JP2017191646A - Composite laminate, lithium battery, and method for manufacturing composite laminate - Google Patents

Composite laminate, lithium battery, and method for manufacturing composite laminate Download PDF

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真也 森下
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To further increase the bondability between a solid electrolyte and an active material to further improve a battery performance.SOLUTION: A composite laminate according to the present invention comprises: a first layer including a solid electrolyte; a second layer including a flux including Li and B, and an active material consisting of a composite compound including Li and a transition metal; and an interface part located between the active material and the solid electrolyte, and including Li, B and Si.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、複合積層体、リチウム電池及び複合積層体の製造方法に関する。   The present invention relates to a composite laminate, a lithium battery, and a method for producing a composite laminate.

従来、全固体リチウム二次電池としては、Li、La及びZrを含むガーネット型イオン伝導性酸化物を固体電解質とするものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この固体電解質では、ZrをNbで置換することによって、化学的安定性に優れ、電位窓が広く、リチウムイオンの伝導度がより高いものとすることができる。   Conventionally, as an all solid lithium secondary battery, a garnet-type ion conductive oxide containing Li, La, and Zr has been proposed as a solid electrolyte (see, for example, Patent Document 1). In this solid electrolyte, by replacing Zr with Nb, the chemical stability is excellent, the potential window is wide, and the lithium ion conductivity is higher.

特開2010−272344号公報JP 2010-272344 A

ところで、特許文献1のような酸化物の固体電解質をリチウム二次電池とする際には、その表面に活物質層を形成する。このとき、例えば、固体電解質層と活物質層との固体−固体界面におけるリチウムイオンの伝導性が十分でなく、電池性能に悪影響を及ぼすことがあった。例えば、電気自動車用の電池など、大電流で放電しなければならない場合などにおいて、この固体電解質層と活物質層との間での接合性を高めるなど、電池容量をより高めることが望まれていた。   By the way, when an oxide solid electrolyte as in Patent Document 1 is used as a lithium secondary battery, an active material layer is formed on the surface thereof. At this time, for example, the lithium ion conductivity at the solid-solid interface between the solid electrolyte layer and the active material layer is not sufficient, which may adversely affect the battery performance. For example, in the case where the battery needs to be discharged with a large current, such as a battery for an electric vehicle, it is desired to further increase the battery capacity, for example, by improving the bondability between the solid electrolyte layer and the active material layer. It was.

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、固体電解質層と活物質層との間の接合性をより高めて電池性能をより向上することができる複合積層体、リチウム電池、及び複合積層体の製造方法を提供することを主目的とする。   The present invention has been made in view of such a problem, and a composite laminate, a lithium battery, and a battery capable of further improving battery performance by further improving the bondability between the solid electrolyte layer and the active material layer, and The main object is to provide a method for producing a composite laminate.

上述した目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者らは、活物質粒子(複合酸化物粒子)を固定する融剤にSiO2を加えると、固体電解質層と活物質層との間の接合性をより高めて電池性能をより向上することができることを見いだし、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent research to achieve the above-described object, the present inventors have found that when SiO 2 is added to the flux for fixing the active material particles (composite oxide particles), the solid electrolyte layer and the active material layer are not separated. The present inventors have found that the battery performance can be further improved by further improving the bondability of the present invention, and the present invention has been completed.

即ち、本発明の複合積層体は、
固体電解質を含む第1層と、
Li及び遷移金属を含む複合化合物の活物質と、LiとBとを含む融剤とを含む第2層と、
前記活物質と前記固体電解質との間に存在しLiとBとSiとを含む界面部と、
を備えたものである。
That is, the composite laminate of the present invention is
A first layer comprising a solid electrolyte;
A second layer containing an active material of a composite compound containing Li and a transition metal, and a flux containing Li and B;
An interface between Li and B and Si that exists between the active material and the solid electrolyte;
It is equipped with.

本発明のリチウム電池は、上記の複合積層体を備えたものである。   The lithium battery of the present invention comprises the above composite laminate.

本発明の複合積層体の製造方法は、
固体電解質を含む第1層の表面に、Li及び遷移金属を含む複合化合物の活物質とLiとBとSiとを含む融剤とを含む第2層を形成し積層体とする積層工程と、
前記積層体を焼成する焼成工程と、
を含むものである。
The method for producing the composite laminate of the present invention comprises:
A laminating step in which a second layer containing an active material of a composite compound containing Li and a transition metal and a flux containing Li, B, and Si is formed on the surface of the first layer containing a solid electrolyte to form a laminate;
A firing step of firing the laminate;
Is included.

本発明では、固体電解質層と活物質層との間の接合性をより高めて電池性能をより向上することができる。このような効果が得られる理由は、以下のように推測される。例えば、活物質と固体電解質との間に生成する界面部は、Li、B、Si及びOを含むものであり、Liイオンの伝導性が低いものと推測される。一方、この界面部は、活物質と固体電解質との接触性をより高めていると推察され、この結果、活物質と固体電解質とのイオン伝導性がより良好になるなどして、電池容量の向上など、電池性能をより向上することができるものと推察される。   In the present invention, the battery performance can be further improved by further improving the bondability between the solid electrolyte layer and the active material layer. The reason why such an effect is obtained is presumed as follows. For example, the interface portion generated between the active material and the solid electrolyte contains Li, B, Si, and O, and is presumed to have low Li ion conductivity. On the other hand, it is surmised that this interface part has improved the contact property between the active material and the solid electrolyte. As a result, the ionic conductivity between the active material and the solid electrolyte is improved, and the battery capacity is improved. It is inferred that the battery performance can be further improved, such as improvement.

全固体型のリチウム電池10の構造の一例を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the structure of an all-solid-type lithium battery 10. 融剤の良好な組成範囲の説明図。Explanatory drawing of the favorable composition range of a flux. 複合積層体の断面のSEM写真。The SEM photograph of the cross section of a composite laminated body. 放電電流I/Cと放電容量Q/Q0との関係図。Graph showing the relationship between the discharge current I / C and the discharge capacity Q / Q 0. 融剤の組成と放電容量Q/Q0との関係図。Graph showing the relationship between the composition of the flux and the discharge capacity Q / Q 0.

本発明の複合積層体は、第1層と、第2層と、界面部とを備えている。第1層は、固体電解質を含む。第2層は、Li及び遷移金属を含む複合化合物の活物質と、LiとBとを含む融剤とを含む。界面部は、活物質と固体電解質との間に存在しLiとBとSiとを含む。   The composite laminate of the present invention includes a first layer, a second layer, and an interface portion. The first layer includes a solid electrolyte. The second layer includes a composite compound active material containing Li and a transition metal, and a flux containing Li and B. The interface portion exists between the active material and the solid electrolyte and includes Li, B, and Si.

