JP2016139482A - Solid electrolyte sheet and all-solid secondary battery - Google Patents

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聡 藤木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid electrolyte sheet capable of improving battery performance by reducing battery impedance, and an all-solid secondary battery.SOLUTION: A solid electrolyte sheet of the present invention includes a nonwoven fabric having an opening portion and a solid electrolyte provided to the surface and opening portion of the nonwoven fabric. The average particle size of the solid electrolyte is smaller than the intermediate value of an opening width at the opening portion of the nonwoven fabric.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、固体電解質シート、及び固体電解質シートを含む全固体二次電池に関する。   The present invention relates to a solid electrolyte sheet and an all-solid-state secondary battery including the solid electrolyte sheet.

従来、全固体二次電池として、固体電解質を用いたリチウム電池が知られている。このリチウム電池は、固体電解質層と、正極活物質層及び負極活物質層と、各活物質層に接合される集電体とを備えて構成されている。   Conventionally, a lithium battery using a solid electrolyte is known as an all-solid secondary battery. This lithium battery includes a solid electrolyte layer, a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer, and a current collector bonded to each active material layer.

固体電解質層は、リチウムイオンを伝導する機能と、負極活物質層と正極活物質層の短絡を防ぐセパレータとしての機能を有しており、エネルギー密度を向上させるために極力、薄く形成されることが好ましい。しかし、固体電解質の薄膜の自立化は困難であるため、固体電解質を、開口部を有する基材に塗布して固体電解質層を作製する方法が採用されている。   The solid electrolyte layer has a function of conducting lithium ions and a function of a separator that prevents a short circuit between the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer, and should be formed as thin as possible to improve the energy density. Is preferred. However, since it is difficult to make a solid electrolyte thin film self-supporting, a method in which a solid electrolyte is applied to a substrate having an opening to produce a solid electrolyte layer is employed.

例えば、多孔質膜からなる基材(不織布)と、基材の少なくとも一方の面に形成され、粒子と樹脂材料とを含有し、表面の算術平均粗さSaが1.0μm以上4.0μm以下の凹凸形状を有する多孔質の表面層とを備える非水電解質電池用セパレータと固体電解質の組み合わせが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   For example, it is formed on a base material (nonwoven fabric) made of a porous film and at least one surface of the base material, and contains particles and a resin material. The arithmetic average roughness Sa of the surface is 1.0 μm or more and 4.0 μm or less. A combination of a separator for a nonaqueous electrolyte battery provided with a porous surface layer having a concavo-convex shape and a solid electrolyte has been proposed (for example, see Patent Document 1).

特開2013−137984号公報JP 2013-137984 A

しかし、上記特許文献1に記載のセパレータにおいては、バインダを使用して、セパレータの表面に、平均粒径が1μmの無機粒子を塗布して、無機粒子の平均粒径の5倍以上(即ち、5μm以上)の厚みを有する表面層を形成するため、不織布の開口部分における繊維間の距離(開口幅)を十分に確保することができない。従って、このようなセパレータを使用した場合は、固体電解質によるリチウムイオン伝導性を確保することが困難になるため、電池セル内の抵抗成分(インピーダンス)が非常に高くなり、結果として、電池の性能が低下するという問題があった。   However, in the separator described in Patent Document 1, a binder is used to apply inorganic particles having an average particle size of 1 μm to the surface of the separator, so that the average particle size of the inorganic particles is 5 times or more (that is, Since the surface layer having a thickness of 5 μm or more is formed, the distance between the fibers (opening width) in the opening portion of the nonwoven fabric cannot be sufficiently ensured. Therefore, when such a separator is used, it becomes difficult to ensure lithium ion conductivity by the solid electrolyte, so that the resistance component (impedance) in the battery cell becomes very high, resulting in battery performance. There was a problem that decreased.

そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、電池のインピーダンスを低下させて、電池の性能を向上することができる固体電解質シート、及び全固体二次電池を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a solid electrolyte sheet and an all-solid secondary battery that can reduce battery impedance and improve battery performance. Objective.

上記目的を達成するために、本発明の固体電解質シートは、開口部を有する不織布と、不織布の表面及び開口部に設けられた固体電解質とを備える固体電解質シートであって、固体電解質の平均粒子径が、不織布の開口部における開口幅の中間値よりも小さいことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a solid electrolyte sheet of the present invention is a solid electrolyte sheet comprising a nonwoven fabric having openings, and a solid electrolyte provided on the surface of the nonwoven fabric and the openings, and the average particle of the solid electrolyte A diameter is smaller than the intermediate value of the opening width in the opening part of a nonwoven fabric, It is characterized by the above-mentioned.

本発明によれば、インピーダンスの上昇を抑制して電池性能を向上できる固体電解質シートを提供することができる。また、この固定電解質シートを利用することにより、電池性能に優れた全固体二次電池を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solid electrolyte sheet which can suppress a raise of an impedance and can improve battery performance can be provided. Moreover, the all-solid-state secondary battery excellent in battery performance can be provided by utilizing this fixed electrolyte sheet.

本発明の実施形態に係る全固体二次電池の断面図である。It is sectional drawing of the all-solid-state secondary battery which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る全固体二次電池における固体電解質シートを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the solid electrolyte sheet in the all-solid-state secondary battery which concerns on embodiment of this invention. 図2のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiment.

図1は、本発明の実施形態に係る全固体二次電池の断面図であり、図2は、本発明の実施形態に係る全固体二次電池における固体電解質シートを説明するための模式図である。また、図3は、図2のA−A断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view of an all solid state secondary battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a solid electrolyte sheet in the all solid state secondary battery according to an embodiment of the present invention. is there. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

全固体二次電池1は、正極集電部材2と、正極活物質層3と、固体電解質シート4と、負極活物質層5と、負極集電部材6とにより構成されている。   The all-solid-state secondary battery 1 includes a positive electrode current collecting member 2, a positive electrode active material layer 3, a solid electrolyte sheet 4, a negative electrode active material layer 5, and a negative electrode current collecting member 6.

正極集電部材2は、導電体であればどのようなものでもよく、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、及び、ニッケルメッキ鋼等で構成される。   The positive electrode current collecting member 2 may be any material as long as it is a conductor. For example, the positive electrode current collecting member 2 is made of aluminum, stainless steel, nickel-plated steel, or the like.

正極活物質層3は、固体電解質、正極活物質、正極層導電性物質(導電助剤)及び、正極層結着剤から構成される。   The positive electrode active material layer 3 includes a solid electrolyte, a positive electrode active material, a positive electrode layer conductive material (conductive aid), and a positive electrode layer binder.

固体電解質は、例えば、硫化物系固体電解質や、酸化物系固体電解質が挙げられる。   Examples of the solid electrolyte include a sulfide-based solid electrolyte and an oxide-based solid electrolyte.

硫化物系固体電解質は、第1の成分として、少なくとも硫化リチウムを含み、第2の成分として、硫化ケイ素、硫化リンおよび硫化ホウ素からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物により合成された、特に、LiS−Pが好ましい。 The sulfide-based solid electrolyte is synthesized by at least one compound selected from the group consisting of silicon sulfide, phosphorus sulfide and boron sulfide as the second component, and at least lithium sulfide as the first component, Li 2 S—P 2 S 5 is preferred.

