JP2020191183A - Method of manufacturing sulfide all-solid-state battery - Google Patents

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Abstract

To provide a method of manufacturing sulfide all-solid-state batteries, capable of preventing the outflow of defective products.SOLUTION: In a method of manufacturing sulfide all-solid-state batteries, a sulfide all-solid-state battery including a positive electrode layer, a negative electrode layer, and a sulfide solid electrolyte layer arranged between the positive electrode layer, and the negative electrode layer is subjected to aging before initial charge.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本願は硫化物全固体電池の製造方法である。 The present application is a method for manufacturing a sulfide all-solid-state battery.

従来から、液系電池の製造方法において、エージング工程が備えられている場合がある。例えば、特許文献1は、アルカリ二次電池の初充電前にエージング工程を行うことにより、不可逆容量を低減することができることを開示している。これは材料を劣化させ、過電圧を発生させるためである。 Conventionally, an aging step may be provided in a method for manufacturing a liquid battery. For example, Patent Document 1 discloses that the irreversible capacity can be reduced by performing an aging step before the initial charging of an alkaline secondary battery. This is because the material is deteriorated and an overvoltage is generated.

一方で、全固体電池の製造方法においても、エージング工程が備えられている場合がある。例えば、特許文献2は、全ての組み電池間の電気特性を略同一に揃えるために、初充電後の組電池に対してエージングを行うことを開示している。特許文献3は、ビニル基若しくはその誘導体を有するモノマーを重合してポリマーとし、モノマー溶液をゲル状電解質或いは固体化させてなる完全固体電解質とするために、エージング工程を行うことを開示している。また、特許文献3は、リチウムイオン電池の製造の際には初充電後にエージング工程を行うことを開示している。さらに、特許文献3は初回充電状態を48時間以上保持することを開示している。 On the other hand, the method for manufacturing an all-solid-state battery may also include an aging step. For example, Patent Document 2 discloses that the assembled battery after the initial charge is aged in order to make the electrical characteristics of all the assembled batteries substantially the same. Patent Document 3 discloses that a monomer having a vinyl group or a derivative thereof is polymerized to form a polymer, and an aging step is performed in order to obtain a gel-like electrolyte or a solid electrolyte obtained by solidifying the monomer solution. .. Further, Patent Document 3 discloses that when manufacturing a lithium ion battery, an aging step is performed after the initial charging. Further, Patent Document 3 discloses that the initial charging state is maintained for 48 hours or more.

特開平09−274932号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 09-274932 特開2015−118867号公報JP 2015-118867 特開2002−280074号公報JP-A-2002-280074

一般的に、液系電池を製造する際には、初充電前にエージング工程を行っている。これには2つの理由がある。1つ目は、負極の表面に被膜を形成させるためである。これにより、抵抗が低減され、電解質の分解が抑制される。2つ目は、初充電前にエージングを行うことにより、正極側に混入した金属異物を溶解させ、負極側に析出させることで短絡を促進するためである。これにより、出荷前に事前に短絡させて、不良品の流出を防止することができる。 Generally, when manufacturing a liquid battery, an aging process is performed before the initial charging. There are two reasons for this. The first is to form a film on the surface of the negative electrode. As a result, the resistance is reduced and the decomposition of the electrolyte is suppressed. The second is that by performing aging before the initial charging, the metallic foreign matter mixed in the positive electrode side is dissolved and deposited on the negative electrode side to promote a short circuit. As a result, it is possible to prevent the outflow of defective products by short-circuiting them in advance before shipping.

上記のうち2つ目の理由は、全固体電池においても重要な考え方である。一般的に金属は高電位において溶解し、低電位において析出する。そのため、液系電池においては、初充電前にエージング工程を行うことで、正極内の金属異物を溶解させ、溶解した金属イオンを液拡散によって電解質内を輸送させて、負極側に析出させることができる。これにより、電池を短絡することができる。一方で、全固体電池においては、正極側で金属異物が溶解したとしても、電解質内に金属イオンを拡散させることはできず、負極まで到達とすることができない。すなわち、通常の条件であれば電池の短絡は発生しない。
よって、全固体電池において、出荷前に事前に短絡させて、不良品の流出を防止することが困難であった。
The second reason above is also an important idea for all-solid-state batteries. Generally, metals dissolve at high potentials and precipitate at low potentials. Therefore, in a liquid battery, by performing an aging step before the initial charging, metal foreign substances in the positive electrode can be dissolved, and the dissolved metal ions can be transported in the electrolyte by liquid diffusion and deposited on the negative electrode side. it can. As a result, the battery can be short-circuited. On the other hand, in the all-solid-state battery, even if the metal foreign matter is dissolved on the positive electrode side, the metal ion cannot be diffused in the electrolyte and cannot reach the negative electrode. That is, under normal conditions, the battery does not short-circuit.
Therefore, it has been difficult to prevent the outflow of defective products by short-circuiting the all-solid-state battery in advance before shipping.

そこで、本願は不良品の流出を防止可能な硫化物固体電解質の製造方法を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present application is to provide a method for producing a sulfide solid electrolyte that can prevent the outflow of defective products.

本発明者らは鋭意検討した結果、全固体電解質に用いる固体電解質に硫化物固体電解質を用いることで、出荷前に事前に短絡させることが可能であることを見出した。具体的には、硫化物固体電解質を用いることにより、正負極の両側に混入した金属異物と硫化物固体電解質とを化学反応(硫化)させ、さらに硫化した金属異物が導電性をもつ場合、電池の短絡を発生させることができることを見出した。 As a result of diligent studies, the present inventors have found that by using a sulfide solid electrolyte as the solid electrolyte used for the all-solid electrolyte, it is possible to short-circuit in advance before shipping. Specifically, by using a sulfide solid electrolyte, the metal foreign matter mixed on both sides of the positive and negative electrodes and the sulfide solid electrolyte are chemically reacted (sulfurized), and when the sulfided metal foreign matter has conductivity, the battery It was found that a short circuit can occur.

ここで、上記の硫化反応も基本的には電位が高い方が促進されることが分かっている。そのため、高電位の正極側に混入した金属異物の硫化は比較的に容易であるが、低電位の負極側に混入した金属異物の硫化は難しい。そのため、負極側に混入した金属異物の硫化の進行が遅いため、耐久試験中に短絡が検出されない場合が考えられた。そこで、本発明者らは、負極側に混入した金属異物の硫化の進行を促進するため、初充電前にエージング工程を行うことで短絡発生の検出率を増加させることを見出した。 Here, it is known that the above-mentioned sulfurization reaction is basically promoted when the potential is high. Therefore, the sulfurization of the metallic foreign matter mixed in the high potential positive electrode side is relatively easy, but the sulfurization of the metallic foreign matter mixed in the low potential negative electrode side is difficult. Therefore, since the progress of sulfurization of the metallic foreign matter mixed in the negative electrode side is slow, it is considered that a short circuit may not be detected during the durability test. Therefore, the present inventors have found that the detection rate of short-circuit occurrence is increased by performing an aging step before the initial charging in order to promote the progress of sulfurization of the metallic foreign matter mixed in the negative electrode side.

