JP2016072210A - Composition for anti-lithium reduction layer formation, film formation method of anti-lithium reduction layer, and lithium secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、耐リチウム還元層形成用組成物、耐リチウム還元層の成膜方法およびリチウム二次電池に関するものである。 The present invention relates to a composition for forming a lithium-resistant reduction layer, a method for forming a lithium-resistant reduction layer, and a lithium secondary battery.
携帯型情報機器をはじめとする多くの電気機器の電源として、リチウム二次電池が利用されている。このリチウム二次電池は、正極と負極と、これらの層の間に設置され、リチウムイオンの伝導を媒介する電解質層とを備える。 Lithium secondary batteries are used as a power source for many electric devices such as portable information devices. This lithium secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte layer that is disposed between these layers and mediates conduction of lithium ions.
近年、高エネルギー密度と安全性とを両立したリチウム二次電池として、電解質層の構成材料に、固体電解質を使用する全固体型リチウム電池すなわち固体電解質層を備える全固体型リチウム電池が提案されている。 In recent years, an all-solid-state lithium battery using a solid electrolyte as a constituent material of an electrolyte layer, that is, an all-solid-state lithium battery having a solid electrolyte layer has been proposed as a lithium secondary battery that achieves both high energy density and safety. Yes.
このような全固体型リチウム電池が備える固体電解質層の構成材料として、下記一般式(A)で表される化合物(以下、単に「化合物A」と言う。)を含むものが知られている(例えば、特許文献1、非特許文献1参照。)。
As a constituent material of the solid electrolyte layer provided in such an all-solid-state lithium battery, a material containing a compound represented by the following general formula (A) (hereinafter simply referred to as “compound A”) is known ( For example, refer to
Li7−xLa3(Zr2−x,Nbx)O12 ・・・ (A)
[式中、Xは、0〜2を表す。]
Li 7-x La 3 (Zr 2-x, Nb x) O 12 ··· (A)
[In formula, X represents 0-2. ]
この固体電解質層を形成する際に、特許文献1、非特許文献1では、化合物Aは、固相反応により生成される。具体的には、化合物Aに対して化学量論組成通りに、化合物Aに対して等量で、Li化合物、La化合物、Zr化合物およびNb化合物をモル比ベースで混合し、得られた混合物を仮焼成する。そして、後工程である本焼結でのLi欠損を補うために、化合物AのLi量に対して、Li換算で4〜20アトミック%のLi化合物を添加した後、例えば、900℃〜1150℃のような高温領域で本焼結を行うことで生成される。
In forming the solid electrolyte layer, in
また、前述のようにして得られる化合物Aは、優れたLiイオン伝導性を有し、かつ、優れた耐Li還元性を有する。そのため、例えば、負極がリチウムで構成される場合、全固体型リチウム二次電池を、負極と固体電解質層との間に耐リチウム還元層を備える構成のものとし、この耐リチウム還元層における断裂やデンドライト成長が生じることに起因する短絡の発生を抑制または防止することを目的に、前記耐リチウム還元層を、化合物Aを含有するものとすることが考えられる。 Further, the compound A obtained as described above has excellent Li ion conductivity and excellent Li reduction resistance. Therefore, for example, when the negative electrode is made of lithium, the all-solid-state lithium secondary battery is configured to have a lithium-resistant reduction layer between the negative electrode and the solid electrolyte layer. In order to suppress or prevent the occurrence of a short circuit due to the occurrence of dendrite growth, it is conceivable that the lithium-resistant reduction layer contains the compound A.
しかしながら、前述した固相反応によりリチウム還元層を形成すると、固体電解質層および耐リチウム還元層を形成する粒子同士がこれらの界面において点接触により接触することとなる。そのため、リチウム還元層自体は優れたLiイオン伝導性を備えるものの、前記界面において、優れたLiイオン伝導性が得られているとは言えなかった。 However, when the lithium reduction layer is formed by the above-described solid-phase reaction, the particles forming the solid electrolyte layer and the lithium-resistant reduction layer come into contact with each other by point contact at these interfaces. Therefore, although the lithium reduction layer itself has excellent Li ion conductivity, it cannot be said that excellent Li ion conductivity is obtained at the interface.
本発明の目的の一つは、優れたLiイオン伝導性および耐Li還元性を有する耐リチウム還元層を成膜することができる耐リチウム還元層形成用組成物、かかる耐リチウム還元層形成用組成物を用いた耐リチウム還元層の成膜方法、かかる耐リチウム還元層を備えるリチウム二次電池を提供することにある。 One of the objects of the present invention is a composition for forming a lithium-resistant reduction layer capable of forming a lithium-resistant reduction layer having excellent Li ion conductivity and Li-reduction resistance, and a composition for forming such a lithium-resistant reduction layer. An object of the present invention is to provide a method for forming a lithium-resistant reduction layer using an object, and a lithium secondary battery including such a lithium-resistant reduction layer.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の耐リチウム還元層形成用組成物は、溶媒と、
リチウム化合物と、ランタン化合物と、ジルコニウム化合物と、金属Mを備える化合物と、を含み、
前記リチウム化合物、前記ランタン化合物、前記ジルコニウム化合物および前記金属Mを備える化合物のそれぞれは前記溶媒に対して溶解性を示し、
一般式(I)で表される化合物における化学量論組成に対して、前記リチウム化合物が1.05倍以上2.50倍以下であり、
前記一般式(I)で表される化合物における化学量論組成に対して、前記ランタン化合物が0.70倍以上1.00倍以下であり、
前記一般式(I)で表される化合物における化学量論組成に対して、前記ジルコニウム化合物が0.70倍以上1.00倍以下であり、
前記一般式(I)で表される化合物における化学量論組成に対して、前記金属Mを備える化合物が等倍に含む、ことを特徴とする。
Li7−xLa3(Zr2−x,Mx)O12 ・・・ (I)
[式中、金属MはNb、Sc、Ti、V、Y、Hf、Ta、Al、Si、Ga、Ge、Sn、およびSbのうちの少なくとも1種を表し、Xは0〜2を表す。]
Such an object is achieved by the present invention described below.
The composition for forming a lithium-resistant reduction layer of the present invention comprises a solvent,
A lithium compound, a lanthanum compound, a zirconium compound, and a compound comprising a metal M,
Each of the lithium compound, the lanthanum compound, the zirconium compound and the compound comprising the metal M exhibits solubility in the solvent,
The lithium compound is 1.05 to 2.50 times the stoichiometric composition in the compound represented by the general formula (I),
The lanthanum compound is 0.70 times or more and 1.00 times or less with respect to the stoichiometric composition in the compound represented by the general formula (I),
The zirconium compound is 0.70 times or more and 1.00 times or less with respect to the stoichiometric composition in the compound represented by the general formula (I),
The compound including the metal M is included in the same amount as the stoichiometric composition in the compound represented by the general formula (I).
Li 7-x La 3 (Zr 2-x, M x) O 12 ··· (I)
[Wherein, metal M represents at least one of Nb, Sc, Ti, V, Y, Hf, Ta, Al, Si, Ga, Ge, Sn, and Sb, and X represents 0-2. ]
このような組成比の耐リチウム還元層形成用組成物によれば、優れたLiイオン伝導性および耐Li還元性を有する耐リチウム還元層を成膜することができる。 According to the composition for forming a lithium-resistant reduction layer having such a composition ratio, a lithium-resistant reduction layer having excellent Li ion conductivity and Li-resistance can be formed.
本発明の耐リチウム還元層形成用組成物では、前記リチウム化合物は、リチウム金属塩化合物およびリチウムアルコキシド化合物のうちの少なくとも1種であり、
前記ランタン化合物は、ランタン金属塩化合物およびランタンアルコキシド化合物のうちの少なくとも1種であり、
前記ジルコニウム化合物は、ジルコニウム金属塩化合物およびジルコニウムアルコキシド化合物のうちの少なくとも1種であり、
前記金属Mを備える化合物は、前記金属Mの金属塩化合物および金属アルコキシド化合物のうちの少なくとも1種であることが好ましい。
In the composition for forming a lithium-resistant reduction layer according to the present invention, the lithium compound is at least one of a lithium metal salt compound and a lithium alkoxide compound,
The lanthanum compound is at least one of a lanthanum metal salt compound and a lanthanum alkoxide compound,
The zirconium compound is at least one of a zirconium metal salt compound and a zirconium alkoxide compound,
The compound including the metal M is preferably at least one of a metal salt compound of the metal M and a metal alkoxide compound.
これにより、これらの化合物の混合物である耐リチウム還元層形成用組成物から前記一般式(I)で表される化合物を高い生成率で得ることができる。 Thereby, the compound represented with the said general formula (I) can be obtained with a high production rate from the composition for lithium-resistant reduction layer formation which is a mixture of these compounds.
本発明の耐リチウム還元層形成用組成物では、前記溶媒は、水、単一の有機溶媒、水と少なくとも1種の有機溶媒を含む混合溶媒、および、少なくとも2種類以上の有機溶媒を含む混合溶媒のいずれかであることが好ましい。 In the composition for forming a lithium-resistant reduction layer according to the present invention, the solvent is water, a single organic solvent, a mixed solvent containing water and at least one organic solvent, and a mixture containing at least two organic solvents. It is preferably one of the solvents.
これにより、リチウム化合物、ランタン化合物、ジルコニウム化合物および前記金属Mを備える化合物を、それぞれ、耐リチウム還元層形成用組成物中において、確実に溶解させることができる。 Thereby, a lithium compound, a lanthanum compound, a zirconium compound, and the compound provided with the said metal M can be reliably dissolved in the composition for lithium-resistant reduction layer formation, respectively.
本発明の耐リチウム還元層の成膜方法は、本発明の耐リチウム還元層形成用組成物を用いて液状被膜を形成する第1の工程と、
前記液状被膜を加熱する第2の工程と、を含み、
前記一般式(I)で表される化合物を含む耐リチウム還元層を得ることを特徴する。
The method for forming a lithium-resistant reduction layer according to the present invention includes a first step of forming a liquid film using the composition for forming a lithium-resistant reduction layer according to the present invention,
A second step of heating the liquid coating,
A lithium-resistant reduction layer containing the compound represented by the general formula (I) is obtained.
このような耐リチウム還元層の成膜方法により、優れたLiイオン伝導性および耐Li還元性を有する耐リチウム還元層を成膜することができる。 By such a method of forming a lithium-resistant reduction layer, a lithium-resistant reduction layer having excellent Li ion conductivity and Li reduction resistance can be formed.
本発明の耐リチウム還元層の成膜方法では、前記液状被膜は、塗付法を用いて形成されることが好ましい。 In the method for forming a lithium-resistant reduction layer according to the present invention, the liquid film is preferably formed using a coating method.
塗布法によれば、均一な膜厚の液状被膜ひいては耐リチウム還元層を容易に形成することができる。 According to the coating method, it is possible to easily form a liquid film having a uniform film thickness and thus a lithium-resistant reduction layer.
本発明の耐リチウム還元層の成膜方法では、前記第2の工程は、前記液状被膜を乾燥する第1の加熱処理と、リチウム、ランタン、ジルコニウムおよび前記金属Mの金属酸化物を生成する第2の加熱処理と、前記一般式(I)で表される化合物を生成、焼結する第3の加熱処理とを有することが好ましい。 In the method for forming a lithium-resistant reduction layer according to the present invention, the second step includes a first heat treatment for drying the liquid film, and a metal oxide of lithium, lanthanum, zirconium, and the metal M. 2 and a third heat treatment for producing and sintering the compound represented by the general formula (I).
これにより、耐リチウム還元層において、前記一般式(I)で表される化合物の結晶構造を、立方晶のガーネット型結晶構造を有するものとすることができ、さらに隣接する粒状をなす前記一般式(I)で表される化合物の結晶同士を焼結させたものとすることができるため、耐リチウム還元層は、より優れたイオン導電率を発揮するものとなる。 Thereby, in the lithium-resistant reduction layer, the crystal structure of the compound represented by the general formula (I) can have a cubic garnet-type crystal structure, and the general formula forming an adjacent granule Since the crystals of the compound represented by (I) can be sintered together, the lithium-resistant reduction layer exhibits better ionic conductivity.
本発明の耐リチウム還元層の成膜方法では、前記第1の加熱処理における加熱温度は、50℃以上250℃以下であることが好ましい。 In the method for forming a lithium-resistant reduction layer according to the present invention, the heating temperature in the first heat treatment is preferably 50 ° C. or higher and 250 ° C. or lower.
これにより、立方晶のガーネット型結晶構造を有する前記一般式(I)で表される化合物をより高い生成率で得ることができる。 Thereby, the compound represented with the said general formula (I) which has a cubic garnet-type crystal structure can be obtained with a higher production rate.
本発明の耐リチウム還元層の成膜方法では、前記第2の加熱処理における加熱温度は、400℃以上550℃以下であることが好ましい。 In the method for forming a lithium-resistant reduction layer according to the present invention, the heating temperature in the second heat treatment is preferably 400 ° C. or higher and 550 ° C. or lower.
これにより、立方晶のガーネット型結晶構造を有する前記一般式(I)で表される化合物をより高い生成率で得ることができる。 Thereby, the compound represented with the said general formula (I) which has a cubic garnet-type crystal structure can be obtained with a higher production rate.
本発明の耐リチウム還元層の成膜方法では、前記第3の加熱処理における加熱温度は、600℃以上900℃以下であることが好ましい。 In the method for forming a lithium-resistant reduction layer according to the present invention, the heating temperature in the third heat treatment is preferably 600 ° C. or higher and 900 ° C. or lower.
これにより、立方晶のガーネット型結晶構造を有する前記一般式(I)で表される化合物をより高い生成率で得ることができる。 Thereby, the compound represented with the said general formula (I) which has a cubic garnet-type crystal structure can be obtained with a higher production rate.
本発明のリチウム二次電池は、固体電解質層と、
前記固体電解質層に接して配置された耐リチウム還元層と、を備え、
前記耐リチウム還元層は、一般式(I)で表される化合物を含有し、
前記耐リチウム還元層と前記固体電解質層との界面は、前記耐リチウム還元層と前記固体電解質層との連続層であることを特徴とする。
Li7−xLa3(Zr2−x,Mx)O12 ・・・ (I)
[式中、金属MはNb、Sc、Ti、V、Y、Hf、Ta、Al、Si、Ga、Ge、Sn、およびSbのうちの少なくとも1種を表し、Xは0〜2を表す。]
The lithium secondary battery of the present invention comprises a solid electrolyte layer,
A lithium-resistant reduction layer disposed in contact with the solid electrolyte layer,
The lithium-resistant reduction layer contains a compound represented by the general formula (I),
The interface between the lithium-resistant reduction layer and the solid electrolyte layer is a continuous layer of the lithium-resistant reduction layer and the solid electrolyte layer.
Li 7-x La 3 (Zr 2-x, M x) O 12 ··· (I)
[Wherein, metal M represents at least one of Nb, Sc, Ti, V, Y, Hf, Ta, Al, Si, Ga, Ge, Sn, and Sb, and X represents 0-2. ]
これにより、耐リチウム還元層と固体電解質層との層間における、リチウムイオン伝導性のさらなる向上が図られる。 Thereby, the lithium ion conductivity can be further improved between the lithium-resistant reduction layer and the solid electrolyte layer.
本発明のリチウム二次電池では、更に、活物質成形体を備え、
前記活物質成形体は、表面の一部である第1の面が前記耐リチウム還元層に接し、前記第1の面以外の表面の第2の表面が前記固体電解質層に接するように設けられ、
前記第1の面において、前記耐リチウム還元層と前記活物質成形体との界面は、前記耐リチウム還元層と前記活物質成形体との連続層が形成されていることが好ましい。
The lithium secondary battery of the present invention further comprises an active material molded body,
The active material molded body is provided such that a first surface, which is a part of the surface, is in contact with the lithium-resistant reduction layer, and a second surface other than the first surface is in contact with the solid electrolyte layer. ,
In the first aspect, it is preferable that a continuous layer of the lithium-resistant reduction layer and the active material molded body is formed at the interface between the lithium-resistant reduction layer and the active material molded body.
これにより、耐リチウム還元層と固体電解質層および活物質成形体との層間における、リチウムイオン伝導性のさらなる向上が図られる。 Thereby, the further improvement of lithium ion conductivity between the layers of a lithium-resistant reduction layer, a solid electrolyte layer, and an active material molded object is achieved.
以下、本発明の耐リチウム還元層形成用組成物、耐リチウム還元層の成膜方法およびリチウム二次電池を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a composition for forming a lithium-resistant reduction layer, a method for forming a lithium-resistant reduction layer, and a lithium secondary battery according to the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
なお、以下では、本発明の耐リチウム還元層形成用組成物および耐リチウム還元層の成膜方法を説明するのに先立って、まず、本発明のリチウム二次電池について説明する。 In the following, prior to explaining the composition for forming a lithium-resistant reduction layer and the method for forming a lithium-resistant reduction layer of the present invention, first, the lithium secondary battery of the present invention will be described.
<リチウム二次電池>
<<第1実施形態>>
図1は、本発明のリチウム二次電池の第1実施形態を示す縦断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図1の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図1においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率等は適宜異ならせて記載してある。
<Lithium secondary battery>
<< First Embodiment >>
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a lithium secondary battery of the present invention. In the following, for convenience of explanation, the upper side of FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. In FIG. 1, the dimensions and ratios of the constituent elements are appropriately changed in order to make the drawing easier to see.