この硫化物系の固体電解質は、リチウムイオン伝導性が他の無機化合物より高いことが知られており、LiS−Pの他に、SiS、GeS、B等の硫化物を含んでいてもよい。また、固体電解質には、適宜、LiPOやハロゲン、ハロゲン化合物等を添加した無機固体電解質を用いてもよい。 This sulfide-based solid electrolyte is known to have higher lithium ion conductivity than other inorganic compounds. In addition to Li 2 S—P 2 S 5 , SiS 2 , GeS 2 , B 2 S 3, etc. The sulfide may be contained. Further, as the solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte to which Li 3 PO 4 , halogen, a halogen compound or the like is appropriately added may be used.

また、硫化物系の固体電解質は、LiSとPとを溶融温度以上に加熱して所定の比率で両者を溶融混合し、所定時間、保持した後、急冷することにより得られる(溶融急冷法)。 A sulfide-based solid electrolyte is obtained by heating Li 2 S and P 2 S 5 to a melting temperature or higher, melting and mixing them at a predetermined ratio, holding them for a predetermined time, and then rapidly cooling them. (Melting and quenching method).

熱処理の所定時間は、0.1時間以上が好ましく、液体窒素中に投入して急冷し、目的とするガラス化した無機固体電解質を得る。なお、ガラス管中に真空封じし、これを加熱溶融した後、氷水などで急冷する方法を採用してもよい。また、LiS-Pをメカニカルミリング法により処理しても得られる。 The predetermined time for the heat treatment is preferably 0.1 hour or longer, and it is poured into liquid nitrogen and rapidly cooled to obtain a target vitrified inorganic solid electrolyte. Alternatively, a method of vacuum-sealing in a glass tube, heating and melting it, and then rapidly cooling with ice water or the like may be employed. It can also be obtained by treating Li 2 S—P 2 S 5 by a mechanical milling method.

上記の元素を含有する化合物としては、LiSとPとをモル比で、好ましくは50:50〜80:20、より好ましくは60:40〜75:25で混合させて得られる硫化物が挙げられる。 The compounds containing said elements, in a molar ratio of the Li 2 S and P 2 S 5, preferably 50: obtained by mixing at 25: 50-80: 20, more preferably 60: 40 to 75 Examples include sulfides.

酸化物系固体電解質は、例えば、LiN、LISICON、LIPON(Li3+yPO4−x)、Thio−LISICON(Li25Ge0.250.75)、LiO−Al−TiO−P(LATP)がある。 The oxide-based solid electrolyte, for example, Li 3 N, LISICON, LIPON (Li 3 + y PO 4-x N x), Thio-LISICON (Li 3. 25 Ge 0.25 P 0.75 S 4), Li 2 O -Al 2 O 3 -TiO 2 -P 2 O 5 is (LATP).

固体電解質は、非晶質、ガラス状、結晶(結晶化ガラス)等の構造をとる。固体電解質がLiS-Pからなる硫化物系固体電解質である場合、非晶質体のリチウムイオン伝導度10−4Scm−1である。一方、結晶質体のリチウムイオン伝導度は10−3Scm−1である。 The solid electrolyte has a structure such as amorphous, glassy, crystal (crystallized glass). When the solid electrolyte is a sulfide-based solid electrolyte made of Li 2 S—P 2 S 5 , the lithium ion conductivity of the amorphous body is 10 −4 Scm −1 . On the other hand, the lithium ion conductivity of the crystalline material is 10 −3 Scm −1 .

また、正極活物質層3で使用される上述の固体電解質は、固体電解質シート4及び負極活物質層5においても使用される。正極活物質層3、固体電解質シート4、及び負極活物質層5の各々における固体電解質は、例えば、非晶質体と結晶体との混合物から構成される。非晶質体は、既述の硫化物の第1成分と第2成分とを混合して、メカニカルミリング法によって処理することによって作製される。結晶質体は、例えば、非晶質体を焼成処理することによって作製される。   Further, the above-described solid electrolyte used in the positive electrode active material layer 3 is also used in the solid electrolyte sheet 4 and the negative electrode active material layer 5. The solid electrolyte in each of the positive electrode active material layer 3, the solid electrolyte sheet 4, and the negative electrode active material layer 5 is composed of, for example, a mixture of an amorphous material and a crystal material. The amorphous body is produced by mixing the first component and the second component of the sulfide described above and processing the mixture by a mechanical milling method. The crystalline body is produced, for example, by baking an amorphous body.

正極活物質は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵及び放出することが可能な物質であれば、特に限定されず、例えば、コバルト酸リチウム(LCO)、ニッケル酸リチウム、ニッケルコバルト酸リチウム、ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム(以下、「NCA」と称する場合もある。)、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム(以下、「NCM」と称する場合もある。)、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、硫化ニッケル、硫化銅、硫黄、酸化鉄、酸化バナジウム等が挙げられる。これらの正極活物質は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。   The positive electrode active material is not particularly limited as long as it is a material capable of reversibly occluding and releasing lithium ions. For example, lithium cobalt oxide (LCO), lithium nickelate, lithium nickel cobaltate, nickel cobalt aluminum Lithium oxide (hereinafter also referred to as “NCA”), nickel cobalt lithium manganate (hereinafter also referred to as “NCM”), lithium manganate, lithium iron phosphate, nickel sulfide, copper sulfide, Examples include sulfur, iron oxide, and vanadium oxide. These positive electrode active materials may be used independently and 2 or more types may be used together.

正極活物質は、上記に挙げた正極活物質のうち、特に、層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物のリチウム塩であることが好ましい。ここでいう「層状」とは、薄いシート状の形状のことを意味する。また、「岩塩型構造」とは、結晶構造の1種である塩化ナトリウム型構造のことであり、陽イオン及び陰イオンのそれぞれが形成する面心立方格子が、互いに単位格子の稜の1/2だけずれた構造を指す。   The positive electrode active material is preferably a lithium salt of a transition metal oxide having a layered rock salt structure, among the positive electrode active materials listed above. Here, “layered” means a thin sheet-like shape. The “rock salt type structure” is a sodium chloride type structure, which is a kind of crystal structure, in which the face-centered cubic lattice formed by each of the cation and the anion is 1 / of the edge of the unit cell. Refers to a structure shifted by two.

このような層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物のリチウム塩としては、例えば、Li1.1−xNiCoAl1−y−z(NCA)、またはLi1.1−xNiCoMn1−y−z(NCM)(0<x<0.6、0<y<1、0<z<1、かつy+z<1)で表される3元系の遷移金属酸化物のリチウム塩が挙げられる。 As a lithium salt of a transition metal oxide having such a layered rock salt structure, for example, Li 1.1-x Ni y Co z Al 1-yz O 2 (NCA) or Li 1.1-x Transition of the ternary system represented by Ni y Co z Mn 1-yz O 2 (NCM) (0 <x <0.6, 0 <y <1, 0 <z <1, and y + z <1) Examples thereof include lithium salts of metal oxides.

