JP2018088306A - 固体電解質組成物、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池、ならびに、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池の製造方法 - Google Patents

固体電解質組成物、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池、ならびに、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2018088306A
JP2018088306A JP2016229795A JP2016229795A JP2018088306A JP 2018088306 A JP2018088306 A JP 2018088306A JP 2016229795 A JP2016229795 A JP 2016229795A JP 2016229795 A JP2016229795 A JP 2016229795A JP 2018088306 A JP2018088306 A JP 2018088306A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solid electrolyte
solid
group
secondary battery
active material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016229795A
Other languages
English (en)
Inventor
雅臣 牧野
Masaomi Makino
雅臣 牧野
稔彦 八幡
Toshihiko Yahata
稔彦 八幡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2016229795A priority Critical patent/JP2018088306A/ja
Publication of JP2018088306A publication Critical patent/JP2018088306A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Conductive Materials (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

【課題】全固体二次電池に用いる固体電解質組成物であって、全固体二次電池の経時的な電池電圧の低下を効果的に抑制することができる固体電解質組成物及び固体電解質含有シート、全固体二次電池、並びに、固体電解質含有シート及び全固体二次電池の製造方法を提供する。【解決手段】周期律表第1族又は第2族に属する金属のイオンの伝導性を有する硫化物系無機固体電解質(A)と、酸化防止剤(B)と、分散媒(C)と、バインダー(D)とを含有する固体電解質組成物であって、バインダー(D)がポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミドおよび/またはポリエステルを含む、固体電解質組成物、固体電解質含有シート及び全固体二次電池、並びに固体電解質含有シート及び全固体二次電池の製造方法。【選択図】図1

Description

本発明は、固体電解質組成物、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池、ならびに、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池の製造方法に関する。
リチウムイオン二次電池は、負極と、正極と、負極及び正極の間に挟まれた電解質とを有し、両極間にリチウムイオンを往復移動させることにより充放電を可能とした蓄電池である。リチウムイオン二次電池には、従来、電解質として有機電解液が用いられてきた。しかし、有機電解液は液漏れを生じやすく、また、過充電または過放電により電池内部で短絡が生じ発火するおそれもあり、安全性と信頼性のさらなる向上が求められている。
このような状況下、有機電解液に代えて、無機固体電解質を用いた全固体二次電池が注目されている。全固体二次電池は負極、電解質および正極のすべてが固体からなり、有機電解液を用いた電池の課題とされる安全性ないし信頼性を大きく改善することができ、また長寿命化も可能になるとされる。さらに、全固体二次電池は、電極と電解質を直接並べて直列に配した構造とすることができる。そのため、有機電解液を用いた二次電池に比べてエネルギーの高密度化が可能となるので、電気自動車や大型蓄電池等への応用が期待されている。
上記のような各利点から、次世代のリチウムイオン電池として全固体二次電池の実用化に向けた研究開発が活発に進められており、全固体二次電池の性能向上のための技術が多数報告されるようになってきた。例えば、特許文献1には、全固体二次電池を構成する正極活物質層、負極活物質層および固体電解質層のうち少なくとも1層に、結着剤として、ポリオキシエチレン鎖を有する界面活性剤を含有する粒子状ポリマーを含有させることにより、レート特性に優れた全固体二次電池を提供できることが開示されている。
特開2013−8611号公報
全固体二次電池の実用化においては、全固体二次電池の長期使用における性能の低下を抑えることが重要となる。そして、全固体二次電池の性能を長期に亘り安定に維持するには、正極活物質層、負極活物質層および固体電解質層の形成に用いる固体電解質組成物の物性が大きく影響する。
本発明は、全固体二次電池に用いる固体電解質組成物であって、全固体二次電池の経時的な電池電圧の低下を効果的に抑制することができる固体電解質組成物を提供することを課題とする。また、本発明は、上記固体電解質組成物を用いた固体電解質含有シート及びこの固体電解質含有シートを用いた全固体二次電池を提供することを課題とする。さらに、本発明は、上記固体電解質含有シート及び全固体二次電池の製造方法を提供することを課題とする。
本発明者らが鋭意検討した結果、硫化物系無機固体電解質と、分散媒と、バインダーとを含有する固体電解質組成物において、バインダーとして特定構造のバインダーを採用し、さらにこの組成物中に酸化防止剤を含有させることにより、この固体電解質組成物を用いて製造した全固体二次電池を、電池電圧の経時安定性に優れたものにできることを見出した。本発明はこの知見に基づきさらに検討を重ね、完成されるに至ったものである。
本発明者らが種々検討した結果、上記の課題は以下の手段により解決された。
<1>
周期律表第1族又は第2族に属する金属のイオンの伝導性を有する硫化物系無機固体電解質(A)と、酸化防止剤(B)と、分散媒(C)と、バインダー(D)とを含有する固体電解質組成物であって、バインダー(D)がポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミドおよび/またはポリエステルを含む、固体電解質組成物。
<2>
酸化防止剤(B)が、フェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤もしくは硫黄系酸化防止剤、またはこれらの酸化防止剤の2種以上を含む、<1>に記載の固体電解質組成物。
<3>
フェノール系酸化防止剤が下記一般式(1)で表され、アミン系酸化防止剤が下記一般式(2)で表される、<2>に記載の固体電解質組成物。
Figure 2018088306
一般式(1)中、R11は水素原子、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を示す。R12〜R15は各々独立に、水素原子、アルキル基またはヒドロキシ基を示す。Lは(m1+n1)価の基を示す。m1は0以上の整数を示し、n1は1以上の整数を示す。
一般式(2)中、R21は水素原子、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を示す。R22〜R29は各々独立に、水素原子またはアルキル基を示す。Lは(m2+n2)価の基を示す。m2は0以上の整数を示し、n2は1以上の整数を示す。Xは水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基または酸素ラジカルを示す。
<4>
酸化防止剤(B)の濃度が、全固形分中1ppm〜100,000ppmである、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の固体電解質組成物。
<5>
分散媒(C)が、炭化水素溶媒、ケトン化合物溶媒、エーテル化合物溶媒、エステル化合物溶媒もしくはアルコール化合物溶媒、またはこれらの溶媒の2種以上を含む、<1>〜<4>のいずれか1つに記載の固体電解質組成物。
<6>
活物質(E)を含有する、<1>〜<5>のいずれか1つに記載の固体電解質組成物。
<7>
バインダー(D)が、平均粒子径10nm〜50μmのポリマー粒子である、<1>〜<6>のいずれか1つに記載の固体電解質組成物。
<8>
周期律表第1族又は第2族に属する金属のイオンの伝導性を有する硫化物系無機固体電解質(A)と、酸化防止剤(B)と、バインダー(D)とを含む固体電解質含有シートであって、
バインダー(D)が、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミドおよび/またはポリエステルを含む、固体電解質含有シート。
<9>
正極活物質層、負極活物質層および固体電解質層を具備する全固体二次電池であって、正極活物質層、負極活物質層および固体電解質層の少なくとも1層が、<8>に記載の固体電解質含有シートである、全固体二次電池。
<10>
<1>〜<7>のいずれか1つに記載の固体電解質組成物を基材上に塗布し、塗膜を形成する工程を含む、固体電解質含有シートの製造方法。
<11>
<10>に記載の製造方法を介して全固体二次電池を製造する、全固体二次電池の製造方法。
本発明の説明において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本発明の説明において、質量平均分子量は、特段の断りがない限り、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によってポリスチレン換算の分子量として計測することができる。このとき、GPC装置HLC−8220(商品名、東ソー社製)を用い、カラムはG3000HXL+G2000HXL(いずれも商品名、東ソー社製)を用い、23℃で流量は1mL/minで、RIで検出することとする。溶離液としては、THF(テトラヒドロフラン)、クロロホルム、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)、m−クレゾール/クロロホルム(湘南和光純薬社製)から選定することができ、溶解するものであればTHFを用いることとする。
本発明の説明において、特定の符号で表示された置換基、連結基、環構造等(以下、置換基等という)が複数あるとき、あるいは複数の置換基等を同時もしくは択一的に規定するときには、特段の断りがない限り、それぞれの置換基等は互いに同一でも異なっていてもよい。このことは、置換基等の数の規定についても同様である。また、複数の置換基等が近接するとき(特に、隣接するとき)には特段の断りがない限り、それらが互いに連結して環を形成してもよい。
本発明の固体電解質組成物は、電気的特性の経時的安定性に優れ、全固体二次電池の作製に用いることにより、電池電圧の経時的な低下を効果的に抑制することができる。また、本発明の固体電解質含有シートは、全固体二次電池に用いることにより、全固体二次電池の電池電圧の経時的な低下を効果的に抑制することができる。また、本発明の全固体二次電池は、電池電圧が経時的に低下しにくく、電池性能の経時的安定性に優れる。さらに、本発明の固体電解質含有シートの製造方法および全固体二次電池の製造方法によれば、上記の優れた性能を有する固体電解質含有シートおよび全固体二次電池を製造することができる。
本発明の好ましい実施形態に係る全固体二次電池を模式化して示す縦断面図である。 実施例で使用した装置を模式的に示す縦断面図である。 実施例で作製した全固体二次電池(コイン電池)を模式的に示す縦断面図である。
<好ましい実施形態>
図1は、本発明の好ましい実施形態に係る全固体二次電池(リチウムイオン二次電池)を模式化して示す断面図である。本実施形態の全固体二次電池10は、負極側からみて、負極集電体1、負極活物質層2、固体電解質層3、正極活物質層4、正極集電体5を、この順に有する。各層はそれぞれ接触しており、積層した構造をとっている。このような構造を採用することで、充電時には、負極側に電子(e)が供給され、そこにリチウムイオン(Li)が蓄積される。一方、放電時には、負極に蓄積されたリチウムイオン(Li)が正極側に戻され、作動部位6に電子が供給される。図示した例では、作動部位6に電球を採用しており、放電によりこれが点灯するようにされている。
本発明の固体電解質組成物は、上記負極活物質層、固体電解質層及び/又は正極活物質層の成形材料として好ましく用いることができる。また、本発明の固体電解質含有シートは、上記負極活物質層、固体電解質層及び/又は正極活物質層として好適である。
本明細書において、正極活物質層(以下、正極層とも称す。)と負極活物質層(以下、負極層とも称す。)をあわせて電極層または活物質層と称することがある。
正極活物質層4、固体電解質層3、負極活物質層2の厚さは特に限定されない。なお、一般的な電池の寸法を考慮すると、10〜1,000μmが好ましく、20μm以上500μm未満がより好ましい。本発明の全固体二次電池においては、正極活物質層4、固体電解質層3および負極活物質層2の少なくとも1層の厚さが、50μm以上500μm未満であることがさらに好ましい。
<固体電解質組成物>
本発明の固体電解質組成物は、周期律表第1族又は第2族に属する金属のイオンの伝導性を有する硫化物系無機固体電解質(A)と、酸化防止剤(B)と、分散媒(C)と、バインダー(D)とを含有する固体電解質組成物であって、バインダー(D)がポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステルまたはこれらのポリマーの組合せを含む。なお、以下、固体電解質組成物に含まれる各成分を、単に「酸化防止剤」のように符号を付さずに記載することもある。
以下、組成物中の各成分について詳述する。
(硫化物系無機固体電解質(A))
本発明の固体電解質組成物は、硫化物系無機固体電解質(A)を含有する。
無機固体電解質とは、無機の固体電解質のことであり、固体電解質とは、その内部においてイオンを移動させることができる固体状の電解質のことである。主たるイオン伝導性材料として有機物を含むものではないことから、有機固体電解質(ポリエチレンオキシド(PEO)などに代表される高分子電解質、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI)などに代表される有機電解質塩)とは明確に区別される。また、無機固体電解質は定常状態では固体であるため、通常カチオンおよびアニオンに解離または遊離していない。この点で、電解液やポリマー中でカチオンおよびアニオンが解離または遊離している無機電解質塩(LiPF、LiBF、LiFSI、LiClなど)とも明確に区別される。無機固体電解質は周期律表第1族または第2族に属する金属のイオンの伝導性を有するものであれば特に限定されず電子伝導性を有さないものが一般的である。
上記無機固体電解質は、この種の製品に適用される固体電解質材料を適宜選定して用いることができる。無機固体電解質は(i)硫化物系無機固体電解質及び(ii)酸化物系無機固体電解質が代表例として挙げられる。本発明では、硫化物系無機固体電解質が用いられる。
本発明に用いられる硫化物系無機固体電解質は、硫黄原子(S)を含有し、かつ、周期律表第1族または第2族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有するものが好ましい。硫化物系無機固体電解質は、元素として少なくともLi、SおよびPを含有し、リチウムイオン伝導性を有しているものが好ましいが、目的または場合に応じて、Li、SおよびP以外の他の元素を含んでもよい。
例えば下記式(I)で示される組成を満たすリチウムイオン伝導性硫化物系無機固体電解質が挙げられる。

a1b1c1d1e1 式(I)

