JP2017107826A - Electrode and method of manufacturing the same, and all-solid-state lithium ion battery - Google Patents

Electrode and method of manufacturing the same, and all-solid-state lithium ion battery Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: an electrode formed by controlling the distribution of each component, such as an active material and a solid electrolyte; a method of manufacturing the electrode; and an all-solid-state lithium ion battery using the electrode.SOLUTION: The present electrode is an electrode 2 used for an all-solid-state lithium ion battery 1 that has a structure where a solid electrolyte body 3 is arranged between a pair of electrodes 2 (2a and 2b). The electrode includes an active material layer 21 containing an active material as a main constituent and a solid electrolyte layer 22 containing a solid electrolyte as a main constituent. The present method includes a step of depositing particles on a conductive surface of a base material by electrophoresis in a liquid that contains the particles. In the electrophoresis during the step, a signal having a wave form asymmetric on a positive electrode side and on a negative electrode side is used as a signal of a voltage to be applied.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電極及びその製造方法並びに全固体型リチウムイオン電池に関する。詳しくは、一対の電極間に固体電解質体が配置された構造を有する全固体型リチウムイオン電池に用いられる電極及びその製造方法並びに全固体型リチウムイオン電池に関する。   The present invention relates to an electrode, a manufacturing method thereof, and an all solid-state lithium ion battery. Specifically, the present invention relates to an electrode used in an all solid-state lithium ion battery having a structure in which a solid electrolyte body is disposed between a pair of electrodes, a method for manufacturing the electrode, and an all solid-state lithium ion battery.

リチウムイオン電池(以下、単に「Liイオン電池」ともいう)は、充電時には、正極からリチウムがイオンとして溶け出し、負極へ移動し、負極に吸蔵される。また、放電時には、負極から正極へリチウムイオンが戻るという反応形態を有する二次電池である。
このLiイオン電池の分野では、安全装置の簡素化を図れるほか、製造コスト、生産性等に優れる等の理由から、可燃性の有機溶剤を含んだ電解液を固体電解質へと代替する研究が進められている。そして、同時にこの固体電解質の利用に対応した電極の開発が進められている。
In a lithium ion battery (hereinafter, also simply referred to as “Li ion battery”), at the time of charging, lithium dissolves as ions from the positive electrode, moves to the negative electrode, and is stored in the negative electrode. In addition, the secondary battery has a reaction mode in which lithium ions return from the negative electrode to the positive electrode during discharge.
In this Li-ion battery field, in addition to simplifying safety devices, research is underway to replace electrolytes containing flammable organic solvents with solid electrolytes for reasons such as superior manufacturing costs and productivity. It has been. At the same time, the development of electrodes corresponding to the use of this solid electrolyte is in progress.

このような電極は、一般に、集電体上に積層された活物質層と称される薄層を有する。活物質層には、正極であれば、例えば、リチウムイオンを吸蔵及び放出できる複合酸化物が主成分として配合される。更に、活物質層には、必要に応じた副成分として、固体電解質及び導電助剤などが配合される。これらの成分は、活物質層内におけるリチウムイオンの吸蔵、放出及び電子の移動に影響し、電池の充放電特性を大きく左右する。そのため、活物質層内の各成分の分布状態や接触状態がより高度にコントロールされた電極、そのような電極の形成方法が求められている。   Such an electrode generally has a thin layer called an active material layer laminated on a current collector. In the active material layer, for example, a composite oxide capable of inserting and extracting lithium ions is blended as a main component in the case of a positive electrode. Further, the active material layer is blended with a solid electrolyte, a conductive aid, and the like as auxiliary components as necessary. These components affect the occlusion and release of lithium ions and the movement of electrons in the active material layer, and greatly affect the charge / discharge characteristics of the battery. Therefore, an electrode in which the distribution state and contact state of each component in the active material layer are more highly controlled, and a method for forming such an electrode are required.

特表2014−534592号公報Special table 2014-34592 gazette 特表2014−535141号公報Special table 2014-535141 gazette

上記の電極における活物質層の形成方法は、様々に提案されているが、そのなかに、前述の主成分及び副成分を、溶剤を介してペーストやスラリー等の分散液へ調整し、この分散液を利用して活物質層を形成する方法が知られている。例えば、スラリー化して分散液を塗布する方法では、分散質を担体に付着させるために、バインダーを配合せざるを得ず、結果的に、分散液に配合できる前述の主成分及び副成分の配合割合が低下され、電気的特性の低下を招く原因となっている。
また、この方法では、得られる層全体にわたって各成分が一様に分布された構造となるため、任意且つ局所的に所望の成分を配置することができず、そのような活物質層を得ることができないという問題がある。
上記特許文献1及び上記特許文献2には、アノード材料、固体電解質材料、カソード材料等を含んだ懸濁液を利用し、電気泳動によってこれらの材料を導電性基板の表面に堆積させる方法が開示されている。しかしながら、電極内における各成分の局所的な配置に関しては検討がなされていない。
Various methods for forming the active material layer in the above electrode have been proposed. Among them, the above-mentioned main component and subcomponent are adjusted to a dispersion such as paste or slurry through a solvent, and this dispersion is performed. A method of forming an active material layer using a liquid is known. For example, in the method of slurrying and applying the dispersion, in order to adhere the dispersoid to the carrier, a binder must be blended, and as a result, the blending of the above-mentioned main components and subcomponents that can be blended into the dispersion. The ratio is lowered, which causes a decrease in electrical characteristics.
In addition, this method has a structure in which each component is uniformly distributed throughout the resulting layer, and therefore it is not possible to arrange a desired component arbitrarily and locally, and to obtain such an active material layer. There is a problem that can not be.
Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a method of using a suspension containing an anode material, a solid electrolyte material, a cathode material, and the like and depositing these materials on the surface of a conductive substrate by electrophoresis. Has been. However, the local arrangement of each component in the electrode has not been studied.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、活物質及び固体電解質等の各成分の分布を制御することによって形成された電極、及び、この電極の製造方法、並びに、この電極を用いた全固体型リチウムイオン電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an electrode formed by controlling the distribution of each component such as an active material and a solid electrolyte, a method for producing the electrode, and the use of the electrode. An object of the present invention is to provide an all-solid-state lithium ion battery.

本発明は以下のとおりである。
請求項1に記載の電極は、一対の電極間に固体電解質体が配置された構造を有する全固体型リチウムイオン電池に用いられる前記電極であって、
活物質を主成分とする活物質層と、固体電解質を主成分とする固体電解質層と、を備えることを要旨とする。
請求項2に記載の電極は、請求項1に記載の電極において、2層の前記活物質層の層間に、前記固体電解質層が介在された積層構造、及び、2層の前記固体電解質層の層間に前記活物質層が介在された積層構造、のうちの少なくとも一方の積層構造を有することを要旨とする。
請求項3に記載の電極は、請求項1又は2に記載の電極において、前記活物質層に比べて、前記固体電解質層が薄く形成されていることを要旨とする。
請求項4に記載の電極は、請求項1乃至3のうちのいずれかに記載の電極において、前記活物質層及び前記固体電解質層の両層が、導電助剤を含むことを要旨とする。
請求項5に記載の電極は、請求項1乃至4のうちのいずれかに記載の電極において、前記固体電解質が、硫化物固体電解質であることを要旨とする。
請求項6に記載の電極は、請求項1乃至5のうちのいずれかに記載の電極において、正極であることを要旨とする。
The present invention is as follows.
The electrode according to claim 1 is the electrode used for an all-solid-state lithium ion battery having a structure in which a solid electrolyte body is disposed between a pair of electrodes,
The gist is to include an active material layer mainly composed of an active material and a solid electrolyte layer mainly composed of a solid electrolyte.
The electrode according to claim 2 is the electrode according to claim 1, wherein the solid electrolyte layer is interposed between the two active material layers, and the two layers of the solid electrolyte layer The gist of the invention is to have at least one laminated structure in which the active material layer is interposed between layers.
The gist of the electrode according to claim 3 is that in the electrode according to claim 1 or 2, the solid electrolyte layer is formed thinner than the active material layer.
A gist of an electrode according to claim 4 is the electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein both the active material layer and the solid electrolyte layer contain a conductive additive.
A gist of an electrode according to claim 5 is the electrode according to any one of claims 1 to 4, wherein the solid electrolyte is a sulfide solid electrolyte.
The gist of the electrode according to claim 6 is the positive electrode in the electrode according to any one of claims 1 to 5.

請求項7に記載の電極の製造方法は、粒子を含む液体中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、前記粒子を堆積する堆積工程を備え、
前記堆積工程の前記電気泳動において、印加する電圧の信号として、正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号を用いることを要旨とする。
請求項8に記載の電極の製造方法は、請求項1に記載の電極の製造方法であって、
前記活物質を含んだ活物質含有液中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、前記活物質を堆積し、前記活物質層を形成する第1堆積工程を備え、
前記第1堆積工程の前記電気泳動において、印加する電圧の信号として、正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号を用いることを要旨とする。
請求項9に記載の電極の製造方法は、請求項1に記載の電極の製造方法であって、
前記固体電解質及び/又はその前駆体を含んだ固体電解質含有液中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、前記固体電解質及び/又はその前駆体を堆積し、前記固体電解質層又はその前駆体層を形成する第2堆積工程を備え、
前記第2堆積工程の前記電気泳動において、印加する電圧の信号として、正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号を用いることを要旨とする。
請求項10に記載の電極の製造方法は、7乃至9のうちのいずれかに記載の電極の製造方法において、前記信号は、正極側と負極側とでピークの絶対値が異なる信号であることを要旨とする。
請求項11に記載の電極の製造方法は、7乃至9のうちのいずれかに記載の電極の製造方法において、前記信号は、正極側と負極側とで印加時間が異なる信号であることを要旨とする。
請求項12に記載の電極の製造方法は、請求項5に記載の電極の製造方法であって、
前記活物質を含んだ活物質含有液中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、前記活物質を堆積し、前記活物質層を形成する第1堆積工程を備え、
前記活物質含有液は、ジエーテル化合物及び/又はカルボニル化合物を含むことを要旨とする。
請求項13に記載の電極の製造方法は、請求項12に記載の電極の製造方法において、前記第1堆積工程の前工程又は後工程として、
前記固体電解質及び/又はその前駆体を含んだ固体電解質含有液中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、前記固体電解質及び/又はその前駆体を堆積し、前記固体電解質層又はその前駆体層を形成する第2堆積工程を備え、
前記固体電解質が、硫化物固体電解質であることを要旨とする。
請求項14に記載の電極の製造方法は、請求項12又は13に記載の電極の製造方法において、前記第1堆積工程の前記電気泳動において、印加する電圧の信号として、正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号を用いることを要旨とする。
The method for producing an electrode according to claim 7 includes a deposition step of depositing the particles on a conductive surface of a substrate by electrophoresis in a liquid containing the particles.
In the electrophoresis of the deposition step, a signal having an asymmetric waveform between the positive electrode side and the negative electrode side is used as a voltage signal to be applied.
An electrode manufacturing method according to claim 8 is the electrode manufacturing method according to claim 1,
A first deposition step of depositing the active material on a conductive surface of a base material by electrophoresis in an active material-containing liquid containing the active material to form the active material layer;
In the electrophoresis of the first deposition step, a signal having an asymmetric waveform between the positive electrode side and the negative electrode side is used as a voltage signal to be applied.
The electrode manufacturing method according to claim 9 is the electrode manufacturing method according to claim 1,
The solid electrolyte and / or precursor thereof is deposited on a conductive surface of a substrate by electrophoresis in a solid electrolyte-containing liquid containing the solid electrolyte and / or precursor thereof, and the solid electrolyte layer or precursor thereof is deposited. Comprising a second deposition step for forming a body layer;
In the electrophoresis of the second deposition step, a signal having an asymmetric waveform between the positive electrode side and the negative electrode side is used as a voltage signal to be applied.
The electrode manufacturing method according to claim 10 is the electrode manufacturing method according to any one of 7 to 9, wherein the signal is a signal having different peak absolute values on the positive electrode side and the negative electrode side. Is the gist.
The electrode manufacturing method according to claim 11 is the electrode manufacturing method according to any one of 7 to 9, wherein the signal is a signal having different application times on the positive electrode side and the negative electrode side. And
The method for producing an electrode according to claim 12 is the method for producing an electrode according to claim 5,
A first deposition step of depositing the active material on a conductive surface of a base material by electrophoresis in an active material-containing liquid containing the active material to form the active material layer;
The gist of the active material-containing liquid includes a diether compound and / or a carbonyl compound.
The method for producing an electrode according to claim 13 is the method for producing an electrode according to claim 12, wherein the pre-process or post-process of the first deposition step is as follows.
The solid electrolyte and / or precursor thereof is deposited on a conductive surface of a substrate by electrophoresis in a solid electrolyte-containing liquid containing the solid electrolyte and / or precursor thereof, and the solid electrolyte layer or precursor thereof is deposited. Comprising a second deposition step for forming a body layer;
The gist is that the solid electrolyte is a sulfide solid electrolyte.
The electrode manufacturing method according to claim 14 is the electrode manufacturing method according to claim 12 or 13, wherein, in the electrophoresis of the first deposition step, as a voltage signal to be applied, a positive electrode side and a negative electrode side And using a signal having an asymmetric waveform.

請求項15に記載の全固体型リチウムイオン電池は、請求項1乃至6のうちのいずれかに記載の電極を備えることを要旨とする。   The gist of the all-solid-state lithium ion battery according to claim 15 is that it comprises the electrode according to any one of claims 1 to 6.

本発明の電極は、活物質を主成分とする活物質層と、固体電解質を主成分とする固体電解質層と、を備える。即ち、活物質及び固体電解質の各成分の分布が層状に制御されて形成された電極である。この構成により、活物質層に任意の層構造を導入することができる。このため、活物質層から固体電解質層に至るまでのイオンの移動経路を予め設計した構造を実現できる。
本発明の電極の製造方法のうち、第1の方法は、粒子を含む液体中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、粒子を堆積する堆積工程を備え、堆積工程の電気泳動において、印加する電圧の信号として、正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号を用いる方法である。これにより、電気泳動時に液体中の粒子の動きをより高度に制御することができる。
本発明の電極の製造方法のうち、第2の方法は、活物質を含んだ活物質含有液中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、活物質を堆積し、活物質層を形成する第1堆積工程を備え、第1堆積工程の電気泳動において、印加する電圧の信号として、正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号を用いる方法である。これにより、電気泳動時に活物質含有液中の活物質の動きをより高度に制御することができる。
本発明の電極の製造方法のうち、第3の方法は、固体電解質及び/又はその前駆体を含んだ固体電解質含有液中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、固体電解質及び/又はその前駆体を堆積し、固体電解質層又はその前駆体層を形成する第2堆積工程を備え、第2堆積工程の電気泳動において、印加する電圧の信号として、正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号を用いる方法である。これにより、電気泳動時に固体電解質含有液中の固体電解質及び/又はその前駆体の動きをより高度に制御することができる。
本発明の電極の製造方法のうち、第4の方法は、活物質を含んだ活物質含有液中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、活物質を堆積し、活物質層を形成する第1堆積工程を備え、活物質含有液は、ジエーテル化合物及び/又はカルボニル化合物を含む方法である。これにより、固体電解質層の表面に活物質層を形成する際に、固体電解質層の浸食を防止し、より確実に活物質層と固体電解質層とを積層することができる。
本発明の全固体型リチウムイオン電池は、本発明の電極を備える。この新規な構成の電極を利用して、全固体型リチウムイオン電池を充放電させることができる。
The electrode of the present invention includes an active material layer mainly composed of an active material and a solid electrolyte layer mainly composed of a solid electrolyte. That is, the electrode is formed by controlling the distribution of each component of the active material and the solid electrolyte in layers. With this configuration, an arbitrary layer structure can be introduced into the active material layer. For this reason, the structure which designed beforehand the movement path | route of the ion from an active material layer to a solid electrolyte layer is realizable.
Among the electrode manufacturing methods of the present invention, a first method includes a deposition step of depositing particles on a conductive surface of a substrate by electrophoresis in a liquid containing particles, and in the electrophoresis of the deposition step, In this method, a signal having an asymmetric waveform between the positive electrode side and the negative electrode side is used as the voltage signal to be applied. Thereby, the movement of the particles in the liquid can be controlled to a higher degree during electrophoresis.
Of the electrode manufacturing methods of the present invention, the second method is to deposit an active material on a conductive surface of a substrate by electrophoresis in an active material-containing liquid containing an active material, thereby forming an active material layer. In the electrophoresis of the first deposition step, a signal having an asymmetric waveform between the positive electrode side and the negative electrode side is used as the voltage signal to be applied. Thereby, the movement of the active material in the active material-containing liquid can be controlled to a higher degree during electrophoresis.
Among the methods for producing an electrode of the present invention, the third method is a method in which the solid electrolyte and / or the conductive surface of the substrate is subjected to electrophoresis in a solid electrolyte-containing liquid containing the solid electrolyte and / or its precursor. A second deposition step of depositing the precursor and forming the solid electrolyte layer or the precursor layer, and in the electrophoresis of the second deposition step, the voltage signal to be applied is asymmetric between the positive electrode side and the negative electrode side This is a method using a signal having a waveform. Thereby, the movement of the solid electrolyte and / or its precursor in the solid electrolyte-containing liquid can be controlled to a higher degree during electrophoresis.
Of the electrode manufacturing methods of the present invention, the fourth method is to deposit an active material on a conductive surface of a substrate by electrophoresis in an active material-containing liquid containing an active material, thereby forming an active material layer. The active material-containing liquid is a method including a diether compound and / or a carbonyl compound. Thus, when the active material layer is formed on the surface of the solid electrolyte layer, erosion of the solid electrolyte layer can be prevented, and the active material layer and the solid electrolyte layer can be more reliably stacked.
The all solid-state lithium ion battery of the present invention includes the electrode of the present invention. The all-solid-state lithium ion battery can be charged and discharged using the electrode having this novel configuration.

