JP2018156835A - Method for manufacturing inorganic material - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an inorganic material, which enables a continuous process and is superior in productivity.SOLUTION: A method for manufacturing an inorganic material according to the present invention is one for manufacturing an inorganic material to be obtained by causing two or more kinds of inorganic compounds to chemically react with each other by a mechanical treatment. The method comprises: a preparation step of preparing an inorganic composition including the two or more inorganic compounds; and a vitrification step of performing a mechanical treatment on the inorganic composition by a pulverizer arranged to utilize a combination of a shear stress and a compressive stress, thereby vitrifying the inorganic composition while causing the two or more inorganic compounds to chemically react with each other.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、無機材料の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an inorganic material.

リチウムイオン電池は、一般的に、携帯電話やノートパソコン等の小型携帯機器の電源として使用されている。また、最近では小型携帯機器以外に、電気自動車や電力貯蔵等の電源としてもリチウムイオン電池は使用され始めている。   Lithium ion batteries are generally used as a power source for small portable devices such as mobile phones and notebook computers. Recently, in addition to small portable devices, lithium ion batteries have begun to be used as power sources for electric vehicles and power storage.

現在市販されているリチウムイオン電池には、可燃性の有機溶媒を含む電解液が使用されている。一方、電解液を固体電解質に変えて、電池を全固体化したリチウムイオン電池(以下、全固体型リチウムイオン電池とも呼ぶ。)は、電池内に可燃性の有機溶媒を用いないので、安全装置の簡素化が図れ、製造コストや生産性に優れると考えられている。このような固体電解質に用いられる固体電解質材料としては、例えば、硫化物系固体電解質材料が知られている。   An electrolyte solution containing a flammable organic solvent is used in a lithium ion battery currently on the market. On the other hand, a lithium ion battery (hereinafter also referred to as an all-solid-state lithium ion battery) in which the electrolyte is changed to a solid electrolyte to make the battery completely solid does not use a flammable organic solvent in the battery. It is considered that the manufacturing cost and productivity are excellent. As a solid electrolyte material used for such a solid electrolyte, for example, a sulfide-based solid electrolyte material is known.

例えば、特許文献1(特開2016−27545号)には、CuKα線を用いたX線回折測定における2θ=29.86°±1.00°の位置にピークを有し、Li2y+3PS(0.1≦y≦0.175)の組成を有することを特徴とする硫化物系固体電解質材料が記載されている。 For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2016-27545) has a peak at a position of 2θ = 29.86 ° ± 1.00 ° in X-ray diffraction measurement using CuKα rays, and Li 2y + 3 PS 4 ( A sulfide-based solid electrolyte material having a composition of 0.1 ≦ y ≦ 0.175) is described.

特開2016−27545号JP 2016-27545 A

無機固体電解質材料は、一般的に、無機固体電解質材料の原料となる2種以上の無機化合物を含有する無機組成物を、ボールミルやビーズミル等を用いて機械的処理することによりガラス化する工程を経て得られる。
ここで、ボールミルやビーズミルとは、セラミックス材料等から形成された硬質のボールやビーズと無機組成物とを円筒形の容器に入れて回転させ、無機組成物に対し硬質のボールやビーズを衝突させてエネルギーを与えることで、無機組成物をガラス化する装置である。
しかし、ボールミルやビーズミル等を用いて無機組成物をガラス化する方法では、容器内の壁面に無機組成物が付着してしまうため、機械的処理を一定時間行った後に、一度容器を開けて壁面に付着した無機組成物をそぎ落とす必要があった。さらに、無機組成物のガラス化が終了した後に、ガラス化した無機組成物をボールミルやビーズミル等から分離する操作が必要であった。
以上から、本発明者らの検討によれば、ボールミルやビーズミル等を用いて無機組成物を機械的処理することによりガラス化する工程は連続的に行うことが難しく、非常に時間がかかり生産性が悪いことが明らかになった。すなわち、上記のような無機組成物を機械的処理することによりガラス化する工程を含む無機材料の製造方法は連続プロセスに適さず、工業的生産には向いていなかった。
In general, an inorganic solid electrolyte material is a process of vitrifying an inorganic composition containing two or more inorganic compounds as raw materials for an inorganic solid electrolyte material by mechanical treatment using a ball mill or a bead mill. It is obtained through.
Here, a ball mill or a bead mill is a hard ball or bead formed from a ceramic material or the like and an inorganic composition placed in a cylindrical container and rotated so that the hard ball or bead collides with the inorganic composition. This is a device that vitrifies the inorganic composition by applying energy.
However, in the method in which the inorganic composition is vitrified using a ball mill, a bead mill, etc., the inorganic composition adheres to the wall surface in the container. It was necessary to scrape off the inorganic composition adhering to the surface. Furthermore, after the vitrification of the inorganic composition is completed, an operation for separating the vitrified inorganic composition from a ball mill, a bead mill or the like is necessary.
From the above, according to the study by the present inventors, it is difficult to continuously vitrify the inorganic composition by mechanically processing it using a ball mill, a bead mill or the like, which is very time consuming and productive. It became clear that it was bad. That is, the manufacturing method of the inorganic material including the step of vitrifying the inorganic composition as described above is not suitable for a continuous process and is not suitable for industrial production.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、連続プロセスが可能で生産性に優れた無機材料の製造方法を提供するものである。   This invention is made | formed in view of the said situation, and provides the manufacturing method of the inorganic material in which the continuous process was possible and excellent in productivity.

本発明者らは上記課題を達成すべく鋭意検討を重ねた。その結果、せん断応力および圧縮応力を組み合わせた粉砕装置を用いて無機組成物のガラス化工程をおこなうことにより、連続プロセスが可能となり無機材料の生産性を向上できることを見出して本発明を完成するに至った。   The present inventors have intensively studied to achieve the above-mentioned problems. As a result, it was found that by performing a vitrification process of an inorganic composition using a pulverizing apparatus that combines shear stress and compressive stress, a continuous process becomes possible and productivity of the inorganic material can be improved, thereby completing the present invention. It came.

本発明によれば、
2種以上の無機化合物を機械的処理により化学反応させることにより得られる無機材料を製造するための製造方法であって、
2種以上の無機化合物を含む無機組成物を準備する準備工程と、
せん断応力および圧縮応力を組み合わせた粉砕装置を用いて、上記無機組成物を機械的処理することにより、2種以上の上記無機化合物を化学反応させながら上記無機組成物をガラス化するガラス化工程と、
を含む無機材料の製造方法が提供される。
According to the present invention,
A production method for producing an inorganic material obtained by chemically reacting two or more kinds of inorganic compounds by mechanical treatment,
A preparation step of preparing an inorganic composition containing two or more inorganic compounds;
A vitrification step of vitrifying the inorganic composition while chemically reacting two or more of the inorganic compounds by mechanically treating the inorganic composition using a pulverizing apparatus that combines shear stress and compressive stress. ,
A method for producing an inorganic material comprising

本発明によれば、連続プロセスが可能で生産性に優れた無機材料の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the continuous process is possible and the manufacturing method of the inorganic material excellent in productivity can be provided.

本発明に係る実施形態の粉砕装置の構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the structure of the grinding | pulverization apparatus of embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態の粉砕装置の構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the structure of the grinding | pulverization apparatus of embodiment which concerns on this invention.

以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には共通の符号を付し、適宜説明を省略する。数値範囲の「A〜B」は特に断りがなければ、A以上B以下を表す。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings, similar constituent elements are denoted by common reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate. “A to B” in the numerical range represents A or more and B or less unless otherwise specified.

はじめに、本実施形態に係る無機材料の製造方法について説明する。
本実施形態に係る無機材料の製造方法は、2種以上の無機化合物を機械的処理により化学反応させることにより得られる無機材料を製造するための製造方法であって、2種以上の無機化合物を含む無機組成物を準備する準備工程(A)と、せん断応力および圧縮応力を組み合わせた粉砕装置を用いて、上記無機組成物を機械的処理することにより、2種以上の上記無機化合物を化学反応させながら上記無機組成物をガラス化するガラス化工程(B)と、を含む。
First, the manufacturing method of the inorganic material which concerns on this embodiment is demonstrated.
The manufacturing method of the inorganic material which concerns on this embodiment is a manufacturing method for manufacturing the inorganic material obtained by making 2 or more types of inorganic compounds chemically react by mechanical treatment, Comprising: 2 or more types of inorganic compounds are used. Using the preparatory process (A) which prepares the inorganic composition containing, and the grinding | pulverization apparatus which combined the shear stress and the compressive stress, the said inorganic composition is mechanically processed, and two or more said inorganic compounds are chemically reacted. Vitrification step (B) for vitrifying the inorganic composition.

本実施形態に係る無機材料の製造方法によれば、せん断応力および圧縮応力を組み合わせた粉砕装置を用いることにより、ボールミルやビーズミル等を用いる必要がなく、製造工程の途中で容器内の壁面から無機組成物をそぎ落とす操作や、ガラス化した無機組成物をボールミルやビーズミル等から分離する操作等が不要となり、連続的な機械的処理が可能となる。また、せん断応力および圧縮応力を組み合わせることにより無機組成物のガラス化を十分に進めることができる。
以上から、本実施形態に係る無機材料の製造方法は、連続的に無機組成物のガラス化をおこなうことが可能である。すなわち、本実施形態に係る無機材料の製造方法は、連続プロセスが可能で生産性に優れている。
According to the method for producing an inorganic material according to the present embodiment, it is not necessary to use a ball mill, a bead mill, or the like by using a pulverizing apparatus that combines shear stress and compressive stress, and the inorganic material is inorganic from the wall surface in the container during the production process. The operation of scraping off the composition and the operation of separating the vitrified inorganic composition from a ball mill, a bead mill or the like are unnecessary, and continuous mechanical treatment is possible. Moreover, vitrification of an inorganic composition can fully be advanced by combining a shear stress and a compressive stress.
As mentioned above, the manufacturing method of the inorganic material which concerns on this embodiment can vitrify an inorganic composition continuously. That is, the inorganic material manufacturing method according to the present embodiment is capable of a continuous process and is excellent in productivity.

以下、各工程について詳細に説明する。   Hereinafter, each step will be described in detail.

