JP2014096311A - Solid electrolyte sheet, electrode sheet, and all solid secondary battery - Google Patents

Solid electrolyte sheet, electrode sheet, and all solid secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP2014096311A
JP2014096311A JP2012248186A JP2012248186A JP2014096311A JP 2014096311 A JP2014096311 A JP 2014096311A JP 2012248186 A JP2012248186 A JP 2012248186A JP 2012248186 A JP2012248186 A JP 2012248186A JP 2014096311 A JP2014096311 A JP 2014096311A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solid electrolyte
glass
sheet
sheet according
electrode sheet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012248186A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6206900B2 (en
Inventor
Takuhiro Miyuki
琢寛 幸
Toshikatsu Kojima
敏勝 小島
Tetsuo Sakai
哲男 境
Yoshikatsu Kiyono
美勝 清野
Takeshi Ota
剛 太田
Masakatsu Kimura
正克 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Idemitsu Kosan Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Idemitsu Kosan Co Ltd, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority to JP2012248186A priority Critical patent/JP6206900B2/en
Publication of JP2014096311A publication Critical patent/JP2014096311A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6206900B2 publication Critical patent/JP6206900B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a self-supported solid electrolyte sheet having a large area, and to provide a method of manufacturing a solid electrolyte sheet applicable to a continuous process and a mass-production.SOLUTION: The solid electrolyte sheet includes: a glass solid electrolyte containing at least a lithium element (Li) and a sulfur element (S); and a support body composed of an electronic insulating inorganic fiber. The method of manufacturing a solid electrolyte sheet includes a step of hot-pressing a laminate or a composite containing the glass solid electrolyte containing at least a lithium element (Li) and a sulfur element (S) and the support body composed of the electronic insulating inorganic fiber at 150°C to 360°C.

Description

本発明は、固体電解質シート、電極シート、及び全固体二次電池に関する。   The present invention relates to a solid electrolyte sheet, an electrode sheet, and an all solid state secondary battery.

現行のリチウムイオン電池には、電解質として有機系電解液が主に用いられている。有機系電解液は高いイオン伝導度を示すものの、電解液が液体でかつ可燃性であることから、電池として用いた場合に、漏洩、発火等の危険性が懸念されている。従って、次世代リチウムイオン電池用電解質として、より安全性の高い固体電解質の開発が期待されている。   In the current lithium ion battery, an organic electrolyte is mainly used as an electrolyte. Although organic electrolytes exhibit high ionic conductivity, the electrolytes are liquid and flammable, so there are concerns about risks such as leakage and ignition when used as batteries. Therefore, development of a safer solid electrolyte is expected as an electrolyte for next-generation lithium ion batteries.

かかる課題を解決するために、イオウ(S)元素、リチウム(Li)元素及びリン(P)元素を主成分として含有する硫化物系固体電解質が開発され、この硫化物系固体電解質を用いた電池として全固体リチウム電池が開発された。
上記全固体リチウム電池において使用される硫化物系固体電解質は、通常、粉末状である。従って、取り扱いの便宜上、シート状の固体状態にすることが求められている。しかしながら、粉末の固体電解質だけからなる単一層の薄膜シートは形成が困難であったり、電池作製にあたって複雑な工程を必要であった。また、全固体電池の極材層には電解質を混合する必要があるが、粉末状の電解質であるとエネルギー密度が低下する等の課題があった。
In order to solve this problem, a sulfide-based solid electrolyte containing sulfur (S) element, lithium (Li) element and phosphorus (P) element as main components has been developed, and a battery using this sulfide-based solid electrolyte As an all-solid-state lithium battery was developed.
The sulfide-based solid electrolyte used in the all solid lithium battery is usually in a powder form. Therefore, for the convenience of handling, a sheet-like solid state is required. However, it is difficult to form a single-layer thin film sheet made of only a powdered solid electrolyte, and a complicated process is required for manufacturing a battery. Moreover, although it is necessary to mix electrolyte with the electrode material layer of an all-solid-state battery, there existed problems, such as an energy density falling, if it is a powdery electrolyte.

このような問題に対し、特許文献1は、リチウムイオン伝導性固体電解質と熱可塑性高分子樹脂を乾式で混合し、加熱下で圧延した固体電解質シートを開示している。しかしながら、シートの製造時、固体電解質の支持体として熱可塑性高分子樹脂を混合するので、固体電解質のイオン伝導パスが高分子の鎖で切断され、イオン伝導度が低下する問題があった。   With respect to such a problem, Patent Document 1 discloses a solid electrolyte sheet obtained by mixing a lithium ion conductive solid electrolyte and a thermoplastic polymer resin in a dry manner and rolling under heating. However, since the thermoplastic polymer resin is mixed as a support for the solid electrolyte during the production of the sheet, there is a problem that the ion conduction path of the solid electrolyte is cut by the polymer chain and the ionic conductivity is lowered.

特許文献2は、固体電解質インクを不織布にスプレーで塗布した固体電解質シートを開示している。しかし、不織布を構成するポリマー鎖で、固体電解質のイオン伝導パスが切断されるため、イオン伝導度の低下が避けられない。   Patent document 2 is disclosing the solid electrolyte sheet which apply | coated the solid electrolyte ink to the nonwoven fabric by the spray. However, since the ion conduction path of the solid electrolyte is cut by the polymer chain constituting the nonwoven fabric, a decrease in ionic conductivity is inevitable.

非特許文献1は、固体電解質スラリーをPET(ポリエチレンテレフタレート)製メッシュ(厚さ100μm、開口率70%)に塗布し、溶剤を乾燥させながら加圧する手法により、メッシュ入り固体電解質シートを開示している。しかし、PET製メッシュは、耐熱性や安定性(固体電解質等と反応しない)が不十分であった。   Non-Patent Document 1 discloses a solid electrolyte sheet containing mesh by applying a solid electrolyte slurry to a PET (polyethylene terephthalate) mesh (thickness: 100 μm, opening ratio: 70%) and pressurizing while drying the solvent. Yes. However, the PET mesh has insufficient heat resistance and stability (does not react with the solid electrolyte or the like).

特許文献3は、固体電解質ガラスセラミックスを不織布に充填した固体電解質シートを開示している。しかし、イオン伝導度が十分ではなかった。   Patent document 3 is disclosing the solid electrolyte sheet which filled the solid electrolyte glass ceramics in the nonwoven fabric. However, the ionic conductivity was not sufficient.

特開平4−133209号公報JP-A-4-133209 特開平1−115069号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-115069 特開2008−103258号公報JP 2008-103258 A

新エネルギー産業総合開発機構平成13年度成果報告書(「安定性を向上させた全固体リチウム電池用新規無機電解質の開発」)New Energy Industry Development Organization 2001 Results Report ("Development of New Inorganic Electrolytes for All Solid Lithium Batteries with Improved Stability")

本発明の目的は、大面積を有する自立した固体電解質シートを提供することである。
本発明の他の目的は、製造が容易で、連続プロセス及び大量生産が適用可能な固体電解質シートを提供することである。
An object of the present invention is to provide a self-supporting solid electrolyte sheet having a large area.
Another object of the present invention is to provide a solid electrolyte sheet that is easy to manufacture and is applicable to continuous processes and mass production.

本発明によれば、以下の固体電解質シート等が提供される。
1.少なくともリチウム元素(Li)及び硫黄元素(S)を含むガラス固体電解質と、電子絶縁性の無機繊維からなる支持体を含む固体電解質シート。
2.前記ガラス固体電解質が、リチウム元素(Li)、硫黄元素(S)及び燐元素(P)を含むガラス固体電解質である1に記載の固体電解質シート。
3.前記ガラス固体電解質が、少なくとも硫化リチウム及び五硫化二リンを用いて製造されるガラス固体電解質である1又は2に記載の固体電解質シート。
4.前記硫化リチウムと前記五硫化二リンのモル比が、60:40〜85:15である3に記載の固体電解質シート。
5.少なくともリチウム元素(Li)及び硫黄元素(S)を含むガラスセラミックス固体電解質と、電子絶縁性の無機繊維からなる支持体を含み、
前記ガラスセラミックス固体電解質が、ガラスセラミックス固体電解質粒子が互いに融着している固体電解質である固体電解質シート。
6.前記ガラスセラミックス固体電解質が、リチウム元素(Li)、硫黄元素(S)及び燐元素(P)を含むガラスセラミックス固体電解質である5に記載の固体電解質シート。
7.前記ガラスセラミックス固体電解質が、少なくとも硫化リチウム及び五硫化二リンを用いて製造されるガラスセラミックス固体電解質である5又は6に記載の固体電解質シート。
8.前記硫化リチウムと前記五硫化二リンのモル比が、60:40〜85:15である7に記載の固体電解質シート。
9.前記電子絶縁性の無機繊維が、ガラス繊維及びセラミックス繊維から選択される1以上である1〜8のいずれかに記載の固体電解質シート。
10.前記支持体が、空隙率が80〜99%である不織布である1〜9のいずれかに記載の固体電解質シート。
11.少なくともリチウム元素(Li)及び硫黄元素(S)を含むガラス固体電解質と電子絶縁性の無機繊維からなる支持体を含む積層体又は複合体を150℃〜360℃でホットプレスする工程を含む固体電解質シートの製造方法。
12.11に記載の固体電解質シートの製造方法から得られる固体電解質シート。
13.リチウム元素(Li)及び硫黄元素(S)を含むガラス固体電解質、電極材、並びに無機繊維からなる支持体を含む電極シート。
14.前記ガラス固体電解質が、リチウム元素(Li)、硫黄元素(S)及び燐元素(P)を含むガラス固体電解質である13に記載の電極シート。
15.前記ガラス固体電解質が、少なくとも硫化リチウム及び五硫化二リンを用いて製造されるガラス固体電解質である13又は14に記載の電極シート。
16.前記硫化リチウムと前記五硫化二リンのモル比が、60:40〜85:15である15に記載の電極シート。
17.リチウム元素(Li)及び硫黄元素(S)を含むガラスセラミックス固体電解質、電極材、及び無機繊維からなる支持体を含み、
前記ガラスセラミックス固体電解質が、ガラスセラミックス固体電解質粒子が互いに融着している固体電解質である電極シート。
18.前記ガラスセラミックス固体電解質が、リチウム元素(Li)、硫黄元素(S)及び燐元素(P)を含むガラスセラミックス固体電解質である13に記載の電極シート。
19.前記ガラスセラミックス固体電解質が、少なくとも硫化リチウム及び五硫化二リンを用いて製造されるガラスセラミックス固体電解質である17又は18に記載の電極シート。
20.前記硫化リチウムと前記五硫化二リンのモル比が、60:40〜85:15である19に記載の電極シート。
21.前記無機繊維が、ガラス繊維、セラミックス繊維及び金属繊維、炭素繊維から選択される1以上である13〜20のいずれかに記載の電極シート。
22.前記支持体が、ガラス繊維、セラミックス繊維及び金属繊維、炭素繊維から選択される1以上の繊維で形成される織布若しくは不織布、金属発泡体、又はこれらの複合体である13〜21に記載の電極シート。
23.前記支持体の空隙率が、80〜99%である13〜22のいずれかに記載の電極シート。
24.1〜10及び12に記載の固体電解質シート、並びに13〜23に記載の電極シートから選択される1以上を備える全固体二次電池。
25.1〜10及び12に記載の固体電解質シート、並びに13〜23に記載の電極シートのいずれか1以上を1MPa〜100MPaで加圧する工程を含む全固体二次電池の製造方法。
26.150〜360℃の範囲の温度で熱処理する工程を含む25に記載の全固体二次電池の製造方法。
27.5〜8のいずれかに記載の固体電解質シートと、17〜20のいずれかに記載の電極シートを貼り合わせ、得られた積層体を1MPa〜100MPaで加圧する工程を含む全固体二次電池の製造方法。
28.1〜4のいずれかに記載の固体電解質シートと、13〜16のいずれかに記載の電極シートを貼り合わせ積層体を製造する工程、
前記積層体を1MPa〜100MPaで加圧する工程、及び
前記加圧した積層体を150〜360℃の温度範囲で熱処理する工程
を含む全固体二次電池の製造方法。
According to the present invention, the following solid electrolyte sheet and the like are provided.
1. A solid electrolyte sheet comprising a glass solid electrolyte containing at least lithium element (Li) and sulfur element (S) and a support made of electronic insulating inorganic fibers.
2. 2. The solid electrolyte sheet according to 1, wherein the glass solid electrolyte is a glass solid electrolyte containing lithium element (Li), sulfur element (S), and phosphorus element (P).
3. 3. The solid electrolyte sheet according to 1 or 2, wherein the glass solid electrolyte is a glass solid electrolyte produced using at least lithium sulfide and phosphorous pentasulfide.
4). The solid electrolyte sheet according to 3, wherein the molar ratio of the lithium sulfide to the diphosphorus pentasulfide is 60:40 to 85:15.
5. A glass ceramic solid electrolyte containing at least lithium element (Li) and sulfur element (S), and a support made of an electronic insulating inorganic fiber;
A solid electrolyte sheet, wherein the glass ceramic solid electrolyte is a solid electrolyte in which glass ceramic solid electrolyte particles are fused together.
6). 6. The solid electrolyte sheet according to 5, wherein the glass ceramic solid electrolyte is a glass ceramic solid electrolyte containing lithium element (Li), sulfur element (S), and phosphorus element (P).
7). The solid electrolyte sheet according to 5 or 6, wherein the glass ceramic solid electrolyte is a glass ceramic solid electrolyte produced using at least lithium sulfide and diphosphorus pentasulfide.
8). 8. The solid electrolyte sheet according to 7, wherein a molar ratio of the lithium sulfide to the phosphorous pentasulfide is 60:40 to 85:15.
9. The solid electrolyte sheet according to any one of 1 to 8, wherein the electronic insulating inorganic fiber is one or more selected from glass fiber and ceramic fiber.
10. The solid electrolyte sheet according to any one of 1 to 9, wherein the support is a nonwoven fabric having a porosity of 80 to 99%.
11. A solid electrolyte comprising a step of hot pressing a glass solid electrolyte containing at least lithium element (Li) and sulfur element (S) and a support or a composite body comprising an electronic insulating inorganic fiber at 150 ° C. to 360 ° C. Sheet manufacturing method.
A solid electrolyte sheet obtained from the method for producing a solid electrolyte sheet according to 12.11.
13. An electrode sheet including a glass solid electrolyte containing lithium element (Li) and sulfur element (S), an electrode material, and a support made of inorganic fibers.
14 14. The electrode sheet according to 13, wherein the glass solid electrolyte is a glass solid electrolyte containing lithium element (Li), sulfur element (S), and phosphorus element (P).
15. The electrode sheet according to 13 or 14, wherein the glass solid electrolyte is a glass solid electrolyte produced using at least lithium sulfide and phosphorous pentasulfide.
16. 16. The electrode sheet according to 15, wherein the molar ratio of the lithium sulfide to the diphosphorus pentasulfide is 60:40 to 85:15.
17. A glass ceramic solid electrolyte containing lithium element (Li) and sulfur element (S), an electrode material, and a support made of inorganic fibers,
The electrode sheet, wherein the glass ceramic solid electrolyte is a solid electrolyte in which glass ceramic solid electrolyte particles are fused together.
18. 14. The electrode sheet according to 13, wherein the glass ceramic solid electrolyte is a glass ceramic solid electrolyte containing lithium element (Li), sulfur element (S), and phosphorus element (P).
19. The electrode sheet according to 17 or 18, wherein the glass ceramic solid electrolyte is a glass ceramic solid electrolyte produced using at least lithium sulfide and phosphorous pentasulfide.
20. 20. The electrode sheet according to 19, wherein the molar ratio of the lithium sulfide to the phosphorous pentasulfide is 60:40 to 85:15.
21. The electrode sheet according to any one of 13 to 20, wherein the inorganic fiber is one or more selected from glass fiber, ceramic fiber, metal fiber, and carbon fiber.
22. The said support body is a woven fabric or nonwoven fabric formed from one or more fibers selected from glass fibers, ceramic fibers and metal fibers, and carbon fibers, a metal foam, or a composite thereof. Electrode sheet.
23. The electrode sheet according to any one of 13 to 22, wherein the support has a porosity of 80 to 99%.
An all-solid-state secondary battery comprising one or more selected from the solid electrolyte sheet according to 24.1 to 10 and 12, and the electrode sheet according to 13 to 23.
The manufacturing method of the all-solid-state secondary battery including the process which pressurizes any one or more of the solid electrolyte sheet of 25.1-10 and 12 and the electrode sheet of 13-23 by 1 MPa-100 MPa.
26. The method for producing an all-solid-state secondary battery according to 25, comprising a step of heat-treating at a temperature in the range of 150 to 360 ° C.
The solid electrolyte sheet according to any one of 27.5 to 8 and the electrode sheet according to any one of 17 to 20 are bonded together, and an all-solid secondary including a step of pressing the obtained laminate at 1 MPa to 100 MPa. Battery manufacturing method.
A step of producing a laminate by bonding the solid electrolyte sheet according to any one of 28.1 to 4 and the electrode sheet according to any one of 13 to 16;
The manufacturing method of the all-solid-state secondary battery including the process of pressurizing the said laminated body at 1 Mpa-100 Mpa, and the process of heat-processing the said pressurized laminated body in the temperature range of 150-360 degreeC.

本発明によれば、大面積を有する自立した固体電解質シートが提供できる。
本発明によれば、製造が容易で、連続プロセス及び大量生産が適用可能な固体電解質シートが提供できる。
According to the present invention, a self-supporting solid electrolyte sheet having a large area can be provided.
According to the present invention, it is possible to provide a solid electrolyte sheet that is easy to manufacture and can be applied to a continuous process and mass production.