本全固体型リチウムイオン電池及び電極を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining this all solid-state type lithium ion battery and an electrode. 正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the signal which has an asymmetrical waveform by the positive electrode side and the negative electrode side. 正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号の他例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the other example of the signal which has an asymmetrical waveform by the positive electrode side and the negative electrode side. 正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号の他例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the other example of the signal which has an asymmetrical waveform by the positive electrode side and the negative electrode side. 正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号の他例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the other example of the signal which has an asymmetrical waveform by the positive electrode side and the negative electrode side. 正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号の他例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the other example of the signal which has an asymmetrical waveform by the positive electrode side and the negative electrode side. 粒子の堆積形態の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the deposition form of particle | grains. 粒子の堆積形態の他例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the other example of the deposition form of particle | grains. 異種の粒子を交互に堆積させた形態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the form on which the different types of particles were alternately deposited. 実施例1に係る被覆率と周波数との相関を示すグラフである。3 is a graph showing a correlation between a coverage and a frequency according to Example 1. 実施例3に係る電極の断面を拡大して示す画像である。It is an image which expands and shows the cross section of the electrode which concerns on Example 3. FIG. 実施例4に係る全固体型リチウムイオン電池を説明する説明図である。6 is an explanatory view illustrating an all solid state lithium ion battery according to Example 4. FIG. 実施例4に係る治具を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the jig | tool which concerns on Example 4. FIG.

以下、図を参照しながら、本発明を詳しく説明する。
[1]電極
本発明の電極(2)は、一対の電極(2a、2b)間に固体電解質体(3)が配置された構造を有する全固体型リチウムイオン電池(1)に用いられる電極(2)である。
この電極(2)は、活物質を主成分とする活物質層(21)と、固体電解質を主成分とする固体電解質層(22)と、を備えることを特徴とする(図1参照)。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[1] Electrode The electrode (2) of the present invention is an electrode (1) used for an all solid-state lithium ion battery (1) having a structure in which a solid electrolyte body (3) is disposed between a pair of electrodes (2a, 2b). 2).
The electrode (2) includes an active material layer (21) containing an active material as a main component and a solid electrolyte layer (22) containing a solid electrolyte as a main component (see FIG. 1).

活物質層21と固体電解質層22とは、通常、互いの主面同士で接して積層されている。互いの広い表面同士で接触することでLiイオンの高い伝導性を得ることができる。
また、活物質層21と固体電解質層22とを備える電極は、どのようにして得られてもよいものの、後述するように電気泳動を利用して得ることができる。この場合には、導電性を有した表面(導電性表面)を備える基材25の導電性表面251に、活物質層21と固体電解質層22とが積層された構造となる。
また、その場合、活物質層21及び固体電解質層22のうちどちら層が、導電性表面251と接触されてもよいが、活物質層21を導電性表面251と接触させることが好ましい。即ち、基材25の導電性表面251に対して、活物質層21と固体電解質層22とがこの順に積層された構造の電極となる(図1参照)。
The active material layer 21 and the solid electrolyte layer 22 are usually laminated in contact with each other on their main surfaces. The high conductivity of Li ion can be obtained by contacting each other on the wide surfaces.
Moreover, although the electrode provided with the active material layer 21 and the solid electrolyte layer 22 may be obtained in any way, it can be obtained using electrophoresis as described later. In this case, the active material layer 21 and the solid electrolyte layer 22 are laminated on the conductive surface 251 of the substrate 25 having a conductive surface (conductive surface).
In that case, either the active material layer 21 or the solid electrolyte layer 22 may be in contact with the conductive surface 251, but it is preferable that the active material layer 21 is in contact with the conductive surface 251. That is, the active material layer 21 and the solid electrolyte layer 22 are stacked in this order on the conductive surface 251 of the base material 25 (see FIG. 1).

この電極2内における具体的な積層形態は特に限定されないが、活物質層21及び固体電解質層22のうちのいずれか一方の層が、他方の層によってサンドイッチ状に挟まれた形態となることが好ましい。従って、活物質層21及び固体電解質層22のうちの少なくとも一方の層を2層以上備えることが好ましい。
即ち、本電極2は、(1)2層の活物質層21の層間に固体電解質層22が介在された積層構造、(2)2層の固体電解質層22の層間に活物質層21が介在された積層構造、のうちの少なくとも一方の積層構造を有することが好ましい。これらの積層構造は、いずれか一方のみを備えてもよいが、両方の積層構造を備えてもよい。両方の積層構造を備える場合とは、即ち、2層以上の活物質層21と、2層以上の固体電解質層22とが交互に積層された積層構造を有する場合が挙げられる。このように、サンドイッチ状の積層構造を有することによって、サンドイッチ状の積層構造を有さない場合と比べて、より優れたLiイオンの伝導性を得ることができる。
活物質層21及び固体電解質層22の各々積層数は特に限定されないが、例えば、各々、1層以上50層以下とすることができる。この積層数は、2層以上25層以下とすることが好ましく、2層以上10層以下とすることがより好ましい。
Although the specific laminated form in the electrode 2 is not particularly limited, any one of the active material layer 21 and the solid electrolyte layer 22 may be sandwiched between the other layers. preferable. Therefore, it is preferable to include two or more layers of at least one of the active material layer 21 and the solid electrolyte layer 22.
That is, the present electrode 2 has (1) a laminated structure in which a solid electrolyte layer 22 is interposed between two active material layers 21, and (2) an active material layer 21 is interposed between two solid electrolyte layers 22. It is preferable to have at least one of the stacked structures. These laminated structures may be provided with either one or both laminated structures. The case where both of the laminated structures are provided includes a case where a laminated structure in which two or more active material layers 21 and two or more solid electrolyte layers 22 are alternately laminated is provided. Thus, by having a sandwich-like laminated structure, it is possible to obtain a more excellent Li ion conductivity than when no sandwich-like laminated structure is provided.
The number of stacked active material layers 21 and solid electrolyte layers 22 is not particularly limited, but may be, for example, 1 layer or more and 50 layers or less. The number of stacked layers is preferably 2 or more and 25 or less, more preferably 2 or more and 10 or less.

更に、活物質層21と固体電解質層22とは、同じ厚さで積層されてもよいが、異なる厚さで積層することができる。この場合には、活物質層21に比べて固体電解質層22を薄く形成することが好ましい。このように、活物質層21に対して固体電解質層22を薄くした場合には、活物質層21に対して固体電解質層22を厚くした場合に比べて、積層した各活物質層間の距離が縮小することによって、垂直方向の電子伝導性(導電性)を向上させることができる。活物質層21の厚さ(D21)と固体電解質層22の厚さ(D22)との厚さの比(D22/D21)は限定されないが、例えば、0.05以上0.4以下とすることができる。この比(D22/D21)は、更に、0.05以上0.3以下が好ましく、0.05以上0.2以下がより好ましい。
また、具体的な各々層厚は限定されないが、例えば、活物質層21の厚さD21は0.05μm以上15μm以下とすることができる。この厚さ(D21)は、更に、1μm以上8μm以下が好ましく、4μm以上6μm以下がより好ましい。同様に、例えば、固体電解質層22の厚さD22は0.25μm以上5μm以下とすることができる。この厚さ(D22)は、更に、0.25μm以上1.5μm以下が好ましく、0.25μm以上0.5μm以下がより好ましい。
尚、活物質層21の厚さ(D21)及び固体電解質層22の厚さ(D22)は、電極断面を電子顕微鏡によって10000倍に拡大した画像において測定するものとする。具体的には、各層の異なる5点において計測される実寸法の平均値を厚さD21又は厚さD22とする。
Furthermore, the active material layer 21 and the solid electrolyte layer 22 may be stacked with the same thickness, but may be stacked with different thicknesses. In this case, it is preferable to form the solid electrolyte layer 22 thinner than the active material layer 21. Thus, when the solid electrolyte layer 22 is thinned with respect to the active material layer 21, the distance between the stacked active material layers is larger than when the solid electrolyte layer 22 is thickened with respect to the active material layer 21. By reducing the size, the electron conductivity (conductivity) in the vertical direction can be improved. The thickness of the active material layer 21 (D 21) and the thickness of the solid electrolyte layer 22 the ratio of the thickness of the (D 22) (D 22 / D 21) is not limited, for example, 0.05 to 0.4 It can be as follows. This ratio (D 22 / D 21 ) is further preferably 0.05 or more and 0.3 or less, and more preferably 0.05 or more and 0.2 or less.
Further, the specific thickness of each layer is not limited. For example, the thickness D 21 of the active material layer 21 can be set to 0.05 μm or more and 15 μm or less. The thickness (D 21 ) is further preferably 1 μm or more and 8 μm or less, and more preferably 4 μm or more and 6 μm or less. Similarly, for example, a thickness D 22 of the solid electrolyte layer 22 may be a 0.25μm or 5μm or less. The thickness (D 22 ) is further preferably 0.25 μm or more and 1.5 μm or less, and more preferably 0.25 μm or more and 0.5 μm or less.
The thickness of the active material layer 21 (D 21) and solid thickness of the electrolyte layer 22 (D 22) shall be measured in the enlarged image of the electrode section 10000 times by electron microscopy. Specifically, an average value of actual dimensions measured at five different points of each layer is defined as thickness D 21 or thickness D 22 .

活物質層21は、活物質を主成分とする層である。活物質を主成分とするとは、活物質層21全体を100質量%とした場合に、活物質を50質量%以上含むことを意味する。この割合は、50質量%以上100質量%以下が好ましく、60質量%以上98質量%以下とすることができ、更には70質量%以上95質量%以下とすることができる。
活物質層に含有され得る活物質以外の他成分としては、固体電解質及び導電助剤等が挙げられる。これらの成分が含有させることにより、電極内にLiイオンの伝導パス(固体電解質による)や、電子伝導パス(導電助剤による)を形成することができる。
これらの他成分は1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。他成分が含有される場合、活物質層21全体を100質量%とすると、他成分の含有割合は50質量%以下である。この含有割合は、2質量%以上40質量%以下とすることができ、更には5質量%以上30質量%以下とすることができる。
尚、固体電解質及び導電助剤については後述する。
The active material layer 21 is a layer mainly composed of an active material. The phrase “mainly comprising an active material” means that the active material is contained in an amount of 50 mass% or more when the entire active material layer 21 is 100 mass%. This proportion is preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, 60% by mass or more and 98% by mass or less, and further 70% by mass or more and 95% by mass or less.
Examples of components other than the active material that can be contained in the active material layer include a solid electrolyte and a conductive additive. By containing these components, a Li ion conduction path (by a solid electrolyte) and an electron conduction path (by a conductive aid) can be formed in the electrode.
These other components may use only 1 type and may use 2 or more types together. When other components are contained, when the entire active material layer 21 is 100% by mass, the content of other components is 50% by mass or less. This content ratio can be 2 mass% or more and 40 mass% or less, and also can be 5 mass% or more and 30 mass% or less.
The solid electrolyte and the conductive aid will be described later.

活物質は、リチウムイオンの挿入及び脱離、又は、合金化・脱合金化反応が可能な物質である。活物質のうち正極用の活物質(以下、単に「正極活物質」ともいう)としては、リチウムイオンの挿入及び脱離が可能なリチウムを含有する複合酸化物を用いることができる。
具体的には、LiMO、LiMO、LiM等のリチウム複合酸化物や、これらが混合されたリチウム複合酸化物が挙げられる。但し、上記の「M」は、Co、Ni、Mn及びAlのうちの少なくともCo、Ni及びMnから選択される1種の金属元素である。
The active material is a material capable of insertion and desorption of lithium ions, or an alloying / dealloying reaction. Among the active materials, as the positive electrode active material (hereinafter, also simply referred to as “positive electrode active material”), a composite oxide containing lithium capable of inserting and removing lithium ions can be used.
Specific examples include lithium composite oxides such as LiMO 2 , Li 2 MO 3 , and LiM 2 O 4 , and lithium composite oxides in which these are mixed. However, “M” is one metal element selected from at least Co, Ni, and Mn among Co, Ni, Mn, and Al.

上述のうち、LiMO型のリチウム複酸化物としては、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMnO、Li(NiCo1−x)O{但し、0<x<1である。例えば、Li(Ni0.8Co0.2)Oなど}、Li(NiMn1−x)O{但し、0<x<1である。例えば、Li(Ni0.5Mn0.5)Oなど}、Li(NiMnCo1−x−y)O{但し、x>0、y>0、x+y<1である。例えば、Li(Ni1/3Mn1/3Co1/3)Oなど}、Li(NiCoAl1−x−y)O{但し、x>0、y>0、x+y<1である。例えば、Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)Oなど}等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
また、上述のうち、LiM型のリチウム複酸化物としては、LiCo、LiNi、LiMn、Li(CoNi2−x)O{但し、0<x<2である}、Li(CoMn2−x)O{但し、0<x<2である}、Li(AlMn2−x)O{但し、0<x<2である}、Li(MnNi2−x)O{但し、0<x<2である。例えば、Li(Mn1.5Ni0.5)Oなど}等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
上述のなかでは、LiMO型のリチウム複酸化物が好ましく、更には、Li(NiMnCo1−x−y)O{但し、x>0、y>0、x+y<1である}(以下、単に「NMC」ともいう)が好ましい。
Among the above, as the lithium composite oxide of type 2 LiMO, LiCoO 2, LiNiO 2, LiMnO 2, Li 2 MnO 3, Li (Ni x Co 1-x) O 2 { where is 0 <x <1 . For example, Li (Ni 0.8 Co 0.2 ) O 2 etc.}, Li (Ni x Mn 1-x ) O 2 {where 0 <x <1. For example, Li (Ni 0.5 Mn 0.5 ) O 2 etc.}, Li (Ni x Mn y Co 1-xy ) O 2 {where x> 0, y> 0, x + y <1. For example, Li (Ni 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 ) O 2 etc.}, Li (Ni x Co y Al 1-xy ) O 2 {provided that x> 0, y> 0, x + y < 1. For example, Li (Ni 0.8 Co 0.15 Al 0.05) such as O 2}, and the like. These may use only 1 type and may use 2 or more types together.
Further, among the above, the lithium composite oxide of LiM 2 O 4 type, LiCo 2 O 4, LiNi 2 O 4, LiMn 2 O 4, Li (Co x Ni 2-x) O 4 { where 0 < x <a 2}, Li (Co x Mn 2-x) O 4 { wherein 0 <x <a 2}, Li (Al x Mn 2-x) O 4 { where 0 <x <2 there}, Li (Mn x Ni 2 -x) O 4 { proviso that 0 <x <2. For example, Li (Mn 1.5 Ni 0.5) O 4 , etc.} and the like. These may use only 1 type and may use 2 or more types together.
Among the above, preferably lithium double oxide of type 2 LiMO, furthermore, is Li (Ni x Mn y Co 1 -x-y) O 2 { where, x> 0, y> 0 , x + y <1 } (Hereinafter also simply referred to as “NMC”).

活物質のうち負極用の活物質(以下、単に「負極活物質」ともいう)としては、炭素系材料(負極活物質としての炭素系材料)、各種酸化物、マグネシウム化合物、スズ化合物、アンチモン化合物、金属リチウム等を用いることができる。
このうち、炭素系材料としては、グラファイト、グラフェン、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、リチウム炭素化合物(Li)等が挙げられる。酸化物としては、SiO、SnO、SnO、TiO、Nb、WO、MoO、LiTi12等が挙げられる。マグネシウム化合物としては、MgSi、MgGe、MgSn等が挙げられる。スズ化合物としては、SbSn、SnS、CoSn、NiSn、CuSn、AgSn、LaSn、LaCoSn、VSnFeSn等が挙げられる。アンチモン化合物としては、SbSn、AgSb、CeSb、CoSb、InSb、NiMnSb等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
Among the active materials, active materials for negative electrodes (hereinafter also simply referred to as “negative electrode active materials”) include carbon materials (carbon materials as negative electrode active materials), various oxides, magnesium compounds, tin compounds, and antimony compounds. Metal lithium or the like can be used.
Among these, examples of the carbon-based material include graphite, graphene, carbon black, carbon nanotube, lithium carbon compound (Li x C 6 ), and the like. Examples of the oxide include SiO, SnO, SnO 2 , TiO 2 , Nb 2 O 5 , WO 2 , MoO 2 , and Li 4 Ti 5 O 12 . Examples of the magnesium compound include Mg 2 Si, Mg 2 Ge, and Mg 2 Sn. Examples of the tin compound include SbSn, SnS 2 , CoSn 2 , Ni 3 Sn 2 , Cu 6 Sn 5 , Ag 3 Sn, LaSn 3 , La 3 Co 2 Sn 7 , V 2 Sn 3 FeSn 2 and the like. Examples of the antimony compound include SbSn, Ag 3 Sb, CeSb 3 , CoSb 3 , InSb, Ni 2 MnSb, and the like. These may use only 1 type and may use 2 or more types together.