特許文献2、3に記載されているように、初充電後にエージング工程を行うと、負極の電位が低下しているため金属異物の硫化速度が遅く、短絡を検出できない虞がある。 As described in Patent Documents 2 and 3, if the aging step is performed after the initial charging, the potential of the negative electrode is lowered, so that the sulfurization rate of the metal foreign matter is slow, and there is a possibility that a short circuit cannot be detected.

以上の知見に基づいて、本願は上記課題を解決するための一つの手段として、正極層、負極層、及び前記正極層と前記負極層との間に配置される硫化物固体電解質層を有する硫化物全固体電池を、初充電前にエージングする、硫化物全固体電池の製造方法を開示する。 Based on the above findings, the present application provides sulfide having a positive electrode layer, a negative electrode layer, and a sulfide solid electrolyte layer arranged between the positive electrode layer and the negative electrode layer as one means for solving the above problems. Disclosed is a method for manufacturing a sulfide all-solid-state battery in which the all-solid-state battery is aged before the first charge.

本願が開示する硫化物全固体電池の製造方法によれば、不良品の流出を防止することが可能である。 According to the method for producing a sulfide all-solid-state battery disclosed in the present application, it is possible to prevent the outflow of defective products.

硫化物全固体電池の製造方法100のフローチャートである。It is a flowchart of the manufacturing method 100 of a sulfide all-solid-state battery. 硫化速度検討実験における短絡日数と温度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the short circuit days and temperature in a sulfidation rate study experiment. 硫化速度検討実験における硫化速度と温度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the sulfurization rate and temperature in a sulfurization rate examination experiment.

[硫化物全固体電池の製造方法]
以下、本開示の硫化物全固体電池の製造方法について、一実施形態である硫化物全固体電池の製造方法100(以下において「製造方法100」ということがある)を用いて説明する。
[Manufacturing method of sulfide all-solid-state battery]
Hereinafter, the method for manufacturing the sulfide all-solid-state battery of the present disclosure will be described using the method 100 for manufacturing the sulfide all-solid-state battery (hereinafter, may be referred to as “manufacturing method 100”) which is an embodiment.

硫化物全固体電池の製造方法100は、正極層、負極層、及び正極層と負極層との間に配置される硫化物固体電解質層を有する硫化物全固体電池を、初充電前にエージングすることを特徴としている。具体的には、硫化物全固体電池の製造方法100は、硫化物全固体電池を得る工程S1(以下において「硫化物全固体電池作製工程S1」ということがある。)と、硫化物全固体電池作製工程S1の後に硫化物全固体電池をエージングする工程S2(以下において「エージング工程S2」ということがある。)と、エージング工程S2の後に硫化物全固体電池を初充電する工程S3(以下において、「初充電工程S3」ということがある。)と、を備えている。また、初充電工程S3の後に、硫化物全固体電池を放電する工程S4(以下において、「放電工程S4」ということがある。)を備えていてもよい。
図1に製造方法100のフローチャートを示した。
In the method 100 for manufacturing a sulfide all-solid-state battery, a sulfide all-solid-state battery having a positive electrode layer, a negative electrode layer, and a sulfide solid electrolyte layer arranged between the positive electrode layer and the negative electrode layer is aged before initial charging. It is characterized by that. Specifically, the method 100 for manufacturing a sulfide all-solid-state battery includes a step S1 for obtaining a sulfide all-solid-state battery (hereinafter, may be referred to as “sulfide all-solid-state battery manufacturing step S1”) and a sulfide all-solid-state battery. A step S2 for aging the sulfide all-solid-state battery after the battery manufacturing step S1 (hereinafter sometimes referred to as "aging step S2") and a step S3 for first charging the sulfide all-solid-state battery after the aging step S2 (hereinafter referred to as "aging step S2"). In the above, it is sometimes referred to as "initial charging step S3"). Further, after the initial charging step S3, a step S4 (hereinafter, may be referred to as “discharging step S4”) for discharging the sulfide all-solid-state battery may be provided.
FIG. 1 shows a flowchart of the manufacturing method 100.

(硫化物全固体電池作製工程S1)
硫化物全固体電池作製工程S1は、硫化物全固体電解質を有する硫化物全固体電池を作製する工程である。硫化物全固体電池は正極層、負極層、及び正極層と負極層との間に配置される硫化物固体電解質層とを備える。また、少なくとも硫化物全固体電池の積層方向の端部の面うち、正極側の面には正極集電体を配置する。また、少なくとも硫化物全固体電池の積層方向の端部の面うち、負極側の面には負極集電体を配置する。ただし、正極集電体及び負極集電体は、硫化物全固体電池の内部にも備えられていてもよい。
(Sulfide all-solid-state battery manufacturing step S1)
The sulfide all-solid-state battery manufacturing step S1 is a step of manufacturing a sulfide all-solid-state battery having a sulfide all-solid electrolyte. The sulfide all-solid-state battery includes a positive electrode layer, a negative electrode layer, and a sulfide solid electrolyte layer arranged between the positive electrode layer and the negative electrode layer. Further, a positive electrode current collector is arranged on the surface on the positive electrode side of at least the end surface of the sulfide all-solid-state battery in the stacking direction. Further, the negative electrode current collector is arranged on the surface on the negative electrode side of at least the end surface of the sulfide all-solid-state battery in the stacking direction. However, the positive electrode current collector and the negative electrode current collector may also be provided inside the sulfide all-solid-state battery.