正極層導電性物質は、正極活物質間に導電ネットワークを構成して、正極活物質層のインピーダンスを低減するために添加される。導電助剤は正極活物質層中に適量利用されればよく、例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー等を使用することができるが、正極層3の導電性を高めるためのものであれば、特に制限されず、単独で使用されても、複数を混合して使用してもよい。   The positive electrode layer conductive material is added to form a conductive network between the positive electrode active materials to reduce the impedance of the positive electrode active material layer. The conductive auxiliary agent may be used in an appropriate amount in the positive electrode active material layer. For example, carbon black such as ketjen black and acetylene black, graphite, natural graphite, artificial graphite, carbon nanotube, and carbon nanofiber may be used. However, it is not particularly limited as long as it is for increasing the conductivity of the positive electrode layer 3, and may be used alone or in combination.

結着剤としては、例えば、SBS(スチレンブタジエンブロック重合体)、SEBS(スチレンエチレンブタジエンスチレンブロック重合体)、スチレン−スチレンブタジエン−スチレンブロック重合体等のスチレン系熱可塑性エラストマー類、SBR(スチレンブタジエンゴム)、BR(ブタジエンゴム)、NR(天然ゴム)、IR(イソプレンゴム)、EPDM(エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体)、NBR(ニトリルゴム)、CR(クロロプレンゴム)、および、これらの部分水素化物、あるいは完全水素化物、ポリアクリル酸エステルの共重合体、PVDF(ポリビニリデンフロライド)、VDF−HFP(ビニリデンフロライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、および、それらのカルボン酸変性物、CM(塩素化ポリエチレン)、ポリメタクリル酸エステル、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等が例示される。その他、ポリスチレン、ポリオレフィン、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリシクロオレフイン、シリコーン樹脂等が例示される。   Examples of the binder include styrene thermoplastic elastomers such as SBS (styrene butadiene block polymer), SEBS (styrene ethylene butadiene styrene block polymer), and styrene-styrene butadiene-styrene block polymer, SBR (styrene butadiene). Rubber), BR (butadiene rubber), NR (natural rubber), IR (isoprene rubber), EPDM (ethylene-propylene-diene terpolymer), NBR (nitrile rubber), CR (chloroprene rubber), and these Partially hydrogenated or fully hydrogenated, polyacrylic acid ester copolymer, PVDF (polyvinylidene fluoride), VDF-HFP (vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer), and their carboxylic acid modification , CM (chlorination Polyethylene), polymethacrylic acid ester, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyimide, polyamide, polyamideimide and the like. Other examples include polystyrene, polyolefin, olefinic thermoplastic elastomer, polycycloolefin, and silicone resin.

正極活物質層3中の固体電解質、正極活物質、正極層導電性物質、及び、正極層結着剤の含有量の比については、特に制限されない。例えば、固体電解質は正極活物質層3の総質量に対して5〜50質量%、正極活物質は正極物質層3の総質量に対して45〜95質量%、正極層導電性物質は正極活物質層3の総質量に対して1〜10質量%、正極層結着剤は正極活物質層3の総質量に対して0.5〜4質量%である。   The ratio of the solid electrolyte, the positive electrode active material, the positive electrode layer conductive material, and the positive electrode layer binder content in the positive electrode active material layer 3 is not particularly limited. For example, the solid electrolyte is 5 to 50% by mass with respect to the total mass of the positive electrode active material layer 3, the positive electrode active material is 45 to 95% by mass with respect to the total mass of the positive electrode material layer 3, and the positive electrode layer conductive material is positive electrode active. 1-10 mass% with respect to the total mass of the material layer 3, and a positive electrode layer binder is 0.5-4 mass% with respect to the total mass of the positive electrode active material layer 3. FIG.

固体電解質シート4は、図2、図3に示すように、開口部12を有するとともに、支持体として機能する不織布8と、不織布8の表面及び開口部12に設けられた固体電解質11により構成されている。そして、不織布8の内部に固体電解質11が電解質結着剤とともに含まれることによって、後述のとおり、自立性の固体電解質シートとして作製される。   As shown in FIGS. 2 and 3, the solid electrolyte sheet 4 includes an opening 12, a nonwoven fabric 8 that functions as a support, and a solid electrolyte 11 provided on the surface of the nonwoven fabric 8 and the opening 12. ing. And the solid electrolyte 11 is contained with the electrolyte binder inside the nonwoven fabric 8, As mentioned later, it produces as a self-supporting solid electrolyte sheet.

固体電解質11としては、上述の正極集電部材2において説明した固体電解質が使用できるが、このうち、リチウムイオン伝導度が優れているとの観点から、硫化物系固体電解質であるLiS−P(LiSとPのモル比が80:20モル%)の非晶質粉末を使用することが好ましい。 As the solid electrolyte 11, the solid electrolyte described in the positive electrode current collector 2 can be used. Among these, from the viewpoint that lithium ion conductivity is excellent, Li 2 S— which is a sulfide-based solid electrolyte is used. It is preferable to use an amorphous powder of P 2 S 5 (the molar ratio of Li 2 S to P 2 S 5 is 80:20 mol%).

また、固体電解質シート4内の結着剤について、固体電解質11、及び電解質結着剤の含有量の比は、特に制限されない。例えば、固体電解質11は、固体電解質シート4の総質量に対して95〜99質量%、電解質結着剤は、固体電解質シート4の総質量に対して0.5〜5質量%に設定することができる。   In addition, regarding the binder in the solid electrolyte sheet 4, the ratio of the contents of the solid electrolyte 11 and the electrolyte binder is not particularly limited. For example, the solid electrolyte 11 is set to 95 to 99% by mass with respect to the total mass of the solid electrolyte sheet 4, and the electrolyte binder is set to 0.5 to 5% by mass with respect to the total mass of the solid electrolyte sheet 4. Can do.

なお、特に、硫化物系固体電解質は反応性が高いため、固体電解質結着剤は、極性官能基を有しない非極性樹脂であるほうが好ましく、既述の正極活物質結着材と同様の結着剤を含むのが好ましい。   In particular, since the sulfide-based solid electrolyte has high reactivity, the solid electrolyte binder is preferably a nonpolar resin having no polar functional group, and has the same binding as the positive electrode active material binder described above. It is preferable to include a dressing.

また、本発明においては、不織布8は、特に限定されず、ガラスや樹脂の繊維を、織らずにランダムに敷き詰めて絡み合わせ、接着剤や圧着によりシート状にしたものを使用することができる。   In the present invention, the non-woven fabric 8 is not particularly limited, and it is possible to use glass or resin fibers that are randomly laid and entangled without being woven, and made into a sheet by adhesive or pressure bonding.

不織布8に用いられる不織布繊維10は、固体電解質11に悪影響を及ぼさず、絶縁性と可撓性を備えた繊維であれば、特に限定されない。例えば、ポリエチレンテレフタラート繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、及びガラス繊維などを使用することができる。   The nonwoven fabric fiber 10 used for the nonwoven fabric 8 is not particularly limited as long as it does not adversely affect the solid electrolyte 11 and is a fiber having insulating properties and flexibility. For example, polyethylene terephthalate fiber, nylon fiber, aramid fiber, glass fiber and the like can be used.

