JP2022171030A - Solid electrolyte, electrolyte composition, electrolyte sheet and power storage device - Google Patents

Solid electrolyte, electrolyte composition, electrolyte sheet and power storage device Download PDF

Info

Publication number
JP2022171030A
JP2022171030A JP2021077400A JP2021077400A JP2022171030A JP 2022171030 A JP2022171030 A JP 2022171030A JP 2021077400 A JP2021077400 A JP 2021077400A JP 2021077400 A JP2021077400 A JP 2021077400A JP 2022171030 A JP2022171030 A JP 2022171030A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrolyte
solid electrolyte
layer
solid
composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021077400A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
直也 野原
Naoya Nohara
広幸 松浦
Hiroyuki Matsuura
彩子 近藤
Ayako Kondo
洋 山本
Hiroshi Yamamoto
正聡 上木
Masaaki Ueki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP2021077400A priority Critical patent/JP2022171030A/en
Priority to US18/556,058 priority patent/US20240213529A1/en
Priority to PCT/JP2022/017305 priority patent/WO2022230635A1/en
Priority to EP22795551.5A priority patent/EP4333125A1/en
Priority to KR1020237036998A priority patent/KR20230162066A/en
Publication of JP2022171030A publication Critical patent/JP2022171030A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Conductive Materials (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

To provide: a solid electrolyte which is able to be reduced in gelation; an electrolyte composition; an electrolyte sheet; and a power storage device.SOLUTION: This solid electrolyte has a garnet structure that contains Li, La, Zr and O. In a mixture comprising N-methyl pyrrolidone and a solid electrolyte, a content of the solid electrolyte is 24.5 wt.% relative to the mixture; and liquid which is a supernatant of the mixture diluted with ten parts of oure water has a hydrogen ion index of pH 8 or less. This electrolyte composition contains this solid electrolyte, ionic liquid that contains imidazolium cations, a lithium salt, and a polymer that contains -CH2CF2-. This electrolyte sheet is formed of this electrolyte composition. This power storage device comprises an electrolyte layer that is formed of this electrolyte composition.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は固体電解質、電解質組成物、電解質シート及び蓄電デバイスに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solid electrolyte, an electrolyte composition, an electrolyte sheet and an electricity storage device.

Li,La,Zr及びOを含むガーネット型構造の固体電解質は知られている(特許文献1)。 A solid electrolyte with a garnet structure containing Li, La, Zr and O is known (Patent Document 1).

特許第6682709号公報Japanese Patent No. 6682709

先行技術においてLi,La,Zr及びOを含むガーネット型構造の固体電解質と有機化合物とを混ぜたときに、有機化合物が固体電解質と反応してゲル化(非流動化)することがある。ゲル状態になると固体電解質の分散状態にばらつきが生じる。 In the prior art, when a solid electrolyte with a garnet-type structure containing Li, La, Zr and O is mixed with an organic compound, the organic compound may react with the solid electrolyte and gel (non-fluidize). When the solid electrolyte is in a gel state, dispersion occurs in the state of dispersion of the solid electrolyte.

本発明はこの問題点を解決するためになされたものであり、ゲル化を低減できる固体電解質、電解質組成物、電解質シート及び蓄電デバイスを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve this problem, and an object of the present invention is to provide a solid electrolyte, an electrolyte composition, an electrolyte sheet, and an electricity storage device that can reduce gelation.

この目的を達成するために本発明の固体電解質は、Li,La,Zr及びOを含むガーネット型構造の固体電解質であって、N-メチルピロリドン及び固体電解質からなる混合物において、混合物に対し固体電解質は24.5wt%含まれており、混合物の上澄みを純水で10倍希釈した液の水素イオン指数はpH8以下である。 In order to achieve this object, the solid electrolyte of the present invention is a solid electrolyte having a garnet-type structure containing Li, La, Zr and O, wherein in a mixture comprising N-methylpyrrolidone and a solid electrolyte, is contained in an amount of 24.5% by weight, and the hydrogen ion exponent of the liquid obtained by diluting the supernatant of the mixture 10 times with pure water is pH 8 or less.

本発明の電解質組成物は、固体電解質と、イミダゾリウムカチオンを含むイオン液体と、リチウム塩と、-CHCF-を含むポリマーと、を含む。本発明の電解質シートは電解質組成物からなる。本発明の蓄電デバイスは、電解質組成物からなる電解質層を含む。 The electrolyte composition of the present invention includes a solid electrolyte, an ionic liquid containing imidazolium cations, a lithium salt, and a polymer containing —CH 2 CF 2 —. The electrolyte sheet of the present invention comprises an electrolyte composition. The electricity storage device of the present invention includes an electrolyte layer made of an electrolyte composition.

本発明の固体電解質によれば塩基性が弱まるので、固体電解質と有機化合物との相互作用が起こり難くなり、ゲル化を低減できる。固体電解質を含む電解質組成物、電解質組成物を含む電解質シート及び蓄電デバイスによれば、固体電解質の分散状態のばらつきを低減できる。 Since the solid electrolyte of the present invention is less basic, interaction between the solid electrolyte and the organic compound is less likely to occur, and gelation can be reduced. According to the electrolyte composition containing the solid electrolyte, the electrolyte sheet containing the electrolyte composition, and the electric storage device, the dispersion state of the solid electrolyte can be reduced.

一実施の形態における蓄電デバイスの断面図である。1 is a cross-sectional view of an electricity storage device in one embodiment; FIG. 混合物の模式図である。It is a schematic diagram of a mixture.

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。図1は一実施の形態における蓄電デバイス10の模式的な断面図である。本実施形態における蓄電デバイス10は、発電要素が固体で構成された固体電池からなる二次電池である。発電要素が固体で構成されているとは、発電要素の骨格が固体で構成されていることを意味し、例えば骨格中に液体が含浸した形態を排除するものではない。 Preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electricity storage device 10 according to one embodiment. The power storage device 10 according to the present embodiment is a secondary battery composed of a solid-state battery in which a power generation element is solid. The fact that the power generation element is solid means that the skeleton of the power generation element is solid, and does not exclude, for example, a form in which the skeleton is impregnated with a liquid.

図1に示すように蓄電デバイス10は、順に正極層11、電解質層14及び負極層15を含む。正極層11、電解質層14及び負極層15はケース(図示せず)に収容されている。 As shown in FIG. 1, the electricity storage device 10 includes a positive electrode layer 11, an electrolyte layer 14 and a negative electrode layer 15 in order. The positive electrode layer 11, the electrolyte layer 14 and the negative electrode layer 15 are housed in a case (not shown).

正極層11は集電層12と複合層13とが重ね合わされている。集電層12は導電性を有する部材である。集電層12の材料はNi,Ti,Fe及びAlから選ばれる金属、これらの2種以上の元素を含む合金やステンレス鋼、炭素材料が例示される。 The positive electrode layer 11 is formed by stacking a current collecting layer 12 and a composite layer 13 . The current collection layer 12 is a member having conductivity. Examples of the material of the current collecting layer 12 include metals selected from Ni, Ti, Fe and Al, alloys containing two or more of these elements, stainless steel, and carbon materials.

複合層13は電解質組成物からなる。電解質組成物は、固体電解質18、活物質19、ポリマー及び電解液を含む。複合層13の抵抗を低くするために、複合層13に導電助剤が含まれていても良い。導電助剤は、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維、Ni、Pt及びAgが例示される。 The composite layer 13 consists of an electrolyte composition. The electrolyte composition includes solid electrolyte 18, active material 19, polymer and electrolytic solution. In order to lower the resistance of the composite layer 13, the composite layer 13 may contain a conductive aid. Carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, Ni, Pt and Ag are exemplified as conductive aids.

活物質19は、遷移金属を有する金属酸化物、硫黄系活物質、有機系活物質が例示される。遷移金属を有する金属酸化物は、Mn,Co,Ni,Fe,Cr及びVの中から選択される1種以上の元素とLiとを含む金属酸化物が例示される。遷移金属を有する金属酸化物は、LiCoO,LiNi0.8Co0.15Al0.05,LiMn,LiNiVO,LiNi0.5Mn1.5,LiNi1/3Mn1/3Co1/3及びLiFePOが例示される。 The active material 19 is exemplified by metal oxides containing transition metals, sulfur-based active materials, and organic-based active materials. Metal oxides containing transition metals are exemplified by metal oxides containing one or more elements selected from Mn, Co, Ni, Fe, Cr and V and Li. Metal oxides with transition metals include LiCoO2 , LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 , LiMn2O4 , LiNiVO4 , LiNi0.5Mn1.5O4 , LiNi1 / 3 Mn 1/3 Co 1/3 O 4 and LiFePO 4 are exemplified.

活物質19と固体電解質18との反応の抑制を目的として、活物質19の表面に被覆層を設けることができる。被覆層は、Al,ZrO,LiNbO,LiTi12,LiTaO,LiNbO,LiAlO,LiZrO,LiWO,LiTiO,Li,LiPO及びLiMoOが例示される。 A coating layer can be provided on the surface of the active material 19 for the purpose of suppressing the reaction between the active material 19 and the solid electrolyte 18 . The coating layer is Al2O3 , ZrO2 , LiNbO3 , Li4Ti5O12 , LiTaO3 , LiNbO3 , LiAlO2 , Li2ZrO3 , Li2WO4 , Li2TiO3 , Li2B4 O7 , Li3PO4 and Li2MoO4 are exemplified .