正極層は、少なくとも正極活物質を含む。正極層には、正極活物質に加えて、任意に固体電解質、バインダー及び導電剤等を含ませることができる。正極活物質は公知の正極活物質を用いればよい。例えば、リチウムイオン電池を構成する場合は、正極活物質としてコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、LiNi1/3Co1/3Mn1/3、マンガン酸リチウム、スピネル系リチウム化合物等の各種のリチウム含有複合酸化物を用いることができる。正極活物質は表面がニオブ酸リチウム層やチタン酸リチウム層やリン酸リチウム層等の酸化物層で被覆されていてもよい。正極層に含まれ得る固体電解質は硫化物固体電解質が好ましい。硫化物固体電解質は特に限定されず、公知の硫化物固体電解質を用いることができる。例えば、LiPS、LiS−P、LiS−SiS、LiI−LiS−SiS、LiI−SiS−P、LiS−P−LiI−LiBr、LiI−LiS−P、LiI−LiS−P、LiI−LiPO−P、LiS−P−GeS等を挙げることができる。正極層に含まれ得るバインダーとしては、例えば、ブタジエンゴム(BR)、ブチレンゴム(IIR)、アクリレートブタジエンゴム(ABR)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVDF−HFP)等が挙げられる。負極層に含まれ得る導電剤としてはアセチレンブラックやケッチェンブラック、気相法炭素繊維(VGCF)等の炭素材料やニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料が挙げられる。正極層における各成分の含有量は従来と同様とすればよい。正極層の形状も従来と同様とすればよい。特に、硫化物全固体電池を容易に構成できる観点から、シート状の正極層が好ましい。この場合、正極層の厚みは、例えば0.1μm以上1mm以下であることが好ましく、1μm以上150μm以下であることがより好ましい。 The positive electrode layer contains at least the positive electrode active material. In addition to the positive electrode active material, the positive electrode layer may optionally contain a solid electrolyte, a binder, a conductive agent, and the like. As the positive electrode active material, a known positive electrode active material may be used. For example, when constructing a lithium ion battery, various types of positive electrode active materials such as lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , lithium manganate, and spinel-based lithium compounds are used. Lithium-containing composite oxides can be used. The surface of the positive electrode active material may be coated with an oxide layer such as a lithium niobate layer, a lithium titanate layer, or a lithium phosphate layer. The solid electrolyte that can be contained in the positive electrode layer is preferably a sulfide solid electrolyte. The sulfide solid electrolyte is not particularly limited, and a known sulfide solid electrolyte can be used. For example, Li 3 PS 4 , Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 S-SiS 2 , LiI-Li 2 S-SiS 2 , LiI-Si 2 S-P 2 S 5 , Li 2 SP 2 S. 5 -LiI-LiBr, LiI-Li 2 S-P 2 S 5 , LiI-Li 2 S-P 2 O 5 , LiI-Li 3 PO 4- P 2 S 5 , Li 2 S-P 2 S 5- GeS Second grade can be mentioned. Examples of the binder that can be contained in the positive electrode layer include butadiene rubber (BR), butylene rubber (IIR), acrylate butadiene rubber (ABR), polyvinylidene fluoride (PVDF), and polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-). HFP) and the like. Examples of the conductive agent that can be contained in the negative electrode layer include carbon materials such as acetylene black, Ketjen black, and vapor phase carbon fiber (VGCF), and metal materials such as nickel, aluminum, and stainless steel. The content of each component in the positive electrode layer may be the same as before. The shape of the positive electrode layer may be the same as the conventional one. In particular, a sheet-shaped positive electrode layer is preferable from the viewpoint that a sulfide all-solid-state battery can be easily constructed. In this case, the thickness of the positive electrode layer is, for example, preferably 0.1 μm or more and 1 mm or less, and more preferably 1 μm or more and 150 μm or less.

負極層は、少なくとも負極活物質を含む。負極層には、負極活物質に加えて、任意に固体電解質、バインダー及び導電剤等を含ませることができる。負極活物質は公知の負極活物質を用いればよい。例えば、リチウムイオン電池を構成する場合は、負極活物質としてSiやSi合金や酸化ケイ素等のシリコン系活物質;グラファイトやハードカーボン等の炭素系活物質;チタン酸リチウム等の各種酸化物系活物質;金属リチウムやリチウム合金等を用いることができる。負極層に含まれ得る固体電解質は硫化物固体電解質が好ましい。硫化物固体電解質は特に限定されず、公知の硫化物固体電解質を用いることができる。例えば、上述した硫化物固体電解質を例示することができる。負極層に含まれ得るバインダーとしては、例えば、上述したバインダーを例示することができる。負極層に含まれ得る導電剤としては、例えば、上述した導電剤を例示することができる。負極層における各成分の含有量は従来と同様とすればよい。負極層の形状も従来と同様とすればよい。特に、硫化物全固体電池を容易に構成できる観点から、シート状の負極層が好ましい。この場合、負極層の厚みは、例えば0.1μm以上1mm以下であることが好ましく、1μm以上150μm以下であることがより好ましい。ただし、負極の容量が正極の容量よりも大きくなるように、負極層の大きさ(面積や厚み)を決定することが好ましい。 The negative electrode layer contains at least the negative electrode active material. In addition to the negative electrode active material, the negative electrode layer may optionally contain a solid electrolyte, a binder, a conductive agent, and the like. As the negative electrode active material, a known negative electrode active material may be used. For example, in the case of forming a lithium ion battery, as a negative electrode active material, a silicon-based active material such as Si, Si alloy or silicon oxide; a carbon-based active material such as graphite or hard carbon; various oxide-based active materials such as lithium titanate. Material: Metallic lithium, lithium alloy, etc. can be used. The solid electrolyte that can be contained in the negative electrode layer is preferably a sulfide solid electrolyte. The sulfide solid electrolyte is not particularly limited, and known sulfide solid electrolytes can be used. For example, the above-mentioned sulfide solid electrolyte can be exemplified. As the binder that can be contained in the negative electrode layer, for example, the above-mentioned binder can be exemplified. As the conductive agent that can be contained in the negative electrode layer, for example, the above-mentioned conductive agent can be exemplified. The content of each component in the negative electrode layer may be the same as before. The shape of the negative electrode layer may be the same as the conventional one. In particular, a sheet-shaped negative electrode layer is preferable from the viewpoint that a sulfide all-solid-state battery can be easily constructed. In this case, the thickness of the negative electrode layer is, for example, preferably 0.1 μm or more and 1 mm or less, and more preferably 1 μm or more and 150 μm or less. However, it is preferable to determine the size (area and thickness) of the negative electrode layer so that the capacity of the negative electrode is larger than the capacity of the positive electrode.