また、不織布8の厚さは、10μm以上25μm以下が好ましい。これは、10μm以上とすることにより、十分な厚みを有する固体電解質シート4を作製することができるため、固体電解質シート4の自立性を確保することが可能になる。また、不織布8の厚さを25μm以下とすることにより、不織布8の表面及び内部に固体電解質11を含ませて、固体電解質11を不織布8の内部にも分布させ、かつ、裏まで貫通させることができるため、インピーダンスを抑制することができ、放電容量の減少を抑制できる。   Moreover, the thickness of the nonwoven fabric 8 is preferably 10 μm or more and 25 μm or less. Since the solid electrolyte sheet 4 having a sufficient thickness can be produced by setting the thickness to 10 μm or more, the self-supporting property of the solid electrolyte sheet 4 can be ensured. Further, by setting the thickness of the nonwoven fabric 8 to 25 μm or less, the solid electrolyte 11 is included in the surface and inside of the nonwoven fabric 8 so that the solid electrolyte 11 is distributed also inside the nonwoven fabric 8 and penetrates to the back. Therefore, impedance can be suppressed and a decrease in discharge capacity can be suppressed.

また、本発明の固体電解質シート4は、基材の上に設置された不織布8の表面に、固体電解質11を含む塗工液を塗布して、乾燥させることにより作製される。これにより、塗工液が乾燥された後、不織布8を基材から剥離することにより、自立した固体電解質シートが作製される。   Moreover, the solid electrolyte sheet 4 of this invention is produced by apply | coating the coating liquid containing the solid electrolyte 11 to the surface of the nonwoven fabric 8 installed on the base material, and making it dry. Thereby, after a coating liquid is dried, the self-supporting solid electrolyte sheet is produced by peeling the nonwoven fabric 8 from a base material.

なお、不織布8の基材としては、金属箔やガラス板、ポリエチレンテレフタレートフィルムなど、固体電解質11の塗工液に使用される溶媒(キシレン等)に溶解しないものであれば、特に限定されない。   In addition, as a base material of the nonwoven fabric 8, if it does not melt | dissolve in the solvent (xylene etc.) used for the coating liquid of the solid electrolyte 11, such as metal foil, a glass plate, a polyethylene terephthalate film, it will not specifically limit.

ここで、本発明においては、固体電解質11の平均粒子径が、不織布8の開口部12における開口幅の中間値よりも小さい点に特徴がある。   Here, the present invention is characterized in that the average particle diameter of the solid electrolyte 11 is smaller than the intermediate value of the opening width in the opening 12 of the nonwoven fabric 8.

この様な構成により、図3に示すように、固体電解質シート4を作製する際に、固体電解質11が不織布8を構成する不織布繊維10間を通過して、不織布8の表裏面(即ち、固体電解質シート4の表面4a及び裏面4b)に分布することになるため、多くのイオンパスが形成されることになる。   With such a configuration, as shown in FIG. 3, when the solid electrolyte sheet 4 is produced, the solid electrolyte 11 passes between the nonwoven fabric fibers 10 constituting the nonwoven fabric 8, and the front and back surfaces of the nonwoven fabric 8 (that is, solids). Since it is distributed on the front surface 4a and the back surface 4b) of the electrolyte sheet 4, many ion paths are formed.

その結果、固体電解質シート4のインピーダンスを低下させることが可能になるため、全固体二次電池1の性能を向上することができる。   As a result, since the impedance of the solid electrolyte sheet 4 can be reduced, the performance of the all-solid secondary battery 1 can be improved.

なお、ここで言う「平均粒子径」とは、50%粒径(D50)を指し、レーザ回折・散乱式粒子径分布測定装置(例えば、日機装株式会社製マイクロトラックMT−3000II)等により測定できる。   The “average particle size” as used herein refers to a 50% particle size (D50) and can be measured by a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device (for example, Microtrack MT-3000II manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). .

また、「不織布8の開口部12における開口幅D」とは、「不織布8の開口部12における不織布繊維10間の距離」のことを言い、「開口幅Dの中間値M」(図3参照)とは、「複数の開口幅Dを小さい順に並べたとき、中央に位置する値」のことを言う。   Further, “the opening width D in the opening 12 of the nonwoven fabric 8” means “the distance between the nonwoven fabric fibers 10 in the opening 12 of the nonwoven fabric 8”, and “the intermediate value M of the opening width D” (see FIG. 3). ) Means “a value that is located in the center when a plurality of opening widths D are arranged in ascending order”.

また、上述のごとく、本発明の不織布8は、繊維をランダムに敷き詰めたものであるため、開口幅Dの分布は、規則的に不織布繊維10を織った織布や、パターニングにより穴をあけたシートの開口幅の大きさの分布に比し、大きくなる特徴を有している。   Further, as described above, since the nonwoven fabric 8 of the present invention is one in which fibers are laid randomly, the distribution of the opening width D is a woven fabric in which the nonwoven fabric fibers 10 are regularly woven or holes are formed by patterning. Compared with the distribution of the size of the opening width of the sheet, it has a feature that it becomes larger.

なお、開口幅Dの中間値は、0.01μm〜100μmが好ましく、0.1μm〜20μmがより好ましく、1μm〜10μmが特に好ましい。これは、開口幅Dの中間値が0.01μmよりも小さい場合は、固体電解質11同士の接触が不足してしまい、イオンパスが十分に形成できない場合があるためであり、100μmよりも大きい場合は、不織布繊維10により固体電解質11を担持することができなくなる場合があるためである。   The intermediate value of the opening width D is preferably 0.01 μm to 100 μm, more preferably 0.1 μm to 20 μm, and particularly preferably 1 μm to 10 μm. This is because when the intermediate value of the opening width D is smaller than 0.01 μm, the contact between the solid electrolytes 11 is insufficient, and the ion path may not be sufficiently formed, and when it is larger than 100 μm. This is because the solid electrolyte 11 may not be supported by the nonwoven fabric fiber 10.

また、固体電解質11の平均粒子径は、0.01μm〜50μmが好ましく、0.05μm〜20μmがより好ましく、0.1μm〜10μmが特に好ましい。これは、平均粒子径が0.01μmよりも小さい場合は、固体電解質11の作製が困難になる場合があるためであり、50μmよりも大きい場合は、固体電解質11の層が厚くなり、電池の重量エネルギー密度が低下する場合があるためである。   The average particle diameter of the solid electrolyte 11 is preferably 0.01 μm to 50 μm, more preferably 0.05 μm to 20 μm, and particularly preferably 0.1 μm to 10 μm. This is because when the average particle diameter is smaller than 0.01 μm, it may be difficult to produce the solid electrolyte 11. When the average particle diameter is larger than 50 μm, the layer of the solid electrolyte 11 becomes thick, This is because the weight energy density may decrease.

負極活物質層5は、負極活物質と、負極活物質層結着剤と、上述の固体電解質を含んでいる。負極活物質層結着剤としては、既述の正極活物質層結着材と同様の結着剤を使用することができる。   The negative electrode active material layer 5 includes a negative electrode active material, a negative electrode active material layer binder, and the solid electrolyte described above. As the negative electrode active material layer binder, the same binder as the positive electrode active material layer binder described above can be used.

