JP2020172410A - Glass - Google Patents

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正道 谷田
徳克 ▲萱▼▲場▼
徳克 ▲萱▼▲場▼
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Abstract

To provide glass having high ion conductivity and high fluidity when softened.SOLUTION: The glass contains, in cation%, Li+ of 50% or more and less than 90%, and B3+ of more than 10% to 50% or less, and contains, in anion%, O2- of 30% or more and less than 100%, SO42- of more than 0% to 60% or less, and Cl- of more than 0% to 30% or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ガラス、並びに当該ガラスを含む固体電解質、及び結着用バインダーに関する。 The present invention relates to glass, a solid electrolyte containing the glass, and a binder to be attached.

ガラス材料は、結晶からなるセラミックス材料と比較すると低い温度で焼結させることが可能である。この性質を利用して、ガラス粉末は例えば低温同時焼成セラミックス多層基板のセラミックス粉末や電極粉末等の粉末材料の結着用バインダーとして使用されてきた。低温焼結可能なガラス粉末を結着用バインダーとして使用することで、熱により変性しやすい粉末材料も、その変性を抑制しつつ結着することができる。 The glass material can be sintered at a lower temperature than the ceramic material composed of crystals. Taking advantage of this property, glass powder has been used as a binder for attaching powder materials such as ceramic powder for low-temperature co-fired ceramic multilayer substrate and electrode powder. By using a glass powder that can be sintered at a low temperature as a binder for binding, even a powder material that is easily denatured by heat can be bound while suppressing the degeneration.

ガラスの軟化点を下げてより低い温度で焼結できるようにするためには、ガラスにアルカリ金属を添加することが有効であり、特にリチウムを添加することが有効である。
リチウムを含有するガラスは、例えば機能性セラミックス粉体と混合して、高密度回路基板における誘電体層(絶縁体層)を形成するための材料として用いられることが期待される。また、金属などの導電性粉体と混合して、導電性層を形成する材料として用いられることも期待される。
In order to lower the softening point of the glass so that it can be sintered at a lower temperature, it is effective to add an alkali metal to the glass, and in particular, it is effective to add lithium.
Lithium-containing glass is expected to be used as a material for forming a dielectric layer (insulator layer) in a high-density circuit board by mixing with, for example, functional ceramic powder. It is also expected to be used as a material for forming a conductive layer by mixing with a conductive powder such as metal.

また、リチウムを含有するガラスはイオン伝導性が高いため、固体電解質の材料としても期待される。例えば特許文献1及び2において、LiOを所定量含有するガラスを電解質として用いることが開示されている。 Further, since glass containing lithium has high ionic conductivity, it is expected as a material for a solid electrolyte. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose that glass containing a predetermined amount of Li 2 O is used as an electrolyte.

特開2015−63447号公報JP-A-2015-63447 特公平3−61286号公報Special Fair 3-61286 Gazette

特許文献1及び2において開示されるガラス電解質は、イオン伝導度が十分に高いとは言えず、改善が望まれていた。 The glass electrolytes disclosed in Patent Documents 1 and 2 cannot be said to have sufficiently high ionic conductivity, and improvement has been desired.

また、特許文献1及び2において開示されるようなLiOを含有するガラスは、その組成によっては加熱されて軟化した際に、融点の高い結晶が析出する。このような結晶は軟化ガラス中において溶融せずに存在するので、軟化ガラスの流動性を低下させる。軟化ガラスの流動性が低下すると、軟化ガラスが粉末材料間の空隙を十分に充填できなくなるため緻密な焼結体が得られなくなり、結果として得られる多層基板や固体電解質の性能に悪影響を及ぼす。
したがって、軟化時の流動性が高いガラスが望まれていた。
Further, depending on the composition of the glass containing LiO 2 as disclosed in Patent Documents 1 and 2, when it is heated and softened, crystals having a high melting point are precipitated. Since such crystals exist in the softened glass without melting, the fluidity of the softened glass is reduced. When the fluidity of the softened glass is lowered, the softened glass cannot sufficiently fill the voids between the powder materials, so that a dense sintered body cannot be obtained, which adversely affects the performance of the resulting multilayer substrate and solid electrolyte.
Therefore, a glass having high fluidity at the time of softening has been desired.

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、イオン伝導度が高く、さらに軟化時の流動性が高いガラスを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a glass having high ionic conductivity and high fluidity at the time of softening.

上記課題を解決する本発明のガラスは、カチオン%表記で、Liを50%以上90%未満、および、B3+を10%超50%以下、含有するとともに、アニオン%表記で、O2−を30%以上100%未満、SO 2−を0%超60%以下、および、Clを0%超30%以下含有する。
本発明のガラスの一態様においては、結晶化開始温度Tc1−onとガラス転移点Tgとの差((Tc1−on)−Tg)が30℃以上であってもよい。
本発明のガラスの一態様においては、ガラス転移点Tgが200℃以上450℃以下であってもよい。
本発明のガラスの一態様においては、イオン伝導度が7.0×10−7S/cm以上であってもよい。
本発明のガラスの一態様においては、下記方法により測定した軟化流動性が10%以上であってもよい。
(軟化流動性の測定方法)
前記ガラス乳鉢を用いて粉砕し、300メッシュの篩を通してガラス粉末を得る。得られたガラス粉末100mgを内径5mm深さ5mmのDTAセルに充填する。この際、充填されたガラス粉末群の径をR1とする。続いて、ガラス粉末群を加熱し、ガラス粉末群の径が最小になった際の径をR2とする。これらを用いて下記式により軟化流動性を求める。
軟化流動性(%)={(R1−R2)/R1}×100
また、本発明の固体電解質は、本発明のガラスを含む。
また、本発明の結着用バインダーは、本発明のガラスを含む。
The glass of the present invention that solves the above problems contains Li + in an amount of 50% or more and less than 90% and B 3+ in an amount of more than 10% and 50% or less in cation% notation, and O 2- in anion% notation. less than 30% or more 100%, SO 4 2- 0 percent to 60% or less, and, Cl - and containing 0% or less than 30%.
In one aspect of the glass of the present invention, the difference between the crystallization start temperature Tc1-on and the glass transition point Tg ((Tc1-on) -Tg) may be 30 ° C. or higher.
In one aspect of the glass of the present invention, the glass transition point Tg may be 200 ° C. or higher and 450 ° C. or lower.
In one aspect of the glass of the present invention, the ionic conductivity may be 7.0 × 10-7 S / cm or more.
In one aspect of the glass of the present invention, the softening fluidity measured by the following method may be 10% or more.
(Measuring method of softening fluidity)
Grinding using the glass mortar, a glass powder is obtained through a 300 mesh sieve. 100 mg of the obtained glass powder is filled in a DTA cell having an inner diameter of 5 mm and a depth of 5 mm. At this time, the diameter of the filled glass powder group is R1. Subsequently, the glass powder group is heated, and the diameter when the diameter of the glass powder group is minimized is defined as R2. Using these, the softening fluidity is calculated by the following formula.
Softening fluidity (%) = {(R1-R2) / R1} x 100
Further, the solid electrolyte of the present invention includes the glass of the present invention.
In addition, the binding binder of the present invention includes the glass of the present invention.

本発明のガラスは、イオン伝導度が高く、さらに溶融時の流動性が高い。 The glass of the present invention has high ionic conductivity and high fluidity when melted.

図1(A)及び(B)は、軟化流動性の測定方法を説明する図であり、(A)は加熱前のDTAセルの上面図であり、(B)は加熱中のDTAセルの上面図である。1A and 1B are views for explaining a method for measuring softening fluidity, FIG. 1A is a top view of a DTA cell before heating, and FIG. 1B is a top view of a DTA cell being heated. It is a figure. 図2は、本発明のガラスを積層セラミックスコンデンサに用いた例を模式的に示した図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing an example in which the glass of the present invention is used for a laminated ceramic capacitor. 図3は、本発明のガラスを低温同時焼成セラミックス多層基板に用いた例を模式的に示した図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing an example in which the glass of the present invention is used for a low-temperature co-fired ceramic multilayer substrate. 図4は、本発明のガラスをリチウムイオン二次電池に用いた例を模式的に示した図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing an example in which the glass of the present invention is used in a lithium ion secondary battery.

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The present invention is not limited to the embodiments described below.

本明細書において「カチオン%」とは、ガラスの構成成分をカチオン成分とアニオン成分とに分け、ガラス中に含まれる全カチオン成分の合計含有モル量に対する各カチオン成分の含有モル量を百分率で表記した単位である。本明細書において、カチオン成分の含有量を%表記で表した場合、特に説明のない限りはカチオン%を意味する。
ガラス中に含まれる各カチオン成分の含有量は、得られたガラスの誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP-AES:Inductively Coupled Plasma−Atomic Emission Spectroscopy)の結果から求められる。
In the present specification, "cation%" is divided into a cation component and an anion component of the glass, and the molar content of each cation component is expressed as a percentage with respect to the total molar content of all cation components contained in the glass. It is a unit that has been used. In the present specification, when the content of the cation component is expressed in%, it means cation% unless otherwise specified.
The content of each cation component contained in the glass is determined from the result of inductively coupled plasma emission spectroscopy (ICP-AES: Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectroscopy) of the obtained glass.

本明細書において「アニオン%」とは、ガラスの構成成分をカチオン成分とアニオン成分とに分け、ガラス中に含まれる全アニオン成分の合計含有モル量に対する各アニオン成分の含有モル量を百分率で表記した単位である。本明細書において、アニオン成分の含有量を%表記で表した場合、特に説明のない限りはアニオン%を意味する。
ガラス中に含まれる各アニオン成分の含有量は石英管燃焼イオンクロマトグラフ法の結果から求められる。
In the present specification, "anion%" is a component of glass divided into a cationic component and an anion component, and the molar content of each anion component is expressed as a percentage with respect to the total molar content of all anion components contained in the glass. It is a unit that has been used. In the present specification, when the content of the anion component is expressed in% notation, it means anion% unless otherwise specified.
The content of each anion component contained in the glass can be obtained from the result of the quartz tube combustion ion chromatograph method.

本明細書において「モル%」とは、ガラスの全構成成分の合計含有モル量に対する各構成成分の含有モル量を百分率で表記した単位である。 In the present specification, "mol%" is a unit in which the molar content of each component is expressed as a percentage with respect to the total molar content of all the components of the glass.