実施例で製造した電池の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the battery manufactured in the Example. 実施例1で製造した固体電解質シートの断面写真である。2 is a cross-sectional photograph of the solid electrolyte sheet produced in Example 1. FIG.

[固体電解質シート]
本発明の第1の固体電解質シートは、リチウム元素(Li)及び硫黄元素(S)を含むガラス固体電解質と、電子絶縁性の無機繊維からなる支持体を含む。
第1の固体電解質シートは、支持体を含むことで自立した固体電解質シートであり、大面積化が可能である。
[Solid electrolyte sheet]
The first solid electrolyte sheet of the present invention includes a glass solid electrolyte containing lithium element (Li) and sulfur element (S) and a support made of electronic insulating inorganic fibers.
The first solid electrolyte sheet is a solid electrolyte sheet that is self-supporting by including a support, and can have a large area.

本発明の第2の固体電解質シートは、リチウム元素(Li)及び硫黄元素(S)を含むガラスセラミックス固体電解質と、電子絶縁性の無機繊維からなる支持体を含み、ガラスセラミックス固体電解質が、ガラスセラミックス固体電解質粒子が互いに融着している固体電解質である。融着とは、粒子状の固体電解質の一部が溶解し、溶解した部分が他の固体電解質と一体化することを意味する。
第2の固体電解質シートは、支持体を含むことで自立した固体電解質シートであり、大面積化が可能である。また、固体電解質が、結晶化しているガラスセラミックス固体電解質であることで、高いイオン伝導度を示すことができる。
The second solid electrolyte sheet of the present invention includes a glass ceramic solid electrolyte containing lithium element (Li) and sulfur element (S) and a support made of electronic insulating inorganic fibers, and the glass ceramic solid electrolyte is made of glass. This is a solid electrolyte in which ceramic solid electrolyte particles are fused together. Fusion means that a part of the particulate solid electrolyte is dissolved and the dissolved part is integrated with another solid electrolyte.
The second solid electrolyte sheet is a solid electrolyte sheet that is self-supporting by including a support, and can have a large area. Moreover, a high ionic conductivity can be shown because the solid electrolyte is a crystallized glass ceramic solid electrolyte.

第1の固体電解質シート及び第2の固体電解質シートの厚さは、それぞれ好ましくは1μm以上300μm以下であり、より好ましくは5μm以上100μm以下である。   The thicknesses of the first solid electrolyte sheet and the second solid electrolyte sheet are each preferably 1 μm or more and 300 μm or less, more preferably 5 μm or more and 100 μm or less.

第1の固体電解質シート及び第2の固体電解質シートは、第1の固体電解質シートでは、イオン伝導媒体がガラス固体電解質であるのに対し、第2の固体電解質シートでは、イオン伝導媒体が互いに融着したガラスセラミックス固体電解質粒子からなる固体電解質である点で異なるが、支持体及び固体電解質の組成は共通する。
以下、第1の固体電解質シート及び第2の固体電解質シート(以下、これらをまとめて単に本発明の固体電解質シートという場合がある)の構成部材について説明する。
In the first solid electrolyte sheet, the first solid electrolyte sheet and the second solid electrolyte sheet are glass solid electrolytes in the first solid electrolyte sheet, whereas in the second solid electrolyte sheet, the ion conductive media are fused with each other. The composition of the support and the solid electrolyte is the same, although it is different in that it is a solid electrolyte composed of attached glass ceramic solid electrolyte particles.
Hereinafter, components of the first solid electrolyte sheet and the second solid electrolyte sheet (hereinafter, these may be collectively referred to as the solid electrolyte sheet of the present invention) will be described.

(1)電子絶縁性の無機繊維からなる支持体
本発明の固体電解質シートの支持体として電子絶縁性の無機繊維を用いることで、導電率の低下を抑制しつつ、シートを自立化させることができる。
電子絶縁性の無機繊維としては、例えばガラス繊維及びセラミックス繊維が挙げられる。ガラス繊維のガラスの具体例としては、ソーダ石灰ガラス、シリカ(クリスタル)ガラス、ホウケイ酸ガラス、カリガラスが挙げられる。また、セラミックス繊維のセラミックスの具体例としては、アルミニウム酸化物、カルシウム酸化物、マグネシウム酸化物、セメント、石綿、ロックウール、その他の電子絶縁性の鉱物等が挙げられる。
固体電解質シートを構成する電子絶縁性の無機繊維は、上記の単体、又は2種以上の複合体のいずれでもよい。
(1) Support made of electronic insulating inorganic fiber By using the electronic insulating inorganic fiber as the support of the solid electrolyte sheet of the present invention, the sheet can be made self-supporting while suppressing a decrease in conductivity. it can.
Examples of the electronic insulating inorganic fibers include glass fibers and ceramic fibers. Specific examples of the glass fiber glass include soda lime glass, silica (crystal) glass, borosilicate glass, and potash glass. Specific examples of the ceramic of the ceramic fiber include aluminum oxide, calcium oxide, magnesium oxide, cement, asbestos, rock wool, and other electronic insulating minerals.
The electronic insulating inorganic fiber constituting the solid electrolyte sheet may be either the above simple substance or a composite of two or more.

無機繊維からなる支持体を自立化したシートとするため、支持体は繊維同士を接着させる結着剤が含まれていてもよい。結着剤は、後述の結着剤のほかにも、PVA、塩ビ系結着剤等の一般的な結着剤でもよい。一般的な無機不織布は、例えば40重量%以下、15重量%以下、10重量%以下の結着剤を含む場合がある。   In order to use a support made of inorganic fibers as a self-supporting sheet, the support may contain a binder for bonding the fibers together. The binder may be a general binder such as PVA and a vinyl chloride binder in addition to the binder described below. A general inorganic nonwoven fabric may contain, for example, 40% by weight or less, 15% by weight or less, and 10% by weight or less of a binder.

電子絶縁性の無機繊維の断面形状は、どのような形状であってもよいが、好ましくは円形、楕円形、四角形、三角形等である。また、無機繊維の繊維表面には、凹凸があってもよい。
電子絶縁性の無機繊維の繊維直径又は断面の最大長は、好ましくは0.5μm〜200μmであり、より好ましくは1μm〜50μmである。
The cross-sectional shape of the electronic insulating inorganic fiber may be any shape, but is preferably a circle, an ellipse, a rectangle, a triangle, or the like. In addition, the fiber surface of the inorganic fiber may be uneven.
The fiber diameter or the maximum length of the cross section of the electronic insulating inorganic fiber is preferably 0.5 μm to 200 μm, more preferably 1 μm to 50 μm.

電子絶縁性の無機繊維からなる支持体は、好ましくは不織布の形態又は織布の形態で自立したシート状である。この場合のシートの厚さは、好ましくは1〜500μmであり、より好ましくは5〜50μmである。
電子絶縁性の無機繊維からなる支持体の空隙率は、好ましくは80〜99%であり、より好ましくは85〜98%である。
The support made of an electronic insulating inorganic fiber is preferably in the form of a sheet that is self-supporting in the form of a nonwoven fabric or a woven fabric. In this case, the thickness of the sheet is preferably 1 to 500 μm, more preferably 5 to 50 μm.
The porosity of the support made of an electronic insulating inorganic fiber is preferably 80 to 99%, more preferably 85 to 98%.

支持体の空隙率は、以下のように求めることができる。
空隙率[%]=(1−(支持体の見かけの密度[g/cm])/(支持体材料の真密度[g/cm])×100
尚、支持体の見かけの密度は、以下のように求めることができる。
支持体の見かけの密度[g/cm]=支持体の重さ[g]/(支持体の体積=面積×厚さ[cm])
また、支持体材料の真密度は、その材料の空隙がゼロの時の密度を用いればよい。
The porosity of the support can be determined as follows.
Porosity [%] = (1− (apparent density of support [g / cm 3 ]) / (true density of support material [g / cm 3 ]) × 100
The apparent density of the support can be determined as follows.
Apparent density of support [g / cm 3 ] = weight of support [g] / (volume of support = area × thickness [cm 3 ])
Moreover, what is necessary is just to use the density when the space | gap of the material is zero for the true density of support material.

本発明の固体電解質シートにおいて、支持体と固体電解質は、体積比で30:70〜0.5:99.5%が好ましく、より好ましくは20:85〜1:99%である。
尚、上記体積比で、(1−空隙率):(空隙率)となることが理想的であるが、加圧や加熱等の処理や支持体と固体電解質の仕込み比率により変化することがある。
In the solid electrolyte sheet of the present invention, the volume ratio of the support and the solid electrolyte is preferably 30:70 to 0.5: 99.5%, more preferably 20:85 to 1: 99%.
It is ideal that the volume ratio is (1−porosity) :( porosity), but may vary depending on the treatment such as pressurization and heating and the charging ratio of the support and the solid electrolyte. .

(2)リチウム元素(Li)及び硫黄元素(S)を含むガラス固体電解質
第1の固体電解質シートが含むリチウム元素及び硫黄元素を含むガラス固体電解質(以下、単にガラス固体電解質という場合がある)は、イオン伝導度を有する物質であって、常温(例えば25℃)下で固体の物質である。
尚、ガラス固体電解質は、結晶相を含まない固体電解質である。結晶相の有無は、X線回折測定で確認することができ、測定によりピークが観測されない固体電解質は、結晶相を含まない固体電解質である。
(2) Glass solid electrolyte containing lithium element (Li) and sulfur element (S) The glass solid electrolyte containing lithium element and sulfur element contained in the first solid electrolyte sheet (hereinafter sometimes simply referred to as glass solid electrolyte) is , A substance having ionic conductivity, which is a solid substance at room temperature (for example, 25 ° C.).
The glass solid electrolyte is a solid electrolyte containing no crystal phase. The presence or absence of the crystalline phase can be confirmed by X-ray diffraction measurement, and the solid electrolyte in which no peak is observed by the measurement is a solid electrolyte containing no crystalline phase.

ガラス固体電解質は、硫黄とリチウムとリンを構成元素として含むことが好ましい。
また、ガラス固体電解質は、B、Si、Ge及びAlからなる群から選択される少なくとも1種以上の元素を含んでいてもよい
The glass solid electrolyte preferably contains sulfur, lithium, and phosphorus as constituent elements.
The glass solid electrolyte may contain at least one element selected from the group consisting of B, Si, Ge, and Al.

ガラス固体電解質は、例えば硫化リチウム(LiS)及び五硫化二燐(P);硫化リチウム、単体燐及び単体硫黄;又は硫化リチウム、五硫化二燐、単体燐及び/又は単体硫黄を原材料として製造することができる。 Glass solid electrolytes include, for example, lithium sulfide (Li 2 S) and diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ); lithium sulfide, simple phosphorus and simple sulfur; or lithium sulfide, diphosphorus pentasulfide, simple phosphorus and / or simple sulfur. Can be produced as a raw material.

ガラス固体電解質を、硫化リチウムと、五硫化二燐から製造する場合、混合モル比は、通常50:50〜85:15、好ましくは60:40〜85:15、より好ましくは65:35〜77:23である。特に好ましくは、LiS:P=68:32〜73:27(モル比)程度である。 When the glass solid electrolyte is produced from lithium sulfide and diphosphorus pentasulfide, the mixing molar ratio is usually 50:50 to 85:15, preferably 60:40 to 85:15, more preferably 65:35 to 77. : 23. Particularly preferably, it is about Li 2 S: P 2 S 5 = 68: 32 to 73:27 (molar ratio).

上記材料の混合物を溶融反応した後、急冷する、又はメカニカルミリング法(以下、MM法という場合がある)により処理することにより、ガラス固体電解質が得られる。得られたガラス固体電解質をさらに熱処理すると、結晶性固体電解質である後述するガラスセラミックス固体電解質が得られる。   A glass solid electrolyte is obtained by subjecting the mixture of the above materials to a melt reaction and then quenching or processing by a mechanical milling method (hereinafter sometimes referred to as MM method). When the obtained glass solid electrolyte is further heat-treated, a glass ceramic solid electrolyte described later which is a crystalline solid electrolyte is obtained.

ガラス固体電解質粒子の粒径は、0.01μm以上50μm以下であることが好ましい。
0.01μm未満であるとハンドリングが困難になるおそれがある。50μmより大きいと活物質との接触面積が小さくなり、イオン伝導性が低くなるおそれがある。ガラス固体電解質粒子の粒径は、より好ましくは0.05以上20μm以下であり、さらに好ましくは0.1μm以上100μm以下であり、特に好ましくは0.1μm以上50μm以下である。
上記粒径はレーザー回折式粒度分布測定方法によって求めることができる。
The particle size of the glass solid electrolyte particles is preferably 0.01 μm or more and 50 μm or less.
If it is less than 0.01 μm, handling may be difficult. When it is larger than 50 μm, the contact area with the active material is reduced, and the ion conductivity may be lowered. The particle size of the glass solid electrolyte particles is more preferably 0.05 or more and 20 μm or less, further preferably 0.1 μm or more and 100 μm or less, and particularly preferably 0.1 μm or more and 50 μm or less.
The particle size can be determined by a laser diffraction particle size distribution measuring method.

レーザー回折式粒度分布測定方法は、組成物を乾燥せずに粒度分布を測定することができ、具体的には、組成物中の粒子群にレーザーを照射してその散乱光を解析して粒度分布を測定する。
尚、本発明では、固体電解質は乾燥した状態で測定している。
具体的な測定方法は以下の通りである。測定装置として、例えばMalvern Instruments Ltd社製マスターサイザー2000を用いることができる。
The laser diffraction particle size distribution measurement method can measure the particle size distribution without drying the composition. Specifically, the particle size in the composition is irradiated with a laser and the scattered light is analyzed to determine the particle size. Measure the distribution.
In the present invention, the solid electrolyte is measured in a dry state.
The specific measurement method is as follows. As a measuring device, for example, Mastersizer 2000 manufactured by Malvern Instruments Ltd. can be used.

まず、装置の分散槽に脱水処理されたトルエン(和光純薬製、製品名:特級)110mlを入れ、さらに分散剤として脱水処理されたターシャリーブチルアルコール(和光純薬製、特級)を6%添加する。上記混合物を十分混合した後、固体電解質を添加して粒子径を測定する。
ここで、固体電解質の添加量は、上記装置で規定されている操作画面で、粒子濃度に対応するレーザー散乱強度が規定の範囲内(10〜20%)に収まるように加減して加える。この範囲を超えると多重散乱が発生し、正確な粒子径分布を求めることができなくなる恐れがある。また、この範囲より少ないとSN比が悪くなり、正確な測定ができない恐れがある。
上記装置では、固体電解質の添加量に基づきレーザー散乱強度が表示されるので、上記レーザー散乱強度範囲に入る添加量を見つける。
First, 110 ml of dehydrated toluene (Wako Pure Chemicals, product name: special grade) was placed in the dispersion tank of the apparatus, and 6% of dehydrated tertiary butyl alcohol (Wako Pure Chemicals, special grade) was added as a dispersant. Added. After sufficiently mixing the above mixture, a solid electrolyte is added and the particle size is measured.
Here, the addition amount of the solid electrolyte is adjusted so that the laser scattering intensity corresponding to the particle concentration falls within the specified range (10 to 20%) on the operation screen specified by the above apparatus. If this range is exceeded, multiple scattering may occur, making it impossible to obtain an accurate particle size distribution. On the other hand, if the amount is less than this range, the S / N ratio is deteriorated and there is a possibility that accurate measurement cannot be performed.
In the above apparatus, since the laser scattering intensity is displayed based on the addition amount of the solid electrolyte, the addition amount that falls within the laser scattering intensity range is found.

(3)リチウム元素(Li)及び硫黄元素(S)を含むガラスセラミックス固体電解質
第2の固体電解質シートが含むリチウム元素(Li)及び硫黄元素(S)を含むガラスセラミックス固体電解質(以下、単にガラスセラミックス固体電解質という場合がある)は、結晶相を含む固体電解質である。ここで、含まれる結晶構造は、Li11構造体であることが好ましい。
結晶相の有無は、X線回折測定で確認することができ、測定によりピークが観測される固体電解質は、結晶相を含む固体電解質である。例えばLi11構造体の結晶構造は、X線回折測定すると、2θ=17.8、18.2、19.8、21.8、23.8、25.9、29.5、30.0degにピークが観測される。
(3) Glass ceramic solid electrolyte containing lithium element (Li) and sulfur element (S) Glass ceramic solid electrolyte containing lithium element (Li) and sulfur element (S) contained in the second solid electrolyte sheet (hereinafter simply referred to as glass) The ceramic solid electrolyte may be a solid electrolyte containing a crystalline phase. Here, the included crystal structure is preferably a Li 7 P 3 S 11 structure.
The presence or absence of the crystalline phase can be confirmed by X-ray diffraction measurement, and the solid electrolyte whose peak is observed by the measurement is a solid electrolyte containing a crystalline phase. For example, the crystal structure of the Li 7 P 3 S 11 structure is 2θ = 17.8, 18.2, 19.8, 21.8, 23.8, 25.9, 29.5, A peak is observed at 30.0 deg.

第2の固体電解質シートのガラスセラミックス固体電解質は、固体電解質粒子が互いに融着している。固体電解質粒子が互いに融着していることで、広範囲のイオン伝導パスを形成することができる。
尚、固体電解質粒子が融着していることは、第2の固体電解質シートを光学顕微鏡を用いて観察し、固体電解質粒子同士の界面の境目が観察できないことにより確認できる。
In the glass ceramic solid electrolyte of the second solid electrolyte sheet, solid electrolyte particles are fused to each other. Since the solid electrolyte particles are fused to each other, a wide range of ion conduction paths can be formed.
In addition, it can confirm that the solid electrolyte particle is fuse | melted by observing the 2nd solid electrolyte sheet using an optical microscope, and observing the boundary line of solid electrolyte particles.