(無機組成物を準備する工程(A))
はじめに、2種以上の無機化合物を含む無機組成物を準備する。
無機化合物としては機械的処理により互いに化学反応して新たな無機材料を生成する化合物を2種以上用いる。これらの無機化合物は、生成させる無機材料に応じて適宜選択することができる。
なお、本実施形態において、「機械的処理により互いに化学反応して新たな無機材料を生成する」とは、機械的処理によって、共存する2種以上の無機化合物が化学反応して、新たな無機材料が生成することを意味する。
(Step of preparing an inorganic composition (A))
First, an inorganic composition containing two or more inorganic compounds is prepared.
As the inorganic compound, two or more compounds that chemically react with each other by mechanical treatment to generate a new inorganic material are used. These inorganic compounds can be appropriately selected according to the inorganic material to be generated.
In the present embodiment, “to generate a new inorganic material by chemical reaction with each other by mechanical treatment” means that two or more kinds of coexisting inorganic compounds chemically react with each other by mechanical treatment to form a new inorganic material. It means that material is produced.

上記無機組成物は、例えば、生成させる無機材料が所望の組成比になるように、原料である2種以上の無機化合物を所定のモル比で混合することにより得ることができる。
2種以上の無機化合物を混合する方法としては各無機化合物を均一に混合できる混合方法であれば特に限定されないが、例えば、ボールミル、ビーズミル、振動ミル、打撃粉砕装置、ミキサー(パグミキサー、リボンミキサー、タンブラーミキサー、ドラムミキサー、V型混合器等)、ニーダー、2軸ニーダー、気流粉砕機等を用いて混合することができる。
各無機化合物を混合するときの攪拌速度や処理時間、温度、反応圧力、混合物に加えられる重力加速度等の混合条件は、混合物の処理量によって適宜決定することができる。
The inorganic composition can be obtained, for example, by mixing two or more inorganic compounds as raw materials at a predetermined molar ratio so that the inorganic material to be generated has a desired composition ratio.
The method of mixing two or more inorganic compounds is not particularly limited as long as each inorganic compound can be mixed uniformly. For example, a ball mill, a bead mill, a vibration mill, a blow mill, a mixer (pug mixer, ribbon mixer) Tumbler mixer, drum mixer, V-type mixer, etc.), kneader, biaxial kneader, airflow crusher, etc.
Mixing conditions such as agitation speed, processing time, temperature, reaction pressure, and gravitational acceleration applied to the mixture when mixing each inorganic compound can be appropriately determined depending on the amount of the mixture treated.

生成させる無機材料としては特に限定されないが、例えば、無機固体電解質材料、正極活物質、負極活物質等が挙げられる。
生成させる無機固体電解質材料としては特に限定されないが、硫化物系無機固体電解質材料、酸化物系無機固体電解質材料、その他のリチウム系無機固体電解質材料等を挙げることができる。これらの中でも、硫化物系無機固体電解質材料が好ましい。
また、生成させる無機固体電解質材料としては特に限定されないが、例えば、全固体型リチウムイオン電池を構成する固体電解質層に用いられるものが挙げられる。
Although it does not specifically limit as an inorganic material to produce | generate, For example, an inorganic solid electrolyte material, a positive electrode active material, a negative electrode active material etc. are mentioned.
Although it does not specifically limit as an inorganic solid electrolyte material to produce | generate, A sulfide type inorganic solid electrolyte material, an oxide type inorganic solid electrolyte material, other lithium type inorganic solid electrolyte materials, etc. can be mentioned. Among these, sulfide-based inorganic solid electrolyte materials are preferable.
Moreover, it does not specifically limit as an inorganic solid electrolyte material to produce | generate, For example, what is used for the solid electrolyte layer which comprises an all-solid-type lithium ion battery is mentioned.

生成させる硫化物系無機固体電解質材料としては、例えば、LiS−P材料、LiS−SiS材料、LiS−GeS材料、LiS−Al材料、LiS−SiS−LiPO材料、LiS−P−GeS材料、LiS−LiO−P−SiS材料、LiS−GeS−P−SiS材料、LiS−SnS−P−SiS材料、LiS−P−LiN材料、Li2+X−P材料、LiS−P−P材料等が挙げられる。
これらの中でも、リチウムイオン伝導性に優れ、かつ広い電圧範囲で分解等を起こさない安定性を有する点から、LiS−P材料が好ましい。ここで、例えば、LiS−P材料とは、少なくともLiS(硫化リチウム)とPとを含む無機組成物を機械的処理により互いに化学反応させることにより得られる無機材料を意味する。
ここで、本実施形態において、硫化リチウムには多硫化リチウムも含まれる。
Examples of the sulfide-based inorganic solid electrolyte material to be generated include Li 2 S—P 2 S 5 material, Li 2 S—SiS 2 material, Li 2 S—GeS 2 material, Li 2 S—Al 2 S 3 material, Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 material, Li 2 S-P 2 S 5 -GeS 2 material, Li 2 S-Li 2 O -P 2 S 5 -SiS 2 material, Li 2 S-GeS 2 - P 2 S 5 -SiS 2 material, Li 2 S-SnS 2 -P 2 S 5 -SiS 2 material, Li 2 S-P 2 S 5 -Li 3 N materials, Li 2 S 2 + X -P 4 S 3 material, li 2 S-P 2 S 5 -P 4 S 3 material, and the like.
Among these, Li 2 S—P 2 S 5 material is preferable because it is excellent in lithium ion conductivity and has stability that does not cause decomposition in a wide voltage range. Here, for example, the Li 2 S—P 2 S 5 material is an inorganic material obtained by chemically reacting an inorganic composition containing at least Li 2 S (lithium sulfide) and P 2 S 5 with each other by mechanical treatment. Means material.
Here, in this embodiment, lithium polysulfide is also included in lithium sulfide.

上記酸化物系無機固体電解質材料としては、例えば、LiTi(PO、LiZr(PO、LiGe(PO等のNASICON型、(La0.5+xLi0.5−3x)TiO等のペロブスカイト型、LiO−P材料、LiO−P−LiN材料等が挙げられる。
その他のリチウム系無機固体電解質材料としては、例えば、LiPON、LiNbO、LiTaO、LiPO、LiPO4−x(xは0<x≦1)、LiN、LiI、LISICON等が挙げられる。
さらに、これらの無機固体電解質の結晶を析出させて得られるガラスセラミックスも無機固体電解質材料として用いることができる。
Examples of the oxide-based inorganic solid electrolyte material include NASICON types such as LiTi 2 (PO 4 ) 3 , LiZr 2 (PO 4 ) 3 , LiGe 2 (PO 4 ) 3 , and (La 0.5 + x Li 0.5 −3x ) TiO 3 and other perovskite types, Li 2 O—P 2 O 5 materials, Li 2 O—P 2 O 5 —Li 3 N materials, and the like.
Examples of other lithium-based inorganic solid electrolyte materials include LiPON, LiNbO 3 , LiTaO 3 , Li 3 PO 4 , LiPO 4-x N x (x is 0 <x ≦ 1), LiN, LiI, LISICON, and the like. It is done.
Furthermore, glass ceramics obtained by precipitating these inorganic solid electrolyte crystals can also be used as the inorganic solid electrolyte material.

本実施形態に係る硫化物系無機固体電解質材料は、構成元素として、Li、P、およびSを含んでいるものが好ましい。   The sulfide-based inorganic solid electrolyte material according to this embodiment preferably includes Li, P, and S as constituent elements.

また、本実施形態に係る硫化物系無機固体電解質材料は、当該固体電解質材料中の上記Pの含有量に対する上記Liの含有量のモル比(Li/P)が好ましくは1.0以上10.0以下であり、より好ましくは2.0以上5.0以下であり、さらに好ましくは3.0以上4.5以下であり、特に好ましくは3.2以上4.2以下である。また、上記Pの含有量に対する上記Sの含有量のモル比(S/P)が好ましくは1.0以上10.0以下であり、より好ましくは2.0以上6.0以下であり、さらに好ましくは3.0以上5.0以下であり、特に好ましくは3.2以上4.5以下である。
ここで、本実施形態の固体電解質材料中のLi、P、およびSの含有量は、例えば、ICP発光分光分析またはX線光電子分光法により求めることができる。
In the sulfide-based inorganic solid electrolyte material according to this embodiment, the molar ratio (Li / P) of the Li content to the P content in the solid electrolyte material is preferably 1.0 or more and 10. It is 0 or less, More preferably, it is 2.0 or more and 5.0 or less, More preferably, it is 3.0 or more and 4.5 or less, Especially preferably, it is 3.2 or more and 4.2 or less. Further, the molar ratio (S / P) of the content of S to the content of P is preferably 1.0 or more and 10.0 or less, more preferably 2.0 or more and 6.0 or less, Preferably they are 3.0 or more and 5.0 or less, Especially preferably, they are 3.2 or more and 4.5 or less.
Here, the contents of Li, P, and S in the solid electrolyte material of the present embodiment can be determined by, for example, ICP emission spectroscopic analysis or X-ray photoelectron spectroscopy.

無機固体電解質材料の形状としては、例えば粒子状を挙げることができる。本実施形態の粒子状の無機固体電解質材料は特に限定されないが、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における平均粒子径d50が、好ましくは1μm以上40μm以下であり、より好ましくは2μm以上30μm以下、さらに好ましくは3μm以上20μm以下である。
無機固体電解質材料の平均粒子径d50を上記範囲内とすることにより、良好なハンドリング性を維持すると共に、得られる固体電解質膜のリチウムイオン伝導性をより一層向上させることができる。
Examples of the shape of the inorganic solid electrolyte material include particles. The particulate inorganic solid electrolyte material of the present embodiment is not particularly limited, but the average particle size d 50 in the weight-based particle size distribution by the laser diffraction scattering type particle size distribution measurement method is preferably 1 μm or more and 40 μm or less, more preferably They are 2 micrometers or more and 30 micrometers or less, More preferably, they are 3 micrometers or more and 20 micrometers or less.
The average particle size d 50 of the inorganic solid electrolyte material to be in the above range, while maintaining good handling properties, it is possible to further improve the lithium ion conductivity of the resulting solid electrolyte membrane.

