JP2012199003A - Slurry, production method of solid electrolyte layer and production method of electrode active material layer - Google Patents

Slurry, production method of solid electrolyte layer and production method of electrode active material layer Download PDF

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博紀 久保
Keisuke Omori
敬介 大森
Koichi Sugiura
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide slurry which enhances dispersibility of a sulfide solid electrolyte material, and can deposit a film with high uniformity.SOLUTION: The slurry contains a sulfide solid electrolyte material, and alcohol having 6 or more carbon atoms in the principal chain, and a side-chain of alkyl radical in a carbon atom of the principal chain up to the third position counting from the carbon atom bonded with an OH radical in the principal chain.

Description

本発明は、硫化物固体電解質材料の分散性が向上し、均一性の高い製膜が可能なスラリーに関する。   The present invention relates to a slurry capable of improving the dispersibility of a sulfide solid electrolyte material and forming a highly uniform film.

近年におけるパソコン、ビデオカメラおよび携帯電話等の情報関連機器や通信機器等の急速な普及に伴い、その電源として利用される電池の開発が重要視されている。また、自動車産業界等においても、電気自動車用あるいはハイブリッド自動車用の高出力かつ高容量の電池の開発が進められている。現在、種々の電池の中でも、エネルギー密度が高いという観点から、リチウム電池が注目を浴びている。   With the rapid spread of information-related equipment and communication equipment such as personal computers, video cameras, and mobile phones in recent years, development of batteries that are used as power sources has been regarded as important. Also in the automobile industry and the like, development of high-power and high-capacity batteries for electric vehicles or hybrid vehicles is being promoted. Currently, lithium batteries are attracting attention among various batteries from the viewpoint of high energy density.

現在市販されているリチウム電池は、可燃性の有機溶媒を含む電解液が使用されているため、短絡時の温度上昇を抑える安全装置の取り付けや短絡防止のための構造・材料面での改善が必要となる。これに対し、電解液を固体電解質層に変えて、電池を全固体化した全固体リチウム電池は、電池内に可燃性の有機溶媒を用いないので、安全装置の簡素化が図れ、製造コストや生産性に優れると考えられている。   Since lithium batteries currently on the market use an electrolyte containing a flammable organic solvent, it is possible to install safety devices that suppress the temperature rise during short circuits and to improve the structure and materials to prevent short circuits. Necessary. On the other hand, an all-solid lithium battery in which the electrolyte is changed to a solid electrolyte layer to make the battery all solid does not use a flammable organic solvent in the battery. It is considered to be excellent in productivity.

このような固体電解質層に用いられる固体電解質材料として、硫化物固体電解質材料が知られている。また、硫化物固体電解質材料を湿式プロセスで塗工する溶媒として、例えば、非特許文献1には、トルエン、ヘプタン等の無極性溶媒を用いることが開示されている。   A sulfide solid electrolyte material is known as a solid electrolyte material used for such a solid electrolyte layer. As a solvent for applying the sulfide solid electrolyte material by a wet process, for example, Non-Patent Document 1 discloses the use of a nonpolar solvent such as toluene or heptane.

Taro Inada et al., “Silicone as a binder in composite electrolytes”, Journal of Power Sources 119-121 (2003) 948-950Taro Inada et al., “Silicone as a binder in composite electrolytes”, Journal of Power Sources 119-121 (2003) 948-950

しかしながら、トルエンやヘプタンのような無極性溶媒では、硫化物固体電解質材料を分散させても、硫化物固体電解質材料の沈降速度が速く、均一な塗工を行うことができないという問題がある。また、このような無極性溶媒のみを分散媒として用いた場合、分散剤等の塗工助剤を用いることができないという問題がある。本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、硫化物固体電解質材料の分散性が向上し、均一性の高い製膜が可能なスラリーを提供することを主目的とする。   However, a nonpolar solvent such as toluene or heptane has a problem that even if the sulfide solid electrolyte material is dispersed, the sedimentation rate of the sulfide solid electrolyte material is high and uniform coating cannot be performed. Moreover, when only such a nonpolar solvent is used as a dispersion medium, there exists a problem that coating adjuvants, such as a dispersing agent, cannot be used. The present invention has been made in view of the above problems, and a main object of the present invention is to provide a slurry capable of improving the dispersibility of the sulfide solid electrolyte material and forming a highly uniform film.

上記課題を解決するために、本発明においては、硫化物固体電解質材料と、主鎖の炭素原子数が6以上であり、OH基が結合した上記主鎖中の炭素原子から数えて3番目までの位置の上記主鎖中の炭素原子にアルキル基の側鎖を有するアルコールとを含有することを特徴とするスラリーを提供する。   In order to solve the above-described problems, in the present invention, the sulfide solid electrolyte material and the main chain have 6 or more carbon atoms, and the third to the third counted from the carbon atoms in the main chain to which the OH group is bonded. And an alcohol having a side chain of an alkyl group on the carbon atom in the main chain at the position.

本発明によれば、スラリーの分散媒として上記アルコールを用いることにより、硫化物固体電解質材料の分散性が向上し、均一性の高い製膜が可能なスラリーとすることができる。   According to the present invention, by using the alcohol as a dispersion medium for the slurry, the dispersibility of the sulfide solid electrolyte material is improved, and a slurry capable of forming a highly uniform film can be obtained.

上記発明においては、上記アルコールが、2−エチルヘキサノールまたは2,6−ジメチル−4−ヘプタノールであることが好ましい。   In the above invention, the alcohol is preferably 2-ethylhexanol or 2,6-dimethyl-4-heptanol.

上記発明においては、上記硫化物固体電解質材料が、LiSおよびPを含有する原料組成物を用いてなるものであることが好ましい。Liイオン伝導性が高い硫化物固体電解質材料とすることができるからである。 In the above-mentioned invention, the sulfide-based solid electrolyte material is preferably made of using a raw material composition containing Li 2 S and P 2 S 5. This is because a sulfide solid electrolyte material having high Li ion conductivity can be obtained.

上記発明においては、上記原料組成物におけるLiSおよびPの割合が、モル比で、LiS:P=70:30〜80:20の範囲内であることが好ましい。安定な硫化物固体電解質材料とすることができ、上記アルコールとの反応を抑制することができるからである。 In the above invention, the ratio of Li 2 S and P 2 S 5 in the raw material composition at a molar ratio, Li 2 S: P 2 S 5 = 70: 30~80: is preferably in the range of 20 . This is because a stable sulfide solid electrolyte material can be obtained and reaction with the alcohol can be suppressed.

上記発明においては、上記硫化物固体電解質材料が、LiIを含有することが好ましい。Liイオン伝導性が高い硫化物固体電解質材料とすることができるからである。   In the said invention, it is preferable that the said sulfide solid electrolyte material contains LiI. This is because a sulfide solid electrolyte material having high Li ion conductivity can be obtained.

また、本発明においては、硫化物固体電解質材料、および、主鎖の炭素原子数が6以上であり、OH基が結合した上記主鎖中の炭素原子から数えて3番目までの位置の上記主鎖中の炭素原子にアルキル基の側鎖を有するアルコールを混練し、固体電解質層形成用スラリーを調製する混練工程と、上記固体電解質層形成用スラリーを基板上に塗工し、固体電解質層形成用塗工膜を製膜する塗工工程と、上記固体電解質層形成用塗工膜を乾燥し、固体電解質層を形成する乾燥工程とを有することを特徴とする固体電解質層の製造方法を提供する。   Moreover, in the present invention, the main electrolyte in the sulfide solid electrolyte material and the main chain having 6 or more carbon atoms in the main chain and up to the third position counted from the carbon atom in the main chain to which the OH group is bonded. Kneading an alcohol having an alkyl side chain on a carbon atom in the chain to prepare a slurry for forming a solid electrolyte layer; and applying the slurry for forming a solid electrolyte layer on a substrate to form a solid electrolyte layer A method for producing a solid electrolyte layer comprising: a coating process for forming a coating film for coating; and a drying process for drying the coating film for forming a solid electrolyte layer to form a solid electrolyte layer. To do.

本発明によれば、固体電解質層形成用スラリーの分散媒として上記アルコールを用いることにより、混練工程で硫化物固体電解質材料の分散性が向上し、塗工工程で均一性の高い固体電解質層形成用塗工膜の製膜が可能となる。このため、均一な固体電解質層を得ることができる。   According to the present invention, by using the alcohol as a dispersion medium of the slurry for forming the solid electrolyte layer, the dispersibility of the sulfide solid electrolyte material is improved in the kneading step, and the solid electrolyte layer is formed with high uniformity in the coating step. The coating film can be formed. For this reason, a uniform solid electrolyte layer can be obtained.

また、本発明においては、電極活物質、硫化物固体電解質材料、および、主鎖の炭素原子数が6以上であり、OH基が結合した上記主鎖中の炭素原子から数えて3番目までの位置の上記主鎖中の炭素原子にアルキル基の側鎖を有するアルコールを混練し、電極活物質層形成用スラリーを調製する混練工程と、上記電極活物質層形成用スラリーを基板上に塗工し、電極活物質層形成用塗工膜を製膜する塗工工程と、上記電極活物質層形成用塗工膜を乾燥し、電極活物質層を形成する乾燥工程とを有することを特徴とする電極活物質層の製造方法を提供する。   In the present invention, the electrode active material, the sulfide solid electrolyte material, and the main chain have 6 or more carbon atoms, and up to the third counting from the carbon atoms in the main chain to which the OH group is bonded. A kneading step of kneading an alcohol having an alkyl side chain to a carbon atom in the main chain at a position to prepare a slurry for forming an electrode active material layer; and applying the slurry for forming an electrode active material layer on a substrate A coating step for forming an electrode active material layer forming coating film; and a drying step for drying the electrode active material layer forming coating film to form an electrode active material layer. An electrode active material layer manufacturing method is provided.

本発明によれば、電極活物質層形成用スラリーの分散媒として上記アルコールを用いることにより、混練工程で硫化物固体電解質材料の分散性が向上し、塗工工程で均一性の高い電極活物質層形成用塗工膜の製膜が可能となる。このため、均一な電極活物質層を得ることができる。   According to the present invention, by using the alcohol as a dispersion medium for the slurry for forming the electrode active material layer, the dispersibility of the sulfide solid electrolyte material is improved in the kneading process, and the electrode active material having high uniformity in the coating process. A film for forming a layer can be formed. For this reason, a uniform electrode active material layer can be obtained.

本発明においては、硫化物固体電解質材料の分散性が向上し、均一性の高い製膜が可能なスラリーを提供することができるという効果を奏する。   In this invention, the dispersibility of sulfide solid electrolyte material improves, and there exists an effect that the slurry which can be formed into a film with high uniformity can be provided.