(4)その他
固体電解質シートは、さらに結着剤を含んでいてもよい。
結着剤としては、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)、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)などの耐熱樹脂、或いはポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、エチレン−プロピレン−ジエンマー(EPDM)、スルホン化EPDM、天然ブチルゴム(NBR)等を単独で、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。また、水系バインダーであるセルロース系やスチレンブタジエンゴム(SBR)の水分散体等を用いることもできる。
(4) Others The solid electrolyte sheet may further contain a binder.
Examples of the binder include fluorine-containing resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), and fluorine rubber, heat-resistant resins such as polyimide (PI) and polyamideimide (PAI), polypropylene, polyethylene, and the like. A thermoplastic resin, ethylene-propylene-dienemer (EPDM), sulfonated EPDM, natural butyl rubber (NBR), etc. can be used alone or as a mixture of two or more. In addition, an aqueous dispersion of cellulose or styrene butadiene rubber (SBR), which is an aqueous binder, can also be used.

固体電解質シートが結着剤を含む場合において、固体電解質シートにおける固体電解質と結着剤の配合比は、好ましくは固体電解質:結着剤=90.0:10.0〜99.9:0.1[重量%]であり、より好ましくは固体電解質:結着剤=99.0:1.0〜99.9:0.1である。
シートの柔軟性付与効果の面からは、結着剤の配合量は、0.1重量%以上が好ましい。
When the solid electrolyte sheet includes a binder, the blending ratio of the solid electrolyte and the binder in the solid electrolyte sheet is preferably solid electrolyte: binder = 90.0: 10.0 to 99.9: 0. 1 [wt%], more preferably solid electrolyte: binder = 99.0: 1.0 to 99.9: 0.1.
From the viewpoint of the flexibility imparting effect of the sheet, the blending amount of the binder is preferably 0.1% by weight or more.

[固体電解質シートの製造方法]
固体電解質シートの製造方法は、特に問わないが、支持体に固体電解質粉末が均一に配置されるようにできればよい。また、できる限り空隙のない状態とするのが好ましい。
第1の固体電解質シートは、支持体にガラス固体電解質粉末を塗布又は充填し、得られた積層体又は複合体を加圧することで支持体にガラス固体電解質粉末が充填されたシートとして得られる。また、第2の固体電解質シートは、得られた第1の固体電解質シートをさらに熱処理することで得られる。
尚、支持体である織布又は不織布に、固体電解質粉末を充填する前に固体電解質を結晶化させてしまうと、充填後に熱処理をしても固体電解質同士が融着せず、第2の固体電解質シートは得られない。
[Method for producing solid electrolyte sheet]
The method for producing the solid electrolyte sheet is not particularly limited as long as the solid electrolyte powder can be uniformly disposed on the support. Moreover, it is preferable to make it as free as possible.
A 1st solid electrolyte sheet is obtained as a sheet | seat with which the glass solid electrolyte powder was filled to the support body by apply | coating or filling a glass solid electrolyte powder to a support body, and pressurizing the obtained laminated body or composite_body | complex. The second solid electrolyte sheet can be obtained by further heat-treating the obtained first solid electrolyte sheet.
In addition, if the solid electrolyte is crystallized before filling the woven fabric or non-woven fabric as the support with the solid electrolyte powder, the solid electrolytes are not fused even if heat treatment is performed after filling, and the second solid electrolyte A sheet cannot be obtained.

例えば、アルミニウム箔上に、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)シートを配置し、その上に固体電解質粉末を均一にスプレー塗布又は静電塗布し、その上に支持体を置き、さらにその上に固体電解質を均一にスプレー塗布又は静電塗布し、PTFEシートを配置し、アルミニウム箔を置き、固体電解質で支持体を挟むようにして、これを加熱し、プレスすることで、空隙のない固体電解質シートを得ることができる。支持体の表面だけに塗布するだけではなく、支持体の空隙を埋めるように、固体電解質粉末が充填されるようにすることが好ましい。
尚、アルミニウム箔に替えて、別の素材のシート(箔)を用いてもよい。その場合、硫化され難く、空気中の水分を通しに難くく、かつ、340℃の温度でも変質し難い素材で特性を有する素材であることが好ましい。
また、PTFEシートに替えて、別の素材のシート(箔)を用いてもよい。その場合、硫化され難く、固体電解質シートから剥離しやすく、かつ、340℃の温度でも変質し難い素材であることが好ましい。
加えて、上記の機能を併せ持つ素材であれば、1枚のシート(箔)で挟むことでもでき得る。
For example, a polytetrafluoroethylene (PTFE) sheet is placed on an aluminum foil, a solid electrolyte powder is uniformly sprayed or electrostatically coated thereon, a support is placed thereon, and a solid electrolyte is further placed thereon. Is uniformly sprayed or electrostatically applied, a PTFE sheet is placed, an aluminum foil is placed, a support is sandwiched between solid electrolytes, this is heated and pressed to obtain a solid electrolyte sheet without voids Can do. It is preferable that the solid electrolyte powder is filled so as to fill not only the surface of the support but also the gap of the support.
In addition, it may replace with aluminum foil and may use the sheet | seat (foil) of another raw material. In that case, it is preferable that the material is a material that is difficult to be sulfided, difficult to pass moisture in the air, and hardly deteriorated even at a temperature of 340 ° C.
Moreover, it may replace with a PTFE sheet and may use the sheet | seat (foil) of another raw material. In that case, it is preferable that the material be hardly sulfided, easily peeled off from the solid electrolyte sheet, and hardly deteriorated even at a temperature of 340 ° C.
In addition, if it is a raw material which has said function, it can also be pinched | interposed with one sheet | seat (foil).

固体電解質粉末の塗布は、上記スプレー塗布及び静電塗布の他に、固体電解質を溶媒に分散させてスラリー状にとしたものを、支持体に塗布してもよい。固体電解質スラリーを塗布・乾燥することで、支持体に均一に固体電解質を配置し、空隙のない電解質シートを得ることができる。
使用する溶媒は、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、トルエン、キシレン等の炭化水素溶媒がこのましく、水分含有量が少ない、好ましくは10ppm以下に、特に好ましくは、1ppm以下のものである。
結着剤を用いる場合には、スラリーには、結着剤を分散させるのが好ましい。また、乾燥と同時に、又は乾燥後、加熱・圧縮し、支持体との密着性を向上させるのがよい。
In addition to the spray coating and electrostatic coating described above, the solid electrolyte powder may be applied to the support by dispersing the solid electrolyte in a solvent to form a slurry. By applying and drying the solid electrolyte slurry, it is possible to uniformly dispose the solid electrolyte on the support and obtain an electrolyte sheet without voids.
The solvent used is preferably a hydrocarbon solvent such as hexane, heptane, octane, toluene, xylene, etc., and has a low water content, preferably 10 ppm or less, particularly preferably 1 ppm or less.
When a binder is used, it is preferable to disperse the binder in the slurry. Moreover, it is good to heat and compress simultaneously with drying or after drying, and to improve adhesiveness with a support body.

使用する固体電解質は、ガラス又はガラスとガラスセラミックスの混合物が好ましい。
プレス成形する場合、用いる結着剤他により異なるが、加熱圧縮、双方向ローラーによるロール圧縮、又はそれらの組合せ等の方法を用いることができる。
加圧は、プレス機による方法、及び2つのロール間を通すロールプレス方法等が挙げられる。圧力は、通常0.01〜200MPa、好ましくは、1〜150MPa、特に好ましくは、5〜100MPaの範囲がよい。加圧により固体電解質シートは、通常、厚密化され、形状を保持しやすくなる。
The solid electrolyte used is preferably glass or a mixture of glass and glass ceramics.
In the case of press molding, a method such as heat compression, roll compression with a two-way roller, or a combination thereof can be used, depending on the binder used.
Examples of the pressurization include a method using a press machine and a roll press method in which two rolls are passed. The pressure is usually 0.01 to 200 MPa, preferably 1 to 150 MPa, and particularly preferably 5 to 100 MPa. The solid electrolyte sheet is usually thickened by pressurization, and the shape is easily maintained.

加熱温度は、好ましくは、ガラス固体電解質のガラス転移温度(Tg)以上、ガラス固体電解質の結晶化温度(Tc)+100℃以下であることが好ましい。加熱温度がガラス固体電解質のTg未満の場合、製造時間が非常に長くなるおそれがある。一方、(Tc+100℃)を超えると、得られる結晶成分を有する固体電解質中に不純物等が含まれる場合があり、イオン伝導度が低下するおそれがある。   The heating temperature is preferably not less than the glass transition temperature (Tg) of the glass solid electrolyte and not more than the crystallization temperature (Tc) of the glass solid electrolyte + 100 ° C. or less. If the heating temperature is less than the Tg of the glass solid electrolyte, the production time may be very long. On the other hand, when (Tc + 100 ° C.) is exceeded, impurities or the like may be contained in the solid electrolyte having a crystal component to be obtained, and the ionic conductivity may be lowered.

加熱温度は、より好ましくは、(Tg+5℃)以上、(Tc+90℃)以下、さらに好
ましくは、(Tg+10℃)以上、(Tc+80℃)以下である。
例えばリチウム及び硫黄を含むガラス固体電解質であれば、加熱温度は、150℃以上360℃以下であり、好ましくは160℃以上350℃以下であり、より好ましくは180℃以上310℃以下であり、さらに好ましくは180℃以上290℃以下であり、特に好ましくは190℃以上270℃以下である。
The heating temperature is more preferably (Tg + 5 ° C.) or more and (Tc + 90 ° C.) or less, and further preferably (Tg + 10 ° C.) or more and (Tc + 80 ° C.) or less.
For example, in the case of a glass solid electrolyte containing lithium and sulfur, the heating temperature is 150 ° C. or higher and 360 ° C. or lower, preferably 160 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, more preferably 180 ° C. or higher and 310 ° C. or lower, Preferably they are 180 degreeC or more and 290 degrees C or less, Most preferably, they are 190 degreeC or more and 270 degrees C or less.

ガラス固体電解質の結晶化温度は、示差熱−熱重量測定等で特定することができ、例えば熱重量測定装置(メトラートレド社製TGA/DSC1)を使用し、ガラス固体電解質約20mgを、昇温速度10℃/分で加熱することにより測定することで特定できる。
尚、結晶化温度等は昇温速度等により変化することあり、熱処理する昇温速度に近い速度での測定でのTcを基準に選ぶ必要がある。従って、実施例以外の昇温速度で処理する場合は、最適な熱処理温度は変化するが、熱処理する昇温速度で測定されたTcを基準として上記条件にて熱処理することが望ましい。
The crystallization temperature of the glass solid electrolyte can be specified by differential thermo-thermogravimetry or the like. For example, using a thermogravimetry apparatus (TGA / DSC1 manufactured by METTLER TOLEDO), about 20 mg of glass solid electrolyte is heated. It can be specified by measuring by heating at a rate of 10 ° C./min.
It should be noted that the crystallization temperature or the like may change depending on the temperature rising rate or the like, and should be selected based on Tc measured at a rate close to the temperature rising rate for heat treatment. Therefore, when the treatment is performed at a temperature raising rate other than the example, the optimum heat treatment temperature changes, but it is desirable to perform the heat treatment under the above-mentioned conditions with reference to Tc measured at the temperature raising rate for heat treatment.

加熱時間は、0.005分以上、10時間以下が好ましい。さらに好ましくは、0.005分以上、5時間以下であり、特に好ましくは、0.01分以上、3時間以下である。0.005分未満だと電解質にガラス成分が多く含まれることになり、イオン伝導度が低くなるおそれがある。10時間を越えると、固体電解質中に不純物等が発生する場合があり、イオン伝導度が低下するおそれがある。   The heating time is preferably 0.005 minutes or more and 10 hours or less. More preferably, it is 0.005 minutes or more and 5 hours or less, and particularly preferably 0.01 minutes or more and 3 hours or less. If it is less than 0.005 minutes, the electrolyte contains a large amount of glass components, which may lower the ionic conductivity. If it exceeds 10 hours, impurities and the like may be generated in the solid electrolyte, and the ionic conductivity may be lowered.

[電極シート]
本発明の第1の電極シートは、リチウム元素(Li)及び硫黄元素(S)を含むガラス固体電解質と、電極材と、無機繊維からなる支持体を含む。
第1の電極シートは、支持体を含むことで自立した電極シートであり、大面積化が可能である。
[Electrode sheet]
The first electrode sheet of the present invention includes a glass solid electrolyte containing lithium element (Li) and sulfur element (S), an electrode material, and a support made of inorganic fibers.
The first electrode sheet is an electrode sheet that is self-supporting by including a support and can have a large area.

本発明の第2の電極シートは、リチウム元素(Li)及び硫黄元素(S)を含むガラスセラミックス固体電解質と、電極材と、無機繊維からなる支持体を含み、ガラスセラミックス固体電解質が、ガラスセラミックス固体電解質粒子が互いに融着している電解質である。
第2の電極シートは、支持体を含むことで自立した電極シートであり、大面積化が可能である。また、固体電解質が、結晶化しているガラスセラミックス固体電解質であることで、高いイオン伝導度を示すことができる。
The second electrode sheet of the present invention includes a glass ceramic solid electrolyte containing lithium element (Li) and sulfur element (S), an electrode material, and a support made of inorganic fibers, and the glass ceramic solid electrolyte is glass ceramic. An electrolyte in which solid electrolyte particles are fused together.
The second electrode sheet is an electrode sheet that is self-supporting by including a support, and can have a large area. Moreover, a high ionic conductivity can be shown because the solid electrolyte is a crystallized glass ceramic solid electrolyte.

第1の電極シート及び第2の電極シート(以下、これらをまとめて単に本発明の電極シートという場合がある)の厚みは、それぞれ好ましくは1μm以上300μm以下であり、より好ましくは5μm以上100μm以下である。   The thicknesses of the first electrode sheet and the second electrode sheet (hereinafter sometimes collectively referred to as the electrode sheet of the present invention) are each preferably 1 μm or more and 300 μm or less, more preferably 5 μm or more and 100 μm or less. It is.

第1の電極シート及び第2の電極シートは、第1の電極シートでは、イオン伝導媒体がガラス固体電解質であるのに対し、第2の電極シートでは、イオン伝導媒体が互いに融着したガラスセラミックス固体電解質粒子である点で異なるが、支持体及び固体電解質の組成は共通する。
尚、本発明の固体電解質シートの支持体が、電子絶縁性の無機繊維からなる支持体であるのに対し、第1の電極シート及び第2の電極シートの支持体は、無機繊維からなればよく、電子絶縁性の無機繊維に限定されない点で異なる。その他、電極シートが含む固体電解質等は、固体電解質シートと同様である。
また、電極シートは、さらに導電助剤及び/又は結着剤を含んでいてもよい。
以下、本発明の電極シートが含み、本発明の固体電解質シートが含まない電極材、並びに無機繊維からなる支持体について説明する。
The first electrode sheet and the second electrode sheet are glass ceramics in which the ion conductive medium is a glass solid electrolyte in the first electrode sheet, whereas the ion conductive medium is fused to each other in the second electrode sheet. Although it differs in that it is a solid electrolyte particle, the composition of the support and the solid electrolyte is common.
The solid electrolyte sheet support of the present invention is a support made of electronic insulating inorganic fibers, whereas the first electrode sheet and the second electrode sheet support are made of inorganic fibers. Well, it is different in that it is not limited to electronic insulating inorganic fibers. In addition, the solid electrolyte contained in the electrode sheet is the same as the solid electrolyte sheet.
Moreover, the electrode sheet may further contain a conductive additive and / or a binder.
Hereinafter, an electrode material that is included in the electrode sheet of the present invention and does not include the solid electrolyte sheet of the present invention, and a support made of inorganic fibers will be described.

(1)無機繊維からなる支持体
無機繊維としては、ガラス繊維、セラミックス繊維、金属繊維、及びカーボン繊維が挙げられる。
ガラス繊維及びセラミックス繊維は、電子導電性を有するガラス及びセラミックスであってもよい。従って、ソーダ石灰ガラス、シリカ(クリスタル)ガラス、ホウケイ酸ガラス、カリガラス、アルミナ、カルシア、マグネシア、セメント、石綿、ロックウール、その他電子絶縁性の鉱物からなる繊維だけでなく、チタニア等の電子導電性を有するセラミックの繊維も使用できる。
(1) Support made of inorganic fiber Examples of the inorganic fiber include glass fiber, ceramic fiber, metal fiber, and carbon fiber.
The glass fiber and the ceramic fiber may be glass and ceramics having electronic conductivity. Therefore, not only fibers made of soda-lime glass, silica (crystal) glass, borosilicate glass, potash glass, alumina, calcia, magnesia, cement, asbestos, rock wool, and other electronic insulating minerals, but also electronic conductivity such as titania. Ceramic fibers having can also be used.

炭素繊維からなる支持体を使用することができる。炭素繊維は、例えばポリアクリロニトリル、ピッチ等を高温で炭化させた繊維である。この炭素繊維を不織布又は織布にしてシート化し、支持体として用いることができる。   A support made of carbon fiber can be used. The carbon fiber is, for example, a fiber obtained by carbonizing polyacrylonitrile, pitch, or the like at a high temperature. This carbon fiber can be made into a sheet by making a nonwoven fabric or a woven fabric and used as a support.

電子絶縁性の無機繊維であっても、その繊維の表面に、真空蒸着、スパッタ成膜、メッキ等の手法を用いて、金属、炭素等の電子導電性の被膜を形成して電子導電性を付与し、電子導電性無機繊維として使用することもできる。
電子導電性を有する支持体を用いることで、電極の導電性を高める効果が期待できる。
Even if it is an electronically insulating inorganic fiber, an electronically conductive film such as metal or carbon is formed on the surface of the fiber by using a method such as vacuum deposition, sputter film formation, or plating. It can also be used and used as an electronically conductive inorganic fiber.
By using a support having electronic conductivity, the effect of increasing the conductivity of the electrode can be expected.

