JP2016051539A - Solid electrolytic material, and all-solid battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は固体電解質材料、及び全固体電池に関し、より詳しくは二次電池の電解質に使用される固体電解質材料、及びこの固体電解質材料を使用した全固体電池に関する。 The present invention relates to a solid electrolyte material and an all-solid battery, and more particularly to a solid electrolyte material used for an electrolyte of a secondary battery and an all-solid battery using the solid electrolyte material.
近年、携帯電話、ノートパソコン、デジタルカメラ等の携帯用電子機器の市場拡大に伴い、これら電子機器のコードレス電源として二次電池の開発が盛んに行なわれている。また、地球温暖化や石油資源の枯渇化等を背景に二次電池を動力源とした電気自動車やハイブリッド自動車の開発も盛んに行われている。 In recent years, with the expansion of the market for portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and digital cameras, secondary batteries have been actively developed as cordless power sources for these electronic devices. In addition, with the background of global warming and the depletion of petroleum resources, development of electric vehicles and hybrid vehicles using secondary batteries as a power source is also actively conducted.
このような状況下、リチウムイオンを荷電担体とし、その電荷授受に伴う電気化学反応を利用したリチウムイオン二次電池が既に普及している。 Under such circumstances, lithium ion secondary batteries using lithium ions as charge carriers and utilizing an electrochemical reaction associated with charge exchange are already in widespread use.
しかしながら、この種のリチウムイオン二次電池では、イオンを移動させるための媒体として、通常、有機化合物を主体とした液体電解質(電解液)が使用されているため、該液体電解質が二次電池の缶体から外部に漏出するおそれがある。また、液体電解質として通常使用される有機化合物は可燃性物質であるため、十分な安全性を確保することができず、高温安定性や耐久性にも劣る。 However, in this type of lithium ion secondary battery, since a liquid electrolyte (electrolytic solution) mainly composed of an organic compound is usually used as a medium for transferring ions, the liquid electrolyte is used in the secondary battery. There is a risk of leakage from the can. Moreover, since the organic compound normally used as a liquid electrolyte is a combustible substance, sufficient safety cannot be ensured, and high temperature stability and durability are also inferior.
このため液体電解質に代えて固体電解質を使用した二次電池の研究も盛んに行われている。 For this reason, research on secondary batteries using solid electrolytes instead of liquid electrolytes has been actively conducted.
例えば、特許文献1には、導電性セラミックスからなる固体電解質において、導電率の高いセラミックス電解質に、該セラミックス電解質と同種のイオン導電体からなり、該セラミックスよりもガラス成分の多い電解質を40重量%以下添加して焼結した固体電解質が提案されている。
For example, in
この特許文献1では、アルカリ金属イオンやAgイオンのイオン伝導性を利用した固体電解質が開示されており、例えば、Li2Zr(PO4)2に20重量%のLiAlSiO4を添加することにより、300℃の温度で3.1×10-4S/cmのイオン伝導度(導電率)を有する固体電解質が得られている。
In this
二次電池では、所望の大きな電池容量を確保するためにはイオン伝導性を高める必要がある。そして、固体電解質を使用した全固体電池等の二次電池では、結晶構造の結晶系を菱面体晶系とすることでイオン伝導度の低下を抑制することができ、イオン伝導性を確保することが可能とされている。 In a secondary battery, it is necessary to increase ion conductivity in order to ensure a desired large battery capacity. And in secondary batteries such as all-solid-state batteries that use solid electrolytes, it is possible to suppress the decrease in ionic conductivity by ensuring the crystal system of the crystal structure to be rhombohedral, and to ensure ionic conductivity. Is possible.
しかしながら、上述したLi2Zr(PO4)2系材料は、結晶系が室温で菱面体晶系の単相構造とはならず、このため十分なイオン伝導性を確保するのが困難である。 However, the Li 2 Zr (PO 4 ) 2 -based material described above does not have a rhombohedral single-phase structure at room temperature, and it is difficult to ensure sufficient ion conductivity.
すなわち、イオン伝導度σと温度Tとの間には、アレニウスの式(σ=Aexp(−Ea/RT)、A:頻度因子、R:気体定数、Ea:活性化エネルギー)が成立する。 That is, the Arrhenius equation (σ = A exp (−Ea / RT), A: frequency factor, R: gas constant, Ea: activation energy) is established between the ionic conductivity σ and the temperature T.
したがって、上記特許文献1では、Li2Zr(PO4)2系材料を使用することにより300℃の温度で3.1×10-4S/cmのイオン伝導度(導電率)を得ることができるものの、室温(例えば、25℃)ではイオン伝導度が極端に低くなる。また、特許文献1には、NaイオンやAgイオンのイオン伝導性を利用した固体電解質も開示されているが、いずれも300℃の高温で測定したものであり、上述したように室温では高温時に比べてイオン伝導度が極端に低くなる。
Therefore, in Patent Document 1, to obtain a Li 2 Zr (PO 4) 3.1 × 10 -4 S / cm of ion conductivity at a temperature of 300 ° C. By using the 2 material (conductivity) Although it is possible, the ionic conductivity is extremely low at room temperature (for example, 25 ° C.). Further,
このように特許文献1では、室温でのイオン伝導度が低く、このため室温では十分なイオン伝導性を確保することができないことから、所望の良好な電池容量を得るのが困難である。
As described above, in
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、室温でのイオン伝導性の低下を抑制できる固体電解質材料、及びこの固体電解質材料を使用することにより所望の良好な電池特性が得られる全固体電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a solid electrolyte material capable of suppressing a decrease in ion conductivity at room temperature, and desired good battery characteristics can be obtained by using this solid electrolyte material. It is an object to provide an all solid state battery.
近年、一般式AY2(XO4)3で表されるナシコン型結晶構造を有する材料の研究・開発が盛んに行われている。特に中心元素YにZrを含有した固体電解質材料は、Zrが耐還元性を有することから全固体電池等の二次電池用材料として有望視されている。 In recent years, research and development of materials having a NASICON crystal structure represented by the general formula AY 2 (XO 4 ) 3 have been actively conducted. In particular, a solid electrolyte material containing Zr in the central element Y is promising as a material for secondary batteries such as an all-solid battery because Zr has reduction resistance.
そこで、本発明者らは、イオン伝導性物質AとしてのLi、及びZrを含有したナシコン型結晶構造を有するリン酸系化合物について鋭意研究を行ったところ、LiとZrとの配合比率を調整することにより、室温でもイオン伝導度の低下を抑制できるという知見を得た。 Then, the present inventors conducted extensive research on a phosphoric acid compound having a NASICON crystal structure containing Li and Zr as the ion conductive substance A, and adjusting the mixing ratio of Li and Zr. As a result, it was found that the decrease in ionic conductivity can be suppressed even at room temperature.