第1層に含まれる固体電解質は、特に限定されないが、酸化物系の無機固体電解質であることが好ましく、例えば、リチウムイオン伝導性を有するガーネット型酸化物などが挙げられる。ガーネット型酸化物は、LiとLaとZrとを含有し、更にLaと異なる元素でありアルカリ土類金属及びランタノイド元素のうち少なくとも1種以上の元素Aと、Zrと異なる元素であり酸素と6配位をとることが可能な遷移元素及び第12族〜第15族に属する典型元素のうち少なくとも1種以上の元素Tとを含有するものとしてもよい。より具体的には、ガーネット型酸化物は、基本組成Li7+X-YLa3-XXZr2-YY12(式中、元素Aは、Ba,Sr,Ca,MgおよびYからなる群より選ばれた1種類以上の元素であり、元素Tは、Sc,Ti,V,Y,Nb,Hf,Ta,Al,Si,GaおよびGeからなる群より選ばれた1種類以上の元素であり、0<X≦1、0≦Y≦1、X<Yを満たす)で表されるものであることがより好ましい。元素Aとしては、例えば、SrやCaであることが好ましい。Srを含むものとすると、融点が下がり、焼成温度を低下させるなど、焼成エネルギーをより低減することができる。また、Caを含むものとするとリチウムイオン伝導度をより向上することができる。元素Tは、Nbであることが好ましい。Nbを含むものとすると、リチウムイオン伝導度をより高めることができる。この基本組成式において、ガーネット型酸化物は、0.05≦X≦0.1を満たすことがより好ましい。 The solid electrolyte contained in the first layer is not particularly limited, but is preferably an oxide-based inorganic solid electrolyte, and examples thereof include a garnet-type oxide having lithium ion conductivity. The garnet-type oxide contains Li, La, and Zr, and is an element different from La, at least one element A among alkaline earth metal and lanthanoid elements, an element different from Zr, and oxygen and 6 It is good also as a thing containing at least 1 or more types of element T among the transition elements which can take a coordination, and the typical elements which belong to 12th group-15th group. More specifically, the garnet-type oxide has a basic composition Li 7 + XY La 3−X A X Zr 2−Y T Y O 12 (wherein the element A is derived from Ba, Sr, Ca, Mg and Y). And at least one element selected from the group consisting of Sc, Ti, V, Y, Nb, Hf, Ta, Al, Si, Ga, and Ge. It is more preferable that it is an element, and 0 <X ≦ 1, 0 ≦ Y ≦ 1, and X <Y. The element A is preferably, for example, Sr or Ca. If Sr is contained, the melting energy is lowered, and the firing energy can be further reduced, for example, the firing temperature is lowered. If Ca is contained, lithium ion conductivity can be further improved. The element T is preferably Nb. When Nb is included, lithium ion conductivity can be further increased. In this basic composition formula, the garnet-type oxide more preferably satisfies 0.05 ≦ X ≦ 0.1.

ガーネット型酸化物を含む第1層は、電気伝導度(リチウムイオン伝導度,25℃)が0.4×10-4(S/cm)以上であることが好ましく、1.0×10-4(S/cm)以上であることがより好ましく、1.5×10-4(S/cm)以上であることが更に好ましい。このリチウムイオン伝導度は、融剤、元素A,元素Tの添加割合(X,Y)や、焼成温度を調整することにより、適宜変更することができる。 The first layer containing a garnet-type oxide preferably has an electric conductivity (lithium ion conductivity, 25 ° C.) of 0.4 × 10 −4 (S / cm) or more, and is 1.0 × 10 −4. (S / cm) or more is more preferable, and 1.5 × 10 −4 (S / cm) or more is further preferable. This lithium ion conductivity can be changed as appropriate by adjusting the addition ratio (X, Y) of the flux, element A and element T, and the firing temperature.

ガーネット型酸化物は、1100℃以下で焼成されていることが好ましく、1050℃以下で焼成されていることがより好ましく、1000℃以下で焼成されていることが更に好ましい。1100℃以下の焼成では、焼成エネルギーの低減をより図ることができる。ガーネット型構造を形成する観点から、ガーネット型酸化物は、800℃以上で焼成されていることが好ましい。   The garnet-type oxide is preferably baked at 1100 ° C. or lower, more preferably baked at 1050 ° C. or lower, and further preferably baked at 1000 ° C. or lower. In firing at 1100 ° C. or lower, the firing energy can be further reduced. From the viewpoint of forming a garnet structure, the garnet oxide is preferably fired at 800 ° C. or higher.

ここで、ガーネット型酸化物は、主としてガーネット型の構造を有していればよく、例えば、ガーネット型以外の構造が一部含まれていたり、X線回折のピーク位置がシフトしているなどガーネットからみて歪んだ構造を含むものとしてもよい。また、組成式で示しているが、第1層には他の元素や構造などが一部含まれていてもよい。また、「基本組成」とは、元素A,元素Tにはそれぞれ主成分の元素と1以上の副成分の元素を含んでいてもよい趣旨である。なお、基本組成Li7+X-YLa3-XXZr2-YY12で表されるガーネット型リチウムイオン伝導性酸化物の詳細は、例えば、特開2010−202499号公報などに記載されている。 Here, the garnet-type oxide is only required to have mainly a garnet-type structure. For example, the garnet-type oxide includes a part of the structure other than the garnet-type structure or the peak position of X-ray diffraction is shifted. It may include a structure that is distorted when viewed from the viewpoint. In addition, as shown by the composition formula, the first layer may partially include other elements and structures. The “basic composition” means that the element A and the element T may each contain a main component element and one or more subcomponent elements. The details of the garnet-type lithium ion conductive oxide represented by the basic composition Li 7 + XY La 3−X A X Zr 2−Y T Y O 12 are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-202499. Has been.

また、固体電解質としては、例えば、ガラスセラミックスや、Liの窒化物、ハロゲン化物、酸素酸塩などが挙げられる。具体的には、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO43、Li1+XTi2SiX3-X12・AlPO4、Li3.25Ge0.250.254、Li4SiO4、Li4SiO4−LiI−LiOH、xLi3PO4−(1−x)Li4SiO4、Li2SiS3、Li3PO4−Li2S−SiS2、硫化リン化合物などが挙げられる。 Examples of solid electrolytes include glass ceramics, Li nitrides, halides, and oxyacid salts. Specifically, Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 , Li 1 + X Ti 2 Si X P 3 -X O 12 .AlPO 4 , Li 3.25 Ge 0.25 P 0.25 S 4 , Li 4 SiO 4 , Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, xLi 3 PO 4 - (1-x) Li 4 SiO 4, Li 2 SiS 3, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2, and the like phosphorus sulfide compound.