リチウム二次電池100は、電極複合体10と、電極複合体10上に接合された耐リチウム還元層30と、耐リチウム還元層30上に接合された電極20とを有している。このリチウム二次電池100は、いわゆる全固体リチウムイオン二次電池である。
The lithium
電極複合体10は、図1に示すように、集電体1と、活物質成形体2と、固体電解質層3と、を備えている。なお、以下では、活物質成形体2と固体電解質層3とを合わせた構成を、複合体4と称することとする。この複合体4は、集電体1と耐リチウム還元層30との間に位置して、対向する一対の面において、これらに対して互いに接合している。
As shown in FIG. 1, the
集電体1は、電池反応により生成された電流を取り出すための電極であり、複合体4の一面4aにおいて固体電解質層3から露出する活物質成形体2に接して設けられている。
The
この集電体1は、後述する活物質成形体2が正極活物質で構成される場合、正極として機能し、活物質成形体2が負極活物質で構成される場合、負極として機能する。
The
また、集電体1の形成材料(構成材料)としては、例えば、銅(Cu)、マグネシウム(Mg)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)、ゲルマニウム(Ge)、インジウム(In)、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)およびパラジウム(Pd)からなる群から選ばれる1種の金属(金属単体)や、この群から選ばれる2種以上の金属元素を含む合金等が挙げられる。
Moreover, as a forming material (component material) of the
集電体1の形状は、特に限定されず、例えば、板状、箔状、網状等をなすものが挙げられる。また、集電体1の表面は、平滑なものであってもよく、凹凸が形成されていてもよい。
The shape of the
活物質成形体2は、無機物の電極活物質を形成材料(構成材料)とした多孔質の成形体である。
The active material molded
この多孔体で構成される活物質成形体2が有する複数の細孔は、活物質成形体2の内部で互いに網目状に連通した連通孔を形成している。
The plurality of pores of the active material molded
この活物質成形体2に含まれる形成材料の種類を適宜選択することにより、集電体1は、正極にも負極にもなり得る。
The
集電体1を正極とする場合、この活物質成形体2の形成材料には、例えば、正極活物質として公知のリチウム複酸化物を用いることができる。
In the case where the
なお、本明細書において「リチウム複酸化物」とは、リチウムを必ず含み、かつ全体として2種以上の金属イオンを含む酸化物であって、オキソ酸イオンの存在が認められないものを言う。 In the present specification, the “lithium double oxide” refers to an oxide that always contains lithium and contains two or more kinds of metal ions as a whole and in which the presence of oxo acid ions is not recognized.
このようなリチウム複酸化物としては、例えば、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、Li2Mn2O3、LiFePO4、Li2FeP2O7、LiMnPO4、LiFeBO3、Li3V2(PO4)3、Li2CuO2、LiFeF3、Li2FeSiO4、Li2MnSiO4等が挙げられる。また、本明細書においては、これらのリチウム複酸化物の結晶内の一部原子が他の遷移金属、典型金属、アルカリ金属、アルカリ希土類、ランタノイド、カルコゲナイド、ハロゲン等で置換された固溶体もリチウム複酸化物に含むものとし、これら固溶体も正極活物質として用いることができる。
Examples of such lithium double oxides include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , Li 2 Mn 2 O 3 , LiFePO 4 , Li 2 FeP 2 O 7 , LiMnPO 4 , LiFeBO 3 , Li 3 V 2. (PO 4) 3, Li 2 CuO 2, LiFeF 3,
さらに、集電体1を負極とする場合、活物質成形体2の形成材料には、例えば、負極活物質として、Li4Ti5O12、Li2Ti3O7等のリチウム複酸化物を用いることができる。
Further, when the
また、活物質成形体2は、空隙率が10%以上50%以下であることが好ましく、30%以上50%以下であることがより好ましい。活物質成形体2がこのような空隙率を有することにより、活物質成形体2の細孔内の表面積を広げ、かつ活物質成形体2と固体電解質層3との接触面積を広げやすくなり、電極複合体10を用いたリチウム電池を高容量にしやすくなる。
Moreover, the porosity of the active material molded
空隙率は、例えば、(1)活物質成形体2の外形寸法から得られる、細孔を含めた活物質成形体2の体積(見かけ体積)と、(2)活物質成形体2の質量と、(3)活物質成形体2を構成する活物質の密度とから下記の式(II)に基づいて測定することができる。
The porosity is, for example, (1) the volume (apparent volume) of the active material molded
また、詳しくは後述するが、活物質成形体2の空隙率は、活物質成形体2を形成する工程において、粒子状の有機物で構成される造孔材を用いることで制御可能である。
Moreover, although mentioned later in detail, the porosity of the active material molded
活物質成形体2の抵抗率は、700Ω/cm以下であることが好ましく、100Ω/cm以下であることがより好ましい。活物質成形体2がこのような抵抗率を有することにより、電極複合体10を用いてリチウム電池を形成した際に、充分な出力が得られる。
The resistivity of the active material molded
なお、抵抗率は、活物質成形体2の表面に電極として用いる銅箔を付着し、直流分極測定を行うことにより測定することができる。
The resistivity can be measured by attaching a copper foil used as an electrode to the surface of the active material molded
固体電解質層3は、固体電解質を形成材料(構成材料)とし、活物質成形体2の細孔内を含む活物質成形体2の表面に接して設けられている。
The solid electrolyte layer 3 is provided in contact with the surface of the active material molded
固体電解質としては、後述する一般式(I)で表わされる化合物の他、例えば、SiO2−P2O5−Li2O、SiO2−P2O5−LiCl、Li2O−LiCl−B2O3、Li3.4V0.6Si0.4O4、Li14ZnGe4O16、Li3.6V0.4Ge0.6O4、Li1.3Ti1.7Al0.3(PO4)3、Li2.88PO3.73N0.14、LiNbO3、Li0.35La0.55TiO3、Li7La3Zr2O12、Li2S−SiS2、Li2S−SiS2−LiI、Li2S−SiS2−P2S5、LiPON、Li3N、LiI、LiI−CaI2、LiI−CaO、LiAlCl4、LiAlF4、LiI−Al2O3、LiF−Al2O3、LiBr−Al2O3、Li2O−TiO2、La2O3−Li2O−TiO2、Li3NI2、Li3N−LiI−LiOH、Li3N−LiCl、Li6NBr3、LiSO4、Li4SiO4、Li3PO4−Li4SiO4、Li4GeO4−Li3VO4、Li4SiO4−Li3VO4、Li4GeO4−Zn2GeO2、Li4SiO4−LiMoO4、LiSiO4−Li4ZrO4等の酸化物、硫化物、ハロゲン化物、窒化物が挙げられる。これらの固体電解質は、結晶質であってもよく、非晶質であってもよい。また、本明細書においては、これらの組成物の一部原子が他の遷移金属、典型金属、アルカリ金属、アルカリ希土類、ランタノイド、カルコゲナイド、ハロゲン等で置換された固溶体も、固体電解質として用いることができる。
The solid electrolyte, other compounds represented by the general formula (I) to be described later, for example, SiO 2 -P 2 O 5 -Li 2 O, SiO 2 -P 2 O 5 -LiCl, Li 2 O-LiCl-B 2 O 3 , Li 3.4 V 0.6 Si 0.4 O 4 , Li 14 ZnGe 4 O 16 , Li 3.6 V 0.4 Ge 0.6 O 4 , Li 1.3 Ti 1.7 Al 0.3 (PO 4 ) 3 , Li 2.88 PO 3.73 N 0.14 , LiNbO 3 , Li 0.35 La 0.55 TiO 3 , Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , Li 2 S—SiS 2, Li 2 S-SiS 2 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -P 2
なお、固体電解質として下記一般式(I)で表わされる化合物を用いることにより、固体電解質層3と、耐リチウム還元層30との界面がより均一なものとなるため、この界面におけるイオン導電率をより優れたものとすることができる。
In addition, by using the compound represented by the following general formula (I) as the solid electrolyte, the interface between the solid electrolyte layer 3 and the lithium-
固体電解質層3のイオン伝導率は、1×10−5S/cm以上であることが好ましく、5×10−5S/cm以上であることがより好ましい。固体電解質層3がこのようなイオン伝導率を有することにより、活物質成形体2の表面から離れた位置の固体電解質層3に含まれるイオンも、活物質成形体2の表面に達し、活物質成形体2における電池反応に寄与することが可能となる。そのため、活物質成形体2における活物質の利用率が向上し、容量を大きくすることができる。このとき、イオン伝導率が前記下限値未満であると、固体電解質層3の種類によっては、活物質成形体2において対極と相対する面の表層近辺の活物質しか電池反応に寄与せず、容量が低下するおそれがある。
The ionic conductivity of the solid electrolyte layer 3 is preferably 1 × 10 −5 S / cm or more, and more preferably 5 × 10 −5 S / cm or more. Since the solid electrolyte layer 3 has such ionic conductivity, ions contained in the solid electrolyte layer 3 at a position away from the surface of the active material molded
なお、「固体電解質層3のイオン伝導率」とは、固体電解質層3を構成する上述の無機電解質自身の伝導率である「バルク伝導率」と、無機電解質が結晶質である場合における結晶の粒子間の伝導率である「流界イオン伝導率」と、の総和である「総イオン伝導率」のことを言う。 The “ionic conductivity of the solid electrolyte layer 3” refers to the “bulk conductivity” that is the conductivity of the inorganic electrolyte itself that constitutes the solid electrolyte layer 3, and the crystal in the case where the inorganic electrolyte is crystalline. It means “total ionic conductivity” which is the sum of “flow field ionic conductivity” which is the conductivity between particles.
なお、固体電解質層3のイオン伝導率は、例えば、固体電解質粉末を624MPaで錠剤型にプレス成型したものを大気雰囲気下700℃で8時間焼結し、スパッタリングにより直径0.5cm、厚み100nmのプラチナ電極をプレス成型体両面に形成して交流インピーダンス法を実施することにより測定することができる。測定装置には、例えば、インピーダンスアナライザ(ソーラトロン社製、型番SI1260)を用いる。 The ionic conductivity of the solid electrolyte layer 3 is, for example, that a solid electrolyte powder press-molded into a tablet shape at 624 MPa is sintered at 700 ° C. for 8 hours in an air atmosphere, and has a diameter of 0.5 cm and a thickness of 100 nm by sputtering. It can be measured by forming platinum electrodes on both sides of the press-molded body and performing the AC impedance method. For example, an impedance analyzer (manufactured by Solartron, model number SI1260) is used as the measuring device.
また、詳しくは後述するが、複合体4の両面4a、4bは、好ましくは、製造時に研磨加工された研磨面となっており、固体電解質層3から活物質成形体2が露出している。そのため、このような研磨加工を施した場合、両面4a、4bには、研磨加工の痕跡である擦過痕(研磨痕)が残されている。
Further, as will be described in detail later, both
なお、本実施形態の電極複合体10は、活物質成形体2を成形する際に、活物質同士をつなぎ合わせるバインダーや、活物質成形体2の導電性を担保するための導電助剤などの有機物を用いることなく成形されており、ほぼ無機物のみで構成されている。具体的には、本実施形態の電極複合体10においては、複合体4(活物質成形体2および固体電解質層3)を400℃で30分加熱した時の質量減少率が、5質量%以下となっている。質量減少率は、3質量%以下が好ましく、1質量%以下がさらに好ましく、質量減少が観測されない、または誤差範囲であることが特に好ましい。すなわち、複合体4を400℃で30分加熱した時の質量減少率は0質量%以上であるとよい。複合体4がこのような質量減少率を有するため、複合体4には、所定の加熱条件で蒸発する溶媒や吸着水等の物質や、所定の加熱条件で燃焼または酸化されて気化する有機物が、構成全体に対して5質量%以下しか含まれないこととなる。
The
なお、複合体4の質量減少率は、示差熱−熱重量同時測定装置(TG−DTA)を用い、複合体4を所定の加熱条件で加熱することで、所定の加熱条件による加熱後の複合体4の質量を測定し、加熱前の質量と加熱後の質量との比から算出することができる。 Note that the mass reduction rate of the composite 4 is determined by heating the composite 4 under a predetermined heating condition using a differential thermal-thermogravimetric simultaneous measurement device (TG-DTA). The mass of the body 4 is measured and can be calculated from the ratio between the mass before heating and the mass after heating.
本実施形態の電極複合体10においては、活物質成形体2において、複数の細孔が内部で網目状に連通する連通孔を構成しており、活物質成形体2の固体部分も網目構造を形成している。例えば、正極活物質であるLiCoO2は、結晶の電子伝導性に異方性があることが知られている。そのため、LiCoO2を形成材料として活物質成形体を形成しようとすると、細孔を機械加工で形成するような、特定の方向に細孔が延在して設けられているような構成では、結晶の電子伝導性を示す方向によっては、内部で電子伝導しにくいことが考えられる。しかしながら、活物質成形体2のように細孔が網目状に連通し、活物質成形体2の固体部分が網目構造を有していると、結晶の電子伝導性またはイオン伝導性の異方性によらず、電気化学的に滑性な連続表面を形成することができる。そのため、用いる活物質の種類によらず、良好な電子伝導を担保することができる。
In the
また、本実施形態の電極複合体10においては、複合体4が上述のような構成であるため、複合体4に含まれるバインダーや導電助剤の添加量が抑制されており、バインダーや導電助剤を用いる場合と比べて、電極複合体10の単位体積あたりの容量密度が向上する。
In addition, in the
また、本実施形態の電極複合体10においては、多孔質の活物質成形体2の細孔内の表面にも固体電解質層3が接している。そのため、活物質成形体2が多孔質体ではない場合や、細孔内において固体電解質層3が形成されていない場合と比べ、活物質成形体2と固体電解質層3との接触面積が大きくなり、界面インピーダンスを低減させることができる。したがって、活物質成形体2と固体電解質層3との界面において良好な電荷移動が可能となる。
In the
さらに、本実施形態の電極複合体10においては、集電体1は、複合体4の一面に露出する活物質成形体2と接触しているのに対し、固体電解質層3は、多孔質の活物質成形体2の細孔内にまで侵入し、細孔内を含み集電体1と接する面以外の活物質成形体2の表面と接している。このような構造の電極複合体10では、集電体1と活物質成形体2との接触面積(第1の接触面積)よりも、活物質成形体2と固体電解質層3との接触面積(第2の接触面積)のほうが大きいことは明らかである。
Furthermore, in the
ここで、仮に、電極複合体が第1の接触面積と第2の接触面積とが同じ構成であると、集電体1と活物質成形体2との界面のほうが、活物質成形体2と固体電解質層3との界面よりも電荷移動が容易であるため、活物質成形体2と固体電解質層3との界面が電荷移動のボトルネックとなる。そのため、電極複合体全体としては良好な電荷移動を阻害してしまう。しかしながら、本実施形態の電極複合体10では、第1の接触面積よりも、第2の接触面積のほうが大きいことにより、上述のボトルネックを解消しやすく、電極複合体全体として良好な電荷移動が可能となる。
Here, if the electrode composite has the same configuration of the first contact area and the second contact area, the interface between the
これらのことから、以下で説明する本実施形態の製造方法で製造された、上述した構成をなす電極複合体10は、電極複合体10を用いたリチウム電池の容量を向上させ、かつ高出力とすることができる。
For these reasons, the
電極20は、耐リチウム還元層30の複合体4とは反対側の面に接して設けられている。
The
この電極20は、活物質成形体2が正極活物質で構成される場合、負極として機能し、活物質成形体2が負極活物質で構成される場合、正極として機能する。
The
この電極20の形成材料(構成材料)としては、電極20が負極の場合、例えば、リチウム(Li)が挙げられ、電極20が正極の場合、例えば、アルミニウム(Al)が挙げられる。
As a forming material (constituent material) of this
電極20の厚さは、特に限定されないが、例えば、10μm以上100μm以下であることが好ましく、10μm以上30μm以下であることがより好ましい。
Although the thickness of the
耐リチウム還元層30は、他面4bにおいて複合体4に接し、一面30aにおいて電極20に接して設けられている。この耐リチウム還元層30は、複合体4と電極20との間に位置して、対向する一対の面30a、4bにおいて、これらに対して互いに接合している。
The lithium-
このような耐リチウム還元層30を、複合体4と電極20との間に備えることで、リチウム二次電池100において、電極20と集電体1とが活物質成形体2を介して接続されるのを防止すること、すなわち短絡を防止することができる。すなわち、耐リチウム還元層30は、リチウム二次電池100における短絡を防止する短絡防止層としての機能を発揮する。
By providing such a lithium-
本発明では、この耐リチウム還元層30が、下記一般式(I)で表わされる化合物(以下、単に「化合物I」と言うこともある。)を含有する。この化合物Iは、常温においても優れたリチウムイオン伝導性および耐リチウム還元性を有するセラミックス材料である。また、かかる化合物Iを含む薄膜は、薄膜としても十分な強度を有している。そのため、この化合物Iを含む薄膜を耐リチウム還元層30にすることで、薄膜の断裂やリチウムイオンが還元することにより生じるデンドライト成長に起因する短絡の発生を抑制または防止することができる。したがって、この耐リチウム還元層30は、優れたリチウムイオン伝導性および耐リチウム還元性を発揮する。
In the present invention, this lithium-
Li7−xLa3(Zr2−x,Mx)O12 ・・・ (I)
[式中、MはNb、Sc、Ti、V、Y、Hf、Ta、Al、Si、Ga、Ge、Sn、およびSbのうちの少なくとも1種を表し、Xは0〜2を表す。]
Li 7-x La 3 (Zr 2-x, M x) O 12 ··· (I)
[Wherein, M represents at least one of Nb, Sc, Ti, V, Y, Hf, Ta, Al, Si, Ga, Ge, Sn, and Sb, and X represents 0-2. ]
化合物Iにおいて、金属Mとしては、Nb、Sc、Ti、V、Y、Hf、Ta、Al、Si、Ga、Ge、Sn、およびSbが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、Nb(ニオブ)およびTa(タンタル)のうちの少なくとも1種であることが好ましい。これにより、得られる耐リチウム還元層30をより優れたリチウムイオン伝導性および耐リチウム還元性を発揮するものとすることができるとともに、耐リチウム還元層30を薄膜としても優れた強度を備えるものとすることができる。
In the compound I, examples of the metal M include Nb, Sc, Ti, V, Y, Hf, Ta, Al, Si, Ga, Ge, Sn, and Sb, and one or more of these may be used. They can be used in combination. Among these, at least one of Nb (niobium) and Ta (tantalum) is preferable. Thus, the obtained lithium-
また、化合物I中のX、すなわち、金属Mの置換率は、できるだけ大きい方が好ましく、特に限定されるものではないが、1以上2以下であるのが好ましく、1.4以上2以下であるのがより好ましい。前記Xが小さ過ぎると、金属Mの種類等によっては、耐リチウム還元層30に、前述した機能を十分に発揮させることができないおそれがある。
Further, the substitution rate of X in the compound I, that is, the metal M is preferably as large as possible, and is not particularly limited, but is preferably 1 or more and 2 or less, and is 1.4 or more and 2 or less. Is more preferable. If the X is too small, depending on the type of the metal M or the like, the lithium-
また、化合物Iは、耐リチウム還元層30において、立方晶または正方晶のいずれの結晶構造を有するものであってもよいが、立方晶のガーネット型結晶構造を有することが好ましい。これにより、耐リチウム還元層30のイオン導電率のさらなる向上が図られる。
In addition, the compound I may have a cubic or tetragonal crystal structure in the lithium-
この耐リチウム還元層30のイオン伝導率は、1×10−5S/cm以上であることが好ましく、5×10−5S/cm以上であることがより好ましい。耐リチウム還元層30がこのようなイオン伝導率を有することにより、耐リチウム還元層30に含まれるイオンを、活物質成形体2の表面に到達させることができ、活物質成形体2における電池反応に寄与することが可能となる。そのため、活物質成形体2における活物質の利用率が向上し、容量を大きくすることができる。このとき、イオン伝導率が前記下限値未満であると、耐リチウム還元層30の種類によっては、活物質成形体2において対極と相対する面の表層近辺の活物質しか電池反応に寄与せず、容量が低下するおそれがある。
The ionic conductivity of the lithium
なお、「耐リチウム還元層30のイオン伝導率」とは、耐リチウム還元層30を構成する上述の化合物I自身の伝導率である「バルク伝導率」と、化合物Iからなる結晶の粒子間の伝導率である「流界イオン伝導率」と、の総和である「総イオン伝導率」のことを言う。
The “ionic conductivity of the lithium-
また、耐リチウム還元層30のイオン伝導率は、例えば、化合物Iの粉末を624MPaで錠剤型にプレス成型したものを大気雰囲気下700℃で8時間焼結し、スパッタリングにより直径0.5cm、厚み100nmのプラチナ電極をプレス成型体両面に形成して交流インピーダンス法を実施することにより測定することができる。測定装置には、例えば、インピーダンスアナライザ(ソーラトロン社製、型番SI1260)を用いる。
The ionic conductivity of the lithium-
さらに、耐リチウム還元層30の厚さは、特に限定されないが、例えば、1μm以上10μm以下であることが好ましく、2μm以上5μm以下であることがより好ましい。かかる厚さに設定することで、リチウムイオン伝導性と耐リチウム還元性との双方の機能を確実に発揮させることができる。
Furthermore, the thickness of the lithium-
上記のような構成の耐リチウム還元層30は、本実施形態では、図1に示すように、複合体4の他面4bに接して設けられている。また、複合体4は、他面4bにおいて、活物質成形体2と固体電解質層3との双方が露出している。そのため、耐リチウム還元層30は、他面4bにおいて、活物質成形体2と固体電解質層3との双方に接している。
In this embodiment, the lithium-
このような耐リチウム還元層30と複合体4との界面、すなわち、耐リチウム還元層30と活物質成形体2との界面、および、耐リチウム還元層30と固体電解質層3との界面では、それぞれ、耐リチウム還元層30と活物質成形体2とが固溶した連続層(固溶体)、および、耐リチウム還元層30と固体電解質層3とが固溶した連続層(固溶体)が形成されている。これにより、耐リチウム還元層30と複合体4(固体電解質層3および活物質成形体2)との界面における抵抗値が低くなり、その結果、前記界面でのリチウムイオンの受け渡しがより円滑に行われるようになる。換言すれば、耐リチウム還元層30と複合体4との層間における、リチウムイオン伝導性のさらなる向上が図られる。なお、上記のような連続層は、本発明の耐リチウム還元層形成用組成物を用いて、複合体4の他面4b上に耐リチウム還元層30を形成することにより得ることができるが、その方法(本発明の耐リチウム還元層の成膜方法)については、後述するリチウム二次電池の製造方法において詳述する。
At the interface between the lithium-
なお、化合物Iを含む薄膜で構成される耐リチウム還元層30は、化合物Iの結晶(一次粒子)が造粒することで形成された粒体(二次粒子)同士が焼結した多孔体で構成されている。そのため、耐リチウム還元層30は、網目状に連通した連通孔(細孔)を備える構成をなしているが、この連通孔には、室温で非晶質(ガラス質、アモルファス)である充填材料が充填された充填部が形成されていることが好ましい。このような充填部を設けることにより、多孔体を補強することができるため、化合物Iで構成される多孔体においてリチウムイオンの受け渡しが行われたとしても、耐リチウム還元層30における形状の安定化を図ることができる。
In addition, the lithium-
この充填部の構成材料としては、例えば、SiまたはBを含むリチウム複酸化物が挙げられ、具体的には、Li2SiO3、Li6SiO5、Li3BO3、H3BO3およびLi2+XBXC1−XO3等が挙げられ、これらのうちの1種または2種を組み合わせて用いることができる。 As a constituent material of the filling portion, for example, a lithium double oxide containing Si or B can be given. Specifically, Li 2 SiO 3 , Li 6 SiO 5 , Li 3 BO 3 , H 3 BO 3 and Li 2 + X B X C 1-X O 3 and the like can be mentioned, and one or two of these can be used in combination.