電極シートが負極シートである場合、支持体を構成する金属繊維は、340℃以下の加熱時に硫化され難く、かつ負極電位でもLiと合金化し難い金属が好ましく、Ti、ステンレス鋼が好適である。また、加熱時に硫化するCu、Ni等であっても、表面を硫化し難い材料でコートすれば負極用の金属に使用することが可能である。
電極シートが正極シートである場合、支持体を構成する金属繊維は、340℃以下の加熱時に硫化され難く、かつ正極電位でも酸化され難い金属が好ましく、Au、Pt、Al、Ti、ステンレス鋼が好適であり、入手容易性からAl、Ti、ステンレス鋼がより好ましい。
When the electrode sheet is a negative electrode sheet, the metal fiber constituting the support is preferably a metal that is not easily sulfided when heated to 340 ° C. or less and that is not easily alloyed with Li even at the negative electrode potential, and Ti and stainless steel are suitable. Further, even if Cu, Ni, or the like that is sulfided when heated, if the surface is coated with a material that is not easily sulfided, it can be used as a metal for a negative electrode.
When the electrode sheet is a positive electrode sheet, the metal fiber constituting the support is preferably a metal that is not easily sulfided when heated to 340 ° C. or less and that is not easily oxidized even at the positive electrode potential, such as Au, Pt, Al, Ti, and stainless steel. Al, Ti, and stainless steel are more preferable from the viewpoint of availability.

無機繊維からなる支持体は、好ましくは不織布の形態又は織布の形態で自立したシート状である。また、無機繊維が金属繊維である場合は、さらに金属発泡体の形態であってもよい。
これら場合の支持体の厚さは、好ましくは1〜500μmであり、より好ましくは5〜50μmである。また、無機繊維からなる支持体の空隙率は、好ましくは80〜99%であり、より好ましくは85〜98%である。
The support made of inorganic fibers is preferably in the form of a sheet that is self-supporting in the form of a nonwoven fabric or a woven fabric. Moreover, when an inorganic fiber is a metal fiber, the form of a metal foam may be sufficient.
The thickness of the support in these cases is preferably 1 to 500 μm, more preferably 5 to 50 μm. The porosity of the support made of inorganic fibers is preferably 80 to 99%, more preferably 85 to 98%.

(2)電極材
電極材は、正極活物質と負極活物質を含む。
電極シートが電極材として正極活物質を含む場合、当該シートは正極シートとして機能できる。同様に、電極シートが電極材として負極活物質を含む場合、当該シートは負極シートとして機能できる。
(2) Electrode material An electrode material contains a positive electrode active material and a negative electrode active material.
When the electrode sheet includes a positive electrode active material as an electrode material, the sheet can function as a positive electrode sheet. Similarly, when an electrode sheet contains a negative electrode active material as an electrode material, the sheet can function as a negative electrode sheet.

負極活物質としては、リチウムイオンの挿入脱離が可能な物質、電池分野において負極活物質として公知のものが使用できる。また、本発明で使用する負極活物質は、公知の負極活物質だけでなく、将来開発される負極活物質であってもよく、購入可能なものも使用することができることは言うまでもない。
例えば、炭素材料、具体的には、人造黒鉛、黒鉛炭素繊維、樹脂焼成炭素、熱分解気相成長炭素、コークス、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、フルフリルアルコール樹脂焼成炭素、ポリアセン、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、天然黒鉛及び難黒鉛化性炭素等が挙げられる。又はその混合物でもよい。好ましくは、人造黒鉛である。
また、金属リチウム、金属インジウム、金属アルミ、金属スズ、金属ケイ素等の金属自体や他の元素、化合物と組み合わせた合金を、負極活物質として用いることができる。中でも、高い理論容量を有するケイ素、スズ、リチウム金属が好ましい。
特に、ケイ素と酸素の両元素を構成元素に含む負極活物質(酸化ケイ素)が、高い容量と良好なサイクル特性を有するものとして好ましい。
As the negative electrode active material, a material capable of inserting and desorbing lithium ions, and a material known as a negative electrode active material in the battery field can be used. In addition, the negative electrode active material used in the present invention may be not only a known negative electrode active material but also a negative electrode active material developed in the future, and it is needless to say that a commercially available material can be used.
For example, carbon materials, specifically artificial graphite, graphite carbon fiber, resin-fired carbon, pyrolytic vapor-grown carbon, coke, mesocarbon microbeads (MCMB), furfuryl alcohol resin-fired carbon, polyacene, pitch-based carbon Examples thereof include fibers, vapor-grown carbon fibers, natural graphite, and non-graphitizable carbon. Or it may be a mixture thereof. Preferably, it is artificial graphite.
In addition, an alloy in combination with a metal itself such as metal lithium, metal indium, metal aluminum, metal tin, or metal silicon, or another element or compound can be used as the negative electrode active material. Among these, silicon, tin, and lithium metal having a high theoretical capacity are preferable.
In particular, a negative electrode active material (silicon oxide) containing both silicon and oxygen as constituent elements is preferable as a material having a high capacity and good cycle characteristics.

正極活物質としては、リチウムイオンの挿入脱離が可能な物質、電池分野において正極活物質として公知のものが使用できる。また、本発明で使用する正極活物質は、公知の正極活物質だけでなく、将来開発される正極活物質であってもよく、購入可能なものも使用することができることは言うまでもない。
例えば、V、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMn、Li(NiCoMn)O(ここで、0<a<1、0<b<1、0<c<1、a+b+c=1)、LiNi1−YCo、LiCo1−YMn、LiNi1−YMn(ここで、0≦Y<1)、Li(NiCoMn)O(0<a<2、0<b<2、0<c<2、a+b+c=2)、LiMn2−ZNi、LiMn2−ZCo(ここで、0<Z<2)、LiMPO(ここで、M=Co、Mn、Fe)、LiMSiO(ここで、M=Co、Mn、Fe)、LiMBO(ここで、M=Co、Mn、Fe)、硫黄、有機硫黄系化合物が挙げられる。
As the positive electrode active material, a material capable of inserting and desorbing lithium ions, and a material known as a positive electrode active material in the battery field can be used. In addition, the positive electrode active material used in the present invention may be not only a known positive electrode active material but also a positive electrode active material developed in the future, and it is needless to say that a commercially available material can be used.
For example, V 2 O 5 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li (Ni a Co b Mn c ) O 2 (where 0 <a <1, 0 <b <1, 0 < c <1, a + b + c = 1), LiNi 1-Y Co Y 2 O 2 , LiCo 1-Y Mn Y 2 O 2 , LiNi 1-Y Mn Y 2 O 2 (where 0 ≦ Y <1), Li (Ni a Co b Mn c) O 4 ( 0 <a <2,0 <b <2,0 <c <2, a + b + c = 2), LiMn 2-Z Ni Z O 4, LiMn 2-Z Co Z O 4 ( wherein 0 <Z <2), LiMPO 4 (where M = Co, Mn, Fe), Li 2 MSiO 4 (where M = Co, Mn, Fe), LiMBO 3 (where M = Co , Mn, Fe), sulfur, and organic sulfur compounds.

負極活物質と固体電解質の配合割合は、負極活物質:固体電解質=50重量%:50重量%〜90重量%:10重量%が好ましく、負極活物質:固体電解質=55重量%:45重量%〜80重量%:20重量%がより好ましく、負極活物質:固体電解質=60重量%:40重量%〜75重量%:25重量%がさらに好ましい。
正極活物質と固体電解質の配合割合は、正極活物質:固体電解質=50重量%:50重量%〜90重量%:10重量%が好ましく、正極活物質:固体電解質=60重量%:40重量%〜80重量%:20重量%がより好ましく、正極活物質:固体電解質=65重量%:35重量%〜75重量%:25重量%がさらに好ましい。
The mixing ratio of the negative electrode active material and the solid electrolyte is preferably negative electrode active material: solid electrolyte = 50 wt%: 50 wt% to 90 wt%: 10 wt%, and the negative electrode active material: solid electrolyte = 55 wt%: 45 wt% -80% by weight: 20% by weight is more preferable, and negative electrode active material: solid electrolyte = 60% by weight: 40% by weight to 75% by weight: 25% by weight is more preferable.
The mixing ratio of the positive electrode active material and the solid electrolyte is preferably positive electrode active material: solid electrolyte = 50 wt%: 50 wt% to 90 wt%: 10 wt%, and positive electrode active material: solid electrolyte = 60 wt%: 40 wt% -80% by weight: 20% by weight is more preferable, and positive electrode active material: solid electrolyte = 65% by weight: 35% by weight to 75% by weight: 25% by weight is more preferable.

(3)その他
電極シートは、さらに結着剤及び/又は導電助剤を含むことができる。
導電助剤としては、炭素材料、金属粉末及び金属化合物から選択される物質や、これらの混合物が挙げられる。
導電助剤の具体例としては、好ましくは炭素、ニッケル、銅、アルミニウム、インジウム、銀、コバルト、マグネシウム、リチウム、クロム、金、ルテニウム、白金、ベリリウム、イリジウム、モリブデン、ニオブ、オスニウム、ロジウム、タングステン及び亜鉛からなる群から選択される少なくとも1つの元素を含む物質であり、より好ましくは炭素単体、炭素、ニッケル、銅、銀、コバルト、マグネシウム、リチウム、ルテニウム、金、白金、ニオブ、オスニウム又はロジウムを含む金属単体、混合物又は化合物である。
特に導電助剤の炭素材料の具体例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、デンカブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック、黒鉛、炭素繊維、活性炭等、カーボンナノチューブ、気相法炭素繊維(VGCF)、グラフェンが挙げられる。これらは単独でも2種以上でも併用可能である。
上記の導電助剤のなかでも、電子伝導性が高いアセチレンブラック、デンカブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、気相法炭素繊維(VGCF)、グラフェンが好適である。
(3) Others The electrode sheet can further contain a binder and / or a conductive aid.
Examples of the conductive assistant include substances selected from carbon materials, metal powders and metal compounds, and mixtures thereof.
Specific examples of conductive aids are preferably carbon, nickel, copper, aluminum, indium, silver, cobalt, magnesium, lithium, chromium, gold, ruthenium, platinum, beryllium, iridium, molybdenum, niobium, osnium, rhodium, tungsten And a substance containing at least one element selected from the group consisting of zinc, more preferably simple carbon, carbon, nickel, copper, silver, cobalt, magnesium, lithium, ruthenium, gold, platinum, niobium, osnium or rhodium A simple metal, a mixture or a compound containing
Specific examples of the carbon material of the conductive additive include carbon black such as ketjen black, acetylene black, denka black, thermal black, channel black, graphite, carbon fiber, activated carbon, carbon nanotube, vapor grown carbon fiber ( VGCF) and graphene. These can be used alone or in combination of two or more.
Among the above conductive assistants, acetylene black, denka black, ketjen black, carbon nanotube, vapor grown carbon fiber (VGCF), and graphene having high electron conductivity are suitable.

[全固体二次電池]
本発明の全固体二次電池は、本発明の固体電解質シート及び本発明の電極シートから選択される1以上を備える全固体二次電池である。
従って、本発明の全固体二次電池は、(i)本発明の固体電解質シートのみを備える全固体電池、(ii)本発明の電極シートのみを備える全固体電池、並びに(iii)本発明の固体電解質シート及び本発明の電極シートの両方を備える全固体電池を含む。
上記の(i)、(ii)及び(iii)の全固体電池について、本発明の固体電解質シート及び電極シート以外の部材については、電池分野において公知の部材を使用することができる。
[All-solid secondary battery]
The all solid state secondary battery of the present invention is an all solid state secondary battery comprising at least one selected from the solid electrolyte sheet of the present invention and the electrode sheet of the present invention.
Therefore, the all-solid-state secondary battery of the present invention includes (i) an all-solid battery that includes only the solid electrolyte sheet of the present invention, (ii) an all-solid battery that includes only the electrode sheet of the present invention, and (iii) An all solid state battery including both the solid electrolyte sheet and the electrode sheet of the present invention is included.
Regarding the all solid-state batteries of (i), (ii) and (iii) above, members known in the battery field can be used for members other than the solid electrolyte sheet and electrode sheet of the present invention.

(i)の場合において、負極層は、好ましくは下記式(1)で表わされる負極活物質、ポリイミドバインダ及び/又は上述の導電助剤を含む負極層である。
LiSiO …(1)
(X:0以上5以下の数、yは0以上1.6以下の数である。)
ポリイミドバインダとしては、一般的に販売されるポリイミド前駆体を使用すればよく、カプトン等の膜を製造するためのポリイミドを使用するよりも、カーボン繊維複合体等に使用される3次元的に架橋するタイプのポリイミドを使用することが、負極のサイクル劣化を抑えることができ、より好ましい。
LiSiO、カーボン導電助剤及びポリイミドバインダからなる負極層、又はLiSiO、カーボン導電助剤、支持体及びポリイミドバインダからなる負極層が好ましい。
In the case of (i), the negative electrode layer is preferably a negative electrode layer containing a negative electrode active material represented by the following formula (1), a polyimide binder, and / or the above-mentioned conductive aid.
Li x SiO y (1)
(X: a number from 0 to 5 and y is a number from 0 to 1.6)
As a polyimide binder, it is only necessary to use a polyimide precursor that is generally sold, and it is three-dimensionally cross-linked to be used for carbon fiber composites, etc., rather than using polyimide for producing a film such as Kapton. It is more preferable to use a type of polyimide that can suppress cycle deterioration of the negative electrode.
A negative electrode layer made of Li x SiO y , a carbon conductive aid and a polyimide binder, or a negative electrode layer made of Li x SiO y , a carbon conductive aid, a support and a polyimide binder is preferred.

式(1)で表わされる負極活物質は、本発明の電極シートの電極材としても有用であり、例えば(iii)の場合、負極層がLiSiO、カーボン導電助剤、支持体、固体電解質及びポリイミドバインダからなる負極層であると好ましい。 The negative electrode active material represented by the formula (1) is also useful as an electrode material of the electrode sheet of the present invention. For example, in the case of (iii), the negative electrode layer is Li x SiO y , carbon conductive additive, support, solid A negative electrode layer made of an electrolyte and a polyimide binder is preferable.

(ii)の場合において、固体電解質層は、好ましくは硫化物系固体電解質からなる層が好ましい。当該硫化物系固体電解質は、形状が粒子であっても粒子でなくてもよい点を除いて本発明の電解質シート及び電極シートに用いる固体電解質と同様である。   In the case of (ii), the solid electrolyte layer is preferably a layer made of a sulfide-based solid electrolyte. The sulfide-based solid electrolyte is the same as the solid electrolyte used for the electrolyte sheet and electrode sheet of the present invention except that the shape may be particles or not.

集電体は、公知の集電体を用いることができる。例えば、Au、Pt、Al、Ti、ステンレス鋼、炭素繊維シートや、Cu、Ni等のように硫化物系固体電解質と反応するものをAu等で被覆した層が使用できる。   As the current collector, a known current collector can be used. For example, Au, Pt, Al, Ti, stainless steel, carbon fiber sheet, or a layer coated with Au or the like that reacts with a sulfide-based solid electrolyte such as Cu or Ni can be used.

[全固体二次電池の製造方法]
本発明の全固体二次電池は、本発明の固体電解質シート及び本発明の電極シートのいずれか1以上含む積層体を、例えば1MPa〜100MPaで加圧することで製造できる。積層体に付加する圧力は、好ましくは25MPa〜50MPaである。
全固体二次電池の製造において、例えば本発明の固体電解質シートだけを用い、本発明の電極シートを使用しない場合、正極シート及び負極シートは、公知のシートを使用することができる。
[Method for producing all-solid-state secondary battery]
The all-solid-state secondary battery of the present invention can be produced by pressing a laminate including one or more of the solid electrolyte sheet of the present invention and the electrode sheet of the present invention at, for example, 1 MPa to 100 MPa. The pressure applied to the laminate is preferably 25 MPa to 50 MPa.
In the production of an all-solid secondary battery, for example, when only the solid electrolyte sheet of the present invention is used and the electrode sheet of the present invention is not used, known sheets can be used for the positive electrode sheet and the negative electrode sheet.

全固体二次電池の製造に使用する本発明の固体電解質シート及び電極シートが、ガラス固体電解質を含むシート(第1の固体電解質シート及び第1の電極シート)である場合、得られた積層体を例えば150〜360℃の温度範囲で熱処理することで、シート中のガラス固体電解質をガラスセラミックス固体電解質とすることができる。
好ましい熱処理温度は、270〜340℃である。
When the solid electrolyte sheet and electrode sheet of the present invention used for the production of an all-solid secondary battery are sheets containing a glass solid electrolyte (first solid electrolyte sheet and first electrode sheet), the obtained laminate For example, the glass solid electrolyte in the sheet can be made into a glass ceramic solid electrolyte by heat-treating in a temperature range of 150 to 360 ° C.
A preferable heat treatment temperature is 270 to 340 ° C.