また、活物質層21に含まれる活物質は粒状とすることができる。即ち、粒状の活物質(以下、単に「粒状活物質」ともいう)を用いることができる。粒状活物質の粒径は特に限定されないが、より大径の粒状活物質とより小径の粒状活物質との少なくとも2種類の異なる粒径の粒状活物質を同時に含むことが好ましい。これにより、活物質層21の充填性と平滑性とを両立させることができる。より具体的には、0.5μmを超え10μm以下の粒径を有した顆粒状を呈する粒状活物質(大径活物質)と、1nm以上500nm以下の粒径を有する球状を呈する粒状活物質(小径活物質)と、を含むことが好ましい。   The active material contained in the active material layer 21 can be granular. That is, a granular active material (hereinafter also simply referred to as “granular active material”) can be used. The particle size of the granular active material is not particularly limited, but it is preferable to simultaneously include at least two types of granular active materials having different particle sizes, that is, a larger particle active material and a smaller particle active material. Thereby, the filling property and smoothness of the active material layer 21 can be made compatible. More specifically, a granular active material (large-diameter active material) having a granular shape having a particle size of more than 0.5 μm and not more than 10 μm, and a granular active material having a spherical shape having a particle size of 1 nm to 500 nm ( Small-diameter active material).

固体電解質層22は、固体電解質を主成分とする層である。固体電解質を主成分とするとは、固体電解質層22全体を100質量%とした場合に、固体電解質を50質量%以上含むことを意味する。この割合は、50質量%以上100質量%以下が好ましく、60質量%以上98質量%以下とすることができ、更には70質量%以上95質量%以下とすることができる。
固体電解質層に含有され得る固体電解質以外の他成分としては、活物質及び導電助剤等が挙げられる。これらの他成分は1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。他成分が含有される場合、固体電解質層22全体を100質量%とすると、他成分の含有割合は50質量%以下である。この含有割合は、2質量%以上40質量%以下とすることができ、更には5質量%以上30質量%以下とすることができる。
尚、活物質については前述の通りである。また、導電助剤については後述する。
The solid electrolyte layer 22 is a layer mainly composed of a solid electrolyte. The phrase “consisting of a solid electrolyte as a main component” means that the solid electrolyte is contained by 50 mass% or more when the entire solid electrolyte layer 22 is 100 mass%. This proportion is preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, 60% by mass or more and 98% by mass or less, and further 70% by mass or more and 95% by mass or less.
Examples of components other than the solid electrolyte that can be contained in the solid electrolyte layer include an active material and a conductive aid. These other components may use only 1 type and may use 2 or more types together. When other components are contained, the content ratio of the other components is 50% by mass or less, assuming that the entire solid electrolyte layer 22 is 100% by mass. This content ratio can be 2 mass% or more and 40 mass% or less, and also can be 5 mass% or more and 30 mass% or less.
The active material is as described above. The conductive auxiliary will be described later.

固体電解質は、Liイオンの伝導パスとなることが可能な物質である。具体的には、Li1.07Al0.69Ti1.46(PO、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO、Li3.25Ge0.250.75、Li10GeP12、LiPSCl、30LiS・26B・44LiI、63LiS・36SiS・1LiPO、57LiS・38SiS・5LiSiO、70LiS・30P、50LiS・50GeS、Li3.250.95、Li3.25Ge0.250.75、LiPS、Li11、Li11等の硫化物固体電解質が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
更に、La0.5Li0.5TiO、La0.51Li0.34TiO2.94、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO、LiLaZr12、LiLaNb12、50LiSiO・50LiBO、Li2.9PO3.30.46、Li3.6Si0.60.4等の非硫化物固体電解質が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
A solid electrolyte is a substance that can serve as a conduction path for Li ions. Specifically, Li 1.07 Al 0.69 Ti 1.46 (PO 4 ) 3 , Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 , Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 , Li 10 GeP 2 S 12 , Li 6 PS 5 Cl, 30Li 2 S · 26B 2 S 3 · 44LiI, 63Li 2 S · 36SiS 2 · 1Li 3 PO 4 , 57Li 2 S · 38SiS 2 · 5Li 4 SiO 4 , 70 Li 2 S · 30P 2 S 5 , 50Li 2 S · 50 GeS 2 , Li 3.25 P 0.95 S 4 , Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 , Li 3 PS 4 And sulfide solid electrolytes such as Li 4 P 3 S 11 and Li 7 P 3 S 11 . These may use only 1 type and may use 2 or more types together.
Furthermore, La 0.5 Li 0.5 TiO 3 , La 0.51 Li 0.34 TiO 2.94 , Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO 4 ) 3 , Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , Li 5 La 3 Nb 2 O 12 , 50Li 4 SiO 4 .50Li 3 BO 3 , Li 2.9 PO 3.3 N 0.46 , Li 3.6 Si 0.6 P 0.4 O 4, etc. Non-sulfide solid electrolytes. These may use only 1 type and may use 2 or more types together.

これらのうちでは、硫化物固体電解質が好ましい。更には、硫化物ガラス固体電解質、又は、硫化物ガラスセラミックス固体電解質の非結晶性の硫化物固体電解質がより好ましい。非結晶性の硫化物固体電解質としては、30LiS・26B・44LiI、63LiS・36SiS・1LiPO、57LiS・38SiS・5LiSiO、70LiS・30P、50LiS・50GeS、Li3.250.95、Li3.25Ge0.250.75、LiPS、Li11、Li11等が挙げられる。
これらのなかでも、更に、Li、P及びSの各元素を含み、PS結合を含んだ非結晶性の硫化物固体電解質が好ましい。このような硫化物固体電解質としては、LiPS、Li11、Li11、70LiS・30P、Li3.250.95等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
Of these, sulfide solid electrolytes are preferred. Furthermore, a sulfide glass solid electrolyte or an amorphous sulfide solid electrolyte of a sulfide glass ceramic solid electrolyte is more preferable. As an amorphous sulfide solid electrolyte, 30Li 2 S · 26B 2 S 3 · 44LiI, 63Li 2 S · 36SiS 2 · 1Li 3 PO 4 , 57Li 2 S · 38SiS 2 · 5Li 4 SiO 4 , 70Li 2 S · 30P 2 S 5 , 50Li 2 S · 50 GeS 2 , Li 3.25 P 0.95 S 4 , Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 , Li 3 PS 4 , Li 4 P 3 S 11 , li 7 P 3 S 11, and the like.
Among these, an amorphous sulfide solid electrolyte containing each element of Li, P and S and containing a PS 4 bond is preferable. Examples of such sulfide solid electrolytes include Li 3 PS 4 , Li 4 P 3 S 11 , Li 7 P 3 S 11 , 70Li 2 S · 30P 2 S 5 , Li 3.25 P 0.95 S 4 and the like. Can be mentioned. These may use only 1 type and may use 2 or more types together.

また、固体電解質層22に含まれる固体電解質の形態は特に限定されないが、粒状とすることができる。即ち、粒状の固体電解質(以下、単に「粒状固体電解質」ともいう)を用いることができる。粒状固体電解質の粒径は特に限定されないが、より大径の粒状固体電解質とより小径の粒状固体電解質との少なくとも2種類の異なる粒径の粒状固体電解質を同時に含むことができる。これにより、固体電解質層22の充填性と平滑性とを両立させることができる。より具体的には、0.5μmを超え10μm以下の粒径を有した顆粒状を呈する粒状固体電解質(大径固体電解質)と、1nm以上500nm以下の粒径を有する球状を呈する粒状固体電解質(小径固体電解質)と、を含むことが好ましい。   Further, the form of the solid electrolyte contained in the solid electrolyte layer 22 is not particularly limited, but may be granular. That is, a granular solid electrolyte (hereinafter, also simply referred to as “granular solid electrolyte”) can be used. The particle size of the granular solid electrolyte is not particularly limited, but at least two types of granular solid electrolytes having different particle sizes, that is, a larger granular solid electrolyte and a smaller granular solid electrolyte can be included at the same time. Thereby, the filling property and smoothness of the solid electrolyte layer 22 can be made compatible. More specifically, a granular solid electrolyte (large-diameter solid electrolyte) having a granular shape having a particle size of more than 0.5 μm and not more than 10 μm, and a granular solid electrolyte having a spherical shape having a particle size of 1 nm to 500 nm ( A small-diameter solid electrolyte).

導電助剤は、電子伝導パスとなることが可能な物質である。具体的には、導電性を有する粉末状物が好ましい。このような導電助剤を構成する材料は特に限定されないが、炭素系材料(導電助剤としての炭素系材料)、金属、金属化合物等が挙げられ、なかでも、炭素系材料が好ましい。炭素系材料としては、グラファイト、グラフェン、カーボンブラック、カーボンナノチューブ等が挙げられる。   A conductive aid is a substance that can be an electron conduction path. Specifically, a powdery material having conductivity is preferable. Although the material which comprises such a conductive support agent is not specifically limited, A carbonaceous material (carbonaceous material as a conductive support agent), a metal, a metal compound, etc. are mentioned, Among these, a carbonaceous material is preferable. Examples of the carbon-based material include graphite, graphene, carbon black, and carbon nanotube.

本発明の電極が正極であって、導電助剤が含まれる場合、活物質層21及び固体電解質層22のうちのいずれか一方の層のみに含まれてもよいが、これらの両方の層に含まれることが好ましい。
活物質層21に導電助剤が含まれる場合であって、活物質層21の全体を100質量%とした場合、導電助剤の含有割合は0.1質量%以上35質量%以下が好ましく、1質量%以上25質量%以下がより好ましい。
同様に、固体電解質層22に導電助剤が含まれる場合であって、固体電解質層22の全体を100質量%とした場合、導電助剤の含有割合は、0.1質量%以上35質量%以下が好ましく、1質量%以上25質量%以下がより好ましい。
When the electrode of the present invention is a positive electrode and a conductive additive is included, it may be included in only one of the active material layer 21 and the solid electrolyte layer 22, but in both of these layers It is preferably included.
When the conductive material is contained in the active material layer 21 and the entire active material layer 21 is 100% by mass, the content of the conductive auxiliary is preferably 0.1% by mass or more and 35% by mass or less, 1 mass% or more and 25 mass% or less are more preferable.
Similarly, when the conductive aid is included in the solid electrolyte layer 22 and the total amount of the solid electrolyte layer 22 is 100% by mass, the content of the conductive assistant is 0.1% by mass or more and 35% by mass. The following is preferable, and 1 mass% or more and 25 mass% or less are more preferable.

[2]電極の製造方法
全固体型リチウムイオン電池の電極、特に、前述のような活物質層と固体電解質層とが積層された積層構造を有する電極では、目的成分(活物質や固体電解質等)からなる粒子(以下、単に「目的粒子」という)を、実質、略単層(部分的に複層であるとしても全体として非常に薄い層)で堆積できることが好ましい(具体的には、粒子1個以上3個以下の厚さで堆積できることが好ましく、粒子1個以上2個以下の厚さで堆積できることがより好ましい)。薄く堆積させることにより、電極内の活物質層と固体電解質層とを密に接触させることができ、優れた電極特性が得られると考えられるからである。即ち、同じ厚さの中で積層数をより多くすることができ、それによって活物質と固体電解質との接触面積をより多くすることができる。
しかしながら、直流電圧を用いて電気泳動を行うと、極短時間で目的粒子が堆積され、厚い堆積層が形成されてしまう。即ち、目的粒子が略単層に積層された堆積層ではなく、目的粒子が複数積み重なった堆積層が形成されてしまう。一方で、印加する直流電圧の電流密度を下げることによって、堆積速度を抑制し、膜厚制御をよりし易くすることは可能となるが、得られる堆積層の表面粗さが大きくなってしまう。即ち、直流電圧を用いた電気泳動では、得られる堆積層の膜厚と表面粗さとがトレードオフの関係にあり、膜厚及び表面粗さの両立させた略単層で且つ表面粗さの小さい堆積層を得ることが困難であることが分かった。
[2] Electrode manufacturing method In an electrode of an all-solid-state lithium ion battery, particularly an electrode having a laminated structure in which an active material layer and a solid electrolyte layer as described above are laminated, target components (active material, solid electrolyte, etc. ) (Hereinafter simply referred to as “target particles”) can be deposited substantially in a substantially single layer (a very thin layer as a whole even if it is partially a multilayer) (specifically, the particles It is preferable that the film can be deposited with a thickness of 1 or more and 3 or less, and it is more preferable that the film can be deposited with a thickness of 1 or more and 2 or less. This is because it is considered that the active material layer in the electrode and the solid electrolyte layer can be brought into close contact with each other by being deposited thinly, and excellent electrode characteristics can be obtained. That is, the number of stacked layers can be increased within the same thickness, and thereby the contact area between the active material and the solid electrolyte can be increased.
However, when electrophoresis is performed using a DC voltage, target particles are deposited in a very short time, and a thick deposition layer is formed. That is, instead of a deposition layer in which target particles are laminated in a substantially single layer, a deposition layer in which a plurality of target particles are stacked is formed. On the other hand, by reducing the current density of the DC voltage to be applied, the deposition rate can be suppressed and the film thickness can be controlled more easily, but the surface roughness of the obtained deposited layer becomes large. That is, in electrophoresis using DC voltage, the thickness of the deposited layer and the surface roughness are in a trade-off relationship, and it is a substantially single layer in which the film thickness and the surface roughness are compatible, and the surface roughness is small. It turned out to be difficult to obtain a deposited layer.

そこで、本発明者らは、電気泳動において交流電圧の利用を試みた。その結果、堆積速度を低下させながら、得られる堆積層の表面粗さを抑制できることを知見した。しかしながら、交流電圧を用いると、堆積速度が過度に低下されることが分かった。そして、析出時間を延長してもある程度以上の膜厚を形成できない等の問題があることが分かった。
そこで、本発明者らは、直流電圧と交流電圧とを併用することを試みた。その結果、堆積速度を実用的な範囲に制御しながら、表面粗さを抑えて、所望の膜厚の堆積層を得ることができることを知見した。
このように、直流電圧と交流電圧との併用により、正極側と負極側とで対称な波形を有する交流信号に対してバイアスが掛かることとなり、結果として、正極側と負極側とで非対称な波形(以下、単に「非対称波形」ともいう)を有する信号(以下、単に「非対称信号」ともいう)が形成される(図2〜図6参照)。このように、非対称信号を有する印加電圧を利用することで、上述のように、堆積速度を実用的な範囲に制御しながら、表面粗さを抑え、所望の膜厚の堆積層を得ることができることが分かった。
Therefore, the present inventors tried to use an alternating voltage in electrophoresis. As a result, it was found that the surface roughness of the obtained deposited layer can be suppressed while reducing the deposition rate. However, it has been found that the deposition rate is excessively reduced when AC voltage is used. And it turned out that there is a problem that even if the deposition time is extended, a film thickness of a certain degree or more cannot be formed.
Therefore, the present inventors tried to use a DC voltage and an AC voltage together. As a result, it was found that a deposition layer having a desired film thickness can be obtained while suppressing the surface roughness while controlling the deposition rate within a practical range.
As described above, the combined use of the DC voltage and the AC voltage biases the AC signal having a symmetrical waveform on the positive electrode side and the negative electrode side, and as a result, an asymmetric waveform on the positive electrode side and the negative electrode side. A signal having a signal (hereinafter also simply referred to as “asymmetric waveform”) (hereinafter also simply referred to as “asymmetric signal”) is formed (see FIGS. 2 to 6). In this way, by using an applied voltage having an asymmetric signal, as described above, it is possible to obtain a deposited layer having a desired film thickness while suppressing the surface roughness while controlling the deposition rate within a practical range. I understood that I could do it.

即ち、本発明の電極の製造方法は、下記の3つの電極の製造方法を含む。
(1)粒子を堆積する堆積工程の電気泳動において、印加電圧信号として非対称信号を用いる第1の電極の製造方法。
(2)活物質層を形成する第1堆積工程の電気泳動において、印加電圧信号として非対称信号を用いる第2の電極の製造方法。
(3)固体電解質層を形成する第2堆積工程の電気泳動において、印加電圧信号として非対称信号を用いる第3の電極の製造方法。
That is, the electrode manufacturing method of the present invention includes the following three electrode manufacturing methods.
(1) A method of manufacturing a first electrode that uses an asymmetric signal as an applied voltage signal in electrophoresis of a deposition process for depositing particles.
(2) A method of manufacturing a second electrode using an asymmetric signal as an applied voltage signal in electrophoresis in a first deposition step for forming an active material layer.
(3) A method for producing a third electrode using an asymmetric signal as an applied voltage signal in electrophoresis in the second deposition step for forming a solid electrolyte layer.

(1)第1の電極の製造方法
本第1の電極の製造方法(以下、単に「第1の製法」ともいう)は、粒子を含む液体中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、前記粒子を堆積する堆積工程を備え、堆積工程の前記電気泳動において、印加する電圧の信号として、正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号を用いることを特徴とする。
(1) First Electrode Manufacturing Method The first electrode manufacturing method (hereinafter also simply referred to as “first manufacturing method”) is performed on a conductive surface of a substrate by electrophoresis in a liquid containing particles. A deposition step of depositing the particles, and in the electrophoresis of the deposition step, a signal having an asymmetric waveform between the positive electrode side and the negative electrode side is used as a voltage signal to be applied.

上記「堆積工程」は、粒子を含む液体(以下、単に「粒子含有液」という)中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、粒子を堆積させる工程である。
ここで、上記「基材」は、粒子を堆積させるための導電性表面をするものであり、得られる粒子の堆積層(以下、単に「堆積層」ともいう)に対しては支持体として機能するものである。
The “deposition step” is a step of depositing particles on the conductive surface of the substrate by electrophoresis in a liquid containing particles (hereinafter, simply referred to as “particle-containing liquid”).
Here, the “base material” has a conductive surface for depositing particles, and functions as a support for the resulting particle deposition layer (hereinafter also simply referred to as “deposition layer”). To do.