式中、LはLi、NaおよびKから選択される元素を示し、Liが好ましい。Mは、B、Zn、Sn、Si、Cu、Ga、Sb、Al及びGeから選択される元素を示す。Aは、I、Br、Cl及びFから選択される元素を示す。a1〜e1は各元素の組成比を示し、a1:b1:c1:d1:e1は1〜12:0〜5:1:2〜12:0〜10を満たす。a1はさらに、1〜9が好ましく、1.5〜7.5がより好ましい。b1は0〜3が好ましい。d1はさらに、2.5〜10が好ましく、3.0〜8.5がより好ましい。e1はさらに、0〜5が好ましく、0〜3がより好ましい。
各元素の組成比は、下記のように、硫化物系無機固体電解質を製造する際の原料化合物の配合量を調整することにより制御できる。
硫化物系無機固体電解質は、非結晶(ガラス)であっても結晶化(ガラスセラミックス化)していてもよく、一部のみが結晶化していてもよい。例えば、Li、PおよびSを含有するLi−P−S系ガラス、またはLi、PおよびSを含有するLi−P−S系ガラスセラミックスを用いることができる。
硫化物系無機固体電解質は、例えば硫化リチウム(LiS)、硫化リン(例えば五硫化二燐(P))、単体燐、単体硫黄、硫化ナトリウム、硫化水素、ハロゲン化リチウム(例えばLiI、LiBr、LiCl)及び上記Mであらわされる元素の硫化物(例えばSiS、SnS、GeS)の中の少なくとも2つ以上の原料の反応により製造することができる。
Li−P−S系ガラスおよびLi−P−S系ガラスセラミックスにおける、LiSとPとの比率は、LiS:Pのモル比で、好ましくは60:40〜90:10、より好ましくは68:32〜78:22である。LiSとPとの比率をこの範囲にすることにより、リチウムイオン伝導度を高いものとすることができる。具体的には、リチウムイオン伝導度を好ましくは1×10−4S/cm以上、より好ましくは1×10−3S/cm以上とすることができる。上限は特にないが、1×10−1S/cm以下であることが実際的である。
具体的な硫化物系無機固体電解質の例として、原料の組み合わせ例を下記に示す。たとえばLiS−P、LiS−P−LiCl、LiS−P−HS、LiS−P−HS−LiCl、LiS−LiI−P、LiS−LiI−LiO−P、LiS−LiBr−P、LiS−LiO−P、LiS−LiPO−P、LiS−P−P、LiS−P−SiS、LiS−P−SiS−LiCl、LiS−P−SnS、LiS−P−Al、LiS−GeS、LiS−GeS−ZnS、LiS−Ga、LiS−GeS−Ga、LiS−GeS−P、LiS−GeS−Sb、LiS−GeS−Al、LiS−SiS、LiS−Al、LiS−SiS−Al、LiS−SiS−P、LiS−SiS−P−LiI、LiS−SiS−LiI、LiS−SiS−LiSiO、LiS−SiS−LiPO、Li10GeP12などが挙げられる。ただし、各原料の混合比は問わない。このような原料組成物を用いて硫化物系無機固体電解質材料を合成する方法としては、例えば非晶質化法を挙げることができる。非晶質化法としては、例えば、メカニカルミリング法、溶液法および溶融急冷法を挙げられる。常温(25℃)での処理が可能になり、製造工程の簡略化を図ることができるからである。
硫化物系無機固体電解質の体積平均粒子径は特に限定されないが、0.01μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましい。上限としては、100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましい。なお、硫化物系無機固体電解質粒子の平均粒子径の測定は、以下の手順で行う。硫化物系無機固体電解質粒子を、水(水に不安定な物質の場合はヘプタン)を用いて20mlサンプル瓶中で1質量%の分散液を希釈調整する。希釈後の分散試料は、1kHzの超音波を10分間照射し、その直後に試験に使用する。この分散液試料を用い、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(HORIBA社製)を用いて、温度25℃で測定用石英セルを使用してデータ取り込みを50回行い、体積平均粒子径を得る。その他の詳細な条件等は必要によりJISZ8828:2013「粒子径解析−動的光散乱法」の記載を参照する。1水準につき5つの試料を作製しその平均値を採用する。
硫化物系無機固体電解質の固体電解質組成物中の固形成分における含有量は、全固体二次電池に用いたときの界面抵抗の低減と低減された界面抵抗の維持を考慮したとき、固形成分100質量%において、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上であることが特に好ましい。上限としては、同様の観点から、99.9質量%以下であることが好ましく、99.5質量%以下であることがより好ましく、99質量%以下であることが特に好ましい。
上記硫化物系無機固体電解質は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、本明細書において固形分(固形成分)とは、窒素雰囲気下80℃で6時間乾燥処理を行ったときに、揮発ないし蒸発して消失しない成分をいう。典型的には、後述の分散媒以外の成分を指す。
(酸化物系無機固体電解質)
本発明の固体電解質組成物は、上記硫化物系無機固体電解質(A)の他に、本発明の効果を奏する範囲内で、酸化物系無機固体電解質を含有してもよい。酸化物系無機固体電解質は、酸素原子(O)を含有し、かつ、周期律表第1族または第2族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有する化合物が好ましい。
具体的な化合物例としては、例えばLixaLayaTiO〔xa=0.3〜0.7、ya=0.3〜0.7〕(LLT)、LixbLaybZrzbbb mbnb(MbbはAl,Mg,Ca,Sr,V,Nb,Ta,Ti,Ge,In,Snの少なくとも1種以上の元素でありxbは5≦xb≦10を満たし、ybは1≦yb≦4を満たし、zbは1≦zb≦4を満たし、mbは0≦mb≦2を満たし、nbは5≦nb≦20を満たす。)、Lixcyccc zcnc(MccはC,S,Al,Si,Ga,Ge,In,Snの少なくとも1種以上の元素でありxcは0≦xc≦5を満たし、ycは0≦yc≦1を満たし、zcは0≦zc≦1を満たし、ncは0≦nc≦6を満たす。)、Lixd(Al,Ga)yd(Ti,Ge)zdSiadmdnd(ただし、1≦xd≦3、0≦yd≦1、0≦zd≦2、0≦ad≦1、1≦md≦7、3≦nd≦13)、Li(3−2xe)ee xeeeO(xeは0以上0.1以下の数を表し、Meeは2価の金属原子を表す。Deeはハロゲン原子または2種以上のハロゲン原子の組み合わせを表す。)、LixfSiyfzf(1≦xf≦5、0<yf≦3、1≦zf≦10)、Lixgygzg(1≦xg≦3、0<yg≦2、1≦zg≦10)、LiBO−LiSO、LiO−B−P、LiO−SiO、LiBaLaTa12、LiPO(4−3/2w)(wはw<1)、LISICON(Lithium super ionic conductor)型結晶構造を有するLi3.5Zn0.25GeO、ペロブスカイト型結晶構造を有するLa0.55Li0.35TiO、NASICON(Natrium super ionic conductor)型結晶構造を有するLiTi12、Li1+xh+yh(Al,Ga)xh(Ti,Ge)2−xhSiyh3−yh12(ただし、0≦xh≦1、0≦yh≦1)、ガーネット型結晶構造を有するLiLaZr12(LLZ)等が挙げられる。またLi、P及びOを含むリン化合物も望ましい。例えばリン酸リチウム(LiPO)、リン酸リチウムの酸素の一部を窒素で置換したLiPON、LiPOD(Dは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ru、Ag、Ta、W、Pt、Au等から選ばれた少なくとも1種)等が挙げられる。また、LiAON(Aは、Si、B、Ge、Al、C、Ga等から選ばれた少なくとも1種)等も好ましく用いることができる。
上記酸化物系無機固体電解質の体積平均粒子径及び測定方法は、硫化物系無機固体電解質(A)の体積平均粒子径及び測定方法の記載を好ましく適用することができる。
(酸化防止剤(B))
本発明に用いられる酸化防止剤(B)は特に制限されないが、フェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤もしくは硫黄系酸化防止剤、またはこれらの2種以上を含むことが好ましい。さらに、酸化防止剤(B)はフェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤もしくは硫黄系酸化防止剤、またはこれらの2種以上であることが好ましい。
酸素存在下において、硫化物系無機固体電解質はその表面に架橋硫黄が形成されやすく、イオン伝導度の低下要因なりうる。本発明の固体電解質組成物は、酸化防止剤を用いることにより、硫化物系無機固体電解質の酸化を抑制しイオン伝導度の低下を抑制することができる。酸化防止剤を含有することにより、本発明の固体電解質組成物は、アルゴン雰囲気下だけでなく、乾燥空気下においても取り扱いおよび長期保管が可能になる。また酸化防止剤は本発明に用いられる特定のバインダー(D)と組み合わせて使用することによりバインダー(D)の酸化劣化による力学物性の低下を抑制することができるので、長期間に渡って高い結着性を維持することができる。上記作用効果は、本発明の固体電解質含有シートおよび全固体二次電池も同様に奏する。
フェノール系酸化防止剤としては、フェノール性水酸基を有する化合物であれば特に限定されない。
アミン系酸化防止剤としてはアミノ基やN原子を含有する化合物であれば特に限定されない。
上記フェノール系酸化防止剤は下記一般式(1)で表されることが好ましく、上記アミン系酸化防止剤は下記一般式(2)で表されることが好ましい。下記構造を有することで、固体電解質組成物中での揮発を抑制しつつ、官能基価を高めることができるので少量の添加においても十分な酸化防止能を有することができる。
Figure 2018088306
一般式(1)中、R11は水素原子、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を示す。R12〜R15は各々独立に、水素原子、アルキル基またはヒドロキシ基を示す。Lは(m1+n1)価の基を示す。m1は0以上の整数を示し、n1は1以上の整数を示す。
一般式(2)中、R21は水素原子、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を示す。R22〜R29は各々独立に、水素原子またはアルキル基を示す。Lは(m2+n2)価の基を示す。m2は0以上の整数を示し、n2は1以上の整数を示す。Xは水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基または酸素ラジカルを示す。
11で示されるアルキル基は直鎖状、分岐状および環状のいずれでもよく、炭素数は、1〜20が好ましく、2〜18がより好ましく、3〜12がさらに好ましい。R11で示されるアルキル基の具体例としては、メチル、エチル、イソプロピル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、シクロヘキシルおよびヘプチルが挙げられる。
11で示されるアリール基の炭素数は、6〜18が好ましく、6〜12がより好ましく、6〜10がさらに好ましい。R11で示されるアリール基の具体例としては、フェニル、トリル、キシリルおよびナフチルが挙げられる。
11で示されるヘテロアリール基の環を構成する炭素数は、1〜10が好ましく、2〜8がより好ましく、2〜4がさらに好ましい。また、環員数は5または6が好ましい。環を構成するヘテロ原子としては、窒素原子、硫黄原子および酸素原子が挙げられる。環を構成するヘテロ原子の数は、1または2が好ましい。R11で示されるヘテロアリール基の具体例としては、ピリジル、フリルおよびチオフェニルが挙げられる。
12〜R15で示されるアルキル基は、R11で示されるアルキル基が挙げられる。なかでも、メチル、イソプロピルおよびt−ブチルが好ましく、t−ブチルがより好ましい。
の具体例としては、アルキレン基、アルカントリイル基、アルカンテトライル基、アリーレン基、アレーントリイル基、アレーンテトライル基、−C(=O)−、−O−、およびこれらの組合せが挙げられる。なかでも、アルキレン基、アルカントリイル基、アリーレン基、アレーントリイル基、−C(=O)−、−O−、およびこれらの組合せが好ましい。
アルキレン基は直鎖および分岐のいずれでもよく、炭素数は、1〜20が好ましく、2〜16がより好ましく、3〜10がさらに好ましい。
アルカントリイル基は直鎖および分岐のいずれでもよく、炭素数は、3〜30が好ましく、3〜20がより好ましく、3〜16がさらに好ましい。
アルカンテトライル基は直鎖および分岐のいずれでもよく、炭素数は、4〜30が好ましく、4〜20がより好ましく、4〜16がさらに好ましい。
アリーレン基の炭素数は、6〜20が好ましく、6〜16がより好ましく、6〜10がさらに好ましい。アリーレン基の具体例として、フェニレンおよびナフタレンジイルが挙げられる。
アレーントリイル基の炭素数は、6〜30が好ましく、6〜20がより好ましく、6〜16がさらに好ましい。アレーントリイル基の具体例としてベンゼントリイルおよびナフタレントリイルが挙げられる。
アレーンテトライル基の炭素数は、6〜30が好ましく、6〜20がより好ましく、6〜16がさらに好ましい。アレーンテトライル基の具体例としてベンゼンテトライルおよびナフタレンテトライルが挙げられる。
m1は、0〜8が好ましく、0〜6がより好ましく、0〜4がさらに好ましい。
n1は、1〜8が好ましく、2〜6がより好ましく、2〜4がさらに好ましい。
21で示されるアルキル基は、R11で示されるアルキル基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
21で示されるリール基は、R11で示されるアリール基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
21で示されるヘテロアリール基は、R11で示されるヘテロアリール基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
22〜R29で示されるアルキル基は、炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、具体的にはメチル、エチル、イソプロピル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、シクロヘキシルおよびヘプチル等が挙げられる。
の具体例としては、Lの具体例で挙げた基が挙げられる。
はアミノ基を有することが好ましい。
Xで示されるアルキル基は直鎖状、分岐状および環状のいずれでもよく、炭素数は、1〜20が好ましく、1〜8がより好ましく、1〜6がさらに好ましい。Xで示されるアルキル基の具体例としては、メチル、エチル、イソプロピル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、シクロヘキシルおよびヘプチルが挙げられる。
Xで示されるアリール基の炭素数は、6〜20が好ましく、6〜14がより好ましく、6〜10がさらに好ましい。Xで示されるアリール基の具体例としては、フェニル、ナフチル、トリルおよびキシリルが挙げられる。
Xで示されるアルコキシ基におけるアルキル基は、Xで示されるアルキル基と同義である。
Xで示されるアリールオキシ基におけるアリール基は、Xで示されるアリール基と同義である。
m2は、0〜8が好ましく、0〜6がより好ましく、0〜4がさらに好ましい。
n2は、1〜8が好ましく、2〜6がより好ましく、2〜4がさらに好ましい。
以下、上記フェノール系酸化防止剤の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、YはOH基を示す。
Figure 2018088306
Figure 2018088306
また、フェノール系酸化防止剤として、例えば、p−メトキシフェノールおよびジブチルヒドロキシトルエン(BHT)、フェノール、ヒドロキノン、p−クレゾール、ブチルヒドロキシアニソール(BHA)、没食子酸プロピル、クロロゲン酸、カテキン、カフェ酸、ゲンクワニン、ルテオリン、トコフェロール、カテコール、レゾルシノール、1,4−ジヒドロキシナフタレン、1,5−ジヒドロキシナフタレンおよびピロガロール、が挙げられる。
また、上記アミン系酸化防止剤として、例えば、1−ナフチルアミン、2−ナフチルアミン、フェニレンジアミン、4,4'−ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン等の芳香族アミンが挙げられる。
また、アミン系酸化防止剤として、光安定化剤(HALS)、ヒンダードアミン化合物、ニトロキシルラジカル(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン 1−オキシル(TEMPO))等を好適に用いることができる。
リン系酸化防止剤としてはホスファイト化合物が挙げられる。
硫黄系酸化防止剤としてはチオール化合物やスルフィド化合物が挙げられる。
これらの酸化防止剤は、2種以上を組み合わせて用いても良い。特にフェノール系酸化防止剤とリン系酸化防止剤またはフェノール系酸化防止剤と硫黄系酸化防止剤を混合することで酸化防止効果がより顕著となる。フェノール系酸化防止剤とリン系酸化防止剤またはフェノール系酸化防止剤と硫黄系酸化防止剤を組み合わせる場合、その質量比は10/90〜90/10が好ましく、30/70〜70/30がより好ましく、60/40〜40/60がさらに好ましい。
酸化防止剤の分子量は120以上が好ましく200以上がさらに好ましく、300以上がより好ましい。分子量の上限は特に制限されないが、1,000以下が実際的である。
ポリマー型の酸化防止剤を用いても良く質量平均分子量100,000以下が好ましく50,000以下が好ましい。下限は特に制限されないが、2,500以上である。このようなポリマー型酸化防止剤としてはポリ(p−ヒドロキシスチレン)等が挙げられる。ここで、ポリマー型の酸化防止剤とは、質量平均分子量2,500以上の酸化防止剤を意味する。
