JP2023021918A - Paste, solid electrolyte layer or electrode mixture layer, and solid-state battery - Google Patents

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Abstract

To provide: a highly stable paste containing an organic solvent capable of restraining formation of lithium halide due to decomposition of halide solid electrolyte; a solid electrolyte layer or electrode mixture layer as a coating layer of the paste; and a solid-state battery having the solid electrolyte layer or electrode mixture layer.SOLUTION: A paste contains a halide solid electrolyte and an organic solvent. The halide solid electrolyte contains a halide composed of Li, M, and X (where M is at least one selected from the group consisting of metallic and semi-metallic elements other than Li, and X is at least one selected from the group consisting of F, Cl, Br, and I). The organic solvent contains at least one selected from aliphatic hydrocarbon, cyclic organic compound, chain ether having two long chain hydrocarbon groups having at least 4 carbons, and cyclic ether.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ペースト、固体電解質層又は電極合剤層、及び固体電池に関する。 The present invention relates to pastes, solid electrolyte layers or electrode mixture layers, and solid batteries.

近年、電気自動車やハイブリッド自動車等の動力源として、リチウムイオン二次電池の需要が高まっている。この電池に用いる電解質として、安全性を確保するためのシステムを簡略化する観点から、難燃性の固体電解質の開発が盛んに行われている。
固体電解質としては、酸化物固体電解質、硫化物固体電解質、ハロゲン化物固体電解質等が知られている。これらの固体電解質をリチウムイオン二次電池に用いて固体電池とする場合、従来、固体電解質等の粉末のプレス成形により製造されることが一般的であった。しかし、最近、硫化物固体電解質について、固体電解質の粉末、又は電極活物質(正極活物質、負極活物質)と固体電解質の混合粉末をスラリー状にして、固体電解質層、又は電極活物質層(電極合剤層)を形成する技術が開発されている。前記のスラリー状にするために用いられる溶媒(分散媒)として種々のものが公知である(例えば、特許文献1乃至7参照)。
In recent years, the demand for lithium-ion secondary batteries has increased as a power source for electric vehicles, hybrid vehicles, and the like. From the viewpoint of simplifying the system for ensuring safety, flame-retardant solid electrolytes have been actively developed as electrolytes used in these batteries.
As solid electrolytes, oxide solid electrolytes, sulfide solid electrolytes, halide solid electrolytes, and the like are known. When these solid electrolytes are used in a lithium ion secondary battery to form a solid battery, conventionally, it has generally been produced by press-molding a powder of the solid electrolyte or the like. Recently, however, regarding sulfide solid electrolytes, a solid electrolyte powder or a mixed powder of an electrode active material (positive electrode active material, negative electrode active material) and a solid electrolyte is slurried to obtain a solid electrolyte layer or an electrode active material layer ( A technique for forming an electrode mixture layer) has been developed. Various solvents (dispersion media) are known for use in forming the slurry (see, for example, Patent Documents 1 to 7).

特許文献1には、「活物質(・・・)及び硫化物固体電解質(LiI-LiO-LiS-P・・・)の重量比率が活物質:硫化物固体電解質=75:25となるように・・・秤量した。さらに、主溶媒(ヘプタン・・・)、及び、・・・副溶媒(n酪酸nブチル・・・)の重量比率が主溶媒:副溶媒=80:20となるように調合した。そして、固形分率が63wt%となるように、これらを調合し・・・スラリー状の正極組成物を作製した。その後、・・・アルミニウム箔(・・・)の表面に・・・スラリー状の正極組成物を塗工し・・・正極集電体及び正極を有する正極構造体を作製した。」、「上記硫化物固体電解質が正極構造体の正極と負極構造体の負極との間に配置されるように、正極構造体、硫化物固体電解質、及び、負極構造体を積層する過程を経て、実施例1にかかる固体電池を作製した。」(段落[0037]、[0039]参照)と記載され、また、「正極を形成する際に、副溶媒として、・・・アニソール(・・・)を用いたほかは、上記実施例1と同様の条件で、実施例2にかかる固体電池を作製した。」(段落[0040]参照)と記載されている。 In Patent Document 1, "the weight ratio of the active material (...) and the sulfide solid electrolyte (LiI-Li 2 O-Li 2 SP 2 S 5 ...) is active material: sulfide solid electrolyte = Weighed so as to be 75: 25. Further, the weight ratio of the main solvent (heptane ...) and the sub-solvent (n-butyl n-butyrate ...) was main solvent: sub-solvent = These were mixed so that the ratio was 80:20.Then, these were mixed so that the solid content rate was 63 wt%...a slurry positive electrode composition was produced.After that,...aluminum foil (... ) on the surface of ... a slurry-like positive electrode composition ... to prepare a positive electrode structure having a positive electrode current collector and a positive electrode.”, “The sulfide solid electrolyte is the positive electrode of the positive electrode structure A solid battery according to Example 1 was produced through the process of laminating the positive electrode structure, the sulfide solid electrolyte, and the negative electrode structure so that they are arranged between the and the negative electrode of the negative electrode structure.” ( See paragraphs [0037] and [0039]), and "In forming the positive electrode, the same procedure as in Example 1 above was performed except that ... anisole (...) was used as a co-solvent. Under these conditions, a solid battery according to Example 2 was produced." (see paragraph [0040]).