[リチウム二次電池の製造方法]
次に、図1に示す、第1実施形態のリチウム二次電池100の製造方法について説明する。
[Method for producing lithium secondary battery]
Next, a method for manufacturing the lithium
図2〜4は、図1に示すリチウム二次電池の製造方法を説明するための図である。なお、以下では、説明の便宜上、図2〜4の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図2〜4においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率等は適宜異ならせて記載してある。 2-4 is a figure for demonstrating the manufacturing method of the lithium secondary battery shown in FIG. In the following, for convenience of explanation, the upper side of FIGS. 2 to 4 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. Moreover, in FIGS. 2-4, in order to make drawing easy to see, the dimension of each component, a ratio, etc. are described changing suitably.
[1]まず、図2に示すように、成形型Fを用いて粒子状のリチウム複酸化物(以下、「活物質粒子2X」と言う。)を含む形成材料を圧縮して成形し(図2(a)参照)、その後、得られた圧縮成形物を熱処理することにより活物質成形体2を得る(図2(b)参照)。
[1] First, as shown in FIG. 2, a forming material containing a particulate lithium double oxide (hereinafter referred to as “
この熱処理は、850℃以上であって、用いるリチウム複酸化物の融点未満の処理温度で行うことが好ましい。これにより、活物質粒子2X同士を焼結させて一体化された成形体を確実に得ることができる。このような温度範囲で熱処理を行うことにより、導電助剤を添加しなくても、得られる活物質成形体2の抵抗率を好ましくは700Ω/cm以下とすることができる。これにより、得られるリチウム二次電池100は、充分な出力を備えるものとなる。
This heat treatment is preferably performed at a processing temperature of 850 ° C. or higher and lower than the melting point of the lithium double oxide to be used. Thereby, the
このとき、処理温度が850℃未満であると、用いるリチウム複酸化物の種類によっては、充分に焼結が進行しないばかりか、活物質の結晶内の電子伝導性自体が低下するため、得られるリチウム二次電池100に、所望の出力が得られなくなるおそれがある。
At this time, when the treatment temperature is less than 850 ° C., depending on the type of lithium double oxide used, not only the sintering does not proceed sufficiently, but also the electron conductivity itself in the crystal of the active material is lowered, so that it can be obtained. The lithium
また、処理温度がリチウム複酸化物の融点を上回ると、リチウム複酸化物の結晶内からリチウムイオンが過剰に揮発し、リチウム複酸化物の電子伝導性が低下することに起因して、得られる電極複合体10の容量が低下するおそれがある。
Further, when the processing temperature exceeds the melting point of the lithium double oxide, the lithium ion is excessively volatilized from within the crystal of the lithium double oxide, resulting in a decrease in the electronic conductivity of the lithium double oxide. There is a possibility that the capacity of the
したがって、適切な出力と容量を得るためには上記処理温度が850℃以上、リチウム複酸化物の融点未満であることが好ましく、875℃以上1000℃以下であることがより好ましく、900℃以上920℃以下であることがさらに好ましい。 Therefore, in order to obtain an appropriate output and capacity, the treatment temperature is preferably 850 ° C. or more and lower than the melting point of the lithium double oxide, more preferably 875 ° C. or more and 1000 ° C. or less, and 900 ° C. or more and 920 ° C. More preferably, it is not higher than ° C.
また本工程の熱処理は、5分以上36時間以下で行うことが好ましく、4時間以上14時間以下で行うことがより好ましい。 The heat treatment in this step is preferably performed for 5 minutes to 36 hours, more preferably 4 hours to 14 hours.
上記のような熱処理を施すことで、活物質粒子2X内の粒界の成長や、活物質粒子2X間の焼結が進行するため、得られる活物質成形体2が形状を保持しやすくなり、活物質成形体2のバインダーの添加量を低減することができる。また、焼結により活物質粒子2X間に結合が形成され、活物質粒子2X間の電子の移動経路が形成されるため、導電助剤の添加量も抑制できる。なお、活物質粒子2Xの形成材料としては、LiCoO2を好適に用いることができる。
By performing the heat treatment as described above, the growth of grain boundaries in the
また、得られる活物質成形体2は、活物質成形体2が有する複数の細孔が、活物質成形体2の内部で互いに網目状に連通した連通孔で構成されたものとなる。
In addition, the obtained active material molded
活物質粒子2Xの平均粒径は、300nm以上5μm以下が好ましく、450nm以上3μm以下がより好ましく、500nm以上1μm以下がさらに好ましい。このような平均粒径の活物質を用いると、得られる活物質成形体2の空隙率を、好ましくは10%以上40%以下、より好ましくは15%以上35%以下に設定することができる。これにより、活物質成形体2の細孔内の表面積を広げ、かつ活物質成形体2と固体電解質層3との接触面積を広げやすくなり、電極複合体10を用いたリチウム電池を高容量にしやすくなる。
The average particle diameter of the
活物質粒子2Xの平均粒径が前記下限値未満であると、下記液状体の種類によっては、形成される活物質成形体の細孔の半径が数十nmの微小なものになり易く、後述する工程において細孔の内部に無機固体電解質の前駆体を含む液状体を浸入させることが困難となり、その結果、細孔の内部の表面に接する固体電解質層3を形成しにくくなるおそれがある。
If the average particle diameter of the
また、活物質粒子2Xの平均粒径が前記上限値を超えると、形成される活物質成形体の単位質量当たりの表面積である比表面積が小さくなり、活物質成形体2と固体電解質層3との接触面積が小さくなる。そのため、得られる電極複合体10を用いてリチウム電池を形成した際に、充分な出力が得られなくなるおそれがある。また、活物質粒子2Xの内部から固体電解質層3までのイオン拡散距離が長くなるため、活物質粒子2Xにおいて中心付近のリチウム複酸化物は電池の機能に寄与しにくくなるおそれがある。
Moreover, when the average particle diameter of the
なお、活物質粒子2Xの平均粒径は、例えば、活物質粒子2Xをn−オクタノールに0.1質量%〜10質量%の範囲の濃度となるように分散させた後、光散乱式粒度分布測定装置(日機装社製、ナノトラックUPA−EX250)を用いて、メジアン径を求めることにより測定することができる。
The average particle diameter of the
また、活物質粒子2Xの形成に用いる形成材料には、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)やポリビニルアルコール(PVA)などの有機高分子化合物をバインダーとして添加してもよい。これらのバインダーは、本工程の熱処理において、燃焼または酸化され、量が低減する。
Further, an organic polymer compound such as polyvinylidene fluoride (PVdF) or polyvinyl alcohol (PVA) may be added as a binder to the forming material used for forming the
また、用いる形成材料には、圧粉成形時に細孔の鋳型として高分子や炭素粉末を形成材料とする粒子状の造孔材を添加することが好ましい。これらの造孔材が混入することにより、活物質成形体の空隙率を制御することが容易となる。このような造孔材は、熱処理時に燃焼や酸化により分解除去され、得られる活物質成形体では量が低減する。
造孔材の平均粒径は、好ましくは0.5μm〜10μmである。
In addition, it is preferable to add a particulate pore-forming material using a polymer or carbon powder as a forming material for pores at the time of compacting. By mixing these pore formers, it becomes easy to control the porosity of the active material molded body. Such a pore former is decomposed and removed by combustion or oxidation during heat treatment, and the amount of the resulting active material molded body is reduced.
The average particle diameter of the pore former is preferably 0.5 μm to 10 μm.
さらに、造孔材は、潮解性を有する物質を形成材料とする粒子(第1粒子)を含むと好ましい。第1粒子が潮解することにより第1粒子の周囲に生じる水が、粒子状のリチウム複酸化物をつなぎ合わせるバインダーとして機能するため、粒子状のリチウム複酸化物を圧縮成形して熱処理するまでの間、形状を維持することが可能となる。そのため、他のバインダーを添加することなく、またはバインダーの添加量を低減させながら活物質成形体を得ることができ、容易に高容量な電極複合体とすることができる。 Furthermore, it is preferable that the pore former contains particles (first particles) whose material is a deliquescent material. Since the water generated around the first particles due to the deliquescent of the first particles functions as a binder that joins the particulate lithium double oxide, the process until the particulate lithium double oxide is compression-molded and heat-treated. During this time, the shape can be maintained. Therefore, an active material molded body can be obtained without adding another binder or while reducing the amount of the binder added, and a high-capacity electrode composite can be easily obtained.
このような第1粒子としては、ポリアクリル酸を形成材料とする粒子を挙げることができる。 As such 1st particle | grains, the particle | grains which use polyacrylic acid as a forming material can be mentioned.
また、造孔材は、潮解性を有さない物質を形成材料とする粒子(第2粒子)をさらに含むと好ましい。このような第2粒子を含む造孔材は、取り扱いが容易となる。また、造孔材が潮解性を有すると、造孔材の周囲の水分量に応じて、活物質成形体の空隙率が所望の設定値から乖離することがあるが、造孔材として潮解しない第2粒子を同時に含むことで、空隙率の乖離を抑制することが可能となる。 Moreover, it is preferable that the pore former further includes particles (second particles) whose material is a material having no deliquescence. The pore former containing such second particles is easy to handle. Also, if the pore former has deliquescence, the porosity of the active material molded body may deviate from a desired set value depending on the amount of moisture around the pore former, but it does not deliquesce as a pore former. By including the second particles at the same time, it is possible to suppress the gap deviation.
[2]次いで、図3に示すように、活物質成形体2の細孔の内部を含む活物質成形体2の表面に、固体電解質層3の前駆体を含む液状体3Xを塗布し(図3(a))、その後、焼成することで前駆体を無機固体電解質として、固体電解質層3を形成する(図3(b))。
これにより、活物質成形体2と固体電解質層3とを備える複合体4が形成される。
[2] Next, as shown in FIG. 3, a liquid 3X containing a precursor of the solid electrolyte layer 3 is applied to the surface of the active material molded
Thereby, the composite body 4 including the active material molded
液状体3Xは、前駆体の他に前駆体を可溶な溶媒を含んでもよい。液状体3Xが溶媒を含む場合には、液状体3Xの塗布後、焼成の前に、適宜溶媒を除去するとよい。溶媒の除去は、加熱、減圧、送風など通常知られた方法の1種、または2種以上を組み合わせた方法を採用することができる。 The liquid 3X may include a solvent that can dissolve the precursor in addition to the precursor. When the liquid 3X includes a solvent, the solvent may be appropriately removed after the application of the liquid 3X and before firing. For the removal of the solvent, a method known in the art such as heating, reduced pressure, and air blowing, or a method combining two or more types can be employed.
ここで、流動性を有する液状体3Xを塗布して固体電解質層3を形成することから、微細な活物質成形体2の細孔の内部表面にも良好に固体電解質を形成することが可能となる。そのため、活物質成形体2と固体電解質層3との接触面積を拡大しやすく、活物質成形体2と固体電解質層3との界面の電流密度が低減され、その結果、大きな出力を容易に得ることができる。
Here, since the
液状体3Xの塗布は、活物質成形体2の細孔の内部にまで液状体3Xが浸透する方法であれば、種々の方法により行うことができる。例えば、活物質成形体2を載置しておいたところに液状体3Xを滴下することで行ってもよく、液状体3Xを貯留しているところに活物質成形体2を浸漬させることで行ってもよく、液状体3Xを貯留しているところに活物質成形体2の端部を接触させ、毛管現象を利用して細孔内に含浸させることで行ってもよい。図3(a)では、上記のうち、ディスペンサーDを用いて液状体3Xを滴下する方法を示している。
The liquid 3X can be applied by various methods as long as the liquid 3X penetrates into the pores of the active material molded
また、固体電解質層3の前駆体としては、例えば、以下の(A)(B)(C)が挙げられる。
(A)無機固体電解質が有する金属原子を無機固体電解質の組成式に従った割合で含み、酸化により無機固体電解質となる塩を有する組成物
(B)無機固体電解質が有する金属原子を無機固体電解質の組成式に従った割合で含む金属アルコキシドを有する組成物
(C)無機固体電解質微粒子、または無機固体電解質が有する金属原子を無機固体電解質の組成式に従った割合で含む微粒子ゾルを溶媒、または(A)もしくは(B)に分散させた分散液
Moreover, as a precursor of the solid electrolyte layer 3, the following (A) (B) (C) is mentioned, for example.
(A) A composition containing a metal atom contained in an inorganic solid electrolyte in a proportion according to the composition formula of the inorganic solid electrolyte, and having a salt that becomes an inorganic solid electrolyte by oxidation (B) An inorganic solid electrolyte containing a metal atom contained in the inorganic solid electrolyte (C) Inorganic solid electrolyte fine particles containing metal alkoxide in a proportion according to the composition formula of the above, or fine particle sol containing metal atoms in the inorganic solid electrolyte in a proportion according to the composition formula of the inorganic solid electrolyte, or a solvent Dispersion dispersed in (A) or (B)
なお、(A)に含まれる塩には、金属錯体を含む。また、(B)は、いわゆるゾルゲル法を用いて無機固体電解質を形成する場合の前駆体である。 In addition, the salt contained in (A) contains a metal complex. Moreover, (B) is a precursor in the case of forming an inorganic solid electrolyte using a so-called sol-gel method.