酸化防止効率を高め、固体電解質組成物のスラリーまたは固体電解質シート中から揮発することを抑制するうえで、単官能よりも2官能、さらに多官能の酸化防止剤が好ましい。
また、市販の酸化防止剤を用いることができる。以下、商品名で具体例を示す。
アデカスタブシリーズ(アデカ社製)
アデカスタブPEP−36、アデカスタブPEP−8、アデカスタブHP−10、アデカスタブ2112、アデカスタブ2112RG、アデカスタブ1178、アデカスタブ1500、アデカスタブC、アデカスタブ135A,アデカスタブ3010、アデカスタブTPP、アデカスタブAO−30、アデカスタブAO−412S、アデカスタブAO−503、アデカスタブLA−52、アデカスタブLA−57、アデカスタブLA−63P、アデカスタブLA−68、アデカスタブLA−72、アデカスタブLA−77Y、アデカスタブLA−77G、アデカスタブLA−81
IRGANOXシリーズ(BASF社製)
IRGANOX1010、IRGANOX1035、IRGANOX1076、IRGANOX1098、IRGANOX1135、IRGANOX1330、IRGANOX1726、IRGANOX1425WL、IRGANOX1520L、IRGANOX245、IRGANOX259、IRGANOX3114、IRGANOX5057、IRGANOX565、IRGAFOS168、IRGANOX B225、IRGANOX B215、IRGASTAB PUR68、IRGASTAB FS042
CHIMASSORBシリーズ(BASF社製)
CHIMASSORB 2020 FDL、CHIMASSORB944 FDL
TINUVINシリーズ(BASF社製)
TINUVIN PA144、TINUVIN765、TINUVIN770DF、TINUVIN111FDL、TINUVIN783FDL、TINUVIN791FB
SUMILIZERシリーズ(住友化学社製)
SUMILIZER GA−80、SUMILIZER MDP−S、SUMILIZER WX−R、SUMILIZER WX−RC、SUMILIZER TP−D
酸化防止剤(B)の固体電解質組成物中での濃度は、全固形分中1ppm〜100,000ppm(質量基準)であることが好ましく、1ppm〜10,000ppmであることがより好ましく、1ppm〜1,000ppmであることがさらに好ましい。酸化防止剤(B)の濃度がこの範囲にあることにより、分散媒への溶解性を保持し酸化防止剤が析出することを効果的に抑制しつつ、電池特性の劣化を抑制することができる。
なお、市販されている分散媒を使用する場合、酸化防止剤が含まれていることがあるが、この場合、分散媒に含まれる酸化防止剤も酸化防止剤(B)として組成物を構成する。
本明細書において置換または無置換を明記していない化合物、部分構造ないし基については、その化合物、部分構造ないし基に適宜の置換基を有していてもよい意味である。これは置換または無置換を明記していない化合物についても同義である。好ましい置換基としては、下記置換基Pが挙げられる。
置換基Pとしては、下記のものが挙げられる。
アルキル基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルキル基、例えばメチル、エチル、イソプロピル、t−ブチル、ペンチル、ヘプチル、1−エチルペンチル、ベンジル、2−エトキシエチル、1−カルボキシメチル等)、アルケニル基(好ましくは炭素原子数2〜20のアルケニル基、例えば、ビニル、アリル、オレイル等)、アルキニル基(好ましくは炭素原子数2〜20のアルキニル基、例えば、エチニル、ブタジイニル、フェニルエチニル等)、シクロアルキル基(好ましくは炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、4−メチルシクロヘキシル等、ただし本明細書においてアルキル基というときには通常シクロアルキル基を含む意味である。)、アリール基(好ましくは炭素原子数6〜26のアリール基、例えば、フェニル、1−ナフチル、4−メトキシフェニル、2−クロロフェニル、3−メチルフェニル等)、アラルキル基(好ましくは炭素数7〜23のアラルキル基、例えば、ベンジル、フェネチル等)、ヘテロ環基(好ましくは炭素原子数2〜20のヘテロ環基、好ましくは、環構成原子として酸素原子、硫黄原子および窒素原子から選択される少なくとも1つを有する5又は6員環のヘテロ環基が好ましく、例えば、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロフラニル、2−ピリジル、4−ピリジル、2−イミダゾリル、2−ベンゾイミダゾリル、2−チアゾリル、2−オキサゾリル、ピロリドン基等)、アルコキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルコキシ基、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロピルオキシ、ベンジルオキシ等)、アリールオキシ基(好ましくは炭素原子数6〜26のアリールオキシ基、例えば、フェノキシ、1−ナフチルオキシ、3−メチルフェノキシ、4−メトキシフェノキシ等、ただし本明細書においてアルコキシ基というときには通常アリーロイル基を含む意味である。)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素原子数2〜20のアルコキシカルボニル基、例えば、エトキシカルボニル、2−エチルヘキシルオキシカルボニル等)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素原子数6〜26のアリールオキシカルボニル基、例えば、フェノキシカルボニル、1−ナフチルオキシカルボニル、3−メチルフェノキシカルボニル、4−メトキシフェノキシカルボニル等)、アミノ基(好ましくは炭素原子数0〜20のアミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基を含み、例えば、アミノ、N,N−ジメチルアミノ、N,N−ジエチルアミノ、N−エチルアミノ、アニリノ等)、スルファモイル基(好ましくは炭素原子数0〜20のスルファモイル基、例えば、N,N−ジメチルスルファモイル、N−フェニルスルファモイル等)、アシル基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシル基、例えば、アセチル、プロピオニル、ブチリル等)、アリーロイル基(好ましくは炭素原子数7〜23のアリーロイル基、例えば、ベンゾイル等、ただし本明細書においてアシル基というときには通常アリーロイル基を含む意味である。)、アシルオキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシルオキシ基、例えば、アセチルオキシ等)、アリーロイルオキシ基(好ましくは炭素原子数7〜23のアリーロイルオキシ基、例えば、ベンゾイルオキシ等、ただし本明細書においてアシルオキシ基というときには通常アリーロイルオキシ基を含む意味である。)、カルバモイル基(好ましくは炭素原子数1〜20のカルバモイル基、例えば、N,N−ジメチルカルバモイル、N−フェニルカルバモイル等)、アシルアミノ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシルアミノ基、例えば、アセチルアミノ、ベンゾイルアミノ等)、アルキルスルファニル基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルキルスルファニル基、例えば、メチルスルファニル、エチルスルファニル、イソプロピルスルファニル、ベンジルスルファニル等)、アリールスルファニル基(好ましくは炭素原子数6〜26のアリールスルファニル基、例えば、フェニルスルファニル、1−ナフチルスルファニル、3−メチルフェニルスルファニル、4−メトキシフェニルスルファニル等)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルキルスルホニル基、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル等)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素原子数6〜22のアリールスルホニル基、例えば、ベンゼンスルホニル等)、ホスホリル基(好ましくは炭素原子数0〜20のホスホリル基、例えば、−OP(=O)(R)、ホスホニル基(好ましくは炭素原子数0〜20のホスホニル基、例えば、−P(=O)(R)、ホスフィニル基(好ましくは炭素原子数0〜20のホスフィニル基、例えば、−P(R)、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリロイルイミノ基((メタ)アクリルアミド基)、ヒドロキシ基、スルファニル基、カルボキシ基、リン酸基、ホスホン酸基、スルホン酸基、シアノ基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)が挙げられる。
また、これらの置換基Pで挙げた各基は、上記の置換基Pがさらに置換していてもよい。
化合物、置換基および連結基等がアルキル基、アルキレン基、アルケニル基、アルケニレン基、アルキニル基および/またはアルキニレン基等を含むとき、これらは環状でも鎖状でもよく、また直鎖でも分岐していてもよく、上記のように置換されていても無置換でもよい。
(分散媒(C))
分散媒(C)としては、硫化物系無機固体電解質(A)、酸化防止剤(B)及びバインダー(D)等を分散(溶解を含む意味で使用する。以下同様。)させるため分散媒を含有することが好ましい。分散媒の具体例としては下記のものが挙げられる。
アルコール化合物溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、1−プロピルアルコール、2−プロピルアルコール、2−ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、1,6−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジオール、ソルビトール、キシリトール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオールが挙げられる。
エーテル化合物溶媒としては、アルキレングリコールアルキルエーテル(エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル等)、ジアルキルエーテル(ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル等)、アルキルアリールエーテル(アニソール)、テトラヒドロフラン、ジオキサン(1,2−、1,3−及び1,4−の各異性体を含む)、t−ブチルメチルエーテル、シクロヘキシルメチルエーテル、が挙げられる。
アミド化合物溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、1−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、2−ピロリジノン、ε−カプロラクタム、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロパンアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミドなどが挙げられる。
アミノ化合物溶媒としては、例えば、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、トリブチルアミンなどが挙げられる。
ケトン化合物溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノンが挙げられる。
エステル化合物溶媒としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、酢酸ヘキシル、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、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸イソブチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸ブチル、酪酸イソブチル、酪酸ペンチル、酪酸イソペンチル、イソ酪酸メチル、イソ酪酸エチル、イソ酪酸プロピル、イソ酪酸イソプロピル、イソ酪酸ブチル、イソ酪酸イソブチル、吉草酸メチル、吉草酸エチル、吉草酸プロピル、吉草酸ブチル、カプロン酸メチル、カプロン酸エチル、カプロン酸プロピル、カプロン酸ブチル等が挙げられる。
芳香族化合物溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなどが挙げられる。
脂肪族化合物溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、オクタン、シクロオクタン、ペンタン、シクロペンタン、デカンなどが挙げられる。
ニトリル化合物溶媒としては、例えば、アセトニトリル、プロピロニトリル、ブチロニトリルなどが挙げられる。
分散媒は常圧(1気圧)での沸点が50℃以上であることが好ましく、70℃以上であることがより好ましい。上限は250℃以下であることが好ましく、220℃以下であることがさらに好ましい。上記分散媒は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の固体電解質組成物は、硫化物系無機固体電解質のイオン伝導度の低下を効果的に抑制し、固体粒子を微細化しスラリーの分散性を向上させるため、炭化水素溶媒(脂肪族化合物溶媒および芳香族化合物溶媒)、ケトン化合物溶媒、エーテル化合物溶媒、エステル化合物溶媒もしくはアルコール化合物溶媒またはこれらの溶媒の2種以上を含むことが好ましい。具体的には、ヘプタン、オクタン、デカン、シクロオクタン、ジイソブチルケトン、ジイソプロピルエーテル、エタノールもしくはキシレンまたはこれらの組み合せが好ましく、シクロオクタン、ジイソブチルケトン、ジイソプロピルエーテルもしくはエタノールまたはこれらの組み合せがより好ましい。
なお、分散媒体(C)は、炭化水素溶媒、ケトン化合物溶媒、エーテル化合物溶媒もしくはアルコール化合物溶媒、またはこれらの溶媒の2種以上の混合物であることが好ましい。
なお、本発明の固体電解質組成物中の分散媒(C)の含有量は特に制限されないが、20〜80質量%が好ましく、30〜70質量%がより好ましく、40〜60質量%が特に好ましい。
分散媒(C)の含有水分量は、無機固体電解質と水との接触により無機固体電解質が分解することを抑制する点で、100ppm以下が好ましく、より好ましくは30ppm以下であり、最も好ましくは10ppm以下である。
(バインダー(D))
バインダー(D)は、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミドおよび/またはポリエステルを含む。すなわち、バインダー(D)は、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミドもしくはポリエステル、またはこれらのポリマーの2種以上を含む。バインダー(D)は、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミドもしくはポリエステル、またはこれらのポリマーの2種以上の組合せであることが好ましい。
異なる種類のバインダーを混合しても良いし、1つのポリマー鎖中に異なる結合を有するポリマーであっても良い。
なかでもポリウレタン、ポリウレア、ポリアミドが特に好ましい。
これらのバインダーはハードセグメント部分とソフトセグメント部分を有することが好ましい。ハードセグメント部分はウレタン結合、ウレア結合、アミド結合からなる水素結合性連結基を有することが好ましい。ソフトセグメント部分は質量平均分子量500以上のポリアルキレンオキシド鎖、ポリカーボネート鎖、ポリエステル鎖、シリコーン鎖、炭化水素鎖(ポリブタジエン鎖、ポリイソプレン鎖、水添ポリブタジエン鎖、水添ポリイソプレン鎖)のすくなくともいずれかを有することが好ましい。
これらバインダーは極性基(ヒドロキシ基、カルボキシル基、スルホニル基、リン酸基、ニトリル基等)を有することが好ましい。
ガラス転移温度は上限100℃以下が好ましく50℃以下がより好ましい。下限は−80℃以上が好ましく、−50℃以上がより好ましい。
本発明において、ガラス転移温度(Tg)は、特段の断りがない限り、ポリマーの乾燥試料を用いて、示差走査熱量計:X−DSC7000(商品名、SII・ナノテクノロジー社製)を用いて下記の条件で測定する。測定は同一の試料で2回実施し、2回目の測定結果を採用する。
測定室内の雰囲気:窒素ガス(50mL/min)
昇温速度:5℃/min
測定開始温度:−100℃
測定終了温度:150℃
試料パン:アルミニウム製パン
測定試料の質量:5mg
Tgの算定:DSCチャートの下降開始点と下降終了点の中間温度の小数点以下を四捨五入することでTgを算定する。
バインダーは、粒子表面への濡れ性や吸着性を高めるため、極性基(a)を有することが好ましい。極性基(a)とは、ヘテロ原子を含む1価の基、例えば、酸素原子、窒素原子および硫黄原子のいずれかと水素原子が結合した構造を含む1価の基が好ましく、具体例としては、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、リン酸基およびスルホ基が挙げられる。
バインダーの形状は特に限定されず、固体電解質組成物、固体電解質含有シートまたは全固体二次電池中において粒子状であっても不定形状であってもよい。
本発明において、バインダーが分散媒(C)に対して不溶の粒子であることが固体電解質組成物の分散安定性の観点から好ましい。ここで、「バインダーが分散媒(C)に対して不溶の粒子である」とは、30℃の分散媒に添加し、24時間静置しても、平均粒子径が5%以上低下しないことを意味し、3%以上低下しないことが好ましく、1%以上低下しないことがより好ましい。
なお、バインダー粒子が分散媒に全く溶解していない状態では、添加前に対する平均粒子径の上記変化量は0%である。