本発明の固体電解質層の製造方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of the solid electrolyte layer of this invention. 本発明の電極活物質層の製造方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of the electrode active material layer of this invention. 実施例2および比較例2で得られた評価用電池の充放電測定の結果を示すグラフである。4 is a graph showing the results of charge / discharge measurement of evaluation batteries obtained in Example 2 and Comparative Example 2. 実施例2および比較例2で得られた評価用電池の交流インピーダンス測定の結果を示すグラフである。6 is a graph showing the results of AC impedance measurement of evaluation batteries obtained in Example 2 and Comparative Example 2. 実施例3および比較例3で得られたスラリーの沈降速度測定の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the sedimentation rate measurement of the slurry obtained in Example 3 and Comparative Example 3.

以下、本発明のスラリー、固体電解質層の製造方法および電極活物質層の製造方法について、詳細に説明する。   Hereinafter, the slurry of the present invention, the method for producing a solid electrolyte layer, and the method for producing an electrode active material layer will be described in detail.

A.スラリー
まず、本発明のスラリーについて説明する。本発明のスラリーは、硫化物固体電解質材料と、主鎖の炭素原子数が6以上であり、OH基が結合した上記主鎖中の炭素原子から数えて3番目までの位置の上記主鎖中の炭素原子にアルキル基の側鎖を有するアルコールとを含有することを特徴とするものである。
A. Slurry First, the slurry of this invention is demonstrated. The slurry of the present invention has a sulfide solid electrolyte material and a main chain having 6 or more carbon atoms in the main chain at the third position counting from the carbon atoms in the main chain to which OH groups are bonded. And an alcohol having an alkyl side chain on the carbon atom.

本発明によれば、スラリーの分散媒として上記アルコールを用いることにより、硫化物固体電解質材料の分散性が向上し、均一性の高い製膜が可能なスラリーとすることができる。
以下、本発明のスラリーについて、構成ごとに説明する。
According to the present invention, by using the alcohol as a dispersion medium for the slurry, the dispersibility of the sulfide solid electrolyte material is improved, and a slurry capable of forming a highly uniform film can be obtained.
Hereinafter, the slurry of this invention is demonstrated for every structure.

1.アルコール
まず、本発明におけるアルコールについて説明する。本発明におけるアルコールは、主鎖の炭素原子数が6以上であり、OH基が結合した上記主鎖中の炭素原子から数えて3番目までの位置の上記主鎖中の炭素原子にアルキル基の側鎖を有するものである。
1. Alcohol First, the alcohol in the present invention will be described. The alcohol in the present invention has 6 or more carbon atoms in the main chain, and an alkyl group is bonded to the carbon atom in the main chain at the third position counting from the carbon atom in the main chain to which the OH group is bonded. It has a side chain.

本発明におけるアルコールは、主鎖の炭素原子数が6以上であることを一つの特徴とする。主鎖の炭素原子数が6以上であることにより、水溶性が低いアルコールとすることができ、硫化物固体電解質材料との反応を抑制することができる。本発明において、主鎖とは、「OH基が結合した炭素原子を含む最長の炭素鎖」をいう。主鎖の炭素原子数は6以上であれば良いが、中でも、6〜10の範囲内であることが好ましい。主鎖の炭素原子数を10以下とすることで、常温で液体のアルコールとすることができるからである。また、上記アルコールの水分量は、硫化物固体電解質材料との反応性の観点から、より低いことが好ましく、具体的には、100ppm以下であることが好ましい。   One feature of the alcohol in the present invention is that the main chain has 6 or more carbon atoms. When the number of carbon atoms in the main chain is 6 or more, an alcohol with low water solubility can be obtained, and a reaction with the sulfide solid electrolyte material can be suppressed. In the present invention, the main chain means “the longest carbon chain containing a carbon atom to which an OH group is bonded”. The number of carbon atoms in the main chain may be 6 or more, but it is preferably in the range of 6 to 10 among them. This is because by setting the number of carbon atoms in the main chain to 10 or less, a liquid alcohol can be obtained at room temperature. The water content of the alcohol is preferably lower from the viewpoint of reactivity with the sulfide solid electrolyte material, and specifically, it is preferably 100 ppm or less.

また、本発明におけるアルコールは、OH基が結合した主鎖中の炭素原子から数えて3番目までの位置の主鎖中の炭素原子にアルキル基の側鎖を有することを一つの特徴とする。なお、ここでは、OH基が結合した主鎖中の炭素原子を1番目の位置の主鎖中の炭素原子とする。アルキル基の側鎖がOH基の近くにあることで、立体障害となるため、硫化物固体電解質材料の溶解を防止することができる。本発明において、側鎖とは、「主鎖と結合した主鎖以外の炭素鎖」をいう。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基等を挙げることができる。また、上記アルコールは、上記アルキル基の側鎖を少なくとも1つ有していれば良く、複数有していても良い。   In addition, the alcohol in the present invention is characterized by having a side chain of an alkyl group on the carbon atom in the main chain at the third position counting from the carbon atom in the main chain to which the OH group is bonded. Here, the carbon atom in the main chain to which the OH group is bonded is defined as the carbon atom in the main chain at the first position. Since the side chain of the alkyl group is close to the OH group, steric hindrance is caused, so that the dissolution of the sulfide solid electrolyte material can be prevented. In the present invention, the side chain refers to “a carbon chain other than the main chain bonded to the main chain”. Examples of the alkyl group include a methyl group and an ethyl group. Moreover, the said alcohol should just have at least 1 side chain of the said alkyl group, and may have multiple.

本発明におけるアルコールは、分散効果(界面活性効果)を有するものである。ここで、分散効果とは、液体中に存在する粒子の沈降速度が、下記式(1)に示すストークスの式から得られる沈降速度よりも遅くなる効果をいう。本発明においては、上記アルコール中における硫化物固体電解質材料の沈降速度が遅くなることで、硫化物固体電解質材料の分散性が向上する。なお、式中、U:沈降速度、d:粒子径、ρ:粒子比重、ρ:液比重、η:粘度、g:重力加速度である。また、上記アルコールは、スラリーの分散媒として用いられるものであるが、分散剤としても機能するものである。 The alcohol in the present invention has a dispersion effect (surface active effect). Here, the dispersion effect refers to an effect in which the sedimentation rate of particles existing in the liquid is slower than the sedimentation rate obtained from the Stokes equation shown in the following equation (1). In the present invention, the dispersibility of the sulfide solid electrolyte material is improved by slowing the sedimentation rate of the sulfide solid electrolyte material in the alcohol. In the formula, U: settling velocity, d: particle diameter, ρ p : particle specific gravity, ρ f : liquid specific gravity, η: viscosity, g: gravitational acceleration. Moreover, although the said alcohol is used as a dispersion medium of a slurry, it functions also as a dispersing agent.

Figure 2012199003
Figure 2012199003

また、本発明におけるアルコールは、硫化物固体電解質材料のアルコールへの分散前後で、硫化物固体電解質材料のLiイオン伝導度を大幅に低下させないものであり、通常、アルコール中に分散させた後の硫化物固体電解質材料のLiイオン伝導度を、アルコール中に分散させる前の硫化物固体電解質材料のLiイオン伝導度の1/10以下に低下させないものである。ここで、アルコール中に分散させた後の硫化物固体電解質材料のLiイオン伝導度は、スラリーを塗工し、乾燥させることにより得られる粉体をペレット状に成形したサンプルのLiイオン伝導度を測定することにより得られるものとする。   In addition, the alcohol in the present invention does not significantly reduce the Li ion conductivity of the sulfide solid electrolyte material before and after the dispersion of the sulfide solid electrolyte material into the alcohol, and usually after being dispersed in the alcohol. The Li ion conductivity of the sulfide solid electrolyte material is not lowered to 1/10 or less of the Li ion conductivity of the sulfide solid electrolyte material before being dispersed in alcohol. Here, the Li ion conductivity of the sulfide solid electrolyte material after being dispersed in alcohol is the Li ion conductivity of a sample obtained by forming a powder obtained by applying a slurry and drying it into a pellet. It shall be obtained by measurement.

このようなアルコールの具体例としては、2−エチルヘキサノール、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール等を挙げることができる。なお、本発明におけるアルコールは、単一のアルコールであっても良く、複数のアルコールの混合物であっても良い。   Specific examples of such alcohol include 2-ethylhexanol and 2,6-dimethyl-4-heptanol. The alcohol in the present invention may be a single alcohol or a mixture of a plurality of alcohols.

本発明のスラリーは、上記アルコールに加えて、例えば、ヘプタン、キシレン、トルエン等の従来の無極性溶媒を含有していても良い。本発明のスラリーに含まれる全溶媒に対する上記アルコールの割合としては、例えば、0.1重量%以上であることが好ましく、10重量%以上であることがより好ましく、30重量%以上であることがさらに好ましい。なお、本発明のスラリーに含まれる溶媒が上記アルコールのみであっても良い。また、本発明のスラリーが結着材を含有し、上記アルコールに対する結着材の溶解性が低い場合、上述した無極性溶媒を併用することが好ましい。この場合、本発明のスラリーに含まれる全溶媒に対する上記アルコールの割合は、例えば、0.1重量%〜50重量%の範囲内であることが好ましく、30重量%〜40重量%の範囲内であることがより好ましい。   The slurry of the present invention may contain a conventional nonpolar solvent such as heptane, xylene, toluene and the like in addition to the alcohol. The ratio of the alcohol to the total solvent contained in the slurry of the present invention is, for example, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 10% by weight or more, and 30% by weight or more. Further preferred. Note that the solvent contained in the slurry of the present invention may be only the alcohol. Moreover, when the slurry of this invention contains a binder and the solubility of the binder with respect to the said alcohol is low, it is preferable to use together the nonpolar solvent mentioned above. In this case, the ratio of the alcohol to the total solvent contained in the slurry of the present invention is preferably, for example, in the range of 0.1 wt% to 50 wt%, and in the range of 30 wt% to 40 wt%. More preferably.

2.硫化物固体電解質材料
次に、本発明における硫化物固体電解質材料について説明する。本発明における硫化物固体電解質材料は、硫黄(S)を含有し、かつ、イオン伝導性を有するものであれば特に限定されるものではない。ここで、本発明のスラリーがリチウム電池に用いられる場合、上記硫化物固体電解質材料として、例えば、LiSと、第13族〜第15族の元素の硫化物とを含有する原料組成物を用いてなるものを挙げることができる。
2. Sulfide solid electrolyte material Next, the sulfide solid electrolyte material in the present invention will be described. The sulfide solid electrolyte material in the present invention is not particularly limited as long as it contains sulfur (S) and has ion conductivity. Here, when the slurry of the present invention is used in a lithium battery, as the sulfide solid electrolyte material, for example, a raw material composition containing Li 2 S and a sulfide of an element belonging to Group 13 to Group 15 is used. What is used can be mentioned.