硫化物固体電解質層は、少なくとも硫化物固体電解質を含む。硫化物固体電解質層には、硫化物固体電解質に加えて、任意にバインダー及び導電剤等を含ませることができる。硫化物固体電解質は特に限定されず、公知の硫化物固体電解質を用いることができる。例えば、上述した硫化物固体電解質を例示することができる。硫化物固体電解質層に含まれ得るバインダーとしては、例えば、上述したバインダーを例示することができる。硫化物固体電解質層に含まれ得る導電剤としては、例えば、上述した導電剤を例示することができる。硫化物固体電解質層における各成分の含有量は従来と同様とすればよい。硫化物固体電解質層の形状も従来と同様とすればよい。特に、硫化物全固体電池を容易に構成できる観点から、シート状の硫化物固体電解質層が好ましい。この場合、硫化物固体電解質層の厚みは、例えば0.1μm以上1mm以下であることが好ましく、1μm以上100μm以下であることがより好ましい。 The sulfide solid electrolyte layer contains at least a sulfide solid electrolyte. The sulfide solid electrolyte layer may optionally contain a binder, a conductive agent, or the like in addition to the sulfide solid electrolyte. The sulfide solid electrolyte is not particularly limited, and known sulfide solid electrolytes can be used. For example, the above-mentioned sulfide solid electrolyte can be exemplified. As the binder that can be contained in the sulfide solid electrolyte layer, for example, the above-mentioned binder can be exemplified. As the conductive agent that can be contained in the sulfide solid electrolyte layer, for example, the above-mentioned conductive agent can be exemplified. The content of each component in the sulfide solid electrolyte layer may be the same as before. The shape of the sulfide solid electrolyte layer may be the same as before. In particular, a sheet-shaped sulfide solid electrolyte layer is preferable from the viewpoint that a sulfide all-solid-state battery can be easily constructed. In this case, the thickness of the sulfide solid electrolyte layer is preferably, for example, 0.1 μm or more and 1 mm or less, and more preferably 1 μm or more and 100 μm or less.

正極集電体及び負極集電体は、金属箔や金属メッシュ等により構成すればよい。特に金属箔が好ましい。正極集電体及び負極集電体を構成する金属としては、Cu、Ni、Cr、Au、Pt、Ag、Al、Fe、Ti、Zn、Co、ステンレス鋼等が挙げられる。特にCu、Alが好ましい。正極集電体及び負極集電体は、その表面に、抵抗を調整するための何らかのコート層を有していてもよい。正極集電体及び負極集電体の各々の厚みは特に限定されるものではない。例えば0.1μm以上1mm以下であることが好ましく、1μm以上100μm以下であることがより好ましい。 The positive electrode current collector and the negative electrode current collector may be made of a metal foil, a metal mesh, or the like. Metal foil is particularly preferable. Examples of the metal constituting the positive electrode current collector and the negative electrode current collector include Cu, Ni, Cr, Au, Pt, Ag, Al, Fe, Ti, Zn, Co, and stainless steel. Especially Cu and Al are preferable. The positive electrode current collector and the negative electrode current collector may have some coating layer for adjusting the resistance on the surface thereof. The thickness of each of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector is not particularly limited. For example, it is preferably 0.1 μm or more and 1 mm or less, and more preferably 1 μm or more and 100 μm or less.

このような硫化物全固体電池は公知の方法により作製することができる。例えば、別々に作製した正極層、固体電解質層、負極層を積層して、プレスすることで作製することができる。正極層は、正極層を構成する成分を含むスラリーを基材又は正極集電体に塗布し、乾燥させることにより作製することができる。負極層は、負極層を構成する成分を含むスラリーを基材又は負極集電体に塗布し、乾燥させることにより作製することができる。固体電解質層は、固体電解質層を構成する成分を含むスラリーを基材に塗布し、乾燥させることにより作製することができる。 Such a sulfide all-solid-state battery can be produced by a known method. For example, it can be produced by laminating and pressing a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode layer prepared separately. The positive electrode layer can be produced by applying a slurry containing a component constituting the positive electrode layer to a base material or a positive electrode current collector and drying the slurry. The negative electrode layer can be produced by applying a slurry containing a component constituting the negative electrode layer to a base material or a negative electrode current collector and drying the slurry. The solid electrolyte layer can be produced by applying a slurry containing a component constituting the solid electrolyte layer to a base material and drying it.

また、上記により作製した硫化物全固体電池は金属ラミネートフィルム等で封止されていてもよい。 Further, the sulfide all-solid-state battery produced as described above may be sealed with a metal laminate film or the like.

(エージング工程S2)
エージング工程S2は、上記により作製された硫化物全固体電池のエージングを実施する工程である。これにより、硫化物全固体電池の正極又は負極に混入した金属異物を硫化することができる。そして、これによれば金属異物が混入された硫化物全固体電池を出荷前に短絡させることができ、不良品の流出を防止することが可能になる。
(Aging step S2)
The aging step S2 is a step of aging the sulfide all-solid-state battery produced as described above. As a result, the metal foreign matter mixed in the positive electrode or the negative electrode of the sulfide all-solid-state battery can be sulfided. According to this, the sulfide all-solid-state battery mixed with the metal foreign matter can be short-circuited before shipping, and the outflow of defective products can be prevented.

好ましくは、エージング工程S2は、下記式(1)を満たす条件に設定されることが好ましい。これは、正極から最も遠い負極集電体側に金属異物が混入されている場合を想定して算出された式である。正極は必ず負極よりも電位が高いので、正極から最も遠い負極集電体側で硫化が完了していれば、正極側でも硫化が完了していると見なすことができるためである。ここで式(1)において、負極層の厚みをx(μm)、硫化物固体電解質層の厚みをy(μm)、エージング電圧をV(V)、エージング温度をT(℃)、エージング日数をD(day)とした。
x+y≦[0.1905/{V・exp(0.03888・T)}]・D ・・・(1)
Preferably, the aging step S2 is set under the condition satisfying the following formula (1). This formula is calculated on the assumption that a metal foreign substance is mixed in the negative electrode current collector side farthest from the positive electrode. This is because the positive electrode always has a higher potential than the negative electrode, and if sulfurization is completed on the negative electrode current collector side farthest from the positive electrode, it can be considered that sulfurization is completed on the positive electrode side as well. Here, in the formula (1), the thickness of the negative electrode layer is x (μm), the thickness of the sulfide solid electrolyte layer is y (μm), the aging voltage is V (V), the aging temperature is T (° C.), and the number of aging days is set. It was designated as D (day).
x + y ≦ [0.1905 / {V ・ exp (0.03888 ・ T)}] ・ D ・ ・ ・ (1)

式(1)を満たすように、硫化物全固体電池の構成及びエージング工程S2の条件を設定することにより、不良品の流出をより確実に防止できる。 By setting the configuration of the sulfide all-solid-state battery and the conditions of the aging step S2 so as to satisfy the formula (1), the outflow of defective products can be prevented more reliably.