また、固体電解質組成物中におけるバインダーは、硫化物系無機固体電解質(A)及び活物質(E)間でのイオン伝導性の低下抑制のため、平均粒子径10nm〜50μmであることが好ましく、10〜1000nmのナノ粒子であることがより好ましい。
バインダー粒子の平均粒子径、及び実施例記載のバインダーの平均粒子径は、特に断らない限り、以下に記載の測定条件および定義に基づくものとする。
バインダー粒子を任意の溶媒(固体電解質組成物の調製に用いる分散媒。例えば、オクタン)を用いて20mlサンプル瓶中で1質量%の分散液を希釈調製する。希釈後の分散試料は、1kHzの超音波を10分間照射し、その直後に試験に使用する。この分散液試料を用い、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(商品名、HORIBA社製)を用いて、温度25℃で測定用石英セルを使用してデータ取り込みを50回行い、得られた体積平均粒子径を平均粒子径とする。その他の詳細な条件等は必要によりJISZ8828:2013「粒子径解析−動的光散乱法」の記載を参照する。1水準につき5つの試料を作製して測定し、その平均値を採用する。
なお、作製された全固体二次電池からの測定は、例えば、電池を分解し電極を剥がした後、その電極材料について上記ポリマー粒子の平均粒子径の測定方法に準じてその測定を行い、あらかじめ測定していたポリマー粒子以外の粒子の平均粒子径の測定値を排除することにより行うことができる。
なお、バインダーは市販品を用いることができる。また、常法により調製することもできる。
バインダーを構成するポリマーの水分濃度は、100ppm(質量基準)以下が好ましい。
また、バインダーを構成するポリマーは、固体の状態で使用しても良いし、ポリマー粒子分散液またはポリマー溶液の状態で用いてもよい。
バインダーを構成するポリマーの質量平均分子量は10,000以上が好ましく、20,000以上がより好ましく、30,000以上がさらに好ましい。上限としては、1,000,000以下が好ましく、200,000以下がより好ましく、100,000以下がさらに好ましい。
バインダーの固体電解質組成物中での含有量は、全固体二次電池に用いたときの良好な界面抵抗の低減性とその維持性を考慮すると、固形成分100質量%において、0.01質量%以上が好ましく、0.2質量%以上がより好ましく、0.4質量%以上がさらに好ましい。上限としては、電池特性の観点から、10質量%以下が好ましく、8質量%以下がより好ましく、5質量%以下がさらに好ましい。
本発明では、バインダーの質量に対する、硫化物系無機固体電解質と活物質の合計質量(総量)の質量比[(硫化物系無機固体電解質の質量+活物質の質量)/バインダーの質量]は、1,000〜1の範囲が好ましい。この比はさらに500〜2がより好ましく、250〜10がさらに好ましい。
また、バインダーの質量に対する、酸化防止剤の質量比[酸化防止剤の質量/バインダーの質量]は、0.01〜100の範囲が好ましい。この比はさらに0.1〜10がより好ましく、0.2〜5がさらに好ましい。硫化物系無機固体電解質の質量に対する、酸化防止剤の質量比[酸化防止剤の質量/硫化物系無機固体電解質の質量]は、0.001〜1の範囲が好ましい。この比はさらに0.005〜0.1がより好ましく、0.01〜0.05がさらに好ましい。
(活物質(E))
本発明の固体電解質組成物は、周期律表第1族又は第2族に属する金属元素のイオンの挿入放出が可能な活物質(E)を含有してもよい。以下、活物質(E)を単に活物質とも称する。
活物質としては、正極活物質及び負極活物質が挙げられ、正極活物質である遷移金属酸化物、又は、負極活物質であるチタン酸リチウムもしくは黒鉛が好ましい。
本発明において、活物質(正極活物質、負極活物質)を含有する固体電解質組成物を、電極用組成物(正極用組成物、負極用組成物)ということがある。
−正極活物質−
本発明の固体電解質組成物が含有してもよい正極活物質は、可逆的にリチウムイオンを挿入および放出できるものが好ましい。その材料は、上記特性を有するものであれば、特に制限はなく、遷移金属酸化物や、有機物、硫黄などのLiと複合化できる元素や硫黄と金属の複合物などでもよい。
中でも、正極活物質としては、遷移金属酸化物を用いることが好ましく、遷移金属元素M(Co、Ni、Fe、Mn、CuおよびVから選択される1種以上の元素)を有する遷移金属酸化物がより好ましい。また、この遷移金属酸化物に元素M(リチウム以外の金属周期律表の第1(Ia)族の元素、第2(IIa)族の元素、Al、Ga、In、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Si、PまたはBなどの元素)を混合してもよい。混合量としては、遷移金属元素Mの量(100mol%)に対して0〜30mol%が好ましい。Li/Maのモル比が0.3〜2.2になるように混合して合成されたものが、より好ましい。
遷移金属酸化物の具体例としては、(MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物、(MB)スピネル型構造を有する遷移金属酸化物、(MC)リチウム含有遷移金属リン酸化合物、(MD)リチウム含有遷移金属ハロゲン化リン酸化合物および(ME)リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物等が挙げられる。本発明において、(MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物が好ましい。
(MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物の具体例として、LiCoO(コバルト酸リチウム[LCO])、LiNiO(ニッケル酸リチウム)LiNi0.85Co0.10Al0.05(ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム[NCA])、LiNi1/3Co1/3Mn1/3(ニッケルマンガンコバルト酸リチウム[NMC])およびLiNi0.5Mn0.5(マンガンニッケル酸リチウム)が挙げられる。
(MB)スピネル型構造を有する遷移金属酸化物の具体例として、LiMn(LMO)、LiCoMnO4、LiFeMn、LiCuMn、LiCrMnおよびLiNiMnが挙げられる。
(MC)リチウム含有遷移金属リン酸化合物としては、例えば、LiFePO(リン酸鉄リチウム[LFP])およびLiFe(PO等のオリビン型リン酸鉄塩、LiFeP等のピロリン酸鉄類、LiCoPO等のリン酸コバルト類ならびにLi(PO(リン酸バナジウムリチウム)等の単斜晶ナシコン型リン酸バナジウム塩が挙げられる。
(MD)リチウム含有遷移金属ハロゲン化リン酸化合物としては、例えば、LiFePOF等のフッ化リン酸鉄塩、LiMnPOF等のフッ化リン酸マンガン塩およびLiCoPOF等のフッ化リン酸コバルト類が挙げられる。
(ME)リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物としては、例えば、LiFeSiO、LiMnSiOおよびLiCoSiO等が挙げられる。
本発明では、(MC)リチウム含有遷移金属リン酸化合物を有する遷移金属酸化物が好ましく、オリビン型リン酸鉄塩がより好ましく、LFPがさらに好ましい。
正極活物質の形状は特に制限されないが粒子状が好ましい。正極活物質の体積平均粒子径(球換算平均粒子径)は特に限定されない。例えば、0.1〜50μmとすることができる。正極活物質を所定の粒子径にするには、通常の粉砕機や分級機を用いればよい。焼成法によって得られた正極活物質は、水、酸性水溶液、アルカリ性水溶液、有機溶剤にて洗浄した後使用してもよい。正極活物質粒子の体積平均粒子径(球換算平均粒子径)は、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(商品名、HORIBA社製)を用いて測定することができる。
上記正極活物質は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
正極活物質層を形成する場合、正極活物質層の単位面積(cm)当たりの正極活物質の質量(mg)(目付量)は特に限定されるものではない。設計された電池容量に応じて、適宜に決めることができる。
正極活物質の、固体電解質組成物中における含有量は、特に限定されず、固形分100質量%において、10〜95質量%が好ましく、30〜90質量%がより好ましく、50〜85質量がさらに好ましく、55〜80質量%が特に好ましい。
−負極活物質−
本発明の固体電解質組成物が含有してもよい負極活物質は、可逆的にリチウムイオンを挿入および放出できるものが好ましい。その材料は、上記特性を有するものであれば、特に制限はなく、炭素質材料、酸化錫等の金属酸化物、酸化ケイ素、金属複合酸化物、リチウム単体およびリチウムアルミニウム合金等のリチウム合金、並びに、Sn、Si、AlおよびIn等のリチウムと合金形成可能な金属等が挙げられる。中でも、炭素質材料又はリチウム複合酸化物が信頼性の点から好ましく用いられる。また、金属複合酸化物としては、リチウムを吸蔵および放出可能であることが好ましい。その材料は、特には制限されないが、構成成分としてチタン及び/又はリチウムを含有していることが、高電流密度充放電特性の観点で好ましい。
負極活物質として用いられる炭素質材料とは、実質的に炭素からなる材料である。例えば、石油ピッチ、アセチレンブラック(AB)等のカーボンブラック、黒鉛(天然黒鉛、気相成長黒鉛等の人造黒鉛等)、及びPAN(ポリアクリロニトリル)系の樹脂やフルフリルアルコール樹脂等の各種の合成樹脂を焼成した炭素質材料を挙げることができる。さらに、PAN系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、脱水PVA(ポリビニルアルコール)系炭素繊維、リグニン炭素繊維、ガラス状炭素繊維および活性炭素繊維等の各種炭素繊維類、メソフェーズ微小球体、グラファイトウィスカーならびに平板状の黒鉛等を挙げることもできる。
負極活物質として適用される金属酸化物及び金属複合酸化物としては、特に非晶質酸化物が好ましく、さらに金属元素と周期律表第16族の元素との反応生成物であるカルコゲナイトも好ましく用いられる。ここでいう非晶質とは、CuKα線を用いたX線回折法で、2θ値で20°〜40°の領域に頂点を有するブロードな散乱帯を有するものを意味し、結晶性の回折線を有してもよい。
上記非晶質酸化物及びカルコゲナイドからなる化合物群の中でも、半金属元素の非晶質酸化物、及びカルコゲナイドがより好ましく、周期律表第13(IIIB)族〜15(VB)族の元素、Al、Ga、Si、Sn、Ge、Pb、SbおよびBiの1種単独あるいはそれらの2種以上の組み合わせからなる酸化物、ならびにカルコゲナイドが特に好ましい。好ましい非晶質酸化物及びカルコゲナイドの具体例としては、例えば、Ga、SiO、GeO、SnO、SnO、PbO、PbO、Pb、Pb、Pb、Sb、Sb、SbBi、SbSi、Bi、SnSiO、GeS、SnS、SnS、PbS、PbS、Sb、SbおよびSnSiSが好ましく挙げられる。また、これらは、酸化リチウムとの複合酸化物、例えば、LiSnOであってもよい。
負極活物質はチタン原子を含有することも好ましい。より具体的にはLiTi12(チタン酸リチウム[LTO])がリチウムイオンの吸蔵放出時の体積変動が小さいことから急速充放電特性に優れ、電極の劣化が抑制されリチウムイオン二次電池の寿命向上が可能となる点で好ましい。
本発明においては、Si系の負極を適用することもまた好ましい。一般的にSi負極は、炭素負極(黒鉛およびアセチレンブラックなど)に比べて、より多くのLiイオンを吸蔵できる。すなわち、単位質量あたりのLiイオンの吸蔵量が増加する。そのため、電池容量を大きくすることができる。その結果、バッテリー駆動時間を長くすることができるという利点がある。
負極活物質の形状は特に制限されないが粒子状が好ましい。負極活物質の平均粒子径は、0.1〜60μmが好ましい。所定の粒子径にするには、通常の粉砕機や分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、衛星ボールミル、遊星ボールミルおよび旋回気流型ジェットミルや篩などが好適に用いられる。粉砕時には水、あるいはメタノール等の有機溶媒を共存させた湿式粉砕も必要に応じて行うことができる。所望の粒子径とするためには分級を行うことが好ましい。分級方法としては特に限定はなく、篩、風力分級機などを必要に応じて用いることができる。分級は乾式および湿式ともに用いることができる。負極活物質粒子の平均粒子径は、前述の正極活物質の体積平均粒子径の測定方法と同様の方法により測定することができる。
上記焼成法により得られた化合物の化学式は、測定方法として誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法、簡便法として、焼成前後の粉体の質量差から算出できる。
上記負極活物質は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
負極活物質層を形成する場合、負極活物質層の単位面積(cm)当たりの負極活物質の質量(mg)(目付量)は特に限定されるものではない。設計された電池容量に応じて、適宜に決めることができる。
負極活物質の、固体電解質組成物中における含有量は、特に限定されず、固形分100質量%において、10〜80質量%であることが好ましく、20〜80質量%がより好ましい。
正極活物質および負極活物質の表面は別の金属酸化物で表面被覆されていてもよい。表面被覆剤としてはTi,Nb、Ta,W,Zr、Al,SiまたはLiを含有する金属酸化物等が挙げられる。具体的には、チタン酸スピネル、タンタル系酸化物、ニオブ系酸化物、ニオブ酸リチウム系化合物等が挙げられ、具体的には、LiTi12,LiTi,LiTaO,LiNbO,LiAlO,LiZrO,LiWO,LiTiO,Li,LiPO,LiMoO,LiBO,LiBO,LiCO,LiSiO,SiO,TiO,ZrO,Al,B等が挙げられる。
また、正極活物質または負極活物質を含む電極表面は硫黄またはリンで表面処理されていてもよい。
さらに、正極活物質または負極活物質の粒子表面は、上記表面被覆の前後において活性光線または活性気体(プラズマ等)により表面処理を施されていても良い。
(導電助剤)
本発明の固体電解質組成物は、導電助剤を含有することも好ましい。導電助剤としては、特に制限はなく、一般的な導電助剤として知られているものを用いることができる。例えば、電子伝導性材料である、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラックなどのカーボンブラック類、ニードルコークスなどの無定形炭素、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブなどの炭素繊維類、グラフェン、フラーレンなどの炭素質材料であっても良いし、銅、ニッケルなどの金属粉、金属繊維でも良く、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリフェニレン誘導体など導電性高分子を用いても良い。またこれらのうち1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
(分散剤)
本発明の固体電解質組成物は分散剤を含有してもよい。分散剤を添加することで活物質及び硫化物系無機固体電解質のいずれかの濃度が高い場合、並びに、粒子径が細かく表面積が増大する場合においてもその凝集を抑制し、均一な活物質層及び固体電解質層を形成することができる。分散剤としては、全固体二次電池に通常使用されるものを適宜選定して用いることができる。一般的には粒子吸着と立体反発および/または静電反発を意図した化合物が好適に使用される。
(リチウム塩)
本発明の固体電解質組成物は、リチウム塩を含有してもよい。
リチウム塩としては、特に制限はなく、例えば、特開2015−088486号公報の段落0082〜0085記載のリチウム塩が好ましい。
リチウム塩の含有量は、硫化物系無機固体電解質100質量部に対して0質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましい。上限としては、50質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましい。
(固体電解質組成物の調製)
本発明の固体電解質組成物は、硫化物系無機固体電解質(A)と酸化防止剤(B)とバインダー(D)とを分散媒(C)の存在下で分散して、スラリー化することで調製することができる。
スラリー化は、各種の混合機を用いて硫化物系無機固体電解質(A)と酸化防止剤(B)とバインダー(D)と、分散媒(C)とを混合することにより行うことができる。混合装置としては、特に限定されないが、例えば、ボールミル、ビーズミル、プラネタリミキサー、ブレードミキサー、ロールミル、ニーダーおよびディスクミルが挙げられる。混合条件は特に制限されないが、例えば、ボールミルを用いた場合、150〜700rpm(rotation per minute)で1時間〜24時間混合することが好ましい。また、各成分の添加順序は、本発明の効果を奏する限り特に制限されるものではない。
活物質(E)、導電助剤、粒子分散剤等の成分を含有する固体電解質組成物を調製する場合には、上記の硫化物系無機固体電解質(A)等の分散工程と同時に添加及び混合してもよく、別途添加及び混合してもよい。
[全固体二次電池用シート]
本発明の固体電解質含有シートは、周期律表第1族又は第2族に属する金属のイオンの伝導性を有する硫化物系無機固体電解質(A)と、酸化防止剤(B)と、バインダー(D)とを含む全固体二次電池用シートであって、上記バインダー(D)が、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミドもしくはポリエステル、またはこれらの2種以上を含む。
本発明の固体電解質含有シート、特に、本発明の固体電解質組成物を用いて作製する本発明の固体電解質含有シートは、硫化物系無機固体電解質(A)の分解に伴うイオン伝導度の低下が抑制された硫化物系無機固体電解質(A)を含有し、この固体電解質含有シートを組み込んだ全固体二次電池は、電池電圧の経時後の低下抑制に優れた効果を示すと考えられる。