<ガラス>
本実施形態のガラスは、カチオン%表記で、Liを50%以上90%未満、および、B3+を10%超50%以下、含有するとともに、アニオン%表記で、O2−を30%以上100%未満、SO 2−を0%超60%以下、および、Clを0%超30%以下含有する。
以下、本実施形態のガラスについて詳細に説明する。
<Glass>
The glass of the present embodiment contains Li + of 50% or more and less than 90% and B 3+ of more than 10% and 50% or less in cation% notation, and O 2- in 30% or more in anion% notation. less than 100%, SO 4 2- 0 percent to 60% or less, and, Cl - and containing 0% or less than 30%.
Hereinafter, the glass of the present embodiment will be described in detail.

(カチオン成分)
LiはガラスのTgを低下させ、さらに、イオン伝導度を向上させる元素である。
本実施形態のガラスのカチオン成分におけるLiの含有量が少なすぎると、Tgを十分に低下させることができず、また、十分なイオン伝導度を得ることができない。したがって、本実施形態のガラスのカチオン成分におけるLiの含有量は50%以上、好ましくは53%以上、より好ましくは55%以上とする。
一方、本実施形態のガラスのカチオン成分におけるLiの含有量が多すぎると、ガラス形成元素であるB3+の含有量が相対的に少なくなるため、ガラスの安定性が低下する。したがって、本実施形態のガラスのカチオン成分におけるLiの含有量は90%未満、好ましくは85%以下、より好ましくは80%以下とする。
(Cation component)
Li + is an element that lowers the Tg of glass and further improves the ionic conductivity.
If the content of Li + in the cation component of the glass of the present embodiment is too small, Tg cannot be sufficiently lowered and sufficient ionic conductivity cannot be obtained. Therefore, the content of Li + in the cation component of the glass of the present embodiment is 50% or more, preferably 53% or more, and more preferably 55% or more.
On the other hand, if the content of Li + in the cation component of the glass of the present embodiment is too large, the content of B 3+ , which is a glass-forming element, is relatively small, so that the stability of the glass is lowered. Therefore, the content of Li + in the cationic component of the glass of the present embodiment is less than 90%, preferably 85% or less, and more preferably 80% or less.

3+はガラス形成元素であり、ガラスの安定性の向上に寄与する元素である。
本実施形態のガラスのカチオン成分におけるB3+の含有量が少なすぎると、ガラスの安定性が低下する。したがって、本実施形態のガラスのカチオン成分におけるB3+の含有量は10%超、好ましくは20%以上、より好ましくは30%以上とする。
一方、本実施形態のガラスのカチオン成分におけるB3+の含有量が多すぎると、イオン伝導度の向上に寄与するLiの含有量が相対的に少なくなるため、イオン伝導度が低下する。したがって、本実施形態のガラスのカチオン成分におけるB3+の含有量は50%以下、好ましくは45%以下、より好ましくは43%以下とする。
B 3+ is a glass-forming element and is an element that contributes to improving the stability of glass.
If the content of B 3+ in the cationic component of the glass of the present embodiment is too small, the stability of the glass is lowered. Therefore, the content of B 3+ in the cation component of the glass of the present embodiment is more than 10%, preferably 20% or more, more preferably 30% or more.
On the other hand, if the content of B 3+ in the cation component of the glass of the present embodiment is too large, the content of Li + that contributes to the improvement of the ionic conductivity is relatively small, so that the ionic conductivity is lowered. Therefore, the content of B 3+ in the cation component of the glass of the present embodiment is 50% or less, preferably 45% or less, and more preferably 43% or less.

更に、本実施形態のガラスはカチオン成分としてSi4+を含有してもよい。Si4+はB3+と同様にガラス形成元素である。Si4+はB3+と比較して、少量の含有量であれば、熱処理に対してガラスを安定化させる効果が大きい。しかし、イオン伝導度を低下させやすいため、含有量を多くすることは好ましくない。また、含有量が多い場合、熱処理によってケイ酸リチウム系の結晶を析出させるため、含有量を多くすることは好ましくない。
本実施形態のガラスのカチオン成分におけるSi4+の含有量は0%であってもよいが、ガラスの安定性の観点から好ましくは0.3%以上、より好ましくは0.5%以上、さらに好ましくは0.8%以上である。
一方、本実施形態のガラスのカチオン成分におけるSi4+の含有量が多すぎると、イオン伝導度の向上に寄与するLiの含有量が相対的に少なくなり、Liイオンを拘束する酸素(O)が多くなり、また、LiとSiとOから構成されるケイ酸リチウム系の結晶を析出させるポテンシャルが上がるため、イオン伝導度が低下したり、熱処理での安定性を損ねたりする。したがって、本実施形態のガラスのカチオン成分におけるSi4+の含有量は、7%以下、好ましくは6%以下、より好ましくは5%以下とする。
Further, the glass of the present embodiment may contain Si 4+ as a cation component. Si 4+ is a glass-forming element like B 3+ . Compared with B 3+ , Si 4+ has a large effect of stabilizing the glass against heat treatment if the content is small. However, it is not preferable to increase the content because the ionic conductivity is likely to be lowered. In addition, when the content is high, lithium silicate-based crystals are precipitated by heat treatment, so it is not preferable to increase the content.
The content of Si 4+ in the cationic component of the glass of the present embodiment may be 0%, but from the viewpoint of the stability of the glass, it is preferably 0.3% or more, more preferably 0.5% or more, still more preferably. Is 0.8% or more.
On the other hand, if the content of Si 4+ in the cationic component of the glass of the present embodiment is too large, the content of Li + that contributes to the improvement of ionic conductivity becomes relatively small, and oxygen (O) that constrains Li ions. In addition, since the potential for precipitating lithium silicate-based crystals composed of Li, Si, and O increases, the ionic conductivity decreases and the stability in heat treatment is impaired. Therefore, the content of Si 4+ in the cation component of the glass of the present embodiment is 7% or less, preferably 6% or less, and more preferably 5% or less.

本実施形態のガラスは、本発明の効果を奏する範囲の含有量であれば、上記以外のカチオン成分を含有してもよい。例えば本実施形態のガラスはカチオン成分としてMg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Si4+、Zr4+、Ge4+、P5+、Ta5+、W6+、Fe2+、Fe3+、Sc3+、Y3+、La3+、Ce3+、Ce4+、Gd3+、Ti4+、Cr3+、Mn2+、Mn3+、Mn4+、Co2+、Co3+、Ni2+、Ni3+、Cu2+、Zn2+、Al3+、Ga3+、In3+、Sn2+、Sn4+、Sb3+、Sb5+、Bi3+等を含有してもよい。なお、これらはあくまで例示であり、本実施形態のガラスがLi、B3+、及びSi4+以外に含有し得るカチオン成分はこれらに限定されない。 The glass of the present embodiment may contain a cation component other than the above as long as the content is within the range in which the effect of the present invention is exhibited. For example, the glass of this embodiment has Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Si 4+ , Zr 4+ , Ge 4+ , P 5+ , Ta 5+ , W 6+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Sc 3+ , Y as cation components. 3+, La 3+, Ce 3+, Ce 4+, Gd 3+, Ti 4+, Cr 3+, Mn 2+, Mn 3+, Mn 4+, Co 2+, Co 3+, Ni 2+, Ni 3+, Cu 2+, Zn 2+, Al 3+, It may contain Ga 3+ , In 3+ , Sn 2+ , Sn 4+ , Sb 3+ , Sb 5+ , Bi 3+ and the like. It should be noted that these are merely examples, and the cation components that the glass of this embodiment can contain other than Li + , B 3+ , and Si 4+ are not limited to these.

(アニオン成分)
酸化物を主体とするガラス(以下「酸化物系ガラス」とも記載する)は、化学的安定性が高い。しかし、酸化物系ガラスのアニオン成分であるO2−はLiを強く拘束するので、酸化物系ガラスはイオン電導度が低い。酸化物系ガラスのO2−を、Liの拘束力が弱いアニオン成分に交換することにより、化学的安定性が高く、イオン伝導度も高いガラスが得られると考えられる。
(Anion component)
Glass mainly composed of oxides (hereinafter, also referred to as “oxide-based glass”) has high chemical stability. However, since O 2-, which is an anionic component of oxide-based glass, strongly constrains Li + , oxide-based glass has low ionic conductivity. The O 2- of oxide glass, by Li + of binding to exchange a weak anion component, high chemical stability, high glass also ion conductivity can be obtained.

ガラス中のOをLiの拘束力が弱いClに交換することにより、ガラスのイオン伝導度を向上させることができる。しかし、ガラス中のOをClのみで交換した場合、加熱されて軟化した際に融点の高いLiClの結晶が析出し、流動性が悪化する。本発明者らは、ガラス中のOをClとSO 2−とで交換することにより、イオン伝導度の向上と、軟化時の流動性の低下の抑制を両立できることを見出した。このようなガラスでは、加熱されて軟化した際にLiClとLiSOとの共晶化合物が析出し、LiClの析出は抑制される。このような共晶化合物は融点が低く、ガラスの焼結時において軟化ガラス内で溶融して流動性を向上させる成分である。 By exchanging O in the glass with Cl −, which has a weak binding force of Li + , the ionic conductivity of the glass can be improved. However, when O in the glass is replaced only with Cl , crystals of LiCl having a high melting point precipitate when heated and softened, and the fluidity deteriorates. The present inventors have, O in the glass - a Cl - by exchanging with the SO 4 2-city, found that compatible and improve ion conductivity, the suppression of the decrease in fluidity during softening. In such glass, when heated and softened, a eutectic compound of LiCl and Li 2 SO 4 is precipitated, and the precipitation of LiCl is suppressed. Such a eutectic compound has a low melting point and is a component that melts in softened glass during glass sintering to improve fluidity.

本実施形態のガラスのアニオン成分におけるSO 2−の含有量は0%超であればよいが、イオン伝導性やガラスの軟化時の流動性をより一層向上させる観点からは、0.5%以上が好ましく、1.0%以上がより好ましい。
一方、本実施形態のガラスのアニオン成分におけるSO 2−の含有量が多すぎると結晶が析出しやすくなり、また、O2−の含有量が相対的に少なくなってガラスの安定性が悪化する恐れがある。更に、Cl−の含有量が相対的に少なくなり、イオン伝導度が低下する。したがって、本実施形態のガラスのアニオン成分におけるSO 2−の含有量は60%以下、好ましくは55%以下、より好ましくは30%以下とする。
The content of SO 4 2-in anionic component of the glass of the present embodiment may be a greater than 0%, but from the viewpoint of further improving the fluidity during the softening of the ion conductivity and the glass is 0.5% The above is preferable, and 1.0% or more is more preferable.
On the other hand, it the content of SO 4 2-in anionic component of the glass of the present embodiment is too much likely to precipitate crystals, also the stability of the glass content of O 2- becomes relatively less deterioration There is a risk of Further, the Cl- content is relatively low, and the ionic conductivity is lowered. Accordingly, the content of SO 4 2-in anionic component of the glass of the present embodiment is 60% or less, preferably 55% or less, more preferably 30% or less.

