JP2017059417A - Ion-conducting material for all-solid battery, all-solid battery arranged by use thereof, and manufacturing methods thereof - Google Patents

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大剛 小野寺
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an all-solid battery having a low internal resistance, and adequate rate characteristic.SOLUTION: An ion-conducting material for an all-solid battery comprises a lithium vanadium oxide, part of which is substituted with a trivalent or quadrivalent cation; the substitution quantity of the cation is less than 30 atom% to the quantity of vanadium; and e.g. the lithium vanadium oxide has deliquescence. The all-solid battery comprises: a positive electrode layer including a positive electrode active material and a positive electrode solid electrolyte; a negative electrode layer including a negative electrode active material and a negative electrode solid electrolyte; and a solid electrolyte layer disposed between the positive and negative electrode layers. In the all-solid battery, the positive electrode solid electrolyte or the negative electrode solid electrolyte includes the ion-conducting material for an all-solid battery.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、全固体電池用イオン伝導性材料、全固体電池用イオン伝導性材料を用いた全固体電池及びそれらの製造方法に関するものである。   The present invention relates to an all-solid-state battery ion-conductive material, an all-solid-state battery using an all-solid-state battery ion-conductive material, and a method for producing the same.

二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池は、ニッケル・水素蓄電池等の他の二次電池と比較して、エネルギ密度が高い電池である。しかしながら、リチウムイオン二次電池は、液体電解液に可燃性の有機溶媒を使用しているため、短絡による過電流等に起因して発生することがある発火や破裂を防止するために、安全装置の付設が必要となったりする。また、このような現象を防止するために、電池材料の選択や電池構造の設計を行う上で制約を受けたりすることがある。   A lithium ion secondary battery, which is a type of secondary battery, is a battery having a higher energy density than other secondary batteries such as nickel-hydrogen storage batteries. However, since the lithium ion secondary battery uses a flammable organic solvent in the liquid electrolyte, a safety device is used to prevent ignition or rupture that may occur due to overcurrent caused by a short circuit. May be required. In addition, in order to prevent such a phenomenon, restrictions may be imposed on the selection of battery materials and the design of battery structures.

そこで、液体電解液に代えて、固体電解質を用いる全固体型電池の開発が進められている。全固体電池は、可燃性の有機溶媒を含まないため、安全装置を簡略化することができるという利点があり、製造コストや生産性に優れた電池であると認識されている。また、正極及び負極からなる一対の電極と、これら電極に挟まれる固体電解質層とからなる接合構造を直列に積層することが容易であるため、安定でありながら、高容量且つ高出力の電池を製造し得る技術として期待されている。   Therefore, development of an all-solid battery that uses a solid electrolyte instead of the liquid electrolyte is underway. The all-solid-state battery does not contain a flammable organic solvent, and therefore has the advantage that the safety device can be simplified, and is recognized as a battery excellent in manufacturing cost and productivity. Moreover, since it is easy to laminate in series a junction structure composed of a pair of electrodes composed of a positive electrode and a negative electrode and a solid electrolyte layer sandwiched between these electrodes, a battery with high capacity and high output can be obtained while being stable. It is expected as a technology that can be manufactured.

しかしながら、全固体電池においては、電池反応を担う活物質粒子の粒子間や、活物質粒子と固体電解質粒子との間の接触抵抗が、電池の内部抵抗に大きく影響していることが知られている。特に、充放電の繰り返しに伴い、活物質の体積変化が生じることによって、活物質と固体電解質や導電剤等との接触性が低下し、内部抵抗の増大や容量の低下等が生じ易い傾向がある。したがって、内部抵抗を低減する技術が必要とされている。   However, in all solid state batteries, it is known that the contact resistance between the active material particles responsible for the battery reaction or between the active material particles and the solid electrolyte particles greatly affects the internal resistance of the battery. Yes. In particular, due to the volume change of the active material with repeated charge and discharge, the contact between the active material and the solid electrolyte, conductive agent, etc. tends to decrease, and the internal resistance tends to increase or the capacity tends to decrease. is there. Therefore, a technique for reducing the internal resistance is required.

例えば、特許文献1には、正極および負極の少なくとも一方の電極が、導電剤およびリチウムイオン伝導性無機固体電解質を含む被覆層で被覆された活物質粒子を有するリチウム二次電池が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a lithium secondary battery in which at least one of a positive electrode and a negative electrode has active material particles coated with a coating layer containing a conductive agent and a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte. .

また、特許文献2には、正極活物質と、硫化物固体電解質材料等の固体電解質材料と、の反応を抑制させ、両者の界面抵抗を低減させるために、正極活物質の表面を、ポリアニオン構造を有する化合物からなる被覆層を有する正極活物質材料を固体電池に用いることが開示されている。   Further, in Patent Document 2, in order to suppress the reaction between the positive electrode active material and a solid electrolyte material such as a sulfide solid electrolyte material and reduce the interface resistance between them, the surface of the positive electrode active material has a polyanion structure. It is disclosed that a positive electrode active material having a coating layer made of a compound having a solid-state battery is used.

特開2013−222530号公報JP 2013-222530 A 特開2012−89406号公報JP 2012-89406 A

全固体電池において、充放電サイクル時の活物質粒子の膨張収縮における活物質―活物質間や、活物質―固体電解質間の界面剥離を根本的に解決することは困難である。特許文献1では、充放電時に生じる粒子間の界面剥離を低減することで充放電サイクル特性の向上を図っている。しかし、全固体電池においては、さらなる充放電サイクル特性の向上が必要である。特許文献2では、内部抵抗の低減および充放電容量の改善は可能であるが、活物質表面をイオン伝導性の無機酸化物で覆っているため、活物質間および活物質と固体電解質間に空隙が生じる。そのため、電極内のリチウムイオンの伝導をさらに高めることにより、抵抗を低減し、レート特性を向上した全固体電池が期待されている。   In all solid state batteries, it is difficult to fundamentally solve the interfacial delamination between the active material and the active material and between the active material and the solid electrolyte in the expansion and contraction of the active material particles during the charge / discharge cycle. In Patent Document 1, charge / discharge cycle characteristics are improved by reducing interfacial delamination between particles that occurs during charge / discharge. However, in the all solid state battery, further improvement of charge / discharge cycle characteristics is necessary. In Patent Document 2, the internal resistance can be reduced and the charge / discharge capacity can be improved. However, since the surface of the active material is covered with an ion conductive inorganic oxide, there is a gap between the active materials and between the active material and the solid electrolyte. Occurs. Therefore, an all-solid-state battery is expected in which resistance is reduced and rate characteristics are improved by further increasing the conduction of lithium ions in the electrode.

そこで、本発明は、電池の内部抵抗を低減し、レート特性を向上した全固体電池を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an all solid state battery in which the internal resistance of the battery is reduced and the rate characteristics are improved.

上記課題を解決するための本発明の特徴は、例えば以下の通りである。   The features of the present invention for solving the above problems are as follows, for example.

リチウムバナジウム酸化物を含む全固体電池用イオン伝導性材料であって、リチウムバナジウム酸化物の一部が3価もしくは4価のカチオンで置換され、カチオンの置換量が、バナジウムに対して30原子%未満である全固体電池用イオン伝導性材料。   An ion conductive material for an all solid state battery including lithium vanadium oxide, wherein a part of the lithium vanadium oxide is substituted with a trivalent or tetravalent cation, and the amount of cation substitution is 30 atomic% with respect to vanadium. An ion conductive material for all solid state batteries that is less than

本発明によれば内部抵抗が低く、レート特性が向上した全固体電池を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。   According to the present invention, it is possible to provide an all solid state battery having low internal resistance and improved rate characteristics. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

本実施形態に係る全固体電池の構成の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of a structure of the all-solid-state battery which concerns on this embodiment. 実施例及び比較例に係る全固体電池の過電圧と電流値の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the overvoltage and current value of the all-solid-state battery which concerns on an Example and a comparative example. 実施例及び比較例に係る全固体電池の過電圧とイオン伝導性材料の元素置換量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the overvoltage of the all-solid-state battery which concerns on an Example and a comparative example, and the element substitution amount of an ion conductive material.

以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description shows specific examples of the contents of the present invention, and the present invention is not limited to these descriptions. Various modifications by those skilled in the art are within the scope of the technical idea disclosed in this specification. Changes and modifications are possible. In all the drawings for explaining the present invention, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof may be omitted.

図1に、本実施形態に係る全固体電池の構成の一例を模式的に表す断面図を示す。本実施形態に係る全固体電池1は、固体電解質が電極間のイオンキャリアの伝導を媒介する電池である。また、電極が主として活物質の集合により形成されるバルク型の全固体電池であることが好ましい。図1において、全固体電池1は、正極層2Aと、負極層2Bと、正極層2Aと負極層2Bとの間に配置する固体電解質層2Cと、を備える。以下では、正極層2Aおよび負極層2Bは、電極層、全固体電池用電極とも称する。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of the all solid state battery according to the present embodiment. The all solid state battery 1 according to the present embodiment is a battery in which a solid electrolyte mediates conduction of ion carriers between electrodes. Moreover, it is preferable that the electrode is a bulk type all solid state battery formed mainly by a collection of active materials. In FIG. 1, the all solid state battery 1 includes a positive electrode layer 2A, a negative electrode layer 2B, and a solid electrolyte layer 2C disposed between the positive electrode layer 2A and the negative electrode layer 2B. Hereinafter, the positive electrode layer 2A and the negative electrode layer 2B are also referred to as an electrode layer and an electrode for an all solid state battery.