本発明はこのような知見に基づきなされたものであって、本発明に係る固体電解質材料は、主成分が、少なくともLi、Zr、及びPを含有したナシコン型結晶構造を有する酸化物で形成され、前記Li及び前記Zrは、前記Liの配合比率を(1+4x)、前記Zrの配合比率を(2−x)で表したときのxが0.1〜0.4となるように配合されていることを特徴としている。 The present invention has been made based on such knowledge, and the solid electrolyte material according to the present invention is formed of an oxide having a NASICON crystal structure containing at least Li, Zr, and P as main components. The Li and the Zr are blended so that x is 0.1 to 0.4 when the blending ratio of the Li is (1 + 4x) and the blending ratio of the Zr is (2-x). It is characterized by being.
また、本発明の固体電解質材料は、前記主成分が、一般式Li1+4xZr2-x(PO4)3(ただし、0.1≦x≦0.4)で表されるのが好ましい。 In the solid electrolyte material of the present invention, the main component is preferably represented by the general formula Li 1 + 4x Zr 2-x (PO 4 ) 3 (where 0.1 ≦ x ≦ 0.4). .
さらに、本発明の固体電解質材料は、前記xが、0.1〜0.2であるのが好ましい。 Furthermore, in the solid electrolyte material of the present invention, the x is preferably 0.1 to 0.2.
これにより結晶性を向上させることができ、より良好なイオン伝導性を有する固体電解質材料を得ることができる。 Thereby, crystallinity can be improved and a solid electrolyte material having better ion conductivity can be obtained.
また、本発明の固体電解質材料は、前記Zrの一部が、Ca、Ba、Sr、Al、Sc、Y、In、及びHfの名から選択された少なくとも一種の元素で置換されているのが好ましい。 In the solid electrolyte material of the present invention, a part of Zr is substituted with at least one element selected from the names of Ca, Ba, Sr, Al, Sc, Y, In, and Hf. preferable.
これにより温度安定性を向上させることでき、より安定したイオン伝導性を有する固体電解質材料を得ることができる。 Thereby, temperature stability can be improved and the solid electrolyte material which has more stable ion conductivity can be obtained.
また、本発明の固体電解質材料は、結晶系が、菱面体晶系の単相構造であるのが好ましい。 The solid electrolyte material of the present invention preferably has a rhombohedral single-phase structure.
また、本発明に係る全固体電池は、固体電解質層の一方の主面に正極層を有し、前記固体電解質層の他方の主面に負極層を有する全固体電池であって、前記固体電解質層が、上記いずれかに記載の固体電解質材料を主成分としていることを特徴としている。 An all solid state battery according to the present invention is an all solid state battery having a positive electrode layer on one main surface of a solid electrolyte layer and a negative electrode layer on the other main surface of the solid electrolyte layer, The layer is characterized by comprising as a main component the solid electrolyte material described above.
また、本発明の全固体電池は、前記正極層及び前記負極層のうちの少なくとも一方と前記固体電解質層とが一体的に焼結されてなるのが好ましい。 In the all solid state battery of the present invention, it is preferable that at least one of the positive electrode layer and the negative electrode layer and the solid electrolyte layer are integrally sintered.
これにより焼結温度で緻密に焼結させることができ、かつ室温で良好なイオン伝導性を確保できる焼結式の全固体電池を得ることができる。 As a result, it is possible to obtain a sintered all solid state battery that can be densely sintered at the sintering temperature and that can ensure good ion conductivity at room temperature.
また、本発明の全固体電池は、前記正極層及び前記負極層のうちの少なくとも一方が、前記固体電解質材料を含んでいるのが好ましい。 In the all solid state battery of the present invention, it is preferable that at least one of the positive electrode layer and the negative electrode layer contains the solid electrolyte material.
本発明の固体電解質材料によれば、主成分が、少なくともLi、Zr、及びPを含有したナシコン型結晶構造を有する酸化物で形成され、前記Li及び前記Zrは、前記Liの配合比率を(1+4x)、前記Zrの配合比率を(2−x)で表したときのxが0.1〜0.4となるように配合されているので、室温であってもイオン伝導性の低下が抑制された固体電解質材料を得ることができる。 According to the solid electrolyte material of the present invention, the main component is formed of an oxide having a NASICON crystal structure containing at least Li, Zr, and P, and the Li and the Zr have a mixing ratio of the Li ( 1 + 4x), since the blending ratio of Zr is expressed as (2-x) so that x is 0.1 to 0.4, the decrease in ionic conductivity is suppressed even at room temperature. The obtained solid electrolyte material can be obtained.
また、本発明の全固体電池によれば、固体電解質層の一方の主面に正極層を有し、前記固体電解質層の他方の主面に負極層を有する全固体電池であって、前記固体電解質層が、上記いずれかに記載の固体電解質材料を主成分としているので、室温でもイオン伝導度の低下を招くこともなく、容量特性が良好で所望の大容量を確保できる全固体電池を得ることが可能となる。 The all solid state battery of the present invention is an all solid state battery having a positive electrode layer on one main surface of a solid electrolyte layer and a negative electrode layer on the other main surface of the solid electrolyte layer, Since the electrolyte layer is mainly composed of any of the solid electrolyte materials described above, an all-solid battery having good capacity characteristics and ensuring a desired large capacity without causing a decrease in ionic conductivity even at room temperature is obtained. It becomes possible.
次に、本発明の実施の形態を詳説する。 Next, an embodiment of the present invention will be described in detail.
本発明の一実施の形態としての固体電解質材料は、主成分が、少なくともLi、Zr、及びPを含有したナシコン型結晶構造を有する酸化物で形成されている。 The solid electrolyte material as one embodiment of the present invention is formed of an oxide having a NASICON crystal structure containing at least Li, Zr, and P as a main component.