前駆体の焼成は、大気雰囲気下、上述した活物質成形体2を得るための熱処理よりも低い温度で行う。具体的には、焼成温度は、300℃以上700℃以下の温度範囲で行うとよい。焼成により前駆体から無機固体電解質が生成され、固体電解質層3が形成される。なお、固体電解質層の形成材料としては、Li0.35La0.55TiO3を好適に用いることができる。
The precursor is baked at a temperature lower than the heat treatment for obtaining the above-described active material molded
このような温度範囲で焼成することにより、活物質成形体2と固体電解質層3との界面において、それぞれを構成する元素の相互拡散による固相反応が生じ、電気化学的に不活性な副生物が生成することを抑制することができる。また、無機固体電解質の結晶性が向上し、固体電解質層3のイオン電導性を向上させることができる。加えて、活物質成形体2と固体電解質層3との界面において、焼結する部分が生じ、界面における電荷移動が容易となる。これにより、電極複合体10を用いたリチウム電池の容量や出力が向上する。
By baking in such a temperature range, a solid-phase reaction occurs due to mutual diffusion of the elements constituting each at the interface between the active material molded
焼成は、1度の熱処理で行うこととしてもよく、前駆体を前記多孔体の表面に被着させる第1の熱処理と、第1の熱処理の処理温度以上700℃以下の温度条件で加熱する第2の熱処理と、に分けて行うこととしてもよい。このような段階的な熱処理で焼成を行うことにより、固体電解質層3を所望の位置に容易に形成することができる。 The firing may be performed by a single heat treatment, and the first heat treatment for depositing the precursor on the surface of the porous body and the first heat treatment performed at a temperature condition of not less than the processing temperature of the first heat treatment and not more than 700 ° C. It is good also as performing by dividing into 2 heat processing. By firing by such stepwise heat treatment, the solid electrolyte layer 3 can be easily formed at a desired position.
[3]次いで、複合体4の両面4a、4bを研削・研磨することで、これら両面4a、4bから、活物質成形体2と固体電解質層3との双方を露出させる(図4(a)参照)。
[3] Next, both
なお、この場合、一面4aおよび他面4bには、それぞれ、研削・研磨加工の痕跡である擦過痕(研削・研磨痕)が残される。
In this case, scratch marks (grinding / polishing traces) that are traces of grinding / polishing are left on the one
なお、前記工程[2]において、複合体4を形成した際に、両面4a、4bから活物質成形体2と固体電解質層3との双方が露出することがある。この場合は、複合体4の両面4a、4bにおける研削・研磨を省略することもできる。
In the step [2], when the composite 4 is formed, both the active material molded
[4]次いで、複合体4の他面4b上に、前記化合物Iを含有する耐リチウム還元層30を形成するために用いられる耐リチウム還元層形成用組成物(本発明の耐リチウム還元層形成用組成物)を供給して液状被膜を形成し、その後、この液状被膜を加熱することにより、前記一般式(I)で表される化合物を含む耐リチウム還元層30を得る(図4(b)参照)。
[4] Next, the composition for forming a lithium-resistant reduction layer used for forming the lithium-
以下、この工程[4]について詳述する。
[4−1]まず、耐リチウム還元層形成用組成物(前駆体組成物)を調製し、その後、この耐リチウム還元層形成用組成物を用いて他面4b上に液状被膜を形成する(第1の工程)。
Hereinafter, this step [4] will be described in detail.
[4-1] First, a lithium-resistant reduction layer forming composition (precursor composition) is prepared, and then a liquid film is formed on the
耐リチウム還元層形成用組成物(本発明の耐リチウム還元層形成用組成物)は、前記化合物Iを含有する耐リチウム還元層30を形成するために用いられ、溶媒と、この溶媒に対して、それぞれ溶解性を示すリチウム化合物と、ランタン化合物と、ジルコニウム化合物と、前記金属Mを備える化合物とを含有する液状反応物であり、前記化合物Iにおける化学量論組成に対して、前記リチウム化合物が1.05倍以上2.50倍以下、前記ランタン化合物と前記ジルコニウム化合物とが0.70倍以上1.00倍以下、および前記金属Mを備える化合物が等倍に含まれるものである。
The composition for forming a lithium-resistant reduction layer (the composition for forming a lithium-resistant reduction layer of the present invention) is used for forming the lithium-
リチウム化合物、ランタン化合物、ジルコニウム化合物および前記金属Mを備える化合物は、特に限定されないが、例えば、それぞれ、リチウム、ランタン、ジルコニウムおよび前記金属Mの金属塩および金属アルコキシドのうちの少なくとも1種であることが好ましい。これにより、これらの化合物の混合物である耐リチウム還元層形成用組成物から前記化合物Iを高い生成率で得ることができる。 The lithium compound, the lanthanum compound, the zirconium compound, and the compound including the metal M are not particularly limited. For example, the lithium compound, the lanthanum compound, the zirconium compound, and the metal M may be at least one of metal salts and metal alkoxides. Is preferred. Thereby, the said compound I can be obtained with a high production rate from the composition for lithium-resistant reduction layer forming which is a mixture of these compounds.
このようなリチウム化合物(リチウム源)としては、例えば、塩化リチウム、硝酸リチウム、酢酸リチウム、水酸化リチウム、炭酸リチウムのようなリチウム金属塩、リチウムメトキシド、リチウムエトキシド、リチウムプロポキシド、リチウムイソプロポキシド、リチウムブトキシド、リチウムイソブトキシド、リチウムセカンダリーブトキシド、リチウムターシャリーブトキシド、ジピバロイルメタナトリチウムのようなリチウムアルコキシド等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of such a lithium compound (lithium source) include lithium metal salts such as lithium chloride, lithium nitrate, lithium acetate, lithium hydroxide, and lithium carbonate, lithium methoxide, lithium ethoxide, lithium propoxide, lithium isopropoxide. Examples include propoxide, lithium butoxide, lithium isobutoxide, lithium secondary butoxide, lithium tertiary butoxide, lithium alkoxide such as dipivaloylmethanatolithium, etc., and one or more of these may be used in combination Can do.
また、ランタン化合物(ランタン源)としては、例えば、塩化ランタン、硝酸ランタン、酢酸ランタンのようなランタン金属塩、ランタンメトキシド、ランタンエトキシド、ランタンプロポキシド、ランタンイソプロポキシド、ランタンブトキシド、ランタンイソブトキシド、ランタンセカンダリーブトキシド、ランタンターシャリーブトキシド、ジピバロイルメタナトランタンのようなランタンアルコキシド等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the lanthanum compound (lanthanum source) include lanthanum metal salts such as lanthanum chloride, lanthanum nitrate, and lanthanum acetate, lanthanum methoxide, lanthanum ethoxide, lanthanum propoxide, lanthanum isopropoxide, lanthanum butoxide, and lanthanum isoform. Examples include butoxide, lanthanum secondary butoxide, lanthanum tertiary butoxide, and lanthanum alkoxide such as dipivaloylmethanatrantan. One or more of these can be used in combination.
さらに、ジルコニウム化合物(ジルコニウム源)としては、例えば、塩化ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、オキシ硝酸ジルコニウム、オキシ酢酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウムのようなジルコニウム金属塩、ジルコニウムメトキシド、ジルコニウムエトキシド、ジルコニウムプロポキシド、ジルコニウムイソプロポキシド、ジルコニウムブトキシド、ジルコニウムイソブトキシド、ジルコニウムセカンダリーブトキシド、ジルコニウムターシャリーブトキシド、ジピバロイルメタナトジルコニウムのようなジルコニウムアルコキシド等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Further, as the zirconium compound (zirconium source), for example, zirconium metal salt such as zirconium chloride, zirconium oxychloride, zirconium oxynitrate, zirconium oxyacetate, zirconium acetate, zirconium methoxide, zirconium ethoxide, zirconium propoxide, zirconium Zirconium alkoxides such as isopropoxide, zirconium butoxide, zirconium isobutoxide, zirconium secondary butoxide, zirconium tertiary butoxide, dipivaloylmethanatozirconium, and the like are used, and one or more of these are used in combination. be able to.
また、前記金属Mを備える化合物としては、金属Mがニオブである場合、例えば、塩化ニオブ、オキシ塩化ニオブ、蓚酸ニオブのようなニオブ金属塩、ニオブエトキシド、ニオブプロポキシド、ニオブイソプロポキシド、ニオブセカンダリーブトキシドのようなニオブアルコキシドや、ニオブアセチルアセトン等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Further, as the compound comprising the metal M, when the metal M is niobium, for example, niobium chloride, niobium oxychloride, niobium metal salt such as niobium oxalate, niobium ethoxide, niobium propoxide, niobium isopropoxide, Examples include niobium alkoxide such as niobium secondary butoxide, niobium acetylacetone, and the like, and one or more of these can be used in combination.
また、溶媒としては、リチウム化合物、ランタン化合物、ジルコニウム化合物および前記金属Mを備える化合物を、それぞれ、溶解し得るものが用いられ、水および有機溶媒の単溶媒または混合溶媒が用いられる。これにより、リチウム化合物、ランタン化合物、ジルコニウム化合物および前記金属Mを備える化合物を、それぞれ、耐リチウム還元層形成用組成物中において、確実に溶解させることができる。 Moreover, as a solvent, what can melt | dissolve the compound provided with a lithium compound, a lanthanum compound, a zirconium compound, and the said metal M, respectively is used, and the single solvent or mixed solvent of water and an organic solvent is used. Thereby, a lithium compound, a lanthanum compound, a zirconium compound, and the compound provided with the said metal M can be reliably dissolved in the composition for lithium-resistant reduction layer formation, respectively.
有機溶媒としては、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、アリルアルコール等のアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキシレングリコール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、ジプロピレングリコール等のグリコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、アセト酢酸メチル等のエステル類、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類等が挙げられる。 Although it does not specifically limit as an organic solvent, For example, alcohol, such as methanol, ethanol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, and allyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, hexylene glycol, pentanediol, hexanediol, Glycols such as heptane diol and dipropylene glycol, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone and methyl isobutyl ketone, esters such as methyl formate, ethyl formate, methyl acetate and methyl acetoacetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol mono Ethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoe Ethers, ethers such as dipropylene glycol monomethyl ether, and the like.
また、他面4b上への液状被膜の形成は、耐リチウム還元層形成用組成物を他面4b上に供給することにより行われるが、この耐リチウム還元層形成用組成物の供給は、塗布法を用いるのが好ましい。塗布法によれば、均一な膜厚の液状被膜ひいては耐リチウム還元層30を他面4b上に容易に形成することができる。
In addition, the formation of the liquid film on the
塗布法としては、特に限定されないが、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法および液滴吐出法等が挙げられる。 The coating method is not particularly limited. For example, spin coating method, casting method, micro gravure coating method, gravure coating method, bar coating method, roll coating method, wire bar coating method, dip coating method, spray coating method, screen Examples thereof include a printing method, a flexographic printing method, an offset printing method, a micro contact printing method, and a droplet discharge method.
また、耐リチウム還元層形成用組成物には、リチウム化合物と、ランタン化合物と、ジルコニウム化合物と、前記金属Mを備える化合物とが上述したような組成比で含まれており、これにより、耐リチウム還元層形成用組成物のゲル化が長期に亘って抑制または防止され、耐リチウム還元層形成用組成物は、ゾルの状態を、長期間、安定的に維持し得るものとなる。そのため、他面4b上に耐リチウム還元層形成用組成物を供給することにより形成される液状被膜を、より均一な厚さを備えるものとして得ることができる。したがって、次工程[4−2]で得られる耐リチウム還元層を、より均一な厚さを備えるものとすることができる。
Further, the composition for forming a lithium-resistant reduction layer includes a lithium compound, a lanthanum compound, a zirconium compound, and a compound including the metal M in the composition ratio as described above. Gelation of the reduction layer forming composition is suppressed or prevented over a long period of time, and the lithium resistant reduction layer forming composition can stably maintain the sol state for a long period of time. Therefore, the liquid film formed by supplying the composition for forming a lithium-resistant reduction layer on the
[4−2]次に、液状被膜を加熱することにより、他面4b上に、化合物Iを含む耐リチウム還元層30を形成する(第2の工程)。
[4-2] Next, the liquid coating is heated to form a lithium-
ここで、本発明では、液状被膜を構成する耐リチウム還元層形成用組成物に含まれるリチウム化合物と、ランタン化合物と、ジルコニウム化合物と、前記金属Mを備える化合物とが特定の範囲内の組成比となっている。すなわち、化合物Iにおける化学量論組成に対して、リチウム化合物が1.05倍以上2.50倍以下、ランタン化合物とジルコニウム化合物とが0.70倍以上1.00倍以下、および前記金属Mを備える化合物が等倍の組成比となっている。このような組成比とすることで、液状被膜(耐リチウム還元層形成用組成物)を加熱することで生じる液相反応により生成されるセラミックス材料を、化合物Iのものとして高い生成率で得ることができる。そのため、この化合物Iを含む耐リチウム還元層30は、優れたLiイオン伝導性および耐Li還元性を発揮するものとなる。
Here, in the present invention, the composition ratio of the lithium compound, the lanthanum compound, the zirconium compound, and the compound comprising the metal M included in the lithium-resistant reduction layer forming composition constituting the liquid film is within a specific range. It has become. That is, with respect to the stoichiometric composition in Compound I, the lithium compound is 1.05 to 2.50 times, the lanthanum compound and the zirconium compound are 0.70 to 1.00 times, and the metal M is The provided compound has an equal composition ratio. By using such a composition ratio, a ceramic material produced by a liquid phase reaction generated by heating a liquid coating (composition for forming a lithium-resistant reduction layer) can be obtained as a compound I with a high production rate. Can do. Therefore, the lithium-
このように、本発明の耐リチウム還元層形成用組成物を用いることで、液状被膜(耐リチウム還元層形成用組成物)を加熱するという1工程で、化合物Iを生成して、この化合物Iを含む耐リチウム還元層30を成膜することができる。
Thus, by using the composition for forming a lithium-resistant reduction layer according to the present invention, compound I is produced in one step of heating a liquid film (composition for forming a lithium-resistant reduction layer). The lithium-
なお、液状被膜(液状材料)である耐リチウム還元層形成用組成物を、加熱(熱処理)することで、化合物Iが得られるのは、前述したリチウム化合物、ランタン化合物、ジルコニウム化合物および前記金属Mを備える化合物の種類に関係せず、これらの化合物の組成比に依存することが、本発明者の検討により明らかとなっている。 In addition, by heating (heat treatment) the composition for forming a lithium-resistant reduction layer that is a liquid film (liquid material), the compound I can be obtained by the above-described lithium compound, lanthanum compound, zirconium compound, and the metal M It is clear from the study of the present inventor that it depends on the composition ratio of these compounds regardless of the type of the compound comprising
例えば、リチウム化合物として炭酸リチウムを用いた場合、炭酸リチウムは焼結助剤としても機能し、化合物Iの結晶化(粒成長)が促進される焼結効果が得られるが、リチウム化合物が2.50倍超(例えば3.0倍)となると、化合物Iの分解が生じ、夾雑物であるLa2Zr2O3およびLa2O3が生成される。また、リチウム化合物が1.05倍量未満では、夾雑物であるLa2Zr2O3が生成されるとともに、炭酸リチウムによる焼結効果が十分に得られない。 For example, when lithium carbonate is used as the lithium compound, the lithium carbonate also functions as a sintering aid, and a sintering effect that promotes crystallization (grain growth) of the compound I is obtained. When it exceeds 50 times (for example, 3.0 times), decomposition of Compound I occurs and La 2 Zr 2 O 3 and La 2 O 3 that are impurities are generated. On the other hand, when the amount of the lithium compound is less than 1.05 times, La 2 Zr 2 O 3 which is a contaminant is generated, and the sintering effect by lithium carbonate cannot be sufficiently obtained.
さらに、リチウム化合物は、1.05倍以上2.50倍以下であれば良いが、1.25倍以上2.50倍以下であることが好ましい。これにより、より微細な粒径を有する化合物Iの結晶(一次粒子)が生成されるため、この一次粒子が造粒することで形成された粒体(二次粒子)同士が焼結した多孔体の空隙率を低く設定することが可能となるため、耐リチウム還元層30のイオン伝導率の向上を図ることができる。
Further, the lithium compound may be 1.05 times or more and 2.50 times or less, but preferably 1.25 times or more and 2.50 times or less. As a result, crystals of compound I (primary particles) having a finer particle diameter are generated, and therefore, the porous body obtained by sintering the particles (secondary particles) formed by granulating the primary particles. Therefore, the ion conductivity of the lithium-
また、ランタン化合物およびジルコニウム化合物が、それぞれ0.70倍量未満の場合には、夾雑物であるLa2Zr2O3が生成するとともに、化合物Iの生成率が極端に低下する傾向を示す。また、ランタン化合物およびジルコニウム化合物が、それぞれ1.00倍超の場合には、夾雑物であるLa2Zr2O3が生成する傾向を示す。 Further, when the lanthanum compound and the zirconium compound are each less than 0.70 times the amount, impurities La 2 Zr 2 O 3 are produced and the production rate of the compound I tends to be extremely lowered. In addition, when the lanthanum compound and the zirconium compound are each more than 1.00 times, La 2 Zr 2 O 3 that is a contaminant tends to be generated.