本実施形態のガラスのアニオン成分におけるClの含有量は0%超であればよいが、イオン伝導性やガラスの軟化時の流動性をより一層向上させる観点からは、好ましくは5%以上、より好ましくは10%以上である。
一方、本実施形態のガラスのアニオン成分におけるClの含有量が多すぎると熱処理によりLiClの結晶が析出しやすくなり、また、SO 2−やO2−の含有量が相対的に少なくなる。したがって、本実施形態のガラスのアニオン成分におけるClの含有量は30%以下、好ましくは25%以下、より好ましくは20%以下とする。
The content of Cl in the anion component of the glass of the present embodiment may be more than 0%, but from the viewpoint of further improving the ionic conductivity and the fluidity during softening of the glass, it is preferably 5% or more. More preferably, it is 10% or more.
On the other hand, if the content of Cl in the anion component of the glass of the present embodiment is too large, the crystals of LiCl are likely to be precipitated by the heat treatment, and the contents of SO 4 2- and O 2- are relatively small. .. Therefore, the content of Cl in the anion component of the glass of the present embodiment is 30% or less, preferably 25% or less, and more preferably 20% or less.

本実施形態のガラスのアニオン成分におけるO2−の含有量は100%未満である。また、イオン伝導性をより一層向上させる観点からは、本実施形態のガラスのアニオン成分におけるO2−の含有量は90以下が好ましく、85以下がより好ましい。
一方、本実施形態のガラスのアニオン成分におけるO2−の含有量が少なすぎるとガラスの安定性が悪化する。したがって、本実施形態のガラスのアニオン成分におけるO2−の含有量は30%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上とする。
The content of O 2- in the anionic component of the glass of the present embodiment is less than 100%. From the viewpoint of further improving the ion conductivity, the content of O 2- in the anionic component of the glass of the present embodiment is preferably 90 or less, more preferably 85 or less.
On the other hand, when the content of O 2- in the anionic component of the glass of the present embodiment too little stability of the glass deteriorates. Accordingly, the content of O 2- in the anionic component of the glass of the present embodiment is 30% or more, preferably 70% or more, more preferably 75% or more.

本実施形態のガラスは、本発明の効果を奏する範囲の含有量であれば、上記以外のアニオン成分を含有してもよい。例えば本実施形態のガラスはアニオン成分としてBr、I、S2−等を含有してもよい。なお、これらはあくまで例示であり、本実施形態のガラスがO2−、SO 2−、及びCl以外に含有し得るアニオン成分はこれらに限定されない。 The glass of the present embodiment may contain an anion component other than the above as long as the content is within the range in which the effect of the present invention is exhibited. For example, the glass of the present embodiment may contain Br , I , S 2- and the like as an anion component. It should be noted that these are merely examples, the glasses of the present embodiment is O 2-, SO 4 2-, and Cl - anion component may contain in addition is not limited thereto.

(ガラスの特性)
本実施形態のガラスを結着用バインダーとして用いる際には、本実施形態のガラスと結着する粉末等を混合し、また、必要に応じて樹脂材料を混合してペースト化し、それを加熱して焼結させる。この際の加熱温度は、通常は、焼結を十分に進行させて緻密な焼結体を得るためにガラス転移点Tg以上とし、結晶の析出を抑制するために結晶化開始温度Tc1−on以下とする。
ここで、当該焼結時の加熱温度が高すぎると、結着する粉末(例えば電極材料粉末など)とガラスとが反応してしまう恐れがある。この反応を抑制する観点からは、ガラスは低温で焼結できることが好ましく、すなわちTgが低いことが好ましい。したがって、本実施形態のガラスのTgは450℃以下が好ましく、430℃以下がより好ましく、400℃以下が更に好ましい。
一方、当該焼結時の加熱温度が低すぎると、ペースト化に用いた樹脂材料が十分に熱分解せず、得られる焼結体の内部に樹脂材料が残留し、緻密な焼結体が得られにくくなる恐れがある。したがって、緻密な焼結体を得るためには、樹脂材料の熱分解が十分に進行する温度で焼結を行うことが好ましい。本実施形態のガラスのTgが200℃以上であれば、焼結時の温度は樹脂材料が十分に熱分解する温度となり、緻密な焼結体が得られるため好ましい。
(Characteristics of glass)
When the glass of the present embodiment is used as a binder for binding, a powder or the like to be bonded to the glass of the present embodiment is mixed, and if necessary, a resin material is mixed to form a paste, which is then heated. Sinter. The heating temperature at this time is usually set to a glass transition point Tg or more in order to sufficiently proceed with sintering to obtain a dense sintered body, and a crystallization start temperature Tc1-on or less in order to suppress crystal precipitation. And.
Here, if the heating temperature at the time of sintering is too high, there is a risk that the powder to be bound (for example, electrode material powder) reacts with the glass. From the viewpoint of suppressing this reaction, it is preferable that the glass can be sintered at a low temperature, that is, it is preferable that the Tg is low. Therefore, the Tg of the glass of the present embodiment is preferably 450 ° C. or lower, more preferably 430 ° C. or lower, and even more preferably 400 ° C. or lower.
On the other hand, if the heating temperature at the time of sintering is too low, the resin material used for pasting will not be sufficiently thermally decomposed, and the resin material will remain inside the obtained sintered body to obtain a dense sintered body. It may be difficult to get rid of. Therefore, in order to obtain a dense sintered body, it is preferable to perform sintering at a temperature at which the thermal decomposition of the resin material proceeds sufficiently. When the Tg of the glass of the present embodiment is 200 ° C. or higher, the temperature at the time of sintering is a temperature at which the resin material is sufficiently thermally decomposed, and a dense sintered body can be obtained, which is preferable.

また、焼結時の加熱温度が不足して緻密な焼結体が得られなかったり、加熱温度が高すぎて結晶が析出したりすることを防ぐには、本実施形態のガラスのTgとTc1−onの差が大きいことが好ましい。
したがって、本実施形態のガラスのTgとTc1−onの差((Tc1−on)−Tg)は30℃以上が好ましく、50℃以上がより好ましい。
Further, in order to prevent the heating temperature at the time of sintering from being insufficient to obtain a dense sintered body or the heating temperature to be too high to cause crystals to precipitate, Tg and Tc1 of the glass of the present embodiment are used. It is preferable that the difference between −on is large.
Therefore, the difference between Tg and Tc1-on ((Tc1-on) -Tg) of the glass of the present embodiment is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher.

TgおよびTc1−onは、ガラスの示差熱分析(DTA)により、発熱−吸熱量を示すDTA曲線の変曲点、ピーク等を用いて求めることができる。TgおよびTc1−onは、いずれもガラスの組成に固有の温度である。 Tg and Tc1-on can be determined by differential thermal analysis (DTA) of glass using inflection points, peaks, etc. of the DTA curve indicating the amount of heat generation-heat absorption. Both Tg and Tc1-on are temperatures inherent in the composition of the glass.

本実施形態のガラスは、高いイオン伝導度を有する。本実施形態のガラスのイオン伝導度は、7.0×10−7S/cm以上が好ましく、8.0×10−7S/cm以上がより好ましく、1.0×10−6S/cm以上がさらに好ましい。 The glass of this embodiment has high ionic conductivity. The ionic conductivity of the glass of the present embodiment is preferably 7.0 × 10 -7 S / cm or more, more preferably 8.0 × 10 -7 S / cm or more, and 1.0 × 10 -6 S / cm. The above is more preferable.

本明細書において、イオン伝導度は、室温(20℃〜25℃)での交流インピーダンス測定により得られたイオン伝導度を意味する。イオン伝導度は、両面に電極を形成したサンプルを用い、交流インピーダンス法により測定される。具体的には、印加電圧50mV、測定周波数域1Hz〜1MHzとし、交流インピーダンス測定により得られたNiquistプロットの円弧径から算出される。 In the present specification, the ionic conductivity means the ionic conductivity obtained by measuring the AC impedance at room temperature (20 ° C. to 25 ° C.). The ionic conductivity is measured by the AC impedance method using a sample having electrodes formed on both sides. Specifically, the applied voltage is 50 mV, the measurement frequency range is 1 Hz to 1 MHz, and the calculation is made from the arc diameter of the Niquist plot obtained by the AC impedance measurement.

また、本実施形態のガラスは軟化時の流動性が高い。ガラスの軟化時の流動性は種々の方法で評価できるが、例えば、本実施形態のガラスを粉末化して焼結した際の収縮の度合いで評価できる。具体的には、以下の方法で測定した軟化流動性を用いて評価できる。下記の軟化流動性は、5%以上が好ましく、10%以上がより好ましく、15%以上が更に好ましい。
(軟化流動性の測定方法)
まず、乳鉢を用いてガラスを粉砕し、粉砕されたガラスフレークを300メッシュの篩を通してガラス粉末を得る。次いで、得られたガラス粉末を100mg秤量し、図1(A)に示すように内径5mm深さ5mmのDTAセル1に充填する。この際の充填されたガラス粉末群2の径を初期径R1とする。続いて、ガラス粉末群2が加熱されて焼結が進むと、ガラス粉末群2が収縮し、その径が小さくなる。図1(B)に示すようにガラス粉末群2の径が最小になった際の径をR2とする。求められたR1及びR2を用いて下記式により軟化流動性を求めることができる。
軟化流動性(%)={(R1−R2)/R1}×100
Further, the glass of the present embodiment has high fluidity at the time of softening. The fluidity of the glass during softening can be evaluated by various methods. For example, the degree of shrinkage when the glass of the present embodiment is powdered and sintered can be evaluated. Specifically, it can be evaluated using the softened fluidity measured by the following method. The softening fluidity described below is preferably 5% or more, more preferably 10% or more, still more preferably 15% or more.
(Measuring method of softening fluidity)
First, glass is crushed using a mortar, and the crushed glass flakes are passed through a 300 mesh sieve to obtain glass powder. Next, 100 mg of the obtained glass powder is weighed and filled in a DTA cell 1 having an inner diameter of 5 mm and a depth of 5 mm as shown in FIG. 1 (A). The diameter of the filled glass powder group 2 at this time is defined as the initial diameter R1. Subsequently, when the glass powder group 2 is heated and sintering proceeds, the glass powder group 2 shrinks and its diameter becomes smaller. As shown in FIG. 1 (B), the diameter when the diameter of the glass powder group 2 is minimized is defined as R2. Using the obtained R1 and R2, the softening fluidity can be determined by the following formula.
Softening fluidity (%) = {(R1-R2) / R1} x 100

(ガラスの製造方法)
本実施形態のガラスの製造方法は、特に限定されないが、例えば、以下に示す方法が挙げられる。
(Glass manufacturing method)
The method for producing the glass of the present embodiment is not particularly limited, and examples thereof include the methods shown below.