第2層に含まれる複合化合物は、例えば、Fe、Co、Ni、Mn及びTiのうち1以上を含有するものとしてもよく、更にLiを含有するものとしてもよい。例えば、複合化合物は、リチウムと遷移金属元素とを含む酸化物や、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物などが挙げられる。複合酸化物は、基本組成LiCoaNibMnc2(0≦a≦1、0≦b≦1、0≦c≦1、a+b+c=1)で表されるものであることが好ましい。この基本組成において、0.2≦a≦0.6、0.2≦b≦0.6及び0.2≦c≦0.6を満たすものとしてもよい。また、この基本組成において、0.3≦a≦0.4、0.3≦b≦0.4及び0.3≦c≦0.4を満たすものとしてもよい。例えば、複合酸化物は、基本組成式をLi(1-n)CoO2とするリチウムコバルト複合酸化物、基本組成式をLi(1-n)NiO2とするリチウムニッケル複合酸化物、基本組成式をLi(1-n)MnO2(0<n<1など、以下同じ)やLi(1-n)Mn24などとするリチウムマンガン複合酸化物、基本組成式をLi(1-n)Ni1/3Co1/3Mn1/32とするリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物であるものとしてもよい。このうち、複合酸化物は、少なくともCoを含むものが好ましく、リチウムコバルト複合酸化物(以下、LCOとも称する)などが好ましい。Coを含むものでは、リチウムイオンを伝導する界面部をより形成しやすいと考えられる。また、複合酸化物としては、例えば、基本組成式をLi4Ti512などとするリチウムチタン複合酸化物や、基本組成式をLiV23などとするリチウムバナジウム複合酸化物、V25などの遷移金属酸化物などが挙げられる。また、リン酸化合物としては、例えば、LiFePO4などが挙げられる。 The composite compound contained in the second layer may contain, for example, one or more of Fe, Co, Ni, Mn, and Ti, and may further contain Li. For example, the composite compound includes an oxide containing lithium and a transition metal element, a phosphate compound containing lithium and a transition metal element, and the like. The composite oxide is preferably one represented by a basic composition LiCo a Ni b Mn c O 2 (0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, a + b + c = 1). In this basic composition, 0.2 ≦ a ≦ 0.6, 0.2 ≦ b ≦ 0.6, and 0.2 ≦ c ≦ 0.6 may be satisfied. Further, in this basic composition, 0.3 ≦ a ≦ 0.4, 0.3 ≦ b ≦ 0.4, and 0.3 ≦ c ≦ 0.4 may be satisfied. For example, the composite oxide includes a lithium cobalt composite oxide whose basic composition formula is Li (1-n) CoO 2 , a lithium nickel composite oxide whose basic composition formula is Li (1-n) NiO 2, and a basic composition formula Li (1-n) MnO 2 (0 <n <1, etc., the same shall apply hereinafter) and Li (1-n) Mn 2 O 4, etc., and a basic composition formula of Li (1-n) Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 and may be as a lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide. Among these, the composite oxide preferably contains at least Co, and lithium cobalt composite oxide (hereinafter also referred to as LCO) is preferable. In the case of containing Co, it is considered that an interface portion that conducts lithium ions is more easily formed. As the composite oxide, for example, a lithium titanium composite oxide whose basic composition formula is Li 4 Ti 5 O 12 or the like, a lithium vanadium composite oxide whose basic composition formula is LiV 2 O 3, or the like, V 2 O Transition metal oxides such as 5 . As the phosphoric acid compound include, for example, LiFePO 4.

第2層に含まれる融剤は、LiとBとを少なくとも含有するものであれば特に限定されず、リチウムイオンの伝導性を有するものがより好ましい。この融剤は、ホウ酸リチウムであることが好ましい。ホウ酸リチウムとしては、例えば、Li3BO3、Li247、LiBO2などが挙げられ、このうち、Li3BO3(以下、LBOとも称する)がより好ましい。LBOは、複合酸化物との反応性がより低いため好ましい。このように、第2層に融剤を含むものとすると、複合酸化物をより強固に第1層上に固定することができる。なお、「融剤」とは、複合酸化物粒子を融解させる趣旨ではなく、その材料自体が融解して複合酸化物を第1層上に接合させるものをいう。 The flux contained in the second layer is not particularly limited as long as it contains at least Li and B, and more preferably has lithium ion conductivity. This flux is preferably lithium borate. Examples of the lithium borate include Li 3 BO 3 , Li 2 B 4 O 7 and LiBO 2, and among these, Li 3 BO 3 (hereinafter also referred to as LBO) is more preferable. LBO is preferable because it has lower reactivity with the composite oxide. Thus, when the second layer contains a flux, the composite oxide can be more firmly fixed on the first layer. The “flux” is not intended to melt the composite oxide particles, but refers to a material that melts the material itself to join the composite oxide onto the first layer.

界面部は、活物質と固体電解質との間に存在し活物質粒子と固体電解質層とを接合する部位であり、LiとBとSiとを含む。この界面部は、例えば、融剤に含まれていたSiO2が、焼成時に界面部へ偏析したものとしてもよい。この界面部の存在によって、活物質粒子と固体電解質との接合性がより向上するなどして、電池容量など、電池特性をより向上することができる。 The interface portion is a portion that exists between the active material and the solid electrolyte and joins the active material particles and the solid electrolyte layer, and includes Li, B, and Si. For example, the interface portion may be formed by segregating SiO 2 contained in the flux to the interface portion during firing. Due to the presence of the interface portion, the battery characteristics such as the battery capacity can be further improved by improving the bondability between the active material particles and the solid electrolyte.

図2は、融剤の良好な組成範囲の説明図である。この複合積層体において、融剤と界面部との全体での組成は、Li2Oが32質量%以上70質量%以下、B23が25質量%以上58質量%以下、SiO2が2質量%以上30質量%以下の範囲であることが好ましい(実線範囲)。この範囲では、電池容量をより高めることができる。また、この組成は、Li2Oが32質量%以上68質量%以下、B23が30質量%以上48質量%以下、SiO2が2質量%以上25質量%以下の範囲であることがより好ましい(一点鎖線範囲)。更に、この組成は、Li2Oが50質量%以上60質量%以下、B23が30質量%以上48質量%以下、SiO2が2質量%以上10質量%以下の範囲であることが更に好ましい(点線範囲)。このような範囲では、更に電池性能を高めることができる。 FIG. 2 is an explanatory diagram of a good composition range of the flux. In this composite laminate, the total composition of the flux and the interface is as follows: Li 2 O is 32 mass% to 70 mass%, B 2 O 3 is 25 mass% to 58 mass%, and SiO 2 is 2 mass%. It is preferable that it is the range of 30 mass% or less (solid line range). In this range, the battery capacity can be further increased. In addition, this composition is such that Li 2 O is in the range of 32 mass% to 68 mass%, B 2 O 3 is in the range of 30 mass% to 48 mass%, and SiO 2 is in the range of 2 mass% to 25 mass%. More preferable (one-dot chain line range). Further, this composition may be in the range of 50% by mass to 60% by mass of Li 2 O, 30% by mass to 48% by mass of B 2 O 3, and 2% by mass to 10% by mass of SiO 2. More preferable (dotted line range). In such a range, the battery performance can be further improved.

