JP2016072241A - Lithium cobaltate orientated sintered plate and manufacturing method thereof, and method for forming solid electrolyte layer on lithium cobaltate orientated sintered plate - Google Patents

Lithium cobaltate orientated sintered plate and manufacturing method thereof, and method for forming solid electrolyte layer on lithium cobaltate orientated sintered plate Download PDF

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Yukinobu Yura
幸信 由良
直人 大平
Naoto Ohira
直人 大平
小林 伸行
Nobuyuki Kobayashi
伸行 小林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium cobaltate orientated sintered plate which is hard to cause a trouble in a battery performance even if a LiPON based solid electrolyte layer is formed on its surface by sputtering.SOLUTION: A method for manufacturing a lithium cobaltate orientated sintered plate comprises (a)a step for preparing a green sheet including CoOparticles; (b)a step for sintering the green sheet into a CoOoriented sintered plate; and (c)a step for sintering the CoOoriented sintered plate in coexistence of a lithium source to introduce lithium thereinto, thereby forming the lithium cobaltate orientated sintered plate primarily including LiCoO. The method further comprises: (d1)a step for covering a surface of the CoOoriented sintered plate with a liquid solution or slurry of a compound including at least one additive element of Ti, Al and/or Zr prior to the step (c); or (d2)a step for coating the surface of the lithium cobaltate oriented sintered material with the liquid solution or slurry and then, sintering the lithium cobaltate oriented sintered material coated with the liquid solution or slurry after the step (c).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、コバルト酸リチウム配向焼結板及びその製造方法、並びにコバルト酸リチウム配向焼結板への固体電解質層の形成方法に関する。   The present invention relates to a lithium cobaltate oriented sintered plate, a method for producing the same, and a method for forming a solid electrolyte layer on the lithium cobaltate oriented sintered plate.

リチウム二次電池(リチウムイオン二次電池と称されることもある)における正極活物質として、層状岩塩構造を有するリチウム複合酸化物(リチウム遷移金属酸化物)を用いたものが広く知られている。この種の正極活物質においては、その内部でのリチウムイオン(Li)の拡散が(003)面の面内方向(すなわち(003)面と平行な平面内の任意の方向)で行われる一方、(003)面以外の結晶面(例えば(101)面や(104)面)でリチウムイオンの出入りが生じることが知られている。 As a positive electrode active material in a lithium secondary battery (sometimes called a lithium ion secondary battery), a material using a lithium composite oxide (lithium transition metal oxide) having a layered rock salt structure is widely known. . In this type of positive electrode active material, the diffusion of lithium ions (Li + ) therein is performed in the in-plane direction of the (003) plane (that is, any direction in a plane parallel to the (003) plane). It is known that lithium ions enter and exit from crystal planes other than the (003) plane (for example, the (101) plane or the (104) plane).

そこで、この種の正極活物質において、リチウムイオンの出入りが良好に行われる結晶面((003)面以外の面、例えば(101)面や(104)面))をより多く電解質と接触する表面に露出させることで、リチウム二次電池の電池特性を向上させる試みがなされている。例えば、特許文献1(国際公開第2010/074304号)には、Coを含むグリーンシートを焼成して(h00)面がシート面と平行に配向したCo粒子を含むシートを形成し、その後Liを導入することにより、(104)面がシート面と平行に配向したLiCoOセラミックスシート(正極活物質膜)を製造することが開示されている。また、Coを含むグリーンシートに粒成長促進材としてBiをさらに添加することもこの文献には記載されている。 Therefore, in this type of positive electrode active material, a surface that comes into contact with the electrolyte more in a crystal plane (a plane other than the (003) plane, for example, the (101) plane or the (104) plane) on which lithium ions can enter and exit satisfactorily. Attempts have been made to improve the battery characteristics of lithium secondary batteries by exposing them to the above. For example, Patent Document 1 (WO 2010/074304), a sheet containing Co 3 O 4 particles by firing a green sheet (h00) face is oriented parallel to the sheet surface including Co 3 O 4 It is disclosed that a LiCoO 2 ceramic sheet (positive electrode active material film) having a (104) plane oriented parallel to the sheet surface is produced by forming and then introducing Li. This document also describes that Bi 2 O 3 is further added as a grain growth promoting material to a green sheet containing Co 3 O 4 .

ところで、近年、パーソナルコンピュータ、携帯電話等のポータブル機器の開発に伴い、その電源としての電池の需要が大幅に拡大している。このような用途に用いられる電池においては、イオンを移動させる媒体として、希釈溶媒に可燃性の有機溶媒を用いた有機溶媒等の液体の電解質(電解液)が従来使用されている。このような電解液を用いた電池においては、電解液の漏液や、発火、爆発等の問題を生ずる可能性がある。このような問題を解消すべく、本質的な安全性確保のために、液体の電解質に代えて固体電解質を使用するとともに、その他の要素の全てを固体で構成した全固体電池の開発が進められている。このような全固体電池は、電解質が固体であることから、発火の心配が少なく、漏液せず、また、腐食による電池性能の劣化等の問題も生じ難い。例えば、特許文献2(特開2007−103129号公報)には、基板上に、正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体層をこの順にスパッタリング法により形成してなる薄膜固体二次電池が開示されており、固体電解質としてリン酸リチウムオキシナイトライド(LiPON)を使用できることも記載されている。   By the way, in recent years, with the development of portable devices such as personal computers and mobile phones, the demand for batteries as power sources has been greatly expanded. In a battery used for such an application, a liquid electrolyte (electrolytic solution) such as an organic solvent using a flammable organic solvent as a diluent solvent has been conventionally used as a medium for moving ions. A battery using such an electrolytic solution may cause problems such as leakage of the electrolytic solution, ignition, and explosion. In order to solve these problems, in order to ensure intrinsic safety, development of an all-solid-state battery in which a solid electrolyte is used instead of a liquid electrolyte and all other elements are made of solid is being promoted. ing. Such an all-solid battery has a solid electrolyte, so there is little fear of ignition, no leakage, and problems such as deterioration of battery performance due to corrosion hardly occur. For example, in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-103129), a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector layer are arranged in this order on a substrate. A thin film solid secondary battery formed by a sputtering method is disclosed, and it is also described that lithium phosphate oxynitride (LiPON) can be used as a solid electrolyte.

国際公開第2010/074304号International Publication No. 2010/0704304 特開2007−103129号公報JP 2007-103129 A

正極活物質板として(104)面及び(101)面の少なくともいずれか一方が板面と平行に配向してなるLiCoO配向焼結板を用い、その上にLiPONを固体電解質層として成膜することで、高容量な全固体リチウム電池を作製することができる。これは、LiCoO配向焼結板の上記配向性に起因して、無配向の正極活物質層を用いた従来の薄膜型全固体電池よりも正極活物質層を厚くすることができるからである。すなわち、このようなLiCoO配向焼結板は、リチウムイオンの出入りが良好に行われる(104)面や(101)面が板面と平行に配向してなるため、正極活物質を厚く設けても、正極活物質層の厚さ全体にわたった高効率なリチウムイオンの脱挿入がしやすく、厚い正極活物質によってもたらされる容量向上効果を最大限に引き出すことができる。 As the positive electrode active material plate, a LiCoO 2 oriented sintered plate in which at least one of the (104) plane and the (101) plane is oriented parallel to the plate surface is used, and a LiPON film is formed thereon as a solid electrolyte layer. Thus, a high-capacity all-solid lithium battery can be produced. This is because the positive electrode active material layer can be made thicker than a conventional thin-film all-solid battery using a non-oriented positive electrode active material layer due to the orientation of the LiCoO 2 oriented sintered plate. . That is, in such a LiCoO 2 oriented sintered plate, since the (104) surface and (101) surface where lithium ions can enter and exit well are oriented parallel to the plate surface, a thick positive electrode active material is provided. However, it is easy to remove and insert high-efficiency lithium ions over the entire thickness of the positive electrode active material layer, and the capacity improvement effect brought about by the thick positive electrode active material can be maximized.

しかしながら、このようなLiCoO配向焼結板の表面にLiPONからなる固体電解質層をスパッタリングにより形成した場合、従来の薄膜型正極活物質層上に成膜した場合には殆ど見られないような、粒状感のある表面モフォロジーになり、さらにLiPON層の表面にリチウム化合物からなる粒状の析出物が発生することが多い。実際、LiPON層を実用的な電池性能を確保可能な2μm以下の厚さにスパッタリングにより形成して全固体電池を作製すると、ショート(短絡)を起こす確率が高くなり、製品歩留まりが低下する。これは上述した粒状感のある表面モフォロジー、及びLiPON層表面の析出物によって引き起こされるものと考えられる。 However, when a solid electrolyte layer made of LiPON is formed on the surface of such a LiCoO 2 oriented sintered plate by sputtering, it is hardly seen when a film is formed on a conventional thin film positive electrode active material layer, In many cases, the surface morphology becomes grainy, and granular precipitates made of lithium compounds are often generated on the surface of the LiPON layer. In fact, if an LiPON layer is formed by sputtering to a thickness of 2 μm or less that can ensure practical battery performance to produce an all-solid-state battery, the probability of causing a short circuit (short circuit) increases and the product yield decreases. This is considered to be caused by the above-described grainy surface morphology and precipitates on the surface of the LiPON layer.

本発明者らは、今般、LiCoO配向焼結板又はその前駆体であるCo配向焼結板を、Ti等の所定の添加元素を含む化合物の溶液又はスラリーで被覆して焼成等を施すことで、表面にLiPONからなる固体電解質層をスパッタリングにより形成して電池化した場合であっても電池性能の不具合を生じにくいLiCoO配向焼結板を提供できるとの知見を得た。 In general, the present inventors have coated a LiCoO 2 oriented sintered plate or its precursor Co 3 O 4 oriented sintered plate with a solution or slurry of a compound containing a predetermined additive element such as Ti, fired, etc. As a result, it was found that a LiCoO 2 oriented sintered plate that is unlikely to cause defects in battery performance can be provided even when a solid electrolyte layer made of LiPON is formed on the surface by sputtering to form a battery.