まず、原料を混合して原料混合物を準備する。原料は、通常の酸化物系ガラスの製造に用いる原料であれば特に限定されず、酸化物や炭酸塩等を用いることができる。得られるガラスの組成が上記の範囲となるように、原料の種類および割合を適宜調整して原料混合物とする。 First, the raw materials are mixed to prepare a raw material mixture. The raw material is not particularly limited as long as it is a raw material used for producing ordinary oxide-based glass, and oxides, carbonates, and the like can be used. The types and proportions of the raw materials are appropriately adjusted so that the composition of the obtained glass is within the above range to prepare a raw material mixture.

次に、原料混合物を公知の方法で加熱して溶融物を得る。加熱する温度(溶融温度)は、800〜1400℃が好ましく、900〜1300℃がより好ましい。加熱する時間は、10〜50分が好ましく、20〜40分がより好ましい。 Next, the raw material mixture is heated by a known method to obtain a melt. The heating temperature (melting temperature) is preferably 800 to 1400 ° C, more preferably 900 to 1300 ° C. The heating time is preferably 10 to 50 minutes, more preferably 20 to 40 minutes.

その後、溶融物を冷却し固化することにより、本実施形態のガラスを得ることができる。冷却方法は特に限定されない。例えば、ロールアウトマシン、プレスマシン等を用いて冷却することができ、冷却液体への滴下等により急冷することもできる。得られるガラスは完全に非晶質であり、すなわち結晶化度が0%である。 Then, the glass of the present embodiment can be obtained by cooling and solidifying the melt. The cooling method is not particularly limited. For example, it can be cooled by using a roll-out machine, a press machine, or the like, and can be rapidly cooled by dropping it on a cooling liquid or the like. The resulting glass is completely amorphous, i.e., crystallinity is 0%.

こうして得られる本発明のガラスは、いかなる形態であってもよい。例えば、ブロック状、板状、薄い板状(フレーク状)、粉末状等であってもよい。 The glass of the present invention thus obtained may be in any form. For example, it may be block-shaped, plate-shaped, thin plate-shaped (flake-shaped), powder-shaped, or the like.

<複合体>
本実施形態のガラスに結晶体を添加して複合体として用いてもよい。
本実施形態のガラスに結晶体を添加することで、強度、熱膨張係数、化学耐久性、光学機能、イオン伝導度、電子伝導度、電極機能など、各種の性質を調節することが可能である。
<Complex>
Crystals may be added to the glass of the present embodiment and used as a composite.
By adding a crystal to the glass of the present embodiment, it is possible to adjust various properties such as strength, coefficient of thermal expansion, chemical durability, optical function, ionic conductivity, electron conductivity, and electrode function. ..

添加する結晶体は、本実施形態のガラスから析出した結晶体であってもよく、それ以外に添加される結晶体であってもよく、その両方であってもよい。本実施形態のガラスと、本実施形態のガラスから析出した結晶体を含有する複合体は、例えば、本発明のガラスの製造に際して充分な熱履歴を加える、本発明のガラスをTc1−on以上で熱処理する等の方法により製造できる。本発明のガラスから析出した結晶体としては、例えば、セラミックスやイオン伝導性結晶が挙げられる。 The crystal body to be added may be a crystal body precipitated from the glass of the present embodiment, a crystal body to be added other than this, or both of them. The composite containing the glass of the present embodiment and the crystals precipitated from the glass of the present embodiment is, for example, a glass of the present invention having a Tc1-on or higher, which adds a sufficient heat history in the production of the glass of the present invention. It can be manufactured by a method such as heat treatment. Examples of the crystals precipitated from the glass of the present invention include ceramics and ionic conductive crystals.

複合体における結晶体の含有量は、複合体全量に対して合計で0体積%超であればよいが、1体積%以上が好ましい。
複合体における結晶体の含有量は、焼結性の観点から、複合体全量に対して合計で70体積%以下が好ましく、50体積%以下がより好ましい。
複合体における本実施形態のガラスの含有量は、焼結性の観点から、複合体全量に対して30体積%以上が好ましく、50体積%以上が好ましい。
複合体における本実施形態のガラスの含有量は複合体全量に対して100体積%未満であればよいが、99体積%以下が好ましい。
The content of the crystals in the complex may be more than 0% by volume in total with respect to the total amount of the complex, but is preferably 1% by volume or more.
From the viewpoint of sinterability, the total content of the crystals in the composite is preferably 70% by volume or less, more preferably 50% by volume or less, based on the total amount of the composite.
From the viewpoint of sinterability, the content of the glass of the present embodiment in the composite is preferably 30% by volume or more, preferably 50% by volume or more, based on the total amount of the composite.
The glass content of the present embodiment in the composite may be less than 100% by volume with respect to the total amount of the composite, but is preferably 99% by volume or less.

<結着用バインダー>
本実施形態のガラスは低温で焼結が可能なことから、粉末材料の結着用バインダーとして有用である。以下に本実施形態のガラスを含む結着用バインダー(以下「本実施形態の結着用バインダー」ともいう)について説明する。
本実施形態の結着用バインダーは本実施形態のガラスのみからなってもよいが、他の成分を含んでもよい。例えば、本実施形態の結着用バインダーは、結晶体を含んでもよい。すなわち、本実施形態の結着用バインダーは上記の複合体であってもよい。また、本実施形態の結着用バインダーは複数種類の本実施形態のガラスを含有してもよく、また、本実施形態のガラスに加えて本実施形態のガラス以外のガラスを含んでもよい。
<Yui wearing binder>
Since the glass of the present embodiment can be sintered at a low temperature, it is useful as a binder for attaching powder materials. The glass-containing binder of the present embodiment (hereinafter, also referred to as “the binder of the present embodiment”) will be described below.
The binder of the present embodiment may consist only of the glass of the present embodiment, but may contain other components. For example, the binder of the present embodiment may contain crystals. That is, the binding binder of the present embodiment may be the above-mentioned composite. Further, the binding binder of the present embodiment may contain a plurality of types of the glass of the present embodiment, and may contain a glass other than the glass of the present embodiment in addition to the glass of the present embodiment.

<積層セラミックスコンデンサ>
本実施形態のガラスは、積層セラミックスコンデンサを製造する際の結着用バインダーとして有用である。低温で焼結できる本実施形態のガラスを用いると、高温で劣化しやすい機能性セラミックスや電極材料を用いても安定的に緻密な積層セラミックスコンデンサが得られる。
以下に、本実施形態のガラスを用いて製造された積層セラミックスコンデンサについて説明する。
<Multilayer ceramic capacitor>
The glass of this embodiment is useful as a binder for binding when manufacturing a multilayer ceramic capacitor. When the glass of the present embodiment that can be sintered at a low temperature is used, a stable and dense laminated ceramic capacitor can be obtained even if a functional ceramic or an electrode material that easily deteriorates at a high temperature is used.
The multilayer ceramic capacitor manufactured by using the glass of the present embodiment will be described below.

積層セラミックスコンデンサは、電極層間に誘電体層が配置された積層体(以下「積層ユニット」ともいう)から構成される。積層セラミックスコンデンサは、当該積層ユニットを1個有する構成であってもよく、2個以上の積層ユニットが積層された構成であってもよい。誘電体層を薄くして電極層間の距離を小さくすること、また、積層ユニット数を多くすることで、小型でありながら電気容量の大きな積層セラミックスコンデンサを得ることができる。 A laminated ceramic capacitor is composed of a laminated body (hereinafter, also referred to as a “laminated unit”) in which a dielectric layer is arranged between electrode layers. The laminated ceramic capacitor may have a configuration having one such laminated unit, or may have a configuration in which two or more laminated units are laminated. By thinning the dielectric layer to reduce the distance between the electrode layers and increasing the number of laminated units, it is possible to obtain a laminated ceramic capacitor having a large electric capacity while being compact.

図2に積層セラミックスコンデンサの構成の一例を概略的に示す。積層セラミックスコンデンサ10は、誘電体層11と内部電極層12が順次積層された積層体(ただし、最下層と最上層は誘電体層11である。)と該積層体を挟持する1対の外部電極13を備え、内部電極層12は交互に外部電極13のいずれか一方に接続している。このような積層セラミックスコンデンサ10において、本実施形態のガラスは、例えば、誘電体層11の形成に用いられる。軟化時の流動性が高い本実施形態のガラスを用いると、緻密で薄い誘電体層が得られやすいので、小型かつ電気容量の大きな積層セラミックスコンデンサを容易に得ることができる。積層セラミックスコンデンサ10の形成方法としては、印刷法、グリーンシート法があるが、以下にグリーンシート法を簡単に説明する。 FIG. 2 schematically shows an example of the configuration of a multilayer ceramic capacitor. The laminated ceramic capacitor 10 is a pair of external layers sandwiching a laminate in which a dielectric layer 11 and an internal electrode layer 12 are sequentially laminated (however, the bottom layer and the top layer are dielectric layers 11) and the laminate. The electrodes 13 are provided, and the internal electrode layers 12 are alternately connected to one of the external electrodes 13. In such a laminated ceramic capacitor 10, the glass of the present embodiment is used, for example, for forming the dielectric layer 11. When the glass of the present embodiment having high fluidity at the time of softening is used, a dense and thin dielectric layer can be easily obtained, so that a compact laminated ceramic capacitor having a large electric capacity can be easily obtained. As a method for forming the multilayer ceramic capacitor 10, there are a printing method and a green sheet method, and the green sheet method will be briefly described below.