基材の材質は特に限定されず、導電性表面を形成できる導電材を広く利用できる。導電材としては、金、白金、インジウム、銅、亜鉛、ニッケル、スズ、アルミニウム、ステンレス、これら金属の合金、及び、これら金属を含んだ導電性化合物(ITO)等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する場合には、積層して利用できる。
導電材の形態も特に限定されず、例えば、板状体、箔状体、網目状体等を適宜用いることができる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
即ち例えば、基材としては、前述の導電材からなる板状体をそのまま利用することができる。また、非導電材(樹脂等)からなる板状体の表面に、前述の導電材からなる箔状体を被覆した複合体を全体として基材として利用することができる。
この基材は、全固体型リチウムイオン電池においては、そのまま集電体として利用することができる。
The material of the substrate is not particularly limited, and a wide variety of conductive materials that can form a conductive surface can be used. Examples of the conductive material include gold, platinum, indium, copper, zinc, nickel, tin, aluminum, stainless steel, alloys of these metals, and conductive compounds (ITO) containing these metals. These may use only 1 type and may use 2 or more types together. When using 2 or more types together, it can be laminated and used.
The form of the conductive material is not particularly limited, and for example, a plate-like body, a foil-like body, a mesh-like body, or the like can be used as appropriate. These may use only 1 type and may use 2 or more types together.
That is, for example, as the substrate, a plate-like body made of the above-described conductive material can be used as it is. Moreover, the composite_body | complex which coat | covered the foil-like body which consists of the above-mentioned electrically conductive material on the surface of the plate-shaped body which consists of nonelectroconductive materials (resin etc.) can be utilized as a base material as a whole.
This base material can be used as a current collector as it is in an all-solid-state lithium ion battery.

上記「粒子含有液」は、通常、粒子を分散させて含んだ分散液である。分散液の状態は特に限定されず、サスペンジョン(懸濁液)、エマルジョン、コロイド液等のいずれであってもよい。
この分散液中の分散質である粒子は、電気泳動によって基材の導電性表面に堆積させることができる粒子である。このような粒子を構成する材料は特に限定されず、電極に配合される各種の成分を電気泳動可能なように粒状化して適宜用いることができる。具体的には、前述した活物質(活物質からなる粒子)、固体電解質(固体電解質からなる粒子)、導電助剤(導電助剤からなる粒子)等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
The “particle-containing liquid” is usually a dispersion liquid in which particles are dispersed. The state of the dispersion is not particularly limited, and may be any of suspension (suspension), emulsion, colloidal liquid and the like.
The particles that are the dispersoid in the dispersion are particles that can be deposited on the conductive surface of the substrate by electrophoresis. The material constituting such particles is not particularly limited, and various components blended in the electrode can be used after being granulated so as to be electrophoresed. Specifically, the above-mentioned active materials (particles made of an active material), solid electrolytes (particles made of a solid electrolyte), conductive assistants (particles made of a conductive assistant), and the like can be mentioned. These may use only 1 type and may use 2 or more types together.

粒子の粒形は特に限定されず、略球形状、顆粒形状(より小さな粒子が寄り集まった形状)、塊状、フレーク形状(鱗片形状)、針状、不定形状、ワイヤー状、チューブ状等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
粒子の粒径(最大長さ)は特に限定されないが、通常、7μm以下である。7μmを超える粒径の粒子に対し、非対称信号を有する印加電圧を用いて電気泳動を行ってもよいが、このような大きな粒径の粒子では、非対称信号を用いることの効果が得られ難い。即ち、例えば、直流電圧のみを用いても、比較的容易に単層膜を形成することが可能である。
これに対し、7μm以下(特に4μm以下)の粒径を有する粒子では、粒径が小さくなるに従い、直流電圧のみを用いた電気泳動や、通常の交流電圧(即ち、正極側と負極側とで対称な波形の信号を有する電圧)を用いた電気泳動では、単層膜を形成することが困難になる。その一方で、非対称信号を用いることで、粒子の堆積速度の増大、及び、粒子配置の良好な分散性(粒子同士が積み重ならないこと)が得られるようになる。
このようなことから、粒子含有液の粒子として、粒径7μm以下の粒子を含むことが好ましく、粒径4μm以下であることがより好ましく、粒径1μm以下であることが特に好ましい。粒径はより小さい程、非対称信号を用いることの効果が得られるため、粒径の下限は特に限定されないが、例えば、50nmとすることができる。
The particle shape of the particles is not particularly limited, and includes substantially spherical shapes, granule shapes (shapes in which smaller particles are gathered together), lump shapes, flake shapes (scale shapes), needle shapes, indefinite shapes, wire shapes, tube shapes, and the like. It is done. These may use only 1 type and may use 2 or more types together.
The particle size (maximum length) of the particles is not particularly limited, but is usually 7 μm or less. Electrophoresis may be performed on particles having a particle diameter exceeding 7 μm using an applied voltage having an asymmetric signal, but it is difficult to obtain the effect of using an asymmetric signal with such a large particle diameter. That is, for example, a single layer film can be formed relatively easily even when only a DC voltage is used.
On the other hand, in the case of particles having a particle size of 7 μm or less (particularly 4 μm or less), as the particle size decreases, electrophoresis using only a DC voltage or normal AC voltage (that is, between the positive electrode side and the negative electrode side). In electrophoresis using a voltage having a symmetrical waveform signal, it is difficult to form a single layer film. On the other hand, by using an asymmetric signal, it is possible to obtain an increase in the deposition rate of particles and a good dispersibility of the particle arrangement (the particles do not pile up).
For this reason, the particles of the particle-containing liquid preferably include particles having a particle size of 7 μm or less, more preferably have a particle size of 4 μm or less, and particularly preferably have a particle size of 1 μm or less. Since the effect of using an asymmetric signal is obtained as the particle size is smaller, the lower limit of the particle size is not particularly limited, but can be, for example, 50 nm.

一方、粒子含有液を構成する分散媒は特に限定されず各種の液体を利用することができるが、ジエーテル化合物、カルボニル化合物、アルコール化合物、及び、飽和脂肪酸エステル化合物のうちの少なくとも1種を含んだ分散媒を用いることが好ましい。これらの分散媒は1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
このうち、ジエーテル化合物としては、1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,2−ジエトキシエタン、1−エトキシ−2−メトキシエタン等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。これらなかでは、1,2−ジメトキシエタンが特に好ましい。
また、カルボニル化合物としては、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、ジエチルケトン、2−ペンタノン等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。更に、アルコール化合物としては、イソプロピルアルコール(IPA)、メタノール、エタノール、ブタノール等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。また、飽和脂肪酸エステル化合物としては、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸ブチル等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
On the other hand, the dispersion medium constituting the particle-containing liquid is not particularly limited, and various liquids can be used. However, the dispersion medium includes at least one of a diether compound, a carbonyl compound, an alcohol compound, and a saturated fatty acid ester compound. It is preferable to use a dispersion medium. These dispersion media may use only 1 type and may use 2 or more types together.
Among these, examples of the diether compound include 1,2-dimethoxyethane (DME), 1,2-diethoxyethane, 1-ethoxy-2-methoxyethane, and the like. These may use only 1 type and may use 2 or more types together. Of these, 1,2-dimethoxyethane is particularly preferred.
Examples of the carbonyl compound include methyl ethyl ketone (MEK), acetone, diethyl ketone, 2-pentanone and the like. These may use only 1 type and may use 2 or more types together. Furthermore, examples of the alcohol compound include isopropyl alcohol (IPA), methanol, ethanol, butanol and the like. These may use only 1 type and may use 2 or more types together. Examples of saturated fatty acid ester compounds include methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, and butyl propionate. These may use only 1 type and may use 2 or more types together.

粒子含有液中に含まれる粒子の濃度は特に限定されないが、粒子(分散質)と分散媒との合計を100質量%とした場合に、粒子の含有割合は、0.1質量%以上30質量%以下とすることができる。この割合は、0.5質量%以上25質量%以下が好ましく、1質量%以上20質量%以下がより好ましく、1.5質量%以上15質量%以下が特に好ましい。   The concentration of the particles contained in the particle-containing liquid is not particularly limited, but when the total of the particles (dispersoid) and the dispersion medium is 100% by mass, the content ratio of the particles is 0.1% by mass or more and 30% by mass. % Or less. This proportion is preferably 0.5% by mass to 25% by mass, more preferably 1% by mass to 20% by mass, and particularly preferably 1.5% by mass to 15% by mass.

また、この電気泳動において印加する電圧は、正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号を有する(図2〜図6参照)。この正極側と負極側とで非対称な波形を有するとは、0Vを境とした正極側の信号波形と、0Vを境とした負極側の信号波形と、が対称となっていないことを意味する。即ち、非対称信号としては、具体的には、(1)正極側と負極側とでピークの絶対値が異なる信号、(2)正極側と負極側とで印加時間が異なる信号、が挙げられる。当然ながら、正極側と負極側とでピークの絶対値が異なり、且つ、正極側と負極側とで印加時間が異なる信号も含まれる。   The voltage applied in this electrophoresis has a signal having an asymmetric waveform between the positive electrode side and the negative electrode side (see FIGS. 2 to 6). Having an asymmetric waveform between the positive electrode side and the negative electrode side means that the signal waveform on the positive electrode side at 0V and the signal waveform on the negative electrode side at 0V are not symmetrical. . Specifically, examples of the asymmetric signal include (1) a signal having different peak absolute values on the positive electrode side and the negative electrode side, and (2) a signal having different application times on the positive electrode side and the negative electrode side. Needless to say, a signal whose absolute value of the peak is different between the positive electrode side and the negative electrode side and whose application time is different between the positive electrode side and the negative electrode side is also included.

このような非対称信号は、どのように形成してもよい。即ち、非対称信号を適宜設計してもよいし、直流電圧と交流電圧とを重畳させることで形成してもよい。直流電圧と交流電圧とを重畳させる場合には、交流電圧の信号としては、1種の周波数の信号を用いてもよいし、2種の異なる周波数の信号を併用してもよい。
この非対称信号としては、例えば、図2〜図7に示す信号の形態を挙げることができる。これらの非対称信号は、1種のみを用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
Such an asymmetric signal may be formed in any way. That is, an asymmetric signal may be designed as appropriate, or may be formed by superimposing a DC voltage and an AC voltage. When the DC voltage and the AC voltage are superimposed, a signal of one type of frequency may be used as the signal of the AC voltage, or two types of signals having different frequencies may be used in combination.
Examples of the asymmetric signal include signal forms shown in FIGS. These asymmetric signals may be used alone or in combination of two or more.

上記のうち、図2の非対称信号は、正極側ピーク絶対値(V)と負極側ピーク絶対値(V)とが異なり、正極側印加時間(T)と負極側印加時間(T)とが同じである三角波によって形成された非対称信号である。このような非対称信号は、例えば、三角波の対称信号(交流信号)に対して正極側へバイアスを掛けることで形成することができる。即ち、交流電圧と直流電圧とを重畳させることにより形成することができる。
図3の非対称信号は、正極側ピーク絶対値(V)と負極側ピーク絶対値(V)とが異なり、正極側印加時間(T)と負極側印加時間(T)とが異なる矩形波によって形成された非対称信号である。この矩形波は、正極側においても負極側においても、一定のピーク絶対値(V又はV)が一定時間維持される信号形態を有する。
図4の非対称信号は、正極側ピーク絶対値(V)と負極側ピーク絶対値(V)とが異なり、正極側印加時間(T)と負極側印加時間(T)とが異なる三角波によって形成された非対称信号である。
図5の非対称信号は、正極側ピーク絶対値(V)と負極側ピーク絶対値(V)とが異なり、正極側印加時間(T)と負極側印加時間(T)とが異なる放物線によって表される非対称信号である。
図6の非対称信号は、正極側ピーク絶対値(V)と負極側ピーク絶対値(V)とが異なり、正極側印加時間(T)と負極側印加時間(T)とが異なる矩形波によって形成された非対称信号である。この矩形波は、正極側においても負極側においても、経時的に印加電圧が大きくなるとともに、ピークトップを経て瞬時に逆電場に切り替わる信号形態を有する。
本発明の電極の製造方法では、これらの非対称信号の形態だけでなく、様々な非対称信号を利用できる。
Among the above, the asymmetric signal in FIG. 2 has a difference between the positive peak absolute value (V + ) and the negative peak absolute value (V ), and the positive electrode application time (T + ) and the negative electrode application time (T −). ) Is an asymmetric signal formed by a triangular wave. Such an asymmetric signal can be formed, for example, by applying a bias to the positive electrode side with respect to a triangular wave symmetrical signal (AC signal). That is, it can be formed by superimposing an AC voltage and a DC voltage.
In the asymmetric signal of FIG. 3, the positive peak absolute value (V + ) and the negative peak absolute value (V ) are different, and the positive electrode application time (T + ) and the negative electrode application time (T ) are different. It is an asymmetric signal formed by a rectangular wave. This rectangular wave has a signal form in which a constant peak absolute value (V + or V ) is maintained for a certain period of time on both the positive electrode side and the negative electrode side.
In the asymmetric signal of FIG. 4, the positive peak absolute value (V + ) and the negative peak absolute value (V ) are different, and the positive electrode application time (T + ) and the negative electrode application time (T ) are different. It is an asymmetric signal formed by a triangular wave.
In the asymmetric signal of FIG. 5, the positive peak absolute value (V + ) and the negative peak absolute value (V ) are different, and the positive electrode application time (T + ) and the negative electrode application time (T ) are different. An asymmetric signal represented by a parabola.
In the asymmetric signal of FIG. 6, the positive peak absolute value (V + ) and the negative peak absolute value (V ) are different, and the positive electrode application time (T + ) and the negative electrode application time (T ) are different. It is an asymmetric signal formed by a rectangular wave. This rectangular wave has a signal form in which the applied voltage increases with time on both the positive electrode side and the negative electrode side, and instantaneously switches to a reverse electric field via the peak top.
In the electrode manufacturing method of the present invention, not only these forms of asymmetric signals but also various asymmetric signals can be used.

また、非対称信号は、正極側のピーク(0Vからピーク端までの振幅)の絶対値をVとし、負極側のピーク(0Vからピーク端までの振幅)の絶対値をVとすると(図2〜図6参照)、その比(V/V)は、0.02≦V/V≦50であることが好ましい。この範囲では、正極側と負極側とでピークの絶対値が異なる信号を用いることによる効果が特に良好に得られる。
この比(V/V)は、特に正極側へ泳動する作用を強くする場合、1<V/V≦50がより好ましく、1.01≦V/V≦30が更に好ましく、1.3≦V/V≦10が特に好ましく、1.5≦V/V≦5がとりわけ好ましい。
逆に、特に負極側へ泳動する作用を強くする場合、0.02≦V/V<1がより好ましく、0.03≦V/V≦0.99が更に好ましく、0.1≦V/V≦0.7が特に好ましく、0.2≦V/V≦0.5がとりわけ好ましい。
Further, the asymmetric signal has an absolute value of the positive peak (amplitude from 0 V to the peak end) as V + and an absolute value of the negative peak (0 V to the peak end) as V (FIG. 2 to FIG. 6), and the ratio (V + / V ) is preferably 0.02 ≦ V + / V ≦ 50. In this range, the effect obtained by using signals having different peak absolute values on the positive electrode side and the negative electrode side can be obtained particularly well.
This ratio (V + / V ) is more preferably 1 <V + / V ≦ 50, and more preferably 1.01 ≦ V + / V ≦ 30, particularly when the action of migrating to the positive electrode side is strengthened. 1.3 ≦ V + / V ≦ 10 is particularly preferable, and 1.5 ≦ V + / V ≦ 5 is particularly preferable.
On the contrary, when strengthening the action of migrating to the negative electrode side in particular, 0.02 ≦ V + / V <1 is more preferable, 0.03 ≦ V + / V ≦ 0.99 is further preferable, and 0.1 ≦ V + / V ≦ 0.7 is particularly preferable, and 0.2 ≦ V + / V ≦ 0.5 is particularly preferable.

また、正極側の印加時間(0Vを基準として正極側への振幅を示している時間)をTとし、負極側の印加時間(0Vを基準として負極側への振幅を示している時間)をTとすると(図2〜図6参照)、その比(T/T)は、0.02≦T/T≦50であることが好ましい。この範囲では、正極側と負極側とで印加時間が異なる信号を用いることによる効果が特に良好に得られる。
この比(T/T)は、特に正極側へ泳動する作用を強くする場合、1<T/T≦50がより好ましく、1.01≦T/T≦30が更に好ましく、1.3≦T/T≦10が特に好ましく、1.5≦T/T≦5がとりわけ好ましい。
逆に、特に負極側へ泳動する作用を強くする場合、0.02≦T/T<1がより好ましく、0.03≦T/T≦0.99が更に好ましく、0.1≦T/T≦0.7が特に好ましく、0.2≦T/T≦0.5がとりわけ好ましい。
Also, the application time on the positive electrode side (the time indicating the amplitude to the positive electrode side with respect to 0V) is T +, and the application time on the negative electrode side (the time indicating the amplitude to the negative electrode side with respect to 0V) is When T (see FIGS. 2 to 6), the ratio (T + / T ) is preferably 0.02 ≦ T + / T ≦ 50. In this range, the effect of using signals with different application times on the positive electrode side and the negative electrode side can be obtained particularly well.
This ratio (T + / T ) is more preferably 1 <T + / T ≦ 50, more preferably 1.01 ≦ T + / T ≦ 30, particularly when the action of migrating to the positive electrode side is strengthened. 1.3 ≦ T + / T ≦ 10 is particularly preferable, and 1.5 ≦ T + / T ≦ 5 is particularly preferable.
Conversely, when strengthening the action of migrating to the negative electrode side in particular, 0.02 ≦ T + / T <1 is more preferable, 0.03 ≦ T + / T ≦ 0.99 is further preferable, and 0.1 ≦ T + / T ≦ 0.7 is particularly preferable, and 0.2 ≦ T + / T ≦ 0.5 is particularly preferable.