特許文献2には、「正極活物質(・・・)および硫化物固体電解質(LiI-LiO-LiS-P)を、重量比率が正極活物質:硫化物固体電解質=75:25となるように秤量し、混合した。・・・これにより、正極合材を得た。」、「また、第一溶媒として、メチルイソブチルケトン(・・・)を準備し、第二溶媒として、・・・n-デカン(・・・)を準備し、第一溶媒および第二溶媒を、体積比率が第一溶媒:第二溶媒=90:10となるように秤量し、混合した。これにより、混合溶媒を得た。」、「正極合材に混合溶媒を添加し、固形分濃度を63重量%に調整した。・・・混練することにより、正極スラリーを得た。得られた正極スラリーを、正極集電体(アルミニウム箔・・・)の表面に・・・塗工し・・・正極集電体および正極活物質層を有する正極構造体を得た。」(段落[0091]から[0093]参照)と記載され、また、「正極スラリー、負極スラリーおよび固体電解質スラリーに用いられる第一溶媒を、ジイソブチルケトン(DIBK)に変更したこと」、「正極スラリー、負極スラリーおよび固体電解質スラリーに用いられる第一溶媒を、アセトフェノンに変更したこと」(段落[0103]、[0104]参照)が記載されている。 In Patent Document 2, ``a positive electrode active material (...) and a sulfide solid electrolyte (LiI-- Li.sub.2O -- Li.sub.2SP.sub.2S.sub.5 ) have a weight ratio of positive electrode active material : sulfide solid electrolyte=. It was weighed and mixed so that the ratio was 75:25. ... n-decane (...) was prepared as a solvent, and the first solvent and the second solvent were weighed and mixed so that the volume ratio was the first solvent: second solvent = 90: 10. Thus, a mixed solvent was obtained.", "The mixed solvent was added to the positive electrode mixture to adjust the solid content concentration to 63% by weight.... By kneading, a positive electrode slurry was obtained. [ 0091] to [0093]), and "the first solvent used in the positive electrode slurry, the negative electrode slurry and the solid electrolyte slurry was changed to diisobutyl ketone (DIBK)", "the positive electrode slurry, the negative electrode slurry and changing the first solvent used for the solid electrolyte slurry to acetophenone” (see paragraphs [0103] and [0104]).

特許文献3には、「LiS・・・と、P・・・と、LiI・・・と、LiBr・・・とを秤量し・・・硫化物固体電解質を得た。」、「シリコン系活物質・・・と、上記の硫化物固体電解質・・・とを秤量し、下記表1に示す比率でメシチレンと酪酸ブチルとが混合された分散溶媒に投入後、・・・混合し、評価用の負極スラリーを得た。」(段落[0023]、[0024])と記載され、また、表1には、メシチレン:酪酸ブチルの体積比率を、75:25から25:75までとした実施例1乃至14の分散溶媒が「固形分の分散性やスラリー安定性を高めることができた」ことが示されている(段落[0027]、[0028])。 In Patent Document 3, "Li 2 S..., P 2 S 5 ..., LiI... and LiBr... were weighed... to obtain a sulfide solid electrolyte." , "Silicon-based active material ... and the above-mentioned sulfide solid electrolyte ... were weighed and put into a dispersion solvent in which mesitylene and butyl butyrate were mixed in the ratio shown in Table 1 below, and then ... A negative electrode slurry for evaluation was obtained by mixing.” (paragraphs [0023] and [0024]). It is shown that the dispersion solvents of Examples 1 to 14 "could enhance the dispersibility of the solid content and the stability of the slurry" (paragraphs [0027] and [0028]).