ナシコン型結晶構造は、一般式AY2(XO4)3で表すことができ、正八面体YO6の頂点と正四面体XO4の頂点とが共有されて三次元的に配列された構造を有し、結晶構造中に大きな空隙を有し、イオン伝導性物質AとしてのLiイオンが容易に移動することから、Liイオンを移動させるための媒体として優れている。特に、ナシコン型結晶構造のうち、正四面体XO4のポリアニオンがPO4で形成されたリン酸系化合物は固体電解質及び電極層を緻密に一体焼結することができる。 The NASICON crystal structure can be represented by the general formula AY 2 (XO 4 ) 3 and has a structure in which the vertex of the regular octahedron YO 6 and the vertex of the regular tetrahedron XO 4 are shared and arranged three-dimensionally. However, since the crystal structure has large voids and Li ions as the ion conductive substance A easily move, it is excellent as a medium for moving Li ions. In particular, among the NASICON type crystal structure, the phosphoric acid compound in which the polyanion of the regular tetrahedron XO 4 is formed of PO 4 can densely and integrally sinter the solid electrolyte and the electrode layer.
また、Zrは耐還元性が良好であることから、中心元素YをZrで形成し、固体電解質層に使用することにより、低電位で使用しても固体電解質層の特性劣化を抑制でき、固体電解質の還元に起因したイオン伝導性の低下を抑制することができる。さらに、Zrを含有した固体電解質材料を負極層又は負極層の近傍に使用することにより、固体電解質層が負極層の電位で還元されることを回避することができ、全固体電池の充放電特性が損なわれるのを抑制することができる。 In addition, since Zr has good resistance to reduction, the deterioration of the characteristics of the solid electrolyte layer can be suppressed even when used at a low potential by forming the central element Y with Zr and using it for the solid electrolyte layer. It is possible to suppress a decrease in ion conductivity due to the reduction of the electrolyte. Further, by using a solid electrolyte material containing Zr in the negative electrode layer or in the vicinity of the negative electrode layer, it is possible to avoid the reduction of the solid electrolyte layer at the potential of the negative electrode layer, and the charge / discharge characteristics of the all-solid battery. Can be prevented from being damaged.
そして、本固体電解質材料では、Li及びZrは、前記Liの配合比率を(1+4x)、前記Zrの配合比率を(2−x)で表したときのx(以下、単に「x値」という。)が0.1〜0.4となるように配合されている。 In the present solid electrolyte material, Li and Zr are referred to as x (hereinafter simply referred to as “x value”) when the mixing ratio of Li is (1 + 4x) and the mixing ratio of Zr is (2-x). ) Is 0.1 to 0.4.
すなわち、本固体電解質材料は、主成分を一般式(A)で表すことができる。 That is, the main component of the solid electrolyte material can be represented by the general formula (A).
Li1+4xZr2-x(PO4)3 ...(A) Li 1 + 4x Zr 2-x (PO 4 ) 3 ... (A)
ここで、x値は数式(1)を満足している。 Here, the x value satisfies Expression (1).
0.1≦x≦0.4 ...(1) 0.1 ≦ x ≦ 0.4 (1)
このように一般式(A)が数式(1)を満足することにより、室温(例えば25℃)であっても結晶系を菱面体晶系の単相構造とすることができ、これにより室温でイオン伝導性が低下するのを抑制でき、所望の容量特性を有する全固体電池の実現が可能な固体電解質材料を得ることができる。 Thus, when the general formula (A) satisfies the formula (1), the crystal system can be a rhombohedral single-phase structure even at room temperature (for example, 25 ° C.). It is possible to obtain a solid electrolyte material capable of suppressing a decrease in ion conductivity and capable of realizing an all-solid battery having desired capacity characteristics.
すなわち、固体電解質材料のイオン伝導性は、固体電解質の結晶粒界に起因する抵抗、及び固体電解質材料の結晶粒子内の抵抗の双方の影響を受ける。そして、Zrを中心元素Yとしたナシコン型結晶構造のリン酸系化合物では、結晶系を菱面体晶系とすることにより、イオン伝導性が向上することが知られている。 That is, the ionic conductivity of the solid electrolyte material is affected by both the resistance caused by the crystal grain boundaries of the solid electrolyte and the resistance within the crystal particles of the solid electrolyte material. And, it is known that, in a phosphate compound having a Nasicon-type crystal structure in which Zr is a central element Y, ion conductivity is improved by making the crystal system a rhombohedral system.
しかしながら、ナシコン型結晶構造を有していても、主成分の組成がLiZr2(PO4)3(x=0)で形成されている場合は、結晶系が室温で三斜晶系となって菱面体晶系とはならず、このためイオン伝導度が低下し、所望のイオン伝導性を確保することができない。 However, even if it has a NASICON crystal structure, when the composition of the main component is formed of LiZr 2 (PO 4 ) 3 (x = 0), the crystal system becomes triclinic at room temperature. It does not become rhombohedral, so that the ionic conductivity is lowered and the desired ionic conductivity cannot be ensured.
一方、上記x値が0.5を超えると、結晶系は菱面体晶系と単斜晶系との混晶系になったり、或いは単斜晶系となり、室温で菱面体晶系の単相構造とはならず、イオン伝導度が低下し、この場合も所望のイオン伝導性を得るのが困難である。 On the other hand, when the x value exceeds 0.5, the crystal system becomes a mixed crystal system of rhombohedral and monoclinic systems, or becomes monoclinic and has a rhombohedral single phase at room temperature. It does not become a structure, and the ionic conductivity is lowered. In this case, it is difficult to obtain a desired ionic conductivity.
これに対し上記x値が0.1〜0.4の場合は、結晶系が室温(例えば、25℃)で菱面体晶系の単相構造となって結晶系が安定化し、これにより室温であってもイオン伝導度の低下を抑制することができ、所望の良好なイオン伝導性を得ることができる。 On the other hand, when the x value is 0.1 to 0.4, the crystal system becomes a rhombohedral single-phase structure at room temperature (for example, 25 ° C.), and the crystal system is stabilized. Even if it exists, the fall of ion conductivity can be suppressed and desired favorable ion conductivity can be obtained.
特に、x値が0.1〜0.2の場合は、結晶系が菱面体晶系により安定化し、イオン伝導性のより一層の向上を図ることができる。 In particular, when the x value is 0.1 to 0.2, the crystal system is stabilized by the rhombohedral system, and the ion conductivity can be further improved.
そこで、本実施の形態では、x値を0.1〜0.4、好ましくは0.1〜0.2としている。 Therefore, in this embodiment, the x value is 0.1 to 0.4, preferably 0.1 to 0.2.
また、Zrの一部を、Ca、Mg、Ba、Sr、Al、Sc、Y、In、Ti、Ge、Ga、及びHfの中から選択された少なくとも一種の元素で置換するのも好ましく、これにより温度安定性を向上させることでき、結晶系をより安定した菱面体晶系の単相構造とすることができ、したがって安定したイオン伝導性を有する固体電解質材料を得ることができる。 It is also preferable to substitute a part of Zr with at least one element selected from Ca, Mg, Ba, Sr, Al, Sc, Y, In, Ti, Ge, Ga, and Hf. Thus, the temperature stability can be improved, the crystal system can be made a more stable rhombohedral single-phase structure, and thus a solid electrolyte material having stable ion conductivity can be obtained.