この液状被膜(液状材料)の加熱は、その最高温度を900℃以下とする温度条件で行うことが好ましく、800℃以下とする温度条件で行うことがより好ましい。これにより、加熱により生成される化合物Iの結晶構造を、立方晶のガーネット型結晶構造を有するものとすることができる。その結果、得られる耐リチウム還元層30は、より優れたイオン導電率を発揮するものとなる。また、最高温度を800℃以下とする低温領域で加熱することにより、複合体4が備える活物質成形体2および固体電解質層3の構成材料の変質・劣化を的確に抑制または防止することができる。
The heating of the liquid film (liquid material) is preferably performed under a temperature condition where the maximum temperature is 900 ° C. or less, and more preferably under a temperature condition where the maximum temperature is 800 ° C. or less. Thereby, the crystal structure of Compound I produced by heating can have a cubic garnet-type crystal structure. As a result, the resulting lithium
また、液状被膜(液状材料)の加熱は、第1の加熱処理と、第2の加熱処理と、化合物Iを焼結する第3の加熱処理とを有する多段階とすることが好ましい。このような多段階の加熱処理では、第1の加熱処理において、液状被膜を乾燥させ、第2の加熱処理において、リチウム、ランタン、ジルコニウムおよび前記金属Mの金属酸化物を生成する。例えば、Liについては、Li2O経由で、空気中のCO2と反応させることで、Li2CO3が生成する。そして、第3の加熱処理において、化合物Iを生成させるとともに、生成した化合物Iの結晶を粒成長させた後、粒状となった化合物Iの結晶を焼結する。すなわち、第1の加熱処理において、液状被膜を乾燥させ、第2の加熱処理において、化合物Iを構成する各金属成分の酸化物生成させる。そして、第3の加熱処理において、化合物Iを生成すると共に、結晶を留成長させ、粒状となった化合物Iの結晶を焼結する。 The heating of the liquid film (liquid material) is preferably performed in multiple stages including a first heat treatment, a second heat treatment, and a third heat treatment for sintering the compound I. In such a multi-stage heat treatment, the liquid film is dried in the first heat treatment, and a metal oxide of lithium, lanthanum, zirconium and the metal M is generated in the second heat treatment. For example, Li 2 CO 3 is produced by reacting with CO 2 in the air via Li 2 O. Then, in the third heat treatment, the compound I is generated, the generated compound I crystals are grown, and then the granulated compound I crystals are sintered. That is, in the first heat treatment, the liquid film is dried, and in the second heat treatment, an oxide of each metal component constituting the compound I is generated. Then, in the third heat treatment, Compound I is generated and crystals are grown by distillation to sinter the granular Compound I crystals.
このような段階を経て、化合物Iを含む耐リチウム還元層30を成膜することで、耐リチウム還元層30において、化合物Iの結晶構造を、立方晶のガーネット型結晶構造を有するものとすることができ、さらに隣接する粒状をなす化合物Iの結晶同士を焼結されたものとすることができるため、耐リチウム還元層30は、より優れたイオン導電率を発揮するものとなる。
Through such steps, the lithium-
この場合、第1の加熱処理における加熱温度は、50℃以上250℃以下であることが好ましく、150℃以上200℃以下であることがより好ましい。 In this case, the heating temperature in the first heat treatment is preferably 50 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, and more preferably 150 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.
また、第2の加熱処理における加熱温度は、400℃以上550℃以下であることが好ましく、500℃以上550℃以下であることがより好ましい。 The heating temperature in the second heat treatment is preferably 400 ° C. or higher and 550 ° C. or lower, and more preferably 500 ° C. or higher and 550 ° C. or lower.
さらに、第3の加熱処理における加熱温度は、600℃以上900℃以下であることが好ましく、650℃以上800℃以下であることがより好ましい。 Furthermore, the heating temperature in the third heat treatment is preferably 600 ° C. or higher and 900 ° C. or lower, and more preferably 650 ° C. or higher and 800 ° C. or lower.
第1〜第3の加熱処理おける加熱温度を前記範囲内に設定することにより、立方晶のガーネット型結晶構造を有する化合物Iをより高い生成率で得ることができる。 By setting the heating temperature in the first to third heat treatments within the above range, the compound I having a cubic garnet crystal structure can be obtained at a higher production rate.
また、液状被膜の加熱時間は、全工程で、10分以上2時間以下であることが好ましく、10分以上1.5時間以下であることがより好ましい。 In addition, the heating time of the liquid coating is preferably 10 minutes or more and 2 hours or less, and more preferably 10 minutes or more and 1.5 hours or less in all steps.
さらに、本工程[4]では、上述のとおり、耐リチウム還元層30は、固相をなす複合体4の他面4bに、液相をなす耐リチウム還元層形成用組成物を供給することにより形成される。そのため、他面4bにおいて、他面4bから露出する活物質成形体2および固体電解質層3に耐リチウム還元層形成用組成物が濡れ広がることで液状被膜が形成され、この液状被膜が加熱されることにより、耐リチウム還元層30が成膜される。したがって、他面4bにおいて形成される、耐リチウム還元層30と活物質成形体2との界面、および、耐リチウム還元層30と固体電解質層3との界面は、それぞれ、耐リチウム還元層30と活物質成形体2とが固溶した連続層(固溶体)、および、耐リチウム還元層30と固体電解質層3とが固溶した連続層(固溶体)となっている。これにより、耐リチウム還元層30と複合体4との界面における抵抗値が低くなり、その結果、前記界面でのリチウムイオンの受け渡しがより円滑に行われるようになる。
Further, in this step [4], as described above, the lithium-
また、前述の通り、本工程[4]で得られる耐リチウム還元層30は、連通孔(細孔)を備える多孔体で構成されるが、この連通孔に、室温で非晶質である充填材料が充填された充填部を形成する場合には、本工程[4]の後に、室温で非晶質である充填材料を耐リチウム還元層30上に供給した後、前記充填材料を加熱するようにすればよい。これにより、前記充填部を確実に形成することができる。また、前記充填材料を加熱する温度は、本工程[4]における加熱条件と同様にすることができる。
In addition, as described above, the lithium-
[5]次いで、図4(c)に示すように、複合体4の一面4aにおいて集電体1を接合するとともに、耐リチウム還元層30の一面30aにおいて電極20を接合する。
[5] Next, as shown in FIG. 4C, the
集電体1の接合は、別体として形成した集電体を複合体4の一面4aに接合することによって行ってもよく、複合体4の一面4aに上述した集電体1の形成材料を成膜し、複合体4の一面4aにおいて集電体1を形成することとしてもよい。
The
また、電極20の接合は、別体として形成した電極を耐リチウム還元層30の一面30aに接合することによって行ってもよく、耐リチウム還元層30の一面30aに上述した電極20の形成材料を成膜し、耐リチウム還元層30の一面30aにおいて電極20を形成することとしてもよい。
The
なお、集電体1および電極20の成膜方法は、それぞれ、各種の物理気相成長法(PVD)および化学気相成長法(CVD)を用いることができる。
以上のような工程を経ることで、リチウム二次電池100が製造される。
Note that various physical vapor deposition methods (PVD) and chemical vapor deposition methods (CVD) can be used as the film formation methods of the
Through the steps as described above, the lithium
<<第2実施形態>>
次に、本発明のリチウム二次電池の第2実施形態について説明する。
図5は、本発明のリチウム二次電池の第2実施形態を示す縦断面図である。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the lithium secondary battery of the present invention will be described.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the lithium secondary battery of the present invention.
以下、第2実施形態のリチウム二次電池100Aについて、前記第1実施形態のリチウム二次電池100との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
Hereinafter, the lithium
図5に示すリチウム二次電池100Aは、集電体1と耐リチウム還元層30との間に、複合体4と構成が異なる複合体4Aが集電体1と耐リチウム還元層30とに接合して設けられていること以外は、図1に示すリチウム二次電池100と同様である。
In the lithium
すなわち、第2実施形態のリチウム二次電池100Aにおいて、複合体4Aは、ともに層状をなす活物質成形体2Aと固体電解質層3Aとが、集電体1側から電極20側にこの順で積層された構成をなしており、複合体4の一面4aは、活物質成形体2A単独で構成され、複合体4の他面4bは、固体電解質層3A単独で構成されている。
That is, in the lithium
このようなリチウム二次電池100Aでは、固体電解質層3Aと耐リチウム還元層30とは、互いに積層された構成をなし、耐リチウム還元層30と固体電解質層3Aとの界面は、前記第1実施形態と同様に、耐リチウム還元層30と固体電解質層3Aとが固溶した連続層(固溶体)が形成されている。これにより、耐リチウム還元層30と複合体4A(固体電解質層3A)との界面における抵抗値が低くなり、その結果、前記界面でのリチウムイオンの受け渡しがより円滑に行われるようになる。
In such a lithium
このような第2実施形態のリチウム二次電池100Aによっても、前記第1実施形態と同様の効果が得られる。
The effect similar to that of the first embodiment can be obtained by the lithium
以上、本発明の耐リチウム還元層形成用組成物、耐リチウム還元層の成膜方法およびリチウム二次電池を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。 As mentioned above, although the composition for lithium-resistant reduction layer formation of this invention, the film-forming method of a lithium-resistant reduction layer, and the lithium secondary battery were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to this. .
例えば、本発明のリチウム二次電池における各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。 For example, the configuration of each part in the lithium secondary battery of the present invention can be replaced with any configuration having the same function. In addition, any other component may be added to the present invention. Further, the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.
さらに、本発明の耐リチウム還元層の成膜方法には、1または2以上の任意の工程が追加されていてもよい。 Furthermore, one or two or more arbitrary steps may be added to the method for forming a lithium-resistant reduction layer according to the present invention.
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.各金属化合物溶液の調製
<1.0mol/kg 硝酸リチウムのブタノール溶液の調製>
マグネチックスターラーバーを入れた30gのパイレックス(登録商標)製試薬ビンに、硝酸リチウム1.3789g、及びブタノール18.6211gを秤量し、マグネチックスターラーを用いて、室温にて30分間撹拌し、硝酸リチウムを完全に溶解し、1.0mol/kg濃度の硝酸リチウムのブタノール溶液を得た。
Next, specific examples of the present invention will be described.
1. Preparation of each metal compound solution <Preparation of 1.0 mol / kg lithium nitrate in butanol>
In a 30-g Pyrex (registered trademark) reagent bottle containing a magnetic stirrer bar, weigh 1.3789 g of lithium nitrate and 18.62111 g of butanol and stir at room temperature for 30 minutes using a magnetic stirrer. Lithium was completely dissolved to obtain a butanol solution of lithium nitrate having a concentration of 1.0 mol / kg.
<1.0mol/kg 酢酸リチウムのトルエン/プロピオン酸溶液の調製>
マグネチックスターラーバーを入れた30gのパイレックス(登録商標)製試薬ビンに、酢酸リチウム1.3198g、トルエン13.0761g、及びプロピオン酸5.6041gを秤量し、温調付のマグネチックスターラーを用いて、80℃にて30分間撹拌し、酢酸リチウムを完全に溶解させ、室温迄徐冷し、1.0mol/kg濃度の酢酸リチウムのトルエン/プロピオン酸溶液を得た。
<Preparation of 1.0 mol / kg lithium acetate in toluene / propionic acid solution>
In a 30 g Pyrex (registered trademark) reagent bottle containing a magnetic stirrer bar, 1.3198 g of lithium acetate, 13.0761 g of toluene, and 5.6041 g of propionic acid are weighed, and a magnetic stirrer with temperature control is used. The mixture was stirred at 80 ° C. for 30 minutes to completely dissolve lithium acetate and slowly cooled to room temperature to obtain a toluene / propionic acid solution of lithium acetate having a concentration of 1.0 mol / kg.
<1.0mol/kg 酢酸リチウムのプロピオン酸溶液の調製>
マグネチックスターラーバーを入れた30gのパイレックス(登録商標)製試薬ビンに、酢酸リチウム1.3198g、及びプロピオン酸18.6802gを秤量し、温調付のマグネチックスターラーを用いて、80℃にて30分間撹拌し、酢酸リチウムを完全に溶解させ、室温迄徐冷し、1.0mol/kg濃度の酢酸リチウムのプロピオン酸溶液を得た。
<Preparation of a 1.0 mol / kg lithium acetate propionic acid solution>
In a 30 g Pyrex (registered trademark) reagent bottle containing a magnetic stirrer bar, 1.3198 g of lithium acetate and 18.6802 g of propionic acid were weighed, and at 80 ° C. using a magnetic stirrer with temperature control. The mixture was stirred for 30 minutes to completely dissolve lithium acetate and slowly cooled to room temperature to obtain a propionic acid solution of lithium acetate having a concentration of 1.0 mol / kg.
<2.0mol/kg 硝酸リチウムの2−ブトキシエタノール溶液の調製>
マグネチックスターラーバーを入れた30gのパイレックス(登録商標)製試薬ビンに、硝酸リチウム2.758g、及び2−ブトキシエタノール17.242gを秤量し、温調付のマグネチックスターラーを用いて、160℃にて30分間撹拌し、硝酸リチウムを完全に溶解し、2.0mol/kg濃度の硝酸リチウムの2−ブトキシエタノール溶液を得た。
<Preparation of 2.0 mol / kg Lithium Nitrate in 2-Butoxyethanol>
Lithium nitrate 2.758 g and 2-butoxyethanol 17.242 g were weighed into a 30 g Pyrex (registered trademark) reagent bottle containing a magnetic stirrer bar, and 160 ° C. using a temperature-controlled magnetic stirrer. The mixture was stirred for 30 minutes to completely dissolve the lithium nitrate to obtain a 2-butoxyethanol solution of lithium nitrate having a concentration of 2.0 mol / kg.
<1.0mol/kg 硝酸リチウムのエタノール溶液の調製>
マグネチックスターラーバーを入れた30gのパイレックス(登録商標)製試薬ビンに、硝酸リチウム0.690g、及びエタノール9.310gを秤量し、温調付のマグネチックスターラーを用いて、160℃にて30分間撹拌し、硝酸リチウムを完全に溶解し、1.0mol/kg濃度の硝酸リチウムのエタノール溶液を得た。
<Preparation of ethanol solution of 1.0 mol / kg lithium nitrate>
In a 30-g Pyrex (registered trademark) reagent bottle containing a magnetic stirrer bar, 0.690 g of lithium nitrate and 9.310 g of ethanol are weighed, and 30 ° C. at 160 ° C. using a magnetic stirrer with temperature control. The mixture was stirred for minutes, and lithium nitrate was completely dissolved to obtain an ethanol solution of lithium nitrate having a concentration of 1.0 mol / kg.
<0.4mol/kg 2−エチルヘキサン酸ランタンのトルエン/2−ブトキシエタノール溶液の調製>
20gのパイレックス(登録商標)製試薬ビンに、2−エチルヘキサン酸ランタン2.2741g、トルエン5.4081g、及び2−ブトキシエタノール2.3178gを秤量し、室温にて超音波洗浄器にて超音波を掛け、完全に溶解させ、0.4mol/kg濃度の2−エチルヘキサン酸ランタンのトルエン/2−ブトキシエタノール溶液を得た。
<Preparation of 0.4 mol / kg lanthanum 2-ethylhexanoate in toluene / 2-butoxyethanol>
Weigh 2.2741 g of lanthanum 2-ethylhexanoate, 5.4081 g of toluene, and 2.3178 g of 2-butoxyethanol in a 20 g Pyrex (registered trademark) reagent bottle, and perform ultrasonication with an ultrasonic cleaner at room temperature. And dissolved completely to obtain a toluene / 2-butoxyethanol solution of lanthanum 2-ethylhexanoate having a concentration of 0.4 mol / kg.
<0.4mol/kg 酢酸ランタン1.5水和物のプロピオン酸溶液の調製>
マグネチックスターラーバーを入れた30gのパイレックス(登録商標)製試薬ビンに、酢酸ランタン1.5水和物2.7445g、及びプロピオン酸17.2555gを秤量し、温調付のマグネチックスターラーを用いて、80℃にて30分間撹拌し、酢酸ランタン1.5水和物を完全に溶解させ、室温迄徐冷し、0.4mol/kg濃度の酢酸ランタン1.5水和物のプロピオン酸溶液を得た。
<Preparation of 0.4 mol / kg lanthanum acetate hemihydrate in propionic acid solution>
Weigh 2.7445 g of lanthanum acetate hemihydrate and 17.2555 g of propionic acid in a 30 g Pyrex (registered trademark) reagent bottle containing a magnetic stirrer bar, and use a magnetic stirrer with temperature control. The mixture was stirred at 80 ° C. for 30 minutes to completely dissolve the lanthanum acetate hemihydrate, slowly cooled to room temperature, and a 0.4 mol / kg lanthanum acetate hemihydrate monopropionate solution. Got.
<1.0mol/kg 硝酸ランタン6水和物の2−ブトキシエタノール溶液の調製>
マグネチックスターラーバーを入れた30gのパイレックス(登録商標)製試薬ビンに、硝酸ランタン6水和物4.330g、及び2−ブトキシエタノール5.670gを秤量し、温調付のマグネチックスターラーを用いて、80℃にて30分間撹拌し、硝酸ランタン6水和物を完全に溶解させ、室温迄徐冷し、1.0mol/kg濃度の硝酸ランタン6水和物の2−ブトキシエタノール溶液を得た。
<Preparation of a 2-butoxyethanol solution of 1.0 mol / kg lanthanum nitrate hexahydrate>
Weighing 4.330 g of lanthanum nitrate hexahydrate and 5.670 g of 2-butoxyethanol in a 30 g Pyrex (registered trademark) reagent bottle containing a magnetic stirrer bar, and using a magnetic stirrer with temperature control The mixture was stirred at 80 ° C. for 30 minutes to completely dissolve the lanthanum nitrate hexahydrate and slowly cooled to room temperature to obtain a 2-butoxyethanol solution of lanthanum nitrate hexahydrate having a concentration of 1.0 mol / kg. It was.
<1.0mol/kg 硝酸ランタン6水和物のエタノール溶液の調製>
マグネチックスターラーバーを入れた30gのパイレックス(登録商標)製試薬ビンに、硝酸ランタン6水和物4.330g、及びエタノール5.670gを秤量し、温調付のマグネチックスターラーを用いて、80℃にて30分間撹拌し、硝酸ランタン6水和物を完全に溶解させ、室温迄徐冷し、1.0mol/kg濃度の硝酸ランタン6水和物のエタノール溶液を得た。
<Preparation of ethanol solution of 1.0 mol / kg lanthanum nitrate hexahydrate>
In a 30-g Pyrex (registered trademark) reagent bottle containing a magnetic stirrer bar, 4.330 g of lanthanum nitrate hexahydrate and 5.670 g of ethanol were weighed, and a temperature-controlled magnetic stirrer was used. The mixture was stirred at 0 ° C. for 30 minutes to completely dissolve lanthanum nitrate hexahydrate and slowly cooled to room temperature to obtain an ethanol solution of lanthanum nitrate hexahydrate having a concentration of 1.0 mol / kg.