本発明の固体電解質含有シートは、全固体二次電池に好適に用いることができ、その用途に応じて種々の態様を含む。全固体二次電池に用いられる固体電解質含有シートとしては、例えば、固体電解質層に好ましく用いられるシート(全固体二次電池用固体電解質シートともいう)及び電極又は電極と固体電解質層との積層体に好ましく用いられるシート(全固体二次電池用電極シート)が挙げられ、本発明の固体電解質含有シートは、全固体二次電池用電極シートに好適に用いられる。本発明において、これら各種のシートをまとめて全固体二次電池用シートということがある。
全固体二次電池用シートは、固体電解質層又は活物質層(電極層)を有するシートで、例えば、基材上に固体電解質層又は活物質層(電極層)を有するシートの態様が挙げられる。以降、この態様のシートについて詳細に説明する。
この全固体二次電池用シートは、基材と固体電解質層又は活物質層を有していれば、他の層を有してもよいが、活物質を含有するものは後述する全固体二次電池用電極シートに分類される。他の層としては、例えば、保護層、集電体、コート層(集電体、固体電解質層、活物質層)等が挙げられる。
全固体二次電池用固体電解質シートとして、例えば、固体電解質層と保護層とを基材上に、この順で有するシートが挙げられる。
基材としては、固体電解質層を支持できるものであれば特に限定されず、後記集電体で説明した材料、有機材料および無機材料等のシート体(板状体)等が挙げられる。有機材料としては、各種ポリマー等が挙げられ、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレンおよびセルロース等が挙げられる。無機材料としては、例えば、ガラスおよびセラミック等が挙げられる。
全固体二次電池用シートの固体電解質層の層厚は、上述の、本発明の全固体二次電池において説明した固体電解質層の層厚と同じである。
このシートは、固体電解質層を形成するための固体電解質組成物を基材上(他の層を介していてもよい)に製膜(塗布乾燥)して、基材上に固体電解質層を形成することにより、得られる。
ここで、本発明の固体電解質組成物は、上記の方法によって、調製できる。
本発明の全固体二次電池用電極シート(単に「電極シート」ともいう。)は、全固体二次電池の活物質層を形成するためのシートであって、集電体としての金属箔上に活物質層を有する電極シートである。この電極シートは、通常、集電体及び活物質層を有するシートであるが、集電体、活物質層及び固体電解質層をこの順に有する態様、並びに、集電体、活物質層、固体電解質層及び活物質層をこの順に有する態様も含まれる。
電極シートを構成する各層の層厚は、上述の、本発明の全固体二次電池において説明した各層の層厚と同じである。また、電極シートを構成する各層の構成は、後記、本発明の全固体二次電池において説明した各層の構成と同じである。
電極シートは、本発明の固体電解質組成物を金属箔上に製膜(塗布乾燥)して、金属箔上に活物質層を形成することにより、得られる。
[全固体二次電池]
本発明の全固体二次電池は、正極と、この正極に対向する負極と、正極及び負極の間の固体電解質層とを有する。正極は、正極集電体上に正極活物質層を有する。負極は、負極集電体上に負極活物質層を有する。
正極活物質層、固体電解質層及び負極活物質層の少なくとも1つの層は、本発明の固体電解質組成物を用いて形成されることが好ましい。
本発明の固体電解質組成物を用いて形成された正極活物質層、固体電解質層及び負極活物質層は、好ましくは、含有する成分種及びその含有量比について、固体電解質組成物の固形分におけるものと基本的に同じである。
また、正極活物質層、固体電解質層及び負極活物質層は、電池性能に影響を与えない範囲で分散媒(C)を含有していてもよく、含有量は1ppm以上10000ppm以下が好ましい。なお、本発明の全固体二次電池の活物質層中における分散媒(C)の含有割合は、後述の本発明の固体電解質含有シートで記載する方法を参照し、測定することができる。
以下に、図1を参照して、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されない。
〔正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層〕
全固体二次電池10においては、正極活物質層、固体電解質層及び負極活物質層の少なくとも1つの層が本発明の固体電解質組成物を用いて作製されている。
正極活物質層4及び/又は負極活物質層2が、活物質を含有する本発明の固体電解質組成物を用いて作製されている場合、正極活物質層4及び負極活物質層2は、それぞれ、正極活物質又は負極活物質を含み、さらに、硫化物系無機固体電解質(A)と酸化防止剤(B)とバインダー(D)とを含む。
正極活物質層4、固体電解質層3及び負極活物質層2が含有する硫化物系無機固体電解質(A)、酸化防止剤(B)、バインダー(D)は、それぞれ、互いに同種であっても異種であってもよい。
本発明においては、全固体二次電池における正極活物質層、固体電解質層及び負極活物質層の少なくとも1つの層が、硫化物系無機固体電解質(A)と酸化防止剤(B)とバインダー(D)とを含有する固体電解質組成物を用いて作製され、硫化物系無機固体電解質(A)と酸化防止剤(B)とバインダー(D)とを含有する層である。
本発明の全固体二次電池、特に、本発明の固体電解質組成物を用いて作製される本発明の全固体二次電池は、電池電圧の経時後の優れた低下抑制効果を示す。これは、硫化物系無機固体電解質(A)の分解およびバインダーの劣化に伴うイオン伝導度の低下が抑制され、硫化物系無機固体電解質(A)、活物質(E)が分散性よく層中に存在し、層厚の均一性に優れるているためと考えられる。
〔集電体(金属箔)〕
正極集電体5及び負極集電体1は、電子伝導体が好ましい。
本発明において、正極集電体及び負極集電体のいずれか、又は、両方を合わせて、単に、集電体と称することがある。
正極集電体を形成する材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケルおよびチタンなどの他に、アルミニウムまたはステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたもの(薄膜を形成したもの)が好ましく、その中でも、アルミニウムおよびアルミニウム合金がより好ましい。
負極集電体を形成する材料としては、アルミニウム、銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケルおよびチタンなどの他に、アルミニウム、銅、銅合金またはステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたものが好ましく、アルミニウム、銅、銅合金およびステンレス鋼がより好ましい。
集電体の形状は、通常フィルムシート状のものが使用されるが、ネット、パンチされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体なども用いることができる。
集電体の厚みは、特に限定されないが、1〜500μmが好ましい。また、集電体表面は、表面処理により凹凸を付けることも好ましい。
本発明において、負極集電体、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層及び正極集電体の各層の間又はその外側には、機能性の層や部材等を適宜介在ないし配設してもよい。また、各層は単層で構成されていても、複層で構成されていてもよい。
〔筐体〕
上記の各層を配置して全固体二次電池の基本構造を作製することができる。用途によってはこのまま全固体二次電池として使用してもよいが、乾電池の形態とするためにはさらに適当な筐体に封入して用いる。筐体は、金属性のものであっても、樹脂(プラスチック)製のものであってもよい。金属性のものを用いる場合には、例えば、アルミニウム合金およびステンレス鋼製のものを挙げることができる。金属性の筐体は、正極側の筐体と負極側の筐体に分けて、それぞれ正極集電体及び負極集電体と電気的に接続させることが好ましい。正極側の筐体と負極側の筐体とは、短絡防止用のガスケットを介して接合され、一体化されることが好ましい。
[固体電解質含有シートの製造]
本発明の固体電解質含有シートは、本発明の固体電解質組成物を基材上(他の層を介していてもよい)に製膜(塗布乾燥)して、基材上に固体電解質層を形成することにより、得られる。
上記態様により、硫化物系無機固体電解質(A)と酸化防止剤(B)とバインダー(D)とを含有する層を基材上に有する固体電解質含有シートを作製することができる。
その他、塗布等の工程については、下記全固体二次電池の製造に記載の方法を使用することができる。
なお、本発明の固体電解質含有シートは、電池性能に影響を与えない範囲内で、上記層中に分散媒(C)を含有してもよく、好ましい含有量は、1ppm以上10000ppm以下である。
なお、本発明の固体電解質含有シートの上記層中の分散媒(C)の含有割合は、以下の方法で測定することができる。
固体電解質含有シートを20mm角で打ち抜き、ガラス瓶中で重テトラヒドロフランに浸漬させる。得られた溶出物をシリンジフィルターでろ過してH−NMRにより定量操作を行う。H−NMRピーク面積と溶媒の量の相関性は検量線を作成して求める。
[全固体二次電池及び全固体二次電池用電極シートの製造]
全固体二次電池及び全固体二次電池用電極シートの製造は、常法によって行うことができる。具体的には、全固体二次電池及び全固体二次電池用電極シートは、本発明の固体電解質組成物等を用いて、上記の各層を形成することにより、製造できる。以下詳述する。
本発明の全固体二次電池は、本発明の固体電解質組成物を、基材(例えば、集電体となる金属箔)上に塗布し、塗膜を形成(製膜)する工程を含む(介する)方法により、製造できる。
例えば、正極集電体である金属箔上に、正極用材料(正極用組成物)として、正極活物質を含有する固体電解質組成物を塗布して正極活物質層を形成し、全固体二次電池用正極シートを作製する。次いで、この正極活物質層の上に、固体電解質層を形成するための固体電解質組成物を塗布して、固体電解質層を形成する。さらに、固体電解質層の上に、負極用材料(負極用組成物)として、負極活物質を含有する固体電解質組成物を塗布して、負極活物質層を形成する。負極活物質層の上に、負極集電体(金属箔)を重ねることにより、正極活物質層と負極活物質層の間に固体電解質層が挟まれた構造の全固体二次電池を得ることができる。必要によりこれを筐体に封入して所望の全固体二次電池とすることができる。
また、各層の形成方法を逆にして、負極集電体上に、負極活物質層、固体電解質層及び正極活物質層を形成し、正極集電体を重ねて、全固体二次電池を製造することもできる。
別の方法として、次の方法が挙げられる。すなわち、上記のようにして、全固体二次電池用正極シートを作製する。また、負極集電体である金属箔上に、負極用材料(負極用組成物)として、負極活物質を含有する固体電解質組成物を塗布して負極活物質層を形成し、全固体二次電池用負極シートを作製する。次いで、これらシートのいずれか一方の活物質層の上に、上記のようにして、固体電解質層を形成する。さらに、固体電解質層の上に、全固体二次電池用正極シート及び全固体二次電池用負極シートの他方を、固体電解質層と活物質層とが接するように積層する。このようにして、全固体二次電池を製造することができる。
また別の方法として、次の方法が挙げられる。すなわち、上記のようにして、全固体二次電池用正極シート及び全固体二次電池用負極シートを作製する。また、これとは別に、固体電解質組成物を基材上に塗布して、固体電解質層からなる全固体二次電池用固体電解質シートを作製する。さらに、全固体二次電池用正極シート及び全固体二次電池用負極シートで、基材から剥がした固体電解質層を挟むように積層する。このようにして、全固体二次電池を製造することができる。
上記の形成法の組み合わせによっても全固体二次電池を製造することができる。例えば、上記のようにして、全固体二次電池用正極シート、全固体二次電池用負極シート及び全固体二次電池用固体電解質シートをそれぞれ作製する。次いで、全固体二次電池用負極シート上に、基材から剥がした固体電解質層を積層した後に、上記全固体二次電池用正極シートと張り合わせることで全固体二次電池を製造することができる。この方法において、固体電解質層を全固体二次電池用正極シートに積層し、全固体二次電池用負極シートと張り合わせることもできる。
(各層の形成(成膜))
固体電解質組成物の塗布方法は、特に限定されず、適宜に選択できる。例えば、塗布(好ましくは湿式塗布)、スプレー塗布、スピンコート塗布、ディップコート、スリット塗布、ストライプ塗布およびバーコート塗布が挙げられる。
このとき、固体電解質組成物は、それぞれ塗布した後に乾燥処理を施してもよいし、重層塗布した後に乾燥処理をしてもよい。乾燥温度は特に限定されない。下限は30℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、80℃以上がさらに好ましい。上限は、300℃以下が好ましく、250℃以下がより好ましく、200℃以下がさらに好ましい。このような温度範囲で加熱することで、分散媒(C)を除去し、固体状態にすることができる。また、温度を高くしすぎず、全固体二次電池の各部材を損傷せずに済むため好ましい。これにより、全固体二次電池において、優れた総合性能を示し、かつ良好な結着性を得ることができる。
塗布した固体電解質組成物、又は、全固体二次電池を作製した後に、各層又は全固体二次電池を加圧することが好ましい。また、各層を積層した状態で加圧することも好ましい。加圧方法としては油圧シリンダープレス機等が挙げられる。加圧力としては、特に限定されず、一般的には50〜1500MPaの範囲であることが好ましい。
また、塗布した固体電解質組成物は、加圧と同時に加熱してもよい。加熱温度としては、特に限定されず、一般的には30〜300℃の範囲である。硫化物系無機固体電解質のガラス転移温度よりも高い温度でプレスすることもできる。
加圧は塗布溶媒又は分散媒をあらかじめ乾燥させた状態で行ってもよいし、溶媒又は分散媒が残存している状態で行ってもよい。
なお、各組成物は同時に塗布しても良いし、塗布乾燥プレスを同時および/または逐次行っても良い。別々の基材に塗布した後に、転写により積層してもよい。
加圧中の雰囲気としては、特に限定されず、大気下、乾燥空気下(露点−20℃以下)および不活性ガス中(例えばアルゴンガス中、ヘリウムガス中、窒素ガス中)などいずれでもよい。
プレス時間は短時間(例えば数時間以内)で高い圧力をかけてもよいし、長時間(1日以上)かけて中程度の圧力をかけてもよい。全固体二次電池用シート以外、例えば全固体二次電池の場合には、中程度の圧力をかけ続けるために、全固体二次電池の拘束具(ネジ締め圧等)を用いることもできる。
プレス圧はシート面等の被圧部に対して均一であっても異なる圧であってもよい。
プレス圧は被圧部の面積や膜厚に応じて変化させることができる。また同一部位を段階的に異なる圧力で変えることもできる。
プレス面は平滑であっても粗面化されていてもよい。
(初期化)
上記のようにして製造した全固体二次電池は、製造後又は使用前に初期化を行うことが好ましい。初期化は、特に限定されず、例えば、プレス圧を高めた状態で初充放電を行い、その後、全固体二次電池の一般使用圧力になるまで圧力を開放することにより、行うことができる。
[全固体二次電池の用途]
本発明の全固体二次電池は種々の用途に適用することができる。適用態様には特に限定はないが、例えば、電子機器に搭載する場合、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、コードレスフォン子機、ページャー、ハンディーターミナル、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、電気シェーバー、トランシーバー、電子手帳、電卓、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、メモリーカードなどが挙げられる。その他民生用として、自動車(電気自動車等)、電動車両、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、ロードコンディショナー、時計、ストロボ、カメラ、医療機器(ペースメーカー、補聴器、肩もみ機など)などが挙げられる。更に、各種軍需用、宇宙用として用いることができる。また、太陽電池と組み合わせることもできる。
本発明の好ましい実施形態によれば、以下のような各応用形態が導かれる。
〔1〕正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層の少なくとも1層が導電助剤を含有する全固体二次電池。
〔2〕正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層の少なくとも1層が、分散媒(C)によって、硫化物系無機固体電解質(A)と酸化防止剤(B)とバインダー(D)と、活物質(E)及び/又は導電助剤とが分散されたスラリーを湿式塗布し製膜される全固体二次電池の製造方法。
〔3〕上記固体電解質組成物を金属箔上に適用し、製膜してなる電極シート。
〔4〕上記固体電解質組成物を金属箔上に適用し、製膜する電極シートの製造方法。
上記好ましい実施形態の〔2〕および〔4〕に記載するように、本発明の全固体二次電池および電極シートの好ましい製造方法は、いずれも湿式プロセスである。これにより、正極活物質層および負極活物質層の少なくとも1層における硫化物系無機固体電解質の含有量が10質量%以下の低い領域でも、活物質(E)と硫化物系無機固体電解質(A)の密着性が高まり効率的なイオン伝導パスを維持することができ、電池質量あたりのエネルギー密度(Wh/kg)および出力密度(W/kg)が高い全固体二次電池を製造することができる。
全固体二次電池とは、正極、負極、電解質がともに固体で構成された二次電池を言う。換言すれば、電解質としてカーボネート系の溶媒を用いるような電解液型の二次電池とは区別される。このなかで、本発明は無機全固体二次電池を前提とする。全固体二次電池には、電解質としてポリエチレンオキサイド等の高分子化合物を用いる有機(高分子)全固体二次電池と、上記のLi−P−S系ガラス、LLTおよびLLZ等を用いる無機全固体二次電池とに区分される。なお、無機全固体二次電池に有機化合物を適用することは妨げられず、正極活物質、負極活物質、無機固体電解質のバインダーや添加剤として有機化合物を適用することができる。