したがって、本発明の目的は、表面にLiPONからなる固体電解質層をスパッタリングにより形成して電池化した場合であっても電池性能の不具合を生じにくいコバルト酸リチウム配向焼結板を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a lithium cobalt oxide oriented sintered plate which is less likely to cause a problem in battery performance even when a solid electrolyte layer made of LiPON is formed on the surface by sputtering to form a battery. .

本発明の一態様によれば、全固体リチウム電池の正極活物質として用いられるコバルト酸リチウム配向焼結板の製造方法であって、該コバルト酸リチウム焼結板はLiCoOの(104)面及び(101)面の少なくともいずれか一方が板面と平行に配向してなるものであり、
(a)Co粒子を含んでなる、厚さ100μm以下のグリーンシートを用意する工程と、
(b)前記グリーンシートを900〜1400℃で焼成して(h00)面をシート面と平行に配向させたCo配向焼結板を得る工程と、
(c)前記Co配向焼結板をリチウム源の共存下で焼成してリチウムを導入し、それにより主としてLiCoOからなるコバルト酸リチウム配向焼結板を形成する工程と、
を含んでなり、前記(c)工程に先立ち前記Co配向焼結板の表面をTi、Al及びZrからなる群から選択される少なくとも1種以上の添加元素を含む化合物の溶液又はスラリーで被覆する工程(d1)、又は前記(c)工程後に前記コバルト酸リチウム配向焼結体の表面をTi、Al及びZrからなる群から選択される少なくとも1種以上の添加元素を含む化合物の溶液又はスラリーで被覆し、該溶液又はスラリーで被覆された前記コバルト酸リチウム配向焼結体を焼成する工程(d2)をさらに含んでなる、方法が提供される。
According to one aspect of the present invention, there is provided a method for producing a lithium cobaltate oriented sintered plate used as a positive electrode active material for an all-solid-state lithium battery, wherein the lithium cobaltate sintered plate comprises (104) face of LiCoO 2 and (101) At least one of the surfaces is oriented parallel to the plate surface,
(A) preparing a green sheet having a thickness of 100 μm or less, comprising Co 3 O 4 particles;
(B) firing the green sheet at 900 to 1400 ° C. to obtain a Co 3 O 4 oriented sintered plate having the (h00) plane oriented parallel to the sheet surface;
(C) firing the Co 3 O 4 oriented sintered plate in the presence of a lithium source to introduce lithium, thereby forming a lithium cobaltate oriented sintered plate mainly composed of LiCoO 2 ;
And a solution or slurry of a compound containing at least one additional element selected from the group consisting of Ti, Al and Zr on the surface of the Co 3 O 4 oriented sintered plate prior to the step (c) A solution of a compound containing at least one additional element selected from the group consisting of Ti, Al, and Zr on the surface of the lithium cobalt oxide oriented sintered body after the step (d1) of coating with the step (d1) or the step (c) Alternatively, a method is provided, further comprising the step (d2) of coating the lithium cobalt oxide oriented sintered body coated with a slurry and coated with the solution or the slurry.

本発明の他の態様によれば、全固体リチウム電池の正極活物質として用いられるコバルト酸リチウム配向焼結板であって、該コバルト酸リチウム配向焼結板が、主としてLiCoOからなり、かつ、LiCoOの(104)面及び(101)面の少なくともいずれか一方が板面と平行に配向してなり、
前記コバルト酸リチウム配向焼結板の表面が、Ti、Al及びZrからなる群から選択される少なくとも1種以上の添加元素を含む酸化物で被覆されてなる、コバルト酸リチウム配向焼結板が提供される。
According to another aspect of the present invention, a lithium cobaltate oriented sintered plate used as a positive electrode active material of an all-solid lithium battery, wherein the lithium cobaltate oriented sintered plate is mainly composed of LiCoO 2 , and At least one of (104) plane and (101) plane of LiCoO 2 is oriented parallel to the plate surface,
Provided is a lithium cobaltate oriented sintered plate in which the surface of the lithium cobaltate oriented sintered plate is coated with an oxide containing at least one additional element selected from the group consisting of Ti, Al, and Zr. Is done.

本発明の更に他の態様によれば、全固体リチウム電池の製造のための、コバルト酸リチウム配向焼結板への固体電解質層の形成方法であって、
上記態様による方法に従いコバルト酸リチウム配向焼結板を用意する、又は上記態様によるコバルト酸リチウム配向焼結板を用意する工程と、
前記コバルト酸リチウム配向焼結板の表面にリン酸リチウムオキシナイトライド(LiPON)系セラミックス材料からなる固体電解質層をスパッタリングにより形成する工程と、
を含む、方法が提供される。
According to still another aspect of the present invention, there is provided a method for forming a solid electrolyte layer on a lithium cobaltate oriented sintered plate for the production of an all-solid lithium battery,
Preparing a lithium cobaltate oriented sintered plate according to the method according to the above aspect, or preparing a lithium cobaltate oriented sintered plate according to the above aspect;
Forming a solid electrolyte layer made of a lithium phosphate oxynitride (LiPON) ceramic material on the surface of the lithium cobaltate oriented sintered plate by sputtering;
A method is provided comprising:

コバルト酸リチウム配向焼結板及びその製造方法
本発明は、全固体リチウム電池の正極活物質として用いられるコバルト酸リチウム配向焼結板の製造方法に関する。本発明により製造される配向焼結板は主としてLiCoOからなるものである。LiCoOは層状岩塩構造を有するものであるが、本発明のコバルト酸リチウム配向焼結板は、LiCoOの(104)面及び(101)面の少なくともいずれか一方が板面と平行に配向してなるものである。ただし、コバルト酸リチウム配向焼結板の厚さが薄いと(104)面の配向が優勢となる一方、コバルト酸リチウム配向焼結板の厚さが厚いと(101)面の配向が優勢となる傾向にある。また、後述する製造方法に起因して、コバルト酸リチウム配向焼結板の表面は、Ti、Al及びZrからなる群から選択される少なくとも1種以上の添加元素を含む酸化物で被覆されうる。もっとも、コバルト酸リチウム配向焼結板は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、Mg,Al,Si,Ca,Ti,V,Cr,Fe,Cu,Zn,Ga,Ge,Sr,Y,Zr,Nb,Mo,Ag,Sn,Sb,Te,Ba,Bi等の元素が1種以上更にドーピング又はそれに準ずる形態(例えば結晶粒子の表層への部分的な固溶、又は偏析)で微量添加されていてもよい。
Lithium cobaltate oriented sintered plate and a manufacturing method thereof The present invention relates to a method for producing a positive active material of lithium cobaltate oriented sintered plate used as the all-solid lithium battery. The oriented sintered plate produced according to the present invention is mainly composed of LiCoO 2 . LiCoO 2 has a layered rock salt structure, but the lithium cobaltate oriented sintered plate of the present invention has at least one of the (104) plane and (101) plane of LiCoO 2 oriented parallel to the plate plane. It will be. However, when the thickness of the lithium cobaltate oriented sintered plate is thin, the orientation of the (104) plane becomes dominant, whereas when the thickness of the lithium cobaltate oriented sintered plate is thick, the orientation of the (101) plane becomes dominant. There is a tendency. Further, due to the manufacturing method described later, the surface of the lithium cobalt oxide oriented sintered plate can be coated with an oxide containing at least one additional element selected from the group consisting of Ti, Al, and Zr. However, the lithium cobalt oxide oriented sintered plate is Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Ga, Ge, Sr, Y, and the like within the scope of the present invention. One or more elements such as Zr, Nb, Mo, Ag, Sn, Sb, Te, Ba, Bi, etc. are further added in a doping or equivalent form (for example, partial solid solution or segregation in the surface layer of crystal grains). May be.