本発明の全固体電池の製造方法は、好ましくは本発明の第1の固体電解質シートと、本発明の第1の電極シートを貼り合わせて積層体とし、得られた積層体を1MPa〜100MPaで加圧し、加圧した積層体を150〜360℃の温度範囲で熱処理することにより全固体電池を製造する。または、本発明の第1の固体電解質シートと、本発明の第2の電極シートを貼り合わせて積層体、または、本発明の第2の固体電解質シートと、本発明の第1の電極シートを貼り合わせて積層体を用いることもできる。
固体電解質シート及び電極シートを共にガラス固体電解質を含むシートを用いることで、加熱時に固体電解質シートと電極シートの界面での融着が起こるため該界面がより強固に密着され、界面抵抗が低下することでイオン導電性がより向上し、最終的に電池とした時の、入出力特性等の性能が向上する。また、充放電に伴う電極の膨張収縮時にも界面が剥がれ難く、さらに、携帯機器や車載用の電池では使用時の振動で界面が剥離して電池が劣化することを抑える効果が増す。また、熱処理工程が1回で済み、製造工程を短縮することができる。
In the method for producing an all solid state battery of the present invention, preferably, the first solid electrolyte sheet of the present invention and the first electrode sheet of the present invention are bonded to form a laminate, and the obtained laminate is 1 MPa to 100 MPa. An all-solid battery is manufactured by pressurizing and heat-treating the pressurized laminate in a temperature range of 150 to 360 ° C. Alternatively, the first solid electrolyte sheet of the present invention and the second electrode sheet of the present invention are bonded together to form a laminate, or the second solid electrolyte sheet of the present invention and the first electrode sheet of the present invention. A laminated body can also be used by bonding.
By using a sheet containing a glass solid electrolyte for both the solid electrolyte sheet and the electrode sheet, fusion occurs at the interface between the solid electrolyte sheet and the electrode sheet during heating, so that the interface is more firmly adhered and the interface resistance is reduced. As a result, ion conductivity is further improved, and performance such as input / output characteristics when the battery is finally formed is improved. In addition, the interface does not easily peel off when the electrode expands and contracts due to charging / discharging, and the effect of suppressing deterioration of the battery due to the peeling of the interface due to vibration during use is increased in a battery for mobile devices or in-vehicle use. In addition, the heat treatment process is performed once, and the manufacturing process can be shortened.

本発明の全固体電池の製造方法は、好ましくは本発明の第2の固体電解質シートと、本発明の第2の電極シートを貼り合わせて積層体とし、得られた積層体を1MPa〜100MPaで加圧して全固体電池を製造する。
固体電解質シート及び電極シートを共にガラスセラミックス固体電解質を含むシートを用いることで熱処理工程を省略でき、製造工程を短縮することができる。
In the method for producing an all-solid battery of the present invention, preferably, the second solid electrolyte sheet of the present invention and the second electrode sheet of the present invention are bonded together to form a laminate, and the obtained laminate is 1 MPa to 100 MPa. Pressurize to produce an all-solid battery.
By using a sheet containing a glass ceramic solid electrolyte for both the solid electrolyte sheet and the electrode sheet, the heat treatment process can be omitted, and the manufacturing process can be shortened.

製造例1(高純度硫化リチウムの製造)
高純度硫化リチウムの製造は、国際公開公報WO2005/040039A1の実施例と同様に行った。具体的には、下記のように行った。
(1)硫化リチウム(LiS)の製造
硫化リチウムは、特開平7−330312号公報の第1の態様(2工程法)の方法に従って製造した。具体的には、撹拌翼のついた10リットルオートクレーブにN−メチル−2−ピロリドン(NMP)3326.4g(33.6モル)及び水酸化リチウム287.4g(12モル)を仕込み、300rpm、130℃に昇温した。昇温後、液中に硫化水素を3リットル/分の供給速度で2時間吹き込んだ。
続いて、この反応液を窒素気流下(200cc/分)昇温し、反応した硫化水素の一部を脱硫化水素化した。昇温するにつれ、上記硫化水素と水酸化リチウムの反応により副生した水が蒸発を始めたが、この水はコンデンサにより凝縮し系外に抜き出した。水を系外に留去すると共に反応液の温度は上昇するが、180℃に達した時点で昇温を停止し、一定温度に保持した。脱硫化水素反応が終了後(約80分)反応を終了し、硫化リチウムを得た。
Production Example 1 (Production of high purity lithium sulfide)
Production of high-purity lithium sulfide was carried out in the same manner as in the examples of International Publication WO2005 / 040039A1. Specifically, it was performed as follows.
(1) Production of lithium sulfide (Li 2 S) Lithium sulfide was produced according to the method of the first aspect (two-step method) of JP-A-7-330312. Specifically, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) 3326.4 g (33.6 mol) and lithium hydroxide 287.4 g (12 mol) were charged into a 10 liter autoclave equipped with a stirring blade, and 300 rpm, 130 The temperature was raised to ° C. After the temperature rise, hydrogen sulfide was blown into the liquid at a supply rate of 3 liters / minute for 2 hours.
Subsequently, this reaction solution was heated in a nitrogen stream (200 cc / min) to dehydrosulfide a part of the reacted hydrogen sulfide. As the temperature increased, water produced as a by-product due to the reaction between the hydrogen sulfide and lithium hydroxide started to evaporate, but this water was condensed by the condenser and extracted out of the system. While water was distilled out of the system, the temperature of the reaction solution rose, but when the temperature reached 180 ° C., the temperature increase was stopped and the temperature was kept constant. After the dehydrosulfurization reaction was completed (about 80 minutes), the reaction was completed to obtain lithium sulfide.

(2)硫化リチウムの精製
上記(1)で得られた500mLのスラリー反応溶液(NMP−硫化リチウムスラリー)中のNMPをデカンテーションした後、脱水したNMP100mLを加え、105℃で約1時間撹拌した。その温度のままNMPをデカンテーションした。さらにNMP100mLを加え、105℃で約1時間撹拌し、その温度のままNMPをデカンテーションし、同様の操作を合計4回繰り返した。デカンテーション終了後、窒素気流下230℃(NMPの沸点以上の温度)で硫化リチウムを常圧下で3時間乾燥した。得られた硫化リチウム中の不純物含有量を測定した。
(2) Purification of lithium sulfide After decanting NMP in the 500 mL slurry reaction solution (NMP-lithium sulfide slurry) obtained in (1) above, 100 mL of dehydrated NMP was added and stirred at 105 ° C. for about 1 hour. . NMP was decanted at that temperature. Further, 100 mL of NMP was added, stirred at 105 ° C. for about 1 hour, NMP was decanted at that temperature, and the same operation was repeated a total of 4 times. After completion of the decantation, lithium sulfide was dried at 230 ° C. (temperature higher than the boiling point of NMP) under a nitrogen stream for 3 hours under normal pressure. The impurity content in the obtained lithium sulfide was measured.

尚、亜硫酸リチウム(LiSO)、硫酸リチウム(LiSO)並びにチオ硫酸リチウム(Li)の各硫黄酸化物、及びN−メチルアミノ酪酸リチウム(LMAB)の含有量は、イオンクロマトグラフ法により定量した。その結果、硫黄酸化物の総含有量は0.13質量%であり、LMABは0.07質量%であった。 Incidentally, lithium sulfite (Li 2 SO 3), the content of each sulfur oxide lithium sulfate (Li 2 SO 4) and lithium thiosulfate (Li 2 S 2 O 3) , and N- methylamino acid lithium (LMAB) Was quantified by ion chromatography. As a result, the total content of sulfur oxides was 0.13% by mass, and LMAB was 0.07% by mass.

製造例2(固体電解質ガラスの製造)
製造例1で製造した高純度硫化リチウムを用いて、国際公開公報WO07/066539の実施例1と同様の方法で固体電解質の製造及び結晶化を行った。
具体的には、下記のように行った。
製造例1で製造した高純度硫化リチウム0.6508g(0.01417mol)と五硫化二燐(アルドリッチ社製)を1.3492g(0.00607mol)をよく混合した。そして、この混合した粉末と直径10mmのジルコニア製ボール10ケと遊星型ボールミル(フリッチュ社製:型番P−7)アルミナ製ポットに投入し完全密閉するとともにこのアルミナ製ポット内に窒素を充填し、窒素雰囲気にした。
そして、はじめの数分間は、遊星型ボールミルの回転を低速回転(85rpm)にして硫化リチウムと五硫化二燐を十分混合した。その後、徐々に遊星型ボールミルの回転数を上げ370rpmまで回転数を上げた。遊星型ボールミルの回転数を370rpmで20時間メカニカルミリングを行い、白黄色の粉体である硫化物ガラスを得た。
Production Example 2 (Production of solid electrolyte glass)
Using the high-purity lithium sulfide produced in Production Example 1, a solid electrolyte was produced and crystallized in the same manner as in Example 1 of International Publication WO07 / 065539.
Specifically, it was performed as follows.
0.6492 g (0.01417 mol) of high purity lithium sulfide produced in Production Example 1 and 1.3492 g (0.00607 mol) of diphosphorus pentasulfide (manufactured by Aldrich) were mixed well. Then, the mixed powder, 10 zirconia balls having a diameter of 10 mm, and a planetary ball mill (manufactured by Fritsch Co., Ltd .: Model No. P-7) are put into an alumina pot and completely sealed, and the alumina pot is filled with nitrogen, The atmosphere was nitrogen.
For the first few minutes, the planetary ball mill was rotated at a low speed (85 rpm) to sufficiently mix lithium sulfide and diphosphorus pentasulfide. Thereafter, the rotational speed of the planetary ball mill was gradually increased to 370 rpm. Mechanical milling was performed at 370 rpm for 20 hours with a planetary ball mill rotating speed to obtain sulfide glass as a white yellow powder.

メカニカルミリング処理して得られた白黄色の粉体のガラス化(硫化物ガラス)は、X線測定により確認した。この硫化物ガラスのガラス転移温度をDSC(示差走査熱量測定)により測定したところ、220℃であった。また、得られた硫化物ガラスの導電率は、9.8×10−5S/cmであった。 Vitrification (sulfide glass) of the white yellow powder obtained by mechanical milling was confirmed by X-ray measurement. It was 220 degreeC when the glass transition temperature of this sulfide glass was measured by DSC (differential scanning calorimetry). Moreover, the electrical conductivity of the obtained sulfide glass was 9.8 × 10 −5 S / cm.

実施例1
[固体電解質シートの製造]
Al箔(厚さ50μm)上にPTFEシート(ニチアス製ナフロンテープ、厚さ0.5mm)を敷き、製造例2で得られた硫化物ガラス10g、支持体としてガラス不織布(オリベスト製ガラス不織布ペーパーSAS−030、厚さ231μm、坪量29.6g/m、密度0.130g/cm、ガラス繊維:9μm径×13mm)、製造例2で得られた硫化物ガラス10gの順に配置して、硫化物ガラスが支持体に均一になるようにし、その上にPTFEシート、Al箔を載せた。
この積層体を、ホットプレス装置(テスター産業製SA−401)にて、1トン、270℃、10minの条件でプレス加熱した。加熱・加圧処理後、Al箔とPTFEシートを剥がし、厚み300μmの電解質シートを得た。得られた電解質シートを直径12.0mmに打ち抜き、円形シート形状に整えた。
得られたシートの断面を、光学顕微鏡を用いて観察した。シートの断面写真を図2に示す。このシートの断面において、複数の粒子同士が融着しており、空隙が少ない成形体であることが確認された。また、得られた電解質シートは、曲げてもクラックが発生することがなく、打ち抜いても周辺部の割れもなかった。
Example 1
[Manufacture of solid electrolyte sheet]
A PTFE sheet (Nichias naflon tape, thickness 0.5 mm) is laid on an Al foil (thickness 50 μm), 10 g of the sulfide glass obtained in Production Example 2, and a glass nonwoven fabric (Olivest glass nonwoven fabric SAS as a support). -030, thickness 231 μm, basis weight 29.6 g / m 3 , density 0.130 g / cm 3 , glass fiber: 9 μm diameter × 13 mm), 10 g of sulfide glass obtained in Production Example 2 in this order, The sulfide glass was made uniform on the support, and a PTFE sheet and an Al foil were placed thereon.
This laminate was press-heated under the conditions of 1 ton, 270 ° C., and 10 min with a hot press apparatus (SA-401 manufactured by Tester Sangyo). After the heat and pressure treatment, the Al foil and the PTFE sheet were peeled off to obtain an electrolyte sheet having a thickness of 300 μm. The obtained electrolyte sheet was punched into a diameter of 12.0 mm and arranged in a circular sheet shape.
The cross section of the obtained sheet was observed using an optical microscope. A cross-sectional photograph of the sheet is shown in FIG. In the cross section of this sheet, a plurality of particles were fused together, and it was confirmed that the molded body had few voids. Further, the obtained electrolyte sheet did not generate cracks even when bent, and there was no crack in the peripheral part even when punched.

[電池の製造及び評価]
(1)負極活物質(SiO粉末)の合成
SiO粉末(高純度化学製、平均粒径1μm、アモルファス状態)7.51gとSi粉末(高純度化学製、平均粒径5μm)3.51gを直径4mmのジルコニア製ボールとともにジルコニア製ポットに入れ、アルゴン雰囲気に満たされたグローブボックス中で蓋を閉めた。高エネルギー型遊星ボールミル装置(栗本鐵工所製)を用いて重力加速度150Gで10時間メカニカルアロイング処理を施すことにより、SiO粉末を合成した。
得られたSiO粉末の平均粒径は5μmであり、Si/Oのモル比は0.9〜1.1の範囲内である。
[Production and evaluation of batteries]
(1) Synthesis of negative electrode active material (SiO powder) 7.51 g of SiO 2 powder (manufactured by high purity chemical, average particle size 1 μm, amorphous state) and 3.51 g of Si powder (manufactured by high purity chemical, average particle size 5 μm) A zirconia ball having a diameter of 4 mm was placed in a zirconia pot, and the lid was closed in a glove box filled with an argon atmosphere. SiO powder was synthesized by performing mechanical alloying treatment at a gravitational acceleration of 150 G for 10 hours using a high energy planetary ball mill apparatus (manufactured by Kurimoto Steel Works).
The average particle diameter of the obtained SiO powder is 5 μm, and the molar ratio of Si / O is in the range of 0.9 to 1.1.

(2)負極の製造(負極塗工法による負極の製造)
(1)で合成したSiO粉末8.0gと、導電助剤であるケッチェンブラック(KB)0.5gと、結着剤であるポリイミド(PI)前駆体(LV−042、東レ製)1.5g(固形分換算)を、粘度調整用の溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を混ぜながら混合・混練して電極スラリーを得た。
この電極スラリーを厚さ10μmのSUS304素材性ステンレス鋼箔上へドクターブレードを用いて塗工し、大気中80℃で10分仮乾燥後、減圧下200℃で5時間乾燥させるとともに、ポリイミド前駆体をイミド化させてポリイミドにした。これを室温まで冷却したのち、φ9mmの円形に打ち抜き、負極を製造した。得られた負極一枚あたりに含まれるSiOの重量は0.75mgであった
(2) Production of negative electrode (production of negative electrode by negative electrode coating method)
The SiO powder 8.0g synthesized in (1), the conductive auxiliary agent Ketjen Black (KB) 0.5g, and the binder polyimide (PI) precursor (LV-042, Toray) 1. 5 g (in terms of solid content) was mixed and kneaded while mixing N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), which is a solvent for adjusting viscosity, to obtain an electrode slurry.
This electrode slurry was applied onto a 10 μm thick SUS304 material stainless steel foil using a doctor blade, temporarily dried at 80 ° C. for 10 minutes in the atmosphere, then dried at 200 ° C. under reduced pressure for 5 hours, and a polyimide precursor. Was imidized into polyimide. After cooling this to room temperature, it was punched out into a circle of φ9 mm to produce a negative electrode. The weight of SiO contained per obtained negative electrode was 0.75 mg.

(3)電池の製造
得られた負極と電解質シートとを、これらの負極層と固体電解質が接触する向きに重ねあわせて卓上ハンドプレス機を用いて20MPaでプレス処理した後、厚さ0.5mmのLi−In合金箔(Li/Inの重量比は4)を、直径9mmの円形に打ち抜いたものを、負極と反対側に貼り付けて対極とし、負極層/固体電解質層/Li−In合金層の三層構造である電池ペレットとした。
(3) Manufacture of battery The obtained negative electrode and the electrolyte sheet were overlapped in the direction in which the negative electrode layer and the solid electrolyte were in contact with each other, pressed at 20 MPa using a desktop hand press machine, and then 0.5 mm thick. A Li-In alloy foil (Li / In weight ratio of 4) punched into a circle with a diameter of 9 mm is attached to the opposite side of the negative electrode as a counter electrode, and the negative electrode layer / solid electrolyte layer / Li-In alloy A battery pellet having a three-layer structure of layers was obtained.

得られた電池ペレットを使用して、図1に示す概略断面図を有するコイン型リチウム二次電池(2032型コインセル)を作製した。
図1のコイン型リチウム二次電池1は、金属製ケース3及び金属製封口板4の間に、電池素子2を嵌め込んだ形態を有する。電池素子2は、金属ケース3側から集電体211、正極(又は対極)21、固体電解質層22、負極23、集電体231、金属平板(スペーサ)232をこの順に積層した構造であり、正極(又は対極)21、固体電解質層22、負極23が、それぞれ上述した電池ペレットのLi−In合金層、固体電解質層、負極層に相当する。
ポリプロピレン(PP)製のガスケット5を用いた。また、金属平板232には0.5mmのSUS板を2枚用いた。ばね6は、皿ばねを適用した。この皿ばね及び0.5mmのスペーサ2枚を適用した場合のコイン電池内部の圧力は、10MPaであった。
尚、コイン電池内部の圧力は、感圧紙を用いることにより、固体電解質のほぼ中心部分を測定した。
Using the obtained battery pellet, a coin-type lithium secondary battery (2032 type coin cell) having a schematic cross-sectional view shown in FIG. 1 was produced.
The coin-type lithium secondary battery 1 in FIG. 1 has a configuration in which a battery element 2 is fitted between a metal case 3 and a metal sealing plate 4. The battery element 2 has a structure in which a current collector 211, a positive electrode (or counter electrode) 21, a solid electrolyte layer 22, a negative electrode 23, a current collector 231 and a metal flat plate (spacer) 232 are laminated in this order from the metal case 3 side. The positive electrode (or counter electrode) 21, the solid electrolyte layer 22, and the negative electrode 23 correspond to the above-described Li—In alloy layer, solid electrolyte layer, and negative electrode layer of the battery pellet, respectively.
A gasket 5 made of polypropylene (PP) was used. Further, two 0.5 mm SUS plates were used for the metal flat plate 232. A disc spring was applied as the spring 6. When this disc spring and two 0.5 mm spacers were applied, the pressure inside the coin battery was 10 MPa.
The pressure inside the coin battery was measured at the substantially central portion of the solid electrolyte by using pressure sensitive paper.

