiloxane, polyalkylene glycol, polyvinylidene fluoride (PVDF), and polytetrafluoroethylene (PTFE) are preferable.

正極40は、好ましくは本発明の正極合材からなり、本発明の正極合材を集電体70の少なくとも一部に膜状に形成することで作製できる。成膜方法としては、正極合材及び溶媒からなる混合液を塗布して形成する方法のほか、例えば、ブラスト法、エアロゾルデポジション法、コールドスプレー法、スパッタリング法、気相成長法、加圧プレス法又は溶射法等も用いることができる。このような方法により成膜することで、正極の空隙率をより小さくすることができ、電子伝導、電子授受及びイオン伝導を改善することができる。   The positive electrode 40 is preferably made of the positive electrode mixture of the present invention, and can be produced by forming the positive electrode mixture of the present invention in a film shape on at least a part of the current collector 70. As a film forming method, in addition to a method of forming a mixed liquid composed of a positive electrode mixture and a solvent, for example, a blast method, an aerosol deposition method, a cold spray method, a sputtering method, a vapor phase growth method, a pressure press A method or a thermal spraying method can also be used. By forming a film by such a method, the porosity of the positive electrode can be further reduced, and electron conduction, electron exchange, and ion conduction can be improved.

正極合材及び溶媒からなる混合液を塗布して正極を形成する場合において、混合液は、本発明の正極合材が溶媒に溶解しているのではない。本発明の正極合材の比重は、通常、溶媒の比重より大きいことから、上記混合液中で通常、沈殿しているが、正極を形成する際には攪拌等により正極合材を均一に分散させた混合液を用いると好ましい。   In the case of forming a positive electrode by applying a mixed liquid composed of a positive electrode mixture and a solvent, the mixed liquid does not have the positive electrode mixture of the present invention dissolved in the solvent. Since the specific gravity of the positive electrode mixture of the present invention is usually larger than the specific gravity of the solvent, it is usually precipitated in the above mixed solution, but when forming the positive electrode, the positive electrode mixture is uniformly dispersed by stirring or the like. It is preferable to use a mixed liquid.

混合液に用いる溶媒は、好ましくは正極合材との反応性が低い溶媒であるが、正極合材表面をコートする等して正極合材が溶媒と反応しないように処置することにより、正極合材との反応性が高い溶媒も用いることができる。   The solvent used in the mixed solution is preferably a solvent having low reactivity with the positive electrode mixture, but by treating the positive electrode mixture surface so that the positive electrode mixture does not react with the solvent, for example, by coating the surface of the positive electrode mixture, A solvent having high reactivity with the material can also be used.

上記溶媒は、好ましくは有機溶媒であり、より好ましくは炭化水素系有機溶媒であり、例えばヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン、デカリン等である。
これら溶媒のうち、塗布後の乾燥工程を考慮すると、低沸点溶媒であるヘキサン、トルエン、キシレンが好ましいが、混合液の維持を考慮すると、蒸発速度の速い低沸点溶媒を用いることは困難であり、トルエン、キシレン等が好ましい。
The solvent is preferably an organic solvent, more preferably a hydrocarbon organic solvent, such as hexane, heptane, toluene, xylene, decalin, and the like.
Of these solvents, hexane, toluene, and xylene, which are low-boiling solvents, are preferable in consideration of the drying process after coating, but it is difficult to use a low-boiling solvent having a high evaporation rate in consideration of maintaining the mixed liquid. , Toluene, xylene and the like are preferable.

混合液に用いる溶媒は、好ましくは脱水処理して水分含有量を低くする。溶媒の水分含有量は、通常30ppm以下、好ましくは10ppm以下、さらに好ましくは1.0ppm以下である。   The solvent used in the mixed solution is preferably dehydrated to reduce the water content. The water content of the solvent is usually 30 ppm or less, preferably 10 ppm or less, more preferably 1.0 ppm or less.