上記第13族〜第15族の元素としては、例えば、B、Al、Si、Ge、P、As、Sb等を挙げることができる。また、第13族〜第15族の元素の硫化物としては、具体的には、B、Al、SiS、GeS、P、P、As、Sb等を挙げることができる。中でも、本発明においては、LiSと、第13族〜第15族の元素の硫化物とを含有する原料組成物を用いてなる硫化物固体電解質材料が、LiS−P材料、LiS−SiS材料、LiS−GeS材料またはLiS−Al材料であることが好ましく、LiS−P材料であることがより好ましい。Liイオン伝導性が優れているからである。なお、LiS−P材料とは、LiSおよびPを含有する原料組成物を用いてなる硫化物固体電解質材料であり、LiSおよびPを主原料として含むものであれば良く、さらに他の材料を含むものであっても良い。 Examples of the Group 13 to Group 15 elements include B, Al, Si, Ge, P, As, and Sb. Moreover, as a sulfide of an element of Group 13 to Group 15, specifically, B 2 S 3 , Al 2 S 3 , SiS 2 , GeS 2 , P 2 S 3 , P 2 S 5 , As 2 S 3 , Sb 2 S 3 and the like can be mentioned. In particular, in the present invention, a sulfide solid electrolyte material using a raw material composition containing Li 2 S and a sulfide of an element belonging to Group 13 to Group 15 is Li 2 S—P 2 S 5. The material is preferably a Li 2 S—SiS 2 material, a Li 2 S—GeS 2 material or a Li 2 S—Al 2 S 3 material, and more preferably a Li 2 S—P 2 S 5 material. This is because the Li ion conductivity is excellent. Incidentally, Li and the 2 S-P 2 S 5 material, a sulfide solid electrolyte material obtained by using a raw material composition containing Li 2 S and P 2 S 5, Li 2 S and P 2 S 5 the main What is necessary is just to contain as a raw material, and also other materials may be included.

上記原料組成物に含まれるLiSは、不純物が少ないことが好ましい。副反応を抑制することができるからである。LiSの合成方法としては、例えば、特開平7−330312号公報に記載された方法等を挙げることができる。さらに、LiSは、WO2005/040039に記載された方法等を用いて精製されていることが好ましい。また、上記原料組成物は、LiS、および第13族〜第15族の元素の硫化物の他に、LiPO、LiSiO、LiGeO、LiBOおよびLiAlOからなる群から選択される少なくとも一種のオルトオキソ酸リチウムを含有していても良い。このようなオルトオキソ酸リチウムを加えることで、より安定な硫化物固体電解質材料を得ることができる。 Li 2 S contained in the raw material composition preferably has few impurities. This is because side reactions can be suppressed. Examples of the method for synthesizing Li 2 S include the method described in JP-A-7-330312. Furthermore, Li 2 S is preferably purified using the method described in WO2005 / 040039. In addition to Li 2 S and Group 13 to Group 15 element sulfides, the raw material composition includes Li 3 PO 4 , Li 4 SiO 4 , Li 4 GeO 4 , Li 3 BO 3, and Li 3 BO 3. It may contain at least one kind of lithium orthooxo acid selected from the group consisting of 3 AlO 3 . By adding such a lithium orthooxo acid, a more stable sulfide solid electrolyte material can be obtained.

本発明における硫化物固体電解質材料は、架橋硫黄を実質的に含有しないことが好ましい。上記アルコールとの反応を抑えることができ、イオン伝導性が低下することを抑制することができるからである。架橋硫黄は反応性が高いため、上記アルコールと反応することで、硫化物固体電解質材料の劣化の原因となる。ここで、「架橋硫黄」とは、硫化物固体電解質材料の合成時に生じる−S−結合の硫黄元素をいう。「架橋硫黄を実質的に含有しない」とは、硫化物固体電解質材料に含まれる架橋硫黄の割合が、上記アルコールとの反応で影響を受けない程度に少ないことをいう。この場合、架橋硫黄の割合は、例えば、10モル%以下であることが好ましく、5モル%以下であることがより好ましい。   The sulfide solid electrolyte material in the present invention preferably contains substantially no cross-linking sulfur. This is because the reaction with the alcohol can be suppressed, and the decrease in ionic conductivity can be suppressed. Since bridging sulfur has high reactivity, it reacts with the alcohol to cause deterioration of the sulfide solid electrolyte material. Here, “bridged sulfur” refers to a sulfur element having an —S— bond that is generated during the synthesis of the sulfide solid electrolyte material. “Substantially free of bridging sulfur” means that the proportion of bridging sulfur contained in the sulfide solid electrolyte material is so small as not to be affected by the reaction with the alcohol. In this case, the ratio of cross-linking sulfur is, for example, preferably 10 mol% or less, and more preferably 5 mol% or less.

また、「架橋硫黄を実質的に含有しない」ことは、ラマン分光スペクトルの測定により、確認することができる。例えば、硫化物固体電解質材料が、LiS−P材料である場合、架橋硫黄を有するSP−S−PSユニット(Pユニット)のピークは、通常402cm−1に現れる。そのため、本発明においては、このピークが検出されないことが好ましい。また、PS 3−ユニットのピークは、通常417cm−1に現れる。本発明においては、402cm−1における強度I402が、417cm−1における強度I417よりも小さいことが好ましい。より具体的には、強度I417に対して、強度I402は、例えば、70%以下であることが好ましく、50%以下であることがより好ましく、35%以下であることがさらに好ましい。また、LiS−P材料以外の硫化物固体電解質材料についても、架橋硫黄を含有するユニットを特定し、そのユニットのピークを測定することにより、架橋硫黄を実質的に含有していないことを判断することができる。なお、「架橋硫黄を実質的に含有しない」ことは、ラマン分光スペクトルの測定結果以外にも、硫化物固体電解質材料を合成する際の原料組成比、NMRの測定結果を用いても確認することができる。 Further, “substantially free of bridging sulfur” can be confirmed by measuring a Raman spectrum. For example, when the sulfide solid electrolyte material is Li 2 S—P 2 S 5 material, the peak of S 3 P—S—PS 3 unit (P 2 S 7 unit) having bridging sulfur is usually 402 cm −1. Appear in Therefore, in the present invention, it is preferable that this peak is not detected. Further, the peak of PS 4 3- unit usually appears at 417 cm −1 . In the present invention, the intensity I 402 at 402 cm -1 is preferably smaller than the intensity I 417 at 417 cm -1. More specifically, with respect to the intensity I 417 , the intensity I 402 is, for example, preferably 70% or less, more preferably 50% or less, and even more preferably 35% or less. As for the sulfide solid electrolyte material other than Li 2 S-P 2 S 5 material, to identify the unit containing the crosslinking sulfur, by measuring the peak of the unit, it is substantially free of bridging sulfur It can be judged that there is no. Note that “substantially free of cross-linking sulfur” can be confirmed using the raw material composition ratio when synthesizing the sulfide solid electrolyte material and the NMR measurement result in addition to the Raman spectroscopic spectrum measurement result. Can do.

また、上記硫化物固体電解質材料が、LiSを含有する原料組成物を用いてなるものである場合、上記硫化物固体電解質材料は、LiSを実質的に含有しないことが好ましい。「LiSを実質的に含有しない」とは、出発原料に由来するLiSを実質的に含有しないことをいう。LiSは、架橋硫黄と同様に反応性が高いため、含まれないことが好ましい。「LiSを実質的に含有しない」ことは、X線回折により確認することができる。具体的には、LiSのピーク(2θ=27.0°、31.2°、44.8°、53.1°)を有しない場合は、LiSを実質的に含有しないと判断することができる。なお、原料組成物におけるLiSの割合が大きすぎると、硫化物固体電解質材料がLiSを含む傾向にあり、逆に、原料組成物におけるLiSの割合が小さすぎると、硫化物固体電解質材料が上述した架橋硫黄を含む傾向にある。 Also, the sulfide solid electrolyte material, if it is made by using the raw material composition containing Li 2 S, the sulfide solid electrolyte material is preferably substantially free of Li 2 S. “Substantially free of Li 2 S” means that Li 2 S derived from the starting material is not substantially contained. Li 2 S is preferably not included because it has a high reactivity like bridging sulfur. “Substantially free of Li 2 S” can be confirmed by X-ray diffraction. Specifically, when it does not have a Li 2 S peak (2θ = 27.0 °, 31.2 °, 44.8 °, 53.1 °), it is determined that it does not substantially contain Li 2 S. can do. If the ratio of Li 2 S in the raw material composition is too large, the sulfide solid electrolyte material tends to contain Li 2 S. Conversely, if the ratio of Li 2 S in the raw material composition is too small, the sulfide The solid electrolyte material tends to contain the above-mentioned crosslinked sulfur.

また、上記硫化物固体電解質材料が、架橋硫黄およびLiSを実質的に含有しない場合、通常、上記硫化物固体電解質材料は、オルト組成またはその近傍の組成を有している。ここで、オルトとは、一般的に、同じ酸化物を水和して得られるオキソ酸の中で、最も水和度の高いものをいう。本発明においては、硫化物で最もLiSが付加している結晶組成をオルト組成という。例えば、LiS−P系ではLiPSがオルト組成に該当し、LiS−SiS系ではLiSiSがオルト組成に該当し、LiS−GeS系ではLiGeSがオルト組成に該当し、LiS−Al系ではLiAlSがオルト組成に該当する。 Also, the sulfide solid electrolyte material, if substantially free of bridging sulfur and Li 2 S, usually, the sulfide solid electrolyte material has a composition of ortho-composition or the vicinity thereof. Here, ortho generally refers to one having the highest degree of hydration among oxo acids obtained by hydrating the same oxide. In the present invention, the crystal composition in which Li 2 S is added most in the sulfide is called the ortho composition. For example, in the Li 2 S—P 2 S 5 system, Li 3 PS 4 corresponds to the ortho composition, in the Li 2 S—SiS 2 system, Li 4 SiS 4 corresponds to the ortho composition, and in the Li 2 S—GeS 2 system. Li 4 GeS 4 corresponds to the ortho composition, and in the Li 2 S—Al 2 S 3 system, Li 3 AlS 3 corresponds to the ortho composition.