正極層2Aは、正極活物質10Aと正極固体電解質20Aとを含む。負極層2Bは、負極活物質10Bと負極固体電解質20Bとを含む。以下では、正極活物質10Aおよび負極活物質10Bを電極活物質とも称する。   The positive electrode layer 2A includes a positive electrode active material 10A and a positive electrode solid electrolyte 20A. The negative electrode layer 2B includes a negative electrode active material 10B and a negative electrode solid electrolyte 20B. Hereinafter, the positive electrode active material 10A and the negative electrode active material 10B are also referred to as electrode active materials.

正極層2Aと負極層2Bの少なくともいずれかは、固体電解質としてリチウムバナジウム酸化物(LiVO)の一部が3価または4価のカチオンで置換されたイオン伝導性材料を含む。以下では、正極層2Aに含まれる固体電解質としてのイオン伝導性材料を正極固体電解質20A、負極層2Bに含まれる固体電解質を負極固体電解質20Bと称する。 At least one of the positive electrode layer 2A and the negative electrode layer 2B includes an ion conductive material in which a part of lithium vanadium oxide (LiVO 3 ) is substituted with a trivalent or tetravalent cation as a solid electrolyte. Hereinafter, the ion conductive material as a solid electrolyte contained in the positive electrode layer 2A is referred to as a positive electrode solid electrolyte 20A, and the solid electrolyte contained in the negative electrode layer 2B is referred to as a negative electrode solid electrolyte 20B.

<イオン伝導性材料>
本発明の一実施形態に係るイオン伝導性材料は、リチウムバナジウム酸化物の一部を3価または4価のカチオンで置換したものである。リチウムバナジウム酸化物は、潮解性を有する固体電解質である。活物質間に潮解性を有する固体電解質を充填することにより、活物質粒子を密着させて電極層に保持し、活物質間の接触性を向上できる。このリチウムバナジウム酸化物の一部を3価または4価のカチオンで置換することにより、リチウムバナジウム酸化物内のイオン伝導性を向上できる。その結果、電池のレート特性を向上できる。3価または4価の価カチオンはリチウムバナジウム酸化物中の5価のバナジウムよりも価数が低い。したがって、価数の低い元素で置換することにより、リチウムバナジウム酸化物の電荷保障の関係から、伝導するLiイオンの密度が向上することで、イオン伝導性が向上する。
<Ion conductive material>
An ion conductive material according to an embodiment of the present invention is obtained by replacing a part of lithium vanadium oxide with a trivalent or tetravalent cation. Lithium vanadium oxide is a solid electrolyte having deliquescence. By filling a solid electrolyte having deliquescence between the active materials, the active material particles can be brought into close contact with each other and held in the electrode layer, thereby improving the contact between the active materials. By replacing a part of this lithium vanadium oxide with a trivalent or tetravalent cation, the ionic conductivity in the lithium vanadium oxide can be improved. As a result, the rate characteristics of the battery can be improved. The trivalent or tetravalent cation has a lower valence than the pentavalent vanadium in the lithium vanadium oxide. Therefore, by substituting with an element having a low valence, the density of Li ions to be conducted is improved from the relationship of charge assurance of the lithium vanadium oxide, whereby the ionic conductivity is improved.

また、リチウムバナジウム酸化物と同様に、リチウムバナジウム酸化物の一部を3価または4価のカチオンで置換したイオン伝導性材料も潮解性を有する。活物質間に潮解性を有する固体電解質を充填することにより、活物質粒子を密着させて電極層に保持し、活物質間の接触性向上できる。また、充放電サイクルにより活物質粒子と活物質粒子間または活物質粒子と固体電解質粒子間の界面が剥離し、容量低下が生じても、電極層を湿潤雰囲気下にし、再度潮解させた後に過剰な水分を除去することで、剥離した界面を再構築することができる。剥離した界面を再構築することにより、内部抵抗が減少し容量を回復できる。その結果、充放電サイクル特性を向上することが可能となる。   Similarly to the lithium vanadium oxide, an ion conductive material obtained by substituting a part of the lithium vanadium oxide with a trivalent or tetravalent cation has deliquescence. By filling a solid electrolyte having deliquescence between the active materials, the active material particles can be brought into close contact with each other and held in the electrode layer, thereby improving the contact between the active materials. In addition, even if the interface between active material particles and active material particles or active material particles and solid electrolyte particles is peeled off due to charge / discharge cycles and the capacity is reduced, the electrode layer is placed in a humid atmosphere and deliquescent again. By removing proper moisture, the peeled interface can be reconstructed. By reconstructing the peeled interface, the internal resistance is reduced and the capacity can be recovered. As a result, the charge / discharge cycle characteristics can be improved.

本発明の一実施形態において、潮解性を有するとは、大気中において常温域(0℃以上100℃以下)で潮解する性質を有していることを意味する。潮解性を有する固体電解質を全固体電池における電極層の製造に用いることによって、電極層を構成する活物質の粒子間の間隙に、固体電解質が高密度で充満したマトリックス状の構造を形成することが可能となる。そして、電極を構成する活物質の粒子間の間隙に固体電解質を高密度で充填させることによって、活物質の粒子間は、単なる点接触ではなく、より広い面積の固体電解質を介して、接触するようになっている。   In one embodiment of the present invention, having deliquescence means having a property of deliquescence in a normal temperature range (0 ° C. or more and 100 ° C. or less) in the atmosphere. By using a solid electrolyte having deliquescence for the production of an electrode layer in an all-solid battery, a matrix structure in which the solid electrolyte is filled with high density is formed in the gaps between the active material particles constituting the electrode layer. Is possible. Then, by filling the gaps between the active material particles constituting the electrodes with a high density of the solid electrolyte, the active material particles are in contact with each other through not only a point contact but a wider area solid electrolyte. It is like that.

リチウムバナジウム酸化物の一部を3価または4価のカチオンで置換したイオン伝導性材料は、例えば、組成式Li(1+(5-a)x)(1−x)(3― bx)(2≦a≦4、 0≦b≦2、x=0.01≦x≦0.3、MはAl,Ti,Zr,Ge,Ga,Sn,Si,Znの少なくともいずれか)で表わされる。なお、組成式は一例であって、本発明はこの組成式に限定されるものではない。組成式において、aは置換元素Mの価数、bは、バナジウムの価数5から置換元素の価数を除した値、xは置換元素Mの置換量を表す。Mの置換量であるxは、好ましくは0.01以上0.3以下であり、より好ましくは0.01以上0.15以下で ある。置換量が0.01未満であると置換元素の効果が得られない。また置換量が0.3を超えると置換元素が構造内に留まらず、異なる構造を形成することで、イオン伝導を阻害し内部抵抗が増大する。 An ion conductive material in which a part of the lithium vanadium oxide is substituted with a trivalent or tetravalent cation is, for example, a composition formula Li (1+ (5-a) x) M x V (1-x) O (3 - bx) (2 ≦ a ≦ 4, 0 ≦ b ≦ 2, x = 0.01 ≦ x ≦ 0.3, M is Al, Ti, Zr, Ge, Ga, Sn, Si, at least one of Zn) It is represented by The composition formula is an example, and the present invention is not limited to this composition formula. In the composition formula, a represents the valence of the substitution element M, b represents the value obtained by dividing the valence of vanadium by the valence of the substitution element, and x represents the substitution amount of the substitution element M. X which is the substitution amount of M is preferably 0.01 or more and 0.3 or less, and more preferably 0.01 or more and 0.15 or less. If the substitution amount is less than 0.01, the effect of the substitution element cannot be obtained. If the substitution amount exceeds 0.3, the substitution element does not stay in the structure, but forms a different structure, thereby inhibiting ionic conduction and increasing the internal resistance.

<正極層及び負極層>
正極層2Aと負極層2Bの少なくともいずれかは正極固体電解質20Aまたは負極固体電解質20Bとして、リチウムバナジウム酸化物の一部を3価または4価のカチオンで置換したイオン伝導性材料を含む。
<Positive electrode layer and negative electrode layer>
At least one of the positive electrode layer 2A and the negative electrode layer 2B includes, as the positive electrode solid electrolyte 20A or the negative electrode solid electrolyte 20B, an ion conductive material in which a part of the lithium vanadium oxide is substituted with a trivalent or tetravalent cation.

電極層において、本発明の一実施形態にかかるイオン伝導性材料の含有量は、活物質の粒子径や種類によって異なる。活物質の粒子径が大きい程、活物質間の空隙が増えると考えられるため、イオン伝導性材料の含有量を多くするとよい。なお、複数の粒子径の活物質を電極層に用いた場合等は、この限りでない。   In the electrode layer, the content of the ion conductive material according to one embodiment of the present invention varies depending on the particle diameter and type of the active material. It is considered that the larger the particle size of the active material, the more voids between the active materials. Therefore, the content of the ion conductive material is preferably increased. Note that this is not the case when an active material having a plurality of particle sizes is used in the electrode layer.