なお、エージング温度の上限は特に限定されないが、230℃以下が好ましく、100℃以下がより好ましく、80℃以下が特に好ましい。これは、次の観点から定めた。すなわち、必須の電池材料から考えると230℃程度が温度上限になると考えられる。バインダーを含める場合、バインダーの耐熱温度の100℃程度が温度上限になると考えられる。さらに金属ラミネートフィルムで電池全体を被覆する場合は、金属ラミネートフィルムの耐熱温度の80℃程度が温度上限になると考えられる。また、エージング温度の下限は特に限定されないが、40℃以上であることが好ましい。エージング電圧、エージング日数は硫化物全固体電池の構成やその他の条件に基づいて適宜設定する。
The upper limit of the aging temperature is not particularly limited, but is preferably 230 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or lower, and particularly preferably 80 ° C. or lower. This was determined from the following viewpoints. That is, considering the essential battery materials, it is considered that the temperature upper limit is about 230 ° C. When a binder is included, it is considered that the temperature upper limit is about 100 ° C., which is the heat resistant temperature of the binder. Further, when the entire battery is covered with the metal laminate film, it is considered that the temperature upper limit is about 80 ° C., which is the heat resistant temperature of the metal laminate film. The lower limit of the aging temperature is not particularly limited, but is preferably 40 ° C. or higher. The aging voltage and the number of aging days are appropriately set based on the configuration of the sulfide all-solid-state battery and other conditions.

(初充電工程S3)
初充電工程充電は、エージング工程S2によりエージングされた硫化物全固体電池を初充電する工程である。「初充電」とは、硫化物全固体電池が初めて充電されることを意味する。初充電の条件は特に限定されず、目的に応じて適宜設定すればよい。
(Initial charging process S3)
The initial charging step charging is a step of first charging the sulfide all-solid-state battery aged in the aging step S2. "First charge" means that the sulfide all-solid-state battery is charged for the first time. The conditions for initial charging are not particularly limited, and may be appropriately set according to the purpose.

(放電工程S4)
初充電工程S3の後の工程は特に限定されないが、放電工程S4を設けてもよい。放電工程S4は、初充電工程S3により充電された硫化物全固体電池を放電する工程である。硫化物全固体電池の放電方法は特に限定されず、自己放電でもよく、放電装置を用いて放電してもよく、また、これらを組み合わせてもよい。放電の条件も特に限定されず、目的に応じて適宜設定すればよい。
(Discharge step S4)
The step after the initial charging step S3 is not particularly limited, but the discharging step S4 may be provided. The discharging step S4 is a step of discharging the sulfide all-solid-state battery charged by the initial charging step S3. The discharge method of the sulfide all-solid-state battery is not particularly limited, and it may be self-discharged, discharged using a discharge device, or a combination thereof. The discharge conditions are not particularly limited, and may be appropriately set according to the purpose.

以上より、硫化物全固体電池の製造方法100を用いて、本開示の硫化物全固体電池の製造方法について説明した。上記したように、本開示の硫化物全固体電池の製造方法は、硫化物全固体電池を初充電前にエージングすることを特徴としている。これにより、異物が含まれた電池を出荷前に事前に短絡させて、検出することができる。また、本開示の硫化物全固体電池の製造方法は、何れの硫化物全固体電池の製造方法にも適用可能であるが、リチウムイオン硫化物全固体電池の製造方法に好適である。 From the above, the manufacturing method of the sulfide all-solid-state battery of the present disclosure has been described using the manufacturing method 100 of the sulfide all-solid-state battery. As described above, the method for producing a sulfide all-solid-state battery of the present disclosure is characterized in that the sulfide all-solid-state battery is aged before the first charge. As a result, the battery containing foreign matter can be short-circuited and detected in advance before shipment. Further, the method for producing a sulfide all-solid-state battery of the present disclosure is applicable to any method for producing a sulfide all-solid-state battery, but is suitable for a method for producing a lithium-ion sulfide all-solid-state battery.

以下、実施例を用いて本開示の硫化物全固体電池の製造方法について説明する。 Hereinafter, a method for producing the sulfide all-solid-state battery of the present disclosure will be described with reference to Examples.

[硫化物全固体電池の作製]
(負極の作製)
負極活物質(チタン酸リチウム(LTO):LiTi12)、硫化物固体電解質(LiPS)、バインダー(PVDF−HFP(ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体))、導電剤(VGCF)を酪酸ブチルに溶解し、超音波ホモジナイザーで分散させて負極スラリーを作製した。
そして、作製した負極スラリーを負極集電体(Ni箔)上に塗工し、乾燥して、負極を得た。
[Manufacturing of sulfide all-solid-state battery]
(Preparation of negative electrode)
Negative electrode active material (lithium titanate (LTO): Li 4 Ti 5 O 12 ), sulfide solid electrolyte (Li 3 PS 4 ), binder (PVDF-HFP (polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer)), conductivity The agent (VGCF) was dissolved in butyl butyrate and dispersed with an ultrasonic homogenizer to prepare a negative electrode slurry.
Then, the prepared negative electrode slurry was applied onto a negative electrode current collector (Ni foil) and dried to obtain a negative electrode.

(正極の作製)
正極活物質(LiNbOで被覆したLiNi1/3Mn1/3Co1/3)、硫化物固体電解質(LiPS)、バインダー(PVDF−HFP)、導電剤(VGCF)を酪酸ブチルに溶解し、超音波ホモジナイザーで分散させて正極スラリーを作製した。
そして、作製した正極スラリーを負極集電体(Al箔)上に塗工し、乾燥して、正極を得た。
(Preparation of positive electrode)
Positive electrode active material (LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 coated with LiNbO 3 ), sulfide solid electrolyte (Li 3 PS 4 ), binder (PVDF-HFP), conductive agent (VGCF) butyrate It was dissolved in butyl and dispersed with an ultrasonic homogenizer to prepare a positive electrode slurry.
Then, the prepared positive electrode slurry was applied onto a negative electrode current collector (Al foil) and dried to obtain a positive electrode.

(硫化物固体電解質層)
硫化物固体電解質(LiPS)、バインダー(PVDF−HFP)、導電剤(VGCF)を酪酸ブチルに溶解し、超音波ホモジナイザーで分散させて固体電解質スラリーを作製した。
そして、作製した固体電解質スラリーをAl箔上に塗工し、乾燥して、固体電解質層を得た。
(Sulfide solid electrolyte layer)
A sulfide solid electrolyte (Li 3 PS 4 ), a binder (PVDF-HFP), and a conductive agent (VGCF) were dissolved in butyl butyrate and dispersed with an ultrasonic homogenizer to prepare a solid electrolyte slurry.
Then, the produced solid electrolyte slurry was applied onto the Al foil and dried to obtain a solid electrolyte layer.