負極活物質としては、黒鉛系活物質グラファイト、例えば、人造黒鉛、天然黒鉛、人造黒鉛と天然黒鉛との混合物、人造黒鉛を被覆した天然黒鉛等、または金属リチウム、シリコン合金、スズ合金などを使用することができる。なお、グラファイト粉末は、無機化合物や金属などで、少なくとも一部分を被覆しても良い。   As the negative electrode active material, graphite-based active material graphite such as artificial graphite, natural graphite, a mixture of artificial graphite and natural graphite, natural graphite coated with artificial graphite, or metallic lithium, silicon alloy, tin alloy, etc. is used. can do. Note that the graphite powder may be at least partially coated with an inorganic compound, metal, or the like.

負極活物質、固体電解質、負極結着剤の含有量の比については、特に制限されない。例えば、硫化物系固体電解質は、負極活物質層6の総質量に対して0〜40質量%、負極括物質は、負極活物質層6の総質量に対して60〜100質量%、第1の結着剤は、負極活物質層6の総質量に対して0.5〜5重量%含んでいればよい。   The ratio of the content of the negative electrode active material, the solid electrolyte, and the negative electrode binder is not particularly limited. For example, the sulfide-based solid electrolyte is 0 to 40% by mass with respect to the total mass of the negative electrode active material layer 6, the negative electrode binder is 60 to 100% by mass with respect to the total mass of the negative electrode active material layer 6, and the first The binder may contain 0.5 to 5 wt% with respect to the total mass of the negative electrode active material layer 6.

負極集電部材6は、導電体であればどのようなものでもよく、例えば、銅、ステンレス鋼、及びニッケルメッキ鋼等で構成される。なお、上記の各層には、公知の添加剤等を適宜加えてもよい。   As long as the negative electrode current collection member 6 is a conductor, what kind of thing may be sufficient, for example, it is comprised with copper, stainless steel, nickel plating steel, etc. In addition, you may add a well-known additive etc. to said each layer suitably.

以下に、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、これらの実施例を本発明の趣旨に基づいて変形、変更することが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。   Hereinafter, the present invention will be described based on examples. In addition, this invention is not limited to these Examples, These Examples can be changed and changed based on the meaning of this invention, and they are excluded from the scope of the present invention. is not.

(実施例1)
(正極構造体の作製)
正極活物質としてのLiNiCoAlO三元系粉末と、硫化物系固体電解質としてのLiS−P(80−20mol%)非晶質粉末と、正極活物質層導電性物質としての炭素繊維からなる導電助剤を、60/35/5の質量%比となるように秤量し、自転公転ミキサを用いて混合した。
Example 1
(Preparation of positive electrode structure)
LiNiCoAlO 2 ternary powder as a positive electrode active material, Li 2 S—P 2 S 5 (80-20 mol%) amorphous powder as a sulfide-based solid electrolyte, and carbon as a positive electrode active material layer conductive material The conductive assistant composed of fibers was weighed so as to have a mass% ratio of 60/35/5, and mixed using a rotation and revolution mixer.

次に、この混合粉に、結着剤としてのSBRが溶解した脱水キシレン溶液をSBRが混合粉の総質量に対して5.0質量%となるように添加して1次混合液を生成した。さらに、この1次混合液に、粘度調整のための脱水キシレンを適量添加することで、2次混合液を生成した。   Next, to this mixed powder, a dehydrated xylene solution in which SBR as a binder was dissolved was added so that the SBR was 5.0% by mass with respect to the total mass of the mixed powder to produce a primary mixed liquid. . Furthermore, a secondary mixed solution was generated by adding an appropriate amount of dehydrated xylene for viscosity adjustment to the primary mixed solution.

次に、混合粉の分散性を向上させるために、直径5mmのジルコニアボールを、空間、混合粉、ジルコニアボールがそれぞれ混練容器の全容積に対して1/3ずつを占めるように2次混合液に投入した。そして、生成された3次混合液を自転公転ミキサに投入し、3000rpmで3分撹拌することで、正極塗工液を生成した。   Next, in order to improve the dispersibility of the mixed powder, a zirconia ball having a diameter of 5 mm is mixed with the secondary mixed liquid so that the space, the mixed powder, and the zirconia ball each occupy 1/3 of the total volume of the kneading container. It was thrown into. And the produced | generated tertiary mixed liquid was thrown into the rotation-revolution mixer, and the positive electrode coating liquid was produced | generated by stirring at 3000 rpm for 3 minutes.

次に、正極集電部材として厚さ15μmのアルミ箔集電体を用意し、卓上スクリーン印刷機に正極集電部材を載置し、厚さ150μmのメタルマスクを用いて正極塗工液をシート上に塗工した。その後、正極塗工液が塗工されたシートを、摂氏60度ホットプレートで30分乾燥させた後、80℃で12時間真空乾燥させた。これにより、正極集電部材上に正極活物質層を形成した。乾燥後の正極集電部材及び正極活物質層の総厚さは約165μmであった。また、正極活物質層の面積当たりの密度は、平方センチメートル当たり15mgであった。   Next, an aluminum foil current collector having a thickness of 15 μm is prepared as a positive electrode current collecting member, the positive electrode current collecting member is placed on a desktop screen printing machine, and the positive electrode coating liquid is sheeted using a metal mask having a thickness of 150 μm. Coated on top. Thereafter, the sheet coated with the positive electrode coating solution was dried on a hot plate at 60 degrees Celsius for 30 minutes, and then vacuum dried at 80 ° C. for 12 hours. Thereby, the positive electrode active material layer was formed on the positive electrode current collector. The total thickness of the positive electrode current collector and the positive electrode active material layer after drying was about 165 μm. Further, the density per area of the positive electrode active material layer was 15 mg per square centimeter.

正極集電部材及び正極活物質層からなるシートをロールギャップ10μmのロールプレス機を用いて圧延することで、正極構造体を生成した。正極構造体の厚みは約120μmであった。   A sheet composed of the positive electrode current collecting member and the positive electrode active material layer was rolled using a roll press with a roll gap of 10 μm to produce a positive electrode structure. The thickness of the positive electrode structure was about 120 μm.

(負極構造体の作製)
負極活物質としての黒鉛粉末(80℃で24時間真空乾燥したもの)と、結着剤としてのPVdFとを95:5の質量%比で秤量した。そして、これらの材料と適量のNMPとを自転公転ミキサに投入し、3000rpmで3分撹拌した後、1分脱泡処理することで、負極塗工液を生成した。
(Preparation of negative electrode structure)
Graphite powder as a negative electrode active material (vacuum dried at 80 ° C. for 24 hours) and PVdF as a binder were weighed in a mass ratio of 95: 5. Then, these materials and an appropriate amount of NMP were put into a rotation and revolution mixer, stirred at 3000 rpm for 3 minutes, and then defoamed for 1 minute to produce a negative electrode coating solution.