<1.0mol/kg ジルコニウムブトキシドのブタノール溶液の調製>
マグネチックスターラーバーを入れた20gのパイレックス(登録商標)製試薬ビンに、ジルコニウムブトキシド3.8368g、及びブタノール6.1632gを秤量し、80℃にて30分間撹拌し、室温迄徐冷し、1.0mol/kg濃度のジルコニウムブトキシドのブタノール溶液を得た。
<Preparation of Butanol Solution of 1.0 mol / kg Zirconium Butoxide>
In a 20-g Pyrex (registered trademark) reagent bottle containing a magnetic stirrer bar, 3.8368 g of zirconium butoxide and 6.1632 g of butanol were weighed, stirred at 80 ° C. for 30 minutes, gradually cooled to room temperature, 1 A butanol solution of zirconium butoxide having a concentration of 0.0 mol / kg was obtained.
<0.4mol/kg ジルコニウムアクリレートのプロピオン酸溶液の調製>
マグネチックスターラーバーを入れた30gのパイレックス(登録商標)製試薬ビンに、ジルコニウムアクリレート3.0020g、及びプロピオン酸16.9980gを秤量し、温調付のマグネチックスターラーを用いて、80℃にて30分間撹拌し、ジルコニウムアクリレートを完全に溶解させ、室温迄徐冷し、0.4mol/kg濃度のジルコニウムアクリレートのプロピオン酸溶液を得た。
<Preparation of 0.4 mol / kg zirconium acrylate propionic acid solution>
In a 30-g Pyrex (registered trademark) reagent bottle containing a magnetic stirrer bar, 3.0020 g of zirconium acrylate and 16.9980 g of propionic acid were weighed, and at 80 ° C. using a magnetic stirrer with temperature control. The mixture was stirred for 30 minutes to completely dissolve the zirconium acrylate and slowly cooled to room temperature to obtain a propionic acid solution of zirconium acrylate having a concentration of 0.4 mol / kg.
<1.0mol/kg ジルコニウムブトキシドの2−ブトキシエタノール溶液の調製>
マグネチックスターラーバーを入れた20gのパイレックス(登録商標)製試薬ビンに、ジルコニウムブトキシド7.674g、及び2−ブトキシエタノール12.326gを秤量し、80℃にて30分間撹拌し、室温迄徐冷し、1.0mol/kg濃度のジルコニウムブトキシドの2−ブトキシエタノール溶液を得た。
<Preparation of 2-butoxyethanol solution of 1.0 mol / kg zirconium butoxide>
In a 20-g Pyrex (registered trademark) reagent bottle containing a magnetic stirrer bar, 7.67 g of zirconium butoxide and 12.326 g of 2-butoxyethanol were weighed, stirred at 80 ° C. for 30 minutes, and gradually cooled to room temperature. Thus, a 2-butoxyethanol solution of zirconium butoxide having a concentration of 1.0 mol / kg was obtained.
<1.0mol/kg ジルコニウムブトキシドのエタノール溶液の調製>
マグネチックスターラーバーを入れた20gのパイレックス(登録商標)製試薬ビンに、ジルコニウムブトキシド7.674g、及びエタノール12.326gを秤量し、80℃にて30分間撹拌し、室温迄徐冷し、1.0mol/kg濃度のジルコニウムブトキシドのエタノール溶液を得た。
<Preparation of ethanol solution of 1.0 mol / kg zirconium butoxide>
In a 20-g Pyrex (registered trademark) reagent bottle containing a magnetic stirrer bar, 7.67 g of zirconium butoxide and 12.326 g of ethanol were weighed, stirred at 80 ° C. for 30 minutes, gradually cooled to room temperature, 1 An ethanol solution of zirconium butoxide having a concentration of 0.0 mol / kg was obtained.
<1.0mol/kg ニオブペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液の調製>
マグネチックスターラーバーを入れた10gのパイレックス(登録商標)製試薬ビンに、ニオブペンタエトキシド3.1821g、及び2−ブトキシエタノール6.8179gを秤量し、温調付のマグネチックスターラーを用いて、80℃にて30分間撹拌し、室温迄徐冷し、1.0mol/kg濃度のニオブペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液を得た。
<Preparation of 1.0 mol / kg niobium pentaethoxide in 2-butoxyethanol solution>
In a 10-g Pyrex (registered trademark) reagent bottle containing a magnetic stirrer bar, 3.1821 g of niobium pentaethoxide and 6.8179 g of 2-butoxyethanol were weighed, and using a magnetic stirrer with temperature control, The mixture was stirred at 80 ° C. for 30 minutes and gradually cooled to room temperature to obtain a 2-butoxyethanol solution of niobium pentaethoxide having a concentration of 1.0 mol / kg.
<1.0mol/kg ニオブペンタブトキシドのエタノール溶液の調製>
マグネチックスターラーバーを入れた10gのパイレックス(登録商標)製試薬ビンに、ニオブペンタブトキシド3.182g、及びエタノール6.818gを秤量し、温調付のマグネチックスターラーを用いて、80℃にて30分間撹拌し、室温迄徐冷し、1.0mol/kg濃度のニオブペンタブトキシドのエタノール溶液を得た。
<Preparation of ethanol solution of 1.0 mol / kg niobium pentaboxide>
Weigh 3.182 g of niobium pentaboxide and 6.818 g of ethanol in a 10 g Pyrex (registered trademark) reagent bottle with a magnetic stirrer bar, and use a magnetic stirrer with temperature control at 80 ° C. The mixture was stirred for 30 minutes and gradually cooled to room temperature to obtain a 1.0 mol / kg niobium pentaboxide ethanol solution.
<1.0mol/kg タンタルペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液の調製>
マグネチックスターラーバーを入れた10gのパイレックス(登録商標)製試薬ビンに、タンタルペンタエトキシド3.182g、及び2−ブトキシエタノール6.818gを秤量し、温調付のマグネチックスターラーを用いて、80℃にて30分間撹拌し、室温迄徐冷し、1.0mol/kg濃度のタンタルペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液を得た。
<Preparation of 1.0 mol / kg 2-butoxyethanol solution of tantalum pentaethoxide>
In a 10-g Pyrex (registered trademark) reagent bottle containing a magnetic stirrer bar, 3.182 g of tantalum pentaethoxide and 6.818 g of 2-butoxyethanol were weighed, and a magnetic stirrer with temperature control was used. The mixture was stirred at 80 ° C. for 30 minutes and gradually cooled to room temperature to obtain a 2-butoxyethanol solution of tantalum pentaethoxide having a concentration of 1.0 mol / kg.
2.耐リチウム還元層形成用組成物の調製
<実施例1>(Li6.9La3(Zr1.9,Nb0.1)O12前駆体溶液の調製)
1.0mol/kg濃度の酢酸リチウムのプロピオン酸溶液10.350g、0.4mol/kg濃度の酢酸ランタン1.5水和物のプロピオン酸溶液6.375g、1.0mol/kg濃度のジルコニウムブトキシド1.615g、及び1.0mol/kg濃度のニオブペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液0.100gを秤量し、90℃のホットプレートにて30分間加熱混合を行い、室温迄徐冷し、Li6.9La3(Zr1.9,Nb0.1)O12前駆体溶液を得た。
2. Preparation of composition for forming lithium-resistant reduction layer <Example 1> (Preparation of Li 6.9 La 3 (Zr 1.9 , Nb 0.1 ) O 12 precursor solution)
10.350 g of a propionate solution of lithium acetate at a concentration of 1.0 mol / kg, 6.375 g of a propionate solution of lanthanum acetate hemihydrate at a concentration of 0.4 mol / kg,
<実施例2>(Li5.1La3(Zr0.1,Nb1.9)O12前駆体溶液の調製)
1.0mol/kg濃度の硝酸リチウムのブタノール溶液12.750g、0.4mol/kg濃度の2−エチルヘキサン酸ランタンのトルエン/2−ブトキシエタノール溶液5.250g、1.0mol/kg濃度のジルコニウムブトキシドのブタノール溶液0.070g、及び1.0mol/kg濃度のニオブペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液1.900gを秤量し、90℃のホットプレートにて30分間加熱混合を行い、室温迄徐冷し、Li5.1La3(Zr0.1,Nb1.9)O12前駆体溶液を得た。
<Example 2> (Preparation of Li 5.1 La 3 (Zr 0.1 , Nb 1.9 ) O 12 precursor solution)
12.750 g of a 1.0 mol / kg lithium nitrate butanol solution, 5.250 g of a 0.4 mol / kg lanthanum 2-ethylhexanoate toluene / 2-butoxyethanol solution, 1.0 mol / kg zirconium butoxide 0.070 g of butanol solution and 1.900 g of 2-butoxyethanol solution of niobium pentaethoxide at a concentration of 1.0 mol / kg are weighed and mixed on a hot plate at 90 ° C. for 30 minutes and gradually cooled to room temperature. Li 5.1 La 3 (Zr 0.1 , Nb 1.9 ) O 12 precursor solution was obtained.
<実施例3>(Li6.75La3(Zr1.75,Nb0.25)O12前駆体溶液の調製)
1.0mol/kg濃度の酢酸リチウムのトルエン/プロピオン酸溶液10.125g、0.4mol/kg濃度の2−エチルヘキサン酸ランタンのトルエン/2−ブトキシエタノール溶液5.250g、0.4mol/kg濃度のジルコニウムアクリレートのプロピオン酸溶液3.719g、及び1.0mol/kg濃度のニオブペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液0.250gを秤量し、90℃のホットプレートにて30分間加熱混合を行い、室温迄徐冷し、Li6.75La3(Zr1.75,Nb0.25)O12前駆体溶液を得た。
<Example 3> (Preparation of Li 6.75 La 3 (Zr 1.75 , Nb 0.25 ) O 12 precursor solution)
10.125 g of a toluene / propionic acid solution of lithium acetate at a concentration of 1.0 mol / kg, 5.250 g of a toluene / 2-butoxyethanol solution of lanthanum 2-ethylhexanoate at a concentration of 0.4 mol / kg, a concentration of 0.4 mol / kg Weighed 3.719 g of propionic acid solution of zirconium acrylate and 0.250 g of 2-butoxyethanol solution of niobium pentaethoxide at a concentration of 1.0 mol / kg, and heated and mixed on a hot plate at 90 ° C. for 30 minutes. The solution was gradually cooled to room temperature to obtain a Li 6.75 La 3 (Zr 1.75 , Nb 0.25 ) O 12 precursor solution.
<実施例4>(Li6.75La3(Zr1.75,Nb0.25)O12前駆体溶液の調製)
1.0mol/kg濃度の酢酸リチウムのプロピオン酸溶液10.125g、0.4mol/kg濃度の2−エチルヘキサン酸ランタンのトルエン/2−ブトキシエタノール溶液6.375g、1mol/kg濃度のジルコニウムブトキシドのブタノール溶液1.313g、及び1.0mol/kg濃度のニオブペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液0.250gを秤量し、90℃のホットプレートにて30分間加熱混合を行い、室温迄徐冷し、Li6.75La3(Zr1.75,Nb0.25)O12前駆体溶液を得た。
<Example 4> (Preparation of Li 6.75 La 3 (Zr 1.75 , Nb 0.25 ) O 12 precursor solution)
10.125 g of a propionate solution of lithium acetate at a concentration of 1.0 mol / kg, 6.375 g of a toluene / 2-butoxyethanol solution of lanthanum 2-ethylhexanoate at a concentration of 0.4 mol / kg, of zirconium butoxide at a concentration of 1 mol / kg Weigh 1.313 g of butanol solution and 0.250 g of 2-butoxyethanol solution of niobium pentaethoxide at a concentration of 1.0 mol / kg, heat and mix on a hot plate at 90 ° C. for 30 minutes, and gradually cool to room temperature. Li 6.75 La 3 (Zr 1.75 , Nb 0.25 ) O 12 precursor solution was obtained.
<実施例5>(Li6.75La3(Zr1.75,Nb0.25)O12前駆体溶液の調製)
1.0mol/kg濃度の酢酸リチウムのプロピオン酸溶液13.500g、0.4mol/kg濃度の2−エチルヘキサン酸ランタンのトルエン/2−ブトキシエタノール溶液6.000g、0.4mol/kg濃度のジルコニウムアクリレートのプロピオン酸溶液3.500g、及び1.0mol/kg濃度のニオブペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液0.250gを秤量し、90℃のホットプレートにて30分間加熱混合を行い、室温迄徐冷し、Li6.75La3(Zr1.75,Nb0.25)O12前駆体溶液を得た。
<Example 5> (Preparation of Li 6.75 La 3 (Zr 1.75 , Nb 0.25 ) O 12 precursor solution)
13.500 g of a propionate solution of lithium acetate at a concentration of 1.0 mol / kg, 6.000 g of a toluene / 2-butoxyethanol solution of lanthanum 2-ethylhexanoate at a concentration of 0.4 mol / kg, zirconium at a concentration of 0.4 mol / kg Weigh out 3.500 g of propionic acid solution of acrylate and 0.250 g of 2-butoxyethanol solution of niobium pentaethoxide at a concentration of 1.0 mol / kg, mix by heating on a hot plate at 90 ° C. for 30 minutes, and bring to room temperature. The solution was gradually cooled to obtain a Li 6.75 La 3 (Zr 1.75 , Nb 0.25 ) O 12 precursor solution.
<実施例6>(Li6.6La3(Zr1.6,Nb0.4)O12前駆体溶液の調製)
1.0mol/kg濃度の硝酸リチウムのブタノール溶液11.813g、0.4mol/kg濃度の酢酸ランタン1.5水和物のプロピオン酸溶液5.625g、1.0mol/kg濃度のジルコニウムブトキシドのブタノール溶液1.280g、及び1.0mol/kg濃度のニオブペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液0.400gを秤量し、90℃のホットプレートにて30分間加熱混合を行い、室温迄徐冷し、Li6.6La3(Zr1.6,Nb0.4)O12前駆体溶液を得た。
<Example 6> (Preparation of Li 6.6 La 3 (Zr 1.6 , Nb 0.4 ) O 12 precursor solution)
11.13 g of 1.0 mol / kg lithium nitrate butanol solution, 5.625 g of 0.4 mol / kg lanthanum acetate monohydrate propionate solution, 1.0 mol / kg zirconium butoxide butanol 1.280 g of solution and 0.400 g of niobium pentaethoxide 2-butoxyethanol solution having a concentration of 1.0 mol / kg are weighed, heated and mixed on a 90 ° C. hot plate for 30 minutes, and gradually cooled to room temperature. A Li 6.6 La 3 (Zr 1.6 , Nb 0.4 ) O 12 precursor solution was obtained.
<実施例7>(Li6.0La3(Zr1.0,Nb1.0)O12前駆体溶液の調製)
1.0mol/kg濃度の酢酸リチウムのプロピオン酸溶液13.500g、0.4mol/kg濃度の2−エチルヘキサン酸ランタンのトルエン/2−ブトキシエタノール溶液5.250g、0.4mol/kg濃度のジルコニウムアクリレートのプロピオン酸溶液1.875g、及び1.0mol/kg濃度のニオブペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液1.000gを秤量し、90℃のホットプレートにて30分間加熱混合を行い、室温迄徐冷し、Li6.0La3(Zr1.0,Nb1.0)O12前駆体溶液を得た。
<Example 7> (Preparation of Li 6.0 La 3 (Zr 1.0 , Nb 1.0 ) O 12 precursor solution)
13.500 g of a propionate solution of lithium acetate at a concentration of 1.0 mol / kg, 5.250 g of a toluene / 2-butoxyethanol solution of lanthanum 2-ethylhexanoate at a concentration of 0.4 mol / kg, zirconium at a concentration of 0.4 mol / kg Weigh 1.875 g of propionic acid solution of acrylate and 1.000 g of 2-butoxyethanol solution of niobium pentaethoxide at a concentration of 1.0 mol / kg, heat mix on a hot plate at 90 ° C. for 30 minutes, and bring to room temperature. The solution was gradually cooled to obtain a Li 6.0 La 3 (Zr 1.0 , Nb 1.0 ) O 12 precursor solution.
<実施例8>(Li5.5La3(Zr0.5,Nb1.5)O12前駆体溶液の調製)
1.0mol/kg濃度の酢酸リチウムのプロピオン酸溶液11.000g、0.4mol/kg濃度の2−エチルヘキサン酸ランタンのトルエン/2−ブトキシエタノール溶液6.000g、0.4mol/kg濃度のジルコニウムアクリレートのプロピオン酸溶液0.938g、及び1.0mol/kg濃度のニオブペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液1.500gを秤量し、90℃のホットプレートにて30分間加熱混合を行い、室温迄徐冷し、Li5.5La3(Zr0.5,Nb1.5)O12前駆体溶液を得た。
<Example 8> (Preparation of Li 5.5 La 3 (Zr 0.5 , Nb 1.5 ) O 12 precursor solution)
11.000 g of a propionic acid solution of lithium acetate at a concentration of 1.0 mol / kg, 6.000 g of a toluene / 2-butoxyethanol solution of lanthanum 2-ethylhexanoate at a concentration of 0.4 mol / kg, zirconium at a concentration of 0.4 mol / kg Weigh 0.938 g of propionic acid solution of acrylate and 1.500 g of 2-butoxyethanol solution of niobium pentaethoxide at a concentration of 1.0 mol / kg, mix by heating on a hot plate at 90 ° C. for 30 minutes, and bring to room temperature. The solution was gradually cooled to obtain a Li 5.5 La 3 (Zr 0.5 , Nb 1.5 ) O 12 precursor solution.