この複合積層体は、第1層の厚さが0.1μm以上であるものとしてもよいし、1μm以上であるものとしてもよいし、10μm以上であるものとしてもよい。また、第1層の厚さは1mm以下であるものとしてもよい。なお、第2層の厚さも同様である。   In the composite laminate, the thickness of the first layer may be 0.1 μm or more, 1 μm or more, or 10 μm or more. Further, the thickness of the first layer may be 1 mm or less. The same applies to the thickness of the second layer.

この複合積層体は、リチウム電池に利用することができる。リチウムイオン伝導度がより高いからである。このとき、ガーネット型酸化物は、例えば、リチウム電池の固体電解質として利用するものとしてもよいし、リチウム電池のセパレータとして利用するものとしてもよい。こうしたリチウム電池は、固体電解質である第1層と正極活物質である第2層とを備える複合積層体と、リチウムを吸蔵・放出しうる負極活物質を有する負極と、を備えるものとしてもよい。負極に用いる負極活物質としては、リチウム金属、リチウム合金、スズ化合物などの無機化合物、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素質材料、リチウムチタン複合酸化物及び導電性ポリマーなどが挙げられる。炭素質材料は、特に限定されるものではないが、コークス類、ガラス状炭素類、グラファイト類、難黒鉛化性炭素類、熱分解炭素類、炭素繊維などが挙げられる。   This composite laminate can be used for lithium batteries. This is because the lithium ion conductivity is higher. At this time, the garnet-type oxide may be used as, for example, a solid electrolyte of a lithium battery, or may be used as a separator of a lithium battery. Such a lithium battery may include a composite laminate including a first layer that is a solid electrolyte and a second layer that is a positive electrode active material, and a negative electrode having a negative electrode active material that can occlude and release lithium. . Examples of the negative electrode active material used for the negative electrode include inorganic compounds such as lithium metal, lithium alloys, and tin compounds, carbonaceous materials capable of inserting and extracting lithium ions, lithium titanium composite oxides, and conductive polymers. The carbonaceous material is not particularly limited, and examples thereof include cokes, glassy carbons, graphites, non-graphitizable carbons, pyrolytic carbons, and carbon fibers.

本発明のリチウム電池は、上述した複合積層体を備えている。このリチウム電池は、二次電池としてもよいし、全固体型リチウム電池としてもよい。このリチウム電池の構造は、特に限定されないが、例えば図1に示す構造が挙げられる。図1は、全固体型のリチウム電池10の構造の一例を示す説明図である。このリチウム電池10は、第1層である固体電解質層11と、この固体電解質層11の片面に形成された第2層である正極活物質層13と、この固体電解質層11のもう片面に形成された負極活物質層16とを有する。正極活物質層13の表面には、集電体14が形成されており、負極活物質層16の表面には、集電体17が形成されている。正極活物質層13には、Co、Ni及びMnのうち1以上の元素を含有する複合酸化物の活物質粒子21と、Liを含有する融剤22とを含む。また、正極活物質層13には、固体電解質層11と活物質粒子21との間に形成された、融剤22と異なる界面部24が形成されている。この界面部24は、活物質粒子21と固体電解質層11とを接合する部位であり、LiとBとSiとを含む。   The lithium battery of the present invention includes the composite laminate described above. This lithium battery may be a secondary battery or an all solid-state lithium battery. Although the structure of this lithium battery is not specifically limited, For example, the structure shown in FIG. 1 is mentioned. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of the structure of an all-solid-state lithium battery 10. The lithium battery 10 includes a solid electrolyte layer 11 that is a first layer, a positive electrode active material layer 13 that is a second layer formed on one surface of the solid electrolyte layer 11, and a second surface of the solid electrolyte layer 11. Negative electrode active material layer 16. A current collector 14 is formed on the surface of the positive electrode active material layer 13, and a current collector 17 is formed on the surface of the negative electrode active material layer 16. The positive electrode active material layer 13 includes composite oxide active material particles 21 containing one or more elements of Co, Ni, and Mn, and a flux 22 containing Li. Further, the positive electrode active material layer 13 is formed with an interface portion 24 that is formed between the solid electrolyte layer 11 and the active material particles 21 and is different from the flux 22. The interface portion 24 is a portion that joins the active material particles 21 and the solid electrolyte layer 11 and includes Li, B, and Si.

次に、本発明の複合積層体の製造方法について説明する。この製造方法は、固体電解質を含む第1層の表面にLi及び遷移金属を含む複合化合物の活物質とLiとBとSiとを含む融剤とを含む第2層を形成し積層体とする積層工程と、積層体を焼成する焼成工程と、を含む。   Next, the manufacturing method of the composite laminated body of this invention is demonstrated. In this manufacturing method, a second layer containing an active material of a composite compound containing Li and a transition metal and a flux containing Li, B, and Si is formed on the surface of the first layer containing a solid electrolyte to form a laminate. A lamination step and a firing step of firing the laminate.

積層工程では、固体電解質を含む第1層の表面に、Li及び遷移金属を含む複合化合物の活物質とLiとBとSiとを含む融剤とを含む第2層を形成する。この工程では、固体電解質として、上記複合積層体で説明したガーネット型酸化物、例えば、基本組成Li7+X-YLa3-XXZr2-YY12(式中、元素Aは、Ba,Sr,Ca,MgおよびYからなる群より選ばれた1種類以上の元素であり、元素Tは、Sc,Ti,V,Y,Nb,Hf,Ta,Al,Si,GaおよびGeからなる群より選ばれた1種類以上の元素であり、0<X≦1、0≦Y≦1、X<Yを満たす)で表されるものを用いるものとしてもよい。ガーネット型酸化物は、例えば、LiやLa、Zr、更には元素A、元素Tなどを含む原料成分を混合して1100℃以下の温度で焼成することにより得ることができる。原料成分は、酸化物よりも、炭酸塩や水酸化物とすることが好ましい。このとき、Liを過剰量入れることが好ましい。この第1層は、厚さを0.1μm以上としてもよいし、1μm以上としてもよいし、10μm以上としてもよい。また、第1層の厚さは1mm以下であるものとしてもよい。 In the stacking step, a second layer containing an active material of a composite compound containing Li and a transition metal and a flux containing Li, B, and Si is formed on the surface of the first layer containing the solid electrolyte. In this step, as the solid electrolyte, the garnet-type oxide described in the above composite laminate, for example, the basic composition Li 7 + XY La 3−X A X Zr 2−Y T Y O 12 (wherein the element A is One or more elements selected from the group consisting of Ba, Sr, Ca, Mg and Y, and the element T is composed of Sc, Ti, V, Y, Nb, Hf, Ta, Al, Si, Ga and Ge. One or more elements selected from the group consisting of 0 <X ≦ 1, 0 ≦ Y ≦ 1, and X <Y may be used. The garnet-type oxide can be obtained, for example, by mixing raw material components including Li, La, Zr, further element A, element T, and the like and firing at a temperature of 1100 ° C. or lower. The raw material component is preferably carbonate or hydroxide rather than oxide. At this time, it is preferable to add an excessive amount of Li. The first layer may have a thickness of 0.1 μm or more, 1 μm or more, or 10 μm or more. Further, the thickness of the first layer may be 1 mm or less.