本発明の一実施形態に係るイオン伝導性材料の20℃におけるイオン伝導度は、1×10−8S/cm以上であることが好ましく、1×10−6S/cm以上であることがより好ましい。イオン伝導度が1×10−8S/cm以上であれば、活物質の粒子間に充填されたイオン伝導性材料によって、活物質粒子間や、活物質と固体電解質との間のイオン伝導性を優位に向上させることができるため、電池における内部抵抗を良好に低減し、より高い放電容量を確保することが可能である。 The ion conductivity at 20 ° C. of the ion conductive material according to one embodiment of the present invention is preferably 1 × 10 −8 S / cm or more, and more preferably 1 × 10 −6 S / cm or more. preferable. When the ionic conductivity is 1 × 10 −8 S / cm or more, the ionic conductivity between the active material particles or between the active material and the solid electrolyte is determined by the ion conductive material filled between the active material particles. Therefore, the internal resistance of the battery can be satisfactorily reduced and a higher discharge capacity can be ensured.

また、本発明の一実施形態にかかるイオン伝導性材料は、電池反応により発生した電子の伝導性を有する。本発明の一実施形態に係るイオン電導性材料の20℃における電子伝導度は、1×10−8S/cm以上であることが好ましく、1×10−6S/cm以上であることがより好ましい。電子伝導度が1×10−8S/cm以上であれば、活物質の粒子間に充填されたイオン伝導性材料によって、活物質の粒子間や、活物質と固体電解質との間の電子伝導性を優位に向上させることができる。その結果、全固体電池における内部抵抗を良好に低減し、より高い放電容量を確保することが可能である。 Moreover, the ion conductive material concerning one Embodiment of this invention has the conductivity of the electron which generate | occur | produced by the battery reaction. The electron conductivity at 20 ° C. of the ion conductive material according to one embodiment of the present invention is preferably 1 × 10 −8 S / cm or more, and more preferably 1 × 10 −6 S / cm or more. preferable. When the electron conductivity is 1 × 10 −8 S / cm or more, the electron conduction between the active material particles or between the active material and the solid electrolyte is caused by the ion conductive material filled between the active material particles. Can be improved significantly. As a result, it is possible to satisfactorily reduce the internal resistance in the all solid state battery and ensure a higher discharge capacity.

製造された全固体電池の電極層は通常、水分とは隔離された環境にある。そのため、全固体電池内のイオン伝導性材料は、潮解した状態ではなく、結晶もしくは非結晶として活物質の粒子間の間隙に析出しており、活物質の粒子間の電子伝導性およびイオン伝導性が良好に確保されている。   The electrode layer of the manufactured all-solid-state battery is usually in an environment isolated from moisture. Therefore, the ion conductive material in the all solid state battery is not in a deliquescent state, but is deposited in the gaps between the particles of the active material as crystals or non-crystals, and the electron conductivity and ion conductivity between the particles of the active material. Is well secured.

なお、正極層2A及び負極層2Bは、固体電解質として本発明の一実施形態に係るイオン伝導性材料のほかに、潮解性を有する固体電解質や、一般的な全固体電池に用いられる固体電解質を含んでもよい。潮解性を有する固体電解質としては、リチウムバナジウム酸化物や硫化物系固体電解質等が挙げられる。ただし、硫化物系の固体電解質は硫化水素等の有害物質が発生するおそれがあるため、バナジウム酸化物を用いることが好ましい。   In addition, the positive electrode layer 2A and the negative electrode layer 2B include a solid electrolyte having deliquescence and a solid electrolyte used in a general all-solid battery in addition to the ion conductive material according to the embodiment of the present invention as a solid electrolyte. May be included. Examples of solid electrolytes having deliquescence include lithium vanadium oxide and sulfide solid electrolytes. However, since a sulfide-based solid electrolyte may generate harmful substances such as hydrogen sulfide, it is preferable to use vanadium oxide.

一般的な全固体電池に使用される固体電解質としては、具体的には、例えば、ペロブスカイト型酸化物、NASICON型酸化物、LISICON型酸化物、ガーネット型酸化物等の酸化物系固体電解質や、硫化物系固体電解質、βアルミナ等が挙げられる。   Specific examples of solid electrolytes used in general all solid state batteries include oxide solid electrolytes such as perovskite oxides, NASICON oxides, LISICON oxides, and garnet oxides, Examples thereof include sulfide-based solid electrolytes and β alumina.

ペロブスカイト型酸化物としては、例えば、LiaLa1−aTiO等のように表されるLi−La−Ti系ペロブスカイト型酸化物、LiLa1−bTaO等のように表されるLi−La−Ta系ペロブスカイト型酸化物、LiLa1−cNbO等のように表されるLi−La−Nb系ペロブスカイト型酸化物等が挙げられる(前記式中、0<a<1、0<b<1、0<c<1である。)。NASICON型酸化物としては、例えば、Li1+lAlTi2−l(PO等に代表される結晶を主晶とするLi(前記式中、Xは、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Sn、Sb及びSeからなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、Yは、Ti、Zr、Ge、In、Ga、Sn及びAlからなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、0≦l≦1、m、n、o、p及びqは、任意の正数である。)で表される酸化物等が挙げられる。LISICON型酸化物としては、例えば、LiXO−LiYO(前記式中、Xは、Si、Ge、及びTiから選択される少なくとも1種の元素であり、Yは、P、As及びVから選択される少なくとも1種の元素である。)で表される酸化物等が挙げられる。ガーネット型酸化物としては、例えば、LiLaZr12等に代表されるLi−La−Zr系酸化物等が挙げられる。 Examples of the perovskite oxide include Li—La—Ti perovskite oxide expressed as LiaLa 1-a TiO 3, and Li— expressed as Li b La 1-b TaO 3. la-Ta-based perovskite-type oxide, Li c La 1-c NbO 3 Li-La-Nb -based perovskite oxide represented as such, and the like (wherein, 0 <a <1,0 <B <1, 0 <c <1.) The NASICON-type oxide, for example, in Li m X n Y o P p O q ( Formula to ShuAkira crystals represented by Li 1 + l Al l Ti 2 -l (PO 4) 3 or the like, X is , B, Al, Ga, In, C, Si, Ge, Sn, Sb and Se, and Y is Ti, Zr, Ge, In, Ga, Sn and And at least one element selected from the group consisting of Al, and 0 ≦ l ≦ 1, m, n, o, p, and q are arbitrary positive numbers. It is done. As the LISICON type oxide, for example, Li 4 XO 4 -Li 3 YO 4 (wherein X is at least one element selected from Si, Ge, and Ti, and Y is P, As And at least one element selected from V.) and the like. Examples of the garnet oxide include Li—La—Zr-based oxides represented by Li 7 La 3 Zr 2 O 12 and the like.

硫化物系固体電解質としては、例えば、LiS−P、LiS−SiS、Li3.250.25Ge0.76、Li4−rGe1−r(式中、0≦r≦1である。)、Li11、LiS−SiS−LiPO等が挙げられる。硫化物系固体電解質は、結晶性硫化物、非晶性硫化物のいずれであってもよい。なお、これらの固体電解質は、結晶構造が同等である限り、元素の一部が他の元素に置換されたものでもよく、元素組成比が異なるものでもよい。また、これらの固体電解質は、一種を単独で用いてよく、複数種を用いてもよい。 Examples of the sulfide-based solid electrolyte include Li 2 S—P 2 S 5 , Li 2 S—SiS 2 , Li 3.25 P 0.25 Ge 0.76 S 4 , and Li 4-r Ge 1-r P. Examples include r S 4 (where 0 ≦ r ≦ 1), Li 7 P 3 S 11 , Li 2 S—SiS 2 —Li 3 PO 4, and the like. The sulfide-based solid electrolyte may be either a crystalline sulfide or an amorphous sulfide. In addition, as long as the crystal structure is equivalent, these solid electrolytes may be those in which some of the elements are replaced with other elements, or may have different element composition ratios. Moreover, these solid electrolytes may be used individually by 1 type, and may use multiple types.

電極層におけるイオン伝導性材料の含有量は、電極活物質と電極層内のすべての固体電解質(潮解性を有する固体電解質、他の固体電解質を含む)の乾燥総重量に対して、5重量部以上50重量部以下であることが好ましい。潮解性を有する固体電解質の乾燥重量を5重量部以上50重量部以下することにより内部抵抗が低く、良好な体積エネルギ密度と高い放電容量とを有する全固体電池を製造することができる。   The content of the ion conductive material in the electrode layer is 5 parts by weight with respect to the total dry weight of the electrode active material and all solid electrolytes in the electrode layer (including solid electrolytes having deliquescence and other solid electrolytes). The amount is preferably 50 parts by weight or less. By setting the dry weight of the solid electrolyte having deliquescence to 5 parts by weight or more and 50 parts by weight or less, an all-solid battery having a low internal resistance, a good volume energy density, and a high discharge capacity can be manufactured.