まず、誘電体層11を構成するために必要な機能性セラミックスの粉末に、本実施形態のガラスの粉末を混合して混合粉末を得る。機能性セラミックスは適宜選択すればよいが、比誘電率を大きくする場合は、ペロブスカイト型構造をとるチタン酸バリウム(BaTiO)などを用いればよい。混合粉末の全量に対する本実施形態のガラス粉末の含有量は、1〜10体積%が好ましい。 First, the glass powder of the present embodiment is mixed with the functional ceramic powder required to form the dielectric layer 11 to obtain a mixed powder. Functional ceramics may be appropriately selected, but in order to increase the relative permittivity, barium titanate (BaTIO 3 ) or the like having a perovskite-type structure may be used. The content of the glass powder of the present embodiment with respect to the total amount of the mixed powder is preferably 1 to 10% by volume.

次に、混合粉末と、樹脂材料を溶媒に溶解したビヒクル、および可塑剤や分散剤とを適宜混合し、誘電体ペーストもしくはスラリーと呼ばれる粘性液体を調製し、これをフィルム基材の上にシート状に成型し、乾燥させることでグリーンシートを得る。 Next, the mixed powder, a vehicle in which a resin material is dissolved in a solvent, and a plasticizer or a dispersant are appropriately mixed to prepare a viscous liquid called a dielectric paste or slurry, which is sheeted on a film substrate. A green sheet is obtained by molding into a shape and drying.

樹脂材料としては、例えばポリビニルブチラール樹脂、アクリル、メタアクリル系樹脂ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、エチルセルロース、メチルセルロース、ニトロセルロース、酢酸ブチルセルロース、酢酸プロピルセルロース、ポリαメチルスチレン、ポリプロピレンカーボネート、ポリエチレンカーボネートなどを使用することができる。
ポリビニルブチラール樹脂はペースト、スラリーの安定性を高めるのに好適であり、グリーンシートの強度、柔軟性、積層時の熱圧着性を得やすいが、熱分解性に乏しく、特に低温焼成した場合、熱分解残渣が残りやすく、グリーンシートの焼結性を損ねたり、焼結体にその熱分解ガスによる膨れを生じたりする恐れがある。
アクリル、メタアクリル系樹脂は、熱分解性が良好であり、特に低温焼成した場合に良好な焼結体を得るために好適である。反面、グリーンシートの強度、柔軟性、積層時の熱圧着性を得にくいが、各種官能基を付与したものを共重合させることにより、その欠点を抑制することができる。
As the resin material, for example, polyvinyl butyral resin, acrylic, methacrylic resin polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, ethyl cellulose, methyl cellulose, nitro cellulose, butyl cellulose acetate, propyl cellulose acetate, poly α-methyl styrene, polypropylene carbonate, polyethylene carbonate and the like are used. can do.
Polyvinyl butyral resin is suitable for improving the stability of pastes and slurries, and it is easy to obtain the strength and flexibility of green sheets and the thermal pressure bonding property at the time of lamination, but it is poor in pyrolysis property, especially when it is fired at low temperature. Decomposition residues are likely to remain, which may impair the sinterability of the green sheet or cause the sintered body to swell due to the pyrolysis gas.
Acrylic and methacrylic resins have good thermal decomposability, and are particularly suitable for obtaining a good sintered body when fired at a low temperature. On the other hand, it is difficult to obtain the strength, flexibility, and thermocompression bonding property of the green sheet at the time of laminating, but the drawbacks can be suppressed by copolymerizing those to which various functional groups are added.

フィルム基材としては、例えば離型処理などの表面処理を施したPET(ポリエチレンテレフタレート)等を使用することができる。
ペーストもしくはスラリーをフィルム基材上にシート状に成型する方法は特に限定されないが、例えばスクリーン印刷、転写、ドクターブレード法等が挙げられる。
上記のようにし得てられたグリーンシートは、混合粉末が樹脂材料などで粘結されたものである。
As the film base material, for example, PET (polyethylene terephthalate) or the like that has undergone a surface treatment such as a mold release treatment can be used.
The method of molding the paste or slurry into a sheet on the film substrate is not particularly limited, and examples thereof include screen printing, transfer, and a doctor blade method.
The green sheet obtained as described above is a mixed powder bonded with a resin material or the like.

次に、グリーンシート上の必要な部分に内部電極層を形成するために、銀や銅を主成分とする導電性ペーストを塗布する。その後、導電性ペーストが塗布されたグリーンシートを複数枚積層して、適宜、熱や圧力を加えて圧着して一体化し、積層シートを得る。 Next, a conductive paste containing silver or copper as a main component is applied in order to form an internal electrode layer on a necessary portion on the green sheet. After that, a plurality of green sheets coated with the conductive paste are laminated, and heat and pressure are appropriately applied and pressure-bonded to integrate them to obtain a laminated sheet.

導電性ペーストにも本実施形態のガラスを添加することにより、層間接着性を向上させることができる。導電性ペーストを塗布する方法は特に限定されず、例えばスクリーン印刷やグラビア印刷が挙げられる。
圧着時の加熱温度は、例えば40〜80℃とする。
By adding the glass of the present embodiment to the conductive paste, the interlayer adhesiveness can be improved. The method of applying the conductive paste is not particularly limited, and examples thereof include screen printing and gravure printing.
The heating temperature during crimping is, for example, 40 to 80 ° C.

次に、得られた積層シートをカットして個片化(チップ化)し、加熱して樹脂材料成分などを燃焼させた後、本実施形態のガラスを焼結させ、焼成積層体を得る。
このように、積層シートの一括焼成により積層セラミックスコンデンサを形成すると、各層間の密着性に優れ、誘電性能や経時安定性に優れる積層セラミックスコンデンサを得ることができる。
Next, the obtained laminated sheet is cut into individual pieces (chips), heated to burn the resin material components and the like, and then the glass of the present embodiment is sintered to obtain a fired laminate.
When the laminated ceramic capacitor is formed by batch firing of the laminated sheets in this way, it is possible to obtain a laminated ceramic capacitor having excellent adhesion between the layers and excellent dielectric performance and stability over time.

加熱は例えば大気中、不活性ガス中、真空中など所定の雰囲気で焼成炉を用いて行う。加熱の温度は、本実施形態のガラスのTgより30℃以上高く、かつ、Tc1−on未満の温度で行うことが好ましい。具体的には加熱の温度は280〜600℃が好ましく、焼成の促進、製造コストの低減の点で、280〜550℃がより好ましい。加熱の時間は、例えば1〜3時間とする。 Heating is performed using a firing furnace in a predetermined atmosphere such as in the atmosphere, in an inert gas, or in a vacuum. The heating temperature is preferably 30 ° C. or higher than the Tg of the glass of the present embodiment and lower than Tc1-on. Specifically, the heating temperature is preferably 280 to 600 ° C., more preferably 280 to 550 ° C. in terms of promoting firing and reducing manufacturing costs. The heating time is, for example, 1 to 3 hours.

その後、必要に応じて焼成積層体に外部電極となる導電性ペーストを塗布、乾燥、焼成し、さらに必要に応じてNiやSnのメッキを施す。 Then, if necessary, a conductive paste serving as an external electrode is applied to the fired laminate, dried, fired, and further plated with Ni or Sn, if necessary.

必要に応じ、焼成積層体に導電性ペーストを塗布、乾燥、焼成して外部電極13を形成し、さらに必要に応じてNiやSnのメッキを施して、積層セラミックスコンデンサを得る。
この導電性ペーストにも本実施形態のガラスを添加することにより、層間接着性を向上することができる。
If necessary, a conductive paste is applied to the fired laminate, dried, and fired to form an external electrode 13, and if necessary, Ni or Sn is plated to obtain a laminated ceramic capacitor.
By adding the glass of the present embodiment to this conductive paste, the interlayer adhesiveness can be improved.

なお、上記では本実施形態のガラスを結着用バインダーとして用いる例を説明したが、本実施形態のガラスと結晶体を含む複合体を結着用バインダーとして用いてもいいし、他の材料を含む結着用バインダーを用いてもよい。いずれの結着用バインダーを用いる場合でも、混合粉末の全量に対する本実施形態のガラスの割合が1〜10体積%となるように混合粉末を作製することが好ましい。 In the above, an example of using the glass of the present embodiment as a binder for binding has been described, but a composite containing the glass and crystals of the present embodiment may be used as a binder for binding, and a binder containing other materials may be used. Wearing binders may be used. Regardless of which binder is used, it is preferable to prepare the mixed powder so that the ratio of the glass of the present embodiment to the total amount of the mixed powder is 1 to 10% by volume.

<低温同時焼成セラミックス多層基板>
本実施形態のガラスは、低温同時焼成セラミックス多層基板を製造する際の結着用バインダーとして有用である。低温で焼結できる本実施形態のガラスを用いると、高温で劣化しやすい機能性セラミックスや電極材料を用いても安定的に緻密な低温同時焼成セラミックス多層基板が得られる。
以下に、本実施形態のガラスを用いて製造された低温同時焼成セラミックス多層基板について説明する。
<Low temperature co-fired ceramic multilayer substrate>
The glass of this embodiment is useful as a binder for binding when manufacturing a low-temperature co-fired ceramic multilayer substrate. When the glass of the present embodiment that can be sintered at a low temperature is used, a stable and dense low-temperature co-fired ceramic multilayer substrate can be obtained even if functional ceramics or electrode materials that are easily deteriorated at a high temperature are used.
The low-temperature co-fired ceramic multilayer substrate manufactured using the glass of the present embodiment will be described below.

低温同時焼成セラミックス多層基板は、電極配線層が絶縁体層で隔離配置された立体配線を形成する積層体(以下「積層ユニット」ともいう)から構成される。低温同時焼成セラミックス多層基板は、当該積層ユニットを1個有する構成であってもよく、2個以上の積層ユニットが積層された構成であってもよい。絶縁体層を薄くして、電極配線層間の距離を小さくすること、また、積層ユニットを多く積層することで、小型でありながら複雑な配線基板を得ることができる。 The low-temperature co-fired ceramic multilayer substrate is composed of a laminate (hereinafter, also referred to as a “laminate unit”) that forms a three-dimensional wiring in which an electrode wiring layer is separated by an insulator layer. The low-temperature co-fired ceramic multilayer substrate may have a configuration in which one of the laminated units is provided, or may have a configuration in which two or more laminated units are laminated. By thinning the insulator layer to reduce the distance between the electrode wiring layers and laminating a large number of laminated units, it is possible to obtain a compact but complicated wiring board.