この工程では、Li及び遷移金属を含む複合化合物の活物質とLiとBとSiとを含む融剤とを含む第2層を形成する。活物質としては、上記複合積層体で説明した複合化合物、例えば、基本組成LiCoaNibMnc2(0≦a≦1、0≦b≦1、0≦c≦1、a+b+c=1)で表される複合酸化物を用いるものとしてもよい。このうち、複合酸化物は、少なくともCoを含むものが好ましく、リチウムコバルト複合酸化物などが好ましい。融剤は、上記複合積層体で説明した化合物などが挙げられ、例えば、LiとBとSiとを少なくとも含有するものとすればよい。この融剤は、LiとBとSiとを含有する複合酸化物としてもよい。あるいは、融剤は、Li2O、B23、及びSiO2を所定の比率で混合したものとしてもよい。融剤の成分中にSiが含まれていると、次の焼成工程において、そのSiが界面部に偏析する。融剤の組成は、Li2Oを32質量%以上70質量%以下、B23を25質量%以上58質量%以下、SiO2を2質量%以上30質量%以下の範囲で含むことが好ましい。また、融剤の組成は、Li2Oを32質量%以上68質量%以下、B23を30質量%以上48質量%以下、SiO2を2質量%以上25質量%以下の範囲で含むことがより好ましい。更に、融剤の組成は、Li2Oを50質量%以上60質量%以下、B23を30質量%以上48質量%以下、SiO2を2質量%以上10質量%以下の範囲で含むことが更に好ましい。このような範囲では、より電池容量を高めることができ好ましい。第2層の形成方法は、特に限定されないが、例えば、原料粒子をペースト状にしてスクリーン印刷してもよいし、ドクターブレード法を採用してもよい。この第2層は、厚さを0.1μm以上としてもよいし、1μm以上としてもよいし、10μm以上としてもよい。また、第2層の厚さは1mm以下であるものとしてもよい。 In this step, a second layer containing an active material of a composite compound containing Li and a transition metal and a flux containing Li, B, and Si is formed. As the active material, the composite compound described in the composite laminate, for example, the basic composition LiCo a Ni b Mn c O 2 (0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, a + b + c = 1) It is good also as what uses the complex oxide represented by these. Among these, the composite oxide preferably contains at least Co, and lithium cobalt composite oxide and the like are preferable. Examples of the flux include the compounds described in the composite laminate, and may include, for example, at least Li, B, and Si. This flux may be a composite oxide containing Li, B, and Si. Alternatively, the flux may be a mixture of Li 2 O, B 2 O 3 , and SiO 2 at a predetermined ratio. If Si is contained in the flux component, the Si is segregated at the interface portion in the next firing step. The composition of the flux may include Li 2 O in a range of 32 mass% to 70 mass%, B 2 O 3 in a range of 25 mass% to 58 mass%, and SiO 2 in a range of 2 mass% to 30 mass%. preferable. The composition of the flux includes Li 2 O in a range of 32 mass% to 68 mass%, B 2 O 3 in a range of 30 mass% to 48 mass%, and SiO 2 in a range of 2 mass% to 25 mass%. It is more preferable. Further, the composition of the flux includes Li 2 O in a range of 50% by mass to 60% by mass, B 2 O 3 in a range of 30% by mass to 48% by mass, and SiO 2 in a range of 2% by mass to 10% by mass. More preferably. In such a range, the battery capacity can be further increased, which is preferable. The method for forming the second layer is not particularly limited, and for example, the raw material particles may be paste-formed and screen-printed, or a doctor blade method may be employed. This second layer may have a thickness of 0.1 μm or more, 1 μm or more, or 10 μm or more. The thickness of the second layer may be 1 mm or less.

焼成工程では、積層体を焼成する。この工程では、例えば、積層体を1100℃以下の焼成温度で焼成する。この焼成工程では、圧力をかけて積層体の焼成処理を行うものとしても問題ないが、常圧の大気雰囲気で積層体の焼成処理を行うことが好ましい。こうすれば、簡便な処理で複合積層体を焼成することができる。焼成温度は、1050℃以下がより好ましく、1000℃以下が更に好ましい。焼成エネルギーをより低減することができるからである。なお、第1層及び第2層の焼結性を考慮すると、焼成温度は、700℃以上であることが好ましく、750℃以上であることがより好ましく、800℃以上であることが更に好ましい。焼結性を高めることが可能であれば、850℃以上としてもよい。こうして界面部24を有する複合積層体20を作製することができる。   In the firing step, the laminate is fired. In this step, for example, the laminate is fired at a firing temperature of 1100 ° C. or lower. In this firing step, there is no problem as long as the laminate is fired by applying pressure, but the laminate is preferably fired in an atmospheric pressure atmosphere. If it carries out like this, a composite laminated body can be baked with a simple process. The firing temperature is more preferably 1050 ° C. or less, and still more preferably 1000 ° C. or less. This is because the firing energy can be further reduced. In consideration of the sinterability of the first layer and the second layer, the firing temperature is preferably 700 ° C. or higher, more preferably 750 ° C. or higher, and still more preferably 800 ° C. or higher. If the sinterability can be improved, the temperature may be 850 ° C. or higher. Thus, the composite laminate 20 having the interface portion 24 can be manufactured.