正極合材及び溶媒からなる混合液にバインダーをさらに添加してもよい。
上記バインダーは、正極合材との反応性が低ければ特に限定されないが、好ましくは熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂であり、より好ましくはポリシロキサン、ポリアルキレングリコール、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンブタジエンゴム/カルボキシメチルセルロース(SBR/CMC)、ポリエチレンオキシド(PEO)、分岐PEO、ポリフェニレンオキサイド(PPO)、PEO−PPO共重合体、分岐PEO−PPO共重合体、アルキルボラン含有ポリエーテルである。
尚、バインダーは、シート化容易性、界面抵抗の増加を防ぎ且つ充放電容量の低下を防ぐ観点から特に好ましくはSBR、ポリアルキレングリコールである。
You may further add a binder to the liquid mixture which consists of a positive electrode compound material and a solvent.
The binder is not particularly limited as long as the reactivity with the positive electrode mixture is low, preferably a thermoplastic resin and a thermosetting resin, more preferably polysiloxane, polyalkylene glycol, polytetrafluoroethylene (PTFE), Polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber (SBR), styrene butadiene rubber / carboxymethyl cellulose (SBR / CMC), polyethylene oxide (PEO), branched PEO, polyphenylene oxide (PPO), PEO-PPO copolymer, branched PEO -PPO copolymer, alkylborane-containing polyether.
The binder is particularly preferably SBR or polyalkylene glycol from the viewpoint of ease of sheet formation, prevention of increase in interface resistance and prevention of reduction in charge / discharge capacity.

負極60は、正極40と同様に作製できる。
負極60は好ましくはシート状である。負極をシート状にすることにより、リチウムの挿入及び脱離を可能とすることができる。
The negative electrode 60 can be produced in the same manner as the positive electrode 40.
The negative electrode 60 is preferably in the form of a sheet. By making the negative electrode into a sheet, it is possible to insert and desorb lithium.

集電体70,72としては、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、ゲルマニウム、インジウム、リチウム、又は、これらの合金等からなる板状体や箔状体等が使用できる。
集電体70,72は、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。例えば、集電体70には銅箔を使用し、集電体72にはアルミニウム箔を使用してもよい。
The current collectors 70 and 72 include a plate-like body or foil-like body made of copper, magnesium, stainless steel, titanium, iron, cobalt, nickel, zinc, aluminum, germanium, indium, lithium, or an alloy thereof. Can be used.
The current collectors 70 and 72 may be the same as or different from each other. For example, a copper foil may be used for the current collector 70, and an aluminum foil may be used for the current collector 72.

全固体二次電池は、上述した電池用部材を貼り合せ、接合することで製造できる。接合する方法としては、各部材を積層し、加圧・圧着する方法や、2つのロール間を通して加圧する方法(roll to roll)等がある。
また、接合面にイオン伝導性を有する活物質や、イオン伝導性を阻害しない接着物質を介して接合してもよい。
接合においては、固体電解質の結晶構造が変化しない範囲で加熱融着してもよい。
The all-solid-state secondary battery can be manufactured by bonding and joining the battery members described above. As a method of joining, there are a method of laminating each member, pressurizing and pressure bonding, a method of pressing through two rolls (roll to roll), and the like.
Moreover, you may join to the joining surface through the active material which has ion conductivity, and the adhesive material which does not inhibit ion conductivity.
In joining, heat fusion may be performed as long as the crystal structure of the solid electrolyte does not change.

本発明のポリマー被覆固体電解質は、全固体二次電池に使用できる。
本発明の全固体二次電池は、携帯情報端末、携帯電子機器、家庭用小型電力貯蔵装置、モーターを電力源とする自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等の電池として用いることができる。
The polymer-coated solid electrolyte of the present invention can be used for an all-solid secondary battery.
The all-solid-state secondary battery of the present invention can be used as a battery for a portable information terminal, a portable electronic device, a small electric power storage device for home use, a motorcycle using a motor as a power source, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or the like.