また、LiS−P系の硫化物固体電解質材料の場合、オルト組成を得るLiSおよびPの割合は、モル基準で、LiS:P=75:25である。LiS−Al系の硫化物固体電解質材料の場合も同様である。一方、LiS−SiS系の硫化物固体電解質材料の場合、オルト組成を得るLiSおよびSiSの割合は、モル基準で、LiS:SiS=66.7:33.3である。LiS−GeS系の硫化物固体電解質材料の場合も同様である。 In the case of a Li 2 S—P 2 S 5 -based sulfide solid electrolyte material, the ratio of Li 2 S and P 2 S 5 to obtain the ortho composition is Li 2 S: P 2 S 5 = 75 on a molar basis. : 25. The same applies to the case of a Li 2 S—Al 2 S 3 -based sulfide solid electrolyte material. On the other hand, in the case of a Li 2 S—SiS 2 -based sulfide solid electrolyte material, the ratio of Li 2 S and SiS 2 to obtain the ortho composition is Li 2 S: SiS 2 = 66.7: 33.3 on a molar basis. It is. The same applies to the case of a Li 2 S—GeS 2 -based sulfide solid electrolyte material.

上記原料組成物が、LiSおよびPを含有する場合、LiSおよびPの割合は、モル換算で、LiS:P=72:28〜78:22の範囲内であることが好ましく、LiS:P=73:27〜77:23の範囲内であることがより好ましく、LiS:P=74:26〜76:24の範囲内であることがさらに好ましい。両者の割合を、オルト組成を得る割合(LiS:P=75:25)およびその近傍を含む範囲とすることで、上記アルコールとの反応性が低い硫化物固体電解質材料を得ることができるからである。なお、上記原料組成物が、LiSおよびAlを含有する場合も同様である。一方、上記原料組成物が、LiSおよびSiSを含有する場合、LiSおよびSiSの割合は、モル基準で、LiS:SiS=63:37〜70:30の範囲内であることが好ましく、LiS:SiS=64:36〜69:31の範囲内であることがより好ましく、LiS:SiS=65:35〜68:32の範囲内であることがさらに好ましい。両者の割合を、オルト組成を得る割合(LiS:SiS=66.7:33.3)およびその近傍を含む範囲とすることで、上記アルコールとの反応性が低い硫化物固体電解質材料を得ることができるからである。なお、上記原料組成物が、LiSおよびGeSを含有する場合も同様である。 The raw material composition is, when containing Li 2 S and P 2 S 5, the proportion of Li 2 S and P 2 S 5 is on a molar basis, Li 2 S: P 2 S 5 = 72: 28~78: 22 is preferable, Li 2 S: P 2 S 5 = 73: 27 to 77:23 is more preferable, and Li 2 S: P 2 S 5 = 74: 26 to 76 is preferable. : More preferably within the range of 24. By setting the ratio of both to a ratio including the ratio of obtaining an ortho composition (Li 2 S: P 2 S 5 = 75: 25) and its vicinity, a sulfide solid electrolyte material having low reactivity with the alcohol is obtained. Because it can. The same applies when the raw material composition contains Li 2 S and Al 2 S 3 . On the other hand, the raw material composition is, when containing Li 2 S and SiS 2, the ratio of Li 2 S and SiS 2 are on a molar basis, Li 2 S: SiS 2 = 63: 37~70: 30 in the range of It is preferable that Li 2 S: SiS 2 = 64: 36 to 69:31, and Li 2 S: SiS 2 = 65: 35 to 68:32 is preferable. Is more preferable. By setting the ratio of both to a range including the ratio of obtaining an ortho composition (Li 2 S: SiS 2 = 66.7: 33.3) and the vicinity thereof, a sulfide solid electrolyte material having low reactivity with the alcohol It is because it can obtain. The same applies when the raw material composition contains Li 2 S and GeS 2 .

また、本発明における硫化物固体電解質材料は、LiIを含有することが好ましい。Liイオン伝導性が高い硫化物固体電解質材料とすることができるからである。また、本発明における硫化物固体電解質材料は、LiOを含有することが好ましい。硫化水素発生量が少ない硫化物固体電解質材料とすることができるからである。 Moreover, it is preferable that the sulfide solid electrolyte material in this invention contains LiI. This is because a sulfide solid electrolyte material having high Li ion conductivity can be obtained. Also, the sulfide solid electrolyte material in the present invention preferably contains a Li 2 O. It is because it can be set as the sulfide solid electrolyte material with little hydrogen sulfide generation amount.

本発明における硫化物固体電解質材料は、硫化物ガラスであっても良く、その硫化物ガラスを熱処理して得られる硫化物ガラスセラミックスであっても良い。硫化物ガラスは、例えば、上記原料組成物に対して、非晶質化法を行うことにより得ることができる。非晶質化法としては、例えば、メカニカルミリング法および溶融急冷法を挙げることができ、中でも、メカニカルミリング法が好ましい。常温での処理が可能になり、製造工程の簡略化を図ることができるからである。メカニカルミリングは、原料組成物を、機械的エネルギーを付与しながら混合する方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、ボールミル、ターボミル、メカノフュージョン、ディスクミル等を挙げることができ、中でも、ボールミルが好ましく、特に、遊星型ボールミルが好ましい。所望の硫化物固体電解質材料を効率良く得ることができるからである。また、メカニカルミリングの条件は、所望の硫化物固体電解質材料を得ることができるように設定することが好ましい。一方、硫化物ガラスセラミックスは、例えば、硫化物ガラスを結晶化温度以上の温度で熱処理することにより得ることができる。すなわち、原料組成物に対して、非晶質化法を行い、さらに熱処理を行うことにより、硫化物ガラスセラミックスを得ることができる。なお、熱処理の条件によっては、架橋硫黄およびLiSが生成する可能性や安定相が生成する可能性があるため、本発明においては、これらが生成しないように、熱処理温度および熱処理時間を調整することが好ましい。 The sulfide solid electrolyte material in the present invention may be sulfide glass, or sulfide glass ceramic obtained by heat-treating the sulfide glass. The sulfide glass can be obtained, for example, by subjecting the raw material composition to an amorphization method. Examples of the amorphization method include a mechanical milling method and a melt quenching method, and among them, the mechanical milling method is preferable. This is because processing at room temperature is possible, and the manufacturing process can be simplified. Mechanical milling is not particularly limited as long as the raw material composition is mixed while imparting mechanical energy, and examples thereof include a ball mill, a turbo mill, a mechano-fusion, and a disk mill. A ball mill is preferable, and a planetary ball mill is particularly preferable. This is because a desired sulfide solid electrolyte material can be obtained efficiently. Moreover, it is preferable to set the conditions of mechanical milling so that a desired sulfide solid electrolyte material can be obtained. On the other hand, sulfide glass ceramics can be obtained, for example, by heat-treating sulfide glass at a temperature higher than the crystallization temperature. That is, a sulfide glass ceramic can be obtained by subjecting the raw material composition to an amorphization method and further heat treatment. Depending on the heat treatment conditions, bridging sulfur and Li 2 S may be generated or a stable phase may be generated. Therefore, in the present invention, the heat treatment temperature and the heat treatment time are adjusted so that they are not formed. It is preferable to do.

硫化物固体電解質材料の形状としては、例えば、粒子形状を挙げることができ、中でも、真球状または楕円球状であることが好ましい。また、硫化物固体電解質材料が粒子形状である場合、その平均粒径は、例えば、0.1μm〜50μmの範囲内であることが好ましい。また、硫化物固体電解質材料は、Liイオン伝導性が高いことが好ましく、常温におけるLiイオン伝導度は、例えば、1×10−5S/cm以上であることが好ましく、1×10−4S/cm以上であることがより好ましい。 Examples of the shape of the sulfide solid electrolyte material include a particle shape, and among them, a spherical shape or an elliptical shape is preferable. Moreover, when the sulfide solid electrolyte material has a particle shape, the average particle diameter is preferably in the range of 0.1 μm to 50 μm, for example. The sulfide solid electrolyte material preferably has high Li ion conductivity, and the Li ion conductivity at room temperature is preferably 1 × 10 −5 S / cm or more, for example, 1 × 10 −4 S. / Cm or more is more preferable.

本発明のスラリーにおける硫化物固体電解質材料の含有量としては、例えば、10重量%〜70重量%の範囲内であることが好ましく、40重量%〜50重量%の範囲内であることがより好ましい。   The content of the sulfide solid electrolyte material in the slurry of the present invention is, for example, preferably in the range of 10 wt% to 70 wt%, and more preferably in the range of 40 wt% to 50 wt%. .

3.スラリー
本発明のスラリーは、少なくとも上述したアルコールおよび硫化物固体電解質材料を含有するものであるが、必要に応じてその他の材料を含有していても良い。このような材料としては、例えば、結着材等を挙げることができる。結着材を含有することにより、本発明のスラリーを用いて形成される層に可撓性を付与することができる。さらに、本発明のスラリーは、電極活物質および導電化材を含有していても良い。電極活物質および導電化材を含有することにより、本発明のスラリーを用いて電極活物質層を形成することができる。また、本発明のスラリーは、上記アルコール以外の分散媒および分散剤を含有していても良い。
3. Slurry The slurry of the present invention contains at least the alcohol and sulfide solid electrolyte material described above, but may contain other materials as necessary. Examples of such a material include a binder. By containing a binder, flexibility can be imparted to the layer formed using the slurry of the present invention. Furthermore, the slurry of the present invention may contain an electrode active material and a conductive material. By containing an electrode active material and a conductive material, an electrode active material layer can be formed using the slurry of the present invention. The slurry of the present invention may contain a dispersion medium and a dispersant other than the alcohol.

本発明のスラリーは、例えば、全固体電池の固体電解質層を製造する際に用いることができる。上記スラリーを用いることにより、均一な固体電解質層を形成することができる。また、本発明のスラリーが電極活物質を含有する場合は、電池の電極活物質層を製造する際に用いることができる。上記スラリーを用いることにより、均一な電極活物質層を形成することができる。本発明のスラリーの製造方法としては、一般的なスラリーの製造方法と同様の方法を用いることができる。   The slurry of the present invention can be used, for example, when producing a solid electrolyte layer of an all-solid battery. By using the slurry, a uniform solid electrolyte layer can be formed. Moreover, when the slurry of this invention contains an electrode active material, it can be used when manufacturing the electrode active material layer of a battery. By using the slurry, a uniform electrode active material layer can be formed. As a manufacturing method of the slurry of this invention, the method similar to the manufacturing method of a general slurry can be used.