無機固体電解質とは、上述した高分子化合物をイオン伝導媒体とする電解質(高分子電解質)とは区別されるものであり、無機化合物がイオン伝導媒体となるものである。具体例としては、上記のLi−P−S系ガラス、LLTおよびLLZが挙げられる。無機固体電解質は、それ自体が陽イオン(Liイオン)を放出するものではなく、イオンの輸送機能を示すものである。これに対して、電解液ないし固体電解質層に添加して陽イオン(Liイオン)を放出するイオンの供給源となる材料を電解質と呼ぶことがある。上記のイオン輸送材料としての電解質と区別する際には、これを「電解質塩」または「支持電解質」と呼ぶ。電解質塩としては、例えばLiTFSIが挙げられる。
本発明において「組成物」というときには、2種以上の成分が均一に混合された混合物を意味する。ただし、実質的に均一性が維持されていればよく、所望の効果を奏する範囲で、一部において凝集や偏在が生じていてもよい。
以下に、実施例に基づき本発明についてさらに詳細に説明する。なお、本発明がこれにより限定して解釈されるものではない。以下の実施例において組成を表す「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。また、「室温」は25℃を意味する。表中の「−」は、該当する成分を含有しないこと等を意味する。
<硫化物系無機固体電解質の合成>
−Li−P−S系ガラスの合成−
硫化物系無機固体電解質として、T.Ohtomo,A.Hayashi,M.Tatsumisago,Y.Tsuchida,S.HamGa,K.Kawamoto,Journal of Power Sources,233,(2013),pp231−235およびA.Hayashi,S.Hama,H.Morimoto,M.Tatsumisago,T.Minami,Chem.Lett.,(2001),pp872−873の非特許文献を参考にして、Li−P−S系ガラスを合成した。
具体的には、アルゴン雰囲気下(露点−70℃)のグローブボックス内で、硫化リチウム(LiS、Aldrich社製、純度>99.98%)2.42g、五硫化二リン(P、Aldrich社製、純度>99%)3.90gをそれぞれ秤量し、メノウ製乳鉢に投入し、メノウ製乳棒を用いて、5分間混合した。なお、LiSおよびPの混合比は、モル比でLiS:P=75:25とした。
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを66個投入し、上記硫化リチウムと五硫化二リンの混合物全量を投入し、アルゴン雰囲気下で容器を密閉した。フリッチュ社製の遊星ボールミルP−7(商品名)にこの容器をセットし、温度25℃、回転数510rpmで20時間メカニカルミリングを行い、黄色粉体の硫化物系無機固体電解質(Li−P−S系ガラス)6.20gを得た。イオン伝導度は0.28mS/cm、平均粒子径は20.3μmであった。
なお、硫化物系無機固体電解質のイオン伝導度は以下の方法で測定した。
(硫化物系無機固体電解質のイオン伝導度の算出方法)
上記で合成した硫化物系無機固体電解質を100mg計測し、直径12mmの円形に成形可能な加圧成型機に投入し、360MPaの加圧を行うことで、直径12mmの硫化物系無機固体電解質成形体を得た。この成形体をステンレス鋼の電極板で挟み、電気化学測定用セルを作製した。
得られた電気化学測定用セルを交流インピーダンス法で測定することにより、電極層材のイオン伝導抵抗(R(ion))を得た。
下記式から、硫化物系無機固体電解質イオン伝導度を求めた。
硫化物系無機固体電解質のイオン伝導度=硫化物系無機固体電解質成形体の厚み(cm)/(R(ion)×硫化物系無機固体電解質成形体面積(半径×半径×π)(cm))
(実施例1)
<試験>
下記で調製した固体電解質組成物の経時前と経時後のイオン伝導度を測定し、経時前のイオン伝導度に対して経時後のイオン伝導度がどの程度低下したかを評価した。以下、試験方法を記載する。また、評価を下記表1の「イオン伝導度の低下抑制効果」の列に記載する。
<イオン伝導度測定>
調製した固体電解質組成物のスラリーに対して、露点−70℃のアルゴン雰囲気下で、100℃に加熱したホットプレート上で2時間常圧(760mmHg)乾燥を行った。得られた乾燥粉末について、インピーダンス法によりイオン伝導度を測定した。これを経時前のイオン伝導度(Ia)とする。
固体電解質組成物のスラリーを開放系で、露点−70℃の乾燥空気下で、25℃の恒温槽で2週間、スターラーにより攪伴を行った。
2週間撹拌した後のスラリーを、上記と同様の方法で乾燥させることにより得た乾燥粉末のイオン伝導度を、インピーダンス法により測定した。これを経時後のイオン伝導度(Ib)とする。
撹拌容器のサイズ:スクリュー管No.7(マルエム製 直径35mm高さ78mm)
撹拌速度:300rpm
空気との接触面積:960mm
乾燥粉末15を直径14.5mmの円筒(コインケース14)に300mg詰め、コイン型冶具を作製した。コイン型冶具の外部より、電極間に49MPaの圧力をかけることが可能なジグに挟み、イオン伝導度測定に用いた。
上記で得られたコイン型冶具を用いて、30℃の恒温槽中、交流インピーダンス法により、加圧下(49MPa)でのイオン伝導度を求めた。このとき、コイン型冶具の加圧には図2に示した試験体を用いた。11が上部支持板、12が下部支持板、13がコイン型冶具、Sがネジである。
以下に評価基準を示す。C以上が合格レベルである。
<評価基準>
A:0.9<(Ib/Ia)
B:0.7<(Ib/Ia)≦0.9
C:0.5<(Ib/Ia)≦0.7
D:0.3<(Ib/Ia)≦0.5
E:0.1<(Ib/Ia)≦0.3
F:(Ib/Ia)≦0.1
<各組成物の調製>
−固体電解質組成物S−1の調製−
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径3mmのジルコニアビーズを50個投入し、上記で合成したLi−P−S系ガラス0.8質量部、酸化防止剤(B−1)0.008質量部、バインダー(D−1)の10%THF溶液0.4質量部(バインダー固形分として0.04質量部)、分散媒体としてヘプタン3.6質量部を投入した。その後、この容器を遊星ボールミルP−7(フリッチュ社製)にセットし、温度25℃、回転数300rpmで2時間攪拌を続けて固体電解質組成物S−1を調製した。
下記表1に、固体電解質組成物の組成をまとめて記載する。
下記表1に示す組成に変更したこと以外は、固体電解質組成物S−1と同様にして、固体電解質組成物S−2〜S−9およびT−1〜T−5を調製した。
ここで、固体電解質組成物S−1〜S−9が本発明の固体電解質組成物であり、固体電解質組成物T−1〜T−5が比較の固体電解質組成物である。
Figure 2018088306
<表の注>
以下、上記表1に記載の各成分の詳細を記載する。
なお、バインダー(D)の質量部は、固形分の質量部を意味する。
B−1:フェノール系酸化防止剤(ジブチルヒドロキシトルエン(BHT)(商品名、和光純薬社製))
B−2:フェノール系酸化防止剤(アデカスタブAO−30(商品名、ADEKA社製))
Figure 2018088306
B−3:フェノール系酸化防止剤(IRGANOX1010(商品名、BASF社製))
Figure 2018088306
B−4:アミン系酸化防止剤(アデカスタブLA−52(商品名、ADEKA社製))
Figure 2018088306
B−5:リン系酸化防止剤(アデカスタブPEP−36A(商品名、ADEKA社製)
Figure 2018088306
B−6:硫黄系酸化防止剤(アデカスタブAO−412S(商品名、ADEKA社製))
Figure 2018088306
D−1:ポリウレタン(H12MDI/BG/DMBA/DURANOLT5650J=50/10/10/30モル%)10%THF溶液
Figure 2018088306
200mLの3口フラスコに、ジシクロヘキシルメタン−4,4'−ジイソシアネート13.2g、1,4−ブタンジオール0.9g、DURANOLT5650J(旭化成社製、質量平均分子量800)24g、2,2−(ビスヒドロキシメチル)ブタン酸1.5gを加え、さらにテトラヒドロフラン56gを加えて60℃で加熱溶解した。これにネオスタンU−600(商品名、日東化成製)50mgを10分間かけて加え、5時間60℃で加熱攪拌した。得られたポリマー溶液にメタノール10mLを加えて1時間60℃で攪拌し重合を停止させた。このポリマー溶液をメタノール1Lに晶析させ、ポリマー固体を80℃で6時間真空乾燥した。得られたポリマーの質量平均分子量は36,900、ガラス転移温度は25℃であった。これをTHFに再溶解させて10%THF溶液とした。
D−2:ポリウレタンラテックス(H12MDI/BG/DMBA/DURANOL5650J/EPOL=50/10/10/27/3モル%)10%オクタン分散液
Figure 2018088306
メタノール10mLに変えてEPOL(登録商標、出光興産社製)1.9gを用いた以外はD−1と同様にして、1時間60℃で攪拌し重合を行った。得られたポリマー溶液をオクタン500mLに滴下し分散させた。これを減圧濃縮させてオクタンに分散された10%ポリウレタンラテックスを得た。得られたポリマーの質量平均分子量は15,900、ガラス転移温度は15℃、ラテックスの平均粒子径は190nmであった。
D−3:ポリウレアラテックス(H12MDI/BGA/JEFFERMIN600/EPOL=50/20/27/3モル%)10%オクタン分散液
Figure 2018088306
D−2において、1,4−ブタンジオール、DURANOLT5650Jに変えて1,4−ブタンジアミン、JEFFERMIN600(商品名、ハンツマン社製)を用いたこと以外は同様の方法でオクタンに分散された10%ポリウレアラテックスを得た。得られたポリマーの質量平均分子量は31,200、ガラス転移温度は32℃、ラテックスの平均粒子径は250nmであった。
D−4:ポリアミドラテックス(イソフタル酸/BGA/JEFFERMIN600/EPOL50/20/27/3モル%)10%オクタン分散液
Figure 2018088306
200mLの3口フラスコに、イソフタル酸6.6gを加えテトラヒドロフラン100mLに溶解させた。これを5℃に冷却した。これに1,4−ブタンジアミン1.7gとJEFFERMIN600 15.2gのTHF200mL溶液を1時間かけて滴下した。室温で1時間撹拌したのちEPOL 7.5gを加えてさらに50℃で3時間加熱撹拌した。得られたポリマー溶液をオクタンに滴下、分散させて10%ポリアミドラテックスを得た。得られたポリマーの質量平均分子量は58,000、ガラス転移温度は−5℃、ラテックスの平均粒子径は250nmであった。
D−5:ポリイミドラテックス(6FDA/6FMPA/EPOL−TMA)=40/50/10モル%)10%オクタン分散液
Figure 2018088306
200mL3つ口フラスコに6FDA(4,4'−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物)2.6g、EPOL−TMA(EPOLのトリメリット酸無水物変性体)5.0gを加えてTHF50mLに均一に撹拌した。これに6FMPA(2,2−ビス(3−アミノ−4−メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン)2.6gのTHF50mL溶液を滴下してさらに50℃で2時間加熱撹拌してポリアミック酸を合成した。これに無水酢酸1.6gとピリジン0.5gを加えて80℃で6時間加熱撹拌を行いアミック酸の脱水反応によりポリイミド溶液を得た。このポリマー溶液をオクタンに滴下、分散させて10%ポリイミドラテックスを得た。得られたポリマーの質量平均分子量は79,100、ガラス転移温度は45℃、ラテックスの平均粒子径は420nmであった。
PMMA:ポリメタクリル酸メチル(Mw(質量平均分子量):100,000(Aldrich社製))
PSt:ポリスチレン(Mw:100,000(Aldrich社製))
Li/P/S:上記で合成したLi−P−S系ガラス
表1から明らかなように、本発明の固体電解質組成物は、酸素濃度が高い状態(乾燥空気下)で保管した試験において良好なイオン伝導度の低下抑制効果を示しており、酸素による硫化物系無機固体電解質の劣化が少なく、イオン伝導度の維持率が高いことが分かった。
−正極用組成物P−1の調製−
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径3mmのジルコニアビーズを50個投入し、固体電解質組成物S−1 4.4gを加えた。これに正極活物質LCOを3.2g加え、その後、この容器を遊星ボールミルP−7(フリッチュ社製)にセットし、温度25℃、回転数100rpmで10分間攪拌を続け正極用組成物P−1を調製した。
正極用組成物の組成は、固体電解質組成物S−1の組成に正極活物質を合わせたものであるので、下記表2では固体電解質組成物S−1と正極活物質により正極用組成物P−1の組成を示している。
下記表2に、固体電解質組成物の組成をまとめて記載する。
下記表2に示す組成に変更したこと以外は、正極用組成物P−1と同様にして、正極用組成物P−2〜P−10およびHP−1〜HP−4を調製した。
ここで、正極用組成物P−1〜P−10が本発明の固体電解質組成物であり、正極用組成物HP−1〜HP−4が比較の固体電解質組成物である。
Figure 2018088306
<表の注>
LCO:LiCoO
LMO:LiMn
NCA:LiNi0.85Co0.10Al0.05
NMC:LiNi1/3Co1/3Mn1/3
−負極用組成物の調製−
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径3mmのジルコニアビーズを50個投入し、固体電解質組成物(S−1)4.4gを加えた。これに負極活物質としてLTO(LiTi12)を3.2g加え、その後、この容器を遊星ボールミルP−7(フリッチュ社製)にセットし、温度25℃、回転数100rpmで10分間攪拌を続け負極用組成物N−1を調製した。
下記表3に、固体電解質組成物の組成をまとめて記載する。
下記表3に示す組成に変更したこと以外は、負極用組成物N−1と同様にして、負極用組成物N−2〜N−10および負極用組成物HN−1〜HN−4を調製した。
ここで、負極用組成物N−1〜N−10が本発明の固体電解質組成物であり、負極用組成物HN−1〜HN−4が比較の固体電解質組成物である。
Figure 2018088306
<表の注>
LTO:LiTi12
<全固体二次電池シートの作製>
表3に示す負極用組成物を集電体であるステンレス鋼(SUS)箔(厚さ20μm)上に塗布し、80℃で20分間乾燥することにより負極層を形成した。さらにこの負極層上に表1に示す固体電解質組成物を塗布し、80℃で1時間乾燥することにより固体電解質層を形成した。
一方、表2に示す正極用組成物を集電体であるアルミニウム箔(厚さ30μm)上に塗布し、80℃で1時間乾燥することにより正極層を形成した。
この2枚(負極シートと正極シート)を張り合わせることにより、負極層、固体電解質層、正極層をこの順に含む全固体二次電池シートを得た。
各層の構成の組み合わせを下記表4に示す。
−全固体二次電池の製造−
上記で製造した全固体二次電池シート17を直径14.5mmの円板状に切り出し、図3に示すように、スペーサーとワッシャー(いずれも図3に示されていない。)を組み込んだステンレス製の2032型コインケース16に入れて、アルゴンガスを封入しトルクレンチで8ニュートン(N)の力で締め付け、図1に示す層構成を有する全固体二次電池18を製造した。
<評価>
上記で作製した実施例及び比較例の全固体二次電池に対して以下の評価を行った。評価結果を下記表4に示す。
−電池電圧−
上記で作製した全固体二次電池の電池電圧を、東洋システム社製の充放電評価装置「TOSCAT−3000(商品名)」により測定した。
充電は、電流密度2A/mで電池電圧が4.2Vに達するまで行い、4.2Vに到達後は、電流密度が0.2A/m未満となるまで、4.2Vでの定電圧充電を実施した。放電は、電流密度2A/mで電池電圧が3.0Vに達するまで行った。これを1サイクルとして3サイクル繰り返して行い、3サイクル目の5mAh/g放電後の電池電圧を読み取った。
以下の評価基準で評価した。なお、ランクA〜Cが合格レベルである。
<評価基準>
A:フレッシュ品に対する2週間保存後の全固体二次電池の電圧の低下率が10%以下
B:フレッシュ品に対する2週間保存後の全固体二次電池の電圧の低下率が10%を超え30%以下
C:フレッシュ品に対する2週間保存後の全固体二次電池の電圧の低下率が30%を超え50%以下
D:フレッシュ品に対する2週間保存後の全固体二次電池の電圧の低下率が50%を超え90%以下
E:電池駆動せず。
フレッシュ品:作製後24時間経過前の全固体二次電池シートを用いて作製した全固体二次電池
2週間保存品:上記作製した負極シートと正極シートを、張り合わせる前に、それぞれ露点−70℃の乾燥空気下で30日間保管した。保管後、負極シートと正極シートを張り合わせて得た全固体二次電池シートを用いて作製した全固体二次電池
Figure 2018088306
表4から明らかなように、比較例の全固体二次電池はいずれも電池評価が合格レベルに達しなかった。
これに対して、本発明の全固体二次電池は、全て電池評価が合格レベルであった。
電池No.101〜125と電池No.c104の結果から、酸化防止剤を用いても、本発明に規定のバインダーを用いない全固体二次電池は、電池評価が合格レベルに達しないことがわかる。この理由は以下のように考えられる。電池No.c104では、酸化防止剤により、硫化物系無機固体電解質の経時による酸化劣化が抑制されるが、バインダーに対しては、このような効果は生じない。これに対して、本発明に規定のバインダーを用いると固体粒子間の結着性がより向上し、さらに、硫化物系無機固体電解質の経時による酸化劣化が抑制されることと合わせて、バインダーの酸化劣化も抑制されることにより、全固体二次電池の性能が、所定期間保管後も優れる。
1 負極集電体
2 負極活物質層
3 固体電解質層
4 正極活物質層
5 正極集電体
6 作動部位
10 全固体二次電池
11 上部支持板
12 下部支持板
13 コイン型治具
14 コインケース
15 乾燥粉末
S ネジ
16 2032型コインケース
17 全固体二次電池シート
18 全固体二次電池