負極集電部材として厚さ16μmの銅箔集電部材を用意し、ブレードを用いて銅箔集電部材上に負極塗工液を塗工した。銅箔集電部材上の負極塗工液の厚さ(ギャップ)は約150μmであった。負極塗工液が塗工されたシートを、摂氏80度に加熱された乾燥機内に収納し、15分乾燥した。さらに、乾燥後のシートを80℃で24時間真空乾燥を行った。負極集電部材及び負極からなるシートをロールギャップ10μmのロールプレス機を用いて圧延することで、負極構造体を生成した。負極構造体の厚みは約140μmであった。負極活物質層の面積当たりの密度は、平方センチメートル当たり15mgであった。   A copper foil current collecting member having a thickness of 16 μm was prepared as a negative electrode current collecting member, and a negative electrode coating solution was applied onto the copper foil current collecting member using a blade. The thickness (gap) of the negative electrode coating solution on the copper foil current collector was about 150 μm. The sheet coated with the negative electrode coating solution was stored in a dryer heated to 80 degrees Celsius and dried for 15 minutes. Further, the dried sheet was vacuum dried at 80 ° C. for 24 hours. A sheet composed of the negative electrode current collector and the negative electrode was rolled using a roll press with a roll gap of 10 μm to produce a negative electrode structure. The thickness of the negative electrode structure was about 140 μm. The density per area of the negative electrode active material layer was 15 mg per square centimeter.

(電解質塗工液の作製)
硫化物系固体電解質としてのLiS−P(80:20モル%)非晶質粉末に、SBR(電解質層結着剤)のキシレン溶液をSBRが非晶質粉末の質量に対して1質量%となるように添加することで、1次混合液を調整した。さらに、この混合液に、NBR(電解質層結着剤)のキシレン溶液をNBRが非晶質粉末の質量に対して0.5質量%となるように添加することで、2次混合液を調整した。さらに、この2次混合液に、粘度調整のための脱水キシレンを適量添加することで、3次混合液を生成した。さらに、混合粉の分散性を向上させるために、直径5mmのジルコニアボールを、空間、混合粉、ジルコニアボールがそれぞれ混練容器の全容積に対して1/3ずつを占めるように3次混合液に投入した。これにより生成された4次混合液を自転公転ミキサに投入し、3000rpmで3分撹拌することで、電解質層塗工液を生成した。なお、使用した固体電解質の平均粒子径は5μmであった。
(Preparation of electrolyte coating solution)
The Li 2 S-P 2 S 5 (80:20 mol%) amorphous powder as a sulfide-based solid electrolyte, SBR weight xylene solution SBR is amorphous powder (electrolyte layer binder) to The primary mixed solution was adjusted by adding so as to be 1% by mass. Furthermore, a secondary mixed solution is prepared by adding a xylene solution of NBR (electrolyte layer binder) to this mixed solution so that NBR is 0.5% by mass with respect to the mass of the amorphous powder. did. Furthermore, an appropriate amount of dehydrated xylene for viscosity adjustment was added to this secondary mixture to produce a tertiary mixture. Furthermore, in order to improve the dispersibility of the mixed powder, a zirconia ball having a diameter of 5 mm is changed into a tertiary mixed liquid so that the space, the mixed powder, and the zirconia ball each occupy 1/3 of the total volume of the kneading container. I put it in. The quaternary mixed solution thus produced was put into a rotation and revolution mixer, and stirred at 3000 rpm for 3 minutes to produce an electrolyte layer coating solution. The average particle size of the solid electrolyte used was 5 μm.

(固体電解質シートの作製)
次いで、卓上スクリーン印刷機に200mm×200mmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを設置し、その上に厚さ10μm、190mm×190mmの不織布を設置し、この上に厚さ150μm、開口部が90mm×60mmのメタルマスクを用いて電解質層塗工液を塗布した。
(Preparation of solid electrolyte sheet)
Next, a 200 mm × 200 mm polyethylene terephthalate (PET) film is placed on a desktop screen printing machine, and a nonwoven fabric having a thickness of 10 μm and 190 mm × 190 mm is placed thereon, on which a thickness of 150 μm and an opening is 90 mm × 60 mm. The electrolyte layer coating solution was applied using a metal mask.

なお、不織布は、繊維径が0.1〜0.2dtexの範囲のポリエチレンテレフタレート繊維を湿式抄紙法によりシート化することにより作製した。また、使用した不織布の画像処理を行うことにより、不織布の開口部における開口幅の中間値を測定したところ、10μmであった。また、不織布の厚さは10μmであった。   The nonwoven fabric was produced by forming a sheet of polyethylene terephthalate fiber having a fiber diameter in the range of 0.1 to 0.2 dtex by a wet papermaking method. Moreover, when the intermediate value of the opening width in the opening part of a nonwoven fabric was measured by performing image processing of the used nonwoven fabric, it was 10 micrometers. Moreover, the thickness of the nonwoven fabric was 10 micrometers.

次に、電解質層塗工液が塗工されたPETフィルムを40℃のホットプレートで10分乾燥させた後、40℃で12時間、真空乾燥させた。そして、不織布と固体電解質を同時にPETフィルムから剥離させて、トムソン刃で打ち抜いて、固体電解質と不織布とが一体化された92mm×62mmの固体電解質シートを得た。乾燥後の固体電解質シートの厚さは約180μmであった。   Next, the PET film coated with the electrolyte layer coating solution was dried on a hot plate at 40 ° C. for 10 minutes and then vacuum dried at 40 ° C. for 12 hours. Then, the nonwoven fabric and the solid electrolyte were simultaneously peeled from the PET film and punched with a Thomson blade to obtain a 92 mm × 62 mm solid electrolyte sheet in which the solid electrolyte and the nonwoven fabric were integrated. The thickness of the solid electrolyte sheet after drying was about 180 μm.

(固体電池の作製)
まず、作製した上述の負極構造体及び正極構造体をトムソン刃で打ち抜いた。より具体的には、負極構造体は88mm×58mmに、正極構造体は87mm×57mmの大きさに打ちぬいた。
(Production of solid battery)
First, the prepared negative electrode structure and positive electrode structure were punched with a Thomson blade. More specifically, the negative electrode structure was punched to a size of 88 mm × 58 mm, and the positive electrode structure was punched to a size of 87 mm × 57 mm.

次に、負極構造体−固体電解質シート−正極構造体を、この順で積層したのち、ロールギャップ50μmのロールプレス機を用いたドライラミネーション法により貼り合わせることで、固体電池の単セル(単電池)を生成した。   Next, after laminating the negative electrode structure-solid electrolyte sheet-positive electrode structure in this order, they are bonded together by a dry lamination method using a roll press machine with a roll gap of 50 μm, so that a single cell of a solid battery (single battery) ) Was generated.

なお、固体電解質シートの固体電解質の部分を、負極構造体・正極構造体のサイズよりも平面方向に大きいサイズにすることより、負極構造体−固体電解質シート−正極構造体をプレス成型した際に、単セルの端面において負極構造体と正極構造体とが短絡することを防ぐことができた。   In addition, when the solid electrolyte part of the solid electrolyte sheet is made larger in the planar direction than the size of the negative electrode structure / positive electrode structure, the negative electrode structure-solid electrolyte sheet-positive electrode structure is pressed. It was possible to prevent the negative electrode structure and the positive electrode structure from being short-circuited at the end face of the single cell.