B.固体電解質層の製造方法
次に、本発明の固体電解質層の製造方法について説明する。本発明の固体電解質層の製造方法は、硫化物固体電解質材料、および、主鎖の炭素原子数が6以上であり、OH基が結合した上記主鎖中の炭素原子から数えて3番目までの位置の上記主鎖中の炭素原子にアルキル基の側鎖を有するアルコールを混練し、固体電解質層形成用スラリーを調製する混練工程と、上記固体電解質層形成用スラリーを基板上に塗工し、固体電解質層形成用塗工膜を製膜する塗工工程と、上記固体電解質層形成用塗工膜を乾燥し、固体電解質層を形成する乾燥工程とを有することを特徴とするものである。
B. Next, a method for producing a solid electrolyte layer of the present invention will be described. The method for producing a solid electrolyte layer according to the present invention includes a sulfide solid electrolyte material, and a main chain having 6 or more carbon atoms, and up to the third counting from the carbon atoms in the main chain to which the OH group is bonded. Kneading an alcohol having an alkyl side chain on a carbon atom in the main chain at a position, and preparing a slurry for forming a solid electrolyte layer; and applying the slurry for forming a solid electrolyte layer on a substrate; It has the coating process which forms the coating film for solid electrolyte layer formation, and the drying process which dries the said coating film for solid electrolyte layer formation and forms a solid electrolyte layer, It is characterized by the above-mentioned.

本発明によれば、固体電解質層形成用スラリーの分散媒として上記アルコールを用いることにより、混練工程で硫化物固体電解質材料の分散性が向上し、塗工工程で均一性の高い固体電解質層形成用塗工膜の製膜が可能となる。このため、均一な固体電解質層を得ることができる。   According to the present invention, by using the alcohol as a dispersion medium of the slurry for forming the solid electrolyte layer, the dispersibility of the sulfide solid electrolyte material is improved in the kneading step, and the solid electrolyte layer is formed with high uniformity in the coating step. The coating film can be formed. For this reason, a uniform solid electrolyte layer can be obtained.

図1は、本発明の固体電解質層の製造方法の一例を示すフローチャートである。図1においては、まず、硫化物固体電解質材料と、主鎖の炭素原子数が6以上であり、OH基が結合した上記主鎖中の炭素原子から数えて3番目までの位置の上記主鎖中の炭素原子にアルキル基の側鎖を有するアルコールとを準備する。次に、これらを混練し、固体電解質層形成用スラリーを調製する(混練工程)。続いて、固体電解質層形成用スラリーを基板上に塗工し、固体電解質層形成用塗工膜を製膜する(塗工工程)。さらに、固体電解質層形成用塗工膜を乾燥し、固体電解質層を形成する(乾燥工程)。
以下、本発明の固体電解質層の製造方法について、工程ごとに説明する。
FIG. 1 is a flowchart showing an example of a method for producing a solid electrolyte layer of the present invention. In FIG. 1, first, the main chain of the sulfide solid electrolyte material and the main chain having the number of carbon atoms of the main chain of 6 or more and the third position counted from the carbon atom in the main chain to which the OH group is bonded. An alcohol having an alkyl side chain on a carbon atom is prepared. Next, these are kneaded to prepare a slurry for forming a solid electrolyte layer (kneading step). Then, the slurry for solid electrolyte layer formation is applied on a board | substrate, and the coating film for solid electrolyte layer formation is formed into a film (coating process). Furthermore, the solid electrolyte layer forming coating film is dried to form a solid electrolyte layer (drying step).
Hereinafter, the manufacturing method of the solid electrolyte layer of this invention is demonstrated for every process.

1.混練工程
まず、本発明における混練工程について説明する。本発明における混練工程は、硫化物固体電解質材料、および、主鎖の炭素原子数が6以上であり、OH基が結合した上記主鎖中の炭素原子から数えて3番目までの位置の上記主鎖中の炭素原子にアルキル基の側鎖を有するアルコールを混練し、固体電解質層形成用スラリーを調製する工程である。なお、上記硫化物固体電解質材料および上記アルコールについては、上記「A.スラリー」に記載したものと同様であるので、ここでの記載は省略する。
1. Kneading process First, the kneading process in the present invention will be described. The kneading step in the present invention includes the sulfide solid electrolyte material and the main chain having the number of carbon atoms of the main chain of 6 or more and the third position counting from the carbon atom in the main chain to which the OH group is bonded. In this step, an alcohol having an alkyl group side chain is kneaded with carbon atoms in the chain to prepare a slurry for forming a solid electrolyte layer. The sulfide solid electrolyte material and the alcohol are the same as those described in the above “A. Slurry”, and thus description thereof is omitted here.

本工程により調製される固体電解質層形成用スラリーは、少なくとも上記硫化物固体電解質材料および上記アルコールを含有するものであるが、必要に応じて結着材等の他の材料をさらに含有していても良い。結着材としては、例えば、ポリビニリデンフロライド(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素含有結着材等を挙げることができる。   The slurry for forming a solid electrolyte layer prepared in this step contains at least the sulfide solid electrolyte material and the alcohol, but further contains other materials such as a binder as necessary. Also good. Examples of the binder include fluorine-containing binders such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE).

上記固体電解質層形成用スラリーにおける上記硫化物固体電解質材料の含有量は、例えば、10重量%〜70重量%の範囲内であることが好ましく、40重量%〜50重量%の範囲内であることがより好ましい。また、上記固体電解質層形成用スラリーのその他の事項については、上記「A.スラリー」に記載した内容と同様である。   The content of the sulfide solid electrolyte material in the slurry for forming the solid electrolyte layer is, for example, preferably in the range of 10 wt% to 70 wt%, and in the range of 40 wt% to 50 wt%. Is more preferable. Further, the other matters of the solid electrolyte layer forming slurry are the same as the contents described in the above “A. Slurry”.

本工程における混練方法としては、分散性の高いスラリーを得ることができれば特に限定されるものではなく、例えば、ディゾルバー、ホモミキサー、ニーダー、ロールミル、サンドミル、アトライター、ボールミル、バイブレーターミル、高速インペラーミル、超音波ホモジナイザー、振とう機等の一般的な方法を採用することができる。   The kneading method in this step is not particularly limited as long as a highly dispersible slurry can be obtained. For example, a dissolver, homomixer, kneader, roll mill, sand mill, attritor, ball mill, vibrator mill, high-speed impeller mill A general method such as an ultrasonic homogenizer or a shaker can be employed.

2.塗工工程
次に、本発明における塗工工程について説明する。本発明における塗工工程は、上記固体電解質層形成用スラリーを基板上に塗工し、固体電解質層形成用塗工膜を製膜する工程である。
2. Next, the coating process in the present invention will be described. The coating process in this invention is a process of coating the said slurry for solid electrolyte layer formation on a board | substrate, and forming the coating film for solid electrolyte layer formation.

本工程に用いられる基板としては、例えば、フッ素系樹脂シート等の剥離可能なもの、および、電極活物質層等を挙げることができる。また、本工程において、固体電解質層形成用スラリーを塗工する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ドクターブレード法、ダイコート法、グラビアコート法、スプレー塗工法、静電塗工法、バー塗工法等の一般的な方法を採用することができる。また、本工程により製膜される固体電解質層形成用塗工膜の膜厚は、目的とする固体電解質層の厚さに応じて適宜選択されるものである。   As a board | substrate used for this process, what can peel, such as a fluorine resin sheet, an electrode active material layer, etc. can be mentioned, for example. In this step, the method for coating the slurry for forming the solid electrolyte layer is not particularly limited. For example, a doctor blade method, a die coating method, a gravure coating method, a spray coating method, an electrostatic coating method, A general method such as a bar coating method can be employed. Moreover, the film thickness of the coating film for forming a solid electrolyte layer formed by this step is appropriately selected according to the thickness of the target solid electrolyte layer.

3.乾燥工程
次に、本発明における乾燥工程について説明する。本発明における乾燥工程は、上記固体電解質層形成用塗工膜を乾燥し、固体電解質層を形成する工程である。
3. Next, the drying process in the present invention will be described. The drying step in the present invention is a step of drying the solid electrolyte layer forming coating film to form a solid electrolyte layer.

本工程において、固体電解質層形成用塗工膜を乾燥する方法としては、固体電解質層形成用塗工膜を劣化させるものでなければ特に限定されるものではなく、例えば、温風・熱風乾燥、赤外線乾燥、減圧乾燥、誘電加熱乾燥等の一般的な方法を採用することができる。また、本工程における乾燥雰囲気としては、例えば、Arガス雰囲気および窒素ガス雰囲気等の不活性ガス雰囲気、大気雰囲気、真空等を挙げることができる。また、本工程により形成される固体電解質層の厚さは、例えば、0.1μm〜1000μmの範囲内、中でも、0.1μm〜300μmの範囲内であることが好ましい。   In this step, the method for drying the coating film for forming the solid electrolyte layer is not particularly limited as long as the coating film for forming the solid electrolyte layer is not deteriorated, for example, hot air / hot air drying, General methods such as infrared drying, vacuum drying, and dielectric heating drying can be employed. In addition, examples of the dry atmosphere in this step include an inert gas atmosphere such as an Ar gas atmosphere and a nitrogen gas atmosphere, an air atmosphere, and a vacuum. In addition, the thickness of the solid electrolyte layer formed by this step is, for example, preferably in the range of 0.1 μm to 1000 μm, and more preferably in the range of 0.1 μm to 300 μm.

4.その他の工程
本発明の固体電解質層の製造方法は、上述した工程の他に、任意の工程を有していても良い。このような工程としては、例えば、圧縮工程等を挙げることができる。圧縮工程を有することにより、高密度の固体電解質層を得ることができ、イオン伝導性の向上および固体電解質層の薄膜化による容量増加を図ることができる。
4). Other Steps The method for producing a solid electrolyte layer of the present invention may have an optional step in addition to the steps described above. As such a process, a compression process etc. can be mentioned, for example. By having the compression step, a high-density solid electrolyte layer can be obtained, and the capacity can be increased by improving ion conductivity and reducing the thickness of the solid electrolyte layer.

C.電極活物質層の製造方法
次に、本発明の電極活物質層の製造方法について説明する。本発明の電極活物質層の製造方法は、電極活物質、硫化物固体電解質材料、および、主鎖の炭素原子数が6以上であり、OH基が結合した上記主鎖中の炭素原子から数えて3番目までの位置の上記主鎖中の炭素原子にアルキル基の側鎖を有するアルコールを混練し、電極活物質層形成用スラリーを調製する混練工程と、上記電極活物質層形成用スラリーを基板上に塗工し、電極活物質層形成用塗工膜を製膜する塗工工程と、上記電極活物質層形成用塗工膜を乾燥し、電極活物質層を形成する乾燥工程とを有することを特徴とするものである。
C. Next, a method for manufacturing the electrode active material layer of the present invention will be described. The method for producing an electrode active material layer of the present invention includes an electrode active material, a sulfide solid electrolyte material, and a main chain having 6 or more carbon atoms, counting from the carbon atoms in the main chain to which OH groups are bonded. A kneading step of kneading an alcohol having an alkyl side chain with carbon atoms in the main chain at the third position to prepare a slurry for forming an electrode active material layer; and A coating process for coating on a substrate to form a coating film for forming an electrode active material layer, and a drying process for drying the electrode active material layer forming coating film to form an electrode active material layer. It is characterized by having.