図3に低温同時焼成セラミックス多層基板の構成の一例を概略的に示す。図3に示す低温同時焼成セラミックス多層基板20は、基板本体が誘電体(絶縁体)層21で構成され、基板本体の内部および外部に、基板本体の主面に平行する主面を有する複数の平面電極22を有する。さらに、基板本体の内部に所定の平面電極22同士を電気的に接続するように配置された、基板本体の主面に直交する主面を有する内部垂直電極23を有する。また、基板本体の内部に内部実装部品25が(内部)平面電極22と接触するように配置され、表面実装部品24が(外部)平面電極22と接触するように配置されている。表面実装部品24は電極を有し、該電極と上記とは別の(外部)平面電極22が給電ワイヤ27により電気的に接続されている。低温同時焼成セラミックス多層基板20は、基板本体を貫通するように放熱ビア26を有し、その直上に表面実装部品24が実装された構成である。
このような低温同時焼成セラミックス多層基板20において、本実施形態のガラスは、例えば、誘電体層21の形成に用いられる。軟化時の流動性が高い本実施形態のガラスを用いると、緻密で薄い誘電体層が得られやすいので、小型でありながら複雑な配線基板を容易に得ることができる。低温同時焼成セラミックス多層基板の形成方法としては、印刷法、グリーンシート法があるが以下にグリーンシート法を簡単に説明する。
FIG. 3 schematically shows an example of the configuration of a low-temperature co-fired ceramic multilayer substrate. In the low-temperature co-fired ceramic multilayer substrate 20 shown in FIG. 3, the substrate body is composed of a dielectric (insulator) layer 21, and a plurality of main surfaces parallel to the main surface of the substrate body are provided inside and outside the substrate body. It has a planar electrode 22. Further, it has an internal vertical electrode 23 having a main surface orthogonal to the main surface of the substrate body, which is arranged inside the substrate body so as to electrically connect the predetermined plane electrodes 22 to each other. Further, the internal mounting component 25 is arranged so as to be in contact with the (internal) flat electrode 22 inside the substrate main body, and the surface mounting component 24 is arranged so as to be in contact with the (external) flat electrode 22. The surface mount component 24 has an electrode, and the electrode and another (external) planar electrode 22 other than the above are electrically connected by a feeding wire 27. The low-temperature co-fired ceramic multilayer substrate 20 has a heat-dissipating via 26 so as to penetrate the substrate main body, and a surface mount component 24 is mounted directly above the heat-dissipating via 26.
In such a low-temperature co-fired ceramic multilayer substrate 20, the glass of the present embodiment is used, for example, for forming the dielectric layer 21. When the glass of the present embodiment having high fluidity at the time of softening is used, a dense and thin dielectric layer can be easily obtained, so that a small but complicated wiring board can be easily obtained. There are a printing method and a green sheet method as a method for forming a low-temperature co-fired ceramic multilayer substrate, and the green sheet method will be briefly described below.

まず、誘電体層21を構成するために必要な機能性セラミックスの粉末に、本実施形態のガラスの粉末を混合して混合粉末を得る。機能性セラミックスは適宜選択すればよいが、強度を高くする場合は、アルミナなどを用いればよい。混合粉末の全量に対する本実施形態のガラス粉末の含有量は、40〜70体積%が好ましい。 First, the glass powder of the present embodiment is mixed with the functional ceramic powder required to form the dielectric layer 21 to obtain a mixed powder. Functional ceramics may be appropriately selected, but in order to increase the strength, alumina or the like may be used. The content of the glass powder of the present embodiment with respect to the total amount of the mixed powder is preferably 40 to 70% by volume.

次に、先述の積層セラミックスコンデンサの製造方法と同様にして、グリーンシートを得る。 Next, a green sheet is obtained in the same manner as in the method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor described above.

次に、グリーンシート上の必要な部分に内部配線もしくは最外部の場合、外部配線となる平面電極層を形成するために、銀や銅を主成分とする導電性ペーストを塗布する。導電性ペーストにも本実施形態のガラスを添加することにより、層間接着性を向上することができる。また、抵抗体層を形成する場合は、酸化ルテニウムを主成分とする抵抗体ペーストを塗布する。内部垂直電極は、グリーンシートに予め穴あけ処理を施しておき、その部分に銀や銅を主成分とする導電性ペーストを穴埋め塗布し、形成する。放熱ビアも同様にグリーンシートに予め穴あけ処理を施しておき、その部分に銀や銅を主成分とする熱伝導性の高い材料で構成されるペーストを穴埋め塗布し、形成する。また、必要に応じて内部実装部品を載置してもよい。
これらのペーストを塗布する方法は特に限定されず、例えばスクリーン印刷やグラビア印刷が挙げられる。
その後、これらのシートを複数枚積層して、適宜、熱や圧力を加えて圧着し一体化し、積層シートを得る。圧着時の加熱温度は、例えば40〜80℃とする。
Next, a conductive paste containing silver or copper as a main component is applied to a necessary portion on the green sheet in order to form an internal wiring or, in the case of the outermost wiring, a flat electrode layer to be an external wiring. By adding the glass of the present embodiment to the conductive paste, the interlayer adhesiveness can be improved. When forming a resistor layer, a resistor paste containing ruthenium oxide as a main component is applied. The internal vertical electrode is formed by pre-drilling a green sheet and then filling and applying a conductive paste containing silver or copper as a main component to the portion. Similarly, the heat-dissipating via is formed by pre-drilling the green sheet and then filling and applying a paste made of a material having high thermal conductivity containing silver or copper as a main component to the portion. In addition, internally mounted components may be mounted as needed.
The method of applying these pastes is not particularly limited, and examples thereof include screen printing and gravure printing.
Then, a plurality of these sheets are laminated and appropriately applied with heat or pressure to be pressure-bonded and integrated to obtain a laminated sheet. The heating temperature during crimping is, for example, 40 to 80 ° C.

次に、得られた積層シートを加熱して樹脂材料成分などを燃焼させた後、本実施形態のガラスを焼結させ、焼成積層体を得る。
このように、積層シートの一括焼成に低温同時焼成セラミックス多層基板を製造することで、各層間の密着性に優れ、信頼性の高い経時安定性に優れる低温同時焼成セラミックス多層基板を得ることができる。
Next, the obtained laminated sheet is heated to burn the resin material components and the like, and then the glass of the present embodiment is sintered to obtain a fired laminate.
By manufacturing the low-temperature co-fired ceramics multilayer substrate for batch firing of the laminated sheets in this way, it is possible to obtain a low-temperature co-fired ceramic multilayer substrate having excellent adhesion between the layers and excellent reliability over time. ..

加熱は例えば大気中、不活性ガス中、真空中など所定の雰囲気で焼成炉を用いて行う。加熱の温度は、本実施形態のガラスのTgより30℃以上高く、かつ、Tc1−on未満の温度で行うことが好ましい。具体的には加熱の温度は280〜600℃が好ましく、焼成の促進、製造コストの低減の点で、280〜550℃がより好ましい。加熱の時間は、例えば1〜3時間とする。 Heating is performed using a firing furnace in a predetermined atmosphere such as in the atmosphere, in an inert gas, or in a vacuum. The heating temperature is preferably 30 ° C. or higher than the Tg of the glass of the present embodiment and lower than Tc1-on. Specifically, the heating temperature is preferably 280 to 600 ° C., more preferably 280 to 550 ° C. in terms of promoting firing and reducing manufacturing costs. The heating time is, for example, 1 to 3 hours.

その後、必要に応じて焼成積層体の外部電極となる部分にNiやAuのメッキを施す。また、必要に応じて、焼成する前に積層シートをハーフカットしておき、焼成後に割断し、チップ化する。もしくは、ダイシングソーなどを用いて、チップ化する。さらに、例えば、外部電極上に表面実装部品や表面実装部品が有する電極と外部電極を接続する給電ワイヤを設ける。 Then, if necessary, the portion to be the external electrode of the fired laminate is plated with Ni or Au. Further, if necessary, the laminated sheet is half-cut before firing, and then cut into chips after firing. Alternatively, use a dicing saw or the like to make chips. Further, for example, a power feeding wire for connecting the surface mount component or the electrode of the surface mount component to the external electrode is provided on the external electrode.

なお、上記では本実施形態のガラスを結着用バインダーとして用いる例を説明したが、本実施形態のガラスと結晶体を含む複合体を結着用バインダーとして用いてもいいし、他の材料を含む結着用バインダーを用いてもよい。いずれの結着用バインダーを用いる場合でも、混合粉末の全量に対する本実施形態のガラスの割合が40〜70体積%となるように混合粉末を作製することが好ましい。 In the above, an example of using the glass of the present embodiment as a binder for binding has been described, but a composite containing the glass and crystals of the present embodiment may be used as a binder for binding, and a binder containing other materials may be used. Wearing binders may be used. Regardless of which binder is used, it is preferable to prepare the mixed powder so that the ratio of the glass of the present embodiment to the total amount of the mixed powder is 40 to 70% by volume.

<固体電解質>
本実施形態のガラスは、固体電解質の材料として有用である。低温で焼結でき、軟化時の流動性が高い本実施形態のガラスを用いると、高温で劣化しやすい材料を用いても安定的に特に緻密な固体電解質が得られる。また、本実施形態のガラスはイオン伝導度が高いため、本実施形態のガラスを用いると、イオン伝導度が高い固体電解質が得られる。以下に、本実施形態のガラスを含む固体電解質(以下「本実施形態の固体電解質」ともいう)について説明する。
<Solid electrolyte>
The glass of this embodiment is useful as a material for a solid electrolyte. When the glass of the present embodiment, which can be sintered at a low temperature and has high fluidity at the time of softening, is used, a particularly dense solid electrolyte can be stably obtained even if a material that easily deteriorates at a high temperature is used. Further, since the glass of the present embodiment has high ionic conductivity, the glass of the present embodiment can be used to obtain a solid electrolyte having high ionic conductivity. Hereinafter, the glass-containing solid electrolyte of the present embodiment (hereinafter, also referred to as “solid electrolyte of the present embodiment”) will be described.