以上詳述した複合積層体、リチウム電池及び複合積層体の製造方法では、固体電解質層と活物質層との間の接合性をより高めて電池性能をより向上することができる。このような効果が得られる理由は、以下のように推測される。例えば、活物質と固体電解質との間に生成する界面部は、Li、B、Si及びOを含むものであり、Liイオンの伝導性が低いものと推測される。一方、この界面部は、活物質と固体電解質との接触性をより高めていると推察され、この結果、活物質と固体電解質とのイオン伝導性がより良好になるなどして、電池容量の向上など、電池性能をより向上することができるものと推察される。   In the composite laminate, the lithium battery, and the method for producing the composite laminate described in detail above, the battery performance can be further improved by further improving the bondability between the solid electrolyte layer and the active material layer. The reason why such an effect is obtained is presumed as follows. For example, the interface portion generated between the active material and the solid electrolyte contains Li, B, Si, and O, and is presumed to have low Li ion conductivity. On the other hand, it is surmised that this interface part has improved the contact property between the active material and the solid electrolyte. As a result, the ionic conductivity between the active material and the solid electrolyte is improved, and the battery capacity is improved. It is inferred that the battery performance can be further improved, such as improvement.

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes as long as it belongs to the technical scope of the present invention.

例えば上述した実施形態では、複合積層体の製造方法としたが、更に第1層の反対側の面に負極活物質層を形成する負極形成工程を含む、リチウム電池の製造方法としてもよい。負極形成工程では、例えば、Li金属を用い、スパッタ法、化学蒸着法、イオンコート法及びPLD法のうちいずれかの方法で負極活物質層を形成するものとしてもよい。あるいは、Li金属やLi合金を第1層の表面に圧着するものとしてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the method for manufacturing a composite laminate is described. However, a method for manufacturing a lithium battery may further include a negative electrode forming step of forming a negative electrode active material layer on the surface opposite to the first layer. In the negative electrode forming step, for example, a negative electrode active material layer may be formed using Li metal by any one of sputtering, chemical vapor deposition, ion coating, and PLD. Alternatively, Li metal or Li alloy may be pressure-bonded to the surface of the first layer.

以下には、本発明の複合積層体を具体的に作製した例を実験例として説明する。なお、実験例2、3、5〜9、11、13が実施例に相当し、実験例1、4、10、12、14が比較例に相当する。   Below, the example which produced the composite laminated body of this invention concretely is demonstrated as an experiment example. Experimental examples 2, 3, 5-9, 11, and 13 correspond to examples, and experimental examples 1, 4, 10, 12, and 14 correspond to comparative examples.

[ガーネット型酸化物の作製]
ガーネット型酸化物として、Li6.75La3Zr1.75Nb0.2512(LLZ)を合成した。出発原料は、Li2CO3、La(OH)3、ZrO2およびNb25とした。出発原料を化学量論比になるように秤量した。ただし本焼結でのLiの欠損を補う目的で、組成中のLi量に対して10at.%になるようにLi2CO3を過剰添加した。ジルコニアボールを用い、エタノール中にて遊星ボールミル(300rpm)で1時間、混合・粉砕を行った。出発原料の混合粉末をボールとエタノールから分離したのち、Al23るつぼ中にて、LLZNbを950℃、10時間、大気雰囲気で仮焼した。その後、この混合粉末を、ジルコニアボールを用い、エタノール中にて遊星ボールミル(300rpm)で1時間混合粉砕した。得られた粉末を再び上記条件下(950℃、10時間、大気雰囲気)で仮焼し、その後、直径13mmのペレット状に成形した。このペレットを1150℃、36時間、大気雰囲気下で本焼結し、試料(固体電解質層)を得た。
[Production of garnet-type oxide]
Li 6.75 La 3 Zr 1.75 Nb 0.25 O 12 (LLZ) was synthesized as a garnet oxide. The starting materials were Li 2 CO 3 , La (OH) 3 , ZrO 2 and Nb 2 O 5 . The starting material was weighed to a stoichiometric ratio. However, in order to make up for the loss of Li in the main sintering, 10 at. Li 2 CO 3 was excessively added so as to be a%. Using zirconia balls, mixing and pulverization were performed in ethanol in a planetary ball mill (300 rpm) for 1 hour. After separating the mixed powder of the starting material from the balls and ethanol, LLZNb was calcined in an air atmosphere at 950 ° C. for 10 hours in an Al 2 O 3 crucible. Then, this mixed powder was mixed and ground for 1 hour in a planetary ball mill (300 rpm) in ethanol using zirconia balls. The obtained powder was calcined again under the above conditions (950 ° C., 10 hours, air atmosphere), and then formed into a pellet having a diameter of 13 mm. This pellet was sintered at 1150 ° C. for 36 hours in an air atmosphere to obtain a sample (solid electrolyte layer).

[複合酸化物]
LiCoO2(LCO)は、日本化学製セルシード10Nを用いた。
[Composite oxide]
As a LiCoO 2 (LCO), a cell seed 10N manufactured by Nippon Chemical Co., Ltd. was used.

[融剤]
融剤は、Li2O、B23、及びSiO2を所定の比率で混合したものとした。混合比率は、表1に示した。
[Flux]
As the flux, Li 2 O, B 2 O 3 , and SiO 2 were mixed at a predetermined ratio. The mixing ratio is shown in Table 1.

(電気伝導度)
固体電解質層の電気伝導度を測定した。恒温槽中にてACインピーダンスアナライザー(Agilent4294A)を用い、周波数40Hz〜110MHz、振幅電圧100mVの条件で、ナイキストプロットの円弧より抵抗値を求め、この抵抗値から電気伝導度を算出した。ACインピーダンスアナライザーで測定する際のブロッキング電極にはAu電極を用いた。Au電極は市販のAuペーストを850℃、30分の条件で焼き付けることで形成した。その測定結果では、固体電解質層は、電気伝導度が5×10-4Scm-1であった。
(Electrical conductivity)
The electrical conductivity of the solid electrolyte layer was measured. Using an AC impedance analyzer (Agilent 4294A) in a thermostatic chamber, a resistance value was determined from the arc of the Nyquist plot under the conditions of a frequency of 40 Hz to 110 MHz and an amplitude voltage of 100 mV, and the electrical conductivity was calculated from the resistance value. An Au electrode was used as a blocking electrode when measuring with an AC impedance analyzer. The Au electrode was formed by baking a commercially available Au paste at 850 ° C. for 30 minutes. As a result of the measurement, the solid electrolyte layer had an electric conductivity of 5 × 10 −4 Scm −1 .