本発明によるコバルト酸リチウム配向焼結板の製造方法は、(a)Co粒子を含んでなるグリーンシートを用意し、(b)このグリーンシートを焼成してCo配向焼結板とし、(c)このCo配向焼結板にリチウムを導入してコバルト酸リチウム配向焼結板を形成することを含む。そして、上記(c)工程に先立ちCo配向焼結板の表面をTi、Al及びZrからなる群から選択される少なくとも1種以上の添加元素を含む化合物(以下、添加元素化合物ともいう)の溶液又はスラリーで被覆する工程(d1)、又は(c)工程後にコバルト酸リチウム配向焼結体の表面を上記添加元素化合物の溶液又はスラリーで被覆し、該溶液又はスラリーで被覆されたコバルト酸リチウム配向焼結体を焼成する工程(d2)が行われる。このように、LiCoO配向焼結板又はその前駆体であるCo配向焼結板(以下、両者をまとめて「配向正極板」ということがある)を、Ti等の所定の添加元素を含む化合物の溶液又はスラリーで被覆して焼成等を施すことで、表面にLiPONからなる固体電解質層をスパッタリングにより形成して電池化した場合であっても電池性能の不具合を生じにくいLiCoO配向焼結板を提供することができる。すなわち、前述したように、上記被覆処理を施されていないLiCoO配向焼結板の表面にLiPONからなる固体電解質層をスパッタリングにより薄く形成した場合、粒状感のある表面モフォロジーになり、さらにLiPON層の表面にリチウム化合物からなる粒状の析出物が発生することが多く、電池化した際にショート(短絡)等により製品歩留まりが低下する傾向があった。しかし、本発明に従い、配向焼結板をTi等の添加元素を含む化合物の溶液又はスラリーで被覆して焼成することで、LiCoO配向焼結板の表面上にスパッタリングにより成膜されるLiPON系固体電解質層の表面モフォロジーが改善され、さらにLiPON層表面の析出物の発生が見られなくなる。その結果として、電池化したときのショートを起こす確率が有意に低くなる(すなわち歩留りが向上する)。このような改善がもたらされる理由は定かではないが、コバルト酸リチウム配向焼結板の表面がTi、Al及び/又はZrの添加元素を含む酸化物で被覆されうることから、導電性の微妙な変化等により、スパッタリング時の異常放電が起こりにくくなったため、あるいは被覆層により、スパッタリング時において、LiCoO配向焼結板とLiPON層との間での元素拡散が抑制されたためではないかと推察される。 The method for producing a lithium cobaltate oriented sintered plate according to the present invention comprises (a) preparing a green sheet containing Co 3 O 4 particles, and (b) firing the green sheet to obtain Co 3 O 4 oriented sintered. And (c) introducing lithium into the Co 3 O 4 oriented sintered plate to form a lithium cobaltate oriented sintered plate. Prior to the step (c), the surface of the Co 3 O 4 oriented sintered plate is a compound containing at least one additional element selected from the group consisting of Ti, Al and Zr (hereinafter also referred to as an additive element compound). The surface of the lithium cobalt oxide oriented sintered body is coated with the solution or slurry of the additive element compound after the step (d1) or (c) step, and the cobalt coated with the solution or slurry A step (d2) of firing the lithium acid lithium oriented sintered body is performed. Thus, a LiCoO 2 oriented sintered plate or a Co 3 O 4 oriented sintered plate that is a precursor thereof (hereinafter, both may be collectively referred to as an “oriented positive electrode plate”) may be used as a predetermined additive element such as Ti. LiCoO 2 orientation that hardly causes defects in battery performance even when a solid electrolyte layer made of LiPON is formed on the surface by sputtering and coated with a solution or slurry of a compound containing hydrogen A sintered plate can be provided. That is, as described above, when a thin solid electrolyte layer made of LiPON is formed by sputtering on the surface of the LiCoO 2 oriented sintered plate that has not been subjected to the above-described coating treatment, the surface morphology has a granular feeling, and the LiPON layer In many cases, granular precipitates made of a lithium compound are generated on the surface of the metal, and when the battery is formed, the product yield tends to decrease due to short-circuiting or the like. However, according to the present invention, a LiPON system in which an oriented sintered plate is coated with a solution or slurry of a compound containing an additive element such as Ti and fired to form a film on the surface of the LiCoO 2 oriented sintered plate by sputtering. The surface morphology of the solid electrolyte layer is improved, and further generation of precipitates on the surface of the LiPON layer is not observed. As a result, the probability of causing a short circuit when battery-powered is significantly reduced (that is, the yield is improved). The reason for this improvement is not clear, but the surface of the lithium cobalt oxide oriented sintered plate can be coated with an oxide containing an additive element of Ti, Al and / or Zr. It is presumed that abnormal discharge during sputtering is less likely to occur due to changes or the like, or that the diffusion of elements between the LiCoO 2 oriented sintered plate and the LiPON layer is suppressed during sputtering due to the coating layer. .

以下、本発明の製造方法の各工程の詳細について説明する。   Hereinafter, the detail of each process of the manufacturing method of this invention is demonstrated.

(a)グリーンシートの用意
この工程(a)では、Co粒子を含んでなる、厚さ100μm以下のグリーンシートを用意する。グリーンシートは粒成長促進材としてビスマス酸化物(典型的にはBi粒子)をさらに含んでなるのが好ましい。グリーンシートは、Co粒子及び所望によりビスマス酸化物(典型的にはBi粒子)を含む原料をシート状に成形することにより作製すればよい。Bi粒子の添加量は特に限定されないが、Co粒子及びBi粒子の全体量に対して、0.1〜30重量%とするのが好ましく、より好ましくは1〜20重量%、さらに好ましくは3〜10重量%である。また、Co粒子の体積基準D50粒径は、0.1〜2.0μmであるのが好ましく、より好ましくは0.3〜1.2μmである。Bi粒子の体積基準D50粒径は、0.1〜1.0μmであるのが好ましく、より好ましくは0.2〜0.5μmである。また、グリーンシートの厚さは100μm以下であり、好ましくは1〜60μm、より好ましくは5〜40μmである。なお、グリーンシートは、Co粒子の全部又は一部に代えて、CoO粒子及び/又はCo(OH)粒子を含んでなるものであってもよく、この場合においても、工程(b)の焼成に付することで、(h00)面をシート面と平行に配向したCoO系焼成中間体ないしCo配向焼結板とすることができ、その結果、Co粒子を含んでなるグリーンシートを用いる場合と同様にコバルト酸リチウム配向焼結板を製造することができる。
(A) Preparation of Green Sheet In this step (a), a green sheet having a thickness of 100 μm or less and containing Co 3 O 4 particles is prepared. The green sheet preferably further contains bismuth oxide (typically Bi 2 O 3 particles) as a grain growth promoter. The green sheets, Co 3 O 4 particles and bismuth oxide optionally a raw material containing (typically Bi 2 O 3 particles) may be made by molding into a sheet. The amount of Bi 2 O 3 particles added is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 30% by weight, more preferably 1 to 30% by weight based on the total amount of Co 3 O 4 particles and Bi 2 O 3 particles. 20% by weight, more preferably 3 to 10% by weight. The volume-based D50 particle size of Co 3 O 4 particles is preferably from 0.1 to 2.0 [mu] m, more preferably 0.3~1.2Myuemu. The volume-based D50 particle size of Bi 2 O 3 particles is preferably 0.1 to 1.0 μm, more preferably 0.2 to 0.5 μm. The thickness of the green sheet is 100 μm or less, preferably 1 to 60 μm, and more preferably 5 to 40 μm. The green sheet may include CoO particles and / or Co (OH) 2 particles in place of all or part of the Co 3 O 4 particles. In this case, the step (b) by subjecting the firing), can be a (h00) plane oriented parallel to the sheet surface was CoO-based sintered intermediates or Co 3 O 4 oriented sintered plate, as a result, a Co 3 O 4 particles The lithium cobalt oxide oriented sintered plate can be produced in the same manner as in the case of using the green sheet.

グリーンシートを形成する方法の例としては、(i)原料粒子を含むスラリーを用いたドクターブレード法、(ii)熱したドラム上へ原料を含むスラリーを塗布し、乾燥させたものをスクレイパーで掻きとる、ドラムドライヤーを用いた手法、(iii)熱した円板面へスラリーを塗布し、これを乾燥させてスクレイパーで掻きとる、ディスクドライヤーを用いた手法、(iv)スプレードライヤーの条件を適宜設定することで中空の造粒体を、曲率をもったシート状成形体として得る手法、(v)原料粒子を含む坏土を用いた押出成形法等が挙げられる。特に好ましいシート形成方法はドクターブレード法である。ドクターブレード法を用いる場合、可撓性を有する板(例えばPETフィルム等の有機ポリマー板)にスラリーを塗布し、塗布したスラリーを乾燥固化して成形体とし、この成形体と板とを剥離することにより、グリーンシートを作製すればよい。成形前にスラリーや坏土を調製するときには、無機粒子を分散媒に分散させ、バインダーや可塑剤等を適宜加えてもよい。また、スラリーは、粘度が500〜4000cPとなるように調製するのが好ましく、減圧下で脱泡するのが好ましい。グリーンシートの形状としては、焼成収縮による皺が入りにくくする観点から、円形としてもよい。   Examples of a method for forming a green sheet include (i) a doctor blade method using a slurry containing raw material particles, and (ii) applying a slurry containing the raw material onto a heated drum and drying it with a scraper. A method using a drum dryer, (iii) applying a slurry to a heated disk surface, drying it and scraping it off with a scraper, (iv) setting the conditions of a spray dryer as appropriate Thus, a method of obtaining a hollow granulated body as a sheet-like molded body having a curvature, (v) an extrusion molding method using a clay containing raw material particles, and the like can be mentioned. A particularly preferable sheet forming method is a doctor blade method. When using the doctor blade method, the slurry is applied to a flexible plate (for example, an organic polymer plate such as a PET film), and the applied slurry is dried and solidified to form a molded body, and the molded body and the board are peeled off. Thus, a green sheet may be produced. When preparing a slurry or clay before molding, inorganic particles may be dispersed in a dispersion medium, and a binder, a plasticizer, or the like may be added as appropriate. Moreover, it is preferable to prepare the slurry so that the viscosity is 500 to 4000 cP, and it is preferable to defoam under reduced pressure. The shape of the green sheet may be circular from the viewpoint of preventing wrinkles due to firing shrinkage.