更に、比{(V×T)/(V×T)}についても、0.02≦{(V×T)/(V×T)}≦50であることが好ましい。
この比{(V×T)/(V×T)}は、特に正極側へ泳動する作用を強くする場合、1<{(V×T)/(V×T)}≦50がより好ましく、1.01≦{(V×T)/(V×T)}≦30が更に好ましく、1.3≦{(V×T)/(V×T)}≦10が特に好ましく、1.5≦{(V×T)/(V×T)}≦5がとりわけ好ましい。
逆に、特に負極側へ泳動する作用を強くする場合、0.02≦{(V×T)/(V×T)}<1がより好ましく、0.03≦{(V×T)/(V×T)}≦0.99が更に好ましく、0.1≦{(V×T)/(V×T)}≦0.7が特に好ましく、0.2≦{(V×T)/(V×T)}≦0.5がとりわけ好ましい。
尚、電気泳動時における電流密度は、限定されないが、10μA/cm以下(通常、0.1μA/cm以上)とすることが好ましい。
Further, the ratio {(V + × T + ) / (V × T )} also satisfies 0.02 ≦ {(V + × T + ) / (V × T )} ≦ 50. preferable.
This ratio {(V + × T + ) / (V × T )} is 1 <{(V + × T + ) / (V × T ), particularly when the action of migrating to the positive electrode side is strengthened. )} ≦ 50, more preferably 1.01 ≦ {(V + × T + ) / (V × T )} ≦ 30, and 1.3 ≦ {(V + × T + ) / (V × T )} ≦ 10 is particularly preferable, and 1.5 ≦ {(V + × T + ) / (V × T )} ≦ 5 is particularly preferable.
On the contrary, when strengthening the action of migrating to the negative electrode side in particular, 0.02 ≦ {(V + × T + ) / (V × T )} <1 is more preferable, and 0.03 ≦ {(V + × T + ) / (V × T )} ≦ 0.99 is more preferable, 0.1 ≦ {(V + × T + ) / (V × T )} ≦ 0.7 is particularly preferable, 0.2 ≦ {(V + × T + ) / (V × T )} ≦ 0.5 is particularly preferable.
The current density at the time of electrophoresis, without limitation, it is preferable to 10 .mu.A / cm 2 or less (typically, 0.1 .mu.A / cm 2 or higher).

前述したように、直流電圧のみを用いると、電流密度が高い場合(例えば、100μA/cm)には、堆積速度が大きく、得られる粒子堆積層(例えば、活物質層や固体電解質層)の膜厚が短時間に過度に厚くなってしまい、膜厚のコントロールができないという問題がある。一方、電流密度が小さいと、堆積速度を小さくできるものの、得られる粒子堆積層の表面粗さが大きくなってしまうという問題がある。
そして、表面粗さの大きな粒子堆積層を観察すると、粒子同士の積層が認められる。導電性表面の所望領域に粒子が単層で堆積されたモノレイヤーが理想的な粒子堆積層であるところ、表面粗さの大きな粒子堆積層は、導電性表面のうち、ある箇所では粒子の堆積がほとんど認められず、他の箇所では粒子が2層以上に堆積される、というように堆積厚さのバラツキが大きくなった結果、表面粗さが大きくなっている傾向が認められる。
As described above, when only the DC voltage is used, when the current density is high (for example, 100 μA / cm 2 ), the deposition rate is large, and the obtained particle deposition layer (for example, the active material layer or the solid electrolyte layer) There is a problem that the film thickness becomes excessively thick in a short time, and the film thickness cannot be controlled. On the other hand, when the current density is small, the deposition rate can be reduced, but there is a problem that the surface roughness of the obtained particle deposition layer is increased.
When a particle deposition layer having a large surface roughness is observed, lamination of particles is observed. A monolayer in which particles are deposited as a single layer in a desired region of a conductive surface is an ideal particle deposition layer, but a particle deposition layer with a large surface roughness is a particle deposition at a certain part of the conductive surface. The surface roughness tends to increase as a result of an increase in the variation in the deposition thickness such that particles are deposited in two or more layers at other locations.

即ち、例えば、6個の粒子52を、基材51の導電性表面に堆積させる場合に、図8に例示されるように、粒子52同士の積層を生じると、粒子52同士が堆積されて膜厚が大きくなった箇所や、粒子52が全く堆積されない箇所を生じることとなり、得られる堆積層の表面粗さは大きくなる。これに対し、図7に例示されるように、例えば、すべての粒子52を1層に堆積することができれば、堆積された粒子数は、図8の場合と同じであっても、図8の堆積層に比べて、図7では表面粗さの小さな堆積層を得ることができる。そして、これらの操作を繰り返すことができれば、図9に示すように、種類の異なる粒子(粒子521と粒子522)を規則的に堆積させて、互いの接触面積を大きくすることができる。   That is, for example, when six particles 52 are deposited on the conductive surface of the substrate 51, as illustrated in FIG. 8, when the particles 52 are stacked, the particles 52 are deposited to form a film. A portion where the thickness is increased or a portion where the particles 52 are not deposited is generated, and the surface roughness of the obtained deposited layer is increased. On the other hand, as illustrated in FIG. 7, for example, if all the particles 52 can be deposited in one layer, even if the number of particles deposited is the same as in FIG. Compared to the deposited layer, a deposited layer having a smaller surface roughness can be obtained in FIG. If these operations can be repeated, different types of particles (particles 521 and particles 522) can be regularly deposited to increase the contact area with each other, as shown in FIG.

この点、非対称信号を用いると、表面粗さが小さく、粒子の粒径に対して堆積厚さが十分に小さい粒子堆積層を得ることができる。即ち、図7や図9に例示されるような、理想的な粒子堆積を得ることができる。このような非対称信号を用いることで、粒子分布を制御できる理由は定かではない。更に、より小さい粒径の粒子に対して、非対称信号を用いる効果が現れる理由も定かではない。しかしながら、これまでの実験等の経緯から、泳動する粒子の質量差(慣性)が影響していると考える。   In this regard, when an asymmetric signal is used, a particle deposition layer having a small surface roughness and a sufficiently small deposition thickness with respect to the particle diameter can be obtained. That is, ideal particle deposition as illustrated in FIGS. 7 and 9 can be obtained. The reason why the particle distribution can be controlled by using such an asymmetric signal is not clear. Furthermore, it is not clear why the effect of using the asymmetric signal appears for smaller particles. However, it is considered that the mass difference (inertia) of the migrating particles has an influence from the background of experiments so far.

即ち、交流電圧を用いて電気泳動を行うと、基板側へ泳動する電場が作用している間に粒子は泳動され、基板の導電性表面へ近接する。そして、この粒子が、導電性表面への堆積に至るか否かは、電場が逆転した際に、その電場変化に追従するか否かが影響すると考えられる。即ち、質量の大きな粒子は、電場変化に追従し難く、泳動された導電性表面の近傍に留まり続け、やがては堆積に至ると考えられる。これに対し、質量の小さな粒子は、電場変化に追従し易く、導電性表面の近傍から溶液側に逆戻りする場合もあるため、質量の大きな粒子に比べて質量の小さな粒子は堆積に至り難いのではないかと考えられる。
そこで、印加電圧の波形の対称性を崩し、基板側へ泳動する電場の作用を強くした印加電圧を加えると、質量の小さな粒子であっても堆積に至らせることができると考えられる。
そして、基板側へ泳動する電場の作用を強くする時間(例えば、正極側の印加時間)が長くなると、堆積量が過度に大きく(略単層の膜であることを超えて堆積される)なる可能性があるため、基板側へ泳動する電場の作用を強くする時間は、前述のように短時間に抑えることが好ましい。即ち、基板側への泳動作用を強く(ピークの絶対値を大きく)且つ短く(印加時間を短く)することが好ましい。加えて、逆方向への電場は弱く(ピークの絶対値を小さく)長時間(印加時間を長く)作用する波形とすることで、堆積する粒子を適度に分散させることができると考えられる。
That is, when electrophoresis is performed using an alternating voltage, particles are migrated while an electric field that migrates toward the substrate is acting, and approach the conductive surface of the substrate. It is considered that whether or not the particles reach the conductive surface depends on whether or not the electric field changes when the electric field is reversed. That is, it is considered that particles having a large mass are difficult to follow a change in electric field, remain in the vicinity of the electrophoretic surface that has been migrated, and eventually accumulate. On the other hand, particles with a small mass can easily follow changes in the electric field, and sometimes return from the vicinity of the conductive surface to the solution side, so particles with a small mass are less likely to deposit than particles with a large mass. It is thought that.
Therefore, it is considered that deposition can be achieved even for particles having a small mass by breaking the symmetry of the waveform of the applied voltage and applying an applied voltage in which the action of the electric field migrating to the substrate side is increased.
When the time for strengthening the action of the electric field migrating to the substrate side (for example, the application time on the positive electrode side) becomes longer, the amount of deposition becomes excessively large (deposited beyond being substantially a single layer film). Since there is a possibility, the time for strengthening the action of the electric field migrating to the substrate side is preferably suppressed to a short time as described above. That is, it is preferable to make the migration action toward the substrate strong (the absolute value of the peak is large) and short (the application time is short). In addition, the electric field in the reverse direction is weak (small absolute value of the peak) and has a waveform that acts for a long time (long application time), so that the deposited particles can be dispersed appropriately.

尚、上述のような理由から、電気泳動による粒子の堆積は1回のみ行うこともできるが、必要に応じて複数回に分けて行うことができる。特に、粒径が異なる(即ち、質量が異なる)複数種類の粒子を用いる場合には、各々の粒子に適した非対称信号を用いることにより、より制御性よく略単層であり、表面粗さの小さい粒子堆積層を得ることができる。
具体的には、大径粒子を含んだ第1の粒子含有液と、小径粒子を含んだ第2の粒子含有液と、を利用する場合が挙げられる。即ち、各々の粒子を、異なる粒子含有液に含有させ、各々電気泳動において適した非対称信号を用いて堆積させることができる。とりわけ、第1の粒子含有液中で電気泳動を行い、大径粒子を堆積させた後、第2の粒子含有液中で電気泳動を行い、小径粒子を、大径粒子が堆積され、大径粒子同士に形成された間隙に、小径粒子を充填するように堆積させることができる。
このように、粒径群が異なる粒子を各々異なった粒子含有液に分散させ、粒径の大きな粒子含有液で電気泳動を行った後、次第に粒径の小さな粒子含有液で電気泳動を行うことによって、緻密で表面平滑性に優れた粒子堆積層を形成できる。
For the reasons described above, particles can be deposited only once by electrophoresis, but can be divided into a plurality of times as necessary. In particular, in the case of using a plurality of types of particles having different particle sizes (that is, having different masses), by using an asymmetric signal suitable for each particle, a substantially single layer with better controllability is obtained. A small particle deposition layer can be obtained.
Specifically, a case where a first particle-containing liquid containing large-diameter particles and a second particle-containing liquid containing small-diameter particles are used. That is, each particle can be contained in a different particle-containing solution and each deposited using an asymmetric signal suitable for electrophoresis. In particular, electrophoresis is performed in the first particle-containing liquid to deposit large-diameter particles, and then electrophoresis is performed in the second particle-containing liquid to deposit small-diameter particles and large-diameter particles. The gap formed between the particles can be deposited so as to be filled with small-diameter particles.
In this way, after particles having different particle size groups are dispersed in different particle-containing liquids, electrophoresis is performed using a particle-containing liquid having a large particle diameter, and then electrophoresis is gradually performed using a particle-containing liquid having a small particle diameter. Thus, a dense particle deposition layer having excellent surface smoothness can be formed.

更に、後述の実施例1に例示するように、粒径に応じ、印加電圧の周波数を制御することで、より単層化された堆積を得ることができる。即ち、より単層を形成し易い周波数を積極的に選択することができる。具体的には、堆積させる粒径やその粒度分布に応じ、適切な周波数を予めサーチし、その周波数を用いて電圧印加を行う(電気泳動する)ことで、第2層以上の堆積を抑制し、第1層(単層)のみによる堆積領域を選択的に多くすることができる。
印加電圧の周波数は、例えば、5Hz以上13Hz以下とすることができ、6Hz以上13Hz以下が好ましく、7Hz以上12Hz以下がより好ましく、7Hz以上11Hz以下が特に好ましい。この周波数のどのような粒径の粒子に対しても利用できるが、特に、平均粒径0.5μm以上7μm以下(特に0.7μm以上6μm以下)の粒子に対して好適である。
Furthermore, as illustrated in Example 1 described later, a more monolayered deposit can be obtained by controlling the frequency of the applied voltage according to the particle size. That is, it is possible to positively select a frequency at which a single layer can be easily formed. Specifically, according to the particle size to be deposited and the particle size distribution, an appropriate frequency is searched in advance, and voltage application is performed using the frequency (electrophoresis), thereby suppressing the deposition of the second layer or more. Thus, the deposition region of only the first layer (single layer) can be selectively increased.
The frequency of the applied voltage can be, for example, 5 Hz to 13 Hz, preferably 6 Hz to 13 Hz, more preferably 7 Hz to 12 Hz, and particularly preferably 7 Hz to 11 Hz. Although it can be used for particles having any particle size of this frequency, it is particularly suitable for particles having an average particle size of 0.5 μm to 7 μm (particularly 0.7 μm to 6 μm).

(2)第2の電極の製造方法
本第2の電極の製造方法(以下、単に「第2の製法」ともいう)は、活物質を含んだ活物質含有液中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、活物質を堆積し、活物質層を形成する第1堆積工程を備え、第1堆積工程の電気泳動において、印加する電圧の信号として非対称信号を用いることを特徴とする。
即ち、この第2の製法は、前述の第1の製法における粒子が活物質であり、粒子含有液が活物質含有液であり、堆積工程が第1堆積工程である場合を意味する。
(2) Second Electrode Manufacturing Method The second electrode manufacturing method (hereinafter, also simply referred to as “second manufacturing method”) is performed by electrophoresis in an active material-containing liquid containing an active material. A first deposition step of depositing an active material on the conductive surface and forming an active material layer, and using an asymmetric signal as an applied voltage signal in electrophoresis in the first deposition step.
That is, the second manufacturing method means a case where the particles in the first manufacturing method are active materials, the particle-containing liquid is an active material-containing liquid, and the deposition step is the first deposition step.

上記「基材」は、第1の製法における基材をそのまま適用できる。
また、上記「活物質含有液」は、分散媒以外の点においては、第1の製法における粒子含有液をそのまま適用できる。活物質含有液の分散媒は、特に限定されないものの、ジエーテル化合物が好ましい。ジエーテル化合物を分散媒とすることにより、粒子として活物質を利用する場合に、固体電解質層22への影響を抑制できる。ジエーテル化合物としては、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1−エトキシ−2−メトキシエタン等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。これらなかでは、1,2−ジメトキシエタンが特に好ましい。
上記「非対称信号」は、第1の製法における非対称信号をそのまま適用できる。
As the “substrate”, the substrate in the first production method can be applied as it is.
The “active material-containing liquid” can be directly applied to the particle-containing liquid in the first production method except for the dispersion medium. The dispersion medium of the active material-containing liquid is not particularly limited, but a diether compound is preferable. By using a diether compound as a dispersion medium, the influence on the solid electrolyte layer 22 can be suppressed when an active material is used as particles. Examples of the diether compound include 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, 1-ethoxy-2-methoxyethane, and the like. These may use only 1 type and may use 2 or more types together. Of these, 1,2-dimethoxyethane is particularly preferred.
As the “asymmetric signal”, the asymmetric signal in the first manufacturing method can be applied as it is.

(3)第3の電極の製造方法
本第3の電極の製造方法(以下、単に「第3の製法」ともいう)は、固体電解質及び/又はその前駆体を含んだ固体電解質含有液中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、固体電解質及び/又はその前駆体を堆積し、固体電解質層又はその前駆体層を形成する第2堆積工程を備え、第2堆積工程の電気泳動において、印加する電圧の信号として非対称信号を用いることを特徴とする。
即ち、この第3の製法は、前述の第1の製法における粒子が固体電解質及び/又はその前駆体であり、粒子含有液が固体電解質含有液であり、堆積工程が第2堆積工程である場合を意味する。
(3) Third Electrode Manufacturing Method The third electrode manufacturing method (hereinafter also simply referred to as “third manufacturing method”) is performed in a solid electrolyte-containing liquid containing a solid electrolyte and / or a precursor thereof. In the electrophoresis of the second deposition step, the second deposition step of depositing the solid electrolyte and / or its precursor on the conductive surface of the substrate by electrophoresis to form the solid electrolyte layer or its precursor layer is provided. The asymmetric signal is used as the voltage signal to be applied.
That is, in the third production method, the particles in the first production method are a solid electrolyte and / or a precursor thereof, the particle-containing liquid is a solid electrolyte-containing liquid, and the deposition step is the second deposition step. Means.