(硫化物全固体電池の作製)
負極と固体電解質層とを、負極の負極層側の面と固体電解質層とが接するように重ね、1ton/cmでプレスした後、固体電解質層のAl箔を取り除いた。次に、正極の正極層側の面を固体電解質層に重ね、3ton/cmでプレスした。このとき、正極層、固体電解質層、負極層の厚みが、正極層:50μm、固体電解質層:30μm、負極層:70μmであることを確認した。そして、正負極の集電体と溶着テープ付きのタブとを超音波接合し、その後全体をアルミラミネートフィルムで封止して、硫化物全固体電池を得た。
(Making a sulfide all-solid-state battery)
The negative electrode and the solid electrolyte layer were stacked so that the surface of the negative electrode on the negative electrode layer side and the solid electrolyte layer were in contact with each other, and the solid electrolyte layer was pressed at 1 ton / cm, and then the Al foil of the solid electrolyte layer was removed. Next, the surface of the positive electrode on the positive electrode layer side was superposed on the solid electrolyte layer and pressed at 3 ton / cm. At this time, it was confirmed that the thicknesses of the positive electrode layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode layer were the positive electrode layer: 50 μm, the solid electrolyte layer: 30 μm, and the negative electrode layer: 70 μm. Then, the current collector of the positive and negative electrodes and the tab with the welding tape were ultrasonically bonded, and then the whole was sealed with an aluminum laminate film to obtain a sulfide all-solid-state battery.

(異物入り硫化物全固体電池の作製)
上記の硫化物全固体電池の作製方法において、負極層と硫化物固体電解質とを重ね合わせる際に、負極層上に直径φ300μm、厚み10μmのCu箔を設置して重ね合わせたこと以外は、上記の硫化物全固体電池の作製方法と同様にして、異物入り硫化物全固体電池を作製した。
(Making a sulfide all-solid-state battery containing foreign matter)
In the above method for producing a sulfide all-solid-state battery, except that when the negative electrode layer and the sulfide solid electrolyte are superposed, Cu foils having a diameter of 300 μm and a thickness of 10 μm are placed on the negative electrode layer and superposed. A sulfide all-solid-state battery containing a foreign substance was produced in the same manner as in the method for producing a sulfide all-solid-state battery.

[セル活性化工程]
上記で作製した硫化物全固体電池と異物入り硫化物全固体電池とをそれぞれ5個ずつ組み合わせ、1セット(計10個)を用いて、以下の条件で活性化を行った。なお、充電は1/3CC CV、0.1CCut Out、放電は1CC CV、0.1CCut Outで実施した。また、エージング工程の条件を表1に示した。
[Cell activation process]
Five sulfide all-solid-state batteries and five foreign-containing sulfide all-solid-state batteries produced above were combined and activated using one set (10 in total) under the following conditions. Charging was performed at 1/3 CC CV and 0.1 CCu Out, and discharging was performed at 1 CC CV and 0.1 CCu Out. The conditions of the aging process are shown in Table 1.

(比較例1)
セル活性化を以下の工程順に実施した。
・初充電工程:2.95V 充電、25℃
・放電工程1:25℃、3days 自己放電
・放電工程2:1.5V 放電、25℃
(Comparative Example 1)
Cell activation was carried out in the following step order.
・ Initial charging process: 2.95V charging, 25 ℃
・ Discharge process 1: 25 ℃, 3days self-discharge ・ Discharge process 2: 1.5V discharge, 25 ℃

(比較例2)
セル活性化を以下の工程順に実施した。
・初充電工程:2.95V 充電、25℃
・エージング工程:60℃、7days 保管
・放電工程1:25℃、3days 自己放電
・放電工程2:1.5V 放電、25℃
(Comparative Example 2)
Cell activation was carried out in the following step order.
・ Initial charging process: 2.95V charging, 25 ℃
・ Aging process: 60 ° C, 7 days storage / discharge process 1: 25 ° C, 3 days self-discharge / discharge process 2: 1.5V discharge, 25 ° C

(比較例3)
セル活性化を以下の工程順に実施した。
・初充電工程:2.95V 充電、25℃
・エージング工程:80℃、7days 保管
・放電工程1:25℃、3days 自己放電
・放電工程2:1.5V 放電、25℃
(Comparative Example 3)
Cell activation was carried out in the following step order.
・ Initial charging process: 2.95V charging, 25 ℃
・ Aging process: 80 ° C, 7 days storage / discharge process 1: 25 ° C, 3 days self-discharge / discharge process 2: 1.5V discharge, 25 ° C

(比較例4)
セル活性化を以下の工程順に実施した。
・初充電工程:1.5V 充電、25℃
・エージング工程:60℃、7days 保管
・充電工程:2.95V 充電、25℃
・放電工程1:25℃、3days 自己放電
・放電工程2:1.5V 放電、25℃
(Comparative Example 4)
Cell activation was carried out in the following step order.
・ Initial charging process: 1.5V charging, 25 ℃
・ Aging process: 60 ℃, 7days Storage / charging process: 2.95V charging, 25 ℃
・ Discharge process 1: 25 ℃, 3days self-discharge ・ Discharge process 2: 1.5V discharge, 25 ℃

(比較例5)
セル活性化を以下の工程順に実施した。
・エージング工程:40℃、7days 保管
・初充電工程:2.95V 充電、25℃
・放電工程1:25℃、3days 自己放電
・放電工程2:1.5V 放電、25℃
(Comparative Example 5)
Cell activation was carried out in the following step order.
・ Aging process: 40 ℃, 7days storage ・ Initial charging process: 2.95V charging, 25 ℃
・ Discharge process 1: 25 ℃, 3days self-discharge ・ Discharge process 2: 1.5V discharge, 25 ℃

(比較例6)
セル活性化を以下の工程順に実施した。
・エージング工程:60℃、3days 保管
・初充電工程:2.95V 充電、25℃
・放電工程1:25℃、3days 自己放電
・放電工程2:1.5V 放電、25℃
(Comparative Example 6)
Cell activation was carried out in the following step order.
・ Aging process: 60 ℃, 3days storage ・ Initial charging process: 2.95V charging, 25 ℃
・ Discharge process 1: 25 ℃, 3days self-discharge ・ Discharge process 2: 1.5V discharge, 25 ℃