(b)Co配向焼結板の作製
この工程(b)では、グリーンシートを900〜1400℃で焼成して、(h00)面をシート面と平行に配向させたCo配向焼結板を得る。すなわち、焼成前のCo粒子は等方的な形態を有し、それ故グリーンシートは配向性を当初は有しないが、焼成によりCo粒子がCoOに相変態して粒成長する段階で配向が生じる(以下、CoOの配向粒成長という)。その際、Co粒子が、(h00)面(hは任意の整数、例えばh=2である)をシート面と平行に配向したCoOに変化した焼成中間体を一時的に経ることとなる。すなわち、Coの酸化物は、900℃以上(例えば920℃以上)では、室温におけるCoで表されるスピネル構造からCoOの岩塩構造に相変態する。この焼成によりCoが還元されてCoOに相変態するとともに、シートが緻密化される。そして、焼成後に焼成中間体の温度が下がる過程でCoOがCoに酸化される。その際、CoOの配向方位がCoに引き継がれることで、(h00)面がシート面と平行となるように配向された多数のCo粒子からなる配向焼結板が形成される。特に、ビスマス酸化物(典型的にはBi)の共存下ではCoOの配向粒成長が促進される。もっとも、グリーンシートがビスマス酸化物を含む場合には、この焼成時にビスマスは揮発してシートから除去される。グリーンシートの焼成温度は900〜1400℃(例えば900〜1350℃)であり、好ましくは1000〜1350℃(例えば1000〜1300℃)、より好ましくは1100〜1300℃である。グリーンシートは上記焼成温度で1〜20時間焼成されるのが好ましく、より好ましくは2〜10時間である。例えば、焼成後の降温速度は、好ましくは10〜200℃/hであり、より好ましくは20〜100℃/hである。
In (b) Co 3 O 4 oriented sintered plate prepared in this step (b), and firing the green sheet at 900~1400 ℃, (h00) face Co 3 O 4 orientation is oriented parallel to the seat surface A sintered plate is obtained. That is, the Co 3 O 4 particles before firing have an isotropic form, and therefore the green sheet does not initially have orientation, but the Co 3 O 4 particles undergo phase transformation to CoO upon firing, and grain growth occurs. In this step, orientation occurs (hereinafter referred to as CoO oriented grain growth). At that time, the Co 3 O 4 particles temporarily pass through a sintered intermediate in which the (h00) plane (h is an arbitrary integer, for example, h = 2) is changed to CoO oriented parallel to the sheet surface. Become. That is, at 900 ° C. or higher (eg, 920 ° C. or higher), the Co oxide undergoes a phase transformation from a spinel structure represented by Co 3 O 4 at room temperature to a CoO rock salt structure. By this firing, Co 3 O 4 is reduced and transformed into CoO, and the sheet is densified. Then, CoO is oxidized to Co 3 O 4 in the process of lowering the temperature of the fired intermediate after firing. At that time, the orientation orientation of CoO is inherited by Co 3 O 4 , thereby forming an oriented sintered plate composed of a large number of Co 3 O 4 particles oriented so that the (h00) plane is parallel to the sheet surface. The In particular, in the presence of bismuth oxide (typically Bi 2 O 3 ), oriented grain growth of CoO is promoted. However, when the green sheet contains bismuth oxide, bismuth volatilizes and is removed from the sheet during firing. The firing temperature of the green sheet is 900 to 1400 ° C. (eg 900 to 1350 ° C.), preferably 1000 to 1350 ° C. (eg 1000 to 1300 ° C.), more preferably 1100 to 1300 ° C. The green sheet is preferably fired at the firing temperature for 1 to 20 hours, more preferably 2 to 10 hours. For example, the temperature lowering rate after firing is preferably 10 to 200 ° C./h, more preferably 20 to 100 ° C./h.

CoOの配向粒成長には、100μm以下というグリーンシートの厚さが寄与している。すなわち、厚さ100μm以下のグリーンシートにおいては、シート面内方向(厚さ方向と直交する方向)に比べて、厚さ方向に存在する材料の量が極めて少ない。このため、厚さ方向に複数個の粒子がある初期段階には、ランダムな方向に粒成長する。一方、粒成長が進行して厚さ方向の材料が消費されると、粒成長方向はシート面内の二次元方向(以下、面方向という)に制限されることになる。これにより、面方向への粒成長が確実に促進される。特に、グリーンシートを可能な限り薄く形成したり(例えば数μm以下)、あるいはグリーンシートが比較的厚め(最大で100μm程度、例えば20μm程度)の場合であっても粒成長を可能な限り大きく促進したりすることで、面方向への粒成長を確実に促進させることができる。いずれにしても、焼成の際、表面エネルギーの最も低い結晶面をグリーンシートの面内に持つ粒子のみが選択的に面方向へ扁平状(板状)に粒成長することになる。その結果、グリーンシートの焼成により、アスペクト比が大きく、(h00)面が粒子の板面と平行となるように配向したCoO板状結晶粒子を、その(h00)面をシート面と平行に配向して含む焼成中間体が得られる。その後、焼成中間体の温度が下がる過程でCoOがCoに酸化され、(h00)面がシート面と平行となるように配向された多数のCo粒子からなる配向焼結板が形成されるのは、前述したとおりである。 The green sheet thickness of 100 μm or less contributes to the CoO grain growth. That is, in a green sheet having a thickness of 100 μm or less, the amount of material present in the thickness direction is extremely small compared to the in-plane direction (the direction perpendicular to the thickness direction). For this reason, in the initial stage where there are a plurality of grains in the thickness direction, grains grow in random directions. On the other hand, when the grain growth proceeds and the material in the thickness direction is consumed, the grain growth direction is limited to a two-dimensional direction in the sheet surface (hereinafter referred to as a plane direction). This reliably promotes grain growth in the surface direction. In particular, even when the green sheet is formed as thin as possible (for example, several μm or less) or the green sheet is relatively thick (up to about 100 μm, for example, about 20 μm), the grain growth is promoted as much as possible. By doing so, grain growth in the surface direction can be surely promoted. In any case, at the time of firing, only the particles having the crystal plane with the lowest surface energy in the plane of the green sheet are selectively grown in a flat shape (plate shape) in the plane direction. As a result, by firing the green sheet, CoO plate-like crystal grains having a large aspect ratio and oriented so that the (h00) plane is parallel to the plate surface of the grains are oriented with the (h00) plane parallel to the sheet plane. A calcined intermediate containing is obtained. Thereafter, CoO is oxidized to Co 3 O 4 in the process of lowering the temperature of the sintered intermediate, and an oriented sintered plate comprising a large number of Co 3 O 4 particles oriented so that the (h00) plane is parallel to the sheet surface Is formed as described above.

ところで、多数のCo粒子からなる配向焼結板は、独立した板状のシートである。「独立した」シートとは、焼成後に他の支持体から独立して単体で取り扱い可能なシートのことをいう。すなわち、「独立した」シートには、焼成により他の支持体(基板等)に固着されて当該支持体と一体化された(分離不能あるいは分離困難となった)ものは含まれない。こうして(h00)面が粒子の板面と平行となるように配向した多数の粒子が結合した自立した配向焼結板が得られる。この自立板は、上述のような多数の粒子が隙間なく結合した、緻密なセラミックスシートとなり得る。 By the way, the oriented sintered plate comprising a large number of Co 3 O 4 particles is an independent plate-like sheet. An “independent” sheet refers to a sheet that can be handled as a single unit independently of other supports after firing. That is, the “independent” sheet does not include a sheet that is fixed to another support (substrate or the like) by firing and integrated with the support (unseparable or difficult to separate). In this way, a self-supporting oriented sintered plate is obtained in which a large number of grains oriented such that the (h00) plane is parallel to the grain plane. This self-supporting plate can be a dense ceramic sheet in which a large number of particles as described above are bonded without gaps.