生成させる正極活物質としては特に限定されず、例えば、リチウムイオン電池の正極層に使用可能な正極活物質が挙げられる。例えば、リチウムコバルト酸化物(LiCoO)、リチウムニッケル酸化物(LiNiO)、リチウムマンガン酸化物(LiMn)、固溶体酸化物(LiMnO−LiMO(M=Co、Ni等))、リチウム−マンガン−ニッケル酸化物(LiNi1/3Mn1/3Co1/3)、オリビン型リチウムリン酸化物(LiFePO)等の複合酸化物;CuS、Li−Cu−S化合物、TiS、FeS、MoS、V、Li−Mo−S化合物、Li−Ti−S化合物、Li−V−S化合物、Li−Fe−S化合物等の硫化物系正極活物質;等が挙げられる。
これらの中でも、より高い放電容量密度を有し、かつ、サイクル特性により優れる観点から、硫化物系正極活物質が好ましく、Li−Mo−S化合物、Li−Ti−S化合物、Li−V−S化合物がより好ましい。
It does not specifically limit as a positive electrode active material to produce | generate, For example, the positive electrode active material which can be used for the positive electrode layer of a lithium ion battery is mentioned. For example, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), solid solution oxide (Li 2 MnO 3 —LiMO 2 (M = Co, Ni, etc.)) ), Lithium-manganese-nickel oxide (LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ), olivine-type lithium phosphorus oxide (LiFePO 4 ) and other complex oxides; CuS, Li—Cu—S compound Sulfide-based positive electrode active materials such as TiS 2 , FeS, MoS 2 , V 2 S 5 , Li—Mo—S compound, Li—Ti—S compound, Li—V—S compound, Li—Fe—S compound; Etc.
Among these, from the viewpoint of having a higher discharge capacity density and more excellent cycle characteristics, a sulfide-based positive electrode active material is preferable, and a Li—Mo—S compound, a Li—Ti—S compound, a Li—V—S is preferable. Compounds are more preferred.

ここで、Li−Mo−S化合物は構成元素としてLi、Mo、およびSを含んでいるものであり、通常は原料であるモリブデン硫化物および硫化リチウムを含む無機組成物を機械的処理により互いに化学反応させることにより得ることができる。
また、Li−Ti−S化合物は構成元素としてLi、Ti、およびSを含んでいるものであり、通常は原料であるチタン硫化物および硫化リチウムを含む無機組成物を機械的処理により互いに化学反応させることにより得ることができる。
Li−V−S化合物は構成元素としてLi、V、およびSを含んでいるものであり、通常は原料であるバナジウム硫化物および硫化リチウムを含む無機組成物を機械的処理により互いに化学反応させることにより得ることができる。
Here, the Li—Mo—S compound contains Li, Mo, and S as constituent elements, and an inorganic composition containing molybdenum sulfide and lithium sulfide, which are usually raw materials, is chemically treated by mechanical treatment. It can be obtained by reacting.
Further, the Li—Ti—S compound contains Li, Ti, and S as constituent elements, and an inorganic composition containing titanium sulfide and lithium sulfide, which are usually raw materials, is chemically reacted with each other by mechanical treatment. Can be obtained.
The Li-VS compound contains Li, V, and S as constituent elements, and an inorganic composition containing vanadium sulfide and lithium sulfide, which are usually raw materials, is chemically reacted with each other by mechanical treatment. Can be obtained.

生成させる負極活物質としては特に限定されず、例えば、リチウムイオン電池の負極層に使用可能な負極活物質が挙げられる。例えば、リチウム合金、スズ合金、シリコン合金、ガリウム合金、インジウム合金、アルミニウム合金等を主体とした金属系材料;リチウムチタン複合酸化物(例えばLiTi12)等が挙げられる。 It does not specifically limit as a negative electrode active material to produce | generate, For example, the negative electrode active material which can be used for the negative electrode layer of a lithium ion battery is mentioned. For example, a metal material mainly composed of a lithium alloy, a tin alloy, a silicon alloy, a gallium alloy, an indium alloy, an aluminum alloy, or the like; a lithium titanium composite oxide (for example, Li 4 Ti 5 O 12 ) or the like can be given.

(上記無機組成物をガラス化する工程(B))
つづいて、せん断応力および圧縮応力を組み合わせた粉砕装置を用いて、上記無機組成物を機械的処理することにより、2種以上の前記無機化合物を化学反応させながら上記無機組成物をガラス化する。
(Step (B) of vitrifying the inorganic composition)
Next, the inorganic composition is vitrified while chemically reacting two or more kinds of the inorganic compounds by mechanically treating the inorganic composition using a pulverizer that combines shear stress and compressive stress.

ここで、機械的処理は、2種以上の上記無機化合物を機械的に衝突させることにより、化学反応させながら上記無機組成物をガラス化させることができるものであり、例えば、メカノケミカル処理等が挙げられる。ここで、メカノケミカル処理とは、対象の組成物にせん断力や衝突力のような機械的エネルギーを加えつつガラス化する方法である。   Here, the mechanical treatment is a method in which two or more inorganic compounds are mechanically collided to vitrify the inorganic composition while causing a chemical reaction. Can be mentioned. Here, the mechanochemical treatment is a method of vitrification while applying mechanical energy such as shearing force or collision force to the target composition.

ガラス化工程(B)において、上記機械的処理は乾式でおこなうことが好ましい。これにより、ガラス化した無機組成物から有機溶媒等の液体成分を除去する操作が不要となり、無機材料の生産性をより向上させることができる。また、無機材料と有機溶媒との反応を防ぐことができる。さらに、有機溶媒等の液体成分を使用しないため、製造工程における安全性もより一層良好にすることができる。   In the vitrification step (B), the mechanical treatment is preferably performed by a dry method. Thereby, the operation which removes liquid components, such as an organic solvent, from the vitrified inorganic composition becomes unnecessary, and productivity of an inorganic material can be improved more. Moreover, reaction with an inorganic material and an organic solvent can be prevented. Furthermore, since no liquid component such as an organic solvent is used, the safety in the manufacturing process can be further improved.

本実施形態に係るせん断応力および圧縮応力を組み合わせた粉砕装置としては、例えば、ロールミル;削岩機や振動ドリル、インパクトドライバ等で代表される回転(せん断応力)および打撃(圧縮応力)を組み合わせた機構からなる回転・打撃粉砕装置;高圧型グライディングロール;等が挙げられる。これらの中でも、連続生産性に優れている観点から、ロールミルが好ましい。
また、本実施形態に係るロールミルは3本以上のロールにより構成されていることが好ましい。これによりガラス化処理をより一層連続的におこなうことができるため、得られる無機材料の生産性をより一層向上させることができる。
また、本実施形態に係るロールミルは、隣接するロールの回転速度が異なることが好ましい。これにより、ロール間に存在する無機組成物に対し、圧縮応力を与えつつ、より効果的にせん断応力を与えることができるため、無機組成物のガラス化をより一層効率良く進めることができる。
また、本実施形態に係るロールミルは、隣接するロールの回転する向きが異なることが好ましい。これにより、ロール間に存在する無機組成物に対し、圧縮応力をより効果的に与えることができる。
As a grinding device combining shear stress and compressive stress according to the present embodiment, for example, a roll mill; combining rotation (shear stress) and impact (compressive stress) represented by a rock drill, vibration drill, impact driver, and the like. Examples thereof include a rotation / blow pulverization apparatus comprising a mechanism; a high-pressure type grinding roll; and the like. Among these, a roll mill is preferable from the viewpoint of excellent continuous productivity.
Moreover, it is preferable that the roll mill which concerns on this embodiment is comprised by the 3 or more roll. Thereby, since vitrification processing can be performed more continuously, productivity of the obtained inorganic material can be further improved.
Moreover, it is preferable that the roll mill which concerns on this embodiment differs in the rotational speed of an adjacent roll. Thereby, since it can give a shear stress more effectively, giving a compressive stress with respect to the inorganic composition which exists between rolls, vitrification of an inorganic composition can be advanced still more efficiently.
Moreover, it is preferable that the roll mill which concerns on this embodiment differs in the direction which the adjacent roll rotates. Thereby, a compressive stress can be more effectively given with respect to the inorganic composition which exists between rolls.

本実施形態に係るロールミルを構成するロールの少なくとも表面は、セラミックス材料および金属材料から選択される少なくとも一種の材料により構成されていることが好ましい。
金属材料としては、例えば、遠心チルド鋼、SUS、CrメッキSUS、Crメッキ焼入れ鋼等が挙げられる。
また、本実施形態に係るロールミルを構成するロールの少なくとも表面がセラミックス材料により構成されると、得られる無機材料にロール由来の不要な金属成分が混入してしまうことを抑制することができ、純度がより一層高い無機材料を得ることが可能となる。
このようなセラミックス材料としては、例えば、ジルコニア、アルミナ、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド等が挙げられる。
It is preferable that at least the surface of the roll constituting the roll mill according to the present embodiment is made of at least one material selected from ceramic materials and metal materials.
Examples of the metal material include centrifugal chilled steel, SUS, Cr plated SUS, Cr plated hardened steel, and the like.
Moreover, when at least the surface of the roll constituting the roll mill according to the present embodiment is made of a ceramic material, it is possible to suppress the mixing of unnecessary metal components derived from the roll into the obtained inorganic material, and the purity. It is possible to obtain an inorganic material having a higher value.
Examples of such a ceramic material include zirconia, alumina, silicon carbide, silicon nitride, and the like.

図1は、本発明に係る実施形態の粉砕装置100の構造の一例を示す断面図である。図1は粉砕装置100が3本のロールからなる3本ロールミルの例を示している。
以下、図1を用いながら、本実施形態に係るガラス化工程(B)についてより具体的に説明する。
図1に記載の粉砕装置100は、第一のロール101、第二のロール102、第三のロール103およびブレード130により構成される。
はじめに、2種以上の無機化合物を含む無機組成物150を第一のロール101および第二のロール102との隙間である第一のロール間110に投入する。
第一のロール間110に進入した無機組成物150は、第一のロール101および第二のロール102により圧縮される。ここで、第一のロール101および第二のロール102において、異なる回転速度を採用することにより、第一のロール間110に進入した無機組成物150に対し、圧縮応力を与えつつ、より効果的にせん断応力を与えることができるため、無機組成物150のガラス化をより一層効率良く進めることができる。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a crusher 100 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an example of a three-roll mill in which the pulverizer 100 is composed of three rolls.
Hereinafter, the vitrification step (B) according to the present embodiment will be described more specifically with reference to FIG.
A pulverizing apparatus 100 illustrated in FIG. 1 includes a first roll 101, a second roll 102, a third roll 103, and a blade 130.
First, an inorganic composition 150 containing two or more kinds of inorganic compounds is charged into the first roll 110 between the first roll 101 and the second roll 102.
The inorganic composition 150 that has entered the space 110 between the first rolls is compressed by the first roll 101 and the second roll 102. Here, by adopting different rotation speeds in the first roll 101 and the second roll 102, the inorganic composition 150 that has entered between the first rolls 110 is more effectively applied with compressive stress. Since shear stress can be applied to the inorganic composition 150, vitrification of the inorganic composition 150 can be further efficiently performed.