図1は、本発明に係る全固体電池の一実施の形態を模式的に示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of an all solid state battery according to the present invention.
この全固体電池は、積層焼結体1の一方の主面に正極集電体2が形成され、前記積層焼結体1の他方の主面に負極集電体3が形成されている。
In this all-solid-state battery, a positive electrode
正極集電体2及び負極集電体3を形成する集電体材料としては、電子伝導性が良好で積層焼結体1との密着性が良好な導電性材料であれば特に限定されるものではなく、例えばPt、Au、Ag、Al、Cu、ステンレス、ITO(酸化インジウムスズ)等を使用することができる。
The current collector material for forming the positive electrode
積層焼結体1は、固体電解質層4の一方の主面には正極集電体2に接合された正極層5が形成されると共に、固体電解質層4の他方の主面には負極集電体3に接合された負極層6が設けられている。
In the laminated
固体電解質層4は、本発明の固体電解質材料を主成分としている。また、正極層5は、正極活物質、固体電解質材料、導電剤を含有し、さらに負極層6は、負極活物質、固体電解質材料、及び導電剤を含有している。
The
正極層5や負極層6に含有される固体電解質材料は、特に限定されるものではなく、上述した本発明の固体電解質材料を使用してもよく、本発明の固体電解質材料とは異なる固体電解質材料を使用してもよい。
The solid electrolyte material contained in the
正極層5及び負極層6中の固体電解質材料に本発明の固体電解質材料を使用した場合は、焼成温度で緻密に焼結させることができ、かつ良好なイオン伝導性を確保できる固体電解質材料を得ることができる。
When the solid electrolyte material of the present invention is used as the solid electrolyte material in the
一方、正極層5は、負極層6に比べて高電位であるため、耐還元性を考慮する必要性は少なく、したがってLiTi(PO4)3やLi1.2Ti1.8Al0.2(PO4)3等の伝導性が良好なTiを中心金属として使用したナシコン型結晶構造の固体電解質材料を使用するのも好ましい。
On the other hand, since the
また、正極活物質としては特に限定されるものではなく、例えばLi3V2(PO4)3、LiFePO4、LiMnPO4等のリン酸化合物、LiCoO2、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2等のコバルト化合物、LiMnO4、LiNi0.5Mn1.5O4等のスピネル型構造の化合物を単独で或いはこれらを組み合わせて使用することができる。
Also, there are no particular restrictions on the positive electrode active material, for example, Li 3 V 2 (PO 4) 3,
負極活物質についても特に限定されるものではなく、例えばNb2O5、TiO2、SiO、SnO、MoO2、Cr2O3、Fe2O3、NiO、MnO、CoO、Cu2O、CuO、WO、V2O5、RuO2等を単独で或いは組み合わせて使用することができる。 The negative electrode active material is not particularly limited, and for example, Nb 2 O 5 , TiO 2 , SiO, SnO, MoO 2 , Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , NiO, MnO, CoO, Cu 2 O, CuO , WO, V 2 O 5 , RuO 2 and the like can be used alone or in combination.
また、正極層5及び負極層6に含有される導電剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素質微粒子、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン等の炭素繊維、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアセン等の導電性高分子などを使用することができる。
In addition, the conductive agent contained in the
次に、本全固体電池の製造方法を詳述する。 Next, the manufacturing method of this all-solid-state battery is explained in full detail.
まず、本発明の固体電解質材料、ポリビニルアセタール樹脂等のバインダ樹脂、及びエタノール等の有機溶媒を用意し、これら固体電解質材料、バインダ樹脂、及び有機溶媒が所定の重量比率となるように秤量する。 First, a solid electrolyte material of the present invention, a binder resin such as a polyvinyl acetal resin, and an organic solvent such as ethanol are prepared, and weighed so that the solid electrolyte material, the binder resin, and the organic solvent have a predetermined weight ratio.
そして、バインダ樹脂を有機溶媒に溶解して有機ビヒクルを作製した後、固体電解質材料及びPSZ(部分安定化ジルコニア)ボール等の粉砕媒体と共にボールミルに投入し、十分に混合・粉砕し、固体電解質スラリーを作製する。 Then, after dissolving the binder resin in an organic solvent to produce an organic vehicle, it is put into a ball mill together with a solid electrolyte material and a grinding medium such as PSZ (partially stabilized zirconia) balls, and sufficiently mixed and pulverized to obtain a solid electrolyte slurry. Is made.
次に、正極活物質、導電剤、及び固体電解質材料を用意し、これら正極活物質、導電剤、及び固体電解質材料を所定量秤量し、正極材料を得る。 Next, a positive electrode active material, a conductive agent, and a solid electrolyte material are prepared, and a predetermined amount of these positive electrode active material, conductive agent, and solid electrolyte material is weighed to obtain a positive electrode material.
そして、この正極材料を粉砕媒体及び上記有機ビヒクルと共にポットミルに投入し、十分に混合・粉砕し、正極スラリーを作製する。 Then, this positive electrode material is put into a pot mill together with the pulverization medium and the organic vehicle, and sufficiently mixed and pulverized to produce a positive electrode slurry.
次に、負極活物質、導電剤、及び固体電解質材料を用意し、これら負極活物質、導電剤、及び固体電解質材料を所定量秤量し、負極材料を得る。 Next, a negative electrode active material, a conductive agent, and a solid electrolyte material are prepared, and a predetermined amount of these negative electrode active material, conductive agent, and solid electrolyte material is weighed to obtain a negative electrode material.
そして、この負極材料を粉砕媒体及び上記有機ビヒクルと共にポットミルに投入し、十分に混合・粉砕し、負極スラリーを作製する。 Then, this negative electrode material is put into a pot mill together with the pulverization medium and the organic vehicle, and sufficiently mixed and pulverized to prepare a negative electrode slurry.
次に、上述のようにして作製された固体電解質スラリー、正極スラリー、及び負極スラリーに対しドクターブレード法、ダイコータ法、コンマコーター法、スクリーン印刷法等を使用してベースフィルム上に塗布して成形加工を施し、それぞれ所定厚みの固体電解質層用グリーンシート、正極層用グリーンシート、及び負極層用グリーンシートを作製する。 Next, the solid electrolyte slurry, the positive electrode slurry, and the negative electrode slurry prepared as described above are applied onto a base film using a doctor blade method, a die coater method, a comma coater method, a screen printing method, and the like, and then formed. Processing is performed to produce a solid electrolyte layer green sheet, a positive electrode layer green sheet, and a negative electrode layer green sheet, each having a predetermined thickness.