(c)リチウムの導入
この工程(c)では、Co配向焼結板をリチウム源の共存下で焼成してリチウムを導入し、それにより主としてLiCoOからなるコバルト酸リチウム配向焼結板を形成する。リチウム導入は、Co配向焼結板をリチウム化合物と反応させることにより行われるのが好ましい。リチウム導入のためのリチウム化合物の例としては、(i)水酸化リチウム、(ii)炭酸リチウム、硝酸リチウム、酢酸リチウム、塩化リチウム、シュウ酸リチウム、クエン酸リチウム等の各種リチウム塩、(iii)リチウムメトキシド、リチウムエトキシド等の各種リチウムアルコキシド等が挙げられ、特に好ましくは水酸化リチウム、炭酸リチウム、又はそれらの混合物である。リチウム導入する際の条件、例えば、混合比、加熱温度、加熱時間、雰囲気等は、リチウム源として用いる材料の融点や分解温度、反応性等を考慮して適宜設定すればよく、特に限定されない。例えば、Co配向焼結板に、LiOH粉末の分散したスラリーを所定量塗布して乾燥させた後、加熱することにより、Co粒子にリチウムを導入することができる。このときの加熱温度は600〜950℃(例えば600〜880℃)が好ましく、この範囲内の温度で2〜20時間加熱を行うのが好ましい。他の方法としては、(h00)配向したCo配向焼結板上に所定量の炭酸リチウムを載置し、加熱することにより、Co粒子にリチウムを導入することができる。炭酸リチウムの載置は、炭酸リチウムを含んでなるリチウム含有シートの形態で成形体シート上に載置することにより行われてもよいが、Co配向焼結板を上下からリチウム含有シートで挟み込むことにより行ってもよい。また、Co配向焼結板に付着させるリチウム化合物の量はLi/Co比で1.0以上とするのが好ましく、より好ましくは1.0〜4.0、さらに好ましくは1.2〜3.0である。Liが多すぎる場合であっても余剰分のLiは加熱に伴い揮発して消失するため問題は無い。コバルト酸リチウム配向焼結板の平坦性を上げる(例えば、板面の凹凸の度合いを小さく抑える)ために、Co配向焼成板を加重をかけた状態で加熱してもよい。合成に必要な酸素をCo配向焼成板の板面に十分に供給するため、多孔質のセッターや、穴の開いたセッター(例えばハニカム状のセッター)で加重してもよい。コバルト酸リチウム配向焼結板が比較的厚い場合(例えば厚さ30μm以上)、付着させるLi原料が嵩高くなり、加熱中に溶融したLi原料の一部が、合成に使われずに流れ出してしまい、合成不良になりやすい。このような場合には、Li原料を付着させ、加熱する工程(すなわち、Liを導入する工程)を繰り返してもよい。
(C) Introduction of lithium In this step (c), a Co 3 O 4 oriented sintered plate is baked in the presence of a lithium source to introduce lithium, and thereby a lithium cobaltate oriented sintered plate mainly composed of LiCoO 2. Form. The introduction of lithium is preferably performed by reacting a Co 3 O 4 oriented sintered plate with a lithium compound. Examples of lithium compounds for introducing lithium include (i) lithium hydroxide, (ii) various lithium salts such as lithium carbonate, lithium nitrate, lithium acetate, lithium chloride, lithium oxalate, and lithium citrate, (iii) Examples include lithium alkoxides such as lithium methoxide and lithium ethoxide, and lithium hydroxide, lithium carbonate, or a mixture thereof is particularly preferable. Conditions for introducing lithium, for example, the mixing ratio, heating temperature, heating time, atmosphere, and the like may be appropriately set in consideration of the melting point, decomposition temperature, reactivity, etc. of the material used as the lithium source, and are not particularly limited. For example, lithium can be introduced into the Co 3 O 4 particles by applying a predetermined amount of a slurry in which LiOH powder is dispersed on a Co 3 O 4 oriented sintered plate and drying it, followed by heating. The heating temperature at this time is preferably 600 to 950 ° C. (for example, 600 to 880 ° C.), and it is preferable to perform heating at a temperature within this range for 2 to 20 hours. As another method, a predetermined amount of lithium carbonate is placed on a (h00) -oriented Co 3 O 4 oriented sintered plate and heated to introduce lithium into the Co 3 O 4 particles. Lithium carbonate may be placed by placing it on a molded body sheet in the form of a lithium-containing sheet containing lithium carbonate, but the Co 3 O 4 oriented sintered plate is placed from above and below the lithium-containing sheet. You may carry out by pinching with. The amount of the lithium compound attached to the Co 3 O 4 oriented sintered plate is preferably 1.0 or more in terms of Li / Co ratio, more preferably 1.0 to 4.0, and even more preferably 1.2. ~ 3.0. Even when there is too much Li, there is no problem since the excess Li volatilizes and disappears with heating. In order to improve the flatness of the lithium cobalt oxide oriented sintered plate (for example, to suppress the degree of unevenness of the plate surface to be small), the Co 3 O 4 oriented fired plate may be heated in a state where a load is applied. In order to sufficiently supply oxygen necessary for synthesis to the plate surface of the Co 3 O 4 oriented fired plate, it may be weighted with a porous setter or a setter having a hole (for example, a honeycomb setter). When the lithium cobaltate oriented sintered plate is relatively thick (for example, 30 μm or more in thickness), the Li raw material to be deposited becomes bulky, and a part of the Li raw material melted during heating flows out without being used for synthesis, Prone to poor synthesis. In such a case, the step of attaching and heating the Li raw material (that is, the step of introducing Li) may be repeated.

こうして得られるコバルト酸リチウム配向焼結板は、LiCoOの(104)面及び(101)面の少なくともいずれか一方が板面と平行に配向してなるものである。したがって、リチウムイオンの出入りが良好に行われる(104)面や(101)面が配向焼結板の板面と平行となるように配向する。このため、この配向焼結板を正極活物質として用いて電池を構成した場合に、電解質に対する当該面の露出(接触)がより多くなるとともに、当該粒子や板の表面における(003)面(リチウムイオンの出入りに適さない面)の露出割合が極めて低くなる。したがって、例えば、コバルト酸リチウム配向焼結板を固体型リチウム二次電池の正極材料として用いた場合に、高容量と高レート特性とを同時に達成することができる。コバルト酸リチウム配向焼結板の厚さは、好ましくは5〜75μmであり、より好ましくは10〜60μmであり、さらに好ましくは20〜50μm、特に好ましくは20〜40μmである。また、コバルト酸リチウム配向焼結板のサイズは、好ましくは5mm×5mm平方以上、より好ましくは10mm×10mm〜100mm×100mm平方であり、さらに好ましくは10mm×10mm〜50mm×50mm平方であり、別の表現をすれば、好ましくは25mm以上、より好ましくは100〜10000mmであり、さらに好ましくは100〜2500mmである。 The lithium cobalt oxide oriented sintered plate thus obtained is obtained by aligning at least one of the (104) plane and the (101) plane of LiCoO 2 in parallel with the plate plane. Therefore, the (104) plane and the (101) plane where lithium ions enter and exit well are aligned so as to be parallel to the plate surface of the oriented sintered plate. For this reason, when this oriented sintered plate is used as a positive electrode active material to form a battery, exposure (contact) of the surface to the electrolyte is increased, and the (003) surface (lithium) on the surface of the particle or plate is increased. The exposure ratio of the surface that is not suitable for ion entry / exit is extremely low. Therefore, for example, when a lithium cobaltate oriented sintered plate is used as a positive electrode material for a solid lithium secondary battery, high capacity and high rate characteristics can be achieved simultaneously. The thickness of the lithium cobalt oxide oriented sintered plate is preferably 5 to 75 μm, more preferably 10 to 60 μm, still more preferably 20 to 50 μm, and particularly preferably 20 to 40 μm. The size of the lithium cobalt oxide oriented sintered plate is preferably 5 mm × 5 mm square or more, more preferably 10 mm × 10 mm to 100 mm × 100 mm square, and further preferably 10 mm × 10 mm to 50 mm × 50 mm square. Is preferably 25 mm 2 or more, more preferably 100 to 10000 mm 2 , and still more preferably 100 to 2500 mm 2 .

(d)添加元素での被覆処理
この工程(d)(すなわち工程(d1)及び(d2))は、配向焼結板にTi、Al及びZrからなる群から選択される少なくとも1種以上の添加元素を含む化合物(以下、添加元素化合物という)を付着させ、必要に応じて焼成する工程であり、(c)工程に先立ち行われる工程(d1)としてもよいし、(c)工程の後に行われる工程(d2)としてもよい。具体的には、(c)工程に先立ち添加元素化合物の付着を行った場合には、その後の焼成は(c)工程の焼成により行うことができる。一方、(c)工程後に添加元素化合物の付着を行った場合には、その後に焼成を別途行うことになる。すなわち、工程(d)は、(c)工程に先立ちCo配向焼結板の表面を添加元素化合物の溶液又はスラリーで被覆する工程(d1)、又は(c)工程後にコバルト酸リチウム配向焼結体の表面を添加元素化合物の溶液又はスラリーで被覆し、該溶液又はスラリーで被覆された前記コバルト酸リチウム配向焼結体を焼成する工程(d2)のいずれかにより行えばよい。
(D) Coating treatment with additive element This step (d) (that is, steps (d1) and (d2)) is the addition of at least one selected from the group consisting of Ti, Al, and Zr to the oriented sintered plate. It is a step of attaching a compound containing an element (hereinafter referred to as an additive element compound) and firing as necessary, and may be a step (d1) performed prior to the step (c), or may be performed after the step (c). Step (d2) may be used. Specifically, when the additive element compound is attached prior to step (c), the subsequent firing can be performed by firing in step (c). On the other hand, when the additive element compound is deposited after the step (c), firing is separately performed thereafter. That is, in the step (d), the step of coating the surface of the Co 3 O 4 oriented sintered plate with the solution or slurry of the additive element compound prior to the step (c) (d1), or the lithium cobaltate orientation after the step (c) The surface of the sintered body may be coated with a solution or slurry of the additive element compound, and any one of the steps (d2) of firing the lithium cobaltate oriented sintered body coated with the solution or slurry.

本発明の好ましい態様によれば、添加元素化合物はTi含有化合物でありうる。Ti含有化合物の好ましい形態としては、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、炭酸塩、塩化物、酸化物、アルコキシド、及びそれらの任意に組合せが挙げられる。本発明の別の好ましい態様によれば添加元素化合物はAl含有化合物でありうる。Al含有化合物の好ましい形態としては、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、炭酸塩、塩化物、酸化物、アルコキシド、及びそれらの任意の組合せが挙げられる。本発明のさらに別の好ましい態様によれば、添加元素化合物がZr含有化合物でありうる。Zr含有化合物の好ましい形態としては、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、炭酸塩、塩化物、酸化物、アルコキシド、及びそれらの任意の組合せが挙げられる。いずれの態様においても、焼成後に、コバルト酸リチウム配向焼結板の表面に、Ti、Al及びZrからなる群から選択される少なくとも1種以上の添加元素を含む酸化物をもたらす化合物であるのが望ましい。また、Ti含有化合物、Al含有化合物及びZr含有化合物の中から任意に2種以上を組み合わせて用いてもよいのはいうまでもない。   According to a preferred embodiment of the present invention, the additive element compound may be a Ti-containing compound. Preferred forms of Ti-containing compounds include nitrates, sulfates, acetates, carbonates, chlorides, oxides, alkoxides, and any combinations thereof. According to another preferred embodiment of the present invention, the additive element compound may be an Al-containing compound. Preferred forms of Al-containing compounds include nitrates, sulfates, acetates, carbonates, chlorides, oxides, alkoxides, and any combination thereof. According to still another preferred embodiment of the present invention, the additive element compound may be a Zr-containing compound. Preferred forms of Zr-containing compounds include nitrates, sulfates, acetates, carbonates, chlorides, oxides, alkoxides, and any combination thereof. In any embodiment, the compound is a compound that, after firing, provides an oxide containing at least one additive element selected from the group consisting of Ti, Al, and Zr on the surface of the lithium cobalt oxide oriented sintered plate. desirable. Needless to say, any combination of two or more of Ti-containing compounds, Al-containing compounds, and Zr-containing compounds may be used.