ここで、ロールの回転速度は、第一のロール101よりも第二のロール102の方を速くし、第二のロール102よりも第三のロール103の方を速くすることが好ましい。すなわち、本実施形態に係るロールミルにおいて、複数のロールは無機組成物が投入される側のロールから無機材料が排出される側のロールに向かって徐々に回転数が早くなるように設定されていることが好ましい。各ロールの回転速度はロールの本数や、無機組成物の種類、無機組成物の処理量等によって適宜決定されるため特に限定されないが、例えば、粉砕装置100が3本のロールからなる3本ロールミルの場合、第一のロール101の速度を1とすると、第二のロール102の速度を2〜4、第三のロールの速度を5〜9のように排出される側のロールに向かって回転数を早くすることができる。こうすることにより、ロールに付着した無機組成物をより一層効率良く隣接するロールの表面に移送することができ、その結果、無機材料の生産性をより一層向上させることができる。   Here, it is preferable that the rotation speed of the roll is higher in the second roll 102 than in the first roll 101 and higher in the third roll 103 than in the second roll 102. That is, in the roll mill according to the present embodiment, the plurality of rolls are set so that the number of rotations gradually increases from the roll on the inorganic composition input side toward the roll on the inorganic material discharge side. It is preferable. The rotation speed of each roll is not particularly limited because it is appropriately determined depending on the number of rolls, the type of inorganic composition, the amount of treatment of the inorganic composition, and the like. In this case, when the speed of the first roll 101 is 1, the speed of the second roll 102 is 2 to 4, the speed of the third roll is 5 to 9, and the rotation is toward the discharged roll. You can speed up the number. By carrying out like this, the inorganic composition adhering to the roll can be more efficiently transferred to the surface of the adjacent roll, and as a result, the productivity of the inorganic material can be further improved.

次いで、第一のロール間110に無機組成物150を通過させた後に、第一のロール間110に隣接する第二のロール間120に無機組成物150を通過させる。これにより、無機組成物150のガラス化を連続的に行うことができる。ここで、無機組成物150は第一のロール101および第二のロール102による圧縮応力により、第二のロール102の表面に付着しているため、第二のロール間120に連続的に移送することが可能である。
第二のロール間120を通過して得られた無機材料170は第三のロール103の表面に付着しており、例えばブレード130によりそぎ落されて得ることができる。
また、第二のロール間120を通過して得られた無機材料170について、ガラス化が不十分の場合は、第一のロール間110および第二のロール間120を通過させる上記処理を繰り返し行うことが好ましい。あるいは、ロールミルにおけるロールの数を4本以上とし、せん断応力および圧縮応力を組み合わせた機械的処理をさらに行うことが好ましい。
Next, after passing the inorganic composition 150 between the first rolls 110, the inorganic composition 150 is passed between the second rolls 120 adjacent to the first rolls 110. Thereby, vitrification of the inorganic composition 150 can be performed continuously. Here, since the inorganic composition 150 adheres to the surface of the second roll 102 due to the compressive stress caused by the first roll 101 and the second roll 102, the inorganic composition 150 is continuously transferred between the second rolls 120. It is possible.
The inorganic material 170 obtained by passing between the second rolls 120 adheres to the surface of the third roll 103 and can be obtained by being scraped off by the blade 130, for example.
Moreover, about the inorganic material 170 obtained by passing between the 2nd roll 120, when vitrification is inadequate, the said process which passes 110 between 1st rolls and 120 between 2nd rolls is repeated. It is preferable. Alternatively, it is preferable that the number of rolls in the roll mill be four or more, and further mechanical treatment combining shear stress and compressive stress is performed.

ここで、本実施形態に係るロールミルにおいて、無機組成物に対してより効果的に圧縮応力を与える観点から、ロール間の距離は1μm以上100μm以下が好ましく、10μm以上50μm以下がより好ましい。
また、本実施形態に係るロールミルにおいて、無機組成物に対してより効果的にせん断応力を与える観点から、ロールの回転速度は20rpm以上1000rpm以下が好ましく、100rpm以上800rpm以下がより好ましい。
ただし、ロール間の距離およびロールの回転速度は無機組成物の種類や処理量、ロールの本数等によって適宜決定されるため、上記の範囲に限定されない。
Here, in the roll mill according to the present embodiment, the distance between the rolls is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 50 μm or less from the viewpoint of more effectively applying compressive stress to the inorganic composition.
Moreover, in the roll mill which concerns on this embodiment, from a viewpoint of giving a shear stress more effectively with respect to an inorganic composition, 20 rpm or more and 1000 rpm or less are preferable, and 100 rpm or more and 800 rpm or less are more preferable.
However, the distance between the rolls and the rotation speed of the rolls are not limited to the above ranges because they are appropriately determined according to the type and amount of the inorganic composition, the number of rolls and the like.

図2は、本発明に係る実施形態の粉砕装置200の構造の一例を示す断面図である。図2は粉砕装置200が回転・打撃粉砕装置の例を示している。
図2に示す粉砕装置200は、例えば、インパクトドライバ201、乳棒202および乳鉢203により構成される。インパクトドライバ201を用いることによって、乳棒202が上下に繰り返し運動し、乳鉢203に存在する無機組成物250に対して圧縮応力を与えることができる。さらに、インパクトドライバ201を用いることによって、乳棒202が回転運動し、乳鉢203に存在する無機組成物250に対し、せん断応力を与えることができる。以上から、図2に示す粉砕装置200を用いることで、乳鉢203に存在する無機組成物250に対し、圧縮応力を与えつつ、せん断応力を与えることができるため、無機組成物のガラス化を効率良く進めることができる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the crusher 200 according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 shows an example in which the crushing device 200 is a rotation / blow crushing device.
The crusher 200 shown in FIG. 2 includes, for example, an impact driver 201, a pestle 202, and a mortar 203. By using the impact driver 201, the pestle 202 repeatedly moves up and down, and compressive stress can be applied to the inorganic composition 250 existing in the mortar 203. Furthermore, by using the impact driver 201, the pestle 202 rotates and can apply a shear stress to the inorganic composition 250 existing in the mortar 203. From the above, it is possible to apply shear stress while applying compressive stress to the inorganic composition 250 existing in the mortar 203 by using the pulverizer 200 shown in FIG. Can proceed well.

ここで、本実施形態に係る回転・打撃粉砕装置において、無機組成物に対してより効果的に圧縮応力を与える観点から、打撃数は1打撃/分以上6200打撃/分以下が好ましく、120打撃/分以上5000打撃/分以下がより好ましく、500打撃/分以上4000打撃/分以下がさらに好ましい。
また、本実施形態に係る回転・打撃粉砕装置において、無機組成物に対してより効果的にせん断応力を与える観点から、乳棒202の回転速度は1rpm以上5000rpm以下が好ましく、60rpm以上3500rpm以下がより好ましく、500rpm以上3000rpmがさらに好ましい。
ただし、打撃数および回転数は無機組成物の種類や処理量、回転・打撃粉砕装置のサイズ等によって適宜決定されるため、上記の範囲に限定されない。
Here, in the rotary / blow crushing apparatus according to the present embodiment, from the viewpoint of more effectively applying compressive stress to the inorganic composition, the number of hits is preferably 1 hit / min or more and 6200 hits / min or less, and 120 hits. More preferably, it is more than 500 hits / min and less than or equal to 5000 hits / min.
In addition, in the rotation / blow pulverization apparatus according to the present embodiment, the rotational speed of the pestle 202 is preferably 1 rpm or more and 5000 rpm or less, more preferably 60 rpm or more and 3500 rpm or less, from the viewpoint of more effectively applying shear stress to the inorganic composition. Preferably, 500 rpm or more and 3000 rpm is more preferable.
However, the number of hits and the number of revolutions are not limited to the above ranges because they are determined as appropriate depending on the type and processing amount of the inorganic composition, the size of the rotation / brush pulverization apparatus, and the like.

本実施形態に係る乳棒や乳鉢の少なくとも表面は、セラミックス材料および金属材料から選択される少なくとも一種の材料により構成されていることが好ましい。
金属材料としては、例えば、遠心チルド鋼、SUS、CrメッキSUS、Crメッキ焼入れ鋼等が挙げられる。
また、本実施形態に係る乳棒や乳鉢の少なくとも表面がセラミックス材料により構成されると、得られる無機材料に乳棒や乳鉢由来の不要な金属成分が混入してしまうことを抑制することができ、純度がより一層高い無機材料を得ることが可能となる。
このようなセラミックス材料としては、例えば、ジルコニア、アルミナ、シリコンカーバイド、シリコンナイトライド等が挙げられる。
At least the surface of the pestle or mortar according to the present embodiment is preferably made of at least one material selected from ceramic materials and metal materials.
Examples of the metal material include centrifugal chilled steel, SUS, Cr plated SUS, Cr plated hardened steel, and the like.
In addition, when at least the surface of the pestle or mortar according to the present embodiment is made of a ceramic material, it is possible to suppress mixing of unnecessary metal components derived from the pestle or mortar into the obtained inorganic material, and purity. It is possible to obtain an inorganic material having a higher value.
Examples of such a ceramic material include zirconia, alumina, silicon carbide, silicon nitride, and the like.