硫黄系活物質は、S,TiS,NiS,FeS,LiS,MoS及び硫黄-カーボンコンポジットが例示される。有機系活物質は、2,2,6,6-テトラメチルピペリジノキシル-4-イルメタクリレートやポリテトラメチルピペリジノキシルビニルエーテルに代表されるラジカル化合物、キノン化合物、ラジアレン化合物、テトラシアキノジメタン、及び、フェナジンオキシドが例示される。 Sulfur-based active materials are exemplified by S, TiS 2 , NiS, FeS 2 , Li 2 S, MoS 3 and sulfur-carbon composites. Organic active materials include radical compounds such as 2,2,6,6-tetramethylpiperidinoxyl-4-yl methacrylate and polytetramethylpiperidinoxyl vinyl ether, quinone compounds, radialene compounds, tetracyanoquino Examples are dimethane and phenazine oxide.

負極層15は集電層16と複合層17とが重ね合わされている。集電層16は導電性を有する部材である。集電層16の材料はNi,Ti,Fe,Cu及びSiから選ばれる金属、これらの元素の2種以上を含む合金やステンレス鋼、炭素材料が例示される。 The negative electrode layer 15 is formed by stacking a current collecting layer 16 and a composite layer 17 . The current collection layer 16 is a member having conductivity. Examples of the material of the collector layer 16 include metals selected from Ni, Ti, Fe, Cu and Si, alloys containing two or more of these elements, stainless steel, and carbon materials.

複合層17は電解質組成物からなる。電解質組成物は、固体電解質18、活物質20、ポリマー及び電解液を含む。複合層17の抵抗を低くするために、複合層17に導電助剤が含まれていても良い。導電助剤は、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維、Ni、Pt及びAgが例示される。活物質20は、Li、Li-Al合金、LiTi12、黒鉛、In、Si、Si-Li合金、及び、SiOが例示される。 Composite layer 17 consists of an electrolyte composition. The electrolyte composition includes solid electrolyte 18, active material 20, polymer and electrolyte. In order to reduce the resistance of the composite layer 17, the composite layer 17 may contain a conductive aid. Carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, Ni, Pt and Ag are exemplified as conductive aids. The active material 20 is exemplified by Li, Li—Al alloy, Li 4 Ti 5 O 12 , graphite, In, Si, Si—Li alloy, and SiO.

電解質層14は電解質組成物からなる。電解質組成物は固体電解質18、ポリマー及び電解液を含む。固体電解質18は、Li,La,Zr及びOを含むガーネット型構造のリチウムイオン伝導性を有する酸化物である。ガーネット型構造の酸化物の基本組成はLiLa12(M=Nb,Ta)である。固体電解質18は、基本組成の5価のMカチオンを4価のカチオンに置換したLiLaZr12が例示される。 The electrolyte layer 14 is made of an electrolyte composition. The electrolyte composition includes a solid electrolyte 18, a polymer and an electrolytic solution. The solid electrolyte 18 is an oxide containing Li, La, Zr and O and having a garnet structure and lithium ion conductivity. The basic composition of the garnet-type structure oxide is Li 5 La 3 M 2 O 12 (M=Nb, Ta). The solid electrolyte 18 is exemplified by Li 7 La 3 Zr 2 O 12 in which pentavalent M cations in the basic composition are replaced with tetravalent cations.

固体電解質18は、Li,La及びZr以外に、Mg,Al,Si,Ca,Ti,V,Ga,Sr,Y,Nb,Sn,Sb,Ba,Hf,Ta,W,Bi,Rb及びランタノイド(Laは除く)からなる群より選択される少なくとも1種の元素を含むことができる。例えばLiLaZr1.50.512,Li6.15LaZr1.75Ta0.25Al0.212,Li6.15LaZr1.75Ta0.25Ga0.212,Li6.25LaZrGa0.2512,Li6.4LaZr1.4Ta0.612,Li6.5LaZr1.75Te0.2512,Li6.75LaZr1.75Nb0.2512,Li6.9LaZr1.675Ta0.289Bi0.03612,Li6.46Ga0.23LaZr1.850.1512,Li6.8La2.95Ca0.05Zr1.75Nb0.2512,Li7.05La3.00Zr1.95Gd0.0512,Li6.20Ba0.30La2.95Rb0.05Zr12が挙げられる。 The solid electrolyte 18 contains Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Ga, Sr, Y, Nb, Sn, Sb, Ba, Hf, Ta, W, Bi, Rb and lanthanoids in addition to Li, La and Zr. It can contain at least one element selected from the group consisting of (excluding La). For example , Li6La3Zr1.5W0.5O12 , Li6.15La3Zr1.75Ta0.25Al0.2O12 , Li6.15La3Zr1.75Ta0 . _ _ _ _ _ _ 25Ga0.2O12 , Li6.25La3Zr2Ga0.25O12 , Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12 , Li6.5La3Zr1.75 _ _ _ _ _ _ _ _ _ Te0.25O12 , Li6.75La3Zr1.75Nb0.25O12 , Li6.9La3Zr1.675Ta0.289Bi0.036O12 , Li6.46Ga _ _ _ _ _ _ _ 0.23 La3Zr1.85Y0.15O12 , Li6.8La2.95Ca0.05Zr1.75Nb0.25O12 , Li7.05La3.00Zr1 . _ _ _ _ _ _ _ 95Gd0.05O12 , Li6.20Ba0.30La2.95Rb0.05Zr2O12 . _ _ _ _ _

固体電解質18は、例えば立方晶系(空間群Ia-3d(-は回反操作を意味するオーバーラインを示す)、JCPDS:84-1753)の結晶構造をとる。固体電解質18は、特にMg及び元素A(AはCa,Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の元素)の少なくとも一方を含み、各元素のモル比が以下の(1)から(3)を全て満たすもの、又は、Mg及び元素Aの両方を含み、各元素のモル比が以下の(4)から(6)を全て満たすものが好適である。元素Aは、固体電解質18のイオン伝導率を高くするため、Srが好ましい。
(1)1.33≦Li/(La+A)≦3
(2)0≦Mg/(La+A)≦0.5
(3)0≦A/(La+A)≦0.67
(4)2.0≦Li/(La+A)≦2.5
(5)0.01≦Mg/(La+A)≦0.14
(6)0.04≦A/(La+A)≦0.17。
The solid electrolyte 18 has a crystal structure of, for example, a cubic system (space group Ia-3d (- indicates an overline indicating a rolling operation), JCPDS: 84-1753). The solid electrolyte 18 particularly contains at least one of Mg and element A (A is at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr and Ba), and the molar ratio of each element is from (1) to ( A material that satisfies all of 3) or a material that contains both Mg and the element A and has a molar ratio of each element that satisfies all of the following (4) to (6) is preferable. The element A is preferably Sr because it increases the ionic conductivity of the solid electrolyte 18 .
(1) 1.33≦Li/(La+A)≦3
(2) 0≦Mg/(La+A)≦0.5
(3) 0≦A/(La+A)≦0.67
(4) 2.0≦Li/(La+A)≦2.5
(5) 0.01≦Mg/(La+A)≦0.14
(6) 0.04≦A/(La+A)≦0.17.

図2は固体電解質18を含む混合物21の模式図である。混合物21は、N-メチルピロリドン(N-メチル-2-ピロリドン)及び固体電解質18からなる。混合物21は、25℃における混合物21の質量に対する固体電解質18の質量の割合が24.5wt%になるように調製される。混合物21に含まれる固体電解質18は、例えば電解質層14から無作為に抽出したものである。 FIG. 2 is a schematic diagram of a mixture 21 containing a solid electrolyte 18. As shown in FIG. Mixture 21 consists of N-methylpyrrolidone (N-methyl-2-pyrrolidone) and solid electrolyte 18 . The mixture 21 is prepared so that the mass ratio of the solid electrolyte 18 to the mass of the mixture 21 at 25° C. is 24.5 wt %. The solid electrolyte 18 contained in the mixture 21 is, for example, randomly extracted from the electrolyte layer 14 .

Li,La,Zr及びOを含むガーネット型構造の固体電解質は、通常は強塩基性である。例えば強塩基性の固体電解質を24.5wt%の割合でN-メチルピロリドンに浸した混合物を撹拌した後、12時間放置してできた上澄みを純水で10倍希釈した液の、25℃における水素イオン指数はpH10以上である。水素イオン指数はpH試験紙(アドバンテック東洋 UNIV(1-11))を用いて測定した値である。 Solid electrolytes with garnet-type structures containing Li, La, Zr and O are usually strongly basic. For example, after stirring a mixture of a strongly basic solid electrolyte immersed in N-methylpyrrolidone at a ratio of 24.5 wt%, the supernatant obtained by standing for 12 hours was diluted 10 times with pure water. The hydrogen ion exponent is pH 10 or higher. The hydrogen ion index is a value measured using pH test paper (Advantech Toyo UNIV (1-11)).

これに対し固体電解質18は、固体電解質18を含む混合物21を撹拌した後、混合物21を12時間放置してできた上澄み22を純水で10倍希釈した液の、25℃における水素イオン指数がpH7以上pH8以下である。固体電解質18は塩基性が弱められている。 On the other hand, the solid electrolyte 18 is prepared by stirring the mixture 21 containing the solid electrolyte 18 and then allowing the mixture 21 to stand for 12 hours. pH 7 or more and pH 8 or less. The solid electrolyte 18 has weakened basicity.