特許文献4には、「[実施例1-1]」、「(硫化物固体電解質材料の合成)・・・硫化物固体電解質材料(硫化物ガラス、LiS-LiO-P)を得た。」、「上記の硫化物固体電解質材料およびトリエチルアミンを、硫化物固体電解質材料:トリエチルアミン=40:60の重量比となるように秤量し、混練することにより、スラリーを得た。」、「[実施例1-5] 硫化物固体電解質材料を以下のように合成したこと以外は、実施例1-1と同様にして、スラリーを得た。」、「(硫化物固体電解質材料の合成)・・・硫化物固体電解質材料(硫化物ガラス、LiI-LiS-P)を得た。」(段落[0098]から[0100]、[0107]、[0108])と記載され、また、「[実施例1-6~1-11] トリエチルアミンの代わりに、トリブチルアミン、シクロペンチルメチルエーテル、ジブチルエーテル、アニソール、酪酸n‐ブチルおよび安息香酸エチルを用いたこと以外は、実施例1-5と同様にして、スラリーを得た。」(段落[0109])と記載されている。 In Patent Document 4, "[Example 1-1]", "(Synthesis of sulfide solid electrolyte material) ... sulfide solid electrolyte material (sulfide glass, Li 2 S—Li 2 OP 2 S 5 ) was obtained.”, “The sulfide solid electrolyte material and triethylamine were weighed so that the weight ratio of the sulfide solid electrolyte material: triethylamine was 40:60, and kneaded to obtain a slurry. ", "[Example 1-5] A slurry was obtained in the same manner as in Example 1-1, except that the sulfide solid electrolyte material was synthesized as follows.", "(Sulfide solid electrolyte Synthesis of material)... A sulfide solid electrolyte material (sulfide glass, LiI-Li 2 SP 2 S 5 ) was obtained.” (from paragraph [0098] to [0100], [0107], [0108] ) and "[Examples 1-6 to 1-11] Instead of triethylamine, tributylamine, cyclopentyl methyl ether, dibutyl ether, anisole, n-butyl butyrate and ethyl benzoate were used. , a slurry was obtained in the same manner as in Examples 1-5.” (paragraph [0109]).

特許文献5には、「本発明において、固体電解質層に含有させる固体電解質としては、固体電池に使用可能な公知の固体電解質を適宜用いることができる。そのような固体電解質としては、LiPSや、LiS及びPを混合して作製したLiS-P等の硫化物固体電解質のほか、LiPO等の酸化物固体電解質や、窒化物固体電解質、及び、ハロゲン化物固体電解質等を例示することができる。・・・また、固体電解質層を作製する際に用いる液体としては、リチウムイオン二次電池の固体電解質層作製時に用いるスラリー状の組成物を調整する際に使用可能な公知の液体を適宜用いることができる。そのような液体としては、ヘプタン等を例示することができ、無極性溶媒を好ましく用いることができる。」(段落[0024])と記載されている。また、「上記工程で作製した固体電解質(LiS-P)・・・に・・・ヘプタンを添加して、スラリー状の固体電解質組成物を作製した。」、「厚さ15μmのAl箔に、作製したスラリー状の固体電解質組成物を・・・で塗工することにより、厚さ80μmの固体電解質層を形成し、箔・電解質積層体を作製した。」(段落[0037]、[0038])と記載されている。 In Patent Document 5, "In the present invention, as the solid electrolyte to be contained in the solid electrolyte layer, a known solid electrolyte that can be used in a solid battery can be appropriately used. As such a solid electrolyte, Li 3 PS 4 , sulfide solid electrolytes such as Li 2 SP 2 S 5 prepared by mixing Li 2 S and P 2 S 5 , oxide solid electrolytes such as Li 3 PO 4 , and nitride solid electrolytes , and halide solid electrolytes, etc.... In addition, as the liquid used in producing the solid electrolyte layer, a slurry composition used in producing the solid electrolyte layer of the lithium ion secondary battery A known liquid that can be used when adjusting can be used as appropriate.As such a liquid, heptane can be exemplified, and a non-polar solvent can be preferably used."(Paragraph [0024] ). Further, "Heptane was added to the solid electrolyte (Li 2 SP 2 S 5 ) prepared in the above steps to prepare a slurry-like solid electrolyte composition.", "Thickness: 15 μm A solid electrolyte layer having a thickness of 80 μm was formed by coating the prepared slurry-like solid electrolyte composition on the Al foil of … to prepare a foil-electrolyte laminate.” (Paragraph [0037 ], [0038]).