また、メカノケミカル処理は非活性雰囲気下でおこなうことが好ましい。これにより、無機組成物と、水蒸気や酸素等との反応を抑制することができる。
また、上記非活性雰囲気下とは、真空雰囲気下または不活性ガス雰囲気下のことである。上記非活性雰囲気下では、水分の接触を避けるために露点が−50℃以下であることが好ましく、−60℃以下であることがより好ましい。上記不活性ガス雰囲気下とは、アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス等の不活性ガスの雰囲気下のことである。これらの不活性ガスは、製品への不純物の混入を防止するために、高純度である程好ましい。混合系への不活性ガスの導入方法としては、混合系内が不活性ガス雰囲気で満たされる方法であれば特に限定されないが、不活性ガスをパージする方法、不活性ガスを一定量導入し続ける方法等が挙げられる。
The mechanochemical treatment is preferably performed in an inert atmosphere. Thereby, reaction with an inorganic composition, water vapor | steam, oxygen, etc. can be suppressed.
In addition, the inactive atmosphere is a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere. In the non-active atmosphere, the dew point is preferably −50 ° C. or lower, and more preferably −60 ° C. or lower in order to avoid contact with moisture. The “inert gas atmosphere” means an atmosphere of an inert gas such as argon gas, helium gas, nitrogen gas or the like. These inert gases are preferably as high as possible in order to prevent impurities from entering the product. The method of introducing the inert gas into the mixed system is not particularly limited as long as the mixed system is filled with an inert gas atmosphere. However, the inert gas is purged, and a constant amount of inert gas is continuously introduced. Methods and the like.

上記無機組成物をガラス化するときの回転速度や処理時間、温度等の混合条件は、無機組成物の種類や処理量によって適宜決定することができる。一般的には、回転速度が速いほど、ガラスの生成速度は速くなり、処理時間が長いほどガラスヘの転化率は高くなる。
通常は、線源としてCuKα線を用いたX線回折分析をしたとき、上記無機組成物の回折ピークが消失または低下していたら、上記無機組成物はガラス化され、所望の無機材料が得られていると判断することができる。
Mixing conditions such as a rotation speed, a treatment time, and a temperature when the inorganic composition is vitrified can be appropriately determined depending on the kind of inorganic composition and the amount of treatment. In general, the faster the rotation speed, the faster the glass production rate, and the longer the treatment time, the higher the conversion to glass.
Usually, when X-ray diffraction analysis using CuKα rays as a radiation source is performed, if the diffraction peak of the inorganic composition disappears or decreases, the inorganic composition is vitrified to obtain a desired inorganic material. Can be determined.

ここで、生成させる無機材料が構成元素として、Li、P、およびSを含む硫化物系無機固体電解質材である場合、上記無機組成物をガラス化する工程(B)では、線源としてCuKα線を用いたX線回折により得られるスペクトルにおいて回折角2θ=15.7±0.3°の位置に存在する回折ピークの回折強度をバックグラウンド強度Iとし、回折角2θ=26.9±0.9°の位置に存在する回折ピークの回折強度をIとしたとき、I/Iの値が好ましくは5.5以下、より好ましくは4.0以下、さらに好ましくは3.0以下となるまで機械的処理をおこなうことが好ましい。
/Iを上記上限値以下とすることにより、硫化物系無機固体電解質材のリチウムイオン伝導性を向上させることができる。さらに、このような硫化物系無機固体電解質材を用いると、入出力特性に優れた全固体型リチウムイオン電池を得ることができる。
ここで、回折角2θ=15.7±0.3°の位置に存在する回折ピークは、基準の回折ピークであり、回折角2θ=26.9±0.9°の位置に存在する回折ピークは硫化リチウム由来の回折ピークである。
したがって、I/Iは、硫化物系無機固体電解質材中の硫化リチウムの含有量の指標を表している。I/Iが小さいほど、硫化物系無機固体電解質材に含まれる硫化リチウムの量が少ないことを意味する。
LiSはリチウムイオン伝導性が低いため、LiSの含有量が少ないほど硫化物系無機固体電解質材のリチウムイオン伝導性は向上するものと考えられる。
Here, when the inorganic material to be generated is a sulfide-based inorganic solid electrolyte material containing Li, P, and S as constituent elements, in the step (B) of vitrifying the inorganic composition, CuKα rays are used as a radiation source. and background intensity I a of the diffraction intensity of the diffraction peak at the position of the diffraction angle 2θ = 15.7 ± 0.3 ° in the spectrum obtained by X-ray diffraction using the diffraction angle 2 [Theta] = 26.9 ± 0 when the diffraction intensity of the diffraction peak at the position of .9 ° was I B, the value of I B / I a is preferably 5.5 or less, more preferably 4.0 or less, more preferably 3.0 or less It is preferable to perform mechanical treatment until
The I B / I A With more than the above upper limit, it is possible to improve the lithium ion conductive sulfide-based inorganic solid electrolyte material. Further, when such a sulfide-based inorganic solid electrolyte material is used, an all solid-state lithium ion battery having excellent input / output characteristics can be obtained.
Here, the diffraction peak existing at the position of diffraction angle 2θ = 15.7 ± 0.3 ° is the reference diffraction peak, and the diffraction peak existing at the position of diffraction angle 2θ = 26.9 ± 0.9 °. Is a diffraction peak derived from lithium sulfide.
Therefore, I B / I A represents an indication of the content of lithium sulfide in the sulfide-based inorganic solid electrolyte material during. It means that the smaller I B / I A is, the smaller the amount of lithium sulfide contained in the sulfide-based inorganic solid electrolyte material.
Since Li 2 S has low lithium ion conductivity, it is considered that the lithium ion conductivity of the sulfide-based inorganic solid electrolyte material improves as the content of Li 2 S decreases.

また、生成させる無機材料が構成元素として、Li、P、およびSを含む硫化物系無機固体電解質材である場合、上記無機組成物をガラス化する工程(B)では、27.0℃、印加電圧10mV、測定周波数域0.1Hz〜7MHzの測定条件における交流インピーダンス法によるリチウムイオン伝導度が好ましくは2.0×10−5S・cm−1以上、より好ましくは1.0×10−4S・cm−1以上となるまで機械的処理をおこなうことが好ましい。これにより、リチウムイオン伝導性により一層優れた硫化物系無機固体電解質材を得ることができる。 When the inorganic material to be generated is a sulfide-based inorganic solid electrolyte material containing Li, P, and S as constituent elements, in the step (B) of vitrifying the inorganic composition, 27.0 ° C. is applied. The lithium ion conductivity by the AC impedance method under measurement conditions of a voltage of 10 mV and a measurement frequency range of 0.1 Hz to 7 MHz is preferably 2.0 × 10 −5 S · cm −1 or more, more preferably 1.0 × 10 −4. It is preferable to perform mechanical treatment until S · cm −1 or more. Thereby, the sulfide type inorganic solid electrolyte material which was further excellent by lithium ion conductivity can be obtained.

(無機組成物を結晶化する結晶化工程(C))
本実施形態に係る無機材料の製造方法において、準備工程(A)とガラス化工程(B)との間に、工程(A)で準備した上記無機組成物を加熱することにより無機組成物を結晶化する工程をさらにおこなうことが好ましい。
すなわち、結晶化した上記無機組成物に対し、上記ガラス化工程(B)をおこなうことが好ましい。
上記ガラス化工程(B)の前に結晶化工程(C)をおこなうことにより、無機組成物をガラス化する工程(B)を大幅に短縮することができ、その結果、無機材料の製造時間をより一層短縮することが可能である。この理由については明らかではないが、以下の理由が推察される。
まず、ガラス状態の無機組成物は準安定状態である。一方、結晶状態の無機組成物は安定状態にある。また、2種以上の無機化合物を含む無機組成物を加熱すると活性化エネルギー以上のエネルギーを簡単に与えることができるので、エネルギーの放出とともに低いエネルギー状態である結晶状態の無機組成物が短時間で得られる。そして、安定状態の自由エネルギーと準安定状態の自由エネルギーは近いため、より小さなエネルギーで安定状態の結晶状態から準安定状態のガラス状態にすることができる。
以上の理由から、上記無機組成物をガラス化する工程(B)の前に、無機組成物を結晶化する工程(C)をおこない、あらかじめ無機組成物を安定状態である結晶状態とすることにより、より小さなエネルギーで準安定状態のガラス状態にすることができ、無機組成物をガラス化する工程を大幅に短縮することができると考えられる。
(Crystalling step (C) for crystallizing the inorganic composition)
In the manufacturing method of the inorganic material which concerns on this embodiment, an inorganic composition is crystallized by heating the said inorganic composition prepared at the process (A) between a preparatory process (A) and the vitrification process (B). It is preferable to further perform the step of converting.
That is, it is preferable to perform the vitrification step (B) on the crystallized inorganic composition.
By performing the crystallization step (C) before the vitrification step (B), the step (B) of vitrifying the inorganic composition can be greatly shortened, and as a result, the production time of the inorganic material can be reduced. Further shortening is possible. The reason for this is not clear, but the following reason is presumed.
First, a glassy inorganic composition is in a metastable state. On the other hand, the inorganic composition in the crystalline state is in a stable state. In addition, when an inorganic composition containing two or more inorganic compounds is heated, energy higher than the activation energy can be easily given, so that the crystalline inorganic composition which is in a low energy state can be quickly released along with the release of energy. can get. And since the free energy of a stable state and the free energy of a metastable state are near, it can change from the crystal state of a stable state to the glass state of a metastable state with smaller energy.
For the above reasons, by performing the step (C) of crystallizing the inorganic composition before the step (B) of vitrifying the inorganic composition, the inorganic composition is made into a stable crystalline state in advance. It can be considered that the metastable glass state can be obtained with smaller energy, and the process of vitrifying the inorganic composition can be greatly shortened.

上記無機組成物を加熱する際の温度としては特に限定されず、生成させる無機材料に応じて適宜設定することができる。
例えば、生成させる無機材料が構成元素として、Li、P、およびSを含む硫化物系無機固体電解質材料の場合は、加熱温度は200℃以上400℃以下の範囲内であることが好ましく、220℃以上300℃以下の範囲内であることがより好ましい。
It does not specifically limit as temperature at the time of heating the said inorganic composition, According to the inorganic material to produce | generate, it can set suitably.
For example, when the inorganic material to be generated is a sulfide-based inorganic solid electrolyte material containing Li, P, and S as constituent elements, the heating temperature is preferably in the range of 200 ° C. to 400 ° C., and 220 ° C. More preferably, it is in the range of 300 ° C. or less.