Claims (11)

  1. 周期律表第1族又は第2族に属する金属のイオンの伝導性を有する硫化物系無機固体電解質(A)と、酸化防止剤(B)と、分散媒(C)と、バインダー(D)とを含有する固体電解質組成物であって、前記バインダー(D)がポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミドおよび/またはポリエステルを含む、固体電解質組成物。
  2. 前記酸化防止剤(B)が、フェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤もしくは硫黄系酸化防止剤、またはこれらの酸化防止剤の2種以上を含む、請求項1に記載の固体電解質組成物。
  3. 前記フェノール系酸化防止剤が下記一般式(1)で表され、前記アミン系酸化防止剤が下記一般式(2)で表される、請求項2に記載の固体電解質組成物。
    Figure 2018088306
    一般式(1)中、R11は水素原子、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を示す。R12〜R15は各々独立に、水素原子、アルキル基またはヒドロキシ基を示す。Lは(m1+n1)価の基を示す。m1は0以上の整数を示し、n1は1以上の整数を示す。
    一般式(2)中、R21は水素原子、アルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を示す。R22〜R29は各々独立に、水素原子またはアルキル基を示す。Lは(m2+n2)価の基を示す。m2は0以上の整数を示し、n2は1以上の整数を示す。Xは水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基または酸素ラジカルを示す。
  4. 前記酸化防止剤(B)の濃度が、全固形分中1ppm〜100,000ppmである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体電解質組成物。
  5. 前記分散媒(C)が、炭化水素溶媒、ケトン化合物溶媒、エーテル化合物溶媒、エステル化合物溶媒もしくはアルコール化合物溶媒、またはこれらの溶媒の2種以上を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体電解質組成物。
  6. 活物質(E)を含有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体電解質組成物。
  7. 前記バインダー(D)が、平均粒子径10nm〜50μmのポリマー粒子である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の固体電解質組成物。
  8. 周期律表第1族又は第2族に属する金属のイオンの伝導性を有する硫化物系無機固体電解質(A)と、酸化防止剤(B)と、バインダー(D)とを含む固体電解質含有シートであって、
    前記バインダー(D)が、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミドおよび/またはポリエステルを含む、固体電解質含有シート。
  9. 正極活物質層、負極活物質層および固体電解質層を具備する全固体二次電池であって、前記正極活物質層、前記負極活物質層および前記固体電解質層の少なくとも1層が、請求項8に記載の固体電解質含有シートである、全固体二次電池。
  10. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の固体電解質組成物を基材上に塗布し、塗膜を形成する工程を含む、固体電解質含有シートの製造方法。
  11. 請求項10に記載の製造方法を介して全固体二次電池を製造する、全固体二次電池の製造方法。
JP2016229795A 2016-11-28 2016-11-28 固体電解質組成物、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池、ならびに、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池の製造方法 Pending JP2018088306A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016229795A JP2018088306A (ja) 2016-11-28 2016-11-28 固体電解質組成物、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池、ならびに、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016229795A JP2018088306A (ja) 2016-11-28 2016-11-28 固体電解質組成物、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池、ならびに、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018088306A true JP2018088306A (ja) 2018-06-07