固体電解質の20℃におけるイオン伝導度は、1×10−6S/cm以上であることが好ましく、1×10−4S/cm以上であることがより好ましい。固体電解質のイオン伝導度が1×10−6S/cm以上であれば、本発明に係るイオン伝導性材料と他の固体電解質を併用することによって、本発明に係るイオン伝導性材料による粒子間の接触性を向上させる効果を得つつ、固体電解質による高いイオン伝導性を電極層に与えることが可能となる。 The ionic conductivity at 20 ° C. of the solid electrolyte is preferably 1 × 10 −6 S / cm or more, and more preferably 1 × 10 −4 S / cm or more. If the ionic conductivity of the solid electrolyte is 1 × 10 −6 S / cm or more, by using the ionic conductive material according to the present invention in combination with another solid electrolyte, the interparticle between the ionic conductive material according to the present invention is used. It is possible to provide the electrode layer with high ionic conductivity due to the solid electrolyte while obtaining the effect of improving the contact property.

本発明の一実施形態に係る全固体電池に用いる活物質としては、正極又は負極のそれぞれについて、一般的な全固体電池に使用される活物質を用いることができる。例えば、全固体電池が一次電池である場合は、リチウムイオンを吸蔵する活物質を電極層に用い、全固体電池が二次電池である場合は、リチウムイオンを可逆的に挿入及び脱離する電気化学的活性を有する活物質を電極層に用いる。   As an active material used for an all solid state battery according to an embodiment of the present invention, an active material used for a general all solid state battery can be used for each of the positive electrode and the negative electrode. For example, when the all-solid battery is a primary battery, an active material that occludes lithium ions is used for the electrode layer, and when the all-solid battery is a secondary battery, electricity that reversibly inserts and removes lithium ions. An active material having chemical activity is used for the electrode layer.

正極層2Aに用いられる正極活物質10Aとしては、キャリアがリチウムイオンである場合には、例えば、リン酸マンガンリチウム(LiMnPO)、リン酸鉄リチウム(LiFePO)、リン酸コバルトリチウム(LiCoPO)等のオリビン型や、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、二酸化マンガン(III)リチウム(LiMnO)、LiNiCoMnのように表わされる(式中、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、x+y+z=1である。)三元系酸化物等の層状型や、マンガン酸リチウム(LiMn)等のスピネル型や、リン酸バナジウムリチウム(Li(PO)等のポリアニオン型等のリチウム遷移金属化合物を用いることができる。また、キャリアがナトリウムイオンである場合には、例えば、酸化鉄ナトリウム(NaFeO)、コバルト酸ナトリウム(NaCoO)、ニッケル酸ナトリウム(NaNiO)、二酸化マンガン(III)ナトリウム(NaMnO)、リン酸バナジウムナトリウム(Na(PO)、フッ素化リン酸バナジウムナトリウム(Na(PO)等を用いることができる。また、その他、銅シェブレル相化合物(CuMo)、硫化鉄(FeS,FeS)、硫化コバルト(CoS)、硫化ニッケル(NiS,Ni)、硫化チタン(TiS)、硫化モリブデン(MoS)等のカルコゲン化合物や、TiO、バナジウム、CuO、MnO等の金属酸化物や、CCuFeN等を用いることができる。 As the positive electrode active material 10A used for the positive electrode layer 2A, when the carrier is a lithium ion, for example, lithium manganese phosphate (LiMnPO 4 ), lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), lithium cobalt phosphate (LiCoPO 4). Olivine type such as lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), manganese (III) lithium (LiMnO 2 ), and LiNi x Co y Mn z O 2 (wherein 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, x + y + z = 1.) Layered type such as ternary oxide, spinel type such as lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) Or a lithium transition metal compound such as a polyanion type such as lithium vanadium phosphate (Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 ). You can. When the carrier is a sodium ion, for example, sodium iron oxide (NaFeO 2 ), sodium cobaltate (NaCoO 2 ), sodium nickelate (NaNiO 2 ), sodium manganese (III) dioxide (NaMnO 2 ), phosphorus Sodium vanadium acid (Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 ), sodium fluorinated sodium vanadium phosphate (Na 3 V 2 (PO 4 ) 2 F 3 ), or the like can be used. In addition, copper chevrel phase compounds (Cu 2 Mo 6 S 8 ), iron sulfide (FeS, FeS 2 ), cobalt sulfide (CoS), nickel sulfide (NiS, Ni 3 S 2 ), titanium sulfide (TiS 2 ), A chalcogen compound such as molybdenum sulfide (MoS 2 ), a metal oxide such as TiO 2 , vanadium 2 O 5 , CuO, or MnO 2 , C 6 Cu 2 FeN 6, or the like can be used.

負極層2Bに含有させる負極活物質10Bとしては、キャリアがリチウムイオンである場合には、例えば、チタン酸リチウム(LiTi12)等のリチウム遷移金属酸化物を用いることができる。また、その他、TiSi、LaNiSn等の合金や、ハードカーボン、ソフトカーボン、グラファイト等の炭素材料や、リチウム、インジウム、アルミニウム、スズ、ケイ素等の単体若しくはこれらを含む合金等を用いることができる。 As the negative electrode active material 10B to be contained in the negative electrode layer 2B, when the carrier is lithium ions, for example, a lithium transition metal oxide such as lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ) can be used. In addition, alloys such as TiSi, La 3 Ni 2 Sn 7 , carbon materials such as hard carbon, soft carbon, and graphite, simple substances such as lithium, indium, aluminum, tin, and silicon, or alloys containing these are used. be able to.

活物質の粒子は、真球又は楕円球状の形状を有していることが好ましく、単分散性であることが好ましい。また、活物質の平均粒子径は、取り扱いの観点から0.1μm以上であることが好ましく、タップ密度の観点から50μm以下であることが好ましい。タップ密度を向上することにより、電極層における活物質の粒子間の接触性を向上させることができる。活物質の平均粒子径は、活物質の粒子の集合を走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡により観察し、無作為に抽出した100個の粒子の粒子径の算術平均を算出することによって求めることができる。なお、粒子径は、電子顕微鏡像における粒子の長軸径と短軸径の平均として計測する。   The particles of the active material preferably have a true sphere or an oval shape, and are preferably monodisperse. The average particle diameter of the active material is preferably 0.1 μm or more from the viewpoint of handling, and preferably 50 μm or less from the viewpoint of tap density. By improving the tap density, the contact between the particles of the active material in the electrode layer can be improved. The average particle size of the active material is obtained by observing a collection of particles of the active material with a scanning electron microscope or a transmission electron microscope, and calculating the arithmetic average of the particle sizes of 100 randomly extracted particles. Can do. The particle diameter is measured as an average of the major axis diameter and minor axis diameter of the particles in the electron microscope image.

電極層は、導電剤や結着剤を含有してもよい。導電剤としては、例えば、天然黒鉛粒子や、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラックや、カーボンファイバや、ニッケル、銅、銀、金、白金等の金属粒子又はこれらの合金粒子等が挙げられる。なお、これらの導電剤は、一種を単独で用いてよく、複数種を用いてもよい。結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PバナジウムDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリヘキサフルオロプロピレン、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン共重合体、スチレン−エチレン−ブタジエン共重合体等が挙げられる。結着剤には、カルボキシメチルセルロース、キサンタンガム等の増粘剤を併用してもよい。なお、これらの結着剤や増粘剤は、一種を単独で用いてよく、複数種を用いてもよい。   The electrode layer may contain a conductive agent or a binder. Examples of the conductive agent include natural graphite particles, carbon black such as acetylene black, ketjen black, furnace black, thermal black, and channel black, carbon fibers, and metal particles such as nickel, copper, silver, gold, and platinum. Or these alloy particles etc. are mentioned. In addition, these electrically conductive agents may be used individually by 1 type, and may use multiple types. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (P vanadium DF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyhexafluoropropylene, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, ethylene-propylene copolymer, and styrene-ethylene. -A butadiene copolymer etc. are mentioned. A thickener such as carboxymethyl cellulose and xanthan gum may be used in combination with the binder. In addition, these binders and thickeners may be used individually by 1 type, and may use multiple types.

また、正極層2A及び負極層2Bは、集電体等の基材上に積層されて電極を構成するものとしてもよい。積層される電極層の厚さは、全固体電池1が備える電極層の構成に応じて適宜の調整することができるが、例えば、0.1μm以上1000μm以下とすることが好ましい。正極層に用いられる集電体としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、鉄、ニッケル、チタン、カーボン等の基板、箔等が挙げられる。また、負極層に用いられる集電体としては、例えば、ステンレス鋼、銅、ニッケル、カーボン等の基板、箔等が挙げられる。   The positive electrode layer 2A and the negative electrode layer 2B may be laminated on a base material such as a current collector to constitute an electrode. Although the thickness of the electrode layer laminated | stacked can be suitably adjusted according to the structure of the electrode layer with which the all-solid-state battery 1 is provided, it is preferable to set it as 0.1 micrometer or more and 1000 micrometers or less, for example. Examples of the current collector used for the positive electrode layer include stainless steel, aluminum, iron, nickel, titanium, carbon and other substrates, foils, and the like. Examples of the current collector used for the negative electrode layer include substrates such as stainless steel, copper, nickel, and carbon, foils, and the like.