添加元素化合物は、添加元素化合物を含む溶液又はスラリーの形態で供される。したがって、添加元素化合物の配向焼結板への付着は、添加元素化合物を含む溶液又はスラリーへの配向焼結体の浸漬及びその後の乾燥、あるいはそのような溶液又はスラリーの配向焼結体への塗布及びその後の乾燥により行えばよい。この場合、添加元素化合物を含む水溶液の濃度は特に限定されないが、好ましくは0.01〜2mol/L、より好ましくは0.05〜1mol/Lである。   The additive element compound is provided in the form of a solution or slurry containing the additive element compound. Therefore, the adhesion of the additive element compound to the oriented sintered plate is caused by immersing the oriented sintered body in the solution or slurry containing the additive element compound and subsequent drying, or such solution or slurry on the oriented sintered body. What is necessary is just to perform by application | coating and subsequent drying. In this case, the concentration of the aqueous solution containing the additive element compound is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 2 mol / L, more preferably 0.05 to 1 mol / L.

工程(d2)における焼成は、300〜900℃の焼成温度で行われるのが好ましく、好ましくは350〜750℃、より好ましくは350〜600℃、さらに好ましくは400〜550℃である。この焼成は上記焼成温度で0.5〜10時間行われるのが好ましく、より好ましくは1〜5時間である。この焼成雰囲気は特に限定されないが、大気雰囲気等の酸化雰囲気で行えばよい。なお、添加元素化合物の配向焼結板への付着は、スパッタリング等の気相法で行ってもよい。   The firing in the step (d2) is preferably performed at a firing temperature of 300 to 900 ° C, preferably 350 to 750 ° C, more preferably 350 to 600 ° C, and further preferably 400 to 550 ° C. This firing is preferably performed at the firing temperature for 0.5 to 10 hours, and more preferably for 1 to 5 hours. The firing atmosphere is not particularly limited, but may be performed in an oxidizing atmosphere such as an air atmosphere. The additive element compound may be attached to the oriented sintered plate by a vapor phase method such as sputtering.

上述したように、コバルト酸リチウム配向焼結板は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、Mg,Al,Si,Ca,Ti,V,Cr,Fe,Cu,Zn,Ga,Ge,Sr,Y,Zr,Nb,Mo,Ag,Sn,Sb,Te,Ba,Bi等の元素が1種以上含まれていてもよく、そのような元素の添加は上述した工程(a)〜(d)のいずれか(典型的には工程(a)又は工程(c))において行えばよい。   As described above, the lithium cobalt oxide oriented sintered plate is made of Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Ga, Ge, and Sr without departing from the spirit of the present invention. , Y, Zr, Nb, Mo, Ag, Sn, Sb, Te, Ba, Bi, and the like may be contained in one or more elements, and such elements are added in the steps (a) to (d) described above. ) (Typically in step (a) or step (c)).

コバルト酸リチウム配向焼結板への固体電解質層の形成方法
本発明のコバルト酸リチウム配向焼結板は、表面にLiPONからなる固体電解質層をスパッタリングにより形成して電池化した場合であっても電池性能の不具合を生じにくい。このため、本発明のコバルト酸リチウム配向焼結板は、全固体リチウム電池の製造に用いられるのが好ましく、その際、コバルト酸リチウム配向焼結板への固体電解質層の形成は、コバルト酸リチウム配向焼結板の表面にリン酸リチウムオキシナイトライド(LiPON)系セラミックス材料からなる固体電解質層をスパッタリングにより形成することにより行われるのが好ましい。LiPONは、Li2.9PO3.30.46の組成によって代表されるような化合物群であり、例えばLiPO(式中、aは2〜4、bは3〜5、cは0.1〜0.9である)で表される化合物群である。したがって、スパッタリングによるLiPON系固体電解質層の形成は、Li源、P源及びO源としてリン酸リチウム焼結体ターゲットを用いて、N源としてのガス種としてNを導入することにより公知の条件に従って行えばよい。スパッタリング方式は特に限定されないが、RFマグネトロン方式が好ましい。なお、配向焼結板の表面平滑性を上げるために、表面を研磨紙やリューターなどでかるく研磨処理してもよい。研磨された部分では、焼成後の添加元素化合物(好ましい態様としては、Ti、Al及びZrからなる群から選択される少なくとも1種以上の添加元素を含む酸化物)が除去されるが、平滑表面となるため固体電解質は良好に成膜される一方、研磨されなかった部分(凹み部分)は、焼成後の添加元素化合物の効果で固体電解質が良好に成膜される。これにより、固体電解質の表面平滑性が上がり、負極形成が行いやすくなる。
Forming Method of Solid Electrolyte Layer on Lithium Cobalt Oxide Oriented Sintered Plate The lithium cobaltate oriented sintered plate of the present invention is a battery even when it is formed into a battery by forming a solid electrolyte layer made of LiPON on the surface by sputtering. Less prone to performance problems. For this reason, the lithium cobaltate oriented sintered plate of the present invention is preferably used for the production of an all-solid lithium battery. In this case, the formation of the solid electrolyte layer on the lithium cobaltate oriented sintered plate is performed by lithium cobaltate. It is preferable to carry out by forming a solid electrolyte layer made of a lithium phosphate oxynitride (LiPON) ceramic material on the surface of the oriented sintered plate by sputtering. LiPON is a group of compounds represented by the composition of Li 2.9 PO 3.3 N 0.46 . For example, Li a PO b N c (wherein a is 2 to 4, b is 3 to 5 , C is 0.1 to 0.9). Therefore, the formation of the LiPON-based solid electrolyte layer by sputtering is performed by using a lithium phosphate sintered compact target as a Li source, a P source, and an O source, and introducing N 2 as a gas species as an N source. Follow the instructions below. The sputtering method is not particularly limited, but the RF magnetron method is preferable. In addition, in order to improve the surface smoothness of the oriented sintered plate, the surface may be lightly polished with polishing paper or a router. In the polished portion, the additive element compound after firing (preferably, an oxide containing at least one additive element selected from the group consisting of Ti, Al, and Zr) is removed, but the smooth surface Therefore, while the solid electrolyte is satisfactorily formed, the solid electrolyte is satisfactorily formed at the unpolished portion (recessed portion) by the effect of the additive element compound after firing. This increases the surface smoothness of the solid electrolyte and facilitates the formation of the negative electrode.

固体電解質層の厚さは0.1〜10μmであるのが好ましく、より好ましくは0.2〜5μm、さらに好ましくは0.5〜4μm、特に好ましくは1〜3μm、最も好ましくは1〜2μmである。本発明によるコバルト酸リチウム配向焼結板は、その上にこのように薄いLiPON系固体電解質層をスパッタリングにより形成した場合であっても、良好な表面モフォロジーを呈し、それにより全固体リチウム電池に組み込まれた場合で電池性能の不具合(ショート等)を有意に低減して高い歩留まりを実現することができる。   The thickness of the solid electrolyte layer is preferably 0.1 to 10 μm, more preferably 0.2 to 5 μm, still more preferably 0.5 to 4 μm, particularly preferably 1 to 3 μm, and most preferably 1 to 2 μm. is there. The lithium cobalt oxide oriented sintered plate according to the present invention exhibits a good surface morphology even when such a thin LiPON-based solid electrolyte layer is formed thereon by sputtering, thereby incorporating it into an all-solid lithium battery. In this case, it is possible to realize a high yield by significantly reducing battery performance defects (such as short circuit).

本発明を以下の例によってさらに具体的に説明する。   The present invention is more specifically described by the following examples.

例1(比較)
(1)LiCoO配向焼結板の作製
比較例として、以下の手順により、添加元素での被覆処理(工程(d1)及び(d2))を行うことなく、LiCoO配向焼結板を作製した。
Example 1 (Comparison)
(1) Preparation Comparative Example of LiCoO 2 oriented sintered plate, by the following procedure, without performing the coating process in the added element (step (d1) and (d2)), to prepare a LiCoO 2 oriented sintered plate .

(1a)グリーンシートの作製
Co原料粉末(体積基準D50粒径0.3μm、正同化学工業株式会社製)に10wt%の割合でBi(体積基準D50粒径0.3μm、太陽鉱工株式会社製)を添加して混合粉末を得た。この混合粉末100重量部と、分散媒(トルエン:イソプロパノール=1:1)100重量部と、バインダー(ポリビニルブチラール:品番BM−2、積水化学工業株式会社製)10重量部と、可塑剤(DOP:Di(2−ethylhexyl)phthalate、黒金化成株式会社製)4重量部と、分散剤(製品名レオドールSP−O30、花王株式会社製)2重量部とを混合した。この混合物を、減圧下で撹拌することで脱泡するとともに、4000cPの粘度に調製した。なお、粘度は、ブルックフィールド社製LVT型粘度計で測定した。上記のようにして調製されたスラリーを、ドクターブレード法によって、PETフィルムの上に、乾燥後の厚さが24μmとなるように、シート状に成形してグリーンシートを得た。
(1a) Preparation of Green Sheet Co 3 O 4 raw material powder (volume basis D50 particle size 0.3 μm, manufactured by Shodo Chemical Co., Ltd.) at a rate of 10 wt% Bi 2 O 3 (volume basis D50 particle size 0.3 μm) , Manufactured by Taiyo Mining Co., Ltd.) to obtain a mixed powder. 100 parts by weight of the mixed powder, 100 parts by weight of a dispersion medium (toluene: isopropanol = 1: 1), 10 parts by weight of a binder (polyvinyl butyral: product number BM-2, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.), and a plasticizer (DOP) : 4 parts by weight of Di (2-ethylhexyl) phthalate (manufactured by Kurokin Kasei Co., Ltd.) and 2 parts by weight of a dispersant (product name: Leodol SP-O30, manufactured by Kao Corporation) were mixed. The mixture was defoamed by stirring under reduced pressure and adjusted to a viscosity of 4000 cP. The viscosity was measured with an LVT viscometer manufactured by Brookfield. The slurry prepared as described above was formed into a sheet shape on a PET film so as to have a thickness after drying of 24 μm by a doctor blade method to obtain a green sheet.