本発明によれば、電極活物質層形成用スラリーの分散媒として上記アルコールを用いることにより、混練工程で硫化物固体電解質材料の分散性が向上し、塗工工程で均一性の高い電極活物質層形成用塗工膜の製膜が可能となる。このため、均一な電極活物質層を得ることができる。   According to the present invention, by using the alcohol as a dispersion medium for the slurry for forming the electrode active material layer, the dispersibility of the sulfide solid electrolyte material is improved in the kneading process, and the electrode active material having high uniformity in the coating process. A film for forming a layer can be formed. For this reason, a uniform electrode active material layer can be obtained.

図2は、本発明の電極活物質層の製造方法の一例を示すフローチャートである。図2においては、まず、電極活物質と、硫化物固体電解質材料と、主鎖の炭素原子数が6以上であり、OH基が結合した上記主鎖中の炭素原子から数えて3番目までの位置の上記主鎖中の炭素原子にアルキル基の側鎖を有するアルコールとを準備する。次に、これらを混練し、電極活物質層形成用スラリーを調製する(混練工程)。続いて、電極活物質層形成用スラリーを基板上に塗工し、電極活物質層形成用塗工膜を製膜する(塗工工程)。さらに、電極活物質層形成用塗工膜を乾燥し、電極活物質層を形成する(乾燥工程)。
以下、本発明の電極活物質層の製造方法について、工程ごとに説明する。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of a method for producing an electrode active material layer of the present invention. In FIG. 2, first, the electrode active material, the sulfide solid electrolyte material, the main chain has 6 or more carbon atoms, and up to the third counted from the carbon atoms in the main chain to which the OH group is bonded. An alcohol having a side chain of an alkyl group on a carbon atom in the main chain at the position is prepared. Next, these are kneaded to prepare an electrode active material layer forming slurry (kneading step). Subsequently, the electrode active material layer forming slurry is applied onto the substrate to form an electrode active material layer forming coating film (coating step). Furthermore, the electrode active material layer forming coating film is dried to form an electrode active material layer (drying step).
Hereinafter, the manufacturing method of the electrode active material layer of this invention is demonstrated for every process.

1.混練工程
まず、本発明における混練工程について説明する。本発明における混練工程は、電極活物質、硫化物固体電解質材料、および、主鎖の炭素原子数が6以上であり、OH基が結合した上記主鎖中の炭素原子から数えて3番目までの位置の上記主鎖中の炭素原子にアルキル基の側鎖を有するアルコールを混練し、電極活物質層形成用スラリーを調製する工程である。なお、上記硫化物固体電解質材料および上記アルコールについては、上記「A.スラリー」に記載したものと同様であるので、ここでの記載は省略する。
1. Kneading process First, the kneading process in the present invention will be described. In the kneading step in the present invention, the electrode active material, the sulfide solid electrolyte material, and the main chain have 6 or more carbon atoms, and up to the third counting from the carbon atoms in the main chain to which the OH group is bonded. This is a step of kneading an alcohol having an alkyl side chain with a carbon atom in the main chain at a position to prepare a slurry for forming an electrode active material layer. The sulfide solid electrolyte material and the alcohol are the same as those described in the above “A. Slurry”, and thus description thereof is omitted here.

本発明における電極活物質は、本発明により製造される電極活物質層が用いられる電池の伝導イオンの種類によって異なるものである。例えば、上記電極活物質層がリチウム二次電池に用いられる場合、電極活物質は、リチウムイオンを吸蔵・放出する。また、本発明に用いられる電極活物質は、正極活物質であっても良く、負極活物質であっても良い。   The electrode active material in the present invention differs depending on the type of conductive ions of the battery in which the electrode active material layer produced according to the present invention is used. For example, when the electrode active material layer is used in a lithium secondary battery, the electrode active material occludes / releases lithium ions. The electrode active material used in the present invention may be a positive electrode active material or a negative electrode active material.

本発明に用いられる正極活物質としては、例えば、LiCoO、LiMnO、LiNiO、LiVO、LiNi1/3Co1/3Mn1/3等の岩塩層状型活物質、LiMn、Li(Ni0.5Mn1.5)O等のスピネル型活物質、LiFePO、LiMnPO等のオリビン型活物質等を挙げることができる。また、LiFeSiO、LiMnSiO等のSi含有酸化物を正極活物質として用いても良い。 Examples of the positive electrode active material used in the present invention include rock salt layered active materials such as LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiNiO 2 , LiVO 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , and LiMn 2 O. 4 , spinel type active materials such as Li (Ni 0.5 Mn 1.5 ) O 4 , and olivine type active materials such as LiFePO 4 and LiMnPO 4 . Si-containing oxides such as Li 2 FeSiO 4 and Li 2 MnSiO 4 may be used as the positive electrode active material.

一方、本発明に用いられる負極活物質としては、例えば、金属活物質およびカーボン活物質を挙げることができる。金属活物質としては、例えば、In、Al、SiおよびSn等を挙げることができる。一方、カーボン活物質としては、例えば、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、高配向性グラファイト(HOPG)、ハードカーボン、ソフトカーボン等を挙げることができる。   On the other hand, examples of the negative electrode active material used in the present invention include a metal active material and a carbon active material. Examples of the metal active material include In, Al, Si, and Sn. On the other hand, examples of the carbon active material include mesocarbon microbeads (MCMB), highly oriented graphite (HOPG), hard carbon, and soft carbon.

電極活物質の形状としては、例えば、粒子形状を挙げることができ、中でも、真球状または楕円球状であることが好ましい。また、電極活物質が粒子形状である場合、その平均粒径は、例えば、0.1μm〜50μmの範囲内であることが好ましい。   Examples of the shape of the electrode active material include a particle shape. Among them, a true spherical shape or an elliptical spherical shape is preferable. Moreover, when an electrode active material is a particle shape, it is preferable that the average particle diameter exists in the range of 0.1 micrometer-50 micrometers, for example.

本工程により調製される電極活物質層形成用スラリーは、少なくとも上記電極活物質、上記硫化物固体電解質材料および上記アルコールを含有するものであるが、必要に応じて導電化材、結着材等の他の材料をさらに含有していても良い。導電化材の添加により、本発明により製造される電極活物質層の導電性を向上させることができる。導電化材としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンファイバー等を挙げることができる。なお、結着材については、上記「B.固体電解質層の製造方法」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。   The electrode active material layer-forming slurry prepared in this step contains at least the electrode active material, the sulfide solid electrolyte material, and the alcohol. If necessary, a conductive material, a binder, etc. Other materials may be further contained. By adding a conductive material, the conductivity of the electrode active material layer produced according to the present invention can be improved. Examples of the conductive material include acetylene black, ketjen black, and carbon fiber. The binder is the same as that described in “B. Method for producing a solid electrolyte layer”, and therefore the description thereof is omitted here.

上記電極活物質層形成用スラリーに含まれる上記電極活物質および上記固体電解質材料の割合は、重量比で、電極活物質:固体電解質材料=1:9〜9:1の範囲内であることが好ましく、電極活物質:固体電解質材料=2:8〜6:4の範囲内であることがより好ましい。また、上記電極活物質層形成用スラリーにおける固形分は、10重量%〜80重量%の範囲内であることが好ましく、40重量%〜70重量%の範囲内であることがより好ましい。ここで、固形分とは、上記電極活物質層形成用スラリーの重量に対する上記電極活物質および上記固体電解質材料の合計重量の割合をいう。また、上記電極活物質層形成用スラリーのその他の事項については、上記「A.スラリー」に記載した内容と同様である。   The ratio of the electrode active material and the solid electrolyte material contained in the electrode active material layer forming slurry is, by weight ratio, within the range of electrode active material: solid electrolyte material = 1: 9 to 9: 1. The electrode active material: solid electrolyte material = 2 is more preferably in the range of 2: 8 to 6: 4. The solid content in the electrode active material layer forming slurry is preferably in the range of 10% by weight to 80% by weight, and more preferably in the range of 40% by weight to 70% by weight. Here, solid content means the ratio of the total weight of the said electrode active material and the said solid electrolyte material with respect to the weight of the said slurry for electrode active material layer formation. Further, the other matters of the electrode active material layer forming slurry are the same as the contents described in “A. Slurry”.

本工程における混練方法については、上記「B.固体電解質層の製造方法」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。   The kneading method in this step is the same as that described in “B. Production method of solid electrolyte layer” above, and thus the description thereof is omitted here.

2.塗工工程
次に、本発明における塗工工程について説明する。本発明における塗工工程は、上記電極活物質層形成用スラリーを基板上に塗工し、電極活物質層形成用塗工膜を製膜する工程である。
2. Next, the coating process in the present invention will be described. The coating process in this invention is a process of coating the said slurry for electrode active material layer formation on a board | substrate, and forming the coating film for electrode active material layer formation.

本工程に用いられる基板としては、例えば、フッ素系樹脂シート等の剥離可能なもの、および、集電体等を挙げることができる。また、本発明により製造される電極活物質層が全固体電池に用いられる場合は、固体電解質層を基板として用いることもできる。本工程において、電極活物質層形成用スラリーを塗工する方法については、上記「B.固体電解質層の製造方法」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。また、本工程により製膜される電極活物質層形成用塗工膜の膜厚は、目的とする電極活物質層の厚さに応じて適宜選択されるものである。   As a board | substrate used for this process, what can peel, such as a fluororesin sheet | seat, a collector, etc. can be mentioned, for example. Moreover, when the electrode active material layer manufactured by this invention is used for an all-solid-state battery, a solid electrolyte layer can also be used as a board | substrate. In this step, the method for applying the electrode active material layer forming slurry is the same as that described in the above-mentioned “B. Method for producing solid electrolyte layer”, so description thereof is omitted here. Moreover, the film thickness of the electrode active material layer forming coating film formed in this step is appropriately selected according to the thickness of the target electrode active material layer.

3.乾燥工程
次に、本発明における乾燥工程について説明する。本発明における乾燥工程は、上記電極活物質層形成用塗工膜を乾燥し、電極活物質層を形成する工程である。
3. Next, the drying process in the present invention will be described. The drying step in the present invention is a step of drying the electrode active material layer forming coating film to form an electrode active material layer.

本工程において、電極活物質層形成用塗工膜を乾燥する方法、および乾燥雰囲気については、上記「B.固体電解質層の製造方法」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。また、本工程により形成される電極活物質層の厚さは、例えば、0.1μm〜1000μmの範囲内であることが好ましい。   In this step, the method for drying the electrode active material layer-forming coating film and the drying atmosphere are the same as those described in “B. Method for producing a solid electrolyte layer”, and therefore the description here is as follows. Omitted. Moreover, it is preferable that the thickness of the electrode active material layer formed by this process exists in the range of 0.1 micrometer-1000 micrometers, for example.