<固体電解質層>
固体電解質層2Cは、固体電解質30を含む。固体電解質30としては、電池反応を担うキャリアであるリチウムイオンの伝導性を有し、一般的な全固体電池に使用される固体電解質を用いることができる。例えば、正極層2A及び負極層2Bに用いられる固体電解質と同様の固体電解質を用いることができる。なお、固体電解質層2Cに用いられる固体電解質30は、電極層に用いられる固体電解質と同種であっても、異種であってもよい。
<Solid electrolyte layer>
The solid electrolyte layer 2 </ b> C includes a solid electrolyte 30. As the solid electrolyte 30, a solid electrolyte having lithium ion conductivity which is a carrier responsible for a battery reaction and used in a general all solid state battery can be used. For example, a solid electrolyte similar to the solid electrolyte used for the positive electrode layer 2A and the negative electrode layer 2B can be used. The solid electrolyte 30 used for the solid electrolyte layer 2C may be the same as or different from the solid electrolyte used for the electrode layer.

<全固体電池の製造方法>
本実施形態に係る全固体電池の製造方法は、主に、電極層内の固体電解質を調製する固体電解質調製工程、電極合剤を調製する電極合剤調製工程、電極合剤を熱処理し、成形して電極層を製造する電極製造工程、電極層と固体電解質層とを接合する接合工程、作製した電極を電池筐体に組み込む組込工程を備えている。
<All-solid battery manufacturing method>
The method for producing an all-solid battery according to the present embodiment mainly includes a solid electrolyte preparation step for preparing a solid electrolyte in an electrode layer, an electrode mixture preparation step for preparing an electrode mixture, a heat treatment of the electrode mixture, and molding. An electrode manufacturing process for manufacturing the electrode layer, a bonding process for bonding the electrode layer and the solid electrolyte layer, and an assembling process for incorporating the manufactured electrode into the battery casing.

固体電解質調製工程では、固体電解質原料である金属前駆体を混合した後、この混合物を高温下で、固相で反応させて電極用固体電解質を調製する。金属前駆体としては、炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩、塩化物、酸化物、窒化物、および炭化物などが挙げられる。これらの前駆体は、それらの融点などの性質により使い分けることができる。   In the solid electrolyte preparation step, a metal precursor as a solid electrolyte raw material is mixed, and then this mixture is reacted in a solid phase at a high temperature to prepare a solid electrolyte for an electrode. Examples of the metal precursor include carbonate, nitrate, acetate, chloride, oxide, nitride, and carbide. These precursors can be properly used depending on properties such as their melting points.

電極合剤調製工程では、潮解性を有する固体電解質を潮解させ、液化させた後、液化した潮解性固体電解質と活物質とを混合することで電極合剤(正極合剤、負極合剤)を調製する。潮解性を有する固体電解質の潮解は、大気中において常温域で水と反応させればよい。このように潮解性固体電解質と水とを反応させることによって、潮解性固体電解質を実質的に完全に溶解させ、活物質粒子と混合させることができる。潮解性を有する固体電解質を潮解させることによって、活物質の粒子の密着性が高い電極層を形成するのに適した流動性を得ることができる。また、潮解性を有する固体電解質を水に溶解した後、適当な有機溶媒を加えることで、活物質と潮解性固体電解質との密着性を適宜改善し、密着性の良い電極層を形成することができる。有機溶媒としては、固体電解質や結着剤の種類に応じて、水、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、グリセリン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン等を用いることができる。   In the electrode mixture preparation step, the deliquescent solid electrolyte is deliquesced and liquefied, and then the liquefied deliquescent solid electrolyte and the active material are mixed to obtain an electrode mixture (positive electrode mixture, negative electrode mixture). Prepare. The deliquescence of the solid electrolyte having deliquescence may be caused to react with water at normal temperature in the atmosphere. By reacting the deliquescent solid electrolyte with water in this manner, the deliquescent solid electrolyte can be dissolved substantially completely and mixed with the active material particles. By deliquescent the solid electrolyte having deliquescence, fluidity suitable for forming an electrode layer having high adhesion of active material particles can be obtained. In addition, after dissolving a deliquescent solid electrolyte in water, an appropriate organic solvent is added to appropriately improve the adhesion between the active material and the deliquescent solid electrolyte to form an electrode layer with good adhesion. Can do. Organic solvents include water, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol, glycerin, dimethyl, depending on the type of solid electrolyte and binder. Sulfoxide, tetrahydrofuran and the like can be used.

潮解性を有する固体電解質を潮解させた後、溶解している潮解性固体電解質に活物質を加え、これらを混合して均質化することによって電極合剤を調製する。このとき、電極層に含有させる他の固体電解質、導電剤を添加してもよい。混合する潮解性固体電解質の乾燥重量は、電極層内のすべての固体電解質(潮解性を有する固体電解質、他の固体電解質を含む)及び活物質の乾燥総重量に対して、5重量部以上50重量質量部以下とすることが好ましい。また、結着剤を溶媒と共に加えることができる。溶媒としては、固体電解質や結着剤の種類に応じて、水、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、グリセリン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン等を用いることができる。電極合剤を調製するための混合には、例えば、ホモミキサ、ディスパーミキサ、プラネタリーミキサ、自転・公転ミキサ等の高粘度用の混合手段を用いることができる。   After deliquescence of the deliquescent solid electrolyte, an active material is added to the dissolved deliquescent solid electrolyte, and these are mixed and homogenized to prepare an electrode mixture. At this time, you may add the other solid electrolyte contained in an electrode layer, and a electrically conductive agent. The dry weight of the deliquescent solid electrolyte to be mixed is not less than 5 parts by weight with respect to the total dry weight of all solid electrolytes (including solid electrolytes having deliquescence and other solid electrolytes) in the electrode layer and the active material. It is preferable that the amount is not more than parts by weight. Moreover, a binder can be added with a solvent. Solvents include water, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol, glycerin, dimethyl sulfoxide, depending on the type of solid electrolyte and binder. , Tetrahydrofuran and the like can be used. For mixing for preparing the electrode mixture, for example, high viscosity mixing means such as a homomixer, a disper mixer, a planetary mixer, a rotation / revolution mixer, and the like can be used.

電極製造工程では、調製された電極合剤を熱処理した後、成形して電極層を製造する。熱処理は、空気等の活性ガス雰囲気及び窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気のいずれにおいて行ってもよい。また、使用するガス種は、1種単独であっても、2種以上の組合せであってもよい。電極合剤を熱処理することによって、潮解性固体電解質を溶解している水分もしくは有機溶媒が蒸発し、潮解性を有する固体電解質が活物質の粒子周辺に析出するため、活物質の粒子間の間隙に高密度の固体電解質が充満しているマトリックス状の構造を形成することができる。そのため、固体電解質を介した活物質の粒子間の接触性、すなわちイオン伝導性が良好になる。   In the electrode manufacturing process, the prepared electrode mixture is heat treated and then molded to manufacture an electrode layer. The heat treatment may be performed in either an active gas atmosphere such as air or an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas. Moreover, the gas type to be used may be one type alone or a combination of two or more types. Heat treatment of the electrode mixture evaporates the water or organic solvent that dissolves the deliquescent solid electrolyte and deposits the deliquescent solid electrolyte around the active material particles. A matrix-like structure filled with a high density solid electrolyte can be formed. Therefore, the contact property between the particles of the active material through the solid electrolyte, that is, ionic conductivity is improved.

熱処理における加熱温度は、電極合剤の組成に応じて適宜の温度とすることができるが、好ましくは15℃以上650℃以下であり、より好ましくは100℃以上300℃以下である。潮解性を有する固体電解質を用いた場合、加熱温度が15℃以上であれば、潮解性を有する固体電解質が含有する水分を大気中において良好に蒸発させて乾燥除去することができる。また、加熱温度が650℃以下であれば、電極活物質と固体電解質とが固相反応するのを避けることができるため、イオン伝導性が低い異相の生成が防止され、内部抵抗の増大を抑止することができる。特に、加熱温度が100℃以上300℃以下であれば、内部抵抗の増大を避けつつ、潮解性固体電解質が含有する水分を十分に排除することで、高容量を示す電極層を形成することができる。   The heating temperature in the heat treatment can be an appropriate temperature depending on the composition of the electrode mixture, but is preferably 15 ° C. or higher and 650 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. When a solid electrolyte having deliquescence is used, if the heating temperature is 15 ° C. or higher, moisture contained in the solid electrolyte having deliquescence can be evaporated and dried off in the air. In addition, if the heating temperature is 650 ° C. or lower, it is possible to avoid a solid phase reaction between the electrode active material and the solid electrolyte, thereby preventing the generation of a different phase with low ionic conductivity and suppressing an increase in internal resistance. can do. In particular, when the heating temperature is 100 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, an electrode layer showing a high capacity can be formed by sufficiently eliminating the water contained in the deliquescent solid electrolyte while avoiding an increase in internal resistance. it can.