次に、前記固体電解質層用グリーンシート、前記正極層用グリーンシート、及び前記負極層用グリーンシートをそれぞれベースフィルムから剥離させ、正極層用グリーンシート、固体電解質層用グリーンシート、及び負極層用グリーンシートを順次積層する。そしてこれを所定圧力で熱圧着した後、フィルム容器に封入し、熱間等方圧プレス、冷間等方圧プレス、静水圧プレス等を使用して加圧し、これにより固体電解質層グリーンシートが正極層用グリーンシート及び負極層用グリーンシートで挟持された積層構造体を作製する。 Next, the solid electrolyte layer green sheet, the positive electrode layer green sheet, and the negative electrode layer green sheet are respectively peeled from the base film, and the positive electrode layer green sheet, the solid electrolyte layer green sheet, and the negative electrode layer Laminate green sheets sequentially. And after thermocompression bonding at a predetermined pressure, it is sealed in a film container and pressurized using a hot isostatic press, a cold isostatic press, a hydrostatic press, etc., whereby a solid electrolyte layer green sheet is formed. A laminated structure sandwiched between the positive electrode layer green sheet and the negative electrode layer green sheet is prepared.
次いで、この積層構造体に所定温度で脱バインダ処理を施した後、焼成処理を行い、これにより固体電解質層4の両主面に正極層5及び負極層6が形成された積層焼結体1を作製する。
Next, the laminated structure is subjected to a binder removal treatment at a predetermined temperature, and then subjected to a firing treatment, whereby the laminated
最後に、スパッタリング法、真空蒸着法等の薄膜形成法を使用し、積層焼結体1の両主面に正極集電体2及び負極集電体3を形成し、その後、これを乾燥させて雰囲気中から吸着した水分を除去した後、電池缶に封入し、これにより全固体電池が作製される。
Finally, a positive electrode
このように本全固体電池は、固体電解質層4の一方の主面に正極層5を有し、前記固体電解質層4の他方の主面に負極層6を有し、固体電解質層4及び負極層6が、上記固体電解質材料を含有しているので、焼結温度で緻密に焼結させることができ、かつより一層良好なイオン伝導性を確保できる全固体電池を得ることができる。
Thus, this all solid state battery has the
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、固体電解質層4は、本発明の固体電解質材料を主成分としていればよく、微量の添加物や不可避不純物等の含有を妨げるものではない。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from a summary. For example, the
また、上記実施の形態では、固体電解質層4は、1層の固体電解質層用グリーンシートで形成されているが、2層以上の多層構造としてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、固体電解質スラリー、正極スラリー及び負極スラリーの作製方法についても、上記実施の形態では、ボールミルを使用して作製しているが、ビスコミル法、サンドミル法、高圧ホモジナイザー法、ニーダー分散法等を使用してもよい。また、これら各スラリーにフタル酸ジオクチル、フタル酸ジイソノニル等のフタル酸エステルなどを可塑剤として添加してもよい。 In addition, the solid electrolyte slurry, the positive electrode slurry, and the negative electrode slurry are prepared using a ball mill in the above embodiment, but a viscomill method, a sand mill method, a high-pressure homogenizer method, a kneader dispersion method, or the like is used. May be. Moreover, you may add phthalic acid esters, such as dioctyl phthalate and diisononyl phthalate, as a plasticizer to each of these slurries.
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。 Next, examples of the present invention will be specifically described.
x値の異なる各種固体電解質材料を作製し、これらの試料を評価した。 Various solid electrolyte materials having different x values were prepared, and these samples were evaluated.
〔試料の作製〕
素原料としてLi2CO3、ZrO2、及びNH4H2PO4を用意し、これら素原料を、焼成後に表1に示すような組成となるように所定量秤量した。
[Sample preparation]
Li 2 CO 3 , ZrO 2 , and NH 4 H 2 PO 4 were prepared as raw materials, and these raw materials were weighed in a predetermined amount so as to have a composition as shown in Table 1 after firing.
次に、これら秤量物をポリエチレン製のポットミルに投入し、16時間混合処理を行い、混合粉末を得た。 Next, these weighed products were put into a polyethylene pot mill and mixed for 16 hours to obtain a mixed powder.
そして、大気雰囲気下、700℃の温度で5時間熱処理を行い、原料粉末中の揮発成分を除去した。 And it heat-processed for 5 hours at the temperature of 700 degreeC in air | atmosphere, and removed the volatile component in raw material powder.
次いで、これら揮発成分が除去された原料粉末を純水及びPSZボールと共に、ポリエチレン製のポットミルに投入し、該ポットミルを回転数150rpmで回転させて16時間粉砕処理を行い、その後、120℃に加熱されたホットプレート上で乾燥させて水分を除去し、乾燥粉を得た。 Next, the raw material powder from which these volatile components have been removed is put into a polyethylene pot mill together with pure water and PSZ balls, and the pot mill is rotated at a rotation speed of 150 rpm for 16 hours, and then heated to 120 ° C. The dried water was removed by drying on the hot plate to obtain a dry powder.
次いで、この乾燥粉を50kN/cm2の圧力で加圧し、直径10mm、厚み500〜1000μmのペレット状の成形体を得た。 Subsequently, this dry powder was pressurized at a pressure of 50 kN / cm 2 to obtain a pellet-shaped molded body having a diameter of 10 mm and a thickness of 500 to 1000 μm.
次いで、この成形体を大気雰囲気中で1000〜1200℃の温度で20時間焼成処理を行い、試料番号1〜8の各試料を作製した。 Next, this molded body was baked for 20 hours at a temperature of 1000 to 1200 ° C. in an air atmosphere to prepare samples Nos. 1 to 8.
尚、試料番号1〜8の各試料について、焼成前の成形体体積及び焼成後の焼結体体積から焼結前後の体積収縮率を求めたところ、体積比率で30vol%前後収縮していることを確認した。 In addition, about each sample of sample numbers 1-8, when the volumetric shrinkage ratio before and behind sintering was calculated | required from the molded object volume before baking and the sintered compact volume after baking, it is shrinking around 30 vol% by volume ratio. It was confirmed.