<実施例9>(Li6.6La3(Zr1.6,Nb0.2,Ta0.2)O12前駆体溶液の調製)
2.0mol/kg濃度の硝酸リチウムの2−ブトキシエタノール溶液6.600g、1.0mol/kg濃度の硝酸ランタン6水和物の2−ブトキシエタノール溶液2.400g、1.0mol/kg濃度のジルコニウムブトキシドの2−ブトキシエタノール溶液1.20g、1.0mol/kg濃度のニオブペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液0.200g及び1.0mol/kg濃度のタンタルペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液0.200gを秤量し、90℃のホットプレートにて30分間加熱混合を行い、室温迄徐冷し、Li6.6La3(Zr1.6,Nb0.2,Ta0.2)O12前駆体溶液を得た。
<Example 9> (Preparation of Li 6.6 La 3 (Zr 1.6 , Nb 0.2 , Ta 0.2 ) O 12 precursor solution)
2.600 g of 2-butoxyethanol solution of lithium nitrate at a concentration of 2.0 mol / kg, 2.400 g of 2-butoxyethanol solution of lanthanum nitrate hexahydrate at a concentration of 1.0 mol / kg, zirconium at a concentration of 1.0 mol / kg 1.20 g of 2-butoxyethanol solution of butoxide, 0.200 g of 2-butoxyethanol solution of niobium pentaethoxide at a concentration of 1.0 mol / kg, and 2-butoxyethanol solution of tantalum pentaethoxide at a concentration of 1.0 mol /
<実施例10>(Li6.8La3(Zr1.8,Nb0.2)O12前駆体溶液の調製)
2.0mol/kg濃度の硝酸リチウムの2−ブトキシエタノール溶液6.800g、1.0mol/kg濃度の硝酸ランタン6水和物の2−ブトキシエタノール溶液2.400g、1.0mol/kg濃度のジルコニウムブトキシドの2−ブトキシエタノール溶液1.35g及び1.0mol/kg濃度のニオブペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液0.200gを秤量し、90℃のホットプレートにて30分間加熱混合を行い、室温迄徐冷し、Li6.8La3(Zr1.8,Nb0.2)O12前駆体溶液を得た。
<Example 10> (Preparation of Li 6.8 La 3 (Zr 1.8 , Nb 0.2 ) O 12 precursor solution)
6.800 g of lithium nitrate in 2-butoxyethanol at a concentration of 2.0 mol / kg, 2.400 g of 2-butoxyethanol in lanthanum nitrate hexahydrate at a concentration of 1.0 mol / kg, zirconium at a concentration of 1.0 mol / kg 1.35 g of 2-butoxyethanol solution of butoxide and 0.200 g of 2-butoxyethanol solution of niobium pentaethoxide at a concentration of 1.0 mol / kg are weighed and mixed by heating on a 90 ° C. hot plate for 30 minutes. The solution was gradually cooled to obtain a Li 6.8 La 3 (Zr 1.8 , Nb 0.2 ) O 12 precursor solution.
<実施例11>(Li6.8La3(Zr1.8,Nb0.2)O12前駆体溶液の調製)
2.0mol/kg濃度の硝酸リチウムの2−ブトキシエタノール溶液6.800g、1.0mol/kg濃度の硝酸ランタン6水和物の2−ブトキシエタノール溶液2.400g、1.0mol/kg濃度のジルコニウムブトキシドの2−ブトキシエタノール溶液1.80g及び1.0mol/kg濃度のニオブペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液0.200gを秤量し、90℃のホットプレートにて30分間加熱混合を行い、室温迄徐冷し、Li6.8La3(Zr1.8,Nb0.2)O12前駆体溶液を得た。
<Example 11> (Preparation of Li 6.8 La 3 (Zr 1.8 , Nb 0.2 ) O 12 precursor solution)
6.800 g of lithium nitrate in 2-butoxyethanol at a concentration of 2.0 mol / kg, 2.400 g of 2-butoxyethanol in lanthanum nitrate hexahydrate at a concentration of 1.0 mol / kg, zirconium at a concentration of 1.0 mol / kg 1.80 g of 2-butoxyethanol solution of butoxide and 0.200 g of 2-butoxyethanol solution of niobium pentaethoxide at a concentration of 1.0 mol / kg are weighed and mixed by heating on a hot plate at 90 ° C. for 30 minutes. The solution was gradually cooled to obtain a Li 6.8 La 3 (Zr 1.8 , Nb 0.2 ) O 12 precursor solution.
<実施例12>(Li6.8La3(Zr1.8,Nb0.2)O12前駆体溶液の調製)
2.0mol/kg濃度の硝酸リチウムの2−ブトキシエタノール溶液5.100g、1.0mol/kg濃度の硝酸ランタン6水和物の2−ブトキシエタノール溶液2.400g、1.0mol/kg濃度のジルコニウムブトキシドの2−ブトキシエタノール溶液1.80g及び1.0mol/kg濃度のニオブペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液0.200gを秤量し、90℃のホットプレートにて30分間加熱混合を行い、室温迄徐冷し、Li6.8La3(Zr1.8,Nb0.2)O12前駆体溶液を得た。
<Example 12> (Preparation of Li 6.8 La 3 (Zr 1.8 , Nb 0.2 ) O 12 precursor solution)
2.100 g of 2-butoxyethanol solution of lithium nitrate at a concentration of 2.0 mol / kg, 2.400 g of 2-butoxyethanol solution of lanthanum nitrate hexahydrate at a concentration of 1.0 mol / kg, zirconium at a concentration of 1.0 mol / kg 1.80 g of 2-butoxyethanol solution of butoxide and 0.200 g of 2-butoxyethanol solution of niobium pentaethoxide at a concentration of 1.0 mol / kg are weighed and mixed by heating on a hot plate at 90 ° C. for 30 minutes. The solution was gradually cooled to obtain a Li 6.8 La 3 (Zr 1.8 , Nb 0.2 ) O 12 precursor solution.
<実施例13>(Li6.8La3(Zr1.8,Nb0.2)O12前駆体溶液の調製)
2.0mol/kg濃度の硝酸リチウムの2−ブトキシエタノール溶液4.250g、1.0mol/kg濃度の硝酸ランタン6水和物の2−ブトキシエタノール溶液2.400g、1.0mol/kg濃度のジルコニウムブトキシドの2−ブトキシエタノール溶液1.80g及び1.0mol/kg濃度のニオブペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液0.200gを秤量し、90℃のホットプレートにて30分間加熱混合を行い、室温迄徐冷し、Li6.8La3(Zr1.8,Nb0.2)O12前駆体溶液を得た。
<Example 13> (Preparation of Li 6.8 La 3 (Zr 1.8 , Nb 0.2 ) O 12 precursor solution)
4.250 g of 2-butoxyethanol solution of lithium nitrate having a concentration of 2.0 mol / kg, 2.400 g of 2-butoxyethanol solution of lanthanum nitrate hexahydrate having a concentration of 1.0 mol / kg, zirconium having a concentration of 1.0 mol / kg 1.80 g of 2-butoxyethanol solution of butoxide and 0.200 g of 2-butoxyethanol solution of niobium pentaethoxide at a concentration of 1.0 mol / kg are weighed and mixed by heating on a hot plate at 90 ° C. for 30 minutes. The solution was gradually cooled to obtain a Li 6.8 La 3 (Zr 1.8 , Nb 0.2 ) O 12 precursor solution.
<実施例14>(Li6.75La3(Zr1.75,Nb0.25)O12前駆体溶液の調製)
1.0mol/kg濃度の硝酸リチウムのエタノール溶液7.090g、1.0mol/kg濃度の硝酸ランタン6水和物のエタノール溶液2.400g、1.0mol/kg濃度のジルコニウムブトキシドのエタノール溶液1.75g及び1.0mol/kg濃度のニオブペンタエトキシドのエタノール溶液0.250gを秤量し、90℃のホットプレートにて30分間加熱混合を行い、室温迄徐冷し、Li6.75La3(Zr1.75,Nb0.25)O12前駆体溶液を得た。
<Example 14> (Preparation of Li 6.75 La 3 (Zr 1.75 , Nb 0.25 ) O 12 precursor solution)
7.090 g of 1.0 mol / kg concentration of lithium nitrate ethanol solution, 1.0 mol / kg concentration of lanthanum nitrate hexahydrate ethanol solution 2.400 g, 1.0 mol / kg concentration of zirconium butoxide
<比較例1>(Li6.75La3(Zr1.75,Nb0.25)O12前駆体溶液の調製)
1.0mol/kg濃度の酢酸リチウムのプロピオン酸溶液6.750g、0.4mol/kg濃度の酢酸ランタン1.5水和物のプロピオン酸溶液5.250g、0.4mol/kg濃度のジルコニウムアクリレートのプロピオン酸溶液3.063g、及び1.0mol/kg濃度のニオブペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液0.250gを秤量し、90℃のホットプレートにて30分間加熱混合を行い、室温迄徐冷し、Li6.75La3(Zr1.75,Nb0.25)O12前駆体溶液を得た。
<Comparative Example 1> (Preparation of Li 6.75 La 3 (Zr 1.75 , Nb 0.25 ) O 12 precursor solution)
6.750 g of propionate solution of lithium acetate at a concentration of 1.0 mol / kg, 5.250 g of propionate solution of lanthanum acetate hemihydrate at a concentration of 0.4 mol / kg, zirconium acrylate at a concentration of 0.4 mol / kg Weigh out 3.063 g of propionic acid solution and 0.250 g of 2-butoxyethanol solution of niobium pentaethoxide at a concentration of 1.0 mol / kg, heat and mix on a hot plate at 90 ° C. for 30 minutes, and slowly cool to room temperature Li 6.75 La 3 (Zr 1.75 , Nb 0.25 ) O 12 precursor solution was obtained.
<比較例2>(Li6.75La3(Zr1.75,Nb0.25)O12前駆体溶液の調製)
1.0mol/kg濃度の硝酸リチウムのブタノール溶液6.750g、0.4mol/kg濃度の2−エチルヘキサン酸ランタンのトルエン/2−ブトキシエタノール溶液7.875g、0.4mol/kg濃度のジルコニウムアクリレートのプロピオン酸溶液4.594g、及び1.0mol/kg濃度のニオブペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液0.250gを秤量し、90℃のホットプレートにて30分間加熱混合を行い、室温迄徐冷し、Li6.75La3(Zr1.75,Nb0.25)O12前駆体溶液を得た。
Comparative Example 2 (Preparation of Li 6.75 La 3 (Zr 1.75 , Nb 0.25 ) O 12 Precursor Solution)
6.750 g of 1.0 mol / kg lithium nitrate butanol solution, 7.875 g of 0.4 mol / kg lanthanum 2-ethylhexanoate in toluene / 2-butoxyethanol, 0.4 mol / kg zirconium acrylate Weigh 4.594 g of propionic acid solution and 0.250 g of 2-butoxyethanol solution of niobium pentaethoxide at a concentration of 1.0 mol / kg, heat and mix on a hot plate at 90 ° C. for 30 minutes, and gradually cooled, Li 6.75 La 3 (Zr 1.75 , Nb 0.25) to give the O 12 precursor solution.
<比較例3>(Li6.75La3(Zr1.75,Nb0.25)O12前駆体溶液の調製)
1.0mol/kg濃度の酢酸リチウムのプロピオン酸溶液17.213g、0.4mol/kg濃度の2−エチルヘキサン酸ランタンのトルエン/2−ブトキシエタノール溶液5.250g、0.4mol/kg濃度のジルコニウムアクリレートのプロピオン酸溶液3.062g、及び1.0mol/kg濃度のニオブペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液0.250gを秤量し、90℃のホットプレートにて30分間加熱混合を行い、室温迄徐冷し、Li6.75La3(Zr1.75,Nb0.25)O12前駆体溶液を得た。
<Comparative Example 3> (Preparation of Li 6.75 La 3 (Zr 1.75 , Nb 0.25 ) O 12 precursor solution)
17.213 g of propionate solution of lithium acetate at a concentration of 1.0 mol / kg, 5.250 g of toluene / 2-butoxyethanol solution of lanthanum 2-ethylhexanoate at a concentration of 0.4 mol / kg, zirconium at a concentration of 0.4 mol / kg Weigh 3.062 g of propionic acid solution of acrylate and 0.250 g of 2-butoxyethanol solution of niobium pentaethoxide at a concentration of 1.0 mol / kg, mix by heating on a hot plate at 90 ° C. for 30 minutes, and bring to room temperature. The solution was gradually cooled to obtain a Li 6.75 La 3 (Zr 1.75 , Nb 0.25 ) O 12 precursor solution.
<比較例4>(Li6.75La3(Zr1.75,Nb0.25)O12前駆体溶液の調製)
1.0mol/kg濃度の酢酸リチウムのプロピオン酸溶液18.563g、0.4mol/kg濃度の2−エチルヘキサン酸ランタンのトルエン/2−ブトキシエタノール溶液7.875g、0.4mol/kg濃度のジルコニウムアクリレートのプロピオン酸溶液4.594g、及び1.0mol/kg濃度のニオブペンタエトキシドの2−ブトキシエタノール溶液0.250gを秤量し、90℃のホットプレートにて30分間加熱混合を行い、室温迄徐冷し、Li6.75La3(Zr1.75,Nb0.25)O12前駆体溶液を得た。
Comparative Example 4 (Preparation of Li 6.75 La 3 (Zr 1.75 , Nb 0.25 ) O 12 Precursor Solution)
18.563 g of a propionate solution of lithium acetate at a concentration of 1.0 mol / kg, 7.875 g of a toluene / 2-butoxyethanol solution of lanthanum 2-ethylhexanoate at a concentration of 0.4 mol / kg, zirconium at a concentration of 0.4 mol / kg Weigh 4.594 g of propionic acid solution of acrylate and 0.250 g of 2-butoxyethanol solution of niobium pentaethoxide at a concentration of 1.0 mol / kg, mix by heating on a hot plate at 90 ° C. for 30 minutes, and bring to room temperature. The solution was gradually cooled to obtain a Li 6.75 La 3 (Zr 1.75 , Nb 0.25 ) O 12 precursor solution.
なお、各実施例および各比較例の耐リチウム還元層形成用組成物での、前記化合物Iにおける化学量論組成に対する、各金属化合物の倍率を表1に示す。 In addition, Table 1 shows the magnification of each metal compound with respect to the stoichiometric composition in the compound I in the lithium-resistant reduction layer forming composition of each example and each comparative example.
3.耐リチウム還元層の成膜
まず、基材として、縦20mm×横20mmの単結晶シリコン基板を用意し、この基材上に、実施例6を除く実施例1〜8および各比較例の耐リチウム還元層形成用組成物を、それぞれ、供給することにより液状被膜を形成した。
3. Formation of Lithium Resistant Reduction Layer First, as a base material, a single crystal silicon substrate having a length of 20 mm ×
次に、液状被膜を、700℃で、0.5時間加熱することにより、基材上に耐リチウム還元層を成膜した。 Next, the liquid coating was heated at 700 ° C. for 0.5 hour to form a lithium-resistant reduction layer on the substrate.
なお、実施例6の耐リチウム還元層形成用組成物については、以下のようにして、基材上に耐リチウム還元層を成膜した。 In addition, about the composition for lithium-resistant reduction layer formation of Example 6, the lithium-resistant reduction layer was formed into a film on the base material as follows.
すなわち、縦20mm×横20mmの単結晶シリコン基板上に、実施例6の耐リチウム還元層形成用組成物(前駆体溶液)をスプレー法にて塗布し、室温より10℃/分にて昇温し、180℃にて5分間溶媒乾燥を行った。さらに10℃/分にて昇温し、500℃にて10分間加熱することにより、前駆膜を得た。なお、この実施例6では、500℃にて10分間加熱した際に、硝酸リチウムのフラックス中で、単結晶シリコン基板上に、リチウム、ランタン、ジルコニウム、およびニオブの各酸化物ができ、室温への冷却過程で、酸化リチウムが空気中のCO2と反応し、炭酸リチウムを生成した。
That is, the composition for forming a lithium-resistant reduction layer (precursor solution) of Example 6 was applied by spraying onto a single
4.耐リチウム還元層の評価
4.1 I−V特性
実施例1〜8および各比較例の耐リチウム還元層形成用組成物を用いて基材上に成膜された耐リチウム還元層について、それぞれ、I−V特性を測定した。
4). 4.1 Evaluation of Lithium Resistance Reduction Layer 4.1 IV Characteristics Regarding the lithium resistance reduction layer formed on the substrate using the lithium resistance reduction layer forming compositions of Examples 1 to 8 and Comparative Examples, I-V characteristics were measured.
なお、I−V特性は、ポテンシオスタット・ガルバノスタットメータ(インターケミ社製、「μAUTOLABII」)を用いてサイクリックボルタメトリー測定にて電位窓を評価した。評価セルは、各実施例の多結晶体ペレットの片面に作動極としてAu電極を形成し、もう片面に対極としてリチウムメタルを押し付ける事で作製した。作動極の電位を−0.5Vから9V(vs.Li+/Li)の範囲で操作した。実施例1〜8において、0V(vs.Li+/Li)近傍でリチウムの溶解・析出による電流以外観察されなかった。このことから、実施例1〜8の化合物は非常に広い電位窓を持っていると言える。即ち、耐Li還元性が高いと云える。 For the IV characteristics, the potential window was evaluated by cyclic voltammetry measurement using a potentiostat / galvanostat meter (manufactured by Interchemi, “μAUTOLABII”). The evaluation cell was prepared by forming an Au electrode as a working electrode on one side of the polycrystalline pellet of each example and pressing lithium metal as a counter electrode on the other side. The working electrode was operated at a potential in the range of −0.5 V to 9 V (vs. Li + / Li). In Examples 1 to 8, no current other than lithium dissolution / precipitation was observed in the vicinity of 0 V (vs. Li + / Li). From this, it can be said that the compounds of Examples 1 to 8 have a very wide potential window. That is, it can be said that Li reduction resistance is high.