本実施形態の固体電解質は、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で本実施形態のガラス以外の成分を含んでいてもよい。本実施形態の固体電解質が含有し得るその他の成分としては、イオン伝導性結晶等が挙げられる。本実施形態の固体電解質における本実施形態のガラスの含有量は、40〜100体積%が好ましく、より好ましくは70〜100体積%、さらに好ましくは100体積%である。
なお、本実施形態の固体電解質の材料として本実施形態のガラスと結晶体とを含む複合体を用いてもよい。ただし、該複合体がすでにイオン伝導性結晶等の固体電解質用の結晶成分を十分な量含む場合には、固体電解質にさらにそのような結晶成分を添加する必要はない。
If necessary, the solid electrolyte of the present embodiment may contain components other than the glass of the present embodiment as long as the effects of the present invention are not impaired. Other components that can be contained in the solid electrolyte of the present embodiment include ionic conductive crystals and the like. The content of the glass of the present embodiment in the solid electrolyte of the present embodiment is preferably 40 to 100% by volume, more preferably 70 to 100% by volume, and further preferably 100% by volume.
As the material of the solid electrolyte of the present embodiment, a composite containing the glass and the crystal body of the present embodiment may be used. However, if the complex already contains a sufficient amount of crystal components for a solid electrolyte such as an ion conductive crystal, it is not necessary to further add such a crystal component to the solid electrolyte.

<全固体リチウムイオン二次電池>
本実施形態の固体電解質は高いイオン伝導性を有するため、全固体リチウムイオン二次電池の固体電解質層に好適である。以下に、本実施形態の固体電解質を備える全固体リチウムイオン二次電池について説明する。
<All-solid-state lithium-ion secondary battery>
Since the solid electrolyte of the present embodiment has high ionic conductivity, it is suitable for the solid electrolyte layer of the all-solid-state lithium ion secondary battery. The all-solid-state lithium ion secondary battery including the solid electrolyte of the present embodiment will be described below.

全固体リチウムイオン二次電池(以下、単に「リチウムイオン二次電池」とも記載する)は、正極、負極、および前記正極と前記負極の間に配置された固体電解質層を有する。
リチウムイオン二次電池は、固体電解質層を挟んで正極および負極が配置された積層体(以下「積層ユニット」という。)を1単位として、これを1個有する構成であってもよく、2個以上の積層ユニットが積層された構成(以下、「多層構造」ともいう)であってもよい。固体電解質層を薄くして、電極層間の距離を小さくすること、また、積層ユニットを多く積層することで、エネルギー密度が大きなリチウムイオン二次電池を得ることができる。
An all-solid-state lithium-ion secondary battery (hereinafter, also simply referred to as “lithium-ion secondary battery”) has a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte layer arranged between the positive electrode and the negative electrode.
The lithium ion secondary battery may have a configuration in which one unit is a laminate (hereinafter referred to as a "lamination unit") in which a positive electrode and a negative electrode are arranged with a solid electrolyte layer interposed therebetween. The above-mentioned laminated units may be laminated (hereinafter, also referred to as “multilayer structure”). By thinning the solid electrolyte layer to reduce the distance between the electrode layers and laminating a large number of laminating units, a lithium ion secondary battery having a high energy density can be obtained.

図4に、多層構造でありかつ直列型のリチウムイオン二次電池の構成を概略的に示す。リチウムイオン二次電池30は、正極(カソード電極)31、負極(アノード電極)32、および正極31と負極32との間に配設された固体電解質層33を有する複数の積層ユニット34が、電子伝導体層35を介して積層され、直列に接続された構造を有する。図4中、丸でかこまれた「+」および「−」の符号は、それぞれ正極端子および負極端子を示す。 FIG. 4 schematically shows the configuration of a lithium ion secondary battery having a multi-layer structure and a series type. In the lithium ion secondary battery 30, a plurality of laminated units 34 having a positive electrode (cathode electrode) 31, a negative electrode (anode electrode) 32, and a solid electrolyte layer 33 disposed between the positive electrode 31 and the negative electrode 32 are electronic. It has a structure that is laminated via a conductor layer 35 and connected in series. In FIG. 4, the symbols “+” and “−” enclosed in circles indicate positive electrode terminals and negative electrode terminals, respectively.

正極31には、例えば、LiCoO、LiMn、LiFePO等が使用される。負極32には、例えば、金属リチウム、グラファイトまたはLiTi12等が使用される。ただし、これらは、一例であって、正極31および負極32に、その他の電極材料を使用してもよい。 For the positive electrode 31, for example, LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4, or the like is used. For the negative electrode 32, for example, metallic lithium, graphite, Li 4 Ti 5 O 12, or the like is used. However, these are examples, and other electrode materials may be used for the positive electrode 31 and the negative electrode 32.

また、図4に示すような直列型の多層全固体型のリチウムイオン二次電池30において、積層ユニット34は上記以外の層を有していてもよい。さらに、リチウムイオン二次電池30は、積層ユニット34や電子伝導体層35以外の層を有していてもよい。 Further, in the series-type multilayer all-solid-state lithium ion secondary battery 30 as shown in FIG. 4, the lamination unit 34 may have a layer other than the above. Further, the lithium ion secondary battery 30 may have a layer other than the laminated unit 34 and the electron conductor layer 35.

また、多層全固体型リチウムイオン二次電池を並列型とする場合、例えば、図4に示す直列型のリチウムイオン二次電池30において、電子伝導体層35を絶縁体層に変えるとともに、各積層ユニット34中の各正極31を、配線(正極配線)を介して一括して正極端子に接続し、さらに、各積層ユニット34中の各負極32を、配線(負極配線)を介して一括して負極端子に接続すればよい。 Further, when the multilayer all-solid-state lithium ion secondary battery is of the parallel type, for example, in the series type lithium ion secondary battery 30 shown in FIG. 4, the electron conductor layer 35 is changed to an insulator layer, and each layer is formed. Each positive electrode 31 in the unit 34 is collectively connected to the positive electrode terminal via wiring (positive electrode wiring), and each negative electrode 32 in each laminated unit 34 is collectively connected via wiring (negative electrode wiring). It may be connected to the negative electrode terminal.

以下に、図4に示す多層全固体型リチウムイオン二次電池の製造方法の例を説明する。 An example of a method for manufacturing the multilayer all-solid-state lithium ion secondary battery shown in FIG. 4 will be described below.

まず、正極活物質、本実施形態のガラスを含む固体電解質材料、負極活物質、および電子伝導性材料を、それぞれペーストもしくはスラリー化し、塗布し乾燥してグリーンシートを作製する。
ペースト化の方法は、特に限定されないが、例えば、ビヒクルに各材料の粉末を混合する方法が挙げられる。ペーストもしくはスラリーの塗布方法は、特に限定されず、ダイコート、スクリーン印刷、転写、ドクターブレード法等の公知の方法を採用することができる。なお、平面のパターンを形成したい時は、グリーンシートにパンチングや切断を施す、ペーストを基材にスクリーン印刷やグラビア印刷する等の手法をとればよい。
First, the positive electrode active material, the solid electrolyte material containing the glass of the present embodiment, the negative electrode active material, and the electron conductive material are each pasted or slurryed, coated, and dried to prepare a green sheet.
The method of pasting is not particularly limited, and examples thereof include a method of mixing powders of each material into a vehicle. The method for applying the paste or slurry is not particularly limited, and known methods such as die coating, screen printing, transfer, and doctor blade method can be adopted. When it is desired to form a flat pattern, a method such as punching or cutting the green sheet, screen printing or gravure printing on the paste as a base material may be used.

次に、作製された各グリーンシートを順に積み重ね、必要に応じてアライメント、切断等を行い、積層体を作製する。なお、必要に応じて、正極の端面と負極の端面が一致しないようにアライメントを行い、積層してもよい。 Next, the prepared green sheets are stacked in order, and if necessary, alignment, cutting, etc. are performed to prepare a laminated body. If necessary, alignment may be performed so that the end faces of the positive electrode and the end faces of the negative electrode do not match, and the layers may be laminated.

次に、作製された積層体を一括して圧着し、その後大気雰囲気で加熱し焼成を行うことで、多層構造のリチウムイオン二次電池が得られる。
上記圧着時の加熱温度は、例えば、40〜80℃とする。
上記焼成時の加熱温度は、本実施形態のガラスのTgより30℃以上高く、かつ該ガラスのTc1−on未満の温度範囲とするのが好ましく、具体的には280〜600℃が好ましく、焼成の促進、製造コストの低減の点で、280〜550℃の範囲がより好ましい。焼成時の加熱時間は、例えば1〜3時間とする。
Next, the produced laminates are collectively crimped, and then heated in an atmospheric atmosphere and fired to obtain a lithium ion secondary battery having a multi-layer structure.
The heating temperature at the time of crimping is, for example, 40 to 80 ° C.
The heating temperature at the time of firing is preferably 30 ° C. or higher than the Tg of the glass of the present embodiment and is preferably in a temperature range lower than Tc1-on of the glass, specifically 280 to 600 ° C., and firing. The range of 280 to 550 ° C. is more preferable from the viewpoint of accelerating the temperature and reducing the manufacturing cost. The heating time at the time of firing is, for example, 1 to 3 hours.

このように一括焼成により多層構造のリチウムイオン二次電池を製造することで、各層間の密着性に優れ、電池性能や経時安定性に優れるリチウムイオン二次電池が得られる。本実施形態のガラスは低温焼結性に優れるので、このような一括焼成を容易に行うことができる。さらに、本実施形態のガラスは軟化時の流動性が高く一括焼成時の熱処理によって緻密で薄い固体電解質層が得られやすいこと、また、イオン伝導度が高いことから、本実施形態のガラスを用いることで、電池性能の特に高いリチウムイオン二次電池が得られる。 By manufacturing a lithium-ion secondary battery having a multi-layer structure by batch firing in this way, a lithium-ion secondary battery having excellent adhesion between layers and excellent battery performance and stability over time can be obtained. Since the glass of the present embodiment has excellent low-temperature sinterability, such batch firing can be easily performed. Further, since the glass of the present embodiment has high fluidity during softening, a dense and thin solid electrolyte layer can be easily obtained by heat treatment during batch firing, and the ionic conductivity is high, the glass of the present embodiment is used. As a result, a lithium ion secondary battery having particularly high battery performance can be obtained.

なお、多層構造のリチウムイオン二次電池30の製造においては、正極31、固体電解質層33、負極32からなる積層ユニット34について個々の単位で上記と同様にして一括焼成を行い、得られた積層ユニット34を電子伝導体層35ペーストを介して積層し、電子伝導体層35ペーストの焼成条件に応じて焼成する方法を採用してもよい。 In the production of the multi-layered lithium ion secondary battery 30, the laminated unit 34 composed of the positive electrode 31, the solid electrolyte layer 33, and the negative electrode 32 is collectively fired in the same manner as described above, and the obtained laminate is obtained. A method may be adopted in which the units 34 are laminated via the electron conductor layer 35 paste and fired according to the firing conditions of the electron conductor layer 35 paste.