Family

ID=62494387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016229795A Pending JP2018088306A (ja) 2016-11-28 2016-11-28 固体電解質組成物、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池、ならびに、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018088306A (ja)

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020059091A1 (ja) * 2018-09-20 2020-03-26 サン電子工業株式会社 電解コンデンサ
JP2020061305A (ja) * 2018-10-11 2020-04-16 古河機械金属株式会社 硫化物系無機固体電解質材料用の五硫化二リン組成物
JP2020061304A (ja) * 2018-10-11 2020-04-16 古河機械金属株式会社 硫化物系無機固体電解質材料用の五硫化二リン組成物
JP2020061302A (ja) * 2018-10-11 2020-04-16 古河機械金属株式会社 硫化物系無機固体電解質材料用の五硫化二リン組成物
JP2020061303A (ja) * 2018-10-11 2020-04-16 古河機械金属株式会社 硫化物系無機固体電解質材料用の五硫化二リン組成物
WO2020124742A1 (zh) * 2018-12-18 2020-06-25 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种含有受阻胺结构的聚合物在二次锂电池中的应用
WO2020137434A1 (ja) 2018-12-28 2020-07-02 日本ゼオン株式会社 全固体二次電池用バインダー組成物
WO2020138122A1 (ja) * 2018-12-27 2020-07-02 富士フイルム株式会社 固体電解質組成物、固体電解質含有シート及び全固体二次電池、並びに、固体電解質含有シート及び全固体二次電池の製造方法
WO2021054220A1 (ja) * 2019-09-17 2021-03-25 出光興産株式会社 固体電解質の製造方法及び電解質前駆体
JPWO2021060542A1 (ja) * 2019-09-27 2021-04-01
KR20210058956A (ko) * 2018-10-15 2021-05-24 후지필름 가부시키가이샤 전극용 조성물, 전고체 이차 전지용 전극 시트와 전고체 이차 전지, 및 전극용 조성물, 전고체 이차 전지용 전극 시트와 전고체 이차 전지의 각 제조 방법
KR20210062057A (ko) * 2018-10-15 2021-05-28 후지필름 가부시키가이샤 전극용 조성물, 전고체 이차 전지용 전극 시트와 전고체 이차 전지, 및 전극용 조성물, 전고체 이차 전지용 전극 시트와 전고체 이차 전지의 각 제조 방법
CN112909330A (zh) * 2019-12-04 2021-06-04 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种自支撑超薄硫化物电解质片、其制备方法及其应用
CN113161614A (zh) * 2021-05-19 2021-07-23 杭州华越新材料有限公司 一种锂离子电池电解液
WO2021187273A1 (ja) * 2020-03-17 2021-09-23 Jsr株式会社 全固体二次電池用バインダー組成物、全固体二次電池用スラリー、全固体二次電池用固体電解質シート及びその製造方法、並びに全固体二次電池及びその製造方法
US11211670B2 (en) 2019-02-22 2021-12-28 Fujifilm Business Innovation Corp. All-solid-state battery
WO2021261526A1 (ja) * 2020-06-26 2021-12-30 富士フイルム株式会社 無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池、並びに、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の製造方法
CN114144907A (zh) * 2019-08-30 2022-03-04 富士胶片株式会社 电极用组合物的制造法、全固态二次电池用电极片的制造法及全固态二次电池的制造法
WO2022065036A1 (ja) * 2020-09-25 2022-03-31 大日本印刷株式会社 蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイス

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006025600A1 (ja) * 2004-09-03 2006-03-09 Nippon Shokubai Co., Ltd. リチウム2次電池用正極材料組成物の保存方法
JP2010254951A (ja) * 2009-03-31 2010-11-11 Hitachi Chem Co Ltd 電子部品用液状樹脂組成物及び電子部品装置
JP2011054439A (ja) * 2009-09-02 2011-03-17 Nippon Zeon Co Ltd 全固体二次電池
JP2013008611A (ja) * 2011-06-27 2013-01-10 Nippon Zeon Co Ltd 全固体二次電池
JP2014532962A (ja) * 2011-10-28 2014-12-08 ルブリゾル アドバンスド マテリアルズ, インコーポレイテッド 電気化学セルのためのポリウレタンに由来する電解質系
JP2015501519A (ja) * 2011-10-28 2015-01-15 ルブリゾル アドバンスド マテリアルズ, インコーポレイテッド 電気化学セルのためのポリウレタンに由来する電極バインダー組成物およびその電極
JP2016181448A (ja) * 2015-03-24 2016-10-13 富士フイルム株式会社 硫化物系固体電解質組成物、電池用電極シートおよびその製造方法、並びに、全固体二次電池およびその製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006025600A1 (ja) * 2004-09-03 2006-03-09 Nippon Shokubai Co., Ltd. リチウム2次電池用正極材料組成物の保存方法
JP2010254951A (ja) * 2009-03-31 2010-11-11 Hitachi Chem Co Ltd 電子部品用液状樹脂組成物及び電子部品装置
JP2011054439A (ja) * 2009-09-02 2011-03-17 Nippon Zeon Co Ltd 全固体二次電池
JP2013008611A (ja) * 2011-06-27 2013-01-10 Nippon Zeon Co Ltd 全固体二次電池
JP2014532962A (ja) * 2011-10-28 2014-12-08 ルブリゾル アドバンスド マテリアルズ, インコーポレイテッド 電気化学セルのためのポリウレタンに由来する電解質系
JP2015501519A (ja) * 2011-10-28 2015-01-15 ルブリゾル アドバンスド マテリアルズ, インコーポレイテッド 電気化学セルのためのポリウレタンに由来する電極バインダー組成物およびその電極
JP2016181448A (ja) * 2015-03-24 2016-10-13 富士フイルム株式会社 硫化物系固体電解質組成物、電池用電極シートおよびその製造方法、並びに、全固体二次電池およびその製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
田淵雅人ほか: "全固体型リチウムイオン電池の開発(VIII)−フェノール系酸化防止剤による正極特性の改善−", 電力中央研究所報告, vol. Q11017, JPN7019003830, 2012, pages 1 - 14, ISSN: 0004262654 *

Cited By (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11380493B2 (en) 2018-09-20 2022-07-05 Sun Electronic Industries Corp. Electrolytic capacitor
JPWO2020059091A1 (ja) * 2018-09-20 2021-08-30 サン電子工業株式会社 電解コンデンサ
WO2020059091A1 (ja) * 2018-09-20 2020-03-26 サン電子工業株式会社 電解コンデンサ
JP2020061305A (ja) * 2018-10-11 2020-04-16 古河機械金属株式会社 硫化物系無機固体電解質材料用の五硫化二リン組成物
JP2020061304A (ja) * 2018-10-11 2020-04-16 古河機械金属株式会社 硫化物系無機固体電解質材料用の五硫化二リン組成物
JP2020061302A (ja) * 2018-10-11 2020-04-16 古河機械金属株式会社 硫化物系無機固体電解質材料用の五硫化二リン組成物
JP2020061303A (ja) * 2018-10-11 2020-04-16 古河機械金属株式会社 硫化物系無機固体電解質材料用の五硫化二リン組成物
KR102614214B1 (ko) * 2018-10-15 2023-12-14 후지필름 가부시키가이샤 전극용 조성물, 전고체 이차 전지용 전극 시트와 전고체 이차 전지, 및 전극용 조성물, 전고체 이차 전지용 전극 시트와 전고체 이차 전지의 각 제조 방법
KR20210058956A (ko) * 2018-10-15 2021-05-24 후지필름 가부시키가이샤 전극용 조성물, 전고체 이차 전지용 전극 시트와 전고체 이차 전지, 및 전극용 조성물, 전고체 이차 전지용 전극 시트와 전고체 이차 전지의 각 제조 방법
KR20210062057A (ko) * 2018-10-15 2021-05-28 후지필름 가부시키가이샤 전극용 조성물, 전고체 이차 전지용 전극 시트와 전고체 이차 전지, 및 전극용 조성물, 전고체 이차 전지용 전극 시트와 전고체 이차 전지의 각 제조 방법
KR102618095B1 (ko) * 2018-10-15 2023-12-27 후지필름 가부시키가이샤 전극용 조성물, 전고체 이차 전지용 전극 시트와 전고체 이차 전지, 및 전극용 조성물, 전고체 이차 전지용 전극 시트와 전고체 이차 전지의 각 제조 방법
WO2020124742A1 (zh) * 2018-12-18 2020-06-25 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种含有受阻胺结构的聚合物在二次锂电池中的应用
CN113228343A (zh) * 2018-12-27 2021-08-06 富士胶片株式会社 固体电解质组合物、含固体电解质的片材及全固态二次电池、以及含固体电解质的片材及全固态二次电池的制造方法
JP7096366B2 (ja) 2018-12-27 2022-07-05 富士フイルム株式会社 固体電解質組成物、固体電解質含有シート及び全固体二次電池、並びに、固体電解質含有シート及び全固体二次電池の製造方法
WO2020138122A1 (ja) * 2018-12-27 2020-07-02 富士フイルム株式会社 固体電解質組成物、固体電解質含有シート及び全固体二次電池、並びに、固体電解質含有シート及び全固体二次電池の製造方法
JPWO2020138122A1 (ja) * 2018-12-27 2021-09-30 富士フイルム株式会社 固体電解質組成物、固体電解質含有シート及び全固体二次電池、並びに、固体電解質含有シート及び全固体二次電池の製造方法
KR20210110297A (ko) 2018-12-28 2021-09-07 니폰 제온 가부시키가이샤 전고체 이차 전지용 바인더 조성물
EP3904406A4 (en) * 2018-12-28 2022-09-28 Zeon Corporation BINDER COMPOSITION FOR SOLID STATE SECONDARY BATTERIES
WO2020137434A1 (ja) 2018-12-28 2020-07-02 日本ゼオン株式会社 全固体二次電池用バインダー組成物
US11211670B2 (en) 2019-02-22 2021-12-28 Fujifilm Business Innovation Corp. All-solid-state battery
CN114144907B (zh) * 2019-08-30 2024-03-08 富士胶片株式会社 电极用组合物的制造法、全固态二次电池用电极片的制造法及全固态二次电池的制造法
CN114144907A (zh) * 2019-08-30 2022-03-04 富士胶片株式会社 电极用组合物的制造法、全固态二次电池用电极片的制造法及全固态二次电池的制造法
JP7428721B2 (ja) 2019-09-17 2024-02-06 出光興産株式会社 固体電解質の製造方法及び電解質前駆体
WO2021054220A1 (ja) * 2019-09-17 2021-03-25 出光興産株式会社 固体電解質の製造方法及び電解質前駆体
JPWO2021054220A1 (ja) * 2019-09-17 2021-03-25
WO2021060542A1 (ja) * 2019-09-27 2021-04-01 富士フイルム株式会社 無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート、全固体二次電池用電極シート及び全固体二次電池、並びに、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の製造方法
JP7301141B2 (ja) 2019-09-27 2023-06-30 富士フイルム株式会社 無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート、全固体二次電池用電極シート及び全固体二次電池、並びに、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の製造方法
JPWO2021060542A1 (ja) * 2019-09-27 2021-04-01
CN112909330B (zh) * 2019-12-04 2023-01-17 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种自支撑超薄硫化物电解质片、其制备方法及其应用
CN112909330A (zh) * 2019-12-04 2021-06-04 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种自支撑超薄硫化物电解质片、其制备方法及其应用
WO2021187273A1 (ja) * 2020-03-17 2021-09-23 Jsr株式会社 全固体二次電池用バインダー組成物、全固体二次電池用スラリー、全固体二次電池用固体電解質シート及びその製造方法、並びに全固体二次電池及びその製造方法
WO2021261526A1 (ja) * 2020-06-26 2021-12-30 富士フイルム株式会社 無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池、並びに、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の製造方法
JP7407286B2 (ja) 2020-06-26 2023-12-28 富士フイルム株式会社 無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池、並びに、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の製造方法
JP7047994B1 (ja) * 2020-09-25 2022-04-05 大日本印刷株式会社 蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイス
WO2022065036A1 (ja) * 2020-09-25 2022-03-31 大日本印刷株式会社 蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイス
CN113161614A (zh) * 2021-05-19 2021-07-23 杭州华越新材料有限公司 一种锂离子电池电解液

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2018088306A (ja) 固体電解質組成物、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池、ならびに、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池の製造方法
CN108432024B (zh) 固体电解质组合物、全固态二次电池及其制造法、该电池用片、该电池用电极片及其制造法
WO2017141735A1 (ja) 固体電解質組成物、全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池、並びに、全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池の製造方法
JP6295332B2 (ja) 全固体二次電池、固体電解質組成物、これを用いた電池用電極シート、電池用電極シートの製造方法および全固体二次電池の製造方法
WO2017099248A1 (ja) 固体電解質組成物、バインダー粒子、全固体二次電池用シート、全固体二次電池用電極シート及び全固体二次電池、並びに、これらの製造方法
US20190207253A1 (en) Electrode layer material, electrode sheet for all-solid state secondary battery, all-solid state secondary battery, and methods for manufacturing electrode sheet for all-solid state secondary battery and all-solid state secondary battery
JP6615313B2 (ja) 固体電解質組成物、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池、ならびに固体電解質組成物、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池の製造方法
WO2016017759A1 (ja) 全固体二次電池、固体電解質組成物、これを用いた電池用電極シート、電池用電極シートの製造方法および全固体二次電池の製造方法
JP6621443B2 (ja) 固体電解質組成物、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池ならびに固体電解質含有シートおよび全固体二次電池の製造方法
JPWO2018043382A1 (ja) 固体電解質組成物、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池ならびに固体電解質含有シートおよび全固体二次電池の製造方法
WO2015147281A1 (ja) 全固体二次電池、これに用いる固体電解質組成物および電池用電極シート、ならびに電池用電極シートおよび全固体二次電池の製造方法
JP6572063B2 (ja) 全固体二次電池、全固体二次電池用電極シート及びこれらの製造方法
JP6839264B2 (ja) 固体電解質含有シート、固体電解質組成物および全固体二次電池、ならびに、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池の製造方法
JPWO2017199821A1 (ja) 固体電解質組成物、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池ならびに固体電解質含有シートおよび全固体二次電池の製造方法
JP7008080B2 (ja) 固体電解質組成物、固体電解質含有シート及び全固体二次電池並びに固体電解質含有シート及び全固体二次電池の製造方法
JP6740350B2 (ja) 固体電解質組成物、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池ならびに固体電解質含有シートおよび全固体二次電池の製造方法
JP6587555B2 (ja) 固体電解質組成物、これを用いた全固体二次電池用シートおよび全固体二次電池ならびにこれらの製造方法
WO2019203334A1 (ja) 固体電解質組成物、全固体二次電池用シート、及び全固体二次電池、並びに、全固体二次電池用シート若しくは全固体二次電池の製造方法
JP6709134B2 (ja) ポリマー、固体電解質、固体電解質組成物、無機固体電解質組成物、固体電解質含有シート、二次電池、全固体二次電池、固体電解質含有シートの製造方法、無機固体電解質含有シートの製造方法、二次電池の製造方法および全固体二次電池の製造方法
JP6623083B2 (ja) 固体電解質組成物、これを用いた全固体二次電池用シートおよび全固体二次電池ならびにこれらの製造方法
JP2018037230A (ja) 全固体二次電池用負極シートおよび全固体二次電池の製造方法
JP2018037229A (ja) 固体電解質組成物、固体電解質含有シートおよび全固体二次電池ならびに固体電解質含有シートおよび全固体二次電池の製造方法
JP7096367B2 (ja) 固体電解質組成物、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池、並びに、全固体二次電池用シート若しくは全固体二次電池の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190226

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20190226

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20191108

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191203

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200129

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200519