(インピーダンス測定)
次に、作製した単セルを、端子を取り付けたアルミニウムラミネートフィルムに入れ、真空機で真空排気してヒートシールを行い、パックした。得られた試験用セルを、25℃の環境下で0.1mA/cm(0.1C)の電流密度で4.0Vまで充電を行い、インピーダンスの値を、LCZメーター(横河ヒューレットパッカード社製)を用い、交流周波数0.1Hz〜1MHzで測定した。
(Impedance measurement)
Next, the produced single cell was put into an aluminum laminate film to which a terminal was attached, and evacuated with a vacuum machine, heat sealed, and packed. The obtained test cell was charged to 4.0 V at a current density of 0.1 mA / cm 2 (0.1 C) in an environment of 25 ° C., and the impedance value was measured using an LCZ meter (Yokogawa Hewlett-Packard Company). And manufactured at an AC frequency of 0.1 Hz to 1 MHz.

そして、得られたコールコールプロットの円弧部分を、X軸を底辺とした半円の形にカーブフィッティングし、半円の右端とX軸が交わる部分の数値を、試験用セルのインピーダンスの値として記録した。以上の結果を表1に示す。   Then, the arc portion of the obtained Cole-Cole plot is curve-fitted into a semicircle shape with the X axis as the base, and the numerical value at the intersection of the right end of the semicircle and the X axis is used as the impedance value of the test cell. Recorded. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
固体電解質として、平均粒子径が3μmのLiS−P(LiSとPのモル比が80:20モル%)非晶質粉末を使用したこと以外は、上述の実施例1と同様にして、固体電池を作製した。そして、上述の実施例1と同様にして、インピーダンスを測定した。以上の結果を表1に示す。
(Example 2)
As described above, except that Li 2 S—P 2 S 5 (Molar ratio of Li 2 S to P 2 S 5 is 80:20 mol%) amorphous powder having an average particle diameter of 3 μm was used as the solid electrolyte. A solid battery was produced in the same manner as in Example 1. And the impedance was measured like the above-mentioned Example 1. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
固体電解質として、平均粒子径が20μmのLiS−P(LiSとPのモル比が80:20モル%)非晶質粉末を使用したこと以外は、上述の実施例1と同様にして、固体電池を作製した。そして、上述の実施例1と同様にして、インピーダンスを測定した。以上の結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
As described above, except that Li 2 S—P 2 S 5 (Molar ratio of Li 2 S to P 2 S 5 is 80:20 mol%) amorphous powder having an average particle size of 20 μm was used as the solid electrolyte. A solid battery was produced in the same manner as in Example 1. And the impedance was measured like the above-mentioned Example 1. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
固体電解質層として、負極構造体の上に、直接、電解質塗工液を塗布して形成したこと以外は、上述の実施例1と同様にして、固体電池を作製した。より具体的には、まず、卓上スクリーン印刷機に負極構造体を設置し、この上に厚さ150μm、開口部が90mm×60mmのメタルマスクを用いて電解質塗工液を塗布した。次に、40℃のホットプレートで10分乾燥させた後、40℃で12時間、真空乾燥させることにより、固体電池を作製した。
(Comparative Example 2)
A solid battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the solid electrolyte layer was formed by directly applying an electrolyte coating solution on the negative electrode structure. More specifically, a negative electrode structure was first installed on a desktop screen printer, and an electrolyte coating solution was applied thereon using a metal mask having a thickness of 150 μm and an opening of 90 mm × 60 mm. Next, after drying for 10 minutes on a hot plate at 40 ° C., the solid battery was produced by vacuum drying at 40 ° C. for 12 hours.

そして、上述の実施例1と同様にして、インピーダンスを測定した。以上の結果を表1に示す。   And the impedance was measured like the above-mentioned Example 1. The results are shown in Table 1.

表1に示すように、固体電解質の平均粒子径が、不織布の開口幅の中間値よりも小さい実施例1,2においては、固体電解質の平均粒子径が、不織布の開口幅の中間値よりも大きい比較例1に比し、インピーダンスの上昇を抑制することができることが判る。   As shown in Table 1, in Examples 1 and 2 where the average particle diameter of the solid electrolyte is smaller than the intermediate value of the opening width of the nonwoven fabric, the average particle diameter of the solid electrolyte is smaller than the intermediate value of the opening width of the nonwoven fabric. It can be seen that an increase in impedance can be suppressed as compared with the large comparative example 1.

また、実施例1,2においては、固体電解質シートにおいて不織布を使用していない比較例2と同様のインピーダンスを有していることが判る。即ち、実施例1,2においては、不織布を使用することにより、不織布を使用しない場合と同様に低いインピーダンスを保持した状態で、自立性、可撓性に優れた固体電解質シートを作製することができることが判る。   Moreover, in Example 1, 2, it turns out that it has the same impedance as the comparative example 2 which does not use the nonwoven fabric in a solid electrolyte sheet. That is, in Examples 1 and 2, by using a nonwoven fabric, it is possible to produce a solid electrolyte sheet excellent in self-supporting property and flexibility while maintaining a low impedance as in the case of not using a nonwoven fabric. I understand that I can do it.

以上説明したように、本発明は、固体電解質シート、及び固体電解質シートを含む全固体二次電池に適している。   As described above, the present invention is suitable for a solid electrolyte sheet and an all-solid-state secondary battery including the solid electrolyte sheet.

1 全固体二次電池
2 正極集電部材
3 正極活物質層
4 固体電解質シート
5 負極活物質層
6 負極集電部材
8 不織布(支持体)
10 不織布繊維
11 固体電解質
12 不織布の開口部
M 不織布の開口部における開口幅の中間値
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 All-solid-state secondary battery 2 Positive electrode current collection member 3 Positive electrode active material layer 4 Solid electrolyte sheet 5 Negative electrode active material layer 6 Negative electrode current collection member 8 Nonwoven fabric (support)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Nonwoven fabric fiber 11 Solid electrolyte 12 Opening part of nonwoven fabric M Intermediate value of opening width in opening part of nonwoven fabric

Claims (5)