〔試料の評価〕
試料番号1〜8の各試料について、X線回折装置を使用し、走査速度4.0°/minで10°〜60°の測角範囲で、温度25℃におけるX線回折スペクトルを測定した。
(Sample evaluation)
About each sample of sample numbers 1-8, the X-ray-diffraction apparatus in the temperature of 25 degreeC was measured in the angle measurement range of 10 to 60 degrees at the scanning speed of 4.0 degrees / min using the X-ray-diffraction apparatus.
図2は各試料のX線回折スペクトルを基準パターンと共に示している。横軸は回折角2θ(°)、縦軸はX線強度(a.u.)である。 FIG. 2 shows the X-ray diffraction spectrum of each sample together with a reference pattern. The horizontal axis represents the diffraction angle 2θ (°), and the vertical axis represents the X-ray intensity (au).
また、基準パターンは、JCPDS(Joint Committee on Power Diffraction Standards)カードの結晶系パターンを示し、基準パターンLZPtはLiZr2(PO4)3の三斜晶系パターン(No.01−074−2562)、基準パターンLZPrはLiZr2(PO4)3の菱面体晶系パターン(No.01−084−0998)、基準パターンLZPmはLiZr2(PO4)3の単斜晶系パターン(No.01−070−5819)である。 The reference pattern indicates a crystal system pattern of a JCPDS (Joint Committee on Power Diffraction Standards) card, and the reference pattern LZPt is a triclinic crystal pattern (No. 01-074-2562) of LiZr 2 (PO 4 ) 3 , reference pattern LZPr is LiZr 2 (PO 4) 3 of the rhombohedral pattern (No.01-084-0998), the reference pattern LZPm is LiZr 2 (PO 4) 3 of the monoclinic pattern (Nanba01-070 -5819).
この図2から明らかなように、試料番号1は、基準パターンLZPtとほぼ一致しており、結晶系は三斜晶系であることが分かった。
As is apparent from FIG. 2,
また、試料番号2〜5は、基準パターンLZPrとほぼ一致しており、結晶系は菱面体晶系であることが分かった。
試料番号6は、基準パターンLZPrと基準パターンLZPmとが組み合わさったようなスペクトルパターンを有しており、したがって結晶系は菱面体晶系と単斜晶系との混晶系と考えられる。 Sample No. 6 has a spectral pattern in which the reference pattern LZPr and the reference pattern LZPm are combined. Therefore, the crystal system is considered to be a mixed crystal system of rhombohedral system and monoclinic system.
試料番号7及び8は、いずれも基準パターンLZPmとほぼ一致しており、結晶系は単斜晶系であることが分かった Sample Nos. 7 and 8 were almost identical to the reference pattern LZPm, and the crystal system was found to be monoclinic.
次に、Ptをターゲット物質にして試料番号1〜8の各試料にスパッタリング処理を施し、各試料の両主面に電極を形成した。そして、インピーダンスアナライザ(アジレント・テクノロジー社製4294A)を使用し、25℃の温度下、測定周波数0.1〜1MHz、振幅100mVの条件でインピーダンスを測定し、その測定結果からイオン伝導度を算出した。
Next, sputtering was performed on each sample of
表1は、試料番号1〜8の成分組成、結晶系、及びイオン伝導度を示している。 Table 1 shows the component composition, crystal system, and ionic conductivity of sample numbers 1-8.
試料番号1は、イオン伝導度は6.2×10-7S/cmと小さかった。これはx値が0.0であり、結晶系が三斜晶系となって菱面体晶系の単相構造にならなかったためと思われる。 Sample No. 1 had a small ionic conductivity of 6.2 × 10 −7 S / cm. This is probably because the x value was 0.0 and the crystal system was triclinic and did not have a rhombohedral single-phase structure.
試料番号6は、イオン伝導度は5.5×10-7S/cmと小さかった。これはx値が0.5であり、結晶系が菱面体晶系と三斜晶系の混晶系となって菱面体晶系の単相構造にならなかったためと思われる。 Sample No. 6 had an ionic conductivity as small as 5.5 × 10 −7 S / cm. This is probably because the x value was 0.5 and the crystal system was a rhombohedral and triclinic mixed crystal system and did not have a rhombohedral single-phase structure.
試料番号7は、イオン伝導度は4.3×10-8S/cmと小さかった。これはx値が0.7であり、結晶系が単斜晶系となり、菱面体晶系の単相構造にならなかったためと思われる。 Sample No. 7 had a small ion conductivity of 4.3 × 10 −8 S / cm. This is presumably because the x value was 0.7, the crystal system was monoclinic, and the rhombohedral single phase structure was not achieved.
試料番号8は、イオン伝導度は1.1×10-8S/cmと小さかった。これはx値が1.0であり、試料番号7と同様、結晶系が単斜晶系となり、菱面体晶系の単相構造にならなかったためと思われる。
Sample No. 8 had a small ion conductivity of 1.1 × 10 −8 S / cm. This is probably because the x value was 1.0 and the crystal system was monoclinic as in
これに対し試料番号2〜5は、x値が0.1〜0.4と本発明範囲内であり、結晶系が菱面体晶系の単相構造であるので、イオン伝導度は2.2×10-6〜5.1×10-6S/cmとなり、25℃であっても1.0×10-6S/cm以上の良好なイオン伝導度が得られることが分かった。 On the other hand, Sample Nos. 2 to 5 have an x value of 0.1 to 0.4 within the range of the present invention, and the crystal system is a rhombohedral single-phase structure. It was found to be × 10 −6 to 5.1 × 10 −6 S / cm, and good ionic conductivity of 1.0 × 10 −6 S / cm or more was obtained even at 25 ° C.
特に、試料番号2、3のようにx値を0.1〜0.2とすることにより、イオン伝導度は、25℃であっても4.7×10-6〜5.1×10-6S/cmのより良好なイオン伝導度が得られることが分かった。
In particular, by setting the x value to 0.1 to 0.2 as in
尚、表1の試料番号2〜8から明らかなように、x値が増加するに伴いイオン伝導度が低下することも分かった。
As is clear from
全固体電池を作製し、電池特性を評価した。 All-solid batteries were fabricated and battery characteristics were evaluated.
(固体電解質層用グリーンシートの作製)
まず、固体電解質材料として実施例1の試料番号3(Li1.8Zr1.8(PO4)3)を用意し、さらにバインダ樹脂としてポリビニルアセタール樹脂、有機溶媒としてエタノールを用意した。
(Preparation of green sheet for solid electrolyte layer)
First, sample number 3 (Li 1.8 Zr 1.8 (PO 4 ) 3 ) of Example 1 was prepared as a solid electrolyte material, a polyvinyl acetal resin as a binder resin, and ethanol as an organic solvent.