得られたリチウム二次電池について、以下に示す条件で充放電試験を実施し、評価した。
その結果、0.05Cの電流で、初期充電容量(Li吸蔵側)2246mAh/g、2nd放電(Li放出側)1269mAh/gの容量を得ることができた。また、電流を0.02Cにしたところ、1453mAh/gの高い放電容量が得られ、電流値0.2Cでも969mAh/gが得られた。
充放電試験の条件は、以下の通りである:
電圧範囲:1.0〜0.0V vs.Li/Li
電流 :0.05C、0.02C、0.2C
試験温度:80℃
About the obtained lithium secondary battery, the charge / discharge test was implemented and evaluated on the conditions shown below.
As a result, it was possible to obtain an initial charge capacity (Li occlusion side) of 2246 mAh / g and a 2nd discharge (Li release side) of 1269 mAh / g at a current of 0.05 C. Further, when the current was set to 0.02 C, a high discharge capacity of 1453 mAh / g was obtained, and 969 mAh / g was obtained even at a current value of 0.2 C.
The conditions for the charge / discharge test are as follows:
Voltage range: 1.0 to 0.0 V vs. Li + / Li
Current: 0.05C, 0.02C, 0.2C
Test temperature: 80 ° C

実施例2
負極シートと電解質シートのプレス処理をしなかった他は実施例1と同様にして、電池を製造し、評価した。尚、得られた3層構造の電池ペレットには凹凸が見られた。
試験結果は、0.05Cの電流で、初期充電容量(Li吸蔵側)979mAh/g、2nd放電(Li放出側)593mAh/gの容量を得ることができた。
Example 2
A battery was manufactured and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the negative electrode sheet and the electrolyte sheet were not pressed. In addition, the unevenness | corrugation was seen by the obtained battery pellet of the 3 layer structure.
As a test result, it was possible to obtain an initial charge capacity (Li occlusion side) of 979 mAh / g and a 2nd discharge (Li release side) of 593 mAh / g at a current of 0.05 C.

実施例3
支持体として、ガラス繊維不織布の代わりに、ガラス不織布ペーパー(GMC−00−10E、厚さ51μm、坪量9.5g/m、密度0.19g/cm、王子特殊紙製)を用いて固体電解質シートを製造した他は実施例2と同様にして固体電解質シート及び電池を製造し、評価した。
尚、得られた固体電解質シートの厚みは73μmであり、得られた3層構造の電池ペレットには凹凸が見られた。
試験結果は、0.05Cの電流で、初期充電容量(Li吸蔵側)415mAh/g、2nd放電(Li放出側)170mAh/gの容量を得ることができた。
Example 3
Instead of glass fiber nonwoven fabric, glass nonwoven fabric paper (GMC-00-10E, thickness 51 μm, basis weight 9.5 g / m 3 , density 0.19 g / cm 3 , made by Oji Specialty Paper) is used as the support. A solid electrolyte sheet and a battery were produced and evaluated in the same manner as in Example 2 except that the solid electrolyte sheet was produced.
In addition, the thickness of the obtained solid electrolyte sheet was 73 micrometers, and the unevenness | corrugation was seen by the obtained battery pellet of 3 layer structure.
As a test result, it was possible to obtain an initial charge capacity (Li occlusion side) of 415 mAh / g and a 2nd discharge (Li release side) of 170 mAh / g at a current of 0.05 C.

実施例4
(1)正極シートの製造(ガラス繊維支持体を用いた正極シートの製造)
エタノール:187mL、リチウムエトキシド(LiOC):9.31g、チタンイソプロポキシド(Ti(O−i−C):63.30gの混合液であるLiTi12前駆体液を、転動流動コーティング装置(マルチプレックス MP−01、パウレック製)を用いて、2g/min.の速度でLi(Ni0.8Co0.15Al0.05)O粉末に噴霧した。その後、LiTi12前駆体液で表面をコーティングしたLi(Ni0.8Co0.15Al0.05)O粉末を、空気中400℃で1時間加熱して、表面をLiTi12の被膜にした。これにより、Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)O粉末(平均粒径:5μm)の表面に、LiTi12を5nmの厚さで均一にコーティングした。
LiTi12のコーティング層は、後述するホットプレス処理で、Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)Oと硫化物固体電解質の反応が出来るだけ起こらないようにする目的である。
Example 4
(1) Production of positive electrode sheet (production of positive electrode sheet using glass fiber support)
Ethanol: 187 mL, lithium ethoxide (LiOC 2 H 5 ): 9.31 g, titanium isopropoxide (Ti (Oi—C 3 H 7 ) 4 ): 63.30 g of Li 4 Ti 5 O No. 12 precursor solution was added at 2 g / min. Using a tumbling fluidized coating apparatus (Multiplex MP-01, manufactured by Paulek). Was sprayed onto the Li (Ni 0.8 Co 0.15 Al 0.05 ) O 2 powder at a rate of Thereafter, the Li (Ni 0.8 Co 0.15 Al 0.05 ) O 2 powder whose surface was coated with the Li 4 Ti 5 O 12 precursor liquid was heated in air at 400 ° C. for 1 hour to make the surface Li 4. A coating of Ti 5 O 12 was made. As a result, the surface of Li (Ni 0.8 Co 0.15 Al 0.05 ) O 2 powder (average particle size: 5 μm) was uniformly coated with Li 4 Ti 5 O 12 at a thickness of 5 nm.
The coating layer of Li 4 Ti 5 O 12 prevents the reaction between Li (Ni 0.8 Co 0.15 Al 0.05 ) O 2 and the sulfide solid electrolyte from occurring as much as possible by a hot press process described later. Is the purpose.

LiTi12コートLi(Ni0.8Co0.15Al0.05)Oとアセチレンブラック、VGCF(気相法炭素繊維)、製造例2で得られた硫化物ガラスを、70:3:2:30重量比となるように秤量・混合した。得られた混合粉末を、支持体となる、ガラス不織布ペーパー(GMC−00−10E、厚さ51μm、坪量9.5g/m、密度0.19g/cm、王子特殊紙製)の空隙に充填した。得られたガラス不織布ペーパー/混合粉末複合体を、PTFEシート(ニチアス製ナフロンテープ、厚さ0.5mm)で挟み、さらにその外側をAl箔(厚さ50μm)で挟んだ。
この積層体を、ホットプレス装置(テスター産業製SA−401)にて、1トン、270℃、10minの条件でプレス加熱した。加熱・加圧処理後、Al箔とPTFEシートを剥がし、厚み83μmの正極シートを得た。得られた正極シートを直径9.0mmに打ち抜き、円形シート形状に整え、正極シートを製造した。
Li 4 Ti 5 O 12 coated Li (Ni 0.8 Co 0.15 Al 0.05 ) O 2 and acetylene black, VGCF (vapor grown carbon fiber), the sulfide glass obtained in Production Example 2 : Weighed and mixed to have a 3: 2: 30 weight ratio. Gap of glass nonwoven fabric (GMC-00-10E, thickness 51 μm, basis weight 9.5 g / m 3 , density 0.19 g / cm 3 , Oji Special Paper) serving as a support for the obtained mixed powder Filled. The obtained glass nonwoven fabric paper / mixed powder composite was sandwiched between PTFE sheets (Nichias Naflon tape, thickness 0.5 mm), and the outside was sandwiched between Al foils (thickness 50 μm).
This laminate was press-heated under the conditions of 1 ton, 270 ° C., and 10 min with a hot press apparatus (SA-401 manufactured by Tester Sangyo). After the heat and pressure treatment, the Al foil and the PTFE sheet were peeled off to obtain a positive electrode sheet having a thickness of 83 μm. The obtained positive electrode sheet was punched out to a diameter of 9.0 mm and arranged in a circular sheet shape to produce a positive electrode sheet.

(2)負極シートの製造(ガラス繊維支持体を用いた負極シートの製造)
等しいモル量のSiとSiOだけでなく、さらに金属Li片を25重量%加えた他は、実施例1の(1)と同様にして、Li-SiO合金を製造した。Liを加えることで、SiOの有する初期不可逆容量を補償した。これによりLiを含有する正極と組み合わせて電池を作製した場合に、正極の持つLiをSiOの初期不可逆容量を補うために使って無駄にするようなことがなくなり、電池全体の電気容量を大きくすることができる。
得られたLi-SiO合金、アセチレンブラック、VGCF、及び製造例2で得られた硫化物ガラスを、50:3:2:50重量比となるように秤量・混合した。得られた混合粉末を、(1)の正極シートの製造と同様にしてガラス不織布ペーパーに充填し、ホットプレスしてシート化し、打ち抜いて直径9mmの負極シートを得た。得られた負極シートの厚みは、78μmであった。
(2) Production of negative electrode sheet (production of negative electrode sheet using glass fiber support)
A Li—SiO alloy was produced in the same manner as in Example 1 (1) except that not only equal molar amounts of Si and SiO 2 but also 25 wt% of metal Li pieces were added. By adding Li, the initial irreversible capacity of SiO was compensated. As a result, when a battery is manufactured in combination with a positive electrode containing Li, the positive electrode's Li is no longer used for supplementing the initial irreversible capacity of SiO, and the electric capacity of the entire battery is increased. be able to.
The obtained Li—SiO alloy, acetylene black, VGCF, and the sulfide glass obtained in Production Example 2 were weighed and mixed so that the weight ratio was 50: 3: 2: 50. The obtained mixed powder was filled into a glass nonwoven fabric paper in the same manner as in the production of the positive electrode sheet of (1), hot pressed to form a sheet, and punched to obtain a negative electrode sheet having a diameter of 9 mm. The thickness of the obtained negative electrode sheet was 78 μm.

(3)固体電解質シートの製造
実施例3と同様にして固体電解質シートを製造した。
(3) Production of solid electrolyte sheet A solid electrolyte sheet was produced in the same manner as in Example 3.

(4)電池の製造
得られた正極シート、負極シート及び固体電解質シートを、正極シート及び負極シートの間に、固体電解質シートを挟む形で接触させ、卓上ハンドプレス機を用いて40MPaでプレス処理して、正極層/固体電解質層/負極層の三層構造である電池ペレットとした。
得られた電池ペレットを使用して、実施例1と同様のコイン型リチウム二次電池(2032型コインセル)を作製した。
(4) Manufacture of battery The obtained positive electrode sheet, negative electrode sheet and solid electrolyte sheet were brought into contact with each other in such a manner that the solid electrolyte sheet was sandwiched between the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, and pressed at 40 MPa using a desktop hand press machine. Thus, a battery pellet having a three-layer structure of positive electrode layer / solid electrolyte layer / negative electrode layer was obtained.
A coin-type lithium secondary battery (2032 type coin cell) similar to that in Example 1 was produced using the obtained battery pellet.

得られたリチウム二次電池について、以下に示す条件で充放電試験を実施し、評価した。
その結果、0.02Cの電流で、初期充電容量(正極のLi放出側)77.4mAh/g(正極活物質重量換算)、2nd放電(正極のLi吸蔵側)77.0mAh/g(正極活物質重量換算)の容量を得ることができた。
充放電試験の条件は、以下の通りである:
電圧範囲:4.4〜1.5V vs.Li/Li
電流 :0.02C
試験温度:80℃
About the obtained lithium secondary battery, the charge / discharge test was implemented and evaluated on the conditions shown below.
As a result, at an electric current of 0.02 C, the initial charge capacity (positive electrode Li release side) 77.4 mAh / g (in terms of positive electrode active material weight), 2nd discharge (positive electrode Li storage side) 77.0 mAh / g (positive electrode active) A volume of material weight conversion) could be obtained.
The conditions for the charge / discharge test are as follows:
Voltage range: 4.4 to 1.5 V vs. Li + / Li
Current: 0.02C
Test temperature: 80 ° C

比較例1
支持体として、ガラス繊維不織布の代わりにPETメッシュ(厚さ250μm、繊維径30μm、開口率75%)を用いた他は、実施例1と同様にして固体電解質シートを製造した。
尚、固体電解質シート製造の際、支持体の収縮が見られたものの、シート状の固体電解質シートは得られた。得られたシートを直径12.0mmに打ち抜き、円形シート形状に整えて用いた。
Comparative Example 1
A solid electrolyte sheet was produced in the same manner as in Example 1 except that PET mesh (thickness 250 μm, fiber diameter 30 μm, aperture ratio 75%) was used as the support instead of the glass fiber nonwoven fabric.
In addition, although the shrinkage | contraction of the support body was seen at the time of manufacture of a solid electrolyte sheet, the sheet-like solid electrolyte sheet was obtained. The obtained sheet was punched into a diameter of 12.0 mm, and was used by adjusting it into a circular sheet shape.

比較例2
製造例2で得られた硫化物ガラス10gとポリプロピレン粉末(粒径5μm)1gを混合したものに、ヘキサン10mLを加えて混合し、スラリーを得た。該スラリーを厚さ20μmのステンレス鋼箔上にドクターブレードを用いて均一に塗布したのち、乾燥空気中70℃でヘキサンを蒸発させ除去した。残った硫化物ガラスとポリプロピレンの混合膜の両面を、実施例1と同様に、PTFEシート及びAl箔で挟んで、得られた積層体を、ホットプレス装置にて、1トン、270℃、10minの条件でプレス加熱した。
加熱・加圧処理後、Al箔とPTFEシートを剥がし、得られた固体電解質シートを直径12.0mmに打ち抜き、円形シート形状に整えた。
Comparative Example 2
To a mixture of 10 g of the sulfide glass obtained in Production Example 2 and 1 g of polypropylene powder (particle size: 5 μm), 10 mL of hexane was added and mixed to obtain a slurry. The slurry was uniformly applied on a stainless steel foil having a thickness of 20 μm using a doctor blade, and then hexane was removed by evaporation at 70 ° C. in dry air. The both surfaces of the mixed film of the remaining sulfide glass and polypropylene were sandwiched between the PTFE sheet and the Al foil in the same manner as in Example 1, and the obtained laminate was 1 ton, 270 ° C., 10 min using a hot press device. Press heating was performed under the following conditions.
After the heating / pressurizing treatment, the Al foil and the PTFE sheet were peeled off, and the obtained solid electrolyte sheet was punched out to a diameter of 12.0 mm to prepare a circular sheet shape.

製造例2で得られた硫化物ガラスを270℃で加熱し結晶化した70LiS・30Pガラスセラミックス固体電解質、実施例1及び比較例1−2の固体電解質シートの導電率をそれぞれ評価した。結果を表1に示す。 The conductivity of the 70Li 2 S · 30P 2 S 5 glass ceramics solid electrolyte obtained by heating and crystallizing the sulfide glass obtained in Production Example 2 at 270 ° C., and the solid electrolyte sheets of Example 1 and Comparative Example 1-2, respectively. evaluated. The results are shown in Table 1.

実施例1の固体電解質シートは、支持体を含むにも関わらず、ガラスセラミックス単体の導電率と比較して、90%程度の導電率を維持しているのに対して、比較例1及び比較例2の固体電解質シートでは、1/10以下まで低下している。
表1の結果より、本発明の固体電解質シートは、ほとんど導電率を低下させることなく、薄くて柔軟性を有する固体電解質シートであることが分かった。また、本発明の製造方法を用いれば、固体電解質シートの大型化が容易に実現でき得ることが分かる。
The solid electrolyte sheet of Example 1 maintains a conductivity of about 90% as compared with the conductivity of the glass ceramic alone despite including the support, whereas Comparative Example 1 and Comparison In the solid electrolyte sheet of Example 2, it is reduced to 1/10 or less.
From the results of Table 1, it was found that the solid electrolyte sheet of the present invention was a thin and flexible solid electrolyte sheet with almost no decrease in electrical conductivity. It can also be seen that the use of the production method of the present invention can easily realize an increase in size of the solid electrolyte sheet.

本発明の固体電解質シート及び本発明の電極シートから選択される1以上を備える全固体二次電池は、移動体通信機器、携帯用電子機器、電動自転車、電動二輪車、電気自動車、風力発電や太陽電池用の定置用蓄電池等の主電源に好適に利用されるものである。   An all solid state secondary battery comprising at least one selected from the solid electrolyte sheet of the present invention and the electrode sheet of the present invention is a mobile communication device, a portable electronic device, an electric bicycle, an electric motorcycle, an electric vehicle, wind power generation or solar power. It is suitably used for a main power source such as a stationary storage battery for a battery.