(1b)配向焼結板の作製
PETフィルムから剥がしたグリーンシートを、カッターで50mm角に切り出し、突起の大きさが300μmのエンボス加工を施したジルコニア製セッター(寸法90mm角、高さ1mm)の中央に載置し、1300℃で5時間焼成後、降温速度50℃/hにて降温し、セッターに溶着していない部分をCo配向焼結板として取り出した。
(1b) Production of Oriented Sintered Plate A green sheet peeled off from a PET film was cut into a 50 mm square with a cutter, and a zirconia setter (size 90 mm square, height 1 mm) embossed with a projection size of 300 μm After placing at the center and firing at 1300 ° C. for 5 hours, the temperature was decreased at a temperature decrease rate of 50 ° C./h, and the portion not welded to the setter was taken out as a Co 3 O 4 oriented sintered plate.

(1c)リチウムの導入
LiOH・HO粉末(和光純薬工業株式会社製)をジェットミルで1μm以下に粉砕し、エタノールに分散したスラリーを作製した。このスラリーをCo配向焼結板にLi/Co=1.3になるように塗布し、乾燥した。その後、大気中にて840℃で10時間加熱処理してLiCoO配向焼結板を得た。
(1c) Introduction of Lithium LiOH · H 2 O powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was pulverized to 1 μm or less with a jet mill to prepare a slurry dispersed in ethanol. This slurry was applied to a Co 3 O 4 oriented sintered plate so that Li / Co = 1.3, and dried. Then, to obtain a LiCoO 2 oriented sintered plate by 10 hours of heat treatment at 840 ° C. in air.

(2)各種評価
こうして作製されたLiCoO配向焼結板について以下の評価を行った。
(2) Various evaluations The following evaluation was performed on the LiCoO 2 oriented sintered plate thus prepared.

(2a)XRD測定による配向性の確認
LiCoO配向焼結板において(104)面が板面に平行に配向していることを確認すべく、XRD(X線回折)測定を行った。具体的には、XRD装置(株式会社リガク製、 ガイガーフレックスRAD−IB)を用い、焼結板の表面に対してX線を照射したときのXRDプロファイルを測定した。このXRDプロファイルから(104)面による回折強度(ピーク高さ)に対する(003)面による回折強度(ピーク高さ)の比率I[003]/I[104]を求めたところ、0.3であった。一方、同じ板を乳鉢で十分に粉砕して粉末状にしたうえで、粉末XRDのプロファイルを測定したところ、I[003]/I[104]は1.6であった。このことから、(104)面が板面に平行に多数存在している、すなわち配向していることを確認した。
(2a) Confirmation of orientation by XRD measurement In order to confirm that the (104) plane of the LiCoO 2 oriented sintered plate is oriented parallel to the plate surface, XRD (X-ray diffraction) measurement was performed. Specifically, using an XRD apparatus (manufactured by Rigaku Corporation, Geiger Flex RAD-IB), an XRD profile was measured when the surface of the sintered plate was irradiated with X-rays. From this XRD profile, the ratio I [003] / I [104] of the diffraction intensity (peak height) by the (003) plane to the diffraction intensity (peak height) by the (104) plane was found to be 0.3. It was. On the other hand, when the same plate was sufficiently pulverized in a mortar to form a powder, and the profile of the powder XRD was measured, I [003] / I [104] was 1.6. From this, it was confirmed that many (104) planes exist in parallel to the plate surface, that is, they are oriented.

(2b)電池の作製及び評価
(i)正極の作製
LiCoO配向焼結板を、導電性カーボンを分散させたエポキシ系の導電接着剤でステンレス集電板に固定して正極を作製した。
(2b) Production and Evaluation of Battery (i) Production of Positive Electrode A LiCoO 2 oriented sintered plate was fixed to a stainless steel current collector plate with an epoxy-based conductive adhesive in which conductive carbon was dispersed to produce a positive electrode.

(ii)固体電解質層の作製
直径4インチ(約10cm)のリン酸リチウム焼結体ターゲットを準備した。このターゲットを用いてスパッタリング装置(キャノンアネルバ製、SPF−430H)を用いてRFマグネトロン方式にてガス種Nを0.2Pa、出力0.2kWにて膜厚2μmとなるようにスパッタリングを行なった。こうして、厚さ2μmのLiPON系固体電解質スパッタ膜を正極板上に形成した。
(Ii) Production of solid electrolyte layer A lithium phosphate sintered compact target having a diameter of 4 inches (about 10 cm) was prepared. Using this target, sputtering was performed using a sputtering apparatus (SPF-430H, manufactured by Canon Anelva) with an RF magnetron method so that the gas type N 2 was 0.2 Pa, the output was 0.2 kW, and the film thickness was 2 μm. . Thus, a LiPON-based solid electrolyte sputtered film having a thickness of 2 μm was formed on the positive electrode plate.

(iii)全固体リチウム電池の作製
イオンスパッタリング装置(日本電子製、JFC−1500)を用いたスパッタリングにより、固体電解質層上に厚さ500ÅのAu膜を形成した。得られたAu膜上に、Ar雰囲気のグローブボックス中で、Li金属箔、及び集電層としてのCu箔を載置し、200℃のホットプレート上にて加圧圧着した。こうして正極板/固体電解質層/負極層の単位電池(サイズ:10mm×10mm平方)を得た。こうして得られた単位電池をAr雰囲気中でAlラミネートフィルムからなる外装材に封入することで全固体リチウム電池を得た。
(Iii) Production of all-solid lithium battery An Au film having a thickness of 500 mm was formed on the solid electrolyte layer by sputtering using an ion sputtering apparatus (JFC-1500, manufactured by JEOL Ltd.). On the obtained Au film, a Li metal foil and a Cu foil as a current collecting layer were placed in a glove box in an Ar atmosphere, and pressure-bonded on a hot plate at 200 ° C. Thus, a unit cell (size: 10 mm × 10 mm square) of positive electrode plate / solid electrolyte layer / negative electrode layer was obtained. The unit battery thus obtained was sealed in an exterior material made of an Al laminate film in an Ar atmosphere to obtain an all solid lithium battery.

(iv)電池評価
得られた全固体リチウム電池を0.1mA定電流で4.2Vまで充電し、その後定電圧で電流が0.005mAになるまで充電した。その際、a)4.2Vまで電圧が上がらず、充電できなかったものや、b)充電できても、12時間放置後に電池電圧が4V以下に低下したものを「不良品」と評価し、そうでないものを「良品」と評価した。この電池評価を上記同様にして作製した10個の電池について行い、10個の電池に占める良品の割合(すなわち歩留まり)を算出した。結果は表1に示されるとおりであった。
(Iv) Battery evaluation The obtained all solid lithium battery was charged to 4.2 V at a constant current of 0.1 mA, and then charged at a constant voltage until the current reached 0.005 mA. At that time, a) the voltage did not rise to 4.2V and could not be charged, and b) even if it could be charged, the battery voltage dropped to 4V or less after being left for 12 hours was evaluated as a “defective product” Those that were not evaluated as “good”. This battery evaluation was performed on 10 batteries manufactured in the same manner as described above, and the ratio of non-defective products (that is, yield) to the 10 batteries was calculated. The results were as shown in Table 1.

例2及び3:Ti被覆処理
例1で作製されたLiCoO配向焼結板を、Tiイソプロポキシド(高純度化学社製)を2−メトキシエタノールに溶解して得た0.5mol/L溶液に浸漬し、乾燥させた。こうしてTi前駆体で被覆されたLiCoO配向焼結板を大気中にて400℃(例2)又は600℃(例3)で5時間加熱処理して、Ti被覆処理されたLiCoO配向焼結板を得た。このLiCoO配向焼結板についても例1と同様の評価を行った。その結果、例2及び3のいずれにおいても、例1と同様のXRDプロファイルが得られ、(104)面が板面に平行に多数存在している、すなわち配向していることが確認された。また、10個の電池に占める良品の割合も表1に示されるとおり、例1と比べて格段に向上していることが分かる。
Examples 2 and 3 : Ti coating treatment A 0.5 mol / L solution obtained by dissolving the LiCoO 2 oriented sintered plate prepared in Example 1 in 2-methoxyethanol by dissolving Ti isopropoxide (manufactured by Koyo Chemical Co., Ltd.) It was immersed in and dried. Thus 400 ° C. in air for LiCoO 2 oriented sintered plate coated with Ti precursor (Example 2) or 600 ° C. 5 hours of heat treatment is made in (Example 3), LiCoO 2 oriented sintered which is Ti coating treatment I got a plate. The same evaluation as in Example 1 was performed for this LiCoO 2 oriented sintered plate. As a result, in each of Examples 2 and 3, the same XRD profile as in Example 1 was obtained, and it was confirmed that many (104) planes exist in parallel to the plate surface, that is, are oriented. In addition, as shown in Table 1, it can be seen that the proportion of non-defective products in the 10 batteries is significantly improved as compared with Example 1.