開口部を有する不織布と、
前記不織布の表面及び前記開口部に設けられた固体電解質と
を備える固体電解質シートであって、
前記固体電解質の平均粒子径が、前記不織布の開口部における開口幅の中間値よりも小さいことを特徴とする固体電解質シート。
A non-woven fabric having an opening;
A solid electrolyte sheet comprising a solid electrolyte provided on a surface of the nonwoven fabric and the opening,
The solid electrolyte sheet, wherein an average particle diameter of the solid electrolyte is smaller than an intermediate value of an opening width in the opening of the nonwoven fabric.
前記固体電解質の平均粒子径が、0.01μm〜50μmであることを特徴とする請求項1に記載の固体電解質シート。   2. The solid electrolyte sheet according to claim 1, wherein an average particle diameter of the solid electrolyte is 0.01 μm to 50 μm. 前記開口幅の中間値が、0.01μm〜100μmであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の固体電解質シート。   3. The solid electrolyte sheet according to claim 1, wherein an intermediate value of the opening width is 0.01 μm to 100 μm. 前記固体電解質が、硫化物系固体電化質であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の固体電解質シート。   The solid electrolyte sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the solid electrolyte is a sulfide-based solid electrolyte. 正極活物質層と、
負極活物質層と、
請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の前記固体電解質シートと
を備えることを特徴とする全固体二次電池。
A positive electrode active material layer;
A negative electrode active material layer;
An all-solid-state secondary battery comprising: the solid electrolyte sheet according to any one of claims 1 to 4.
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019026940A1 (en) * 2017-08-04 2019-02-07 積水化学工業株式会社 Carbon material, positive electrode for all-solid-state batteries, negative electrode for all-solid-state batteries, and all-solid-state battery
CN110192302A (en) * 2017-05-15 2019-08-30 株式会社Lg化学 The manufacturing method of all-solid-state battery solid electrolyte film and the solid electrolyte film manufactured by the method
JP2019160748A (en) * 2018-03-16 2019-09-19 株式会社東芝 Separator, electrode group, secondary cell, battery pack, vehicle, and power supply for fixation
JP2020024860A (en) * 2018-08-08 2020-02-13 三菱製紙株式会社 Solid electrolyte carrying nonwoven fabric and solid electrolyte sheet
WO2020054081A1 (en) * 2018-09-11 2020-03-19 マクセルホールディングス株式会社 Solid electrolyte sheet and all-solid-state lithium secondary battery
JP2021034325A (en) * 2019-08-29 2021-03-01 マクセルホールディングス株式会社 Solid electrolyte sheet and all-solid type lithium secondary battery
CN112909332A (en) * 2019-12-04 2021-06-04 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 High-flexibility sulfide composite solid electrolyte and preparation method thereof
JP2021150204A (en) * 2020-03-19 2021-09-27 マクセルホールディングス株式会社 All-solid-state lithium secondary battery and manufacturing method thereof
WO2021200621A1 (en) * 2020-03-31 2021-10-07 三菱製紙株式会社 Non-woven fabric for supporting solid electrolyte, and solid electrolyte sheet
JP2022151241A (en) * 2021-03-26 2022-10-07 本田技研工業株式会社 Method of manufacturing solid electrolyte sheet, and solid electrolyte sheet
WO2023054293A1 (en) 2021-09-30 2023-04-06 マクセル株式会社 All solid state battery
WO2023054333A1 (en) 2021-09-30 2023-04-06 マクセル株式会社 All-solid-state battery
JP7524874B2 (en) 2021-09-27 2024-07-30 トヨタ自動車株式会社 All-solid-state battery

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11908993B2 (en) 2017-05-15 2024-02-20 Lg Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing solid electrolyte membrane for all solid type battery and solid electrolyte membrane manufactured by the method
CN110192302A (en) * 2017-05-15 2019-08-30 株式会社Lg化学 The manufacturing method of all-solid-state battery solid electrolyte film and the solid electrolyte film manufactured by the method
CN110192302B (en) * 2017-05-15 2022-09-13 株式会社Lg新能源 Method for manufacturing solid electrolyte membrane for all-solid battery and solid electrolyte membrane manufactured by the method
JP2020509565A (en) * 2017-05-15 2020-03-26 エルジー・ケム・リミテッド Method for producing solid electrolyte membrane for all-solid-state battery and solid electrolyte membrane produced by the method
JP7092796B2 (en) 2017-05-15 2022-06-28 エルジー エナジー ソリューション リミテッド A method for producing a solid electrolyte membrane for an all-solid-state battery and a solid electrolyte membrane produced by the method.
US11342578B2 (en) 2017-05-15 2022-05-24 Lg Energy Solution, Ltd. Method for manufacturing solid electrolyte membrane for all solid type battery and solid electrolyte membrane manufactured by the method
JPWO2019026940A1 (en) * 2017-08-04 2020-06-25 積水化学工業株式会社 Carbon materials, positive electrodes for all-solid-state batteries, negative electrodes for all-solid-state batteries, and all-solid-state batteries
WO2019026940A1 (en) * 2017-08-04 2019-02-07 積水化学工業株式会社 Carbon material, positive electrode for all-solid-state batteries, negative electrode for all-solid-state batteries, and all-solid-state battery
JP2019160748A (en) * 2018-03-16 2019-09-19 株式会社東芝 Separator, electrode group, secondary cell, battery pack, vehicle, and power supply for fixation
JP2020024860A (en) * 2018-08-08 2020-02-13 三菱製紙株式会社 Solid electrolyte carrying nonwoven fabric and solid electrolyte sheet
JP7019531B2 (en) 2018-08-08 2022-02-15 三菱製紙株式会社 Non-woven fabric for supporting solid electrolyte and solid electrolyte sheet
CN112640179A (en) * 2018-09-11 2021-04-09 麦克赛尔控股株式会社 Solid electrolyte sheet and all-solid-state lithium secondary battery
KR102648753B1 (en) * 2018-09-11 2024-03-19 맥셀 주식회사 Solid electrolyte sheet and all-solid lithium secondary battery
JPWO2020054081A1 (en) * 2018-09-11 2021-08-30 マクセルホールディングス株式会社 Solid electrolyte sheet and all-solid-state lithium secondary battery
CN112640179B (en) * 2018-09-11 2024-09-13 麦克赛尔株式会社 Solid electrolyte sheet and all-solid lithium secondary battery
KR20210047886A (en) 2018-09-11 2021-04-30 맥셀 홀딩스 가부시키가이샤 Solid electrolyte sheet and all-solid lithium secondary battery
JP7175320B2 (en) 2018-09-11 2022-11-18 マクセル株式会社 Solid electrolyte sheet and all-solid lithium secondary battery
WO2020054081A1 (en) * 2018-09-11 2020-03-19 マクセルホールディングス株式会社 Solid electrolyte sheet and all-solid-state lithium secondary battery
JP2021034325A (en) * 2019-08-29 2021-03-01 マクセルホールディングス株式会社 Solid electrolyte sheet and all-solid type lithium secondary battery
JP7374664B2 (en) 2019-08-29 2023-11-07 マクセル株式会社 Solid electrolyte sheet and all-solid lithium secondary battery
CN112909332A (en) * 2019-12-04 2021-06-04 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 High-flexibility sulfide composite solid electrolyte and preparation method thereof
JP2021150204A (en) * 2020-03-19 2021-09-27 マクセルホールディングス株式会社 All-solid-state lithium secondary battery and manufacturing method thereof
WO2021200621A1 (en) * 2020-03-31 2021-10-07 三菱製紙株式会社 Non-woven fabric for supporting solid electrolyte, and solid electrolyte sheet
JP2022151241A (en) * 2021-03-26 2022-10-07 本田技研工業株式会社 Method of manufacturing solid electrolyte sheet, and solid electrolyte sheet
JP7286703B2 (en) 2021-03-26 2023-06-05 本田技研工業株式会社 Solid electrolyte sheet manufacturing method and solid electrolyte sheet
JP7524874B2 (en) 2021-09-27 2024-07-30 トヨタ自動車株式会社 All-solid-state battery
WO2023054293A1 (en) 2021-09-30 2023-04-06 マクセル株式会社 All solid state battery
WO2023054333A1 (en) 2021-09-30 2023-04-06 マクセル株式会社 All-solid-state battery
KR20240064633A (en) 2021-09-30 2024-05-13 맥셀 주식회사 All-solid-state battery
KR20240064619A (en) 2021-09-30 2024-05-13 맥셀 주식회사 All-solid-state battery

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