特許文献6には、「本発明における固体電解質材料は、Liイオン伝導性を有する材料であれば特に限定されないが、例えば、硫化物固体電解質材料、酸化物固体電解質材料、窒化物固体電解質材料、ハロゲン化物固体電解質材料等の無機固体電解質材料を挙げることができる。」、「硫化物固体電解質材料としては、例えば、LiS-P、LiS-P-LiI、LiS-P-LiCl、LiS-P-LiBr・・・等を挙げることができる。」、「・・・ハロゲン化物固体電解質材料としては、例えばLiI等を挙げることができる。」(段落[0031]、[0032]、[0035])と記載されている。また、「得られた硫化物固体電解質材料(D50=0.8μm)を20.5重量部、正極活物質・・・を100重量部・・・秤量し、分散媒である酪酸ブチルに分散させた。・・・正極スラリーを得た。」、「得られた正極スラリーを・・・正極集電体・・・に塗布し・・・正極を得た。」、「硫化物固体電解質材料としてLiI-LiBr-LiS-P(D50=1.5μm)を67.3重量部、負極活物質・・・を100重量部秤量し、分散媒である酪酸ブチルに分散させた。・・・負極スラリーを得た。」、「得られた負極スラリーを・・・負極集電体・・・に塗布し・・・負極を得た。」、「硫化物固体電解質材料としてLiI-LiBr-LiS-P(D50=2.5μm)を100重量部秤量し、分散媒であるヘプタンに分散させた。・・・固体電解質層を形成するためのスラリーを得た。」、「得られたスラリーを、基板・・・に塗布し・・・固体電解質層を得た。」(段落[0075]から[0080])と記載されている。 In Patent Document 6, "The solid electrolyte material in the present invention is not particularly limited as long as it is a material having Li ion conductivity, but for example, a sulfide solid electrolyte material, an oxide solid electrolyte material, a nitride solid electrolyte material, and inorganic solid electrolyte materials such as halide solid electrolyte materials.", "Sulfide solid electrolyte materials include, for example, Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 SP 2 S 5 -LiI, Li 2 SP 2 S 5 —LiCl, Li 2 SP 2 S 5 —LiBr, etc.”, “… Examples of halide solid electrolyte materials include LiI, etc. can be done” (paragraphs [0031], [0032], [0035]). In addition, "20.5 parts by weight of the obtained sulfide solid electrolyte material (D 50 = 0.8 µm) and 100 parts by weight of the positive electrode active material ... were weighed and dispersed in butyl butyrate as a dispersion medium. . 67.3 parts by weight of LiI--LiBr--Li 2 SP 2 S 5 (D 50 =1.5 μm) and 100 parts by weight of negative electrode active material were weighed and dispersed in butyl butyrate as a dispersion medium. . 100 parts by weight of LiI--LiBr--Li 2 SP 2 S 5 (D 50 =2.5 μm) was weighed and dispersed in heptane as a dispersion medium... Slurry for forming a solid electrolyte layer was prepared. obtained.", and "The obtained slurry was applied to a substrate ... to obtain a solid electrolyte layer" (paragraphs [0075] to [0080]).