4.その他の工程
本発明の電極活物質層の製造方法は、上述した工程の他に、任意の工程を有していても良い。このような工程については、上記「B.固体電解質層の製造方法」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。
4). Other Steps The method for producing an electrode active material layer of the present invention may have an optional step in addition to the steps described above. Since such steps are the same as the contents described in “B. Method for producing solid electrolyte layer”, description thereof is omitted here.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。なお、特段の断りがない限り、各作業は、Arガス充填グローブボックス内またはArガス雰囲気下で実施した。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. Unless otherwise specified, each operation was performed in an Ar gas filled glove box or in an Ar gas atmosphere.

[実施例1−1] [Example 1-1]

(硫化物固体電解質材料の合成)
出発原料として、硫化リチウム(LiS)および五硫化リン(P)を用いた。まず、これらの粉末を、LiS:P=75:25のモル比となるように秤量し、メノウ乳鉢で混合した。次に、この混合物2gを45mlのジルコニアポットに投入し、脱水ヘプタン(水分量30ppm以下)4gを投入し、さらにジルコニアボール(φ5.5mm、53g)を投入し、ポットを完全に密閉した。このポットを遊星型ボールミル機(フリッチュ製P7)に取り付け、台盤回転数500rpmで、1時間処理および15分休止のメカニカルミリングを20回行った。さらに、LiOを6mol%添加後、上記と同じ条件でメカニカルミリングを行った。その後、得られた試料を、100℃に設定したホットプレート上でヘプタンを除去するように乾燥させ、硫化物固体電解質材料(硫化物ガラス、LiS−LiO−P)を得た。
(Synthesis of sulfide solid electrolyte materials)
As starting materials, lithium sulfide (Li 2 S) and phosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ) were used. First, these powders were weighed so as to have a molar ratio of Li 2 S: P 2 S 5 = 75: 25, and mixed in an agate mortar. Next, 2 g of this mixture was charged into a 45 ml zirconia pot, 4 g of dehydrated heptane (moisture content of 30 ppm or less) was charged, zirconia balls (φ5.5 mm, 53 g) were further charged, and the pot was completely sealed. This pot was attached to a planetary ball mill (P7 made by Fritsch), and mechanical milling was performed 20 times with a base plate rotation speed of 500 rpm and a one-hour treatment and a 15-minute pause. Furthermore, after adding 6 mol% of Li 2 O, mechanical milling was performed under the same conditions as described above. Thereafter, the obtained sample was dried on a hot plate set at 100 ° C. so as to remove heptane, and a sulfide solid electrolyte material (sulfide glass, Li 2 S—Li 2 O—P 2 S 5 ) was used. Obtained.

(スラリーの作製)
上記の硫化物固体電解質材料および2−エチルヘキサノールを、硫化物固体電解質材料:2−エチルヘキサノール=40:60の重量比となるように秤量し、混練することにより、スラリーを得た。
(Preparation of slurry)
The above-mentioned sulfide solid electrolyte material and 2-ethylhexanol were weighed and kneaded so that the weight ratio of sulfide solid electrolyte material: 2-ethylhexanol = 40: 60 was obtained, thereby obtaining a slurry.

[実施例1−2]
2−エチルヘキサノールの代わりに、2,6−ジメチル−4−ヘプタノールを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、スラリーを得た。
[Example 1-2]
A slurry was obtained in the same manner as in Example 1 except that 2,6-dimethyl-4-heptanol was used instead of 2-ethylhexanol.

[実施例1−3]
硫化物固体電解質材料を以下のように合成したこと以外は、実施例1と同様にして、スラリーを得た。
[Example 1-3]
A slurry was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sulfide solid electrolyte material was synthesized as follows.

(硫化物固体電解質材料の合成)
出発原料として、硫化リチウム(LiS)、五硫化リン(P)およびヨウ化リチウム(LiI)を用いた。まず、LiSおよびPを、LiS:P=75:25のモル比となるように秤量後、LiIが30mol%となるように、LiIを秤量し、これらをメノウ乳鉢で混合した。次に、この混合物1gを45mlのジルコニアポットに投入し、脱水ヘプタン(水分量30ppm以下)4gを投入し、さらにジルコニアボール(φ5.5mm、53g)を投入し、ポットを完全に密閉した。このポットを遊星型ボールミル機(フリッチュ製P7)に取り付け、台盤回転数500rpmで、1時間処理および15分休止のメカニカルミリングを40回行った。その後、得られた試料を、100℃に設定したホットプレート上でヘプタンを除去するように乾燥させ、硫化物固体電解質材料(硫化物ガラス、LiI−LiS−P)を得た。
(Synthesis of sulfide solid electrolyte materials)
As starting materials, lithium sulfide (Li 2 S), phosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ) and lithium iodide (LiI) were used. First, Li 2 S and P 2 S 5 were weighed so as to have a molar ratio of Li 2 S: P 2 S 5 = 75: 25, and then LiI was weighed so that LiI was 30 mol%. Mixed in agate mortar. Next, 1 g of this mixture was put into a 45 ml zirconia pot, 4 g of dehydrated heptane (moisture content of 30 ppm or less) was added, and further zirconia balls (φ5.5 mm, 53 g) were added, and the pot was completely sealed. This pot was attached to a planetary ball mill (P7, manufactured by Fritsch), and mechanical milling was performed 40 times at a base plate rotation speed of 500 rpm for 1 hour and 15 minutes of rest. Thereafter, the obtained sample was dried on a hot plate set at 100 ° C. so as to remove heptane to obtain a sulfide solid electrolyte material (sulfide glass, LiI—Li 2 S—P 2 S 5 ). .

[比較例1−1〜1−7]
2−エチルヘキサノールの代わりに、エタノール、エチレングリコール、1−ブタノール、1−ヘキサノール、1−ヘプタノール、2−メチルシクロヘキサノールおよびシクロヘプタノールをそれぞれ用いたこと以外は、実施例1と同様の工程を行ったが、硫化物固体電解質材料がそれぞれの溶媒(アルコール)に溶解してしまい、スラリーが得られなかった。
[Comparative Examples 1-1 to 1-7]
The same steps as in Example 1 were used except that ethanol, ethylene glycol, 1-butanol, 1-hexanol, 1-heptanol, 2-methylcyclohexanol and cycloheptanol were used instead of 2-ethylhexanol. Although it went, the sulfide solid electrolyte material melt | dissolved in each solvent (alcohol), and the slurry was not obtained.

[評価1]
(Liイオン伝導度測定)
実施例1−1〜1−3で得られたスラリーをステンレスまたはアルミ箔に塗工・乾燥することにより得られた粉体を掻き取り、φ11.28mm×0.5mmの円筒状に成形したサンプルに対して、交流インピーダンス法によるLiイオン伝導度(常温)の測定を行った。測定にはソーラトロン1260を用い、測定条件は、印加電圧5mV、測定周波数域0.01MHz〜1MHzとした。その結果を表1に示す。表1に示されるように、実施例1−1〜1−3で得られたスラリーから作製されたサンプルは、いずれも1×10−4S/cm以上の高いLiイオン伝導度を有することが確認された。
[Evaluation 1]
(Li ion conductivity measurement)
A sample obtained by scraping the powder obtained by coating and drying the slurry obtained in Examples 1-1 to 1-3 on stainless steel or aluminum foil, and forming it into a cylindrical shape of φ 11.28 mm × 0.5 mm On the other hand, Li ion conductivity (normal temperature) was measured by the AC impedance method. Solartron 1260 was used for measurement, and the measurement conditions were an applied voltage of 5 mV and a measurement frequency range of 0.01 MHz to 1 MHz. The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, all the samples prepared from the slurries obtained in Examples 1-1 to 1-3 have a high Li ion conductivity of 1 × 10 −4 S / cm or more. confirmed.

Figure 2012199003
Figure 2012199003

[実施例2]
(正極活物質層の作製)
まず、正極活物質としてLiNi1/3Co1/3Mn1/3、硫化物固体電解質材料として先に合成したLiI−LiS−P、結着材として水素添加ブチレンゴムを用意し、これらの材料を正極活物質:硫化物固体電解質材料:結着材=66.2:33.3:0.5(重量比)となるように秤量後、固形分が70wt%となるようにヘプタン:2−エチルヘキサノール=60:40(重量比)の混合溶媒を添加し、正極活物質層形成用スラリーを得た。次に、このスラリーを、正極集電体であるSUS箔上に、目付量18.8mg/cmで塗工し、100℃で30分間乾燥を行った。最後に、得られた膜をセルサイズ(1cm)に切り抜くことで、正極活物質層を得た。
[Example 2]
(Preparation of positive electrode active material layer)
First, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 as a positive electrode active material, LiI-Li 2 S—P 2 S 5 synthesized earlier as a sulfide solid electrolyte material, and hydrogenated butylene rubber as a binder. After preparing these materials and weighing them so that the positive electrode active material: sulfide solid electrolyte material: binder = 66.2: 33.3: 0.5 (weight ratio), the solid content becomes 70 wt%. Thus, a mixed solvent of heptane: 2-ethylhexanol = 60: 40 (weight ratio) was added to obtain a slurry for forming a positive electrode active material layer. Next, this slurry was applied onto a SUS foil as a positive electrode current collector at a basis weight of 18.8 mg / cm 2 and dried at 100 ° C. for 30 minutes. Finally, the obtained film was cut into a cell size (1 cm 2 ) to obtain a positive electrode active material layer.

(負極活物質層の作製)
まず、負極活物質としてグラファイト、硫化物固体電解質材料として先に合成したLiI−LiS−Pを用意し、これらの材料を負極活物質:硫化物固体電解質材料=50:50(重量比)となるように秤量後、固形分が62wt%となるようにヘプタンを添加し、負極活物質層形成用スラリーを得た。次に、このスラリーを、負極集電体であるCu箔上に、目付量20mg/cmで塗工し、100℃で30分間乾燥を行った。最後に、得られた膜をセルサイズ(1cm)に切り抜くことで、負極活物質層を得た。
(Preparation of negative electrode active material layer)
First, graphite as a negative electrode active material and LiI—Li 2 S—P 2 S 5 previously synthesized as a sulfide solid electrolyte material are prepared, and these materials are prepared as a negative electrode active material: sulfide solid electrolyte material = 50: 50 ( Weight ratio), and heptane was added so that the solid content was 62 wt% to obtain a slurry for forming a negative electrode active material layer. Next, this slurry was applied on a Cu foil as a negative electrode current collector at a basis weight of 20 mg / cm 2 and dried at 100 ° C. for 30 minutes. Finally, the obtained film was cut into a cell size (1 cm 2 ) to obtain a negative electrode active material layer.