上記無機組成物を加熱する時間は、上記無機組成物を結晶化できる時間であれば特に限定されるものではないが、例えば、1分間以上24時間以下の範囲内であり、好ましくは0.1時間以上10時間以下である。加熱の方法は特に限定されるものではないが、例えば、焼成炉を用いる方法を挙げることができる。なお、このような加熱する際の温度、時間等の条件は、本実施形態の無機材料の特性を最適なものにするため適宜調整することができる。   The time for heating the inorganic composition is not particularly limited as long as the inorganic composition can be crystallized. For example, the time is within a range of 1 minute to 24 hours, preferably 0.1 It is more than time and less than 10 hours. The heating method is not particularly limited, and examples thereof include a method using a firing furnace. In addition, conditions, such as temperature and time at the time of such a heating, can be suitably adjusted in order to optimize the characteristic of the inorganic material of this embodiment.

また、上記無機組成物が結晶化したかどうかは、例えば、線源としてCuKα線を用いたX線回折により得られるスペクトルにおいて、新たな結晶ピークが生成したか否かで判断することができる。   Whether or not the inorganic composition has been crystallized can be determined, for example, based on whether or not a new crystal peak has been generated in a spectrum obtained by X-ray diffraction using CuKα rays as a radiation source.

(上記無機組成物の少なくとも一部を結晶化する工程(D))
つづいて、得られたガラス状態の無機材料を加熱することにより、上記無機材料の少なくとも一部を結晶化して、ガラスセラミックス状態の無機材料を生成してもよい。こうすることにより、例えば、より一層リチウムイオン伝導性に優れた無機固体電解質材料を得ることができる。
(Step (D) of crystallizing at least a part of the inorganic composition)
Subsequently, by heating the obtained inorganic material in the glass state, at least a part of the inorganic material may be crystallized to generate an inorganic material in the glass ceramic state. By carrying out like this, the inorganic solid electrolyte material which was further excellent in lithium ion conductivity can be obtained, for example.

ガラス状態の無機材料を加熱する際の温度としては、200℃以上500℃以下の範囲内であることが好ましく、220℃以上350℃以下の範囲内であることがより好ましい。
ガラス状態の無機材料を加熱する時間は、所望の無機材料が得られる時間であれば特に限定されるものではないが、例えば、1分間以上24時間以下の範囲内であり、好ましくは0.5時間以上3時間以下である。加熱の方法は特に限定されるものではないが、例えば、焼成炉を用いる方法を挙げることができる。なお、このような加熱する際の温度、時間等の条件は、本実施形態の無機材料の特性を最適なものにするため適宜調整することができる。
The temperature at which the glassy inorganic material is heated is preferably in the range of 200 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, and more preferably in the range of 220 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.
The time for heating the inorganic material in the glass state is not particularly limited as long as the desired inorganic material can be obtained. For example, the time is within a range of 1 minute to 24 hours, preferably 0.5. More than 3 hours. The heating method is not particularly limited, and examples thereof include a method using a firing furnace. In addition, conditions, such as temperature and time at the time of such a heating, can be suitably adjusted in order to optimize the characteristic of the inorganic material of this embodiment.

また、ガラス状態の無機材料の加熱は、例えば、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。これにより、無機材料の劣化(例えば、酸化)を防止することができる。
ガラス状態の無機材料を加熱するときの不活性ガスとしては、例えば、アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス等が挙げられる。これらの不活性ガスは、製品への不純物の混入を防止するために、高純度である程好ましく、また、水分の接触を避けるために、露点が−50℃以下であることが好ましく、−60℃以下であることが特に好ましい。混合系への不活性ガスの導入方法としては、混合系内が不活性ガス雰囲気で満たされる方法であれば特に限定されないが、不活性ガスをパージする方法、不活性ガスを一定量導入し続ける方法等が挙げられる。
Moreover, it is preferable to perform the heating of the inorganic material in a glass state in, for example, an inert gas atmosphere. Thereby, deterioration (for example, oxidation) of an inorganic material can be prevented.
Examples of the inert gas when heating the inorganic material in the glass state include argon gas, helium gas, nitrogen gas, and the like. These inert gases are preferably higher in purity in order to prevent impurities from entering the product, and in order to avoid contact with moisture, the dew point is preferably −50 ° C. or lower, and −60 It is particularly preferable that the temperature is not higher than ° C. The method of introducing the inert gas into the mixed system is not particularly limited as long as the mixed system is filled with an inert gas atmosphere. However, the inert gas is purged, and a constant amount of inert gas is continuously introduced. Methods and the like.

(粉砕、分級、または造粒する工程(E))
本実施形態の無機材料の製造方法では、必要に応じて、得られた無機材料を粉砕、分級、または造粒する工程をさらにおこなってもよい。例えば、粉砕により微粒子化し、その後、分級操作や造粒操作によって粒子径を調整することにより、所望の粒子径を有する無機材料を得ることができる。上記粉砕方法としては特に限定されず、ミキサー、気流粉砕、乳鉢、回転ミル、コーヒーミル等公知の粉砕方法を用いることができる。また、上記分級方法としては特に限定されず、篩等公知の方法を用いることができる。
これらの粉砕または分級は、空気中の水分との接触を防ぐことができる点から、不活性ガス雰囲気下または真空雰囲気下で行うことが好ましい。
(Step of grinding, classifying or granulating (E))
In the manufacturing method of the inorganic material of this embodiment, you may further perform the process of grind | pulverizing, classifying, or granulating the obtained inorganic material as needed. For example, an inorganic material having a desired particle diameter can be obtained by making fine particles by pulverization and then adjusting the particle diameter by classification operation or granulation operation. It does not specifically limit as said grinding | pulverization method, Well-known grinding | pulverization methods, such as a mixer, airflow grinding | pulverization, a mortar, a rotary mill, a coffee mill, can be used. Moreover, it does not specifically limit as said classification method, Well-known methods, such as a sieve, can be used.
These pulverization or classification are preferably performed in an inert gas atmosphere or a vacuum atmosphere from the viewpoint that contact with moisture in the air can be prevented.

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, these are illustrations of this invention and various structures other than the above are also employable.
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.

以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, although an example and a comparative example explain the present invention, the present invention is not limited to these.

<評価方法>
はじめに、以下の実施例および比較例における評価方法を説明する。
<Evaluation method>
First, evaluation methods in the following examples and comparative examples will be described.

(1)X線回折分析
X線回折装置(リガク社製、RINT2000)を用いて、X線回折分析法により、実施例および比較例で得られた無機固体電解質材料の回折スペクトルをそれぞれ求めた。なお、線源としてCuKα線を用いた。ここで、回折角2θ=15.7±0.3°の位置に存在する回折ピークの回折強度をバックグラウンド強度Iとし、回折角2θ=26.9±0.9°の位置に存在する回折ピークの回折強度をIとしI/Iを求めた。
(1) X-ray diffraction analysis Diffraction spectra of the inorganic solid electrolyte materials obtained in Examples and Comparative Examples were determined by X-ray diffraction analysis using an X-ray diffraction apparatus (RINT2000, manufactured by Rigaku Corporation). Note that CuKα rays were used as the radiation source. Here, the diffraction intensity of the diffraction peak at the position of the diffraction angle 2θ = 15.7 ± 0.3 ° and background intensity I A, at the position of the diffraction angle 2θ = 26.9 ± 0.9 ° the diffraction intensity of the diffraction peak was determined as the I B I B / I a.

(2)リチウムイオン伝導度の測定
実施例および比較例で得られた固体電解質材料に対して、交流インピーダンス法によるリチウムイオン伝導度の測定をおこなった。
リチウムイオン伝導度の測定は北斗電工社製、ポテンショスタット/ガルバノスタットSP−300を用いた。試料の大きさはφ9.5mm、厚さ約1.3mm、測定条件は、印加電圧10mV、測定温度27.0℃、測定周波数域0.1Hz〜7MHz、電極はLi箔とした。
(2) Measurement of lithium ion conductivity Lithium ion conductivity was measured by the AC impedance method for the solid electrolyte materials obtained in the examples and comparative examples.
Lithium ion conductivity was measured using a potentiostat / galvanostat SP-300 manufactured by Hokuto Denko Corporation. The size of the sample was φ9.5 mm, the thickness was about 1.3 mm, the measurement conditions were an applied voltage of 10 mV, a measurement temperature of 27.0 ° C., a measurement frequency range of 0.1 Hz to 7 MHz, and the electrode was a Li foil.

<実施例1>
硫化物系無機固体電解質材料であるLiS−P材料を以下の手順で作製した。
原料には、LiS(シグマアルドリッチジャパン製、純度99.9%)およびP(関東化学製試薬)を使用した。
LiS粉末とP粉末(LiS:P=80:20(モル%))の合計30gをボールミル(400mLポット、φ10mmボール500g使用)にて120rpmで1時間混合した。
次いで、得られた混合物(無機組成物)をアルミナるつぼに5.0g入れ、グローブボックス内の加熱炉で300℃、1時間加熱し、無機組成物を結晶化した。
次いで、結晶化した無機組成物2.5gを図1に示す3本ロールミル(アイメックス社製BR−100V)にてメカノケミカル処理し、硫化物系無機固体電解質材料を得た。ここで、第一のロール101〜第三のロール103の通過を1回とし、合計で100回通過させた。また、各ロールはジルコニア(ZrO)製で直径が38mmのものを用い、ロール間の距離は20μmとした。また、第一のロール101の回転速度:第二のロール102の回転速度:第三のロール103の回転速度=1:2.5:6とし、第三のロール103の回転速度を700rpmとした。
<Example 1>
The Li 2 S-P 2 S 5 material is a sulfide-based inorganic solid electrolyte material was prepared by the following procedure.
Li 2 S (manufactured by Sigma-Aldrich Japan, purity 99.9%) and P 2 S 5 (reagent made by Kanto Chemical) were used as raw materials.
A total of 30 g of Li 2 S powder and P 2 S 5 powder (Li 2 S: P 2 S 5 = 80: 20 (mol%)) was mixed for 1 hour at 120 rpm in a ball mill (400 mL pot, φ10 mm ball 500 g used). .
Next, 5.0 g of the obtained mixture (inorganic composition) was put in an alumina crucible and heated in a heating furnace in a glove box at 300 ° C. for 1 hour to crystallize the inorganic composition.
Next, 2.5 g of the crystallized inorganic composition was mechanochemically treated with a three-roll mill (BR-100V manufactured by Imex Co., Ltd.) shown in FIG. 1 to obtain a sulfide-based inorganic solid electrolyte material. Here, the first roll 101 to the third roll 103 were passed once, and were passed 100 times in total. Each roll was made of zirconia (ZrO 2 ) and had a diameter of 38 mm, and the distance between the rolls was 20 μm. Also, the rotation speed of the first roll 101: the rotation speed of the second roll 102: the rotation speed of the third roll 103 = 1: 2.5: 6, and the rotation speed of the third roll 103 was 700 rpm. .