特許文献7には、「本開示における固体電解質は、イオン伝導性を有する。固体電解質としては、例えば、硫化物固体電解質、酸化物固体電解質、窒化物固体電解質、ハロゲン化物固体電解質等の無機固体電解質が挙げられる。」、「硫化物固体電解質としては、例えば、Li元素、X元素(Xは、P、Si、Ge、Sn、B、Al、Ga、Inの少なくとも一種である)、および、S元素を含有する固体電解質が挙げられる。また、硫化物固体電解質は、O元素およびハロゲン元素の少なくとも一方をさらに含有していてもよい。・・・」、「・・・ハロゲン化物固体電解質としては、例えばLiCl、LiI、LiBrが挙げられる。」、「本開示における分散媒は、スラリーに流動性を付与する。また、分散媒は、スラリーの構成成分の一部を溶解してもよい。分散媒としては、例えば、酪酸ブチル、ジブチルエーテル、酢酸エチル等のエステル、ジイソブチルケトン(DIBK)、メチルケトン、メチルプロピルケトン等のケトン、キシレン、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素、ヘプタン、ジメチルブタン、メチルヘキサン等のアルカン、トリブチルアミン、アリルアミン等のアミンが挙げられる。」(段落[0038]から[0040]、[0043])と記載されている。また、「[実施例1] 酸化物活物質としてチタン酸リチウム・・・(LTO)・・・と、固体電解質として硫化物固体電解質(LiS-P系、平均粒径0.5μm、一次粒子)・・・と、・・・とを準備した。一方、分散媒として酪酸ブチル90重量部を準備した。」、「図1に示したように、LTOを酪酸ブチルに添加し・・・前駆分散体を得た。得られた前駆分散体に硫化物固体電解質を添加し・・・スラリーを製造した。」(段落[0062]、[0063])、「[実施例2~実施例4] 表1に示すような、分散媒、活物質、固体電解質、導電材および結着材を使用したこと以外は、実施例1と同様にしてスラリーを製造した。」と記載され、表1には、実施例2として、分散媒:DIBK(ジイソブチルケトン)、活物質:LTO、固体電解質:LiS-Pを使用したこと、実施例3として、分散媒:キシレン、活物質:LTO、固体電解質:LiS-Pを使用したことが示されている。 In Patent Document 7, "The solid electrolyte in the present disclosure has ion conductivity. Examples of solid electrolytes include inorganic solid electrolytes such as sulfide solid electrolytes, oxide solid electrolytes, nitride solid electrolytes, and halide solid electrolytes. electrolytes.", "Sulfide solid electrolytes include, for example, Li element, X element (X is at least one of P, Si, Ge, Sn, B, Al, Ga, In), and Examples include solid electrolytes containing element S. In addition, the sulfide solid electrolyte may further contain at least one of element O and halogen. include, for example, LiCl, LiI, and LiBr.", "The dispersion medium in the present disclosure imparts fluidity to the slurry. The dispersion medium may also dissolve some of the components of the slurry. Examples of the dispersion medium include esters such as butyl butyrate, dibutyl ether and ethyl acetate; ketones such as diisobutyl ketone (DIBK), methyl ketone and methyl propyl ketone; aromatic hydrocarbons such as xylene, benzene and toluene; heptane and dimethylbutane; , alkanes such as methylhexane, and amines such as tributylamine and allylamine” (paragraphs [0038] to [0040] and [0043]). In addition, "[Example 1] Lithium titanate (LTO) as an oxide active material, and a sulfide solid electrolyte (Li 2 SP 2 S 5 system, average particle size 0.000) as a solid electrolyte. 5 μm, primary particles)... On the other hand, 90 parts by weight of butyl butyrate was prepared as a dispersion medium.", "As shown in Fig. 1, LTO was added to butyl butyrate. ... A precursor dispersion was obtained. A sulfide solid electrolyte was added to the obtained precursor dispersion ... to produce a slurry." (paragraphs [0062] and [0063]), Example 4] A slurry was produced in the same manner as in Example 1, except that the dispersion medium, active material, solid electrolyte, conductive material and binder as shown in Table 1 were used. Table 1 shows that Example 2 used dispersion medium: DIBK (diisobutyl ketone), active material: LTO, solid electrolyte: Li 2 SP 2 S 5 , and Example 3 used dispersion medium: xylene, It shows that the active material: LTO and the solid electrolyte: Li 2 SP 2 S 5 were used.