固体電解質18の製造方法の一例を説明する。例えば固体電解質18の製造方法は、原料を配合して配合材料を得る配合工程と、配合材料を焼成する焼成工程と、得られた合成粉末を加熱する熱処理工程と、を含む。 An example of a method for manufacturing the solid electrolyte 18 will be described. For example, the method of manufacturing the solid electrolyte 18 includes a blending step of blending raw materials to obtain a blended material, a firing step of firing the blended material, and a heat treatment step of heating the obtained synthetic powder.

配合工程では、固体電解質18を構成する元素を含む材料を配合して配合材料を得る。材料は、例えばLi,La,Zr,Mg,及びA(AはCa,Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の元素)の各元素を含む、酸化物、複合酸化物、水酸化物、炭酸塩、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩などが挙げられる。材料を粉砕混合して配合材料を得る。 In the compounding step, the compounded material is obtained by compounding the material containing the elements constituting the solid electrolyte 18 . The material includes, for example, Li, La, Zr, Mg, and A (A is at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr and Ba), oxides, composite oxides, hydroxides substances, carbonates, chlorides, sulfates, nitrates, phosphates, and the like. The material is pulverized and mixed to obtain a compounded material.

配合工程と焼成工程との間に、配合材料を仮焼成する仮焼工程を含むのが好ましい。この工程では、配合材料を例えば900-1100℃で2-15時間焼成し、仮焼材料を得る。仮焼工程を経ることにより、焼成工程の後にガーネット型の結晶構造が得られ易くなる。 It is preferable to include a calcining step of calcining the compounded material between the compounding step and the firing step. In this step, the compounded material is fired, for example, at 900-1100° C. for 2-15 hours to obtain a calcined material. By going through the calcination process, it becomes easier to obtain a garnet-type crystal structure after the calcination process.

仮焼工程と焼成工程との間に、仮焼材料を粉砕混合する工程を含むのが好ましい。この工程では、仮焼材料を粉砕混合して混合材料を得る。仮焼材料を粉砕混合する工程を経ることにより、焼成工程の後に均一な結晶相が得られ易くなる。バインダーを加えた仮焼材料を粉砕混合しても良い。バインダーは、メチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールが例示される。 A step of pulverizing and mixing the calcined material is preferably included between the calcining step and the firing step. In this step, the calcined material is pulverized and mixed to obtain a mixed material. By going through the step of pulverizing and mixing the calcined material, it becomes easier to obtain a uniform crystal phase after the sintering step. A calcined material to which a binder is added may be pulverized and mixed. Binders are exemplified by methyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral.

焼成工程では、配合材料、仮焼材料または混合材料を成形した後、その成形体を例えば1000-1250℃で3-36時間に亘って焼成して焼結体が得られる。不活性ガス雰囲気下で焼結体を粉砕して合成粉末が得られる。 In the sintering step, the compounded material, the calcined material, or the mixed material is molded, and then the molded body is sintered at, for example, 1000 to 1250° C. for 3 to 36 hours to obtain a sintered body. A synthetic powder is obtained by pulverizing the sintered body in an inert gas atmosphere.

熱処理工程では、ガスが流入しガスが流出する炉に合成粉末を入れ、合成粉末の周囲でガスが流動する雰囲気下で合成粉末を加熱する。合成粉末が大気中のCOと反応して合成粉末の表面にできたLiCOの膜から、熱処理によってCOを脱離させ、合成粉末の組織を変成することによって固体電解質18が得られる。熱処理の温度および時間は、640℃以上の温度域で10時間以上の保持、670℃以上の温度域で2時間以上の保持が例示される。 In the heat treatment step, the synthetic powder is placed in a furnace into which gas flows and gas flows out, and the synthetic powder is heated in an atmosphere in which the gas flows around the synthetic powder. A solid electrolyte 18 is obtained by removing CO2 from the Li2CO3 film formed on the surface of the synthetic powder when the synthetic powder reacts with CO2 in the atmosphere by heat treatment, and transforming the structure of the synthetic powder. be done. The temperature and time of the heat treatment are exemplified by holding at a temperature range of 640° C. or higher for 10 hours or longer and holding at a temperature range of 670° C. or higher for 2 hours or longer.

ガスは、不活性ガス及び酸素ガスから選択される少なくとも1種である。不活性ガスは、合成粉末と化学反応を起こさない気体であれば、特に限定されない。不活性ガスは、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドンが例示される。特に窒素、ヘリウム及びアルゴンから選択される少なくとも1種が好適である。 The gas is at least one selected from inert gas and oxygen gas. The inert gas is not particularly limited as long as it does not chemically react with the synthetic powder. Examples of inert gases include nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, and radon. At least one selected from nitrogen, helium and argon is particularly preferred.

ガスの流入および流出は、連続式でも間欠式でも良い。連続的または間欠的に炉に導入するガスの流量や、間欠的に導入するガスの周期は、炉の体積や合成粉末の質量に応じて適宜設定される。炉に導入するガスのCO濃度は、熱処理の温度にもよるが、大気中のCO濃度(380ppm)よりも低い濃度、例えば100ppm(体積)以下が好適である。炉に導入するガスの露点は-40℃以下、特に-50℃以下が好適である。合成粉末からCOの脱離を促進するためである。熱処理後の固体電解質18は、直ちに有機化合物などと混合してシート化され、複合層13,17や電解質層14が得られる。 Gas inflow and outflow may be continuous or intermittent. The flow rate of the gas introduced into the furnace continuously or intermittently and the cycle of the gas introduced intermittently are appropriately set according to the volume of the furnace and the mass of the synthetic powder. The CO 2 concentration of the gas introduced into the furnace is preferably lower than the CO 2 concentration (380 ppm) in the atmosphere, for example, 100 ppm (volume) or less, although it depends on the temperature of the heat treatment. The dew point of the gas introduced into the furnace is preferably −40° C. or less, particularly −50° C. or less. This is to facilitate desorption of CO2 from the synthetic powder. After the heat treatment, the solid electrolyte 18 is immediately mixed with an organic compound or the like and formed into a sheet to obtain the composite layers 13 and 17 and the electrolyte layer 14 .

電解質層14の断面に現出する固体電解質18の円相当径のメジアン径は、0.5-10μmが好適である。固体電解質18の表面積を適度な大きさにし、固体電解質18の表面に介在する電解液と固体電解質18との間のリチウムイオンの移動量を確保するためである。 The median diameter of the equivalent circle diameter of the solid electrolyte 18 appearing in the cross section of the electrolyte layer 14 is preferably 0.5 to 10 μm. This is because the surface area of the solid electrolyte 18 is appropriately sized, and the amount of movement of lithium ions between the solid electrolyte 18 and the electrolytic solution intervening on the surface of the solid electrolyte 18 is ensured.

固体電解質18のメジアン径を求めるには、まず電解質層14の断面(研磨面や集束イオンビーム(FIB)を照射して得られた面、イオンミリングによって得られた面)に現出する固体電解質18の走査型電子顕微鏡(SEM)による画像を解析して、固体電解質18の粒子ごとの面積から円相当径を算出し、体積基準の粒度分布を求める。メジアン径は、粒度分布における頻度の積算値が50%となる円相当径である。粒度分布を求める画像は、精度を確保するため、電解質層14のうち400μm以上の面積とする。 In order to obtain the median diameter of the solid electrolyte 18, first, the solid electrolyte appearing on the cross section of the electrolyte layer 14 (a polished surface, a surface obtained by irradiation with a focused ion beam (FIB), a surface obtained by ion milling) is measured. Analyzing the scanning electron microscope (SEM) image of 18, the equivalent circle diameter is calculated from the area of each particle of the solid electrolyte 18, and the volume-based particle size distribution is determined. The median diameter is the circle equivalent diameter at which the integrated value of the frequency in the particle size distribution is 50%. The image for obtaining the particle size distribution has an area of 400 μm 2 or more in the electrolyte layer 14 in order to ensure accuracy.

電解質層14に含まれる電解液は、リチウム塩が溶解したイオン液体を含む。イオン液体は、カチオン及びアニオンからなる化合物であり、常温常圧で液体である。イオン液体が電解液を構成するので、電解液の難燃性を向上できる。電解液の各種物性および機能は、リチウム塩およびイオン液体の種類、塩濃度により決定される。 The electrolytic solution contained in the electrolyte layer 14 contains an ionic liquid in which a lithium salt is dissolved. Ionic liquids are compounds composed of cations and anions, and are liquid at normal temperature and pressure. Since the ionic liquid constitutes the electrolytic solution, the flame retardancy of the electrolytic solution can be improved. Various physical properties and functions of the electrolytic solution are determined by the types and salt concentrations of the lithium salt and ionic liquid.

リチウム塩は、正極層11と負極層15との間のカチオンの授受のために用いられる化合物である。リチウム塩のアニオンは、ハロゲン化物イオン(I,Cl,Br等),SCN,BF ,BF(CF,BF(C,PF ,ClO ,SbF ,N(SOF) ,N(SOCF ,N(SO ,B(C ,B(O ,C(SOF) ,C(SOCF ,CFCOO,CFSO,CSO,B(O ,RCOO(Rは炭素数1-4のアルキル基、フェニル基またはナフチル基)等が例示される。 A lithium salt is a compound used for the transfer of cations between the positive electrode layer 11 and the negative electrode layer 15 . Anions of lithium salts include halide ions (I , Cl , Br etc.), SCN , BF 4 , BF 3 (CF 3 ) , BF 3 (C 2 F 5 ) , PF 6 , ClO 4 , SbF 6 , N(SO 2 F) 2 , N(SO 2 CF 3 ) 2 , N(SO 2 C 2 F 5 ) 2 , B(C 6 H 5 ) 4 , B ( O2C2H4 ) 2- , C ( SO2F ) 3- , C ( SO2CF3 ) 3- , CF3COO- , CF3SO2O- , C6F5SO2O- , B(O 2 C 2 O 2 ) 2 , RCOO (R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl group or a naphthyl group), and the like.