上記「基材」は、第1の製法における基材をそのまま適用できる。
また、上記「固体電解質含有液」は、分散媒以外の点においては、第1の製法における粒子含有液をそのまま適用できる。固体電解質含有液の分散媒は、特に限定されないものの、飽和脂肪酸エステル化合物が好ましい。飽和脂肪酸エステル化合物を分散媒とすることにより、粒子として特に固体電解質として、硫化物固体電解質を用いることができる。飽和脂肪酸エステル化合物としては、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸ブチル等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。これらなかでは、プロピオン酸エチルが特に好ましい。
また、「固体電解質の前駆体」とは、分散媒の除去、更には、必要に応じて加熱等の後処理を行うことにより、固体電解質へと変化する粒子である。
上記「非対称信号」は、第1の製法における非対称信号をそのまま適用できる。
As the “substrate”, the substrate in the first production method can be applied as it is.
Further, the “solid electrolyte-containing liquid” can be directly applied to the particle-containing liquid in the first production method except for the dispersion medium. The dispersion medium of the solid electrolyte-containing liquid is not particularly limited, but a saturated fatty acid ester compound is preferable. By using a saturated fatty acid ester compound as a dispersion medium, a sulfide solid electrolyte can be used as a particle, particularly as a solid electrolyte. Examples of the saturated fatty acid ester compound include methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, and butyl propionate. These may use only 1 type and may use 2 or more types together. Of these, ethyl propionate is particularly preferred.
The “solid electrolyte precursor” refers to particles that change into a solid electrolyte by removing the dispersion medium and, if necessary, performing post-treatment such as heating.
As the “asymmetric signal”, the asymmetric signal in the first manufacturing method can be applied as it is.

(4)第4の電極の製造方法
本第4の電極の製造方法(以下、単に「第4の製法」ともいう)は、活物質を主成分とする活物質層と、固体電解質を主成分とする固体電解質層と、を備え、固体電解質が硫化物固体電解質である電極の製造方法である。即ち、活物質を含んだ活物質含有液中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、活物質を堆積し、活物質層を形成する第1堆積工程を備え、活物質含有液は、ジエーテル化合物及び/又はカルボニル化合物を含むことを特徴とする。
更に、第4の製法では、第1堆積工程の前工程又は後工程として、固体電解質及び/又はその前駆体を含んだ固体電解質含有液中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、固体電解質及び/又はその前駆体を堆積し、固体電解質層又はその前駆体層を形成する第2堆積工程を備える。そしてこの時、固体電解質が、硫化物固体電解質である。
また、第4の製法においても、前述と同様に、電気泳動において、非対称信号を用いることができる。
本第4の製法における上記の各々の記載については、既に第1〜第3の製法において、各々説明した通りである。
(4) Fourth Electrode Manufacturing Method The fourth electrode manufacturing method (hereinafter also simply referred to as “fourth manufacturing method”) includes an active material layer containing an active material as a main component and a solid electrolyte as a main component. A solid electrolyte layer, wherein the solid electrolyte is a sulfide solid electrolyte. That is, the active material containing liquid includes a first deposition step of depositing the active material on the conductive surface of the base material by electrophoresis in the active material containing liquid containing the active material to form an active material layer. It contains a diether compound and / or a carbonyl compound.
Further, in the fourth production method, as a pre-process or a post-process of the first deposition process, a solid electrolyte is applied to the conductive surface of the substrate by electrophoresis in a solid electrolyte-containing liquid containing the solid electrolyte and / or its precursor. A second deposition step of depositing the electrolyte and / or its precursor to form a solid electrolyte layer or its precursor layer; At this time, the solid electrolyte is a sulfide solid electrolyte.
Also in the fourth production method, an asymmetric signal can be used in electrophoresis as described above.
Each of the above descriptions in the fourth manufacturing method has already been described in the first to third manufacturing methods.

[3]電極の製造方法
本発明の全固体型リチウムイオン電池(1)は、本発明に記載の電極(2)を備えることを特徴とする。
即ち、全固体型リチウムイオン電池(1)は、一対の電極(2a、2b)間に固体電解質体(3)が配置された構造を有する。このうち、一対の電極のうちの一方は正極として機能され、他方は負極として機能される。各々の電極については前述の通りである。
更に、固体電解質体(3)は、固体電解質を含むLiイオン伝導体である。その形状、大きさ等は特に限定されず適宜のものとすることができる。また、固体電解質体(3)を構成する固体電解質としては、電極(2)に利用できる固体電解質として前述したものをそのまま利用できる。但し、電極(2)に含まれる固体電解質と、固体電解質体(3)に含まれる固体電解質とは、同じものであることが好ましい。
本発明の全固体型リチウムイオン電池(1)は、上述した以外にも、例えば、セパレータ等、必要に応じて公知の構成を備えることができる。
[3] Method for producing electrode The all-solid-state lithium ion battery (1) of the present invention includes the electrode (2) according to the present invention.
That is, the all solid-state lithium ion battery (1) has a structure in which the solid electrolyte body (3) is disposed between the pair of electrodes (2a, 2b). Among these, one of the pair of electrodes functions as a positive electrode, and the other functions as a negative electrode. Each electrode is as described above.
Furthermore, the solid electrolyte body (3) is a Li ion conductor containing a solid electrolyte. The shape, size, and the like are not particularly limited and can be set appropriately. Moreover, as a solid electrolyte which comprises a solid electrolyte body (3), what was mentioned above as a solid electrolyte which can be utilized for an electrode (2) can be utilized as it is. However, it is preferable that the solid electrolyte contained in the electrode (2) and the solid electrolyte contained in the solid electrolyte body (3) are the same.
The all solid-state lithium ion battery (1) of the present invention can be provided with a known configuration as necessary, for example, a separator, in addition to the above.

[1]実施例1(周波数の影響)
〈1〉活物質含有液(分散液)の調製
下記の粒状活物質を用い、下記の手順により活物質含有液(分散液)を調製した。
(1)下記の活物質を、ポリ塩化ジアリルジメチルアンモニウム(カチオン性界面活性剤)の5質量%水溶液に投入し、超音波処理を行って分散させた。
(2)上記(1)の分散液を、遠心分離処理し、得られた分離液の上層を除去して下層を回収した。
(3)上記(2)の液体(回収した下層)に、イソプロピルアルコールを投入し、遠心分離処理を行い、得られた分離液の上層を除去して下層を回収する操作を3回繰り繰り返し、液中から水を除去することによって分散媒をイソプロピルアルコールへと置換した。このようにして、活物質を分散質とし、イソプロピルアルコールを分散媒とし、ポリ塩化ジアリルジメチルアンモニウムを分散剤として、活物質が分散された活物質含有液(分散液、固形分濃度3.0質量%)を得た。
活物質:Li(NiMnCo)Oで表されるLi含有複酸化物の粉末、平均粒径5μm
[1] Example 1 (effect of frequency)
<1> Preparation of Active Material-Containing Liquid (Dispersion) Using the following granular active material, an active material-containing liquid (dispersion) was prepared by the following procedure.
(1) The following active material was put into a 5% by mass aqueous solution of poly (diallyldimethylammonium chloride) (cationic surfactant) and subjected to ultrasonic treatment to be dispersed.
(2) The dispersion liquid of the above (1) was centrifuged, and the upper layer of the obtained separation liquid was removed to recover the lower layer.
(3) Into the liquid (2) (recovered lower layer), isopropyl alcohol is added, centrifuged, and the operation of removing the upper layer of the obtained separation liquid and recovering the lower layer is repeated three times. The dispersion medium was replaced with isopropyl alcohol by removing water from the liquid. In this way, an active material-containing liquid (dispersion, solid content concentration of 3.0 mass) in which the active material is dispersed using an active material as a dispersoid, isopropyl alcohol as a dispersion medium, and poly (diallyldimethylammonium chloride) as a dispersant. %).
Active material: Powder of Li-containing double oxide represented by Li (Ni x Mn y Co z ) O 2 , average particle size 5 μm

〈2〉電気泳動
上記〈1〉で得られた活物質含有液を泳動槽に投入し、この活物質含有液内に、5mmの間隔を空けて正電極及び負電極を対向させた。正電極及び負電極には、各々、ITO(酸化インジウムスズ)からなる導電性表面を有する基材(ITO基板)を用いた。
そして、上記の正電極と負電極との間に、周波数が1Hz、3Hz、5Hz、7.5Hz、10Hz、15Hz及び20Hzの7種の交流電圧(対称信号、Vが100V、Vが100V、Tが0.05〜5秒、Tが0.05〜5秒)を各々印加して、電気泳動を1800秒間行った。その後、上記泳動時間を経過した正電極(カソード)を泳動槽から引き上げた後、自然乾燥を行って、ITO基板の導電性表面に形成された活物質層を得た。
<2> Electrophoresis The active material-containing liquid obtained in the above <1> was put into an electrophoresis tank, and the positive electrode and the negative electrode were opposed to each other with an interval of 5 mm in this active material-containing liquid. A base material (ITO substrate) having a conductive surface made of ITO (indium tin oxide) was used for each of the positive electrode and the negative electrode.
Then, between the positive electrode and the negative electrode, seven types of alternating voltages (symmetric signals, V + is 100V, V is 100V) having frequencies of 1 Hz, 3 Hz, 5 Hz, 7.5 Hz, 10 Hz, 15 Hz, and 20 Hz. , T + was 0.05 to 5 seconds, and T was 0.05 to 5 seconds), and electrophoresis was performed for 1800 seconds. Thereafter, the positive electrode (cathode) that had passed the migration time was pulled up from the migration tank and then naturally dried to obtain an active material layer formed on the conductive surface of the ITO substrate.

〈3〉被覆率の測定
下記のレーザー顕微鏡を用い、以下の手順で、上記〈2〉までに得られたITO基板の導電性表面に形成された活物質層の第1層の被覆率と、第2層以上である上層の被覆率と、を測定した。
具体的には、平均粒径5μmの活物質を利用し、別途作成した単層(モノレイヤー)領域を有する積層体において、下記レーザー顕微鏡により、単層領域の堆積厚を実測したところ、堆積厚は3〜5μmの範囲に収まることが分かった。従って、この経験値から、堆積厚が3〜5μmの領域を単層領域(即ち、第1層によって被覆された領域)とし、この領域の面積率を第1層の被覆率として算出した。更に、堆積厚が6μm以上となる領域は粒子が複層に堆積されている領域であることから複層化領域(即ち、第1層上に上層が堆積して被覆された領域)とし、この領域の面積率を上層の被覆率として算出した。この結果を図10にグラフで示した。
尚、上記の堆積厚測定には、レーザー顕微鏡(オリンパス株式会社製、型式「LEXT OLS4100」)で100倍率撮影して画像を得た後、この画像の高さヒストグラムにおいてみられる二つの最頻値(それぞれ基板表面の高さと堆積粒子の堆積高さの分布)の差を膜厚として利用した。
<3> Measurement of coverage rate Using the following laser microscope, the coverage rate of the first layer of the active material layer formed on the conductive surface of the ITO substrate obtained up to the above <2> by the following procedure; The coverage of the upper layer which is the second layer or higher was measured.
Specifically, using an active material having an average particle diameter of 5 μm, a laminate having a single layer (monolayer) region prepared separately was measured for the thickness of the single layer region with the following laser microscope. Was found to fall within the range of 3-5 μm. Therefore, from this empirical value, a region having a deposition thickness of 3 to 5 μm was defined as a single layer region (that is, a region covered with the first layer), and the area ratio of this region was calculated as the coverage ratio of the first layer. Furthermore, since the region where the deposition thickness is 6 μm or more is a region where particles are deposited in multiple layers, it is defined as a multilayered region (that is, a region coated with an upper layer deposited on the first layer). The area ratio of the region was calculated as the coverage of the upper layer. The results are shown graphically in FIG.
In the above-described deposition thickness measurement, an image is obtained by taking a 100-magnification image with a laser microscope (manufactured by Olympus Corporation, model “LEXT OLS4100”), and then two mode values seen in the height histogram of this image. The difference between the respective heights of the substrate surface and the deposition height of the deposited particles was used as the film thickness.

〈4〉実施例1の効果
上記図10から、第1層の被覆率が高くなる周波数領域と、上層の被覆率が高くなる周波数領域と、が存在することが分かる。従って、第1層の被覆率が、上層の被覆率に対してより多くなる周波数領域を選択することができ、それによって、より理想的な単層(モノレイヤー)を形成し易くなる環境を構築できることが分かる。特に、この場合、粒径5μmにおける結果であることから、粒径5μm又はそれと同様の挙動を示す粒径範囲では、10Hzにおいて最も理想的な堆積が得られることが示された。
[2]実施例2(印加電圧とその信号波形の影響)
〈1〉活物質含有液(分散液)の調製
上記[2]実施例2の〈1〉と同様にして、活物質を分散質とし、イソプロピルアルコールを分散媒とし、ポリ塩化ジアリルジメチルアンモニウムを分散剤として、活物質が分散された活物質含有液(分散液、固形分濃度3.0質量%)を得た。但し、下記の通り、活物質の平均粒径は1μmとなるように調整した。
活物質:Li(NiMnCo)Oで表されるLi含有複酸化物の粉末、平均粒径1μm
<4> Effects of Example 1 From FIG. 10, it can be seen that there are a frequency region where the coverage of the first layer is high and a frequency region where the coverage of the upper layer is high. Therefore, it is possible to select a frequency region in which the coverage of the first layer is greater than the coverage of the upper layer, thereby creating an environment that facilitates the formation of a more ideal single layer (monolayer). I understand that I can do it. In particular, in this case, the result was obtained at a particle size of 5 μm, and thus it was shown that the most ideal deposition can be obtained at 10 Hz in a particle size range exhibiting a particle size of 5 μm or similar behavior.
[2] Example 2 (Influence of applied voltage and its signal waveform)
<1> Preparation of active material-containing liquid (dispersion) [2] In the same manner as in <2> of Example 2, the active material is a dispersoid, isopropyl alcohol is a dispersion medium, and poly (diallyldimethylammonium chloride) is dispersed. As an agent, an active material-containing liquid in which an active material was dispersed (dispersion, solid content concentration of 3.0% by mass) was obtained. However, the average particle diameter of the active material was adjusted to 1 μm as described below.
Active material: Powder of Li-containing double oxide represented by Li (Ni x Mn y Co z ) O 2 , average particle size 1 μm

〈2〉電気泳動
上記〈1〉で得られた活物質含有液を泳動槽に投入し、この活物質含有液内に、5mmの間隔を空けて正電極及び負電極を対向させた。正電極及び負電極には、各々、ITO(酸化インジウムスズ)からなる導電性表面を有する基材(ITO基板)を用いた。
そして、上記の正電極と負電極との間に、下記表1に示す印加電圧を印加し、下記表1に示す時間(泳動時間)を掛けて電気泳動を行った。尚、この時の印加電圧の詳細を表1に併記した。その後、上記泳動時間を経過した正電極(カソード)を泳動槽から引き上げた後、自然乾燥を行って、ITO基板の導電性表面に形成された活物質層を得た。
尚、前述の通り[1]実施例1の結果を利用し、周波数に10Hzを選択している。
<2> Electrophoresis The active material-containing liquid obtained in the above <1> was put into an electrophoresis tank, and the positive electrode and the negative electrode were opposed to each other with an interval of 5 mm in this active material-containing liquid. A base material (ITO substrate) having a conductive surface made of ITO (indium tin oxide) was used for each of the positive electrode and the negative electrode.
And the applied voltage shown in following Table 1 was applied between said positive electrode and negative electrode, and electrophoresis was performed over the time (electrophoresis time) shown in following Table 1. Details of the applied voltage at this time are also shown in Table 1. Thereafter, the positive electrode (cathode) that had passed the migration time was pulled up from the migration tank and then naturally dried to obtain an active material layer formed on the conductive surface of the ITO substrate.
As described above, [1] Using the result of Example 1, 10 Hz is selected as the frequency.

〈3〉膜厚及び平均表面粗さの測定
下記のレーザー顕微鏡を用い、以下の手順で、上記〈2〉までに得られたITO基板の導電性表面に形成された活物質層の平均膜厚と、平均表面粗さの測定を行った。その結果を、表1に併記した。
平均膜厚は、レーザー顕微鏡(オリンパス株式会社製、型式「LEXT OLS4100」)で100倍率撮影して得た画像を利用し、高さヒストグラムにおいてみられる二つの最頻値(それぞれ基板表面の高さと堆積粒子の堆積高さの分布)の差から算出した。
また、平均表面粗さは、80μmのλc輪郭曲線フィルターを適用した上記と同じレーザー顕微鏡像(100倍)から3次元パラメータを算出し、得られた算術平均粗さSaを用いて得た。
<3> Measurement of film thickness and average surface roughness Using the following laser microscope, the average film thickness of the active material layer formed on the conductive surface of the ITO substrate obtained up to the above <2> by the following procedure. Then, the average surface roughness was measured. The results are also shown in Table 1.
For the average film thickness, two mode values (respectively the height of the substrate surface and the height of the substrate surface) are obtained by using an image obtained by photographing at 100 magnifications with a laser microscope (manufactured by Olympus Corporation, model “LEXT OLS4100”). It was calculated from the difference in the deposition height distribution of the deposited particles.
Further, the average surface roughness was obtained using the arithmetic average roughness Sa obtained by calculating three-dimensional parameters from the same laser microscope image (100 times) as described above to which an 80 μm λc contour curve filter was applied.