そして、これら固体電解質材料、ポリビニルアセタール樹脂及びエタノールを、重量比率で固体電解質材料:ポリビニルアセタール樹脂:エタノール=100:15:140となるように秤量した。 And these solid electrolyte material, polyvinyl acetal resin, and ethanol were weighed so that it might become solid electrolyte material: polyvinyl acetal resin: ethanol = 100: 15: 140 by weight ratio.
次いで、ポリビニルアセタール樹脂をエタノールに溶解させて有機ビヒクルを作製した後、該有機ビヒクルを上記固体電解質材料及びPSZボールと共にボールミルに投入し、十分に混合し、PSZボールを除去し、固体電解質スラリーを作製した。 Next, after the polyvinyl acetal resin is dissolved in ethanol to prepare an organic vehicle, the organic vehicle is put into a ball mill together with the solid electrolyte material and the PSZ balls, mixed well, the PSZ balls are removed, and the solid electrolyte slurry is removed. Produced.
次いで、ドクターブレード法を使用し、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に各固体電解質スラリーを塗工し、40℃の温度に加熱したホットプレート上で乾燥し、35μmの厚みとなるように成形加工し、縦:25mm、横:25mmに切断し、これにより固体電解質層用グリーンシートをPETフィルム上に作製した。 Next, using the doctor blade method, each solid electrolyte slurry is coated on a polyethylene terephthalate (PET) film, dried on a hot plate heated to a temperature of 40 ° C., and molded to a thickness of 35 μm. Then, the length was cut into 25 mm and the width was cut into 25 mm, thereby producing a green sheet for a solid electrolyte layer on a PET film.
(正極層用グリーンシートの作製)
正極活物質としてナシコン型結晶構造を有するLi3V2(PO4)3、導電剤としてカーボンブラック、及び実施例1、試料番号3の固体電解質材料を用意した。
(Preparation of green sheet for positive electrode layer)
Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 having a NASICON crystal structure as a positive electrode active material, carbon black as a conductive agent, and a solid electrolyte material of Example 1 and
次いで、正極活物質、ポリビニルアセタール樹脂及びエタノールが重量比率で正極活物質:ポリビニルアセタール樹脂:エタノール=100:15:140となるように、上述と同様、有機ビヒクルを作製した後、前記正極材料を粉砕媒体及び上記有機ビヒクルと共にポットミルに投入し、十分に混合・粉砕し、正極活物質スラリーを作製した。 Next, an organic vehicle was prepared in the same manner as described above so that the positive electrode active material, polyvinyl acetal resin and ethanol were in a weight ratio of positive electrode active material: polyvinyl acetal resin: ethanol = 100: 15: 140. The mixture was put into a pot mill together with the pulverizing medium and the organic vehicle, and sufficiently mixed and pulverized to prepare a positive electrode active material slurry.
次に、導電剤、ポリビニルアセタール樹脂及びエタノールが重量比率で導電剤:ポリビニルアセタール樹脂:エタノール=100:15:140となるように、上述と同様、有機ビヒクルを作製した後、前記これら秤量物を粉砕媒体及び上記有機ビヒクルと共にポットミルに投入し、十分に混合・粉砕し、導電剤スラリーを作製した。 Next, after preparing an organic vehicle in the same manner as described above so that the conductive agent, polyvinyl acetal resin and ethanol are in a weight ratio of conductive agent: polyvinyl acetal resin: ethanol = 100: 15: 140, The mixture was put into a pot mill together with the pulverization medium and the organic vehicle, and sufficiently mixed and pulverized to prepare a conductive agent slurry.
次に、正極活物質スラリー、上述した固体電解質スラリー及び導電剤スラリーが、重量比率で正極活物質スラリー:固体電解質スラリー:導電剤スラリー=40:50:10となるように、正極活物質スラリー、固体電解質スラリー、導電剤スラリーを秤量し、これら秤量物を粉砕媒体及び上記有機ビヒクルと共にポットミルに投入し、十分に混合・粉砕し、正極スラリーを作製した。 Next, the positive electrode active material slurry, the positive electrode active material slurry, so that the solid electrolyte slurry and the conductive agent slurry described above are positive electrode active material slurry: solid electrolyte slurry: conductive agent slurry = 40: 50: 10 by weight ratio, The solid electrolyte slurry and the conductive agent slurry were weighed, and these weighed materials were put into a pot mill together with the grinding medium and the organic vehicle, and sufficiently mixed and ground to produce a positive electrode slurry.
その後は上述と同様のドクターブレード法を使用し、正極スラリーに成形加工を施し、厚みが35μmの正極層用グリーンシートをPETフィルム上に作製した。 Thereafter, using the same doctor blade method as described above, the positive electrode slurry was subjected to a molding process, and a positive electrode layer green sheet having a thickness of 35 μm was produced on a PET film.
(負極層用グリーンシートの作製)
負極活物質としてP0.2Nb1.80O5、導電剤としてカーボンブラック、及び実施例1、試料番号3の固体電解質材料を用意した。
(Preparation of negative electrode layer green sheet)
P 0.2 Nb 1.80 O 5 as the negative electrode active material, carbon black as the conductive agent, and the solid electrolyte material of Example 1 and Sample No. 3 were prepared.
次いで、負極活物質、ポリビニルアセタール樹脂及びエタノールが重量比率で負極材料:ポリビニルアセタール樹脂:エタノール=100:15:140となるように、上述と同様、有機ビヒクルを作製した後、前記負極材料を粉砕媒体及び上記有機ビヒクルと共にポットミルに投入し、十分に混合・粉砕し、負極活物質スラリーを作製した。 Next, an organic vehicle was prepared in the same manner as described above so that the negative electrode active material, polyvinyl acetal resin, and ethanol were in a weight ratio of negative electrode material: polyvinyl acetal resin: ethanol = 100: 15: 140, and then the negative electrode material was pulverized. The medium and the organic vehicle were put together in a pot mill, and sufficiently mixed and pulverized to prepare a negative electrode active material slurry.
次いで、上述した導電剤スラリーを用意した。 Next, the above-described conductive agent slurry was prepared.