リチウム塩のアニオンは、スルホニル基-S(=O)-を有するN(SOF) ,N(SOCF ,N(SO 等のスルホニルイミドが好ましい。スルホニルイミドアニオンは、塩濃度が高くなっても電解液の粘度上昇およびイオン伝導率低下の影響が小さく、さらに安定性が高く抵抗が低い被膜(SEI)の形成により、電解液の還元分解を低減し、還元側電位窓を拡張できるからである。N(SOF) を略称で[FSI]:ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオンと呼び、N(SOCF を略称で[TFSI]:ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオンと呼ぶ場合がある。 The anion of the lithium salt is an anion such as N(SO 2 F) 2 , N(SO 2 CF 3 ) 2 , N(SO 2 C 2 F 5 ) 2 having a sulfonyl group —S(=O) 2 —. Sulfonylimides are preferred. The sulfonylimide anion has little effect of increasing the viscosity of the electrolyte and decreasing the ionic conductivity even at high salt concentrations, and reduces reductive decomposition of the electrolyte by forming a film (SEI) with high stability and low resistance. This is because the potential window on the reduction side can be extended. N(SO 2 F) 2 is abbreviated as [FSI] : bis(fluorosulfonyl)imide anion, and N(SO 2 CF 3 ) 2 is abbreviated as [TFSI] : bis(trifluoromethanesulfonyl)imide. Sometimes called an anion.

イオン液体はイミダゾリウムをカチオン種とするものが好適である。イミダゾリウムカチオンは、例えば式(1)で表される化合物である。 The ionic liquid preferably contains imidazolium as a cation species. The imidazolium cation is, for example, a compound represented by formula (1).

Figure 2022171030000002
Figure 2022171030000002

式(1)中、R-Rは、それぞれ独立に、水素基またはアルキル基を示す。アルキル基は、置換基を有していても良い。R-Rで表されるアルキル基(置換基を含む)の炭素数は、好ましくは1-10、より好ましくは1-5、さらに好ましくは1-4である。電解液のイオン伝導度を確保するためである。 In formula (1), R 1 to R 5 each independently represent a hydrogen group or an alkyl group. The alkyl group may have a substituent. The number of carbon atoms in the alkyl group (including substituents) represented by R 1 -R 5 is preferably 1-10, more preferably 1-5, still more preferably 1-4. This is to ensure the ionic conductivity of the electrolytic solution.

置換基は特に制限がない。置換基は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、ニトロ基、トリフルオロメチル基、アミド基、カルバモイル基、エステル基、カルボニルオキシ基、シアノ基、ハロゲノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、スルホンアミド基などが例示される。 There are no particular restrictions on the substituents. Substituents include alkyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, hydroxyl groups, carboxyl groups, nitro groups, trifluoromethyl groups, amide groups, carbamoyl groups, ester groups, carbonyloxy groups, cyano groups, halogeno groups, alkoxy groups, Examples include an aryloxy group and a sulfonamide group.

イオン液体のアニオン種はスルホニルイミドが好適である。スルホニルイミドアニオンは、N(SOF) ,N(SOCF ,N(SO ,N(SO 等が例示される。イオン液体のアニオン種とリチウム塩のアニオン種とが同じものであると、電解液に含まれるリチウムイオンとアニオンとの配位(相互作用)が制御し易くなるので好ましい。 Sulfonylimide is suitable for the anionic species of the ionic liquid. The sulfonylimide anions are exemplified by N(SO 2 F) 2 , N(SO 2 CF 3 ) 2 , N(SO 2 C 2 F 5 ) 2 , N(SO 2 C 4 F 9 ) 2 − and the like. be done. It is preferable that the anion species of the ionic liquid and the anion species of the lithium salt are the same, because the coordination (interaction) between the lithium ions and the anions contained in the electrolytic solution can be easily controlled.

イオン液体は、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム ビス(フルオロスルホニル)イミド(EMI-FSI)、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(EMI-TFSI)が例示される。イミダゾリウムカチオン及びスルホニルイミドアニオンを含むイオン液体であってリチウム塩が溶解したイオン液体(電解液)は、高いイオン伝導性を確保できるので好ましい。 Ionic liquids are exemplified by 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(fluorosulfonyl)imide (EMI-FSI) and 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (EMI-TFSI). . An ionic liquid containing an imidazolium cation and a sulfonylimide anion and having a lithium salt dissolved therein (electrolytic solution) is preferable because high ionic conductivity can be ensured.

電解質層14に含まれるポリマーは、例えば固体電解質18を結着するバインダーである。ポリマーは-CHCF-を含むフッ化ビニリデン系ポリマーを含む。フッ化ビニリデン系ポリマーは機械的強度が高いので好ましい。フッ化ビニリデン系ポリマーは-CHCF-を含む限り、特に制限がない。フッ化ビニリデン系ポリマーは、フッ化ビニリデンの単独重合体、フッ化ビニリデンと共重合性モノマーとの共重合体が例示される。 The polymer contained in the electrolyte layer 14 is, for example, a binder that binds the solid electrolyte 18 . Polymers include vinylidene fluoride-based polymers containing —CH 2 CF 2 —. A vinylidene fluoride-based polymer is preferable because of its high mechanical strength. The vinylidene fluoride - based polymer is not particularly limited as long as it contains --CH.sub.2CF.sub.2--. Vinylidene fluoride-based polymers are exemplified by vinylidene fluoride homopolymers and copolymers of vinylidene fluoride and copolymerizable monomers.

共重合性モノマーは、ハロゲン含有モノマー(フッ化ビニリデンを除く)、非ハロゲン系の共重合性モノマーが挙げられる。ハロゲン含有モノマーは、塩化ビニル等の塩素含有モノマー;トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、ペルフルオロアルキルビニルエーテル等のフッ素含有モノマーが例示される。非ハロゲン系の共重合性モノマーは、エチレン、プロピレン等のオレフィン;アクリル酸、メタクリル酸、これらのエステル又は塩等のアクリルモノマー;アクリロニトリル、酢酸ビニル、スチレン等のビニルモノマーが例示される。 Examples of copolymerizable monomers include halogen-containing monomers (excluding vinylidene fluoride) and non-halogen copolymerizable monomers. Halogen-containing monomers are exemplified by chlorine-containing monomers such as vinyl chloride; and fluorine-containing monomers such as trifluoroethylene, tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, hexafluoropropylene, and perfluoroalkylvinyl ether. Examples of non-halogen copolymerizable monomers include olefins such as ethylene and propylene; acrylic monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, esters or salts thereof; and vinyl monomers such as acrylonitrile, vinyl acetate, and styrene.

共重合性モノマーの1種または2種以上がフッ化ビニリデンに重合して共重合体を構成する。特にフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体は電位窓を広くできるので好ましい。 One or more of the copolymerizable monomers are polymerized to vinylidene fluoride to form a copolymer. A copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene is particularly preferred because it can widen the potential window.

ポリマーは、フッ化ビニリデン系ポリマー以外の他のポリマーを含んでも良い。ポリマー中のフッ化ビニリデン系ポリマーの含有量は、例えば80-100質量%である。他のポリマーは、他のポリマーは、フッ素化樹脂(フッ化ビニリデン系ポリマーを除く)、ポリオレフィン、スチレンブタジエンゴムなどのゴム状重合体、ポリイミド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、セルロースエーテルが例示される。フッ素化樹脂は、完全フッ素化樹脂、部分フッ素化樹脂、フッ素化樹脂共重合体が挙げられる。完全フッ素化樹脂はポリテトラフルオロエチレンが例示される。部分フッ素化樹脂は、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニルが例示される。フッ素化樹脂共重合体は、4フッ化エチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、4フッ化エチレン・6フッ化プロピレン共重合体、エチレン4フッ化エチレン共重合体、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体が例示される。 The polymer may contain polymers other than the vinylidene fluoride-based polymer. The content of the vinylidene fluoride polymer in the polymer is, for example, 80-100 mass %. Examples of other polymers include fluorinated resins (excluding vinylidene fluoride-based polymers), polyolefins, rubber-like polymers such as styrene-butadiene rubber, polyimides, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, and cellulose ethers. Examples of fluorinated resins include fully fluorinated resins, partially fluorinated resins, and fluorinated resin copolymers. A fully fluorinated resin is exemplified by polytetrafluoroethylene. Partially fluorinated resins are exemplified by polychlorotrifluoroethylene and polyvinyl fluoride. Fluorinated resin copolymers include tetrafluoroethylene/perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene copolymer, ethylene tetrafluoroethylene copolymer, and ethylene/chlorotrifluoroethylene copolymer. Polymers are exemplified.