特開2013-118143号公報JP 2013-118143 A 特開2019-91632号公報JP 2019-91632 A 特開2019-125468号公報JP 2019-125468 A 特開2012-212652号公報JP 2012-212652 A WO2013/014759WO2013/014759 特開2017-16793号公報JP 2017-16793 A 特開2020-177755号公報JP 2020-177755 A

硫化物固体電解質については、酪酸ブチル、ジイソブチルケトン等の溶媒(分散媒)を用いてスラリー状とする発明が公知である(例えば、特許文献1から4、6、7参照)。
しかし、本発明者は、後述する比較例のように、リチウム元素とリチウム元素以外の金属元素又は半金属元素を構成要素とするハロゲン化物固体電解質を、前記のような溶媒(分散媒)を用いてスラリー状(ペースト)にすると、ハロゲン化物固体電解質が分解してハロゲン化リチウムが生成して、所望の特性が得られないことを知見した。
As for the sulfide solid electrolyte, an invention is known in which a solvent (dispersion medium) such as butyl butyrate and diisobutyl ketone is used to form a slurry (see, for example, Patent Documents 1 to 4, 6, and 7).
However, as in the comparative examples described later, the inventors of the present invention prepared a halide solid electrolyte containing a lithium element and a metal element or metalloid element other than the lithium element as constituent elements using a solvent (dispersion medium) as described above. It has been found that when the solid electrolyte is made into a slurry (paste), the halide solid electrolyte is decomposed to form lithium halide, and the desired characteristics cannot be obtained.

また、硫化物固体電解質を、ヘプタン、アニソール、デカン、メシチレン、ジブチルエーテル、キシレン等の溶媒(分散媒)を用いてスラリー状にする発明は公知であり(例えば、特許文献1から7参照)、さらに、特許文献5から7には、LiCl、LiI、LiBrというハロゲン化物固体電解質を、酪酸ブチル、ジブチルエーテル、酢酸エチル等のエステル、ジイソブチルケトン(DIBK)、メチルケトン、メチルプロピルケトン等のケトン、キシレン、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素、ヘプタン、ジメチルブタン、メチルヘキサン等のアルカンを用いてスラリー状にし得ることが示唆されているが、リチウム元素とリチウム元素以外の金属元素又は半金属元素を構成要素とするハロゲン化物固体電解質を、前記のような有機溶媒を用いてスラリー状(ペースト)にする発明は示されていない。 In addition, inventions in which a sulfide solid electrolyte is made into a slurry using a solvent (dispersion medium) such as heptane, anisole, decane, mesitylene, dibutyl ether, and xylene are known (see, for example, Patent Documents 1 to 7). Furthermore, in Patent Documents 5 to 7, halide solid electrolytes such as LiCl, LiI, and LiBr are used as esters such as butyl butyrate, dibutyl ether, and ethyl acetate, ketones such as diisobutyl ketone (DIBK), methyl ketone, and methyl propyl ketone, and xylene. , benzene, toluene and other aromatic hydrocarbons, heptane, dimethylbutane, methylhexane and other alkanes. There is no disclosure of an invention in which the constituent halide solid electrolyte is made into a slurry (paste) using an organic solvent as described above.

本発明の目的は、ペースト中のハロゲン化物固体電解質の分解によるハロゲン化リチウムの生成が抑制できる有機溶媒を含有する安定性の高いペースト、前記ペーストの塗布層である固体電解質層又は電極合剤層、前記固体電解質層又は電極合剤層を有する固体電池を提供することである。 An object of the present invention is to provide a highly stable paste containing an organic solvent that can suppress the formation of lithium halide due to decomposition of a halide solid electrolyte in the paste, and a solid electrolyte layer or electrode mixture layer that is a coating layer of the paste. and to provide a solid battery having the solid electrolyte layer or the electrode mixture layer.