1 コイン型リチウム二次電池
2 電池素子
211 集電体
21 正極(対極)
22 固体電解質層
23 負極
231 集電体
232 金属平板
3 金属製ケース
4 金属製封口板
5 ガスケット
6 ばね
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coin type lithium secondary battery 2 Battery element 211 Current collector 21 Positive electrode (counter electrode)
22 Solid Electrolyte Layer 23 Negative Electrode 231 Current Collector 232 Metal Flat Plate 3 Metal Case 4 Metal Sealing Plate 5 Gasket 6 Spring

Claims (28)

少なくともリチウム元素(Li)及び硫黄元素(S)を含むガラス固体電解質と、電子絶縁性の無機繊維からなる支持体を含む固体電解質シート。   A solid electrolyte sheet comprising a glass solid electrolyte containing at least lithium element (Li) and sulfur element (S) and a support made of electronic insulating inorganic fibers. 前記ガラス固体電解質が、リチウム元素(Li)、硫黄元素(S)及び燐元素(P)を含むガラス固体電解質である請求項1に記載の固体電解質シート。   The solid electrolyte sheet according to claim 1, wherein the glass solid electrolyte is a glass solid electrolyte containing lithium element (Li), sulfur element (S), and phosphorus element (P). 前記ガラス固体電解質が、少なくとも硫化リチウム及び五硫化二リンを用いて製造されるガラス固体電解質である請求項1又は2に記載の固体電解質シート。   The solid electrolyte sheet according to claim 1 or 2, wherein the glass solid electrolyte is a glass solid electrolyte produced using at least lithium sulfide and phosphorous pentasulfide. 前記硫化リチウムと前記五硫化二リンのモル比が、60:40〜85:15である請求項3に記載の固体電解質シート。   The solid electrolyte sheet according to claim 3, wherein a molar ratio of the lithium sulfide to the diphosphorus pentasulfide is 60:40 to 85:15. 少なくともリチウム元素(Li)及び硫黄元素(S)を含むガラスセラミックス固体電解質と、電子絶縁性の無機繊維からなる支持体を含み、
前記ガラスセラミックス固体電解質が、ガラスセラミックス固体電解質粒子が互いに融着している固体電解質である固体電解質シート。
A glass ceramic solid electrolyte containing at least lithium element (Li) and sulfur element (S), and a support made of an electronic insulating inorganic fiber;
A solid electrolyte sheet, wherein the glass ceramic solid electrolyte is a solid electrolyte in which glass ceramic solid electrolyte particles are fused together.
前記ガラスセラミックス固体電解質が、リチウム元素(Li)、硫黄元素(S)及び燐元素(P)を含むガラスセラミックス固体電解質である請求項5に記載の固体電解質シート。   The solid electrolyte sheet according to claim 5, wherein the glass ceramic solid electrolyte is a glass ceramic solid electrolyte containing lithium element (Li), sulfur element (S), and phosphorus element (P). 前記ガラスセラミックス固体電解質が、少なくとも硫化リチウム及び五硫化二リンを用いて製造されるガラスセラミックス固体電解質である請求項5又は6に記載の固体電解質シート。   The solid electrolyte sheet according to claim 5 or 6, wherein the glass ceramic solid electrolyte is a glass ceramic solid electrolyte produced using at least lithium sulfide and diphosphorus pentasulfide. 前記硫化リチウムと前記五硫化二リンのモル比が、60:40〜85:15である請求項7に記載の固体電解質シート。   The solid electrolyte sheet according to claim 7, wherein a molar ratio of the lithium sulfide to the diphosphorus pentasulfide is 60:40 to 85:15. 前記電子絶縁性の無機繊維が、ガラス繊維及びセラミックス繊維から選択される1以上である請求項1〜8のいずれかに記載の固体電解質シート。   The solid electrolyte sheet according to claim 1, wherein the electronic insulating inorganic fiber is one or more selected from glass fiber and ceramic fiber. 前記支持体が、空隙率が80〜99%である不織布である請求項1〜9のいずれかに記載の固体電解質シート。   The solid electrolyte sheet according to any one of claims 1 to 9, wherein the support is a nonwoven fabric having a porosity of 80 to 99%. 少なくともリチウム元素(Li)及び硫黄元素(S)を含むガラス固体電解質と電子絶縁性の無機繊維からなる支持体を含む積層体又は複合体を150℃〜360℃でホットプレスする工程を含む固体電解質シートの製造方法。   A solid electrolyte comprising a step of hot pressing a glass solid electrolyte containing at least lithium element (Li) and sulfur element (S) and a support or a composite body comprising an electronic insulating inorganic fiber at 150 ° C. to 360 ° C. Sheet manufacturing method. 請求項11に記載の固体電解質シートの製造方法から得られる固体電解質シート。   The solid electrolyte sheet obtained from the manufacturing method of the solid electrolyte sheet of Claim 11. リチウム元素(Li)及び硫黄元素(S)を含むガラス固体電解質、電極材、並びに無機繊維からなる支持体を含む電極シート。   An electrode sheet including a glass solid electrolyte containing lithium element (Li) and sulfur element (S), an electrode material, and a support made of inorganic fibers. 前記ガラス固体電解質が、リチウム元素(Li)、硫黄元素(S)及び燐元素(P)を含むガラス固体電解質である請求項13に記載の電極シート。   The electrode sheet according to claim 13, wherein the glass solid electrolyte is a glass solid electrolyte containing lithium element (Li), sulfur element (S), and phosphorus element (P). 前記ガラス固体電解質が、少なくとも硫化リチウム及び五硫化二リンを用いて製造されるガラス固体電解質である請求項13又は14に記載の電極シート。   The electrode sheet according to claim 13 or 14, wherein the glass solid electrolyte is a glass solid electrolyte produced using at least lithium sulfide and phosphorous pentasulfide. 前記硫化リチウムと前記五硫化二リンのモル比が、60:40〜85:15である請求項15に記載の電極シート。   The electrode sheet according to claim 15, wherein a molar ratio of the lithium sulfide to the diphosphorus pentasulfide is 60:40 to 85:15. リチウム元素(Li)及び硫黄元素(S)を含むガラスセラミックス固体電解質、電極材、及び無機繊維からなる支持体を含み、
前記ガラスセラミックス固体電解質が、ガラスセラミックス固体電解質粒子が互いに融着している固体電解質である電極シート。
A glass ceramic solid electrolyte containing lithium element (Li) and sulfur element (S), an electrode material, and a support made of inorganic fibers,
The electrode sheet, wherein the glass ceramic solid electrolyte is a solid electrolyte in which glass ceramic solid electrolyte particles are fused together.
前記ガラスセラミックス固体電解質が、リチウム元素(Li)、硫黄元素(S)及び燐元素(P)を含むガラスセラミックス固体電解質である請求項13に記載の電極シート。   The electrode sheet according to claim 13, wherein the glass ceramic solid electrolyte is a glass ceramic solid electrolyte containing lithium element (Li), sulfur element (S) and phosphorus element (P). 前記ガラスセラミックス固体電解質が、少なくとも硫化リチウム及び五硫化二リンを用いて製造されるガラスセラミックス固体電解質である請求項17又は18に記載の電極シート。   The electrode sheet according to claim 17 or 18, wherein the glass ceramic solid electrolyte is a glass ceramic solid electrolyte produced using at least lithium sulfide and diphosphorus pentasulfide. 前記硫化リチウムと前記五硫化二リンのモル比が、60:40〜85:15である請求項19に記載の電極シート。   The electrode sheet according to claim 19, wherein a molar ratio of the lithium sulfide to the diphosphorus pentasulfide is 60:40 to 85:15. 前記無機繊維が、ガラス繊維、セラミックス繊維及び金属繊維、炭素繊維から選択される1以上である請求項13〜20のいずれかに記載の電極シート。   The electrode sheet according to any one of claims 13 to 20, wherein the inorganic fiber is one or more selected from glass fiber, ceramic fiber, metal fiber, and carbon fiber. 前記支持体が、ガラス繊維、セラミックス繊維及び金属繊維、炭素繊維から選択される1以上の繊維で形成される織布若しくは不織布、金属発泡体、又はこれらの複合体である請求項13〜21に記載の電極シート。   The said support body is a woven fabric or nonwoven fabric formed from one or more fibers selected from glass fibers, ceramic fibers and metal fibers, and carbon fibers, a metal foam, or a composite thereof. The electrode sheet as described. 前記支持体の空隙率が、80〜99%である請求項13〜22のいずれかに記載の電極シート。   The electrode sheet according to any one of claims 13 to 22, wherein the porosity of the support is 80 to 99%. 請求項1〜10及び12に記載の固体電解質シート、並びに請求項13〜23に記載の電極シートから選択される1以上を備える全固体二次電池。   An all-solid-state secondary battery comprising at least one selected from the solid electrolyte sheet according to claim 1 and 12 and the electrode sheet according to claims 13 to 23. 請求項1〜10及び12に記載の固体電解質シート、並びに請求項13〜23に記載の電極シートのいずれか1以上を1MPa〜100MPaで加圧する工程を含む全固体二次電池の製造方法。   The manufacturing method of the all-solid-state secondary battery including the process which pressurizes any one or more of the solid electrolyte sheet of Claims 1-10 and 12 and the electrode sheet of Claims 13-23 by 1 Mpa-100 Mpa. 150〜360℃の範囲の温度で熱処理する工程を含む請求項25に記載の全固体二次電池の製造方法。   The manufacturing method of the all-solid-state secondary battery of Claim 25 including the process heat-processed at the temperature of the range of 150-360 degreeC. 請求項5〜8のいずれかに記載の固体電解質シートと、請求項17〜20のいずれかに記載の電極シートを貼り合わせ、得られた積層体を1MPa〜100MPaで加圧する工程を含む全固体二次電池の製造方法。   The solid electrolyte sheet according to any one of claims 5 to 8 and the electrode sheet according to any one of claims 17 to 20 are bonded together, and the obtained laminate is pressurized at 1 MPa to 100 MPa. A method for manufacturing a secondary battery. 請求項1〜4のいずれかに記載の固体電解質シートと、請求項13〜16のいずれかに記載の電極シートを貼り合わせ積層体を製造する工程、
前記積層体を1MPa〜100MPaで加圧する工程、及び
前記加圧した積層体を150〜360℃の温度範囲で熱処理する工程
を含む全固体二次電池の製造方法。

A step of producing a laminate by bonding the solid electrolyte sheet according to any one of claims 1 to 4 and the electrode sheet according to any one of claims 13 to 16;
The manufacturing method of the all-solid-state secondary battery including the process of pressurizing the said laminated body at 1 Mpa-100 Mpa, and the process of heat-processing the said pressurized laminated body in the temperature range of 150-360 degreeC.

JP2012248186A 2012-11-12 2012-11-12 Solid electrolyte sheet, electrode sheet, and all-solid secondary battery Active JP6206900B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012248186A JP6206900B2 (en) 2012-11-12 2012-11-12 Solid electrolyte sheet, electrode sheet, and all-solid secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012248186A JP6206900B2 (en) 2012-11-12 2012-11-12 Solid electrolyte sheet, electrode sheet, and all-solid secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014096311A true JP2014096311A (en) 2014-05-22
JP6206900B2 JP6206900B2 (en) 2017-10-04

Family

ID=50939234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012248186A Active JP6206900B2 (en) 2012-11-12 2012-11-12 Solid electrolyte sheet, electrode sheet, and all-solid secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6206900B2 (en)

Cited By (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016062709A (en) * 2014-09-17 2016-04-25 古河機械金属株式会社 Solid electrolyte slurry, method for manufacturing solid electrolyte sheet, solid electrolyte slurry inclusion body, electrode slurry, method for manufacturing electrode sheet, electrode slurry inclusion body, and method for manufacturing all-solid type lithium ion battery
WO2016089899A1 (en) * 2014-12-02 2016-06-09 Polyplus Battery Company Vitreous solid electrolyte sheets of li ion conducting sulfur-based glass and associated structures, cells and methods
WO2016157986A1 (en) * 2015-03-27 2016-10-06 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Lithium ion battery negative electrode and lithium ion battery
JP2017112029A (en) * 2015-12-18 2017-06-22 トヨタ自動車株式会社 Battery system
WO2018061971A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 ブラザー工業株式会社 Battery
JP2018120739A (en) * 2017-01-25 2018-08-02 富士フイルム株式会社 Method of producing solid electrolyte-containing sheet, method of producing electrode sheet for all-solid secondary battery, and method of manufacturing all-solid secondary battery
WO2018139868A1 (en) * 2017-01-25 2018-08-02 한양대학교 산학협력단 Slurry composition for lithium secondary battery composite electrode, method for manufacturing composite electrode using same, and method for manufacturing lithium secondary battery including same
US10147968B2 (en) 2014-12-02 2018-12-04 Polyplus Battery Company Standalone sulfide based lithium ion-conducting glass solid electrolyte and associated structures, cells and methods
KR20190019860A (en) * 2017-08-17 2019-02-27 주식회사 엘지화학 An electrode for all-solid-state battery and the fabrication method of same
JP2019160748A (en) * 2018-03-16 2019-09-19 株式会社東芝 Separator, electrode group, secondary cell, battery pack, vehicle, and power supply for fixation
CN110299564A (en) * 2018-03-22 2019-10-01 株式会社东芝 Secondary cell, battery pack and vehicle
WO2019189822A1 (en) * 2018-03-30 2019-10-03 富士フイルム株式会社 Solid electrolyte sheet and method for producing negative electrode sheet for all-solid-state secondary battery and all-solid-state secondary battery
WO2019189821A1 (en) * 2018-03-30 2019-10-03 富士フイルム株式会社 Solid electrolyte sheet and method for producing negative electrode sheet for all-solid-state secondary battery and all-solid-state secondary battery
JP2019179731A (en) * 2018-03-30 2019-10-17 三井金属鉱業株式会社 All solid-state battery negative electrode and all solid lithium secondary battery
WO2019208347A1 (en) * 2018-04-27 2019-10-31 富士フイルム株式会社 Solid electrolyte-including sheet, electrode sheet for fully solid-state secondary battery, fully solid-state secondary battery, electronic device, electric vehicle, and manufacturing methods for these
JP2019194997A (en) * 2019-08-07 2019-11-07 古河機械金属株式会社 Solid electrolyte slurry, method for manufacturing solid electrolyte sheet, solid electrolyte slurry inclusion body, electrode slurry, method for manufacturing electrode sheet, electrode slurry inclusion body, and method for manufacturing all-solid type lithium ion battery
WO2020054081A1 (en) * 2018-09-11 2020-03-19 マクセルホールディングス株式会社 Solid electrolyte sheet and all-solid-state lithium secondary battery
US10601071B2 (en) 2014-12-02 2020-03-24 Polyplus Battery Company Methods of making and inspecting a web of vitreous lithium sulfide separator sheet and lithium electrode assemblies
US10629950B2 (en) 2017-07-07 2020-04-21 Polyplus Battery Company Encapsulated sulfide glass solid electrolytes and solid-state laminate electrode assemblies
CN111146495A (en) * 2018-11-06 2020-05-12 本田技研工业株式会社 Solid electrolyte sheet and solid battery
US10707536B2 (en) 2016-05-10 2020-07-07 Polyplus Battery Company Solid-state laminate electrode assemblies and methods of making
CN111384433A (en) * 2018-12-27 2020-07-07 本田技研工业株式会社 Solid electrolyte laminate and solid battery
US10818963B2 (en) 2015-06-08 2020-10-27 Fujifilm Corporation Solid electrolyte composition, electrode sheet for all-solid-state secondary battery, all-solid-state secondary battery, and methods for manufacturing electrode sheet for all-solid-state secondary battery and all-solid-state secondary battery
JP2020191202A (en) * 2019-05-21 2020-11-26 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. All-solid-state lithium secondary battery
US10862171B2 (en) 2017-07-19 2020-12-08 Polyplus Battery Company Solid-state laminate electrode assembly fabrication and making thin extruded lithium metal foils
US10868293B2 (en) 2017-07-07 2020-12-15 Polyplus Battery Company Treating sulfide glass surfaces and making solid state laminate electrode assemblies
CN113471524A (en) * 2021-08-06 2021-10-01 中汽创智科技有限公司 Solid electrolyte membrane, preparation method and application thereof
JP2021184393A (en) * 2016-03-18 2021-12-02 古河機械金属株式会社 Solid electrolyte sheet and all-solid-state lithium-ion battery
WO2021241402A1 (en) * 2020-05-29 2021-12-02 日本板硝子株式会社 Electrolyte sheet, solid-electrolyte-coated fiber, and lithium-ion battery
US11342578B2 (en) 2017-05-15 2022-05-24 Lg Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing solid electrolyte membrane for all solid type battery and solid electrolyte membrane manufactured by the method
WO2022172850A1 (en) 2021-02-10 2022-08-18 ニッポン高度紙工業株式会社 Support body and lithium ion secondary battery
JP2022151241A (en) * 2021-03-26 2022-10-07 本田技研工業株式会社 Method of manufacturing solid electrolyte sheet, and solid electrolyte sheet
DE112021002710T5 (en) 2020-05-11 2023-02-23 Nippon Sheet Glass Company, Limited NON-WOVEN AND SOLID ELECTROLYTE-BEARING LAYER
WO2023027008A1 (en) * 2021-08-24 2023-03-02 ニッポン高度紙工業株式会社 Lithium ion secondary battery support using solid electrolyte, and lithium ion secondary battery using said support
WO2023054333A1 (en) * 2021-09-30 2023-04-06 マクセル株式会社 All-solid-state battery
WO2023054293A1 (en) * 2021-09-30 2023-04-06 マクセル株式会社 All solid state battery
US11631889B2 (en) 2020-01-15 2023-04-18 Polyplus Battery Company Methods and materials for protection of sulfide glass solid electrolytes
CN116207339A (en) * 2023-05-04 2023-06-02 江苏时代新能源科技有限公司 Solid electrolyte membrane, preparation method thereof, solid battery and power utilization device
US11749834B2 (en) 2014-12-02 2023-09-05 Polyplus Battery Company Methods of making lithium ion conducting sulfide glass
US11764407B2 (en) 2017-11-21 2023-09-19 Samsung Electronics Co., Ltd. All-solid-state secondary battery including anode active material alloyable with lithium and method of charging the same
US11824155B2 (en) 2019-05-21 2023-11-21 Samsung Electronics Co., Ltd. All-solid lithium secondary battery and method of charging the same