電解質層14にポリマーを溶かす溶媒が含まれていても良い。電解質層14は、固体電解質18、リチウム塩、イオン液体、ポリマー及び溶媒を含む電解質組成物をシート状に成形して得られる。電解質組成物に含まれる溶媒の少なくとも一部は、電解質層14を得るためのシート成形後の減圧乾燥などによって気化し、電解質層14から消失している。電解質層14に残留する溶媒の種類および量は、ガスクロマトグラフ質量分析法(GC-MS)によって求められる。 The electrolyte layer 14 may contain a solvent that dissolves the polymer. The electrolyte layer 14 is obtained by molding an electrolyte composition containing a solid electrolyte 18, a lithium salt, an ionic liquid, a polymer and a solvent into a sheet. At least part of the solvent contained in the electrolyte composition disappears from the electrolyte layer 14 by vaporizing, for example, drying under reduced pressure after sheet molding for obtaining the electrolyte layer 14 . The type and amount of solvent remaining in the electrolyte layer 14 are determined by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS).

溶媒は、非プロトン性の極性溶媒が好ましく、非プロトン性かつ疎プロトン性の極性溶媒がより好ましい。溶媒の分類(非プロトン性や疎プロトン性)は、I.M. Kolthoff, Anal. Chem. 46,1992(1974)に従う。Kolthoffの分類では、溶媒は、酸性と塩基性を共に有しプロトンを授受できる「両性」と、水素結合が可能な水素原子をもたない「非プロトン性」と、に大別され、後者は、塩基性が強く陽イオンに溶媒和し易い「親プロトン性」と、塩基性が弱く陽イオンに溶媒和し難い「疎プロトン性」と、に細分される。非プロトン性かつ疎プロトン性の極性溶媒の中では、プロトンや水素結合が反応にほとんど寄与せず、さらに固体電解質18が分散され易い。 The solvent is preferably an aprotic polar solvent, more preferably an aprotic and protonic polar solvent. Classification of solvents (aprotic or protonic) is described in I. M. Kolthoff, Anal. Chem. 46, 1992 (1974). According to Kolthoff's classification, solvents are roughly divided into "amphoteric" solvents that have both acidic and basic properties and can exchange protons, and "aprotic" solvents that do not have hydrogen atoms capable of hydrogen bonding. , are subdivided into “protonic”, which is strongly basic and easily solvated with cations, and “protonic”, which is weakly basic and difficult to solvate with cations. In an aprotic and protonic polar solvent, protons and hydrogen bonds hardly contribute to the reaction, and the solid electrolyte 18 is easily dispersed.

非プロトン性の極性溶媒のうち親プロトン性溶媒は、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルリン酸トリアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチル-2-ピロリドン、ピリジン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、エーテルが例示される。非プロトン性の極性溶媒のうち疎プロトン性溶媒は、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、スルホラン、アセトニトリル、アセトン、イソブチルメチルケトン、ニトロメタン、メチルエチルケトン、テトラメチルシランが例示される。 Among aprotic polar solvents, protic solvents include N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, hexamethylphosphoric acid triamide, dimethylsulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, pyridine, dioxane, tetrahydrofuran. , ethers are exemplified. Among aprotic polar solvents, protonic solvents are exemplified by propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, sulfolane, acetonitrile, acetone, isobutylmethylketone, nitromethane, methylethylketone, and tetramethylsilane.

電解質組成物には、これらの極性溶媒の1種または2種以上が含まれる。溶媒やイオン液体に含まれる水分は、それぞれ200ppm以下が好適である。溶媒やイオン液体に含まれる水分と固体電解質18との反応を低減するためである。 The electrolyte composition contains one or more of these polar solvents. The water contained in the solvent and the ionic liquid is preferably 200 ppm or less. This is to reduce the reaction between the water contained in the solvent or the ionic liquid and the solid electrolyte 18 .

固体電解質18と有機化合物とが混ざった電解質組成物において、固体電解質18が有機化合物と反応してゲル化(非流動化)する推定メカニズムは、以下のとおりである。まず、電解質組成物に含まれる僅かな水分と、Li,La及びZrを含むガーネット型構造の塩基性の固体電解質と、が反応し、固体電解質の表面にLiOHやLiが生じる。これにより系内のOHが増加し、塩基性が強まる。 In the electrolyte composition in which the solid electrolyte 18 and the organic compound are mixed, the presumed mechanism by which the solid electrolyte 18 reacts with the organic compound to gel (non-fluidize) is as follows. First, a small amount of water contained in the electrolyte composition reacts with a basic solid electrolyte having a garnet structure containing Li, La and Zr to generate LiOH and Li 2 O 3 on the surface of the solid electrolyte. This increases OH - in the system and strengthens its basicity.

イオン液体のイミダゾリウムカチオンの2位の炭素に水素が結合している場合、塩基によって2位のプロトンが脱離すると、電解液のイオン伝導性は低下する。イミダゾリウムカチオンから脱離したプロトンはOHと反応して水を発生する。発生した水は、前述のとおり固体電解質と反応してさらに塩基性が強まる。 When hydrogen is bonded to the 2-position carbon of the imidazolium cation of the ionic liquid, the ionic conductivity of the electrolytic solution decreases when the 2-position proton is eliminated by a base. A proton released from the imidazolium cation reacts with OH- to generate water. The generated water reacts with the solid electrolyte as described above, and becomes more basic.

塩基性条件下では、フッ化ビニリデン系ポリマーは、HFの脱離によりポリエン構造が形成され易い。フッ化ビニリデン系ポリマーのポリエン化により電解質組成物はゲル化する。さらに脱離したHF由来の電気化学反応により、意図しないSEIが形成され、SEIの抵抗は上昇する。 Under basic conditions, the vinylidene fluoride-based polymer tends to form a polyene structure due to elimination of HF. The electrolyte composition is gelled by the polyene conversion of the vinylidene fluoride polymer. Furthermore, due to the electrochemical reaction derived from the desorbed HF, an unintended SEI is formed and the resistance of the SEI increases.

これに対し、混合物21の上澄み22を純水で10倍希釈した液の水素イオン指数がpH8以下である固体電解質18は塩基性が弱いので、電解質組成物に含まれる水分と固体電解質18との反応を低減できる。系内の塩基性が強くなり難いので、イミダゾリウムカチオンの2位のプロトンが脱離し難くなり、プロトンの脱離に起因する電解液のイオン伝導率の低下が低減する。また、フッ化ビニリデン系ポリマーはHFの脱離によるポリエン化が起こり難いので、電解質組成物のゲル化が低減する。さらにHF由来の電気化学反応が起こり難いので、SEIの抵抗を低く保つことができる。特に電解質組成物に含まれる溶媒が非プロトン性かつ疎プロトン性の極性溶媒のときは、プロトンや水素結合が反応にほとんど寄与しないので、ゲル化をさらに低減できる。 On the other hand, the solid electrolyte 18 having a hydrogen ion exponent of pH 8 or less obtained by diluting the supernatant 22 of the mixture 21 10 times with pure water is weakly basic. Reaction can be reduced. Since the basicity in the system is less likely to become strong, the proton at the 2-position of the imidazolium cation is less likely to detach, and the drop in ionic conductivity of the electrolytic solution due to detachment of the proton is reduced. In addition, the vinylidene fluoride-based polymer is less prone to polyene formation due to desorption of HF, so gelling of the electrolyte composition is reduced. Furthermore, since the electrochemical reaction derived from HF hardly occurs, the SEI resistance can be kept low. Especially when the solvent contained in the electrolyte composition is an aprotic and protonic polar solvent, protons and hydrogen bonds hardly contribute to the reaction, so that gelation can be further reduced.

電解質層14(電解質組成物)において、固体電解質18とイオン液体の合計量に対するイオン液体の含有量(体積%)は、50体積%以下(但し0体積%は除く)が好適である。即ち固体電解質:イオン液体=(100-X):X、0<X≦50である。固体電解質18と固体電解質18との間に介在するイオン液体によってイオン伝導性を確保しつつイオン液体の染み出しの発生を低減するためである。 In the electrolyte layer 14 (electrolyte composition), the content (volume %) of the ionic liquid with respect to the total amount of the solid electrolyte 18 and the ionic liquid is preferably 50 volume % or less (excluding 0 volume %). That is, solid electrolyte:ionic liquid=(100−X):X, 0<X≦50. This is because the ionic liquid intervening between the solid electrolytes 18 ensures ionic conductivity while reducing the occurrence of seepage of the ionic liquid.

イオン液体の含有量(体積%)は、電解質層14を凍結させ、又は、4官能性のエポキシ系樹脂などに電解質層14を埋め込み固めた後、電解質層14の断面から無作為に選択した5000倍の視野を対象に、エネルギー分散型X線分光器(EDS)が搭載されたSEMを用いて分析し、求める。分析は、La,Zr,Sの分布を特定したり反射電子像のコントラストを画像解析したりして、固体電解質18の面積およびイオン液体の面積を特定し、電解質層14の断面における面積の割合を電解質層14における体積の割合とみなしてイオン液体の含有量(体積%)を得る。 The content (% by volume) of the ionic liquid is 5000, which is randomly selected from the cross section of the electrolyte layer 14 after freezing the electrolyte layer 14 or embedding and solidifying the electrolyte layer 14 in a tetrafunctional epoxy resin or the like. A double field of view is analyzed using an SEM equipped with an energy dispersive X-ray spectrometer (EDS). In the analysis, the distribution of La, Zr, and S is specified, the contrast of the backscattered electron image is analyzed, the area of the solid electrolyte 18 and the area of the ionic liquid are specified, and the ratio of the area in the cross section of the electrolyte layer 14 is determined. is regarded as the volume ratio in the electrolyte layer 14 to obtain the content (% by volume) of the ionic liquid.