〈4〉実施例2の効果
実験例1に示すように、直流電圧を10μA/cmの電流密度で印加すると、30秒の電気泳動によって6.000μmの活物質層が形成されることが分かる。
ここで、平均粒径1μmの活物質を利用し、別途作成した単層(モノレイヤー)領域(図7参照)を有する積層体において、前述のレーザー顕微鏡により、単層領域の堆積厚を実測したところ、堆積厚は0.4〜0.6μmの範囲に収まり、平均堆積厚は約0.5μmとなることが分かった。従って、この経験値から、堆積厚が0.4〜0.6μmの領域は、実質的に単層な領域であるとした。
上記を踏まえると、実験例1の膜厚は6μmであり、目標値の凡そ12倍の厚さとなっているために、極短時間で粒子が多層に堆積されたことが分かる。
これに対し、実験例2〜5において、直流電圧の電流密度を低下させたり、泳動時間を短縮することにより、膜厚の制御を試みた。その結果、実験例3〜5では、平均膜厚が0.422〜0.577μmとなり、目標値に達していることが分かる。しかしながら、平均表面粗さは、実験例1では0.163μmであったのが、実験例3〜5では0.222〜0.284μmとなり、36.2〜74.2%も表面粗さが増加していることが分かる。これは、活物質が単層で堆積された領域も存在すると考えられるものの、活物質が全く堆積されていない領域や、活物質が多層に積層された領域が混在し、凹凸が激しくなったための結果であると考えられる(図8参照)。即ち、直流電圧を用いて膜厚を制御しようとすると、電流密度の制御で目標値に近い膜厚を得ることはできるものの、平滑な活物質層を得ることは困難となることが分かる。
<4> Effects of Example 2 As shown in Experimental Example 1, when a DC voltage is applied at a current density of 10 μA / cm 2 , an active material layer of 6.000 μm is formed by electrophoresis for 30 seconds. .
Here, in a laminate having a single layer (monolayer) region (see FIG. 7) separately prepared using an active material having an average particle diameter of 1 μm, the deposition thickness of the single layer region was measured by the laser microscope described above. However, it was found that the deposition thickness was in the range of 0.4 to 0.6 μm, and the average deposition thickness was about 0.5 μm. Therefore, from this empirical value, the region having a deposition thickness of 0.4 to 0.6 μm is substantially a single layer region.
Based on the above, since the film thickness of Experimental Example 1 is 6 μm, which is about 12 times the target value, it can be seen that particles were deposited in multiple layers in a very short time.
In contrast, in Experimental Examples 2 to 5, attempts were made to control the film thickness by reducing the current density of the DC voltage or shortening the migration time. As a result, in Experimental Examples 3 to 5, the average film thickness is 0.422 to 0.577 μm, which indicates that the target value has been reached. However, the average surface roughness was 0.163 μm in Experimental Example 1, but was 0.222 to 0.284 μm in Experimental Examples 3 to 5, and the surface roughness increased by 36.2 to 74.2%. You can see that This is because there are areas where active materials are deposited in a single layer, but there are areas where no active material is deposited or areas where active materials are stacked in multiple layers, resulting in severe irregularities. This is considered to be a result (see FIG. 8). That is, it can be seen that when a film thickness is controlled using a DC voltage, it is difficult to obtain a smooth active material layer although a film thickness close to the target value can be obtained by controlling the current density.

そこで、実験例6〜8では、交流電圧(対称信号)を使用して電気泳動を行っている。その結果、最大電圧値をコントロールすることで、膜厚を制御できることが分かる。そして、平均表面粗さも0.117〜0.173μmと比較的良好な値が得られることが分かる。しかしながら、例えば、実験例3〜5では、5〜50秒間の電気泳動で目標値の膜厚が得られたのに対し、実験例6〜8では900秒間の電気泳動を行わなければ、目標値の膜厚が得られないことが分かる。   Therefore, in Experimental Examples 6 to 8, electrophoresis is performed using an alternating voltage (a symmetric signal). As a result, it can be seen that the film thickness can be controlled by controlling the maximum voltage value. And it turns out that a comparatively favorable value with an average surface roughness of 0.117-0.173 micrometers is obtained. However, for example, in Experimental Examples 3 to 5, the target film thickness was obtained by electrophoresis for 5 to 50 seconds, whereas in Experimental Examples 6 to 8, if electrophoresis was not performed for 900 seconds, the target value was obtained. It can be seen that the film thickness cannot be obtained.

これに対して、実験例9では、交流電圧と直流電圧とを重畳させることによって、得られた非対称信号を有する交流直流重畳電圧を印加している。この結果、0.472μmと理想値0.5μmに非常に近い膜厚の活物質層が60秒間の電気泳動によって得られた。更に、得られた活物質層の平均表面粗さは0.099μmと極めて小さくなった。この結果から、非対称信号を利用することにより、扱い易い範囲の短時間で理想的な膜厚の粒子堆積層であって、尚且つ、表面粗さの極めて小さな、極めて平坦な粒子堆積層を得ることができることが分かる。   On the other hand, in Experimental Example 9, the AC / DC superimposed voltage having the obtained asymmetric signal is applied by superimposing the AC voltage and the DC voltage. As a result, an active material layer having a thickness very close to 0.472 μm and an ideal value of 0.5 μm was obtained by electrophoresis for 60 seconds. Furthermore, the average surface roughness of the obtained active material layer was as extremely small as 0.099 μm. From this result, by using an asymmetric signal, it is possible to obtain a particle deposition layer having an ideal film thickness in an easy-to-handle range in a short time and having a very small surface roughness and an extremely flat particle deposition layer. I can see that

[3]実施例3(活物質層と固体電解質層との積層)
〈1〉固体電解質含有液(分散液)の調製
モル比3:1となるように、下記硫化リチウム粉体と、下記五硫化二リン粉体とを秤量し、メノウ乳鉢で混合した。得られた混合物と、プロピオン酸エチルと、ジルコニアボール(直径4mm)とを、樹脂製容器に投入し、温度24℃、振幅約1cm、及び、約1500回/分の条件で振とうし、接触反応させた。24時間後、樹脂製容器からジルコニアボールを除去して、固体電解質及び/又はその前駆体が分散された分散液(サスペンジョン、固形分濃度11.7質量%)である固体電解質含有液を得た。
硫化リチウム(LiS)の粉末:株式会社ミツワ化学製、純度99%、平均粒径53μm
五硫化二リン(P)の粉末:Aldrich社製、純度99%、平均粒径100μm
[3] Example 3 (Lamination of active material layer and solid electrolyte layer)
<1> Preparation of Solid Electrolyte-Containing Liquid (Dispersion) The following lithium sulfide powder and the following diphosphorus pentasulfide powder were weighed so as to have a molar ratio of 3: 1 and mixed in an agate mortar. The obtained mixture, ethyl propionate, and zirconia balls (diameter 4 mm) are put into a resin container, shaken at a temperature of 24 ° C., an amplitude of about 1 cm, and about 1500 times / minute, and contacted. Reacted. After 24 hours, the zirconia balls were removed from the resin container to obtain a solid electrolyte-containing liquid which was a dispersion (suspension, solid content concentration 11.7% by mass) in which the solid electrolyte and / or its precursor were dispersed. .
Lithium sulfide (Li 2 S) powder: manufactured by Mitsuwa Chemical Co., Ltd., purity 99%, average particle size 53 μm
Diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ) powder: Aldrich, purity 99%, average particle size 100 μm

〈2〉固体電解質層の形成
上記〈1〉で得られた固体電解質含有液を泳動槽に投入し、この固体電解質含有液内に、10mmの間隔を空けて正電極及び負電極を対向させた。正電極及び負電極には、各々、ITO(酸化インジウムスズ)からなる導電性表面を有する基材(ITO基板)を用いた。そして、上記の正電極と負電極との間に、電圧100Vで直流電圧を10秒間印加して電気泳動を行った。
その後、上記泳動時間を経過した負電極を泳動槽から引き上げた後、自然乾燥を行って、ITO基板の導電性表面に形成された固体電解質層を得た。
<2> Formation of Solid Electrolyte Layer The solid electrolyte-containing liquid obtained in the above <1> was put into an electrophoresis tank, and a positive electrode and a negative electrode were opposed to each other with a space of 10 mm in this solid electrolyte-containing liquid. . A base material (ITO substrate) having a conductive surface made of ITO (indium tin oxide) was used for each of the positive electrode and the negative electrode. Then, electrophoresis was carried out by applying a DC voltage at a voltage of 100 V for 10 seconds between the positive electrode and the negative electrode.
Then, after lifting the negative electrode which passed the said migration time from the migration tank, natural drying was performed and the solid electrolyte layer formed in the electroconductive surface of an ITO board | substrate was obtained.

〈3〉活物質含有液(分散液)の調製
下記の粒状活物質を用い、下記の手順により活物質含有液(分散液)を調製した。
(1)下記の活物質を、ポリエチレンイミンの10質量%水溶液に投入し、超音波処理を行って分散させた。
(2)上記(1)の分散液に、水を加えて遠心分離処理し、得られた分離液の上層を除去して下層を回収する操作を3回繰り返した。
(3)上記(2)の液体(回収した下層)を真空乾燥して粉末(活物質の周囲にポリエチレンイミンが付着した粉末)を得た。
(4)上記(3)で得られた粉末に、1,2−ジメトキシエタンを投入し、超音波処理を行って分散させて、活物質を分散質とし、1,2−ジメトキシエタンを分散媒とし、ポリエチレンイミンを分散剤として、活物質が分散された活物質含有液(分散液、固形分濃度3質量%)を得た。
活物質:Li(NiMnCo)Oで表されるLi含有複酸化物の粉末、平均粒径6.2μm
<3> Preparation of Active Material-Containing Liquid (Dispersion) Using the following granular active material, an active material-containing liquid (dispersion) was prepared by the following procedure.
(1) The following active material was put into a 10% by mass aqueous solution of polyethyleneimine and subjected to ultrasonic treatment to be dispersed.
(2) The operation of adding water to the dispersion liquid of the above (1) and centrifuging, removing the upper layer of the obtained separation liquid and recovering the lower layer was repeated three times.
(3) The liquid (collected lower layer) of the above (2) was vacuum-dried to obtain a powder (a powder having polyethyleneimine attached around the active material).
(4) 1,2-Dimethoxyethane is added to the powder obtained in the above (3), and is subjected to ultrasonic treatment to disperse the active material as a dispersoid, and 1,2-dimethoxyethane is used as a dispersion medium. Then, an active material-containing liquid in which the active material was dispersed (dispersion, solid content concentration: 3% by mass) was obtained using polyethyleneimine as a dispersant.
Active material: Powder of Li-containing double oxide represented by Li (Ni x Mn y Co z ) O 2 , average particle size 6.2 μm

〈4〉活物質層の積層
上記〈3〉で得られた活物質含有液を泳動槽に投入し、この活物質含有液内に、10mmの間隔を空けて正電極及び負電極を対向させた。このうち、負電極には、上記〈2〉において固体電解質層が形成されたITO基板を用いた。一方、正電極には、ITO(酸化インジウムスズ)からなる導電性表面を有するITO基板を用いた。そして、上記の正電極と負電極との間に、電圧100Vで直流電圧を45秒間印加して電気泳動を行った。
その後、上記泳動時間を経過した正電極(カソード)を泳動槽から引き上げた後、自然乾燥を行って、ITO基板の導電性表面に形成された固体電解質層と活物質層とが積層された積層体を得た。
<4> Lamination of active material layer The active material-containing liquid obtained in the above <3> was put into an electrophoresis tank, and a positive electrode and a negative electrode were opposed to each other with an interval of 10 mm in the active material-containing liquid. . Among these, as the negative electrode, the ITO substrate on which the solid electrolyte layer was formed in the above <2> was used. On the other hand, an ITO substrate having a conductive surface made of ITO (indium tin oxide) was used as the positive electrode. Then, electrophoresis was performed by applying a DC voltage at a voltage of 100 V for 45 seconds between the positive electrode and the negative electrode.
Thereafter, the positive electrode (cathode) that has passed the migration time is lifted from the migration tank and then naturally dried to form a laminate in which a solid electrolyte layer and an active material layer formed on the conductive surface of the ITO substrate are laminated. Got the body.

〈5〉固体電解質層の積層
上記〈1〉の操作によって新たな固体電解質含有液を得た後、これを泳動槽に投入し、この固体電解質含有液内に、10mmの間隔を空けて正電極及び負電極を対向させた。このうち、負電極には、上記〈4〉において固体電解質層上に活物質層が積層されたITO基板を用いた。一方、正電極には、ITO(酸化インジウムスズ)からなる導電性表面を有するITO基板を用いた。そして、上記の正電極と負電極との間に、電圧100Vで直流電圧を10秒間印加して電気泳動を行った。
その後、上記泳動時間を経過した正電極(カソード)を泳動槽から引き上げた後、自然乾燥を行って、ITO基板の導電性表面に形成された固体電解質層、活物質層及び固体電解質層がこの順に積層された積層体を得た。
<5> Lamination of Solid Electrolyte Layer After a new solid electrolyte-containing liquid is obtained by the operation of <1> above, this is put into an electrophoresis tank, and a positive electrode is provided in the solid electrolyte-containing liquid with an interval of 10 mm. And the negative electrode were opposed. Among these, as the negative electrode, the ITO substrate in which the active material layer was laminated on the solid electrolyte layer in the above <4> was used. On the other hand, an ITO substrate having a conductive surface made of ITO (indium tin oxide) was used as the positive electrode. Then, electrophoresis was carried out by applying a DC voltage at a voltage of 100 V for 10 seconds between the positive electrode and the negative electrode.
Thereafter, the positive electrode (cathode) that has passed the migration time is lifted from the migration tank and then naturally dried, so that the solid electrolyte layer, the active material layer, and the solid electrolyte layer formed on the conductive surface of the ITO substrate are The laminated body laminated | stacked in order was obtained.

〈6〉実施例3の効果
上記〈5〉までに得られた正電極(積層体修飾ITO)を積層方向に直線的に割り、その破断面を露出させた。得られた破断面が露出させた試料を、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製、型式「S−4800」)の試料台にカーボンテープを用いて貼り付けて、上記の破断面を10000倍に拡大して観察した。そして、得られた画像を、図11に示した。
上記の結果、実施例3では、ITO基板(25)と、その導電性表面に、厚さ約700nmで堆積された固体電解質層、厚さ約1μmで堆積された活物質層、厚さ約500nmで堆積された固体電解質層が、この順に積層された電極が得られていることが図11から分かる。
<6> Effects of Example 3 The positive electrode (laminated body modified ITO) obtained up to the above <5> was linearly divided in the laminating direction to expose the fracture surface. The obtained sample with the fracture surface exposed was attached to a sample stage of a scanning electron microscope (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, model “S-4800”) using carbon tape, and the above fracture surface was multiplied by 10,000 times. Magnified and observed. The obtained image is shown in FIG.
As a result, in Example 3, the ITO substrate (25), the solid electrolyte layer deposited on the conductive surface thereof with a thickness of about 700 nm, the active material layer deposited with a thickness of about 1 μm, the thickness of about 500 nm. It can be seen from FIG. 11 that an electrode is obtained in which the solid electrolyte layers deposited in (1) are stacked in this order.

[4]実施例4(全固体型リチウムイオン電池)
〈1〉活物質含有液(分散液)の調製
下記の粒状活物質を用い、下記の手順により活物質含有液(分散液)を調製した。
(1)下記の活物質を、ポリ塩化ジアリルジメチルアンモニウム(カチオン性界面活性剤)の10質量%水溶液に投入し、超音波処理を行って分散させた。
(2)上記(1)の分散液に、イオン交換水を加えて遠心分離処理し、得られた分離液の上層を除去して下層を回収した。
(3)上記(2)の液体(回収した下層)に、イソプロピルアルコールを投入し、遠心分離処理を行い、得られた分離液の上層を除去して下層を回収する操作を3回繰り繰り返し、液中から水を除去することによって分散媒をイソプロピルアルコールへと置換した。このようにして、活物質を分散質とし、イソプロピルアルコールを分散媒とし、ポリ塩化ジアリルジメチルアンモニウムを分散剤として、活物質が分散された活物質含有液(分散液、固形分濃度3質量%)を得た。
活物質:Li(NiMnCo)Oで表されるLi含有複酸化物の粉末、平均粒径5μm
[4] Example 4 (All-solid-state lithium ion battery)
<1> Preparation of Active Material-Containing Liquid (Dispersion) Using the following granular active material, an active material-containing liquid (dispersion) was prepared by the following procedure.
(1) The following active material was put into a 10% by mass aqueous solution of poly (diallyldimethylammonium chloride) (cationic surfactant) and subjected to ultrasonic treatment to be dispersed.
(2) Ion exchanged water was added to the dispersion liquid of (1) above and centrifuged, and the upper layer of the obtained separation liquid was removed to recover the lower layer.
(3) Into the liquid (2) (recovered lower layer), isopropyl alcohol is added, centrifuged, and the operation of removing the upper layer of the obtained separation liquid and recovering the lower layer is repeated three times. The dispersion medium was replaced with isopropyl alcohol by removing water from the liquid. In this way, an active material-containing liquid in which the active material is dispersed using the active material as a dispersoid, isopropyl alcohol as a dispersion medium, and poly (diallyldimethylammonium chloride) as a dispersant (dispersion, solid content concentration: 3% by mass) Got.
Active material: Powder of Li-containing double oxide represented by Li (Ni x Mn y Co z ) O 2 , average particle size 5 μm

〈2〉活物質層の積層
上記〈1〉で得られた活物質含有液を泳動槽に投入し、この活物質含有液内に、10mmの間隔を空けて正電極及び負電極を対向させた。このうち、正電極にアルミニウム製基板、負電極にアルミニウム製基板(直径10mm)を用いた。そして、上記の正電極と負電極との間に、非対称信号を有する電圧を45秒間印加して、電気泳動を行った。
その後、上記泳動時間を経過した負電極を泳動槽から引き上げた後、自然乾燥を行って、アルミニウム製基板の導電性表面に形成された活物質層が積層された積層体を得た。
また、上記非対称信号として、三角波(90V)からなる対称信号を有する交流電圧と、10Vの直流電圧とを重畳させて得られた非対称信号を用いた。この非対称信号は図2で示される。但し、V=100V、V=100V、T=0.02秒、T=0.02秒、周波数20Hz)である。
<2> Lamination of active material layer The active material-containing liquid obtained in the above <1> was put into an electrophoresis tank, and a positive electrode and a negative electrode were opposed to each other with an interval of 10 mm in this active material-containing liquid. . Of these, an aluminum substrate (diameter 10 mm) was used for the positive electrode and an aluminum substrate for the negative electrode. Then, a voltage having an asymmetric signal was applied between the positive electrode and the negative electrode for 45 seconds to perform electrophoresis.
Then, after lifting the negative electrode which passed the said migration time from the migration tank, natural drying was performed and the laminated body on which the active material layer formed in the electroconductive surface of the board | substrates made from aluminum was laminated | stacked was obtained.
Further, as the asymmetric signal, an asymmetric signal obtained by superimposing an AC voltage having a symmetric signal composed of a triangular wave (90 V) and a DC voltage of 10 V was used. This asymmetric signal is shown in FIG. However, V + = 100 V, V = 100 V, T + = 0.02 seconds, T = 0.02 seconds, frequency 20 Hz).