次に、負極活物質スラリー、上述した固体電解質スラリー及び導電剤スラリーが、重量比率で負極活物質スラリー:固体電解質スラリー:導電剤スラリー=40:50:10となるように、負極活物質スラリー、固体電解質スラリー、導電剤スラリーを秤量し、これら秤量物を粉砕媒体及び上記有機ビヒクルと共にポットミルに投入し、十分に混合・粉砕し、負極スラリーを作製した。 Next, the negative electrode active material slurry, the solid electrolyte slurry and the conductive agent slurry described above are negative electrode active material slurry: solid electrolyte slurry: conductive agent slurry = 40: 50: 10 in a weight ratio, The solid electrolyte slurry and the conductive agent slurry were weighed, and these weighed materials were put into a pot mill together with the grinding medium and the organic vehicle, and sufficiently mixed and ground to prepare a negative electrode slurry.
その後は上述と同様のドクターブレード法を使用し、負極スラリーに成形加工を施し、厚みが20μmの負極層用グリーンシートをPETフィルム上に作製した。 Thereafter, using the same doctor blade method as described above, the negative electrode slurry was subjected to molding processing, and a negative electrode layer green sheet having a thickness of 20 μm was produced on a PET film.
(全固体電池の作製)
前記固体電解質層用グリーンシート、前記正極層用グリーンシート、及び前記負極層用グリーンシートをそれぞれPETフィルムから剥離させ、5枚の固体電解質層用グリーンシートの一方の主面に1枚の正極層用グリーンシートを配し、該固体電解質層用グリーンシートの他方の主面に1枚の負極層用グリーンシートを配した。そしてこれを60℃に加熱した2枚のステンレス製板で狭持し、98MPa(1000kg/cm2)の圧力で熱圧着した後、ポリエチレン製のフィルム容器に封入し、180MPaの静水圧で等方圧プレスし、これにより固体電解質用グリーンシートの両主面に正極層用グリーンシート及び負極層用グリーンシートがそれぞれ形成された積層構造体を作製した。
(Production of all-solid battery)
The solid electrolyte layer green sheet, the positive electrode layer green sheet, and the negative electrode layer green sheet are each peeled off from the PET film, and one positive electrode layer is formed on one main surface of the five solid electrolyte layer green sheets. A green sheet for the negative electrode layer was disposed on the other main surface of the green sheet for the solid electrolyte layer. This is sandwiched between two stainless steel plates heated to 60 ° C., thermocompression bonded at a pressure of 98 MPa (1000 kg / cm 2 ), sealed in a polyethylene film container, and isotropically treated with a hydrostatic pressure of 180 MPa. The laminated structure in which the green sheet for positive electrode layers and the green sheet for negative electrode layers were respectively formed on both main surfaces of the green sheet for solid electrolytes was produced.
次いで、この積層構造体を縦10mm、横10mmに切断し、2枚の多孔性セッターで挟持し、0.2MPa(2kg/cm2)の圧力で加圧した状態で焼成処理を行った。すなわち、1vol%の酸素を含有した窒素雰囲気中、500℃の温度で脱バインダ処理を行った後、窒素雰囲気下、900℃の温度で2時間、焼成処理を行い、これにより積層焼結体を作製した。 Next, this laminated structure was cut into a length of 10 mm and a width of 10 mm, sandwiched between two porous setters, and fired in a state of being pressurized at a pressure of 0.2 MPa (2 kg / cm 2 ). That is, after performing a binder removal treatment at a temperature of 500 ° C. in a nitrogen atmosphere containing 1 vol% oxygen, a firing treatment is performed at a temperature of 900 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere. Produced.
次に、Ptをターゲット物質として積層焼結体の正極上及び負極上にスパッタリングを行い、積層焼結体の両主面にPtからなる正極集電体及び負極集電体を作製した。 Next, sputtering was performed on the positive electrode and the negative electrode of the laminated sintered body using Pt as a target material, and a positive electrode current collector and a negative electrode current collector made of Pt were produced on both main surfaces of the laminated sintered body.
その後、これを100℃の温度で乾燥させて水分を除去し、その後直径20mm、厚み3.2mmの電池缶に封入し、これにより全固体電池の試料を作製した。 Thereafter, this was dried at a temperature of 100 ° C. to remove moisture, and then sealed in a battery can having a diameter of 20 mm and a thickness of 3.2 mm, thereby preparing a sample of an all-solid battery.
(試料の特性評価)
上述のようにして得られた試料を、25℃に保持した恒温槽に入れ、正極活物質材料の重量に対し約0.1Cの電流に相当する15μAの定電流で3.25Vまで充電し、5時間保持した後、3時間休止し、その後15μAの定電流で0Vまで放電した後に、3時間休止した。この充放電サイクルを2回繰り返し、第2回目の充放電サイクルが終了した後、放電容量を測定した。
(Sample characteristic evaluation)
The sample obtained as described above is placed in a thermostat kept at 25 ° C., charged to 3.25 V with a constant current of 15 μA corresponding to a current of about 0.1 C with respect to the weight of the positive electrode active material, After holding for 5 hours, it was rested for 3 hours, and then discharged to 0 V with a constant current of 15 μA, and then rested for 3 hours. This charge / discharge cycle was repeated twice, and the discharge capacity was measured after the second charge / discharge cycle was completed.
図3はその測定結果を示している。横軸が放電容量(μAh)、縦軸が電圧(V)である。 FIG. 3 shows the measurement results. The horizontal axis is the discharge capacity (μAh), and the vertical axis is the voltage (V).
この図3から明らかなように、本発明試料の全固体電池は、25℃であっても、放電容量が約170μAhであり、良好な容量特性が得られることが確認された。 As is clear from FIG. 3, the all solid state battery of the sample of the present invention has a discharge capacity of about 170 μAh even at 25 ° C., and it was confirmed that good capacity characteristics were obtained.
室温であっても所望の良好なイオン伝導性を確保できる。 Desirable good ion conductivity can be secured even at room temperature.
4 固体電解質層
5 正極層
6 負極層
4
Claims (8)
前記Li及び前記Zrは、前記Liの配合比率を(1+4x)、前記Zrの配合比率を(2−x)で表したときのxが0.1〜0.4となるように配合されていることを特徴とする固体電解質材料。 The main component is formed of an oxide having a NASICON crystal structure containing at least Li, Zr, and P;
The Li and the Zr are blended so that x is 0.1 to 0.4 when the blending ratio of the Li is (1 + 4x) and the blending ratio of the Zr is represented by (2-x). A solid electrolyte material characterized by that.
前記固体電解質層が、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の固体電解質材料を主成分としていることを特徴とする全固体電池。 An all-solid battery having a positive electrode layer on one main surface of the solid electrolyte layer and a negative electrode layer on the other main surface of the solid electrolyte layer,
An all-solid-state battery, wherein the solid electrolyte layer is mainly composed of the solid electrolyte material according to any one of claims 1 to 5.
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