(実施例1)
セル活性化を以下の工程順に実施した。
・エージング工程:60℃、7days 保管
・初充電工程:2.95V 充電、25℃
・放電工程1:25℃、3days 自己放電
・放電工程2:1.5V 放電、25℃
(Example 1)
Cell activation was carried out in the following step order.
・ Aging process: 60 ℃, 7days storage ・ Initial charging process: 2.95V charging, 25 ℃
・ Discharge process 1: 25 ℃, 3days self-discharge ・ Discharge process 2: 1.5V discharge, 25 ℃

(実施例2)
セル活性化を以下の工程順に実施した。
・エージング工程:80℃、7days 保管
・初充電工程:2.95V 充電、25℃
・放電工程1:25℃、3days 自己放電
・放電工程2:1.5V 放電、25℃
(Example 2)
Cell activation was carried out in the following step order.
・ Aging process: 80 ℃, 7days storage ・ Initial charging process: 2.95V charging, 25 ℃
・ Discharge process 1: 25 ℃, 3days self-discharge ・ Discharge process 2: 1.5V discharge, 25 ℃

(実施例3)
セル活性化を以下の工程順に実施した。
・エージング工程:80℃、3days 保管
・初充電工程:2.95V 充電、25℃
・放電工程1:25℃、3days 自己放電
・放電工程2:1.5V 放電、25℃
(Example 3)
Cell activation was carried out in the following step order.
・ Aging process: 80 ℃, 3days storage ・ Initial charging process: 2.95V charging, 25 ℃
・ Discharge process 1: 25 ℃, 3days self-discharge ・ Discharge process 2: 1.5V discharge, 25 ℃

(実施例4)
セル活性化を以下の工程順に実施した。
・エージング工程:40℃、10days 保管
・初充電工程:2.95V 充電、25℃
・放電工程1:25℃、3days 自己放電
・放電工程2:1.5V 放電、25℃
(Example 4)
Cell activation was carried out in the following step order.
・ Aging process: 40 ℃, 10 days storage ・ Initial charging process: 2.95V charging, 25 ℃
・ Discharge process 1: 25 ℃, 3days self-discharge ・ Discharge process 2: 1.5V discharge, 25 ℃

[評価]
(出荷検査)
以上の工程を通過した電池それぞれを、1C CV、0.3C Cut out、1.5−2.95Vで充放電を行い、初回充放電効率が98%以上である硫化物全固体電池を良品として評価した。
結果を表1に示した。
[Evaluation]
(Shipping inspection)
Each battery that has passed the above steps is charged and discharged at 1 C CV, 0.3 C Cut out, and 1.5-2.95 V, and a sulfide all-solid-state battery having an initial charge / discharge efficiency of 98% or more is regarded as a good product. evaluated.
The results are shown in Table 1.

(耐久試験)
以上の工程を通過した電池それぞれをSOC80%、温度60℃、保管期間90日の条件にて、耐久試験を実施した。また、耐久試験では3日ごとに電圧を測定し、監視した。保管期間を通して、電圧監視時点で50mV/3days以上降下しなかった硫化物全固体電池を良品として評価した。
結果を表1に示した。
(An endurance test)
Each of the batteries that passed the above steps was subjected to a durability test under the conditions of SOC 80%, temperature 60 ° C., and storage period 90 days. In the durability test, the voltage was measured and monitored every 3 days. Throughout the storage period, sulfide all-solid-state batteries that did not drop by 50 mV / 3 days or more at the time of voltage monitoring were evaluated as non-defective products.
The results are shown in Table 1.

Figure 2020191183
Figure 2020191183

ここで、表1の不良流出率は、異物入り硫化物全固体電池の数(5個)に対する、異物入り硫化物全固体電池が出荷時に良品と評価された数の百分率である。また、硫化量は、出荷時の硫化物全固体電池の硫化量であり、後述の式(2)に基づいて算出されている。比較例1〜4については、初充電後にエージング工程を実施しているため。硫化量は参考値となる。 Here, the defective outflow rate in Table 1 is a percentage of the number of foreign-containing sulfide all-solid-state batteries evaluated as good products at the time of shipment with respect to the number of foreign-containing sulfide all-solid-state batteries (5). The amount of sulfurization is the amount of sulfurization of the sulfide all-solid-state battery at the time of shipment, and is calculated based on the formula (2) described later. In Comparative Examples 1 to 4, the aging process is performed after the initial charging. The amount of sulfide is a reference value.

表1より、比較例1〜6では出荷時の良品の数が10個であったが、耐久試験後には5個になっていた。これは、耐久試験中に異物入り硫化物全固体電池が化学短絡したためと考えられる。
一方で、実施例1〜4は出荷時の良品の数が5個であり、異物入り硫化物全固体電池を全て除くことができた。これは、エージング工程において異物入り硫化物全固体電池が化学短絡したためと考えられる。
From Table 1, in Comparative Examples 1 to 6, the number of non-defective products at the time of shipment was 10, but after the durability test, it was 5. It is considered that this is because the sulfide all-solid-state battery containing foreign matter was chemically short-circuited during the durability test.
On the other hand, in Examples 1 to 4, the number of non-defective products at the time of shipment was 5, and all the sulfide all-solid-state batteries containing foreign substances could be removed. It is considered that this is because the sulfide all-solid-state battery containing foreign matter was chemically short-circuited in the aging process.

以下に、それぞれの試験例について詳しく検討する。
まず、比較例2、4と実施例1とを比較する。比較例2、4では、エージング工程の前に初充電工程を行っている。一方で、実施例1では初充電工程の前にエージング工程を行っている。上述したように、金属の硫化は高電圧側で促進される。そのため、充電をしてしまうことで硫化がし難くなる。よって、初充電工程後にエージング工程を実施した比較例2、4は十分に硫化が進行しなかったため、出荷時に不良品を検出できなかったと考えられる。一方で、初充電工程前にエージング工程を実施した実施例1は十分に硫化が進行したため、出荷時に電池の短絡を検出できたと考えられる。
Each test example will be examined in detail below.
First, Comparative Examples 2 and 4 and Example 1 are compared. In Comparative Examples 2 and 4, the initial charging step is performed before the aging step. On the other hand, in the first embodiment, the aging step is performed before the initial charging step. As mentioned above, sulfurization of metals is promoted on the high voltage side. Therefore, it becomes difficult to sulfurize by charging. Therefore, it is probable that in Comparative Examples 2 and 4 in which the aging step was carried out after the initial charging step, the sulfurization did not proceed sufficiently, so that the defective product could not be detected at the time of shipment. On the other hand, in Example 1 in which the aging step was carried out before the initial charging step, sulfurization proceeded sufficiently, and it is considered that a short circuit of the battery could be detected at the time of shipment.