第一のロール101〜第三のロール103の通過を20回おこなった後および100回おこなった後に試料の一部をそれぞれサンプリングし、各物性をそれぞれ評価した。
メカノケミカル処理前の結晶化した無機組成物のリチウムイオン伝導度は1.1×10−5S・cm−1であり、I/Iの値は5.6であった。
第一のロール101〜第三のロール103の通過を20回おこなった後の硫化物系無機固体電解質材料のリチウムイオン伝導度は4.8×10−5S・cm−1であり、I/Iの値は3.4であった。
また、第一のロール101〜第三のロール103の通過を100回おこなった後の硫化物系無機固体電解質材料のリチウムイオン伝導度は2.0×10−4S・cm−1であり、I/Iの値は2.0であった。
実施例1の製造方法は、製造工程の途中で容器内の壁面から無機組成物をそぎ落とす操作や、ガラス化した無機組成物をボールミルやビーズミル等から分離する操作等が不要であり、連続的な機械的処理が可能であった。また、リチウムイオン伝導度の向上が見られることや、I/Iの値が減少していることから、ガラス化の進行が認められた。
After passing through the first roll 101 to the third roll 103 20 times and after 100 times, a part of the sample was sampled, and each physical property was evaluated.
Lithium ion conductivity of mechanochemical pretreatment of crystallized inorganic composition is 1.1 × 10 -5 S · cm -1 , the value of I B / I A was 5.6.
The lithium ion conductivity of the sulfide-based inorganic solid electrolyte material after passing through the first roll 101 to the third roll 103 20 times is 4.8 × 10 −5 S · cm −1 , and I B / value of I a was 3.4.
Further, the lithium ion conductivity of the sulfide-based inorganic solid electrolyte material after passing through the first roll 101 to the third roll 103 100 times is 2.0 × 10 −4 S · cm −1 , The value of I B / I A was 2.0.
The production method of Example 1 does not require an operation of scraping off the inorganic composition from the wall surface in the container in the course of the production process, an operation of separating the vitrified inorganic composition from a ball mill, a bead mill, or the like. Mechanical processing was possible. It and the improvement of lithium ion conductivity is observed, since the value of I B / I A is reduced, the progress of the vitrification was observed.

<実施例2>
硫化物系無機固体電解質材料であるLiS−P材料を以下の手順で作製した。
原料には、LiS(シグマアルドリッチジャパン製、純度99.9%)およびP(関東化学製試薬)を使用した。
LiS粉末とP粉末(LiS:P=80:20(モル%))の合計30gをボールミル(400mLポット、φ10mmボール500g使用)にて120rpmで1時間混合した。
次いで、得られた混合物(無機組成物)をアルミナるつぼに5.0g入れ、グローブボックス内の加熱炉で240℃、1時間加熱し、無機組成物を結晶化した。
次いで、結晶化した無機組成物2.5gを図2に示す回転・打撃粉砕装置を用いてメカノケミカル処理を120分間おこない、硫化物系無機固体電解質材料を得た。ここで、インパクトドライバ201としては質量:0.58kg、最大回転トルク:25N・mのものを用い、回転数:2400rpm、打撃数:3000打撃/分の条件でメカノケミカル処理をおこなった。また、乳棒202としてはアルミナ製で直径25mm、質量0.63kgのものを用い、乳鉢203としてはアルミナ製の乳鉢を用いた。
<Example 2>
The Li 2 S-P 2 S 5 material is a sulfide-based inorganic solid electrolyte material was prepared by the following procedure.
Li 2 S (manufactured by Sigma-Aldrich Japan, purity 99.9%) and P 2 S 5 (reagent made by Kanto Chemical) were used as raw materials.
A total of 30 g of Li 2 S powder and P 2 S 5 powder (Li 2 S: P 2 S 5 = 80: 20 (mol%)) was mixed for 1 hour at 120 rpm in a ball mill (400 mL pot, φ10 mm ball 500 g used). .
Next, 5.0 g of the obtained mixture (inorganic composition) was placed in an alumina crucible and heated in a heating furnace in a glove box at 240 ° C. for 1 hour to crystallize the inorganic composition.
Next, 2.5 g of the crystallized inorganic composition was subjected to mechanochemical treatment for 120 minutes using a rotary / blow pulverizer shown in FIG. 2 to obtain a sulfide-based inorganic solid electrolyte material. Here, as the impact driver 201, one having a mass of 0.58 kg and a maximum rotational torque of 25 N · m was used, and the mechanochemical treatment was performed under the conditions of the rotational speed: 2400 rpm and the impact number: 3000 impacts / minute. The pestle 202 was made of alumina and had a diameter of 25 mm and a mass of 0.63 kg. The mortar 203 was an alumina mortar.

メカノケミカル処理は合計120分間おこない、15分後と120分後に試料の一部をそれぞれサンプリングし、各物性をそれぞれ評価した。
メカノケミカル処理前の結晶化した無機組成物のリチウムイオン伝導度は1.2×10−6S・cm−1であり、I/Iの値はで5.6あった。
メカノケミカル処理開始から15分後の硫化物系無機固体電解質材料のリチウムイオン伝導度は1.4×10−5S・cm−1であり、I/Iの値はで4.7あった。
また、メカノケミカル処理開始から120分後の硫化物系無機固体電解質材料のリチウムイオン伝導度は2.0×10−4S・cm−1であり、I/Iの値は2.4であった。
実施例2の製造方法は、製造工程の途中で容器内の壁面から無機組成物をそぎ落とす操作や、ガラス化した無機組成物をボールミルやビーズミル等から分離する操作等が不要であり、連続的な機械的処理が可能であった。また、リチウムイオン伝導度の向上が見られることや、I/Iの値が減少していることから、ガラス化の進行が認められた。
The mechanochemical treatment was performed for a total of 120 minutes, and a part of the sample was sampled after 15 minutes and 120 minutes, and each physical property was evaluated.
Lithium ion conductivity of mechanochemical pretreatment of crystallized inorganic composition is 1.2 × 10 -6 S · cm -1 , the value of I B / I A is in was 5.6.
Lithium ion conductivity of the sulfide-based inorganic solid electrolyte material 15 minutes after mechanochemical treatment initiation is 1.4 × 10 -5 S · cm -1 , the value of I B / I A is in 4.7 there It was.
Further, the lithium ion conductivity of the sulfide-based inorganic solid electrolyte material of 120 minutes after the mechanochemical treatment initiation is 2.0 × 10 -4 S · cm -1 , the value of I B / I A 2.4 Met.
The production method of Example 2 does not require an operation of scraping off the inorganic composition from the wall surface in the container in the course of the production process, an operation of separating the vitrified inorganic composition from a ball mill or a bead mill, and the like. Mechanical processing was possible. It and the improvement of lithium ion conductivity is observed, since the value of I B / I A is reduced, the progress of the vitrification was observed.

<比較例1>
硫化物系無機固体電解質材料であるLiS−P材料を以下の手順で作製した。
原料には、LiS(シグマアルドリッチジャパン製、純度99.9%)およびP(関東化学製試薬)を使用した。
LiS粉末とP粉末(LiS:P=80:20(モル%))の合計30gをボールミル(400mLポット、φ10mmボール500g使用)にて120rpmで1時間混合した。
次いで、得られた混合物(無機組成物)をアルミナるつぼに5.0g入れ、グローブボックス内の加熱炉で300℃、1時間加熱し、無機組成物を結晶化した。
次いで、結晶化した無機組成物2.5gをボールミル(400mLポット、φ10mmボール500g使用)にて120rpmで24時間メカノケミカル処理した。次いで、得られた硫化物系無機固体電解質材料をφ10mmボールと分離することにより硫化物系無機固体電解質材料を得た。
ここで、メカノケミカル処理を24時間行った後に400mLポットを開けてみたところ、400mLポットの内壁には無機組成物の固まりが付着していた。そのため4時間ごとにポットの内壁に付着した無機組成物の固まりをそぎ落とす操作が必要であった。
<Comparative Example 1>
The Li 2 S-P 2 S 5 material is a sulfide-based inorganic solid electrolyte material was prepared by the following procedure.
Li 2 S (manufactured by Sigma-Aldrich Japan, purity 99.9%) and P 2 S 5 (reagent made by Kanto Chemical) were used as raw materials.
A total of 30 g of Li 2 S powder and P 2 S 5 powder (Li 2 S: P 2 S 5 = 80: 20 (mol%)) was mixed for 1 hour at 120 rpm in a ball mill (400 mL pot, φ10 mm ball 500 g used). .
Next, 5.0 g of the obtained mixture (inorganic composition) was put in an alumina crucible and heated in a heating furnace in a glove box at 300 ° C. for 1 hour to crystallize the inorganic composition.
Next, 2.5 g of the crystallized inorganic composition was mechanochemically treated at 120 rpm for 24 hours in a ball mill (400 mL pot, φ10 mm ball 500 g used). Subsequently, the obtained sulfide-based inorganic solid electrolyte material was separated from a φ10 mm ball to obtain a sulfide-based inorganic solid electrolyte material.
Here, when the 400 mL pot was opened after 24 hours of mechanochemical treatment, a lump of the inorganic composition was adhered to the inner wall of the 400 mL pot. Therefore, it was necessary to scrape off the mass of the inorganic composition adhering to the inner wall of the pot every 4 hours.

メカノケミカル処理前の結晶化した無機組成物のリチウムイオン伝導度は1.1×10−5S・cm−1であり、I/Iの値は5.7であった。
メカノケミカル処理後の硫化物系無機固体電解質材料のリチウムイオン伝導度は2.0×10−4S・cm−1であり、I/Iの値は2.6であった。
Lithium ion conductivity of mechanochemical pretreatment of crystallized inorganic composition is 1.1 × 10 -5 S · cm -1 , the value of I B / I A was 5.7.
Lithium ion conductivity of the sulfide-based inorganic solid electrolyte material after mechanochemical treatment is 2.0 × 10 -4 S · cm -1 , the value of I B / I A was 2.6.