本発明のポリマー被覆固体電解質の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the polymer covering solid electrolyte of this invention. 本発明のポリマー被覆固体電解質の他の実施形態を示す図である。It is a figure which shows other embodiment of the polymer covering solid electrolyte of this invention. 本発明の全固体リチウム電池の一実施形態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows one Embodiment of the all-solid-state lithium battery of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,2 ポリマー被覆固体電荷室
3 全固体二次電池
10 リチウムイオン伝導性無機固体電解質
20 リチウム伝導性ポリマー
30 導電助剤
40 正極
50 固体電解質層
60 負極
70,72 集電体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Polymer-coated solid charge chamber 3 All-solid-state secondary battery 10 Lithium ion conductive inorganic solid electrolyte 20 Lithium conductive polymer 30 Conductive auxiliary agent 40 Positive electrode 50 Solid electrolyte layer 60 Negative electrode 70,72 Current collector

Claims (10)

リチウムイオン伝導性無機固体電解質の表面がリチウムイオン伝導性ポリマーで被覆されてなるポリマー被覆固体電解質。   A polymer-coated solid electrolyte in which the surface of a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte is coated with a lithium ion conductive polymer. 前記リチウムイオン伝導性無機固体電解質がP、Si及びBからなる群から選択される1以上の元素、Li及びSを含む請求項1に記載のポリマー被覆固体電解質。   The polymer-coated solid electrolyte according to claim 1, wherein the lithium ion conductive inorganic solid electrolyte contains one or more elements selected from the group consisting of P, Si and B, Li and S. リチウムイオン伝導性無機固体電解質の表面がリチウムイオン伝導性ポリマーで被覆されてなるポリマー被覆固体電解質であって、
前記リチウムイオン伝導性ポリマー中に導電助剤が分散しているポリマー被覆固体電解質。
A polymer-coated solid electrolyte in which the surface of a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte is coated with a lithium ion conductive polymer,
A polymer-coated solid electrolyte in which a conductive additive is dispersed in the lithium ion conductive polymer.
前記リチウムイオン伝導性無機固体電解質がP、Si及びBからなる群から選択される1以上の元素、Li及びSを含む請求項3に記載のポリマー被覆固体電解質。   The polymer-coated solid electrolyte according to claim 3, wherein the lithium ion conductive inorganic solid electrolyte contains one or more elements selected from the group consisting of P, Si and B, Li and S. 請求項1〜4のいずれかに記載のポリマー被覆固体電解質及び正極活物質を含んでなる正極合材。   A positive electrode mixture comprising the polymer-coated solid electrolyte according to claim 1 and a positive electrode active material. 請求項1〜4のいずれかに記載のポリマー被覆固体電解質及び負極活物質を含んでなる負極合材。   A negative electrode mixture comprising the polymer-coated solid electrolyte according to claim 1 and a negative electrode active material. 正極及び負極と、
前記正極と負極の間に挟持された請求項1又は2に記載のポリマー被覆固体電解質からなる固体電解質層を含んでなる全固体二次電池。
A positive electrode and a negative electrode;
An all-solid-state secondary battery comprising a solid electrolyte layer comprising the polymer-coated solid electrolyte according to claim 1 or 2 sandwiched between the positive electrode and the negative electrode.
前記正極が請求項5に記載の正極合材からなる請求項6に記載の全固体二次電池。   The all-solid-state secondary battery according to claim 6, wherein the positive electrode is made of the positive electrode mixture according to claim 5. 前記負極が請求項6に記載の負極合材からなる請求項6又は7に記載の全固体二次電池。   The all-solid-state secondary battery according to claim 6 or 7, wherein the negative electrode is made of the negative electrode mixture according to claim 6. 前記負極がシート状である請求項7〜9のいずれかに記載の全固体二次電池。   The all-solid-state secondary battery according to claim 7, wherein the negative electrode has a sheet shape.
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