4.2 X線回折による分析
実施例1〜8および各比較例の耐リチウム還元層形成用組成物を用いて基材上に成膜された耐リチウム還元層について、それぞれ、X線回折スペクトルを取得し、得られたX線回折スペクトルについて、下記の定義に基づいて評価した。
4.2 Analysis by X-ray diffraction The X-ray diffraction spectrum of each of the lithium-resistant reduction layers formed on the substrate using the compositions for forming a lithium-resistant reduction layer of Examples 1 to 8 and Comparative Examples is shown. The acquired X-ray diffraction spectrum was evaluated based on the following definition.
すなわち、2θ≒30.7°(Li7−xLa3(Zr2−x,Nbx)O12,0<X<2)と2θ≒27.3°(La2Zr2O3)との強度比で比較して、0〜2/100であれば、夾雑物が無い(Li7−xLa3(Zr2−x,Nbx)O12,0<X<2)と云えると定義した。
That is, 2θ≈30.7 ° (Li 7−x La 3 (Zr 2−x , Nb x ) O 12 , 0 <X <2) and 2θ≈27.3 ° (La 2 Zr 2 O 3 ) compared with the intensity ratio, defined as long as 0-2 / 100, no contaminants (Li 7-x La 3 ( Zr 2-x, Nb x)
なお、参考までに、実施例1〜3、比較例1、2で測定されたX線回折スペクトルを図6に示す。 For reference, X-ray diffraction spectra measured in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in FIG.
その結果、実施例1〜実施例8では、いずれも上記の強度比が0(La2Zr2O3が存在しない)であり、比較例1〜4では、いずれも上記の強度比が100/100を超えており、主相がLa2Zr2O3であった。 As a result, in each of Examples 1 to 8, the above intensity ratio is 0 (La 2 Zr 2 O 3 is not present), and in each of Comparative Examples 1 to 4, the above intensity ratio is 100 / 100 and the main phase was La 2 Zr 2 O 3 .
5.耐リチウム還元層形成用組成物を用いた本焼成品の成形
実施例9、10、14の耐リチウム還元層形成用組成物を、それぞれ、180℃で、0.5時間加熱することにより溶媒を乾燥させ、その後、360℃で、0.5時間加熱することにより配位子を分解させた後、540℃で、1.0時間加熱することにより仮焼成を行うことで仮焼成品を得た。次いで、仮焼成品をアルミナ製ルツボに入れ、蓋をした後に、電気マッフル炉中において、700℃で、8.0時間加熱することにより本焼成を行うことで本焼成品を得た。
5. Molding of the fired product using the lithium-resistant reduction layer forming composition The compositions for forming the lithium-resistant reduction layer of Examples 9, 10 and 14 were heated at 180 ° C for 0.5 hours, respectively, to remove the solvent. After drying, the ligand was decomposed by heating at 360 ° C. for 0.5 hour, and then calcined by heating at 540 ° C. for 1.0 hour to obtain a temporarily fired product. . Next, the temporarily fired product was put in an alumina crucible, covered, and then subjected to main firing by heating at 700 ° C. for 8.0 hours in an electric muffle furnace, thereby obtaining a fired product.
また、10mφ高嵩密度のLCO(LiCoO2)ペレット(豊島社製)上に、実施例11〜13の耐リチウム還元層形成用組成物を、それぞれ、スプレー法にて塗布し、室温より10℃/分にて昇温し、180℃にて5分間溶媒乾燥を行った。さらに10℃/分にて昇温し、360℃にて5分間配位子分解を行った後に、10℃/分にて昇温し、540℃にて30分間仮焼成を行うことで、仮焼成品を得た。次いで、仮焼成品をアルミナ製ルツボに入れ、蓋をした後に、電気マッフル炉中において、700℃で、8.0時間加熱することにより本焼成を行うことでLCOペレット上に成形された本焼成品を得た。 Further, on 10mφ high bulk density of LCO (LiCoO 2) pellets (manufactured by Toshima Co.), resistant lithium reducing layer forming compositions of Examples 11-13, respectively, it was applied by a spray method, 10 ° C. above room temperature The temperature was increased at / min and solvent drying was performed at 180 ° C. for 5 minutes. Further, the temperature was raised at 10 ° C./min, and after ligand decomposition at 360 ° C. for 5 minutes, the temperature was raised at 10 ° C./min and pre-baked at 540 ° C. for 30 minutes. A fired product was obtained. Next, the pre-baked product is put in an alumina crucible, covered, and then heated in an electric muffle furnace at 700 ° C. for 8.0 hours to perform the main firing, and the main firing formed on the LCO pellets. I got a product.
6.本焼成品のX線回折による分析
実施例9〜14の耐リチウム還元層形成用組成物を用いて得られた本焼成品について、それぞれ、X線回折スペクトルを取得した、その結果を図7、8に示す。
6). Analysis by X-ray diffraction of the fired product X-ray diffraction spectra were obtained for the fired products obtained by using the lithium-resistant reduction layer forming compositions of Examples 9 to 14, and the results are shown in FIG. It is shown in FIG.
その結果、実施例9〜14では、いずれも目的とする化合物で構成される本焼成品が得られる結果となった。 As a result, in Examples 9 to 14, all of the fired products composed of the target compound were obtained.
1……集電体
2、2A……活物質成形体
2X……活物質粒子
3、3A……固体電解質層
3X……液状体
4、4A……複合体
4a、30a……一面
4b……他面
10……電極複合体
20……電極
30……耐リチウム還元層
100、100A……リチウム二次電池
D……ディスペンサー
F……成形型
1 ...
Claims (11)
リチウム化合物と、ランタン化合物と、ジルコニウム化合物と、金属Mを備える化合物と、を含み、
前記リチウム化合物、前記ランタン化合物、前記ジルコニウム化合物および前記金属Mを備える化合物のそれぞれは前記溶媒に対して溶解性を示し、
一般式(I)で表される化合物における化学量論組成に対して、前記リチウム化合物が1.05倍以上2.50倍以下であり、
前記一般式(I)で表される化合物における化学量論組成に対して、前記ランタン化合物が0.70倍以上1.00倍以下であり、
前記一般式(I)で表される化合物における化学量論組成に対して、前記ジルコニウム化合物が0.70倍以上1.00倍以下であり、
前記一般式(I)で表される化合物における化学量論組成に対して、前記金属Mを備える化合物が等倍に含む、ことを特徴とする耐リチウム還元層形成用組成物。
Li7−xLa3(Zr2−x,Mx)O12 ・・・ (I)
[式中、金属MはNb、Sc、Ti、V、Y、Hf、Ta、Al、Si、Ga、Ge、Sn、およびSbのうちの少なくとも1種を表し、Xは0〜2を表す。] A solvent,
A lithium compound, a lanthanum compound, a zirconium compound, and a compound comprising a metal M,
Each of the lithium compound, the lanthanum compound, the zirconium compound and the compound comprising the metal M exhibits solubility in the solvent,
The lithium compound is 1.05 to 2.50 times the stoichiometric composition in the compound represented by the general formula (I),
The lanthanum compound is 0.70 times or more and 1.00 times or less with respect to the stoichiometric composition in the compound represented by the general formula (I),
The zirconium compound is 0.70 times or more and 1.00 times or less with respect to the stoichiometric composition in the compound represented by the general formula (I),
The composition for forming a lithium reduction-resistant layer, characterized in that the compound comprising the metal M is contained in the same amount as the stoichiometric composition in the compound represented by the general formula (I).
Li 7-x La 3 (Zr 2-x, M x) O 12 ··· (I)
[Wherein, metal M represents at least one of Nb, Sc, Ti, V, Y, Hf, Ta, Al, Si, Ga, Ge, Sn, and Sb, and X represents 0-2. ]
前記ランタン化合物は、ランタン金属塩化合物およびランタンアルコキシド化合物のうちの少なくとも1種であり、
前記ジルコニウム化合物は、ジルコニウム金属塩化合物およびジルコニウムアルコキシド化合物のうちの少なくとも1種であり、
前記金属Mを備える化合物は、前記金属Mの金属塩化合物および金属アルコキシド化合物のうちの少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の耐リチウム還元層形成用組成物。 The lithium compound is at least one of a lithium metal salt compound and a lithium alkoxide compound,
The lanthanum compound is at least one of a lanthanum metal salt compound and a lanthanum alkoxide compound,
The zirconium compound is at least one of a zirconium metal salt compound and a zirconium alkoxide compound,
The composition for forming a lithium-resistant reduction layer according to claim 1, wherein the compound comprising the metal M is at least one of a metal salt compound and a metal alkoxide compound of the metal M.
前記液状被膜を加熱する第2の工程と、を含み、
前記一般式(I)で表される化合物を含む耐リチウム還元層を得ることを特徴する耐リチウム還元層の成膜方法。 A first step of forming a liquid film using the composition for forming a lithium-resistant reduction layer according to any one of claims 1 to 3,
A second step of heating the liquid coating,
A method for forming a lithium-resistant reduction layer comprising obtaining a lithium-resistant reduction layer containing a compound represented by the general formula (I).
固体電解質層と、
前記固体電解質層に接して配置された耐リチウム還元層と、を備え、
前記耐リチウム還元層は、一般式(I)で表される化合物を含有し、
前記耐リチウム還元層と前記固体電解質層との界面は、前記耐リチウム還元層と前記固体電解質層との連続層であることを特徴とするリチウム二次電池。
Li7−xLa3(Zr2−x,Mx)O12 ・・・ (I)
[式中、金属MはNb、Sc、Ti、V、Y、Hf、Ta、Al、Si、Ga、Ge、Sn、およびSbのうちの少なくとも1種を表し、Xは0〜2を表す。] A lithium secondary battery,
A solid electrolyte layer;
A lithium-resistant reduction layer disposed in contact with the solid electrolyte layer,
The lithium-resistant reduction layer contains a compound represented by the general formula (I),
The lithium secondary battery, wherein an interface between the lithium-resistant reduction layer and the solid electrolyte layer is a continuous layer of the lithium-resistant reduction layer and the solid electrolyte layer.
Li 7-x La 3 (Zr 2-x, M x) O 12 ··· (I)
[Wherein, metal M represents at least one of Nb, Sc, Ti, V, Y, Hf, Ta, Al, Si, Ga, Ge, Sn, and Sb, and X represents 0-2. ]
前記活物質成形体は、表面の一部である第1の面が前記耐リチウム還元層に接し、前記第1の面以外の表面の第2の表面が前記固体電解質層に接するように設けられ、
前記第1の面において、前記耐リチウム還元層と前記活物質成形体との界面は、前記耐リチウム還元層と前記活物質成形体との連続層が形成されている請求項10に記載のリチウム二次電池。 Furthermore, an active material molded body is provided,
The active material molded body is provided such that a first surface, which is a part of the surface, is in contact with the lithium-resistant reduction layer, and a second surface other than the first surface is in contact with the solid electrolyte layer. ,
11. The lithium according to claim 10, wherein, in the first surface, a continuous layer of the lithium-resistant reduction layer and the active material molded body is formed at an interface between the lithium-resistant reduction layer and the active material molded body. Secondary battery.
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017203954A1 (en) * | 2016-05-26 | 2017-11-30 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Lowly symmetric garnet-related structured solid electrolyte and lithium secondary battery |
JP2017214231A (en) * | 2016-05-30 | 2017-12-07 | 旭化成株式会社 | Method for producing complex oxide precursor |
JP6278433B2 (en) * | 2016-01-29 | 2018-02-14 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Lithium-containing garnet crystal and all-solid-state lithium ion secondary battery |
JP2018037326A (en) * | 2016-09-01 | 2018-03-08 | セイコーエプソン株式会社 | Method for manufacturing solid electrolyte molded body, method for manufacturing composite, and method for manufacturing battery |
JP2018125207A (en) * | 2017-02-02 | 2018-08-09 | トヨタ自動車株式会社 | Production method of garnet type oxide solid electrolyte |
JP2020500411A (en) * | 2016-11-08 | 2020-01-09 | フィスカー インコーポレーテッドFisker Inc. | All-solid-state Li-ion battery including mechanically flexible ceramic electrolyte and method for manufacturing the same |
JP2020064838A (en) * | 2018-10-16 | 2020-04-23 | 現代自動車株式会社Hyundai Motor Company | Manufacturing method of solid electrolyte for all-solid-state battery, solid electrolyte manufactured thereby, and all-solid-state battery including the same |
JP2020068076A (en) * | 2018-10-23 | 2020-04-30 | セイコーエプソン株式会社 | Secondary battery and method for manufacturing secondary battery, and electronic apparatus |
JP2020516579A (en) * | 2017-04-17 | 2020-06-11 | コーニング インコーポレイテッド | Lithium-garnet solid electrolyte composites, tape products, and methods thereof |
WO2020174785A1 (en) * | 2019-02-26 | 2020-09-03 | セイコーエプソン株式会社 | Precursor composition for solid electrolyte, and method for manufacturing secondary cell |
US10784534B2 (en) | 2016-03-18 | 2020-09-22 | Seiko Epson Corporation | Solid electrolyte and lithium ion battery |
JP2021082561A (en) * | 2019-11-22 | 2021-05-27 | 東邦チタニウム株式会社 | Solid electrolyte, all-solid battery, and method for manufacturing solid electrolyte |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011159528A (en) * | 2010-02-02 | 2011-08-18 | Toyota Central R&D Labs Inc | Lithium secondary battery and electrode for the same |
JP2012224520A (en) * | 2011-04-21 | 2012-11-15 | Toyota Central R&D Labs Inc | Method for producing garnet-type lithium ion-conducting oxide and garnet-type lithium ion-conducting oxide |
JP2014154237A (en) * | 2013-02-05 | 2014-08-25 | Seiko Epson Corp | Method for manufacturing electrode composite body, electrode composite body and lithium battery |
-
2015
- 2015-03-26 JP JP2015064331A patent/JP6690127B2/en active Active
-
2020
- 2020-04-03 JP JP2020067408A patent/JP2020102468A/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011159528A (en) * | 2010-02-02 | 2011-08-18 | Toyota Central R&D Labs Inc | Lithium secondary battery and electrode for the same |
JP2012224520A (en) * | 2011-04-21 | 2012-11-15 | Toyota Central R&D Labs Inc | Method for producing garnet-type lithium ion-conducting oxide and garnet-type lithium ion-conducting oxide |
JP2014154237A (en) * | 2013-02-05 | 2014-08-25 | Seiko Epson Corp | Method for manufacturing electrode composite body, electrode composite body and lithium battery |
Cited By (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10566655B2 (en) | 2016-01-29 | 2020-02-18 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Solid electrolyte material and all solid lithium ion secondary battery |
JP6278433B2 (en) * | 2016-01-29 | 2018-02-14 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Lithium-containing garnet crystal and all-solid-state lithium ion secondary battery |
JPWO2017130622A1 (en) * | 2016-01-29 | 2018-04-05 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Lithium-containing garnet crystal and all-solid-state lithium ion secondary battery |
US10784534B2 (en) | 2016-03-18 | 2020-09-22 | Seiko Epson Corporation | Solid electrolyte and lithium ion battery |
WO2017203954A1 (en) * | 2016-05-26 | 2017-11-30 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Lowly symmetric garnet-related structured solid electrolyte and lithium secondary battery |
JPWO2017203954A1 (en) * | 2016-05-26 | 2019-03-14 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Low symmetric garnet-related structure solid electrolyte and lithium ion secondary battery |
JP2017214231A (en) * | 2016-05-30 | 2017-12-07 | 旭化成株式会社 | Method for producing complex oxide precursor |
JP2018037326A (en) * | 2016-09-01 | 2018-03-08 | セイコーエプソン株式会社 | Method for manufacturing solid electrolyte molded body, method for manufacturing composite, and method for manufacturing battery |
JP2020500411A (en) * | 2016-11-08 | 2020-01-09 | フィスカー インコーポレーテッドFisker Inc. | All-solid-state Li-ion battery including mechanically flexible ceramic electrolyte and method for manufacturing the same |
JP2018125207A (en) * | 2017-02-02 | 2018-08-09 | トヨタ自動車株式会社 | Production method of garnet type oxide solid electrolyte |
JP2020516579A (en) * | 2017-04-17 | 2020-06-11 | コーニング インコーポレイテッド | Lithium-garnet solid electrolyte composites, tape products, and methods thereof |
JP7137617B2 (en) | 2017-04-17 | 2022-09-14 | コーニング インコーポレイテッド | Lithium-garnet solid electrolyte composites, tape products, and methods therefor |
US11749836B2 (en) | 2017-04-17 | 2023-09-05 | Corning Incorporated | Lithium-garnet solid electrolyte composite, tape articles, and methods thereof |
JP2020064838A (en) * | 2018-10-16 | 2020-04-23 | 現代自動車株式会社Hyundai Motor Company | Manufacturing method of solid electrolyte for all-solid-state battery, solid electrolyte manufactured thereby, and all-solid-state battery including the same |
JP7394528B2 (en) | 2018-10-16 | 2023-12-08 | 現代自動車株式会社 | A method for producing a solid electrolyte for an all-solid battery, a solid electrolyte produced by the method, and an all-solid battery containing the same |
JP2020068076A (en) * | 2018-10-23 | 2020-04-30 | セイコーエプソン株式会社 | Secondary battery and method for manufacturing secondary battery, and electronic apparatus |
JPWO2020174785A1 (en) * | 2019-02-26 | 2021-11-04 | セイコーエプソン株式会社 | Precursor composition of solid electrolyte, manufacturing method of secondary battery |
CN113490643A (en) * | 2019-02-26 | 2021-10-08 | 精工爱普生株式会社 | Precursor composition for solid electrolyte and method for producing secondary battery |
WO2020174785A1 (en) * | 2019-02-26 | 2020-09-03 | セイコーエプソン株式会社 | Precursor composition for solid electrolyte, and method for manufacturing secondary cell |
JP7002520B2 (en) | 2019-11-22 | 2022-01-20 | 東邦チタニウム株式会社 | Method for manufacturing solid electrolyte, all-solid-state battery, and solid electrolyte |
JP2021082561A (en) * | 2019-11-22 | 2021-05-27 | 東邦チタニウム株式会社 | Solid electrolyte, all-solid battery, and method for manufacturing solid electrolyte |
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