なお、硫化物固体電解質(LiS)と金属異物であるCuとの反応に関する詳しい説明は、A. Hayashi et al., Electrochem. Comm., 2003を参照することができる。また、硫化物固体電解質とCuとの反応により生成するCuSは電子導電性がある。これは、例えばL. Liu et al., Solid State Ionics, 2013.に記載されている。 Incidentally, the detailed description of the reaction between Cu is a metal foreign object as the sulfide solid electrolyte (Li 2 S), A. Hayashi et al. , Electrochem. Comm. , 2003 can be referred to. Further, CuS produced by the reaction between the sulfide solid electrolyte and Cu has electron conductivity. This is, for example, L. Liu et al. , Solid State Inics, 2013. It is described in.

比較例2〜4は、耐久試験においておおよそ50日で電圧降下が発生した。このことから、おそらく充電状態で金属異物を硫化させ、電池を短絡させるためには約60日必要であることが予想できる。 In Comparative Examples 2 to 4, a voltage drop occurred in about 50 days in the durability test. From this, it can be expected that it will take about 60 days to sulphurize the metal foreign matter in the charged state and short-circuit the battery.

比較例5、実施例1、2の結果から、エージング工程における温度によって、短絡の検出性が異なってくることが分かる。7日という保存期間においては、60℃以上であれば、異物入り硫化物全固体電池を出荷時に検出できた。これは、エージング工程中に異物入り硫化物全固体電池が化学短絡したためと考えられる。 From the results of Comparative Example 5 and Examples 1 and 2, it can be seen that the detectability of the short circuit differs depending on the temperature in the aging step. During the storage period of 7 days, a sulfide all-solid-state battery containing a foreign substance could be detected at the time of shipment at 60 ° C. or higher. It is considered that this is because the sulfide all-solid-state battery containing foreign matter was chemically short-circuited during the aging process.

比較例6、実施例3、4から、エージング工程の温度が高いほど、エージング工程の日数を短縮できることが分かる。エージング工程の温度が60℃の場合は日数が3日では出荷時に不良品を検出できないが、80℃の場合は3日で出荷時に不良品を検出することができたからである。 From Comparative Examples 6 and 3 and 4, it can be seen that the higher the temperature of the aging process, the shorter the number of days in the aging process. This is because when the temperature of the aging process is 60 ° C., a defective product cannot be detected at the time of shipment in 3 days, but when the temperature is 80 ° C., a defective product can be detected at the time of shipment in 3 days.

(硫化速度検討)
さらにエージング工程における硫化速度について検討した。
上記により作製した正極、負極、硫化物固体電解質層を用いて、表2の硫化物全固体電池を作製した。そして、表2の条件でエージング試験を実施した。ここで、電圧降下日数(短絡日数)とは、電圧が50mV以上降下した時点までの日数である。硫化速度は、負極の厚み及び硫化物固体電解質層の厚みの合計と、電圧降下日数との商である。
また、図2に電圧降下日数(短絡日数)と温度との関係、図3に硫化速度と温度との関係を示した。
(Sulfurization rate examination)
Furthermore, the sulfurization rate in the aging process was examined.
The sulfide all-solid-state battery shown in Table 2 was prepared using the positive electrode, the negative electrode, and the sulfide solid electrolyte layer prepared as described above. Then, the aging test was carried out under the conditions shown in Table 2. Here, the number of days of voltage drop (number of short-circuit days) is the number of days until the voltage drops by 50 mV or more. The sulfurization rate is a quotient of the sum of the thickness of the negative electrode and the thickness of the sulfide solid electrolyte layer and the number of days of voltage drop.
Further, FIG. 2 shows the relationship between the voltage drop days (short-circuit days) and the temperature, and FIG. 3 shows the relationship between the sulfurization rate and the temperature.

Figure 2020191183
Figure 2020191183

図2より、電圧降下日数(短絡日数)は温度が高いほど少なくなることが分かった。よって、異物金属の硫化は温度により促進されると考えられる。また、具体的な硫化速度は0.1905/{V・exp(0.03888・T)(μm・day−1)であることが分かった。これは図3の結果を近似することにより得られる。よって、これに電圧降下日数を掛けることにより、硫化量を算出することができる。下記式(2)に硫化量を算出する式を示した。ここで、エージング電圧をV(V)、エージング温度をT(℃)、エージング日数をD(day)とした。
[0.1905/{V・exp(0.03888・T)}]・D ・・・(2)
From FIG. 2, it was found that the number of voltage drop days (short-circuit days) decreases as the temperature rises. Therefore, it is considered that the sulfurization of the foreign metal is promoted by the temperature. It was also found that the specific sulfurization rate was 0.1905 / {V · exp (0.03888 · T) (μm · day -1 ). This is obtained by approximating the results of FIG. Therefore, the amount of sulfide can be calculated by multiplying this by the number of days of voltage drop. The formula for calculating the amount of sulfide is shown in the following formula (2). Here, the aging voltage was V (V), the aging temperature was T (° C.), and the number of aging days was D (day).
[0.1905 / {V ・ exp (0.03888 ・ T)}] ・ D ・ ・ ・ (2)

上記電池は負極集電体がCuからなる。そのため、硫化は負極集電体側から起こると考えられる。よって、金属異物が正極から最も遠い負極集電体上にある場合を想定して、以下の式(3)を満たすようにエージング工程を設定することで、出荷前に不良品を検出できるようになると考えられる。ここで、負極層の厚みをx(μm)、硫化物固体電解質層の厚みをy(μm)とした。
x+y≦[0.1905/{V・exp(0.03888・T)}]・D ・・・(3)
In the above battery, the negative electrode current collector is made of Cu. Therefore, it is considered that sulfurization occurs from the negative electrode current collector side. Therefore, assuming that the metal foreign matter is on the negative electrode current collector farthest from the positive electrode, by setting the aging process so as to satisfy the following equation (3), defective products can be detected before shipment. It is considered to be. Here, the thickness of the negative electrode layer was defined as x (μm), and the thickness of the sulfide solid electrolyte layer was defined as y (μm).
x + y ≦ [0.1905 / {V ・ exp (0.03888 ・ T)}] ・ D ・ ・ ・ (3)

Claims (1)

正極層、負極層、及び前記正極層と前記負極層との間に配置される硫化物固体電解質層を有する硫化物全固体電池を、初充電前にエージングする、
硫化物全固体電池の製造方法。
A sulfide all-solid-state battery having a positive electrode layer, a negative electrode layer, and a sulfide solid electrolyte layer arranged between the positive electrode layer and the negative electrode layer is aged before initial charging.
A method for manufacturing a sulfide all-solid-state battery.
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