[複合積層体の作製]
固体電解質層(第1層)の表面に複合酸化物を含む活物質層(第2層)を積層した(積層工程)。上記粉体の融剤と、複合酸化物(LCO)と、結着剤(ECビヒクル、日新化成製EC−200FTD)とを所定量秤量し混練して活物質合材ペーストとした。固体電解質層に、直径6mmの開口を有するマスクを載せ、上記ペーストをスクリーン印刷し、積層体とした。続いて、積層体を焼成した(焼成工程)。焼成炉に上記積層体を入れ、750℃で1時間保持し、その後、炉冷して複合積層体を得た。融剤の組成を表1に示したものとしてそれぞれ実験例1〜14の複合積層体とした。
[Production of composite laminate]
An active material layer (second layer) containing a composite oxide was laminated on the surface of the solid electrolyte layer (first layer) (lamination step). A predetermined amount of the above powder flux, composite oxide (LCO), and binder (EC vehicle, EC-200 FTD manufactured by Nisshin Kasei) were weighed and kneaded to obtain an active material mixture paste. A mask having an opening with a diameter of 6 mm was placed on the solid electrolyte layer, and the paste was screen-printed to obtain a laminate. Subsequently, the laminate was fired (firing step). The above laminate was placed in a firing furnace, held at 750 ° C. for 1 hour, and then cooled in a furnace to obtain a composite laminate. As the composition of the flux shown in Table 1, composite laminates of Experimental Examples 1 to 14 were obtained.

[全固体リチウム二次電池の作製]
上記複合積層体の活物質層の表面にAuを100nmイオンコートし、Al薄板を正極集電体として配設した。また、固体電解質層の裏面に負極活物質としてのLi金属を蒸着し、Cu薄板を負極集電体として配設し、実験例1〜14の全固体リチウム二次電池を得た。
[Preparation of all-solid lithium secondary battery]
Au was ion-coated on the surface of the active material layer of the composite laminate, and an Al thin plate was disposed as a positive electrode current collector. Moreover, Li metal as a negative electrode active material was vapor-deposited on the back surface of the solid electrolyte layer, and a Cu thin plate was disposed as a negative electrode current collector to obtain all solid lithium secondary batteries of Experimental Examples 1-14.

(SEM観察)
作製した実験例4の積層複合体の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察した。SEM観察は、日立ハイテクノロジーズ社製S−3600Nを用いて2000〜5000倍の条件で行った。図3は、複合積層体の断面のSEM写真である。図3に示すように、実験例4の複合積層体では、活物質粒子と固体電解質層との間に、これらを接合する、Li,Si,B,Oを含む界面部が形成されていた。また、界面部とは異なる部分では、Li,B,Oを含む融剤が確認された。界面部は、具体的な組成は不明であるが、例えば、ホウケイ酸ガラス(但し、アルカリ元素はLi)などに近い組成の物質と推察され、イオン伝導性は低いと考えられるものの、活物質粒子を固体電解質層の表面に密着させているものと推察された。
(SEM observation)
The cross section of the fabricated laminated composite of Experimental Example 4 was observed with a scanning electron microscope (SEM). SEM observation was performed under conditions of 2000 to 5000 times using Hitachi High-Technologies S-3600N. FIG. 3 is an SEM photograph of a cross section of the composite laminate. As shown in FIG. 3, in the composite laminate of Experimental Example 4, an interface including Li, Si, B, and O that joins the active material particles and the solid electrolyte layer was formed. Moreover, the flux containing Li, B, and O was confirmed in the part different from the interface part. Although the specific composition of the interface is unknown, for example, although it is assumed that the material has a composition close to borosilicate glass (although the alkaline element is Li), the active material particles are considered to have low ionic conductivity. It was inferred that was adhered to the surface of the solid electrolyte layer.

(電池評価)
電池評価として、サイクリックボルタモグラム(CV)を測定した。CV測定は、電気化学測定システム(北斗電工社製、HZ−3000)を用いて行った。開回路電圧(OCV)を計測したのち、0.1mV/sの掃引速度で、3.0V〜4.05Vの間で電位掃引した。流れる電流から仮のCレートを算出した。0.1Cにて充電(3.0V→4.05V)、放電(4.05V→3.0V)をして、より正確な充放電容量(Q0)を求め、Cレートを算出した。0.1Cで4.05Vまで充電し、更に4.05Vに1時間保持して充電した。1時間休止後、所定の電流値で3.0Vまで放電し、1時間休止した。電流値を200μA、100μA、50μAと順に小さくして放電容量を測定した。測定した電流値では、それよりも大きな電流値で測定された放電容量も得られるものとし、これらの放電容量の和を放電容量Q(mAh/g)とした。また、複合積層体に含まれる活物質がすべて放電した場合の放電容量Q0により放電容量Qを規格化し(Q/Q0)、このQ/Q0と、Cレート換算した放電電流I(I/C)との関係を検討した。
(Battery evaluation)
As a battery evaluation, a cyclic voltammogram (CV) was measured. CV measurement was performed using an electrochemical measurement system (HZ-3000, manufactured by Hokuto Denko). After measuring the open circuit voltage (OCV), the potential was swept between 3.0 V and 4.05 V at a sweep speed of 0.1 mV / s. A provisional C rate was calculated from the flowing current. The battery was charged (3.0 V → 4.05 V) and discharged (4.05 V → 3.0 V) at 0.1 C to obtain a more accurate charge / discharge capacity (Q 0 ), and the C rate was calculated. The battery was charged at 0.1 C to 4.05 V, and further charged at 4.05 V for 1 hour. After resting for 1 hour, the battery was discharged to 3.0 V at a predetermined current value and rested for 1 hour. The discharge capacity was measured by decreasing the current value in order of 200 μA, 100 μA, and 50 μA. With the measured current value, the discharge capacity measured with a larger current value was also obtained, and the sum of these discharge capacities was defined as the discharge capacity Q (mAh / g). Also, the discharge capacity Q is normalized by the discharge capacity Q 0 when all the active materials contained in the composite laminate are discharged (Q / Q 0 ), and this Q / Q 0 and the discharge current I (I (I) converted to the C rate are calculated. / C) was examined.