熱処理された電極合剤は、成形して電極層とする。成形する形状としては、全固体電池の形態に応じて適宜の形状とすることができ、例えば、矩形板状又は円板状等とすることができる。成形に際しては、例えば、5MPa以上200MPa以下程度の加圧成形を行うことができるが、粒界が生じるため電極合剤の解砕を伴わないことが好ましい。なお、集電体と接合させることにより全固体電池用電極を作製してもよい。集電体と接合させる場合には、電極合剤を集電体上に塗工した後に熱処理に供したり、熱電極と集電体とを融着させることで全固体電池用電極を製造することができる。電極合剤の塗工には、例えば、ロールコーター、バーコーター、ドクターブレード等の湿式塗布手段を用いることができる。   The heat-treated electrode mixture is formed into an electrode layer. As a shape to shape | mold, it can be set as a suitable shape according to the form of an all-solid-state battery, For example, it can be set as a rectangular plate shape or disk shape. In molding, for example, pressure molding of about 5 MPa or more and 200 MPa or less can be performed, but it is preferable that the electrode mixture is not crushed because a grain boundary is generated. In addition, you may produce the electrode for all-solid-state batteries by making it join with a collector. In the case of joining with a current collector, an electrode mixture is applied on the current collector and then subjected to heat treatment, or an electrode for an all-solid-state battery is manufactured by fusing the hot electrode and the current collector. Can do. For application of the electrode mixture, for example, wet coating means such as a roll coater, a bar coater, a doctor blade, etc. can be used.

接合工程では、製造された電極層を、電極層の間に固体電解質層が配置するように、対となる他方の電極層と接合する。すなわち、潮解性固体電解質を含む正極層2Aを製造した場合には、この正極層2Aを、正極層2Aと負極層2Bの間に固体電解質層2Cが介在するような配置で、また、潮解性固体電解質を含む負極層2Bを製造した場合には、この負極層2Bを、負極層2Bと正極層2Aとの間に固体電解質層2Cが介在するような配置で、固体電解質層2Cの一面と加圧圧着させて接合する。あるいは、正極層2Aと負極層2Bの両方に潮解性固体電解質を含む場合には、正極層2A及び負極層2Bの間に固体電解質層2Cを挟む配置で、固体電解質層の一面を正極層2Aと、他面を負極層2Bと加圧圧着させて接合する。電極層と固体電解質層2Cが接合された電極接合体には、必要に応じて全固体電池から電力を取り出すための出力端子を接続する。出力端子は、例えば、耐電圧性を有するアルミニウム製等とし、集電体等に溶接させて設ければよい。   In the bonding step, the manufactured electrode layer is bonded to the other electrode layer in a pair so that the solid electrolyte layer is disposed between the electrode layers. That is, when the positive electrode layer 2A containing the deliquescent solid electrolyte is manufactured, the positive electrode layer 2A is arranged in such a manner that the solid electrolyte layer 2C is interposed between the positive electrode layer 2A and the negative electrode layer 2B. When the negative electrode layer 2B containing the solid electrolyte is manufactured, the negative electrode layer 2B is arranged such that the solid electrolyte layer 2C is interposed between the negative electrode layer 2B and the positive electrode layer 2A, Bond by pressure bonding. Alternatively, when both the positive electrode layer 2A and the negative electrode layer 2B include a deliquescent solid electrolyte, the solid electrolyte layer 2C is disposed between the positive electrode layer 2A and the negative electrode layer 2B, and one surface of the solid electrolyte layer is disposed on the positive electrode layer 2A. Then, the other surface is bonded to the negative electrode layer 2B by pressure. An output terminal for taking out electric power from the all solid state battery is connected to the electrode assembly in which the electrode layer and the solid electrolyte layer 2C are joined as necessary. The output terminal may be made of, for example, aluminum having voltage resistance and welded to a current collector or the like.

組込工程では、製造された電極接合体に絶縁材を介装し、外装体に封入することで全固体電池とする。   In the assembling process, an insulating material is interposed in the manufactured electrode assembly and sealed in an exterior body to obtain an all-solid battery.

このようにして製造される全固体電池は、電極や活物質の構成を適宜選択することにより、不可逆的に放電を行う全固体一次電池とすることや、可逆的に充放電を行うことが可能な全固体二次電池とすることができる。特に、全固体二次電池は、家庭用又は産業用電気機器や、携帯型情報通信機器や、蓄電システムや、船舶、鉄道、航空機、ハイブリッド自動車、電気自動車等の電源等として有用である。また、全固体電池の構造は解体により目視で確認でき、電極や固体電解質層の組成や構造は、X線光電子分光法や、誘導結合プラズマ発光分光分析や、蛍光X線分析や、X線回折分析によって確認することができる。   The all-solid battery produced in this way can be either an all-solid primary battery that irreversibly discharges or can be reversibly charged / discharged by appropriately selecting the configuration of the electrode and active material. All-solid-state secondary battery. In particular, all-solid-state secondary batteries are useful as household or industrial electric equipment, portable information communication equipment, power storage systems, power supplies for ships, railways, aircraft, hybrid cars, electric cars, and the like. In addition, the structure of the all-solid-state battery can be confirmed visually by disassembly, and the composition and structure of the electrode and solid electrolyte layer can be determined by X-ray photoelectron spectroscopy, inductively coupled plasma emission spectroscopy, X-ray fluorescence analysis, X-ray diffraction, etc. It can be confirmed by analysis.

次に、本発明の実施例を示して具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。   Next, examples of the present invention will be described in detail, but the technical scope of the present invention is not limited thereto.

LiVOのLiに対してAlを5at.%置換したイオン伝導性材料を潮解性固体電解質として用いた全固体電池1を製造した。 For Li in LiVO 3 , Al is 5 at. An all-solid battery 1 using an ion conductive material with% substitution as a deliquescent solid electrolyte was produced.

2.03gの炭酸リチウム(LiCO)、0.25gの酸化アルミニウム(Al)と4.32gの五酸化二バナジウム(V)を乳鉢に投入し、均一になるまで混合した。得られた混合物を、白金るつぼに入れ替え、ボックス型電気炉で熱処理した。熱処理は、大気雰囲気において、10℃/分の昇温速度で650℃まで昇温させた後、650℃で10時間保持する条件とした。熱処理後、混合物を100℃まで冷却することによりLiVOに5at.%Alが置換されたイオン伝導性材料を得た。 Add 2.03 g lithium carbonate (Li 2 CO 3 ), 0.25 g aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and 4.32 g divanadium pentoxide (V 2 O 5 ) into the mortar until uniform Mixed. The obtained mixture was replaced with a platinum crucible and heat-treated in a box type electric furnace. The heat treatment was performed under the condition that the temperature was increased to 650 ° C. at a temperature increase rate of 10 ° C./min in an air atmosphere and then held at 650 ° C. for 10 hours. After the heat treatment, the mixture was cooled to 100 ° C. to make LiVO 3 5 at. An ion conductive material substituted with% Al was obtained.

得られたイオン伝導性材料2.0gを、純水2.0gに溶解し、N−メチルピロリドン3.0gを加えて潮解性固体電解質溶液を調整した。調整した潮解性固体電解質溶液0.8gと正極活物質であるLiCoO粒子0.6gを乳鉢中で均一になるまで混合して電極合剤ペーストを調製した。得られた電極合剤を、アルミニウム箔の集電体上に塗工し、100℃、2時間の熱処理に供して溶媒を除去した後、断面積1cmの円板状に打ち抜くことで正極層2Aを得た。 2.0 g of the obtained ion conductive material was dissolved in 2.0 g of pure water, and 3.0 g of N-methylpyrrolidone was added to prepare a deliquescent solid electrolyte solution. An electrode mixture paste was prepared by mixing 0.8 g of the adjusted deliquescent solid electrolyte solution and 0.6 g of LiCoO 2 particles as the positive electrode active material until uniform in a mortar. The obtained electrode mixture is coated on an aluminum foil current collector, subjected to heat treatment at 100 ° C. for 2 hours to remove the solvent, and then punched into a disk shape having a cross-sectional area of 1 cm 2 to form a positive electrode layer 2A was obtained.

リチウム箔と銅箔とを圧着させて、断面積1cmの円板状に打ち抜くことで負極層2Bを作製した。固体電解質層2CにはPEO系の固体高分子膜を用いた。正極層2A、固体電解質層2C、負極層2Bの順に積層し電極接合体を作製した。電極接合体の正極側及び負極側の両末端を絶縁材料からなるセパレータで挟み、その外側からSUS製の外装体で挟んで、15N・mのトルクでかしめて実施例1に係る全固体電池を製造した。 Lithium foil and copper foil were pressure-bonded and punched out into a disk shape having a cross-sectional area of 1 cm 2 to produce a negative electrode layer 2B. A PEO solid polymer film was used for the solid electrolyte layer 2C. A positive electrode layer 2A, a solid electrolyte layer 2C, and a negative electrode layer 2B were laminated in this order to produce an electrode assembly. The all-solid-state battery according to Example 1 is obtained by sandwiching both ends of the positive electrode side and the negative electrode side of the electrode assembly with a separator made of an insulating material and sandwiching it with a SUS exterior body from the outside, and caulking with a torque of 15 N · m. Manufactured.

酸化アルミニウム(Al)の替わりに0.2gの酸化チタン(TiO)を用いたこと、および炭酸リチウム(LiCO)の添加量を1.94gに変えたことを除いて実施例1と同様の手順で製造した。 Implemented except that 0.2 g of titanium oxide (TiO 2 ) was used instead of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and the amount of lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) added was changed to 1.94 g. Prepared by the same procedure as in Example 1.