電解質組成物のリチウムイオン伝導率は、固体電解質18、リチウム塩およびイオン液体の種類や塩濃度等により決定される。電解質組成物の25℃におけるリチウムイオン伝導率は4.0×10-5S/cm以上であるのが好ましい。電解質組成物を含む蓄電デバイス10の出力密度を確保するためである。 The lithium ion conductivity of the electrolyte composition is determined by the types and salt concentrations of the solid electrolyte 18, lithium salt and ionic liquid. The lithium ion conductivity of the electrolyte composition at 25° C. is preferably 4.0×10 −5 S/cm or more. This is to ensure the power density of the electricity storage device 10 containing the electrolyte composition.

電解質組成物は電解液由来のアニオンを含むため、電解質組成物のリチウムイオン伝導率は、シート状に成形した電解質組成物の両面に集電体を密着させた対称セルの、交流インピーダンス法によって算出した全イオン伝導率にリチウムイオンの輸率を乗じて算出される。リチウムイオンの輸率は交流インピーダンス法と定常状態直流法によって求める。 Since the electrolyte composition contains anions derived from the electrolyte, the lithium ion conductivity of the electrolyte composition is calculated by the AC impedance method of a symmetrical cell in which current collectors are adhered to both sides of the electrolyte composition molded into a sheet. It is calculated by multiplying the total ionic conductivity obtained by multiplying the transport number of lithium ions. The transference number of lithium ions is determined by the AC impedance method and the steady-state DC method.

輸率は以下のようにして算出する。まず、交流インピーダンス測定によってセルの抵抗値RS0を解析する。交流インピーダンス測定の条件は、温度25℃、電圧10mV、周波数7MHz-100mHzとする。 The export number is calculated as follows. First, the resistance value RS0 of the cell is analyzed by AC impedance measurement. The conditions for AC impedance measurement are a temperature of 25° C., a voltage of 10 mV, and a frequency of 7 MHz to 100 mHz.

次に、セルに定電圧Vを印加した直後の初期電流値Iを測定し、以下の式Aに従い、セルの初期抵抗値Rを算出する。R=V/I・・・A
初期電流値の測定条件は、電圧10mV、トータル時間6秒、測定間隔0.0002秒とする。
Next, the initial current value I0 immediately after applying the constant voltage V to the cell is measured, and the initial resistance value R0 of the cell is calculated according to Equation A below. R0 =V/ I0 ...A
The measurement conditions for the initial current value are a voltage of 10 mV, a total time of 6 seconds, and a measurement interval of 0.0002 seconds.

抵抗値RS0及び初期抵抗値Rを以下の式Bに代入して界面抵抗RINTを算出する。RINT=R-RS0・・・B
次に、セルに定電圧Vを印加して定常状態となった後の電流値Iを測定し、以下の式Cに従い、セルの定常状態における抵抗値Rを算出する。R=V/I・・・C
定常状態における電流値の測定条件は、電圧10mV、トータル時間10時間、測定間隔60秒とする。
The interface resistance R_INT is calculated by substituting the resistance value R_S0 and the initial resistance value R_0 into the following equation B. R INT =R 0 -R S0 B
Next, a constant voltage V is applied to the cell, and the current value I after the steady state is reached is measured. RP =V/I...C
The measurement conditions for the current value in the steady state are a voltage of 10 mV, a total time of 10 hours, and a measurement interval of 60 seconds.

セルが定常状態となった後に、前述の条件で、交流インピーダンス測定によってセルの抵抗値Rを解析する。抵抗値R、抵抗値R及び界面抵抗RINTを以下の式Dに代入して輸率tLiを算出する。tLi=R/(R-RINT)・・・D
電解質層14(電解質組成物)において、固体電解質18とイオン液体とを合わせた量に対するバインダーの量(体積%)は、10体積%以下(但し0体積%は除く)が好適である。即ち固体電解質とイオン液体とを合わせた量:バインダーの量=(100-Y):Y、0<Y≦10である。バインダーによって電解質層14の成形性を確保すると共に電解質層14のイオン伝導性の低下を低減するためである。バインダーの含有量(体積%)は、上記と同様にSEM-EDSによる分析によって求めた電解質層14の断面の面積%から特定できる。
After the cell reaches a steady state, the resistance value R S of the cell is analyzed by AC impedance measurement under the conditions described above. The transference number t Li is calculated by substituting the resistance value R S , the resistance value R P , and the interfacial resistance R INT into the following equation D. t Li = R S /(R P - R INT ) D
In the electrolyte layer 14 (electrolyte composition), the amount (% by volume) of the binder with respect to the total amount of the solid electrolyte 18 and the ionic liquid is preferably 10% by volume or less (excluding 0% by volume). That is, the total amount of solid electrolyte and ionic liquid: amount of binder=(100−Y): Y, 0<Y≦10. This is because the binder ensures the moldability of the electrolyte layer 14 and reduces the deterioration of the ion conductivity of the electrolyte layer 14 . The binder content (% by volume) can be specified from the area % of the cross section of the electrolyte layer 14 obtained by the SEM-EDS analysis in the same manner as described above.

蓄電デバイス10は、例えば以下のように製造される。リチウム塩を溶解したイオン液体と固体電解質18とを混合したものに、ポリマーを溶媒に溶かした溶液を混合し、スラリーを作る。テープ成形後、乾燥して電解質層14のためのグリーンシート(電解質シート)を得る。 The power storage device 10 is manufactured, for example, as follows. A mixture of an ionic liquid in which a lithium salt is dissolved and a solid electrolyte 18 is mixed with a solution in which a polymer is dissolved in a solvent to prepare a slurry. After forming the tape, it is dried to obtain a green sheet (electrolyte sheet) for the electrolyte layer 14 .

リチウム塩を溶解したイオン液体と固体電解質18とを混合したものに活物質19を混合し、さらにポリマーを溶媒に溶かした溶液を混合し、スラリーを作る。集電層12の上にテープ成形後、乾燥して正極層11のためのグリーンシート(電解質シートの1種の正極シート)を得る。 A mixture of an ionic liquid in which a lithium salt is dissolved and a solid electrolyte 18 is mixed with an active material 19, and further mixed with a solution of a polymer dissolved in a solvent to prepare a slurry. After forming a tape on the current collecting layer 12, it is dried to obtain a green sheet for the positive electrode layer 11 (one kind of positive electrode sheet of the electrolyte sheet).

リチウム塩を溶解したイオン液体と固体電解質18とを混合したものに活物質20を混合し、さらにポリマーを溶媒に溶かした溶液を混合し、スラリーを作る。集電層16の上にテープ成形後、乾燥して負極層15のためのグリーンシート(電解質シートの1種の負極シート)を得る。 An active material 20 is mixed with a mixture of an ionic liquid in which a lithium salt is dissolved and a solid electrolyte 18, and then a solution of a polymer dissolved in a solvent is mixed to prepare a slurry. After forming a tape on the current collecting layer 16, it is dried to obtain a green sheet for the negative electrode layer 15 (negative electrode sheet, which is a type of electrolyte sheet).

電解質シート、正極シート及び負極シートをそれぞれ所定の形に裁断した後、正極シート、電解質シート、負極シートの順に重ね、互いに圧着して一体化する。集電層12,16にそれぞれ端子(図示せず)を接続しケース(図示せず)に封入して、順に正極層11、電解質層14及び負極層15を含む蓄電デバイス10が得られる。 After the electrolyte sheet, the positive electrode sheet and the negative electrode sheet are each cut into a predetermined shape, the positive electrode sheet, the electrolyte sheet and the negative electrode sheet are stacked in this order and pressure-bonded to each other for integration. A terminal (not shown) is connected to each of the current collecting layers 12 and 16 and sealed in a case (not shown) to obtain the electricity storage device 10 including the positive electrode layer 11, the electrolyte layer 14 and the negative electrode layer 15 in this order.

本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

(固体電解質の調製)
Li6.95Mg0.15La2.75Sr0.25Zr2.012となるように、LiCO,MgO,La(OH),SrCO,ZrOを秤量した。LiCOは、焼成時のLiの揮発を考慮し、元素換算で15mol%程度過剰にした。秤量した原料およびエタノールをジルコニア製ボールと共にナイロン製ポットに投入し、ボールミルで15時間粉砕混合した。ポットから取り出したスラリーを乾燥後、MgO製の板の上で仮焼成(900℃で1時間)した。仮焼成後の粉末およびエタノールをナイロン製ポットに投入し、ボールミルで15時間粉砕混合した。
(Preparation of solid electrolyte)
Li 2 CO 3 , MgO, La(OH) 3 , SrCO 3 and ZrO 2 were weighed to obtain Li 6.95 Mg 0.15 La 2.75 Sr 0.25 Zr 2.0 O 12 . Considering the volatilization of Li during firing, Li 2 CO 3 was made excessive by about 15 mol % in terms of element. The weighed raw materials and ethanol were put into a nylon pot together with zirconia balls, and pulverized and mixed in a ball mill for 15 hours. After drying the slurry taken out from the pot, it was calcined on a plate made of MgO (at 900° C. for 1 hour). The calcined powder and ethanol were put into a nylon pot and pulverized and mixed with a ball mill for 15 hours.