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11219727A (en) * 1998-01-30 1999-08-10 Hitachi Maxell Ltd Polymer battery
JPH11260336A (en) * 1998-03-06 1999-09-24 Hitachi Maxell Ltd Polymer electrolyte battery
JP2005285447A (en) * 2004-03-29 2005-10-13 Sharp Corp Lithium-ion secondary battery
JP2008103258A (en) * 2006-10-20 2008-05-01 Idemitsu Kosan Co Ltd Solid electrolyte sheet, electrode sheet, and all-solid secondary battery using it
JP2008243735A (en) * 2007-03-28 2008-10-09 Arisawa Mfg Co Ltd Solid electrolyte, its molding method, lithium ion secondary battery and its manufacturing method
JP2010186682A (en) * 2009-02-13 2010-08-26 Toyota Motor Corp Method of manufacturing solid electrolyte layer
JP2010250982A (en) * 2009-04-10 2010-11-04 Idemitsu Kosan Co Ltd Solid electrolyte sheet and lithium secondary battery
JP2011154902A (en) * 2010-01-27 2011-08-11 Toyota Motor Corp All-solid battery

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11219727A (en) * 1998-01-30 1999-08-10 Hitachi Maxell Ltd Polymer battery
JPH11260336A (en) * 1998-03-06 1999-09-24 Hitachi Maxell Ltd Polymer electrolyte battery
JP2005285447A (en) * 2004-03-29 2005-10-13 Sharp Corp Lithium-ion secondary battery
JP2008103258A (en) * 2006-10-20 2008-05-01 Idemitsu Kosan Co Ltd Solid electrolyte sheet, electrode sheet, and all-solid secondary battery using it
JP2008243735A (en) * 2007-03-28 2008-10-09 Arisawa Mfg Co Ltd Solid electrolyte, its molding method, lithium ion secondary battery and its manufacturing method
JP2010186682A (en) * 2009-02-13 2010-08-26 Toyota Motor Corp Method of manufacturing solid electrolyte layer
JP2010250982A (en) * 2009-04-10 2010-11-04 Idemitsu Kosan Co Ltd Solid electrolyte sheet and lithium secondary battery
JP2011154902A (en) * 2010-01-27 2011-08-11 Toyota Motor Corp All-solid battery

Cited By (80)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016062709A (en) * 2014-09-17 2016-04-25 古河機械金属株式会社 Solid electrolyte slurry, method for manufacturing solid electrolyte sheet, solid electrolyte slurry inclusion body, electrode slurry, method for manufacturing electrode sheet, electrode slurry inclusion body, and method for manufacturing all-solid type lithium ion battery
US10147968B2 (en) 2014-12-02 2018-12-04 Polyplus Battery Company Standalone sulfide based lithium ion-conducting glass solid electrolyte and associated structures, cells and methods
JP2021036528A (en) * 2014-12-02 2021-03-04 ポリプラス バッテリー カンパニーPolyPlus Battery Company Vitreous solid electrolyte sheets of lithium ion conducting sulfur-based glass and associated structures, cells and methods
US11646444B2 (en) 2014-12-02 2023-05-09 Polyplus Battery Company Vitreous solid electrolyte sheets of Li ion conducting sulfur-based glass and associated structures, cells and methods
US10601071B2 (en) 2014-12-02 2020-03-24 Polyplus Battery Company Methods of making and inspecting a web of vitreous lithium sulfide separator sheet and lithium electrode assemblies
US11749834B2 (en) 2014-12-02 2023-09-05 Polyplus Battery Company Methods of making lithium ion conducting sulfide glass
US10840546B2 (en) 2014-12-02 2020-11-17 Polyplus Battery Company Vitreous solid electrolyte sheets of Li ion conducting sulfur-based glass and associated structures, cells and methods
US10833361B2 (en) 2014-12-02 2020-11-10 Polyplus Battery Company Standalone sulfide based lithium ion-conducting glass solid electrolyte and associated structures, cells and methods
WO2016089899A1 (en) * 2014-12-02 2016-06-09 Polyplus Battery Company Vitreous solid electrolyte sheets of li ion conducting sulfur-based glass and associated structures, cells and methods
US11646445B2 (en) 2014-12-02 2023-05-09 Polyplus Battery Company Standalone sulfide based lithium ion-conducting glass solid electrolyte and associated structures, cells and methods
US10164289B2 (en) 2014-12-02 2018-12-25 Polyplus Battery Company Vitreous solid electrolyte sheets of Li ion conducting sulfur-based glass and associated structures, cells and methods
CN107534133A (en) * 2015-03-27 2018-01-02 国立研究开发法人产业技术综合研究所 Negative electrode of lithium ion battery and lithium ion battery
WO2016157986A1 (en) * 2015-03-27 2016-10-06 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Lithium ion battery negative electrode and lithium ion battery
JP2016186881A (en) * 2015-03-27 2016-10-27 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Lithium ion battery negative electrode and lithium ion battery
US10818963B2 (en) 2015-06-08 2020-10-27 Fujifilm Corporation Solid electrolyte composition, electrode sheet for all-solid-state secondary battery, all-solid-state secondary battery, and methods for manufacturing electrode sheet for all-solid-state secondary battery and all-solid-state secondary battery
JP2017112029A (en) * 2015-12-18 2017-06-22 トヨタ自動車株式会社 Battery system
JP7212734B2 (en) 2016-03-18 2023-01-25 古河機械金属株式会社 Solid electrolyte sheet and all-solid-state lithium-ion battery
JP2021184393A (en) * 2016-03-18 2021-12-02 古河機械金属株式会社 Solid electrolyte sheet and all-solid-state lithium-ion battery
US10707536B2 (en) 2016-05-10 2020-07-07 Polyplus Battery Company Solid-state laminate electrode assemblies and methods of making
US11171364B2 (en) 2016-05-10 2021-11-09 Polyplus Battery Company Solid-state laminate electrode assemblies and methods of making
WO2018061971A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 ブラザー工業株式会社 Battery
JP2018120739A (en) * 2017-01-25 2018-08-02 富士フイルム株式会社 Method of producing solid electrolyte-containing sheet, method of producing electrode sheet for all-solid secondary battery, and method of manufacturing all-solid secondary battery
WO2018139868A1 (en) * 2017-01-25 2018-08-02 한양대학교 산학협력단 Slurry composition for lithium secondary battery composite electrode, method for manufacturing composite electrode using same, and method for manufacturing lithium secondary battery including same
US11342578B2 (en) 2017-05-15 2022-05-24 Lg Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing solid electrolyte membrane for all solid type battery and solid electrolyte membrane manufactured by the method
US11908993B2 (en) 2017-05-15 2024-02-20 Lg Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing solid electrolyte membrane for all solid type battery and solid electrolyte membrane manufactured by the method
US10629950B2 (en) 2017-07-07 2020-04-21 Polyplus Battery Company Encapsulated sulfide glass solid electrolytes and solid-state laminate electrode assemblies
US10840547B2 (en) 2017-07-07 2020-11-17 Polyplus Battery Company Encapsulated sulfide glass solid electrolytes and solid-state laminate electrode assemblies
US10868293B2 (en) 2017-07-07 2020-12-15 Polyplus Battery Company Treating sulfide glass surfaces and making solid state laminate electrode assemblies
US11817569B2 (en) 2017-07-07 2023-11-14 Polyplus Battery Company Treating sulfide glass surfaces and making solid state laminate electrode assemblies
US11239495B2 (en) 2017-07-07 2022-02-01 Polyplus Battery Company Encapsulated sulfide glass solid electrolytes and solid-state laminate electrode assemblies
US11444270B2 (en) 2017-07-07 2022-09-13 Polyplus Battery Company Treating sulfide glass surfaces and making solid state laminate electrode assemblies
US10862171B2 (en) 2017-07-19 2020-12-08 Polyplus Battery Company Solid-state laminate electrode assembly fabrication and making thin extruded lithium metal foils
CN110998922A (en) * 2017-08-17 2020-04-10 株式会社Lg化学 Electrode for solid-state battery and method for producing same
JP7048842B2 (en) 2017-08-17 2022-04-06 エルジー エナジー ソリューション リミテッド Electrodes for all-solid-state batteries and their manufacturing methods
KR20190019860A (en) * 2017-08-17 2019-02-27 주식회사 엘지화학 An electrode for all-solid-state battery and the fabrication method of same
KR102160711B1 (en) 2017-08-17 2020-09-28 주식회사 엘지화학 An electrode for all-solid-state battery and the fabrication method of same
JP2020528655A (en) * 2017-08-17 2020-09-24 エルジー・ケム・リミテッド Electrodes for all-solid-state batteries and their manufacturing methods
EP3651242A4 (en) * 2017-08-17 2020-08-05 LG Chem, Ltd. Electrode for solid-state battery and manufacturing method therefor
US11557750B2 (en) 2017-08-17 2023-01-17 Lg Energy Solution, Ltd. Electrode for solid-state battery and manufacturing method therefor
CN110998922B (en) * 2017-08-17 2022-12-06 株式会社Lg新能源 Electrode for solid-state battery and method for producing same
US11929463B2 (en) 2017-11-21 2024-03-12 Samsung Electronics Co., Ltd. All-solid-state secondary battery and method of charging the same
US11764407B2 (en) 2017-11-21 2023-09-19 Samsung Electronics Co., Ltd. All-solid-state secondary battery including anode active material alloyable with lithium and method of charging the same
JP2019160748A (en) * 2018-03-16 2019-09-19 株式会社東芝 Separator, electrode group, secondary cell, battery pack, vehicle, and power supply for fixation
US10868331B2 (en) 2018-03-16 2020-12-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Secondary battery, battery pack, vehicle, and stationary power supply
CN110299564A (en) * 2018-03-22 2019-10-01 株式会社东芝 Secondary cell, battery pack and vehicle
WO2019189822A1 (en) * 2018-03-30 2019-10-03 富士フイルム株式会社 Solid electrolyte sheet and method for producing negative electrode sheet for all-solid-state secondary battery and all-solid-state secondary battery
WO2019189821A1 (en) * 2018-03-30 2019-10-03 富士フイルム株式会社 Solid electrolyte sheet and method for producing negative electrode sheet for all-solid-state secondary battery and all-solid-state secondary battery
JPWO2019189822A1 (en) * 2018-03-30 2020-12-03 富士フイルム株式会社 Manufacturing method of solid electrolyte sheet, negative electrode sheet for all-solid secondary battery and all-solid secondary battery
CN111954911A (en) * 2018-03-30 2020-11-17 富士胶片株式会社 Solid electrolyte sheet, negative electrode sheet for all-solid secondary battery, and method for manufacturing all-solid secondary battery
JP2019179731A (en) * 2018-03-30 2019-10-17 三井金属鉱業株式会社 All solid-state battery negative electrode and all solid lithium secondary battery
CN111954911B (en) * 2018-03-30 2021-10-26 富士胶片株式会社 Solid electrolyte sheet, negative electrode sheet for all-solid secondary battery, and method for manufacturing all-solid secondary battery
JPWO2019189821A1 (en) * 2018-03-30 2020-12-03 富士フイルム株式会社 Manufacturing method of solid electrolyte sheet, negative electrode sheet for all-solid secondary battery and all-solid secondary battery
JP7105086B2 (en) 2018-03-30 2022-07-22 三井金属鉱業株式会社 All-solid battery negative electrode and all-solid lithium secondary battery
WO2019208347A1 (en) * 2018-04-27 2019-10-31 富士フイルム株式会社 Solid electrolyte-including sheet, electrode sheet for fully solid-state secondary battery, fully solid-state secondary battery, electronic device, electric vehicle, and manufacturing methods for these
JPWO2019208347A1 (en) * 2018-04-27 2021-05-13 富士フイルム株式会社 Solid electrolyte-containing sheets, electrode sheets for all-solid-state secondary batteries, all-solid-state secondary batteries, electronic devices and electric vehicles, and methods for manufacturing these.
JP7014900B2 (en) 2018-04-27 2022-02-01 富士フイルム株式会社 Solid electrolyte-containing sheets, electrode sheets for all-solid-state secondary batteries, all-solid-state secondary batteries, electronic devices and electric vehicles, and methods for manufacturing these.
CN112640179A (en) * 2018-09-11 2021-04-09 麦克赛尔控股株式会社 Solid electrolyte sheet and all-solid-state lithium secondary battery
WO2020054081A1 (en) * 2018-09-11 2020-03-19 マクセルホールディングス株式会社 Solid electrolyte sheet and all-solid-state lithium secondary battery
JP2023022836A (en) * 2018-09-11 2023-02-15 マクセル株式会社 Manufacturing method of solid electrolyte sheet, and manufacturing method of whole solid lithium secondary battery
US11749835B2 (en) 2018-11-06 2023-09-05 Honda Motor Co., Ltd. Solid electrolyte sheet and solid state battery
CN111146495A (en) * 2018-11-06 2020-05-12 本田技研工业株式会社 Solid electrolyte sheet and solid battery
CN111384433A (en) * 2018-12-27 2020-07-07 本田技研工业株式会社 Solid electrolyte laminate and solid battery
US11710856B2 (en) 2018-12-27 2023-07-25 Honda Motor Co., Ltd. Solid electrolyte laminated sheet and solid state battery
JP7321769B2 (en) 2019-05-21 2023-08-07 三星電子株式会社 All-solid lithium secondary battery
JP2020191202A (en) * 2019-05-21 2020-11-26 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. All-solid-state lithium secondary battery
US11824155B2 (en) 2019-05-21 2023-11-21 Samsung Electronics Co., Ltd. All-solid lithium secondary battery and method of charging the same
JP2019194997A (en) * 2019-08-07 2019-11-07 古河機械金属株式会社 Solid electrolyte slurry, method for manufacturing solid electrolyte sheet, solid electrolyte slurry inclusion body, electrode slurry, method for manufacturing electrode sheet, electrode slurry inclusion body, and method for manufacturing all-solid type lithium ion battery
US11876174B2 (en) 2020-01-15 2024-01-16 Polyplus Battery Company Methods and materials for protection of sulfide glass solid electrolytes
US11631889B2 (en) 2020-01-15 2023-04-18 Polyplus Battery Company Methods and materials for protection of sulfide glass solid electrolytes
DE112021002710T5 (en) 2020-05-11 2023-02-23 Nippon Sheet Glass Company, Limited NON-WOVEN AND SOLID ELECTROLYTE-BEARING LAYER
WO2021241402A1 (en) * 2020-05-29 2021-12-02 日本板硝子株式会社 Electrolyte sheet, solid-electrolyte-coated fiber, and lithium-ion battery
WO2022172850A1 (en) 2021-02-10 2022-08-18 ニッポン高度紙工業株式会社 Support body and lithium ion secondary battery
KR20230144526A (en) 2021-02-10 2023-10-16 닛폰 고도시 코포레이션 Support and lithium ion secondary battery
JP7286703B2 (en) 2021-03-26 2023-06-05 本田技研工業株式会社 Solid electrolyte sheet manufacturing method and solid electrolyte sheet
JP2022151241A (en) * 2021-03-26 2022-10-07 本田技研工業株式会社 Method of manufacturing solid electrolyte sheet, and solid electrolyte sheet
CN113471524A (en) * 2021-08-06 2021-10-01 中汽创智科技有限公司 Solid electrolyte membrane, preparation method and application thereof
WO2023027008A1 (en) * 2021-08-24 2023-03-02 ニッポン高度紙工業株式会社 Lithium ion secondary battery support using solid electrolyte, and lithium ion secondary battery using said support
WO2023054333A1 (en) * 2021-09-30 2023-04-06 マクセル株式会社 All-solid-state battery
WO2023054293A1 (en) * 2021-09-30 2023-04-06 マクセル株式会社 All solid state battery
CN116207339A (en) * 2023-05-04 2023-06-02 江苏时代新能源科技有限公司 Solid electrolyte membrane, preparation method thereof, solid battery and power utilization device

Also Published As

Publication number Publication date
JP6206900B2 (en) 2017-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6206900B2 (en) Solid electrolyte sheet, electrode sheet, and all-solid secondary battery
JP6353329B2 (en) Anode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery
TWI555257B (en) All-solid battery and method for manufacturing the same
US20150349378A1 (en) All-solid battery and method for manufacturing the same
JPWO2015068268A1 (en) All solid state battery, electrode for all solid state battery and method for producing the same
JP6127528B2 (en) Electrode, all-solid-state battery, and manufacturing method thereof
AU2018352671B2 (en) Production method for all-solid-state battery
JP6090895B2 (en) All-solid-state lithium secondary battery using sulfur-based cathode material
TW200924263A (en) Heat-resistant positive electrode mixture and all-solid-state lithium secondary battery using the same
JP2011159534A (en) Lithium battery
JP6213980B2 (en) Electrochemical cell
TW201501399A (en) Positive electrode mixture and all-solid-state lithium sulfur cell
JP6115933B2 (en) Negative electrode mixture, negative electrode and lithium ion battery
JP5747848B2 (en) Method for producing positive electrode active material layer-containing body
JP5806335B2 (en) Electrode body and manufacturing method thereof
JP6204671B2 (en) All solid battery
Liu et al. Flexible H2V3O8 nanobelts/reduced graphene oxide electrodes with high mass loading for lithium ion batteries
TW202103358A (en) Composite particles and negative electrode material for lithium ion secondary batteries
JP6674072B1 (en) Current collecting layer for all-solid-state battery, all-solid-state battery, and carbon material
CA3132801A1 (en) Method for producing all-solid-state battery
JP2012160415A (en) Electrode material for secondary battery, electrode, and secondary battery
Lahiru Sandaruwan et al. White latex: appealing “green” alternative for PVdF in electrode manufacturing for sustainable Li-ion batteries
Chen et al. Scalable Interlayer Nanostructure Design for High-Rate (10C) Submicron Silicon-Film Electrode by Incorporating Silver Nanoparticles
TW202033448A (en) Composite carbon particles, method for producing same, and lithium ion secondary battery
JP2020087627A (en) Negative electrode active material composite for all solid state battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150901

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150831

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160516

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160705

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160829

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170207

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170808

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170830

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6206900

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250