酸化アルミニウム(Al)の量を0.51gに変えたこと、および炭酸リチウム(LiCO)の添加量を2.22gに変えたこと、五酸化二バナジウム(V)の添加量を4.09gに変えたことを除いて実施例1と同様の手順で製造した。 The amount of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) was changed to 0.51 g, and the amount of lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) added was changed to 2.22 g, divanadium pentoxide (V 2 O 5 ) Was prepared in the same procedure as in Example 1 except that the amount of was changed to 4.09 g.

酸化アルミニウム(Al)の量を1.0gに変えたこと、および炭酸リチウム(LiCO)の添加量を2.6gに変えたこと、五酸化二バナジウム(V)の添加量を3.6gに変えたことを除いて実施例1と同様の手順で製造した。 The amount of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) was changed to 1.0 g, and the addition amount of lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) was changed to 2.6 g, divanadium pentoxide (V 2 O 5 ) The same procedure as in Example 1 was conducted except that the amount of addition of was changed to 3.6 g.

酸化アルミニウム(Al)の量を1.52gに変えたこと、および炭酸リチウム(LiCO)の添加量を2.96gに変えたこと、五酸化二バナジウム(V)の添加量を3.18gに変えたことを除いて実施例1と同様の手順で製造した。 The amount of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) was changed to 1.52 g, the amount of lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) was changed to 2.96 g, divanadium pentoxide (V 2 O 5 ) Was prepared in the same procedure as in Example 1 except that the amount of was changed to 3.18 g.

酸化アルミニウム(Al)の量を1.78gに変えたこと、および炭酸リチウム(LiCO)の添加量を3.14gに変えたこと、五酸化二バナジウム(V)の添加量を2.96gに変えたことを除いて実施例1と同様の手順で製造した。 The amount of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) was changed to 1.78 g, and the addition amount of lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) was changed to 3.14 g, divanadium pentoxide (V 2 O 5 ) Was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount added was changed to 2.96 g.

酸化チタン(TiO)の量を0.4gに変えたこと、および炭酸リチウム(LiCO)の添加量を2.03gに変えたこと、五酸化二バナジウム(V)の添加量を4.09gに変えたことを除いて実施例2と同様の手順で製造した。 The amount of titanium oxide (TiO 2 ) was changed to 0.4 g, the addition amount of lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) was changed to 2.03 g, the addition of divanadium pentoxide (V 2 O 5 ) The product was prepared in the same procedure as in Example 2 except that the amount was changed to 4.09 g.

酸化チタン(TiO)の量を0.8gに変えたこと、および炭酸リチウム(LiCO)の添加量を2.22gに変えたこと、五酸化二バナジウム(V)の添加量を3.64gに変えたことを除いて実施例2と同様の手順で製造した。 The amount of titanium oxide (TiO 2 ) was changed to 0.8 g, the addition amount of lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) was changed to 2.22 g, the addition of divanadium pentoxide (V 2 O 5 ) The product was prepared in the same manner as in Example 2 except that the amount was changed to 3.64 g.

酸化チタン(TiO)の量を1.2gに変えたこと、および炭酸リチウム(LiCO)の添加量を2.4gに変えたこと、五酸化二バナジウム(V)の添加量を3.18gに変えたことを除いて実施例2と同様の手順で製造した。 The amount of titanium oxide (TiO 2 ) was changed to 1.2 g, the amount of lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) was changed to 2.4 g, and the addition of divanadium pentoxide (V 2 O 5 ) The product was prepared in the same procedure as in Example 2 except that the amount was changed to 3.18 g.

酸化チタン(TiO)の量を1.4gに変えたこと、および炭酸リチウム(LiCO)の添加量を2.5gに変えたこと、五酸化二バナジウム(V)の添加量を2.96gに変えたことを除いて実施例2と同様の手順で製造した。
<比較例1>
The amount of titanium oxide (TiO 2 ) was changed to 1.4 g, the amount of lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) was changed to 2.5 g, and the addition of divanadium pentoxide (V 2 O 5 ) The product was prepared in the same procedure as in Example 2 except that the amount was changed to 2.96 g.
<Comparative Example 1>

比較例1としては、元素を置換していないLiVOを潮解性固体電解質として用いた全固体電池を製造した。LiVOは以下の手順で製造した。 As Comparative Example 1, an all-solid battery was manufactured using LiVO 3 having no element substitution as a deliquescent solid electrolyte. LiVO 3 was produced by the following procedure.

1.85gの炭酸リチウム(LiCO)、と4.55gの五酸化二バナジウム(V)を秤量して乳鉢に投入し、均一になるまで混合した。得られた混合物を、白金るつぼに入れ替え、ボックス型電気炉で熱処理した。熱処理条件は、大気雰囲気において、10℃/分の昇温速度で650℃まで昇温させた後、650℃で10時間保持とした。そして、熱処理の後、混合物を100℃まで冷却し、LiVOを得た。その後は実施例1と同様の手順で製造した。 1.85 g of lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and 4.55 g of vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) were weighed and put into a mortar and mixed until uniform. The obtained mixture was replaced with a platinum crucible and heat-treated in a box type electric furnace. As heat treatment conditions, the temperature was raised to 650 ° C. at a rate of 10 ° C./min in an air atmosphere, and then held at 650 ° C. for 10 hours. After heat treatment, the mixture was cooled to 100 ° C., to obtain a LiVO 3. Thereafter, the same procedure as in Example 1 was performed.

<過電圧の測定>
実施例1〜10、比較例1に係る全固体電池について、放電時におけるその内部抵抗に起因する過電圧を評価した。製造した実施例1〜10、比較例1に係る電池の過電圧は、30℃で、はじめに定電流で終止電圧4.25Vまで充電し、開回路状態で1時間保持したときの開回路電圧から定電流で10秒間放電させたときの電池電圧を引いた値とした。
<Measurement of overvoltage>
About the all-solid-state battery which concerns on Examples 1-10 and the comparative example 1, the overvoltage resulting from the internal resistance at the time of discharge was evaluated. The overvoltages of the batteries according to Examples 1 to 10 and Comparative Example 1 manufactured were constant at 30 ° C. from the open circuit voltage when first charged to a final voltage of 4.25 V with a constant current and held for 1 hour in the open circuit state. The value obtained by subtracting the battery voltage when discharged for 10 seconds with current was used.

Figure 2017059417
Figure 2017059417

図2に、実施例及び比較例に係る全固体電池の過電圧と電流値の関係、具体的には、実施例1、実施例2、および比較例1の各電池を1.0、1.5、2.0、および2.5μAの各電流値で充放電した際の過電圧の評価結果を示す。図2において、縦軸は比較例1に係る全固体電池の充放電電流値が1.0μAのときの過電圧を10としたときの相対値、横軸は充放電電流値である。   FIG. 2 shows the relationship between the overvoltage and the current value of the all solid state batteries according to the example and the comparative example, specifically, the batteries of Example 1, Example 2, and Comparative Example 1 are 1.0, 1.5. The evaluation result of the overvoltage at the time of charging / discharging with each electric current value of 2.0, and 2.5 microamperes is shown. In FIG. 2, the vertical axis represents the relative value when the overvoltage when the charge / discharge current value of the all-solid-state battery according to Comparative Example 1 is 1.0 μA is 10, and the horizontal axis represents the charge / discharge current value.

図2に示されるように、実施例1および2に係る全固体電池では、3価もしくは4価のカチオンを置換していないリチウムバナジウム酸化物を用いた比較例1と比較して、充放電電流を増大させていったときの過電圧の増加が少ないことが確認できた。この結果から、リチウムバナジウム酸化物を3価又は4価のカチオンで置換することにより低抵抗化し、レート特性の向上ができることが示された。   As shown in FIG. 2, in the all-solid-state batteries according to Examples 1 and 2, the charge / discharge current was compared with Comparative Example 1 using lithium vanadium oxide in which trivalent or tetravalent cations were not substituted. It was confirmed that there was little increase in overvoltage when increasing. From this result, it was shown that resistance can be reduced and rate characteristics can be improved by replacing lithium vanadium oxide with a trivalent or tetravalent cation.

表1、図3に、実施例及び比較例に係る全固体電池の過電圧とイオン伝導性材料の元素置換量との関係、具体的には、実施例1〜10の各全固体電池を1.0μAの充放電電流値で充放電した際の過電圧を評価した結果を示す。図3において、縦軸は比較例1に係る全固体電池を1.0μAで充放電した際の過電圧を10とした相対値、横軸はLiに対する置換したカチオンの原子比である。   Table 1 and FIG. 3 show the relationship between the overvoltage of the all solid state battery according to the example and the comparative example and the element substitution amount of the ion conductive material, specifically, all the solid state batteries of Examples 1 to 10. The result of having evaluated the overvoltage at the time of charging / discharging with the charging / discharging electric current value of 0 microampere is shown. In FIG. 3, the vertical axis represents the relative value when the overvoltage when the all solid state battery according to Comparative Example 1 is charged and discharged at 1.0 μA is 10, and the horizontal axis is the atomic ratio of the substituted cation to Li.