また、多層構造のリチウムイオン二次電池30の製造方法は上記のような一括焼成による方法に限定されず、例えば、正極31、負極32、固体電解質層33、電子伝導体層35の各層を別々に製造した後にこれらを順に積層し加熱圧着等により一体化する方法も採用できる。 Further, the method for manufacturing the multi-layered lithium ion secondary battery 30 is not limited to the method by batch firing as described above, and for example, the positive electrode 31, the negative electrode 32, the solid electrolyte layer 33, and the electron conductor layer 35 are separately separated. It is also possible to adopt a method in which these are laminated in order and integrated by heat-bonding or the like after being manufactured.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to the Examples.

[ガラスの製造]
表1に示す仕込み組成となるように、各原料粉末を秤量し混合した。原料には、LiCO、SiO、B、MgO、CaCO、SrCO、BaCO、LiPO、BPO、MgP、CaP、SrP、BaP、Y2O3、ZrO2、ZrSiO4、LiCl、LiSOを組み合わせて使用した。次に、混合した原料を白金るつぼに入れ、900℃で30分間加熱して原料を溶融させた後、溶融した原料をロールアウトマシンにより急冷し、フレーク(薄片)状にして、各例のガラス(以下、ガラスフレークという。)を作製した。得られた各例のガラスフレークを顕微鏡で観察したところ、いずれのガラスフレークにおいても結晶体は見られなかった。
[Manufacturing of glass]
Each raw material powder was weighed and mixed so as to have the preparation composition shown in Table 1. Raw materials include Li 2 CO 3 , SiO 2 , B 2 O 3 , MgO, CaCO 3 , SrCO 3 , BaCO 3 , LiPO 3 , BPO 4 , MgP 2 O 6 , CaP 2 O 6 , SrP 2 O 6 , BaP. 2 O 6 , Y2O3, ZrO2, ZrSiO4, LiCl, Li 2 SO 4 were used in combination. Next, the mixed raw materials are placed in a platinum crucible and heated at 900 ° C. for 30 minutes to melt the raw materials, and then the melted raw materials are rapidly cooled by a rollout machine to form flakes (thin sections) into the glass of each example. (Hereinafter referred to as glass flakes) was produced. When the glass flakes of each of the obtained examples were observed under a microscope, no crystals were observed in any of the glass flakes.

得られたガラスフレークについて、以下の方法でDTA測定を行い、ガラス転移点Tg、結晶化開始温度Tc1−on、及び結晶化ピーク温度Tc1pをそれぞれ求め、さらに測定時のガラスを観察して軟化時の流動性を評価した。また、以下の方法で、ガラスフレークのイオン伝導度を測定した。 The obtained glass flakes are subjected to DTA measurement by the following method to determine the glass transition point Tg, the crystallization start temperature Tc1-on, and the crystallization peak temperature Tc1p, respectively, and further observe the glass at the time of measurement to soften the glass. Liquidity was evaluated. In addition, the ionic conductivity of the glass flakes was measured by the following method.

[DTA測定]
得られた各例のガラスフレークを乳鉢で粉砕して300メッシュの篩を通してDTA測定用のガラス粉末を作製した。このガラス粉末の重量が100±15mgとなるように計量して、内径5±0.5mmφ、深さ5±0.5mmのアルミニウム製DTAセルに詰めてDTA測定を行った。DTAの測定は、示差熱分析計(リガク社製、商品名:Themo plus EVO2 試料観察TG−DTA)を使用して行った。得られたDTA曲線から、Tg、Tc1−on、及びTc1pを求めた。これらの結果を表1に示す。
また、昇温過程のDTAセル内のサンプル(ガラス粉末群)の画像を記録し、焼結収縮が最大になった温度(サンプルの径が最小になった温度)を特定し、その時点でのサンプルの径R2を画像上で計測し、同様に画像上で計測した収縮前のサンプルの径R1(初期径)との差から、下記式により軟化流動性を算出した。
軟化流動性(%)={(R1−R2)/R1}×100
[DTA measurement]
The obtained glass flakes of each example were pulverized in a mortar and passed through a 300 mesh sieve to prepare a glass powder for DTA measurement. The glass powder was weighed so as to have a weight of 100 ± 15 mg, packed in an aluminum DTA cell having an inner diameter of 5 ± 0.5 mmφ and a depth of 5 ± 0.5 mm, and DTA measurement was performed. The DTA was measured using a differential thermal analyzer (manufactured by Rigaku, trade name: Themo plus EVO2 sample observation TG-DTA). From the obtained DTA curve, Tg, Tc1-on, and Tc1p were determined. These results are shown in Table 1.
In addition, an image of a sample (glass powder group) in the DTA cell during the temperature raising process is recorded to identify the temperature at which the sintering shrinkage is maximized (the temperature at which the sample diameter is minimized), and at that time. The diameter R2 of the sample was measured on the image, and the softening fluidity was calculated by the following formula from the difference from the diameter R1 (initial diameter) of the sample before shrinkage, which was also measured on the image.
Softening fluidity (%) = {(R1-R2) / R1} x 100

[イオン伝導度の測定]
ガラスフレークの両面に、蒸着法により金電極(直径6mm)を形成した。次いで、両面の金電極の間に50mVの測定電圧を印加し、交流インピーダンス法により、ガラスフレークのインピーダンスを測定した。測定には、FRA(周波数応答アナライザ)を備えるソーラトロンSI1287(Solartron社製)を使用し、測定周波数は、10Hz〜0.1Hzとした。Nyquistプロットで求められる円弧径より、イオン伝導度を求めた。測定結果を表1に示す。
[Measurement of ionic conductivity]
Gold electrodes (diameter 6 mm) were formed on both sides of the glass flakes by a vapor deposition method. Next, a measurement voltage of 50 mV was applied between the gold electrodes on both sides, and the impedance of the glass flakes was measured by the AC impedance method. For the measurement, using the FRA Solartron SI1287 comprising (frequency response analyzer) (Solartron Inc.), measurement frequency was set to 10 7 Hz~0.1Hz. The ionic conductivity was obtained from the arc diameter obtained by the Nyquist plot. The measurement results are shown in Table 1.

Figure 2020172410
Figure 2020172410

比較例1のガラスは、イオン伝導度は高いものの、軟化流動性が低かった。
一方、実施例1〜18のガラスは、イオン伝導度が高く、更に軟化流動性も高かった。
The glass of Comparative Example 1 had high ionic conductivity but low softening fluidity.
On the other hand, the glasses of Examples 1 to 18 had high ionic conductivity and also high softening fluidity.

1 DTAセル
2 ガラス粉末群
10 積層セラミックスコンデンサ
11 誘電体層
12 内部電極層
13 外部電極
20 低温同時焼成セラミックス多層基板
21 誘電体層
22 平面電極
23 内部垂直電極
24 表面実装部品
25 内部実装部品
26 放熱ビア
27 給電ワイヤ
30 リチウムイオン二次電池
31 正極
32 負極
33 固体電解質層
34 積層ユニット
35 電子伝導体層
1 DTA cell 2 Glass powder group 10 Laminated ceramic capacitor 11 Dielectric layer 12 Internal electrode layer 13 External electrode 20 Low temperature simultaneous firing ceramics multilayer substrate 21 Dielectric layer 22 Flat electrode 23 Internal vertical electrode 24 Surface mounting component 25 Internal mounting component 26 Heat dissipation Via 27 Power supply wire 30 Lithium ion secondary battery 31 Positive electrode 32 Negative electrode 33 Solid electrolyte layer 34 Laminated unit 35 Electronic conductor layer

Claims (7)

カチオン%表記で、
Liを50%以上90%未満、および、
3+を10%超50%以下、
含有するとともに、
アニオン%表記で、
2−を30%以上100%未満、
SO 2−を0%超60%以下、および、
Clを0%超30%以下含有するガラス。
In cation% notation
Li + is 50% or more and less than 90%, and
B 3+ over 10% and under 50%,
As well as containing
In anion% notation,
O2- is 30% or more and less than 100%,
SO 4 2-0 percent to 60% or less, and,
Glass containing Cl in an amount of more than 0% and 30% or less.
結晶化開始温度Tc1−onとガラス転移点Tgとの差((Tc1−on)−Tg)が30℃以上である請求項1に記載のガラス。 The glass according to claim 1, wherein the difference ((Tc1-on) -Tg) between the crystallization start temperature Tc1-on and the glass transition point Tg is 30 ° C. or higher. ガラス転移点Tgが200℃以上450℃以下である請求項1又は2に記載のガラス。 The glass according to claim 1 or 2, wherein the glass transition point Tg is 200 ° C. or higher and 450 ° C. or lower. イオン伝導度が7.0×10−7S/cm以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載のガラス。 The glass according to any one of claims 1 to 3, wherein the ionic conductivity is 7.0 × 10 -7 S / cm or more. 下記方法により測定した軟化流動性が10%以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載のガラス。
(軟化流動性の測定方法)
前記ガラスを乳鉢を用いて粉砕し、300メッシュの篩を通してガラス粉末を得る。得られたガラス粉末100mgを内径5mm深さ5mmのDTAセルに充填する。この際、充填されたガラス粉末群の径をR1とする。続いて、ガラス粉末群を加熱し、ガラス粉末群の径が最小になった際の径をR2とする。これらを用いて下記式により軟化流動性を求める。
軟化流動性(%)={(R1−R2)/R1}×100
The glass according to any one of claims 1 to 4, wherein the softening fluidity measured by the following method is 10% or more.
(Measuring method of softening fluidity)
The glass is crushed using a mortar and passed through a 300 mesh sieve to obtain glass powder. 100 mg of the obtained glass powder is filled in a DTA cell having an inner diameter of 5 mm and a depth of 5 mm. At this time, the diameter of the filled glass powder group is R1. Subsequently, the glass powder group is heated, and the diameter when the diameter of the glass powder group is minimized is defined as R2. Using these, the softening fluidity is calculated by the following formula.
Softening fluidity (%) = {(R1-R2) / R1} x 100
請求項1〜5のいずれか1項に記載のガラスを含む固体電解質。 The solid electrolyte containing the glass according to any one of claims 1 to 5. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のガラスを含む結着用バインダー。 A binder containing the glass according to any one of claims 1 to 5.
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