以上から、せん断応力および圧縮応力を組み合わせた粉砕装置を用いた実施例1および2の無機材料の製造方法は、ボールミルやビーズミルを用いる必要がなく、製造工程の途中で容器内の壁面から無機組成物をそぎ落とす操作や、ガラス化した無機組成物をボールミルやビーズミル等から分離する操作等が不要であり、連続的なガラス化処理が可能であることが分かった。これに対し、ボールミルを用いた比較例1の無機材料の製造方法では、製造工程の途中で容器内の壁面から無機組成物をそぎ落とす操作や、ガラス化した無機組成物をボールミルから分離する操作が必要であり、連続生産性に劣っていた。   From the above, the manufacturing method of the inorganic material of Examples 1 and 2 using the pulverizing apparatus combining the shear stress and the compressive stress does not require the use of a ball mill or a bead mill, and the inorganic composition from the wall surface in the container during the manufacturing process. It was found that an operation of scraping off an object and an operation of separating a vitrified inorganic composition from a ball mill, a bead mill or the like are unnecessary, and a continuous vitrification treatment is possible. On the other hand, in the manufacturing method of the inorganic material of the comparative example 1 using the ball mill, the operation of scraping off the inorganic composition from the wall surface in the container during the manufacturing process, or the operation of separating the vitrified inorganic composition from the ball mill Was necessary, and continuous productivity was inferior.

100 粉砕装置
101 第一のロール
102 第二のロール
103 第三のロール
110 第一のロール間
120 第二のロール間
130 ブレード
150 無機組成物
170 無機材料
200 粉砕装置
201 インパクトドライバ
202 乳棒
203 乳鉢
250 無機組成物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Crusher 101 1st roll 102 2nd roll 103 3rd roll 110 Between 1st rolls 120 Between 2nd rolls 130 Blade 150 Inorganic composition 170 Inorganic material 200 Crusher 201 Impact driver 202 Pestle 203 Mortar 250 Inorganic composition

Claims (16)

2種以上の無機化合物を機械的処理により化学反応させることにより得られる無機材料を製造するための製造方法であって、
2種以上の無機化合物を含む無機組成物を準備する準備工程と、
せん断応力および圧縮応力を組み合わせた粉砕装置を用いて、前記無機組成物を機械的処理することにより、2種以上の前記無機化合物を化学反応させながら前記無機組成物をガラス化するガラス化工程と、
を含む無機材料の製造方法。
A production method for producing an inorganic material obtained by chemically reacting two or more kinds of inorganic compounds by mechanical treatment,
A preparation step of preparing an inorganic composition containing two or more inorganic compounds;
A vitrification step of vitrifying the inorganic composition while chemically reacting two or more of the inorganic compounds by mechanically treating the inorganic composition using a pulverizing apparatus that combines shear stress and compressive stress. ,
The manufacturing method of the inorganic material containing this.
請求項1に記載の無機材料の製造方法において、
前記ガラス化工程における前記機械的処理は乾式でおこなう無機材料の製造方法。
In the manufacturing method of the inorganic material of Claim 1,
The said mechanical treatment in the said vitrification process is a manufacturing method of the inorganic material performed by a dry type.
請求項1または2に記載の無機材料の製造方法において、
せん断応力および圧縮応力を組み合わせた前記粉砕装置がロールミル、回転・打撃粉砕装置および高圧型グライディングロールから選択される少なくとも一つを含む無機材料の製造方法。
In the manufacturing method of the inorganic material of Claim 1 or 2,
The manufacturing method of the inorganic material in which the said grinding | pulverization apparatus which combined the shear stress and the compressive stress contains at least one selected from a roll mill, a rotation and impact grinding | pulverization apparatus, and a high-pressure type grinding roll.
請求項3に記載の無機材料の製造方法において、
前記粉砕装置がロールミルを含み、
前記ロールミルが3本以上のロールにより構成されている無機材料の製造方法。
In the manufacturing method of the inorganic material of Claim 3,
The grinding device includes a roll mill;
The manufacturing method of the inorganic material in which the said roll mill is comprised by the 3 or more roll.
請求項3または4に記載の無機材料の製造方法において、
前記ロールミルは隣接するロールの回転速度が異なる無機材料の製造方法。
In the manufacturing method of the inorganic material of Claim 3 or 4,
The roll mill is a method for producing an inorganic material in which adjacent rolls have different rotational speeds.
請求項3乃至5のいずれか一項に記載の無機材料の製造方法において、
前記ガラス化工程では、前記ロールミルにおける第一のロール間に前記無機組成物を通過させた後に、前記第一のロール間に隣接する第二のロール間に前記無機組成物を通過させる無機材料の製造方法。
In the manufacturing method of the inorganic material as described in any one of Claims 3 thru | or 5,
In the vitrification step, after the inorganic composition is passed between the first rolls in the roll mill, the inorganic composition is passed between the second rolls adjacent to the first rolls. Production method.
請求項3乃至6のいずれか一項に記載の無機材料の製造方法において、
前記ロールミルを構成するロールの少なくとも表面が、セラミックス材料および金属材料から選択される少なくとも一種の材料により構成されている無機材料の製造方法。
In the manufacturing method of the inorganic material as described in any one of Claims 3 thru | or 6,
A method for producing an inorganic material, wherein at least a surface of a roll constituting the roll mill is made of at least one material selected from a ceramic material and a metal material.
請求項1乃至7のいずれか一項に記載の無機材料の製造方法において、
前記準備工程と前記ガラス化工程との間に、前記無機組成物を加熱することにより前記無機組成物を結晶化する工程をさらにおこなう無機材料の製造方法。
In the manufacturing method of the inorganic material as described in any one of Claims 1 thru | or 7,
The manufacturing method of the inorganic material which further performs the process of crystallizing the said inorganic composition by heating the said inorganic composition between the said preparatory process and the said vitrification process.
請求項1乃至8のいずれか一項に記載の無機材料の製造方法において、
前記機械的処理はメカノケミカル処理を含む無機材料の製造方法。
In the manufacturing method of the inorganic material as described in any one of Claims 1 thru | or 8,
The mechanical treatment is a method for producing an inorganic material including a mechanochemical treatment.
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の無機材料の製造方法において、
前記無機材料が、無機固体電解質材料、正極活物質、または負極活物質である無機材料の製造方法。
In the manufacturing method of the inorganic material as described in any one of Claims 1 thru | or 9,
A method for producing an inorganic material, wherein the inorganic material is an inorganic solid electrolyte material, a positive electrode active material, or a negative electrode active material.
請求項10に記載の無機材料の製造方法において、
前記無機材料が全固体型リチウムイオン電池を構成する固体電解質層に用いられる無機固体電解質材料である無機材料の製造方法。
In the manufacturing method of the inorganic material of Claim 10,
A method for producing an inorganic material, wherein the inorganic material is an inorganic solid electrolyte material used for a solid electrolyte layer constituting an all-solid-state lithium ion battery.
請求項10または11に記載の無機材料の製造方法において、
前記無機材料が無機固体電解質材料であり、
前記無機固体電解質材料が硫化物系無機固体電解質材料を含む無機材料の製造方法。
In the manufacturing method of the inorganic material of Claim 10 or 11,
The inorganic material is an inorganic solid electrolyte material;
A method for producing an inorganic material, wherein the inorganic solid electrolyte material includes a sulfide-based inorganic solid electrolyte material.
請求項12に記載の無機材料の製造方法において、
前記硫化物系無機固体電解質材料は構成元素として、Li、P、およびSを含む無機材料の製造方法。
In the manufacturing method of the inorganic material of Claim 12,
The said sulfide type inorganic solid electrolyte material is a manufacturing method of the inorganic material which contains Li, P, and S as a structural element.
請求項13に記載の無機材料の製造方法において、
前記硫化物系無機固体電解質材料中の前記Pの含有量に対する前記Liの含有量のモル比(Li/P)が1.0以上10.0以下であり、前記Pの含有量に対する前記Sの含有量のモル比(S/P)が1.0以上10.0以下である無機材料の製造方法。
In the manufacturing method of the inorganic material of Claim 13,
The molar ratio (Li / P) of the Li content to the P content in the sulfide-based inorganic solid electrolyte material is 1.0 or more and 10.0 or less, and the S content relative to the P content The manufacturing method of the inorganic material whose molar ratio (S / P) of content is 1.0 or more and 10.0 or less.
請求項13または14に記載の無機材料の製造方法において、
前記無機組成物をガラス化する工程では、
線源としてCuKα線を用いたX線回折により得られるスペクトルにおいて回折角2θ=15.7±0.3°の位置に存在する回折ピークの回折強度をバックグラウンド強度Iとし、回折角2θ=26.9±0.9°の位置に存在する回折ピークの回折強度をIとしたとき、I/Iの値が5.5以下となるまで前記機械的処理をおこなう無機材料の製造方法。
In the manufacturing method of the inorganic material of Claim 13 or 14,
In the step of vitrifying the inorganic composition,
The diffraction intensity of the diffraction peak at the position of the diffraction angle 2θ = 15.7 ± 0.3 ° in the spectrum obtained by X-ray diffraction using a CuKα ray as a radiation source and background intensity I A, a diffraction angle 2 [Theta] = the diffraction intensity of the diffraction peak at the position of 26.9 ± 0.9 ° when the I B, the production of inorganic materials to perform the mechanical processing until the value of I B / I a is 5.5 or less Method.
請求項13乃至15のいずれか一項に記載の無機材料の製造方法において、
27.0℃、印加電圧10mV、測定周波数域0.1Hz〜7MHzの測定条件における交流インピーダンス法による、前記無機材料のリチウムイオン伝導度が2.0×10−5S・cm−1以上である無機材料の製造方法。
In the manufacturing method of the inorganic material as described in any one of Claims 13 thru | or 15,
The lithium ion conductivity of the inorganic material is 2.0 × 10 −5 S · cm −1 or more according to an AC impedance method under measurement conditions of 27.0 ° C., an applied voltage of 10 mV, and a measurement frequency range of 0.1 Hz to 7 MHz. Inorganic material manufacturing method.
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