図3に示されるように、置換するカチオンがバナジウムに対して30原子%よりも低い領域までは比較例1の過電圧よりも低いことが確認できた。一方、置換するカチオンがバナジウムに対して30原子%以上だと、過電圧は比較例1と同等か大きくなることがわかった。これは置換する元素の原子比が30原子%以上だと置換できなくなり、抵抗の大きい異なる構造を形成することが原因のひとつと考えられる。また、3価または4価のカチオンでわずかでも置換すると過電圧を低減することが可能であることが鋭意検討の末、明らかとなっており、置換量として、Liに対して0.01原子%が現実的である。したがって、3価または4価のカチオンの置換量としては0.01原子%以上30原子%よりも低い範囲が適正であることが確認できた。また、3価のAl、4価のTiでの置換による過電圧減少は、例えば、Sc、Y、La、Zr,Ge,Ga,Sn,Si,Znなどでも同様の効果が得られる。   As shown in FIG. 3, it was confirmed that the cation to be substituted was lower than the overvoltage of Comparative Example 1 up to a region lower than 30 atomic% with respect to vanadium. On the other hand, it was found that when the cation to be substituted was 30 atomic% or more with respect to vanadium, the overvoltage was equal to or larger than that of Comparative Example 1. This is considered to be caused by the fact that when the atomic ratio of the element to be replaced is 30 atomic% or more, the element cannot be replaced and a different structure having a large resistance is formed. Further, it has been clarified after extensive investigation that even if it is slightly substituted with a trivalent or tetravalent cation, it is clear that the substitution amount is 0.01 atomic% relative to Li. Realistic. Therefore, it was confirmed that the substitution amount of the trivalent or tetravalent cation was in the range of 0.01 atomic% or more and lower than 30 atomic%. Further, the reduction of overvoltage due to substitution with trivalent Al or tetravalent Ti can be obtained with, for example, Sc, Y, La, Zr, Ge, Ga, Sn, Si, Zn, or the like.

以上の結果から、Li(1+(5-a)x)(1−x)(3― bx)を基本骨格とし、3価もしくは4価のカチオンで一部を置換することによりイオン伝導性が向上し、過電圧を低減、レート特性を向上できることが分かった。 From the above results, Li (1+ (5-a) x) M x V (1-x) O (3- bx) is used as a basic skeleton, and a part thereof is substituted with a trivalent or tetravalent cation. It was found that ion conductivity was improved, overvoltage was reduced, and rate characteristics were improved.

1…全固体電池、2A…正極層、2B…負極層、2C…固体電解質層、10A…正極活物質、20A…正極固体電解質、10B…負極活物質、20B…負極固体電解質、30…固体電解質 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... All-solid-state battery, 2A ... Positive electrode layer, 2B ... Negative electrode layer, 2C ... Solid electrolyte layer, 10A ... Positive electrode active material, 20A ... Positive electrode solid electrolyte, 10B ... Negative electrode active material, 20B ... Negative electrode solid electrolyte, 30 ... Solid electrolyte

Claims (8)

リチウムバナジウム酸化物を含む全固体電池用イオン伝導性材料であって、
前記リチウムバナジウム酸化物の一部が3価もしくは4価のカチオンで置換され、
前記カチオンの置換量が、バナジウムに対して30原子%未満である全固体電池用イオン伝導性材料。
An ion conductive material for an all-solid battery containing lithium vanadium oxide,
A part of the lithium vanadium oxide is substituted with a trivalent or tetravalent cation,
An ion conductive material for an all-solid battery, wherein the cation substitution amount is less than 30 atomic% with respect to vanadium.
請求項1に記載の全固体電池用イオン伝導性材料であって、
前記リチウムバナジウム酸化物は潮解性を有する全固体電池用イオン伝導性材料。
An ion conductive material for an all solid state battery according to claim 1,
The lithium vanadium oxide is an ionic conductive material for all solid state batteries having deliquescence.
請求項1に記載の全固体電池用イオン伝導性材料であって、
組成式Li(1+(5-a)x)(1−x)(3― bx)((2≦a≦4、 0≦b≦2、x=0.01≦x≦0.3、MはAl,Ti,Zr,Ge,Ga,Sn,Si,Znの少なくともいずれか)で表わされる全固体電池用イオン伝導性材料。
An ion conductive material for an all solid state battery according to claim 1,
Composition formula Li (1+ (5-a) x) M x V (1-x) O (3- bx) ((2 ≦ a ≦ 4, 0 ≦ b ≦ 2, x = 0.01 ≦ x ≦ 0 .3, and M is an ion conductive material for an all solid state battery represented by Al, Ti, Zr, Ge, Ga, Sn, Si, or Zn).
請求項1乃至3のいずれかに記載の全固体電池用イオン伝導性材料と、正極活物質または負極活物質とを含む全固体電池用電極。   The electrode for all-solid-state batteries containing the ion conductive material for all-solid-state batteries in any one of Claims 1 thru | or 3, and a positive electrode active material or a negative electrode active material. 正極活物質と正極固体電解質とを含む正極層と、
負極活物質と負極固体電解質とを含む負極層と、
前記正極層と前記負極層との間に配置された固体電解質層と、を備える全固体電池であって、
前記正極固体電解質または前記負極固体電解質は、請求項1乃至3のいずれかに記載の全固体電池用イオン伝導性材料を含む全固体電池。
A positive electrode layer comprising a positive electrode active material and a positive electrode solid electrolyte;
A negative electrode layer comprising a negative electrode active material and a negative electrode solid electrolyte;
A solid electrolyte layer disposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer, and an all-solid battery,
The said positive electrode solid electrolyte or the said negative electrode solid electrolyte is an all-solid-state battery containing the ion conductive material for all-solid-state batteries in any one of Claims 1 thru | or 3.
請求項5に記載の全固体電池であって、
前記正極固体電解質に前記全固体電池用イオン伝導性材料が含まれる場合、前記正極層における前記全固体電池用イオン伝導性材料の含有量は、前記正極活物質と前記正極固体電解質の乾燥総重量に対して、5重量部以上50重量部以下である全固体電池。
The all-solid-state battery according to claim 5,
When the positive electrode solid electrolyte includes the all-solid-state battery ion-conductive material, the content of the all-solid-state battery ion-conductive material in the positive electrode layer is the total dry weight of the positive electrode active material and the positive electrode solid electrolyte. An all-solid battery that is 5 parts by weight or more and 50 parts by weight or less.
請求項5乃至6のいずれかに記載の全固体電池であって、
前記負極固体電解質に前記全固体電池用イオン伝導性材料が含まれる場合、前記負極層における前記全固体電池用イオン伝導性材料の含有量は、前記負極活物質と前記負極固体電解質の乾燥総重量に対して、5重量部以上50重量部以下である全固体電池。
The all-solid-state battery according to any one of claims 5 to 6,
When the all-solid-state battery ion-conducting material is included in the negative-electrode solid electrolyte, the content of the all-solid-state battery ion-conducting material in the negative-electrode layer is the total dry weight of the negative-electrode active material and the negative-electrode solid electrolyte. An all-solid battery that is 5 parts by weight or more and 50 parts by weight or less.
正極活物質と正極固体電解質とを含む正極層と、
負極活物質と負極固体電解質とを含む負極層と、
前記正極層と前記負極層との間に配置された固体電解質層と、を備える全固体電池の製造方法であって、
前記正極固体電解質または前記負極固体電解質は、全固体電池用イオン伝導性材料を含み、
前記全固体電池用イオン伝導性材料はリチウムバナジウム酸化物を含み、
前記リチウムバナジウム酸化物の一部が3価もしくは4価のカチオンで置換され、
前記カチオンの置換量が、バナジウムに対して30原子%未満であり、
前記リチウムバナジウム酸化物は潮解性を有し、
前記全固体電池用イオン伝導性材料を潮解させた後に前記正極固体電解質または負極固体電解質と混同することにより正極合剤または負極合剤を調整する電極合剤調整工程と、
前記正極合剤または負極合剤を100℃以上300℃以下で熱処理し、前記正極層または前記負極層を製造する電極製造工程と、を含む全固体電池の製造方法。
A positive electrode layer comprising a positive electrode active material and a positive electrode solid electrolyte;
A negative electrode layer comprising a negative electrode active material and a negative electrode solid electrolyte;
A solid electrolyte layer disposed between the positive electrode layer and the negative electrode layer, comprising:
The positive electrode solid electrolyte or the negative electrode solid electrolyte includes an ion conductive material for an all-solid battery,
The ion conductive material for an all-solid battery includes lithium vanadium oxide,
A part of the lithium vanadium oxide is substituted with a trivalent or tetravalent cation,
The cation substitution amount is less than 30 atomic% with respect to vanadium;
The lithium vanadium oxide has deliquescence,
An electrode mixture adjusting step of adjusting the positive electrode mixture or the negative electrode mixture by confusing with the positive electrode solid electrolyte or the negative electrode solid electrolyte after decontaminating the ion conductive material for the all-solid-state battery;
An electrode manufacturing step of manufacturing the positive electrode layer or the negative electrode layer by heat-treating the positive electrode mixture or the negative electrode mixture at 100 ° C. or more and 300 ° C. or less.
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