(結果と考察)
実験例1〜14の測定結果を表1に示す。図4は、実験例1〜4の全固体リチウム二次電池の放電電流I/Cと放電容量Q/Q0との関係図である。図5は、融剤の組成と放電容量Q/Q0との関係図である。図5では、図4での0.01Cレートのときの放電容量Q/Q0の値を図示した。図5及び表1に示すように、融剤全体の組成が、Li2Oを32質量%以上70質量%以下、B23を25質量%以上58質量%以下、SiO2を2質量%以上30質量%以下の範囲(図5の実線)では、放電容量Q/Q0が融剤にSiO2が含まれない場合に比して好適な値を示した。また、融剤全体の組成が、Li2Oを32質量%以上68質量%以下、B23を30質量%以上48質量%以下、SiO2を2質量%以上25質量%以下の範囲(図5の一点鎖線)では、放電容量Q/Q0がより好適であった。更に、融剤全体の組成が、Li2Oを50質量%以上60質量%以下、B23を30質量%以上48質量%以下、SiO2を2質量%以上10質量%以下の範囲(図5の点線)では、放電容量Q/Q0が35%以上と最も好適であった。複合酸化物の活物質と固体電解質との間に生成した界面部は、Li、B、Si及びOを含むものであり、Liイオンの伝導性が低いものと推測されるが、その代わりに活物質と固体電解質との接合性に優れているため、両者のイオン伝導性が向上するなど、接合性をより高めて電池容量などをより向上することができるものと推察された。なお、活物質同士の間には、Li、B及びOを含むものが存在していた。
(Results and discussion)
The measurement results of Experimental Examples 1 to 14 are shown in Table 1. FIG. 4 is a relationship diagram between the discharge current I / C and the discharge capacity Q / Q 0 of the all-solid lithium secondary batteries of Experimental Examples 1 to 4. Figure 5 is a graph showing the relationship between the composition of the flux and the discharge capacity Q / Q 0. FIG. 5 shows the value of the discharge capacity Q / Q 0 at the 0.01 C rate in FIG. As shown in FIG. 5 and Table 1, the composition of the entire flux is such that Li 2 O is 32 mass% to 70 mass%, B 2 O 3 is 25 mass% to 58 mass%, and SiO 2 is 2 mass%. In the range of 30% by mass or less (solid line in FIG. 5), the discharge capacity Q / Q 0 showed a favorable value as compared with the case where the flux did not contain SiO 2 . Further, the composition of the entire flux is in the range of 32% to 68% by mass of Li 2 O, 30% to 48% by mass of B 2 O 3 , and 2% to 25% by mass of SiO 2 ( In the one-dot chain line in FIG. 5, the discharge capacity Q / Q 0 was more preferable. Further, the composition of the entire flux is in the range of 50% to 60% by weight of Li 2 O, 30% to 48% by weight of B 2 O 3 , and 2% to 10% by weight of SiO 2 ( In the dotted line in FIG. 5, the discharge capacity Q / Q 0 was most preferable at 35% or more. The interface portion formed between the active material of the composite oxide and the solid electrolyte contains Li, B, Si and O, and is presumed to have low conductivity of Li ions. It is presumed that the battery capacity and the like can be further improved by improving the bondability, for example, the ion conductivity of both substances is improved because the bondability between the substance and the solid electrolyte is excellent. In addition, what contained Li, B, and O existed between active materials.

なお、本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。   In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above at all, and as long as it belongs to the technical scope of this invention, it cannot be overemphasized that it can implement with a various aspect.

本発明は、電池産業の技術分野に利用可能である。   The present invention can be used in the technical field of the battery industry.

10 リチウム電池、11 固体電解質層、12 正極、13 正極活物質層、14 集電体、15 負極、16 負極活物質層、17 集電体、20 複合積層体、21 活物質粒子、22 融剤、24 界面部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Lithium battery, 11 Solid electrolyte layer, 12 Positive electrode, 13 Positive electrode active material layer, 14 Current collector, 15 Negative electrode, 16 Negative electrode active material layer, 17 Current collector, 20 Composite laminated body, 21 Active material particle, 22 Flux 24 Interface part.

Claims (8)

固体電解質を含む第1層と、
Li及び遷移金属を含む複合化合物の活物質と、LiとBとを含む融剤とを含む第2層と、
前記活物質と前記固体電解質との間に存在しLiとBとSiとを含む界面部と、
を備えた複合積層体。
A first layer comprising a solid electrolyte;
A second layer containing an active material of a composite compound containing Li and a transition metal, and a flux containing Li and B;
An interface between Li and B and Si that exists between the active material and the solid electrolyte;
A composite laminate comprising:
前記融剤と前記界面部との全体での組成は、Li2Oが32質量%以上70質量%以下、B23が25質量%以上58質量%以下、SiO2が2質量%以上30質量%以下の範囲である、請求項1に記載の複合積層体。 The total composition of the flux and the interface is as follows: Li 2 O is 32 mass% to 70 mass%, B 2 O 3 is 25 mass% to 58 mass%, and SiO 2 is 2 mass% to 30 mass%. The composite laminated body of Claim 1 which is the range of the mass% or less. 前記融剤と前記界面部との全体での組成は、Li2Oが32質量%以上68質量%以下、B23が30質量%以上48質量%以下、SiO2が2質量%以上25質量%以下の範囲である、請求項1に記載の複合積層体。 The total composition of the flux and the interface is as follows: Li 2 O is 32 mass% to 68 mass%, B 2 O 3 is 30 mass% to 48 mass%, and SiO 2 is 2 mass% to 25 mass%. The composite laminated body of Claim 1 which is the range of the mass% or less. 前記融剤と前記界面部との全体での組成は、Li2Oが50質量%以上60質量%以下、B23が30質量%以上48質量%以下、SiO2が2質量%以上10質量%以下の範囲である、請求項1に記載の複合積層体。 The total composition of the flux and the interface portion is as follows: Li 2 O is 50 mass% to 60 mass%, B 2 O 3 is 30 mass% to 48 mass%, and SiO 2 is 2 mass% to 10 mass%. The composite laminated body of Claim 1 which is the range of the mass% or less. 前記固体電解質は、LiとLaとZrとを少なくとも含有するガーネット型酸化物であり、
前記活物質は、Fe、Co、Ni、Mn及びTiのうち1以上を含有する複合化合物である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の複合積層体。
The solid electrolyte is a garnet-type oxide containing at least Li, La, and Zr,
5. The composite laminate according to claim 1, wherein the active material is a composite compound containing one or more of Fe, Co, Ni, Mn, and Ti.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の複合積層体を備えた、リチウム電池。   The lithium battery provided with the composite laminated body of any one of Claims 1-5. 固体電解質を含む第1層の表面に、Li及び遷移金属を含む複合化合物の活物質とLiとBとSiとを含む融剤とを含む第2層を形成し積層体とする積層工程と、
前記積層体を焼成する焼成工程と、
を含む複合積層体の製造方法。
A laminating step in which a second layer containing an active material of a composite compound containing Li and a transition metal and a flux containing Li, B, and Si is formed on the surface of the first layer containing a solid electrolyte to form a laminate;
A firing step of firing the laminate;
The manufacturing method of the composite laminated body containing this.
前記積層工程では、用いる前記融剤の組成がLi2Oを32質量%以上70質量%以下、B23を25質量%以上58質量%以下、SiO2を2質量%以上30質量%以下の範囲で含む、請求項7に記載の複合積層体の製造方法。 In the lamination step, the composition of the flux used is Li 2 O of 32% by mass to 70% by mass, B 2 O 3 of 25% by mass to 58% by mass, and SiO 2 of 2% by mass to 30% by mass. The manufacturing method of the composite laminated body of Claim 7 included in the range.
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