〈3〉固体電解質含有液(分散液)の調製
前述の実施例3[3]〈1〉の固体電解質含有液(分散液)の調製と同様にして、固体電解質及び/又はその前駆体が分散された分散液(サスペンジョン、固形分濃度10mg/mL)である固体電解質含有液を得た。
<3> Preparation of Solid Electrolyte-Containing Liquid (Dispersion) In the same manner as in the preparation of the solid electrolyte-containing liquid (dispersion) in Example 3 [3] <1> above, the solid electrolyte and / or its precursor is dispersed. A solid electrolyte-containing liquid that was a dispersion (suspension, solid content concentration 10 mg / mL) was obtained.

〈4〉固体電解質層の形成
上記〈3〉で得られた固体電解質含有液を泳動槽に投入し、この固体電解質含有液内に、5mmの間隔を空けて正電極及び負電極を対向させた。正電極には、アルミニウム製基板を用い、負極には、上記〈2〉で得られた導電性表面に活物質層が堆積されたアルミニウム製基板を用いた。そして、上記の正電極と負電極との間に、電圧25Vで直流電圧を10秒間印加して電気泳動を行った。
その後、上記泳動時間を経過した負電極を泳動槽から引き上げた後、室温で30分間予備乾燥させた後、170℃の真空環境下で3時間掛けて真空乾燥を行い、アルミニウム製基板(直径10mm)の導電性表面に活物質層と固体電解質層とがこの順に積層された積層体を得た。
<4> Formation of Solid Electrolyte Layer The solid electrolyte-containing liquid obtained in the above <3> was put into an electrophoresis tank, and a positive electrode and a negative electrode were opposed to each other with a space of 5 mm in this solid electrolyte-containing liquid. . An aluminum substrate was used for the positive electrode, and an aluminum substrate in which an active material layer was deposited on the conductive surface obtained in <2> was used for the negative electrode. Then, electrophoresis was performed by applying a DC voltage at a voltage of 25 V for 10 seconds between the positive electrode and the negative electrode.
Thereafter, the negative electrode after the above migration time was lifted from the electrophoresis tank, preliminarily dried at room temperature for 30 minutes, and then vacuum-dried in a vacuum environment at 170 ° C. for 3 hours to obtain an aluminum substrate (diameter 10 mm). ), A laminate in which an active material layer and a solid electrolyte layer were laminated in this order was obtained.

〈5〉固体電解質体の積層
80mgのLPS(75LiS・25P)を加圧成形して得られた、厚さ1000μmの固体電解質体を、上記〈4〉までに得られた積層体(電極)の固体電解質層の表面に圧着した。
<5> Lamination of solid electrolyte body Lamination obtained by pressing the solid electrolyte body with a thickness of 1000 μm obtained by pressure-molding 80 mg of LPS (75Li 2 S · 25P 2 S 5 ) up to the above <4> It pressed on the surface of the solid electrolyte layer of the body (electrode).

〈6〉インジウム箔の積層
上記〈5〉までに得られた積層体(電極と固体電解質体との積層体)の固体電解質体の表面に厚さ100μmのインジウム箔を圧着して、全固体型リチウムイオン電池を得た。
即ち、図12に示すように、実施例4の全固体型リチウムイオン電池1は、アルミニウム製基板からなる基材(集電体)25、その導電性表面に積層された活物質211(活物質粒子)を含んだ活物質層21、この活物質層21の表面に積層された固体電解質221(固体電解質粒子)を含んだ固体電解質層22、を備えた電極2bを有する。更に、電極2bの固体電解質層22の表面に積層された固体電解質体3を有する。更に、固体電解質体3の表面に積層された電極2aを有する。そして、この全固体型リチウムイオン電池1において、電極2bは正極として機能され、電極2aは負極として機能される。
<6> Lamination of indium foil An indium foil having a thickness of 100 μm is pressure-bonded to the surface of the solid electrolyte body of the laminated body (laminated body of electrodes and solid electrolyte body) obtained up to the above <5>. A lithium ion battery was obtained.
That is, as shown in FIG. 12, the all solid-state lithium ion battery 1 of Example 4 includes a base material (current collector) 25 made of an aluminum substrate, and an active material 211 (active material) laminated on its conductive surface. The electrode 2b includes an active material layer 21 containing particles) and a solid electrolyte layer 22 containing solid electrolyte 221 (solid electrolyte particles) laminated on the surface of the active material layer 21. Furthermore, it has the solid electrolyte body 3 laminated | stacked on the surface of the solid electrolyte layer 22 of the electrode 2b. Furthermore, it has the electrode 2a laminated | stacked on the surface of the solid electrolyte body 3. FIG. In this all solid-state lithium ion battery 1, the electrode 2b functions as a positive electrode, and the electrode 2a functions as a negative electrode.

〈7〉充放電の確認及び実施例4の効果
上記〈6〉までに得られた全固体型リチウムイオン電池を収めた治具を、ガラス容器に封入し、ガラス容器内の気体をアルゴンガスに置換して、測定セルを得た。得られた測定セルの充放電の可否を、電気化学測定装置(Solartron社製、型式「SI 1287」)を用いて定電流・定電圧・充電法により観察した。具体的には、3.8 V vs.In−Liまでレート0.01 Cで定電流充電を行い、その後、100時間経過するまで定電圧充電を行った。その直後に1.6 V vs. In−Liの電位までレート0.01 Cで放電を行った。その結果、0.133mAh/g程度の放電容量を得ることができた。これにより、充電及び放電が可能であることが示された。
<7> Charging / Discharging Confirmation and Effect of Example 4 The jig containing the all-solid-state lithium ion battery obtained up to the above <6> is sealed in a glass container, and the gas in the glass container is converted to argon gas. The measurement cell was obtained by replacement. The charge / discharge of the obtained measurement cell was observed by a constant current / constant voltage / charge method using an electrochemical measurement apparatus (manufactured by Solartron, model “SI 1287”). Specifically, 3.8 V vs. Constant current charging was performed at a rate of 0.01 C until In-Li, and then constant voltage charging was performed until 100 hours had passed. Immediately thereafter 1.6 V vs. Discharge was performed at a rate of 0.01 C to the potential of In-Li. As a result, a discharge capacity of about 0.133 mAh / g could be obtained. Thereby, it was shown that charging and discharging are possible.

尚、上記治具は、図13に示す治具70を用いた。即ち、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)製の筒状体74の貫通孔74a内に、上記〈6〉までに得られた全固体型リチウムイオン電池1を収容した。一方、ステンレス製の凸型ブロックとステンレス製のネジによって組み立てた押さえピン72を一対(正極側及び負極側)を用意した。そして、全固体型リチウムイオン電池1の上下を挟むように、貫通孔74a内に押さえピン72を挿入した。更に、これらの押さえピン72を締め付けるために、ステンレス製の一対の押さえ板71(正極側及び負極側)と、押さえ板を締め付けるステンレス製の3本の締付けネジ73を用意し、各押さえピン72を上下を押さえ板71で挟み、これらの押さえ板71を締付けネジ73で締め付けて(ネジの拘束圧:9N・m)、全固体型リチウムイオン電池1を治具70内に収容した。各種通電は、押さえピン72の凸部(図13上で符号72を付している箇所)より行う。   Note that the jig 70 shown in FIG. 13 was used as the jig. That is, the all solid-state lithium ion battery 1 obtained up to the above <6> was accommodated in the through hole 74a of the cylindrical body 74 made of polyetheretherketone (PEEK). On the other hand, a pair of pressing pins 72 (a positive electrode side and a negative electrode side) assembled with a stainless steel convex block and a stainless steel screw were prepared. And the press pin 72 was inserted in the through-hole 74a so that the upper and lower sides of the all solid-state lithium ion battery 1 might be pinched | interposed. Further, in order to tighten these pressing pins 72, a pair of stainless pressing plates 71 (positive electrode side and negative electrode side) and three stainless steel tightening screws 73 for tightening the pressing plates are prepared. Were clamped with a pressing plate 71, and these pressing plates 71 were tightened with tightening screws 73 (screw restraint pressure: 9 N · m), and the all solid-state lithium ion battery 1 was accommodated in the jig 70. Various energizations are performed from the convex portions of the pressing pins 72 (locations denoted by reference numeral 72 in FIG. 13).

本発明の電極及びその製造方法並びに全固体型リチウムイオン電池は、パソコン、カメラ等の家電製品や、携帯電話機等の携帯型電子機器又は通信機器、パワーツール等の電動工具等の電源、更には、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)等に搭載される大型電池、及び、これを構成する電極として好適である。   The electrode of the present invention, the manufacturing method thereof, and the all-solid-state lithium ion battery include power supplies such as household appliances such as personal computers and cameras, portable electronic devices such as mobile phones or communication devices, electric tools such as power tools, and the like. It is suitable as a large battery mounted on an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV) or the like, and an electrode constituting the large battery.

1:全固体型リチウムイオン電池、
2、2a、2b:電極、
21;活物質層、211;活物質(活物質粒子)、
22;固体電解質層、221;固体電解質(固体電解質粒子)、
25;基材、251;導電性表面、
3;固体電解質体、
51;基材、52、521、522;粒子。
1: All solid-state lithium ion battery
2, 2a, 2b: electrodes,
21; active material layer, 211; active material (active material particles),
22; solid electrolyte layer, 221; solid electrolyte (solid electrolyte particles),
25; substrate; 251; conductive surface;
3; solid electrolyte body,
51; substrate, 52, 521, 522; particles.

Claims (15)

一対の電極間に固体電解質体が配置された構造を有する全固体型リチウムイオン電池に用いられる前記電極であって、
活物質を主成分とする活物質層と、固体電解質を主成分とする固体電解質層と、を備えることを特徴とする電極。
The electrode used in an all solid-state lithium ion battery having a structure in which a solid electrolyte body is disposed between a pair of electrodes,
An electrode comprising: an active material layer mainly composed of an active material; and a solid electrolyte layer mainly composed of a solid electrolyte.
2層の前記活物質層の層間に、前記固体電解質層が介在された積層構造、及び、2層の前記固体電解質層の層間に前記活物質層が介在された積層構造、のうちの少なくとも一方の積層構造を有する請求項1に記載の電極。   At least one of a laminated structure in which the solid electrolyte layer is interposed between two layers of the active material layer and a laminated structure in which the active material layer is interposed between two layers of the solid electrolyte layer The electrode according to claim 1, which has a laminated structure of 前記活物質層に比べて、前記固体電解質層が薄く形成されている請求項1又は2に記載の電極。   The electrode according to claim 1, wherein the solid electrolyte layer is formed thinner than the active material layer. 前記活物質層及び前記固体電解質層の両層が、導電助剤を含む請求項1乃至3のうちのいずれかに記載の電極。   The electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein both the active material layer and the solid electrolyte layer contain a conductive additive. 前記固体電解質が、硫化物固体電解質である請求項1乃至4のうちのいずれかに記載の電極。   The electrode according to any one of claims 1 to 4, wherein the solid electrolyte is a sulfide solid electrolyte. 正極である請求項1乃至5のうちのいずれかに記載の電極。   The electrode according to any one of claims 1 to 5, which is a positive electrode. 粒子を含む液体中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、前記粒子を堆積する堆積工程を備え、
前記堆積工程の前記電気泳動において、印加する電圧の信号として、正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号を用いることを特徴とする電極の製造方法。
A deposition step of depositing the particles on the conductive surface of the substrate by electrophoresis in a liquid containing the particles;
In the electrophoresis in the deposition step, a signal having an asymmetric waveform on the positive electrode side and the negative electrode side is used as a voltage signal to be applied.
請求項1に記載の電極の製造方法であって、
前記活物質を含んだ活物質含有液中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、前記活物質を堆積し、前記活物質層を形成する第1堆積工程を備え、
前記第1堆積工程の前記電気泳動において、印加する電圧の信号として、正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号を用いることを特徴とする電極の製造方法。
It is a manufacturing method of the electrode according to claim 1, Comprising:
A first deposition step of depositing the active material on a conductive surface of a base material by electrophoresis in an active material-containing liquid containing the active material to form the active material layer;
In the electrophoresis in the first deposition step, a signal having an asymmetric waveform on the positive electrode side and the negative electrode side is used as a voltage signal to be applied.
請求項1に記載の電極の製造方法であって、
前記固体電解質及び/又はその前駆体を含んだ固体電解質含有液中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、前記固体電解質及び/又はその前駆体を堆積し、前記固体電解質層又はその前駆体層を形成する第2堆積工程を備え、
前記第2堆積工程の前記電気泳動において、印加する電圧の信号として、正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号を用いることを特徴とする電極の製造方法。
It is a manufacturing method of the electrode according to claim 1, Comprising:
The solid electrolyte and / or precursor thereof is deposited on a conductive surface of a substrate by electrophoresis in a solid electrolyte-containing liquid containing the solid electrolyte and / or precursor thereof, and the solid electrolyte layer or precursor thereof is deposited. Comprising a second deposition step for forming a body layer;
In the electrophoresis in the second deposition step, a signal having an asymmetric waveform between the positive electrode side and the negative electrode side is used as a voltage signal to be applied.
前記信号は、正極側と負極側とでピークの絶対値が異なる信号である請求項7乃至9のうちのいずれかに記載の電極の製造方法。   The method for manufacturing an electrode according to claim 7, wherein the signal is a signal having different peak absolute values on the positive electrode side and the negative electrode side. 前記信号は、正極側と負極側とで印加時間が異なる信号である7乃至9のうちのいずれかに記載の電極の製造方法。   10. The method for manufacturing an electrode according to any one of 7 to 9, wherein the signal is a signal having different application times on the positive electrode side and the negative electrode side. 請求項5に記載の電極の製造方法であって、
前記活物質を含んだ活物質含有液中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、前記活物質を堆積し、前記活物質層を形成する第1堆積工程を備え、
前記活物質含有液は、ジエーテル化合物及び/又はカルボニル化合物を含むことを特徴とする電極の製造方法。
It is a manufacturing method of the electrode according to claim 5,
A first deposition step of depositing the active material on a conductive surface of a base material by electrophoresis in an active material-containing liquid containing the active material to form the active material layer;
The method for producing an electrode, wherein the active material-containing liquid contains a diether compound and / or a carbonyl compound.
前記第1堆積工程の前工程又は後工程として、
前記固体電解質及び/又はその前駆体を含んだ固体電解質含有液中における電気泳動によって、基材の導電性表面に、前記固体電解質及び/又はその前駆体を堆積し、前記固体電解質層又はその前駆体層を形成する第2堆積工程を備え、
前記固体電解質が、硫化物固体電解質である請求項12に記載の電極の製造方法。
As a pre-process or a post-process of the first deposition process,
The solid electrolyte and / or precursor thereof is deposited on a conductive surface of a substrate by electrophoresis in a solid electrolyte-containing liquid containing the solid electrolyte and / or precursor thereof, and the solid electrolyte layer or precursor thereof is deposited. Comprising a second deposition step for forming a body layer;
The method for producing an electrode according to claim 12, wherein the solid electrolyte is a sulfide solid electrolyte.
前記第1堆積工程の前記電気泳動において、印加する電圧の信号として、正極側と負極側とで非対称な波形を有する信号を用いる請求項12又は13に記載の電極の製造方法。   The method for manufacturing an electrode according to claim 12 or 13, wherein a signal having an asymmetric waveform on the positive electrode side and the negative electrode side is used as a voltage signal to be applied in the electrophoresis in the first deposition step. 請求項1乃至6のうちのいずれかに記載の電極を備えることを特徴とする全固体型リチウムイオン電池。   An all-solid-state lithium ion battery comprising the electrode according to claim 1.
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