ポットから取り出したスラリーを乾燥後、直径12mmの金型に投入し、プレス成形により厚さが1.5mm程度の成形体を得た。冷間静水等方圧プレス機(CIP)を用いて1.5t/cmの静水圧をさらに成形体に加えた。成形体と同じ組成の仮焼粉末で成形体を覆い、還元雰囲気において焼成(1100℃で4時間)し、固体電解質の焼結体を得た。交流インピーダンス法によって求めた焼結体のリチウムイオン伝導率は1.0×10-3S/cmであった。リチウムイオン伝導率の測定条件は、温度25℃、電圧10mV、周波数7MHz-100mHzとした。Ar雰囲気において、焼結体を粉砕し、目開き250μmの篩にかけ、篩を通過した固体電解質の粉末を採取した。 After the slurry was taken out from the pot and dried, it was put into a mold with a diameter of 12 mm and press-molded to obtain a compact with a thickness of about 1.5 mm. An additional hydrostatic pressure of 1.5 t/cm 2 was applied to the compact using a cold isostatic press (CIP). The molded body was covered with calcined powder having the same composition as the molded body and fired in a reducing atmosphere (at 1100° C. for 4 hours) to obtain a sintered body of solid electrolyte. The lithium ion conductivity of the sintered body determined by the AC impedance method was 1.0×10 −3 S/cm. The conditions for measuring the lithium ion conductivity were a temperature of 25° C., a voltage of 10 mV, and a frequency of 7 MHz to 100 mHz. In an Ar atmosphere, the sintered body was pulverized and passed through a sieve with an opening of 250 μm, and the solid electrolyte powder that passed through the sieve was collected.

篩を通過した粉末100g、直径4mmのボール536g及びフッ素系不活性液体250mLをポットに入れ、遊星型ボールミル(回転数200rpm)で粉末を6時間粉砕した。ポットから取り出したスラリーを乾燥して、固体電解質の粗粉末を得た。 100 g of the powder passed through the sieve, 536 g of balls with a diameter of 4 mm, and 250 mL of fluorine-based inert liquid were placed in a pot, and the powder was pulverized for 6 hours with a planetary ball mill (rotational speed: 200 rpm). The slurry taken out from the pot was dried to obtain a solid electrolyte coarse powder.

同様に篩を通過した粉末50g、直径4mmのボール536g及びフッ素系不活性液体100mLをポットに入れ、遊星型ボールミル(回転数300rpm)で粉末を4時間粉砕した。ポットから取り出したスラリーを乾燥して、固体電解質の微粉末を得た。 Similarly, 50 g of powder passed through a sieve, 536 g of balls having a diameter of 4 mm, and 100 mL of fluorine-based inert liquid were placed in a pot, and the powder was pulverized for 4 hours with a planetary ball mill (rotational speed: 300 rpm). The slurry taken out from the pot was dried to obtain fine powder of the solid electrolyte.

(粗粉末および微粉末の熱処理)
チューブ炉(体積1875cm)に収容した固体電解質の粗粉末(40g以下)を、チューブ炉の片方の端から窒素ガスを導入し(流量10L/min)、炉のもう片方の端から排気した状態で、670℃で2時間加熱した。炉内の温度が50℃になった後、熱処理後の粗粉末を直ちに炉から取り出し、大気暴露を防ぐため密閉容器に収容した。固体電解質の微粉末も同じ条件で熱処理し、密閉容器に収容した。
(Heat treatment of coarse powder and fine powder)
A solid electrolyte coarse powder (40 g or less) contained in a tube furnace (volume: 1875 cm 3 ), nitrogen gas was introduced from one end of the tube furnace (flow rate: 10 L/min), and exhausted from the other end of the furnace. and heated at 670° C. for 2 hours. After the temperature in the furnace reached 50° C., the heat-treated coarse powder was immediately taken out from the furnace and placed in a sealed container to prevent exposure to the atmosphere. A solid electrolyte fine powder was also heat-treated under the same conditions and placed in a sealed container.

(水素イオン指数の測定)
熱処理した粗粉末、熱処理した微粉末、熱処理していない粗粉末のそれぞれをN-メチル-2-ピロリドンに浸して撹拌した混合物を作り、混合物を25℃の室内で12時間放置した。混合物に対する各粉末の割合は24.5wt%であった。放置後の混合物の上澄みを純水で10倍希釈した液の水素イオン指数をpH試験紙(アドバンテック東洋 UNIV(1-11))によって測定した。
(Measurement of hydrogen ion exponent)
The heat-treated coarse powder, heat-treated fine powder, and non-heat-treated coarse powder were each immersed in N-methyl-2-pyrrolidone to form a stirred mixture, and the mixture was allowed to stand in a room at 25° C. for 12 hours. The proportion of each powder to the mixture was 24.5 wt%. After standing, the supernatant of the mixture was diluted 10-fold with pure water, and the hydrogen ion index was measured with pH test paper (Advantech Toyo UNIV (1-11)).

熱処理した粗粉末(以下「粉末A」と称す)、熱処理した微粉末(以下「粉末B」と称す)、熱処理していない粗粉末(以下「粉末C」と称す)を含む混合物から測定した水素イオン指数は、順にpH7-8,pH7-8,pH10であった。粉末A及びBの水素イオン指数にpH7-8の幅があるのは、視覚によってpH試験紙の色の変化を判別したからである。 Hydrogen measured from a mixture containing heat-treated coarse powder (hereinafter referred to as “powder A”), heat-treated fine powder (hereinafter referred to as “powder B”), and unheat-treated coarse powder (hereinafter referred to as “powder C”) The ionic indices were pH 7-8, pH 7-8, pH 10 in order. The reason why the hydrogen ion exponents of the powders A and B have a pH range of 7-8 is that the change in color of the pH test paper was determined visually.

(電解液の調製)
イオン液体1-エチル-3-メチルイミダゾリウム ビス(フルオロスルホニル)イミド(EMI-FSI)に、リチウム塩LiN(SOF)を3mol/dm複合し、電解液を得た。
(Preparation of electrolytic solution)
An ionic liquid 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(fluorosulfonyl)imide (EMI-FSI) was compounded with 3 mol/dm 3 of lithium salt LiN(SO 2 F) 2 to obtain an electrolytic solution.

(実施例1)
固体電解質:電解液=61:39(体積比)となるように、粉末Aと電解液とをAr雰囲気において乳鉢で混合し、複合粉末を得た。Ar雰囲気において複合粉末18g、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)0.864g及びジメチルカーボネート(DMC)7.776gを混合し、実施例1におけるスラリーを得た。
(Example 1)
The powder A and the electrolytic solution were mixed in a mortar in an Ar atmosphere to obtain a composite powder such that the solid electrolyte:electrolyte solution was 61:39 (volume ratio). 18 g of the composite powder, 0.864 g of vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-HFP) and 7.776 g of dimethyl carbonate (DMC) were mixed in an Ar atmosphere to obtain a slurry in Example 1.

(実施例2)
粉末Aを粉末Bに代えた以外は、実施例1と同様にして、実施例2におけるスラリーを得た。
(Example 2)
A slurry in Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that powder A was replaced with powder B.

(比較例1)
粉末Aを粉末Cに代えた以外は、実施例1と同様にして、比較例1におけるスラリーを得た。
(Comparative example 1)
A slurry in Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1, except that powder A was replaced with powder C.

(比較例2)
DMCをプロピレンカーボネート(PC)に代えた以外は、比較例1と同様にして、比較例2におけるスラリーを得た。
(Comparative example 2)
A slurry in Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that propylene carbonate (PC) was used instead of DMC.

(試験方法および結果)
実施例および比較例におけるスラリーをそれぞれビーカーに入れ、25℃のAr雰囲気の容器内に12時間放置した。12時間経過後、スラリーがゲル化(非流動化)しているか否かを目視により確認した。結果は表1に記した。スラリーの少なくとも一部がゲル化したものを+、スラリーが全くゲル化していないものを-と表記した。
(Test method and results)
The slurries in Examples and Comparative Examples were put into beakers, respectively, and left in a vessel in an Ar atmosphere at 25° C. for 12 hours. After 12 hours, it was visually confirmed whether or not the slurry had gelled (non-fluidized). The results are shown in Table 1. A case where at least a part of the slurry was gelled was indicated as +, and a case where the slurry was not gelled at all was indicated as -.

Figure 2022171030000003
Figure 2022171030000003

表1に示すように、実施例1,2におけるスラリーは全くゲル化しなかったが、比較例1,2におけるスラリーはゲル化した。比較例1,2におけるスラリーは褐色に変色していた。 As shown in Table 1, the slurries in Examples 1 and 2 did not gel at all, but the slurries in Comparative Examples 1 and 2 gelled. The slurries in Comparative Examples 1 and 2 were discolored to brown.

実施例1,2及び比較例1,2のスラリーには、非プロトン性かつ疎プロトン性の極性溶媒であるDMC,PCが含まれていた。実施例1,2と比較例1,2とを対比すると、pH7の固体電解質が含まれる実施例1,2のスラリーはゲル化が起こらず、pH10の固体電解質が含まれる比較例1,2のスラリーはゲル化した。スラリーの変色およびゲル化は、HFの脱離によるフッ化ビニリデンのポリエン化に起因すると推察される。pH7の固体電解質が含まれるスラリーは、スラリーの構成成分の相互作用が起こり難くなるのでゲル化が起こらなかったと推察される。 The slurries of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 contained DMC and PC, which are aprotic and protonic polar solvents. When comparing Examples 1 and 2 with Comparative Examples 1 and 2, the slurries of Examples 1 and 2 containing the solid electrolyte of pH 7 did not gel, while the slurries of Comparative Examples 1 and 2 containing the solid electrolyte of pH 10 did not gel. The slurry gelled. Discoloration and gelation of the slurry are presumed to be due to polyene formation of vinylidene fluoride by desorption of HF. It is presumed that the slurry containing the solid electrolyte of pH 7 did not gel because the interaction of the constituent components of the slurry was less likely to occur.