例4:Al被覆処理
例1で作製されたLiCoO配向焼結板を、Alイソプロポキシド(高純度化学社製)を2−プロパノールに溶解して得た0.1mol/L溶液に浸漬し、乾燥させた。こうしてAl前駆体で被覆されたLiCoO配向焼結板を大気中にて400℃で5時間加熱処理して、Al被覆処理されたLiCoO配向焼結板を得た。このLiCoO配向焼結板についても例1と同様の評価を行った。その結果、例1と同様のXRDプロファイルが得られ、(104)面が板面に平行に多数存在している、すなわち配向していることが確認された。また、10個の電池に占める良品の割合も表1に示されるとおり、例1と比べて格段に向上していることが分かる。
Example 4 : Al coating treatment The LiCoO 2 oriented sintered plate produced in Example 1 was immersed in a 0.1 mol / L solution obtained by dissolving Al isopropoxide (manufactured by Kojundo Chemical Co., Ltd.) in 2-propanol. , Dried. Thus, the LiCoO 2 oriented sintered plate coated with the Al precursor was heat-treated at 400 ° C. for 5 hours in the air to obtain an Li CoO 2 oriented sintered plate coated with Al. The same evaluation as in Example 1 was performed for this LiCoO 2 oriented sintered plate. As a result, the same XRD profile as in Example 1 was obtained, and it was confirmed that many (104) planes exist in parallel to the plate surface, that is, are oriented. In addition, as shown in Table 1, it can be seen that the proportion of non-defective products in the 10 batteries is significantly improved as compared with Example 1.

例5:Zr被覆処理
例1で作製されたLiCoO配向焼結板を、Zrテトラブトキシド(関東化学社製)を2−メトキシエタノールに溶解して得た0.5mol/L溶液に浸漬し、乾燥させた。こうしてZr前駆体で被覆されたLiCoO配向焼結板を大気中にて400℃で5時間加熱処理して、Zr被覆処理されたLiCoO配向焼結板を得た。このLiCoO配向焼結板についても例1と同様の評価を行った。その結果、例1と同様のXRDプロファイルが得られ、(104)面が板面に平行に多数存在している、すなわち配向していることが確認された。また、10個の電池に占める良品の割合も表1に示されるとおり、例1と比べて格段に向上していることが分かる。
Example 5 : Zr coating treatment The LiCoO 2 oriented sintered plate produced in Example 1 was immersed in a 0.5 mol / L solution obtained by dissolving Zr tetrabutoxide (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) in 2-methoxyethanol. Dried. The LiCoO 2 oriented sintered plate thus coated with the Zr precursor was heat-treated at 400 ° C. for 5 hours in the atmosphere to obtain a LiCoO 2 oriented sintered plate coated with Zr. The same evaluation as in Example 1 was performed for this LiCoO 2 oriented sintered plate. As a result, the same XRD profile as in Example 1 was obtained, and it was confirmed that many (104) planes exist in parallel to the plate surface, that is, are oriented. In addition, as shown in Table 1, it can be seen that the proportion of non-defective products in the 10 batteries is significantly improved as compared with Example 1.

Figure 2016072241
Figure 2016072241

Claims (12)

全固体リチウム電池の正極活物質として用いられるコバルト酸リチウム配向焼結板の製造方法であって、該コバルト酸リチウム焼結板はLiCoOの(104)面及び(101)面の少なくともいずれか一方が板面と平行に配向してなるものであり、
(a)Co粒子を含んでなる、厚さ100μm以下のグリーンシートを用意する工程と、
(b)前記グリーンシートを900〜1400℃で焼成して(h00)面をシート面と平行に配向させたCo配向焼結板を得る工程と、
(c)前記Co配向焼結板をリチウム源の共存下で焼成してリチウムを導入し、それにより主としてLiCoOからなるコバルト酸リチウム配向焼結板を形成する工程と、
を含んでなり、前記(c)工程に先立ち前記Co配向焼結板の表面をTi、Al及びZrからなる群から選択される少なくとも1種以上の添加元素を含む化合物の溶液又はスラリーで被覆する工程(d1)、又は前記(c)工程後に前記コバルト酸リチウム配向焼結体の表面をTi、Al及びZrからなる群から選択される少なくとも1種以上の添加元素を含む化合物の溶液又はスラリーで被覆し、該溶液又はスラリーで被覆された前記コバルト酸リチウム配向焼結体を焼成する工程(d2)をさらに含んでなる、方法。
A method for producing a lithium cobaltate oriented sintered plate used as a positive electrode active material of an all-solid lithium battery, wherein the lithium cobaltate sintered plate is at least one of (104) plane and (101) plane of LiCoO 2 Is oriented parallel to the plate surface,
(A) preparing a green sheet having a thickness of 100 μm or less, comprising Co 3 O 4 particles;
(B) firing the green sheet at 900 to 1400 ° C. to obtain a Co 3 O 4 oriented sintered plate having the (h00) plane oriented parallel to the sheet surface;
(C) firing the Co 3 O 4 oriented sintered plate in the presence of a lithium source to introduce lithium, thereby forming a lithium cobaltate oriented sintered plate mainly composed of LiCoO 2 ;
And a solution or slurry of a compound containing at least one additional element selected from the group consisting of Ti, Al and Zr on the surface of the Co 3 O 4 oriented sintered plate prior to the step (c) A solution of a compound containing at least one additional element selected from the group consisting of Ti, Al, and Zr on the surface of the lithium cobalt oxide oriented sintered body after the step (d1) of coating with the step (d1) or the step (c) Alternatively, the method further includes a step (d2) of coating the lithium cobalt oxide oriented sintered body coated with a slurry and coated with the solution or the slurry.
前記化合物がTi含有化合物であり、該Ti含有化合物が硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、炭酸塩、塩化物、酸化物、及びアルコキシドからなる群から選択される少なくとも1種の形態である、請求項1に記載の方法。   The compound is a Ti-containing compound, and the Ti-containing compound is at least one form selected from the group consisting of nitrate, sulfate, acetate, carbonate, chloride, oxide, and alkoxide. The method according to 1. 前記化合物がAl含有化合物であり、該Al含有化合物が硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、炭酸塩、塩化物、酸化物、及びアルコキシドからなる群から選択される少なくとも1種の形態である、請求項1に記載の方法。   The compound is an Al-containing compound, and the Al-containing compound is at least one form selected from the group consisting of nitrate, sulfate, acetate, carbonate, chloride, oxide, and alkoxide. The method according to 1. 前記化合物がZr含有化合物であり、該Zr含有化合物が硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、炭酸塩、塩化物、酸化物、及びアルコキシドからなる群から選択される少なくとも1種の形態である、請求項1に記載の方法。   The compound is a Zr-containing compound, and the Zr-containing compound is in at least one form selected from the group consisting of nitrate, sulfate, acetate, carbonate, chloride, oxide, and alkoxide. The method according to 1. 前記工程(d2)における焼成が、300〜900℃の焼成温度で行われる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the firing in the step (d2) is performed at a firing temperature of 300 to 900 ° C. 前記原料粉末がビスマス酸化物をさらに含んでなる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the raw material powder further comprises bismuth oxide. 前記(c)工程における焼成が600〜950℃で行われる、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。   The method as described in any one of Claims 1-6 by which baking in the said (c) process is performed at 600-950 degreeC. 前記コバルト酸リチウム焼結板はLiCoOの(104)面が板面と平行に配向してなるものであり、かつ、前記(b)工程における焼成が900〜1350℃で行われる、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。 The lithium cobalt oxide sintered plate is formed by aligning (104) plane of LiCoO 2 parallel to the plate plane, and firing in the step (b) is performed at 900 to 1350 ° C. The method as described in any one of -7. 全固体リチウム電池の正極活物質として用いられるコバルト酸リチウム配向焼結板であって、該コバルト酸リチウム配向焼結板が、主としてLiCoOからなり、かつ、LiCoOの(104)面及び(101)面の少なくともいずれか一方が板面と平行に配向してなり、
前記コバルト酸リチウム配向焼結板の表面が、Ti、Al及びZrからなる群から選択される少なくとも1種以上の添加元素を含む酸化物で被覆されてなる、コバルト酸リチウム配向焼結板。
A lithium cobaltate oriented sintered plate used as a positive electrode active material of an all-solid-state lithium battery, wherein the lithium cobaltate oriented sintered plate is mainly made of LiCoO 2 and has a (104) plane of LiCoO 2 and (101 ) At least one of the surfaces is oriented parallel to the plate surface,
A lithium cobaltate oriented sintered plate, wherein a surface of the lithium cobaltate oriented sintered plate is coated with an oxide containing at least one additional element selected from the group consisting of Ti, Al, and Zr.
前記コバルト酸リチウム焼結板はLiCoOの(104)面が板面と平行に配向してなるものである、請求項9に記載のコバルト酸リチウム配向焼結板。 The lithium cobaltate sintered plate according to claim 9, wherein the lithium cobaltate sintered plate is formed by aligning (104) plane of LiCoO 2 in parallel with the plate surface. 全固体リチウム電池の製造のための、コバルト酸リチウム配向焼結板への固体電解質層の形成方法であって、
請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法に従いコバルト酸リチウム配向焼結板を用意する、又は請求項9若しくは10に記載のコバルト酸リチウム配向焼結板を用意する工程と、
前記コバルト酸リチウム配向焼結板の表面にリン酸リチウムオキシナイトライド(LiPON)系セラミックス材料からなる固体電解質層をスパッタリングにより形成する工程と、
を含む、方法。
A method for forming a solid electrolyte layer on a lithium cobaltate oriented sintered plate for the production of an all-solid lithium battery,
Preparing a lithium cobaltate oriented sintered plate according to the method according to any one of claims 1 to 8, or preparing a lithium cobaltate oriented sintered plate according to claim 9 or 10, and
Forming a solid electrolyte layer made of a lithium phosphate oxynitride (LiPON) ceramic material on the surface of the lithium cobaltate oriented sintered plate by sputtering;
Including a method.
前記固体電解質層が0.1〜10μmの厚さを有する、請求項11に記載の方法。   The method according to claim 11, wherein the solid electrolyte layer has a thickness of 0.1 to 10 μm.
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