(評価用電池の作製)
まず、固体電解質層形成用材料として先に合成したLiI−LiS−Pを用意した。次に、固体電解質層形成用材料を1ton/cmの圧力でプレスし、固体電解質層を得た。続いて、固体電解質層の一方の表面に、上記の正極活物質層を配置し、1ton/cmの圧力でプレスした。さらに、固体電解質層の他方の表面に、負極活物質層を配置し、4.3ton/cmの圧力でプレスし、評価用電池を得た。
(Production of evaluation battery)
First, it was prepared LiI-Li 2 S-P 2 S 5 the previously synthesized as a material for forming a solid electrolyte layer. Next, the solid electrolyte layer forming material was pressed at a pressure of 1 ton / cm 2 to obtain a solid electrolyte layer. Subsequently, the positive electrode active material layer was placed on one surface of the solid electrolyte layer and pressed at a pressure of 1 ton / cm 2 . Furthermore, the negative electrode active material layer was disposed on the other surface of the solid electrolyte layer and pressed at a pressure of 4.3 ton / cm 2 to obtain an evaluation battery.

[比較例2]
正極活物質層の作製において、ヘプタン:2−エチルヘキサノール=60:40(重量比)の混合溶媒の代わりに、ヘプタンのみを用いたこと以外は、実施例2と同様にして、評価用電池を得た。
[Comparative Example 2]
In the preparation of the positive electrode active material layer, an evaluation battery was prepared in the same manner as in Example 2, except that only heptane was used instead of the mixed solvent of heptane: 2-ethylhexanol = 60: 40 (weight ratio). Obtained.

[評価2]
(充放電測定)
実施例2および比較例2で得られた評価用電池を用いて、充放電測定を行った。充放電条件は、電圧範囲2.5V〜4.55V、充放電電流0.1C、環境温度25℃とした。その結果を図3に示す。図3に示されるように、実施例2で得られた評価用電池では、比較例2で得られた評価用電池に比べて、放電末期(低SOC)の比容量が向上することが確認された。これは、実施例2の評価用電池が、比較例2の評価用電池よりも均一性の高い正極活物質層を有するためと考えられる。
[Evaluation 2]
(Charge / discharge measurement)
Using the evaluation batteries obtained in Example 2 and Comparative Example 2, charge / discharge measurement was performed. The charge / discharge conditions were a voltage range of 2.5 V to 4.55 V, a charge / discharge current of 0.1 C, and an environmental temperature of 25 ° C. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 3, it was confirmed that the specific capacity at the end of discharge (low SOC) was improved in the evaluation battery obtained in Example 2 as compared with the evaluation battery obtained in Comparative Example 2. It was. This is considered because the evaluation battery of Example 2 has a positive electrode active material layer having higher uniformity than the evaluation battery of Comparative Example 2.

(交流インピーダンス測定)
実施例2および比較例2で得られた評価用電池を用いて、交流インピーダンス測定を行った。まず、評価用電池をSOC20%となるように充電した。充電条件は、上限電圧3.6V、充電電流0.1C、環境温度25℃とした。充電後、交流インピーダンス測定を行った。交流インピーダンス測定の条件は、電圧振幅10mV、測定周波数1MHz〜0.1Hz、25℃とした。その結果を図4に示す。図4に示されるように、実施例2の評価用電池では、比較例2の評価用電池に比べて、正極活物質層および固体電解質層の界面抵抗が小さくなることが確認された。これは、実施例2の評価用電池が、比較例2の評価用電池よりも均一性の高い正極活物質層を有するためと考えられる。
(AC impedance measurement)
Using the evaluation batteries obtained in Example 2 and Comparative Example 2, AC impedance measurement was performed. First, the evaluation battery was charged so that the SOC was 20%. The charging conditions were an upper limit voltage of 3.6 V, a charging current of 0.1 C, and an environmental temperature of 25 ° C. After charging, AC impedance measurement was performed. The conditions for AC impedance measurement were a voltage amplitude of 10 mV, a measurement frequency of 1 MHz to 0.1 Hz, and 25 ° C. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 4, the evaluation battery of Example 2 was confirmed to have a lower interface resistance between the positive electrode active material layer and the solid electrolyte layer than the evaluation battery of Comparative Example 2. This is considered because the evaluation battery of Example 2 has a positive electrode active material layer having higher uniformity than the evaluation battery of Comparative Example 2.

[実施例3]
粒径が20μm〜40μmの硫化物固体電解質材料(硫化物ガラス、LiI−LiS−P)50mgを、2−エチルヘキサノール3mlに分散させ、スラリーを得た。なお、2−エチルヘキサノールの比重および粘度は、それぞれ0.843および9.6mPa・sであった。
[Example 3]
50 mg of a sulfide solid electrolyte material (sulfide glass, LiI—Li 2 S—P 2 S 5 ) having a particle size of 20 μm to 40 μm was dispersed in 3 ml of 2-ethylhexanol to obtain a slurry. The specific gravity and viscosity of 2-ethylhexanol were 0.843 and 9.6 mPa · s, respectively.

[比較例3]
2−エチルヘキサノールの代わりにヘプタンを用いたこと以外は、実施例3と同様にして、サンプルを得た。なお、ヘプタンの比重および粘度は、それぞれ0.686および0.41mPa・sであった。
[Comparative Example 3]
A sample was obtained in the same manner as in Example 3 except that heptane was used instead of 2-ethylhexanol. The specific gravity and viscosity of heptane were 0.686 and 0.41 mPa · s, respectively.

[評価3]
(沈降速度測定)
実施例3および比較例3で得られたスラリーを用いて、硫化物固体電解質材料の沈降速度の測定を行った。具体的には、分光光度計を用いて、スラリーの吸収率の経時変化を測定することにより、沈降速度を測定した。その結果を図5に示す。図5に示されるように、実施例3では沈降速度が1.9mm/hrであったのに対して、比較例3では沈降速度が720mm/hrであり、実施例3の沈降速度は、比較例3の沈降速度の1/300以下であることが確認された。このことから、2−エチルヘキサノールは、ヘプタンに比べて、硫化物固体電解質材料の沈降速度を十分に遅くすることができることが示された。
[Evaluation 3]
(Settling velocity measurement)
Using the slurries obtained in Example 3 and Comparative Example 3, the sedimentation rate of the sulfide solid electrolyte material was measured. Specifically, the sedimentation rate was measured by measuring the time-dependent change in the absorption rate of the slurry using a spectrophotometer. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 5, in Example 3, the sedimentation speed was 1.9 mm / hr, whereas in Comparative Example 3, the sedimentation speed was 720 mm / hr. It was confirmed that it was 1/300 or less of the sedimentation rate of Example 3. From this, it was shown that 2-ethylhexanol can sufficiently slow down the sedimentation rate of the sulfide solid electrolyte material as compared with heptane.

Claims (7)

硫化物固体電解質材料と、
主鎖の炭素原子数が6以上であり、OH基が結合した前記主鎖中の炭素原子から数えて3番目までの位置の前記主鎖中の炭素原子にアルキル基の側鎖を有するアルコールと
を含有することを特徴とするスラリー。
A sulfide solid electrolyte material;
An alcohol having a main chain having 6 or more carbon atoms and having a side chain of an alkyl group on the carbon atom in the main chain at the third position counting from the carbon atom in the main chain to which the OH group is bonded; The slurry characterized by containing.
前記アルコールが、2−エチルヘキサノールまたは2,6−ジメチル−4−ヘプタノールであることを特徴とする請求項1に記載のスラリー。   The slurry according to claim 1, wherein the alcohol is 2-ethylhexanol or 2,6-dimethyl-4-heptanol. 前記硫化物固体電解質材料が、LiSおよびPを含有する原料組成物を用いてなるものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のスラリー。 The slurry according to claim 1 or 2, wherein the sulfide solid electrolyte material is a raw material composition containing Li 2 S and P 2 S 5 . 前記原料組成物におけるLiSおよびPの割合が、モル比で、LiS:P=70:30〜80:20の範囲内であることを特徴とする請求項3に記載のスラリー。 The ratio of Li 2 S and P 2 S 5 in the raw material composition is in a range of Li 2 S: P 2 S 5 = 70: 30 to 80:20 in terms of molar ratio. The slurry described in 1. 前記硫化物固体電解質材料が、LiIを含有することを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかの請求項に記載のスラリー。   The slurry according to any one of claims 1 to 4, wherein the sulfide solid electrolyte material contains LiI. 硫化物固体電解質材料、および、主鎖の炭素原子数が6以上であり、OH基が結合した前記主鎖中の炭素原子から数えて3番目までの位置の前記主鎖中の炭素原子にアルキル基の側鎖を有するアルコールを混練し、固体電解質層形成用スラリーを調製する混練工程と、
前記固体電解質層形成用スラリーを基板上に塗工し、固体電解質層形成用塗工膜を製膜する塗工工程と、
前記固体電解質層形成用塗工膜を乾燥し、固体電解質層を形成する乾燥工程と
を有することを特徴とする固体電解質層の製造方法。
A sulfide solid electrolyte material, and the main chain has 6 or more carbon atoms, and the carbon atoms in the main chain at positions up to the third position counted from the carbon atoms in the main chain to which an OH group is bonded are alkylated. A kneading step of kneading alcohol having a side chain of a group to prepare a slurry for forming a solid electrolyte layer;
A coating step of coating the solid electrolyte layer forming slurry on a substrate and forming a solid electrolyte layer forming coating film;
The method for producing a solid electrolyte layer, comprising: drying the solid electrolyte layer forming coating film to form a solid electrolyte layer.
電極活物質、硫化物固体電解質材料、および、主鎖の炭素原子数が6以上であり、OH基が結合した前記主鎖中の炭素原子から数えて3番目までの位置の前記主鎖中の炭素原子にアルキル基の側鎖を有するアルコールを混練し、電極活物質層形成用スラリーを調製する混練工程と、
前記電極活物質層形成用スラリーを基板上に塗工し、電極活物質層形成用塗工膜を製膜する塗工工程と、
前記電極活物質層形成用塗工膜を乾燥し、電極活物質層を形成する乾燥工程と
を有することを特徴とする電極活物質層の製造方法。
In the main chain of the electrode active material, the sulfide solid electrolyte material, and the main chain having 6 or more carbon atoms in the main chain and counting from the carbon atom in the main chain to which the OH group is bonded. A kneading step of kneading an alcohol having an alkyl group side chain on a carbon atom to prepare a slurry for forming an electrode active material layer;
A coating step of coating the electrode active material layer forming slurry on a substrate and forming an electrode active material layer forming coating film;
And drying the electrode active material layer-forming coating film to form an electrode active material layer. A method for producing an electrode active material layer, comprising:
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