この実施例によれば、Li,La及びZrを含むガーネット型構造の固体電解質であって混合物の上澄みの水素イオン指数がpH8以下の固体電解質は、ゲル化を低減できることが明らかになった。さらに固体電解質、イミダゾリウムカチオンを含むイオン液体、リチウム塩、及び、フッ化ビニリデン系ポリマーを含む電解質組成物も、ゲル化を低減できることが明らかになった。この電解質組成物を含む電解質シート及び蓄電デバイスは、構成成分の分散状態のばらつきを低減できるので、性能のばらつきを小さくできる。 According to this example, it was clarified that a solid electrolyte having a garnet-type structure containing Li, La and Zr and having a mixture supernatant with a hydrogen ion index of pH 8 or less can reduce gelation. Furthermore, it was found that an electrolyte composition containing a solid electrolyte, an ionic liquid containing imidazolium cations, a lithium salt, and a vinylidene fluoride polymer can also reduce gelation. An electrolyte sheet and an electric storage device containing this electrolyte composition can reduce variations in the state of dispersion of constituent components, and thus can reduce variations in performance.

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。 The present invention has been described above based on the embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements are possible without departing from the scope of the present invention. can be inferred.

実施形態では、蓄電デバイス10として、集電層12の片面に複合層13が設けられた正極層11、及び、集電層16の片面に複合層17が設けられた負極層15を備えるものを説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば集電層12の両面に複合層13と複合層17とをそれぞれ設けた電極層(いわゆるバイポーラ電極)を備える二次電池に、実施形態における各要素を適用することは当然可能である。バイポーラ電極と電解質層14とを交互に積層しケース(図示せず)に収容すれば、いわゆるバイポーラ構造の二次電池が得られる。 In the embodiment, the power storage device 10 includes the positive electrode layer 11 having the composite layer 13 provided on one side of the current collecting layer 12 and the negative electrode layer 15 having the composite layer 17 provided on one side of the current collecting layer 16. Although explained, it is not necessarily limited to this. For example, it is naturally possible to apply each element in the embodiment to a secondary battery having an electrode layer (a so-called bipolar electrode) in which the composite layer 13 and the composite layer 17 are respectively provided on both sides of the current collecting layer 12 . If the bipolar electrodes and the electrolyte layers 14 are alternately laminated and housed in a case (not shown), a secondary battery having a so-called bipolar structure can be obtained.

実施形態では、複合層13,17及び電解質層14が全て電解質組成物を含む場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。二次電池は、複合層13,17及び電解質層14の少なくとも1つが電解質組成物を含んでいれば良い。 In the embodiment, the case where all of the composite layers 13, 17 and the electrolyte layer 14 contain the electrolyte composition has been described, but the present invention is not necessarily limited to this. At least one of the composite layers 13, 17 and the electrolyte layer 14 of the secondary battery should contain the electrolyte composition.

実施形態では、電解質組成物を含むリチウムイオン電池(二次電池)を例示して電極層(正極層11及び負極層15)及び電解質層14を備える蓄電デバイス10を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。他の二次電池としては、リチウム硫黄電池、リチウム酸素電池、リチウム空気電池などが挙げられる。 In the embodiments, a lithium ion battery (secondary battery) containing an electrolyte composition was exemplified to describe the electricity storage device 10 including the electrode layers (the positive electrode layer 11 and the negative electrode layer 15) and the electrolyte layer 14, but the present invention is not necessarily limited to this. It is not something that can be done. Other secondary batteries include lithium-sulfur batteries, lithium-oxygen batteries, lithium-air batteries, and the like.

10 蓄電デバイス
13 複合層
14 電解質層(電解質シート)
17 複合層
18 固体電解質
21 混合物
22 上澄み
REFERENCE SIGNS LIST 10 power storage device 13 composite layer 14 electrolyte layer (electrolyte sheet)
17 composite layer 18 solid electrolyte 21 mixture 22 supernatant

Claims (4)

Li,La,Zr及びOを含むガーネット型構造の固体電解質であって、
N-メチルピロリドン及び前記固体電解質からなる混合物において、前記混合物に対し前記固体電解質は24.5wt%含まれており、
前記混合物の上澄みを純水で10倍希釈した液の水素イオン指数はpH8以下である固体電解質。
A solid electrolyte with a garnet-type structure containing Li, La, Zr and O,
In the mixture consisting of N-methylpyrrolidone and the solid electrolyte, 24.5 wt% of the solid electrolyte is contained in the mixture,
A solid electrolyte in which the hydrogen ion exponent of a solution obtained by diluting the supernatant of the above mixture 10-fold with pure water is pH 8 or less.
請求項1記載の固体電解質と、イミダゾリウムカチオンを含むイオン液体と、リチウム塩と、-CHCF-を含むポリマーと、を含む電解質組成物。 An electrolyte composition comprising the solid electrolyte according to claim 1, an ionic liquid containing imidazolium cations, a lithium salt, and a polymer containing —CH 2 CF 2 —. 請求項2記載の電解質組成物からなる電解質シート。 An electrolyte sheet comprising the electrolyte composition according to claim 2 . 請求項2記載の電解質組成物からなる電解質層を含む蓄電デバイス。 An electricity storage device comprising an electrolyte layer comprising the electrolyte composition according to claim 2 .
JP2021077400A 2021-04-30 2021-04-30 Solid electrolyte, electrolyte composition, electrolyte sheet and power storage device Pending JP2022171030A (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021077400A JP2022171030A (en) 2021-04-30 2021-04-30 Solid electrolyte, electrolyte composition, electrolyte sheet and power storage device
US18/556,058 US20240213529A1 (en) 2021-04-30 2022-04-07 Solid electrolyte, electrolyte composition, electrolyte sheet and power storage device
PCT/JP2022/017305 WO2022230635A1 (en) 2021-04-30 2022-04-07 Solid electrolyte, electrolyte composition, electrolyte sheet and power storage device
EP22795551.5A EP4333125A1 (en) 2021-04-30 2022-04-07 Solid electrolyte, electrolyte composition, electrolyte sheet and power storage device
KR1020237036998A KR20230162066A (en) 2021-04-30 2022-04-07 Solid electrolyte, electrolyte composition, electrolyte sheet and power storage device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021077400A JP2022171030A (en) 2021-04-30 2021-04-30 Solid electrolyte, electrolyte composition, electrolyte sheet and power storage device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022171030A true JP2022171030A (en) 2022-11-11

Family

ID=83945840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021077400A Pending JP2022171030A (en) 2021-04-30 2021-04-30 Solid electrolyte, electrolyte composition, electrolyte sheet and power storage device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022171030A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109449487A (en) A kind of lithium ion battery high concentration electrolyte and preparation method thereof and lithium ion battery
JP4518125B2 (en) Positive electrode active material and lithium secondary battery
CN105938919A (en) Electrolyte containing inorganic substance additive and lithium ion battery containing electrolyte
US20210249683A1 (en) Solid electrolyte material and battery including the same
CN112805793A (en) Solid electrolyte material and battery using the same
WO2021002064A1 (en) Battery
JP7478989B2 (en) Solid electrolyte material and battery using same
US20210280906A1 (en) Lithium ion conductive solid electrolyte material, and battery using same
JPWO2019022095A1 (en) Electrolyte composition, electrolyte membrane and battery
Swiderska-Mocek et al. Compatibility of polymer electrolyte based on N-methyl-N-propylpiperidinium bis (trifluoromethanesulphonyl) imide ionic liquid with LiMn2O4 cathode in Li-ion batteries
JP2022171030A (en) Solid electrolyte, electrolyte composition, electrolyte sheet and power storage device
US20210280905A1 (en) Solid electrolyte material and battery using same
JP5565391B2 (en) Electrode active material, method for producing the electrode active material, and lithium secondary battery including the electrode active material
WO2022230635A1 (en) Solid electrolyte, electrolyte composition, electrolyte sheet and power storage device
JP2022171043A (en) Solid electrolyte, electrolyte composition, electrolyte sheet and power storage device
JP2022171008A (en) Electrolyte composition, electrolyte sheet, and secondary battery
JP2022171013A (en) Electrolyte composition, electrolyte sheet, and secondary battery
JP2022171005A (en) Electrolyte composition, electrolyte sheet, and secondary battery
JP2022171018A (en) Electrolyte composition, electrolyte sheet, and secondary battery
WO2022234733A1 (en) Positive electrode mixture layer and lithium-ion secondary battery
CN113285117A (en) Composite solid electrolyte and lithium ion battery comprising same
WO2023149426A1 (en) Lithium ion conductor, sheet and power storage device
WO2023195212A1 (en) Oxyhalide material, battery, and battery system
WO2023233923A1 (en) Composite, sheet, electrochemical element, and power storage device
JP2024079929A (en) Mixture, sheet and electrochemical element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240307