本発明の一側面に係るペーストは、ハロゲン化物固体電解質及び有機溶媒を含有し、前記ハロゲン化物固体電解質は、LiとMとX(但し、MはLi以外の金属元素及び半金属元素からなる群より選択される少なくとも1種、XはF、Cl、Br、及びIからなる群より選択される少なくとも1種)とから構成されるハロゲン化物を含み、前記有機溶媒は、脂肪族炭化水素、環式有機化合物、炭素数が4以上の長鎖炭化水素基を2つ有する鎖状エーテル、及び環状エーテルから選択される少なくとも1種を含む。
本発明の他の一側面に係る固体電解質層又は電極合剤層は、前記ペーストの塗布層である。
本発明のさらに他の一側面に係る固体電解質層又は電極合剤層は、LiとMとX(但し、MはLi以外の金属元素及び半金属元素からなる群より選択される少なくとも1種、XはF、Cl、Br、及びIからなる群より選択される少なくとも1種)とから構成されるハロゲン化物を含むハロゲン化物固体電解質を含有し、CuKα線を使用した粉末エックス線回折図における前記ハロゲン化物固体電解質の結晶構造に由来する最強の回折ピークに対するLiXの最強の回折ピークの強度比が0.3以下である。
本発明のさらに他の一側面に係る固体電池は、前記固体電解質層又は電極合剤層を有する。
A paste according to one aspect of the present invention contains a halide solid electrolyte and an organic solvent, and the halide solid electrolyte is Li, M and X (where M is a group consisting of metal elements other than Li and metalloid elements X is at least one selected from the group consisting of F, Cl, Br, and I), and the organic solvent comprises an aliphatic hydrocarbon, a ring At least one selected from a formula organic compound, a chain ether having two long-chain hydrocarbon groups with 4 or more carbon atoms, and a cyclic ether.
A solid electrolyte layer or an electrode mixture layer according to another aspect of the present invention is a coating layer of the paste.
A solid electrolyte layer or an electrode mixture layer according to still another aspect of the present invention comprises Li, M and X (wherein M is at least one selected from the group consisting of metal elements other than Li and metalloid elements, X is at least one selected from the group consisting of F, Cl, Br, and I) containing a halide solid electrolyte containing a halide composed of and the halogen in a powder X-ray diffraction diagram using CuKα The intensity ratio of the strongest diffraction peak of LiX to the strongest diffraction peak derived from the crystal structure of the compound solid electrolyte is 0.3 or less.
A solid battery according to still another aspect of the present invention has the solid electrolyte layer or the electrode mixture layer.

本発明の一側面に係るペーストによれば、ペースト中のハロゲン化物固体電解質の分解によるハロゲン化リチウムの生成が抑制された有機溶媒を含有する安定性の高いペースト、前記ペーストの塗布層である固体電解質層又は電極合剤層、前記固体電解質層又は電極合剤層を有する固体電池を提供することができる。 According to the paste according to one aspect of the present invention, a highly stable paste containing an organic solvent in which formation of lithium halide due to decomposition of a halide solid electrolyte in the paste is suppressed, and a solid that is a coating layer of the paste An electrolyte layer, an electrode mixture layer, and a solid battery having the solid electrolyte layer or electrode mixture layer can be provided.

図1は、ハロゲン化物固体電解質の有機溶媒に対する安定性評価用試料粉末を得る手順を示すフロー図である。FIG. 1 is a flowchart showing a procedure for obtaining a sample powder for evaluating the stability of a halide solid electrolyte in an organic solvent. 図2は、ハロゲン化物固体電解質LiYClを種々の有機溶媒と混錬したペーストを乾燥させて得た試料粉末の粉末エックス線回折図である。FIG. 2 is a powder X-ray diffraction pattern of sample powder obtained by drying a paste obtained by kneading a halide solid electrolyte Li 3 YCl 6 with various organic solvents. 図3は、ハロゲン化物固体電解質LiInClを有機溶媒であるデカン、テトラリン、ジブチルエーテル、酪酸ブチルと混錬したペーストを乾燥させて得た試料粉末の粉末エックス線回折図である。FIG. 3 is a powder X-ray diffraction pattern of a sample powder obtained by drying a paste obtained by kneading a halide solid electrolyte Li 3 InCl 6 with organic solvents decane, tetralin, dibutyl ether, and butyl butyrate. 図4は、ハロゲン化物固体電解質LiZrClを有機溶媒であるデカン、テトラリン、酪酸ブチルと混錬したペーストを乾燥させて得た試料粉末の粉末エックス線回折図である。FIG. 4 is a powder X-ray diffractogram of a sample powder obtained by drying a paste obtained by kneading a halide solid electrolyte Li 2 ZrCl 6 with organic solvents decane, tetralin, and butyl butyrate. 図5は、ハロゲン化物固体電解質Li3.20.8Mg0.2Clを有機溶媒であるデカン、テトラリン、ジブチルエーテルと混錬したペーストを乾燥させて得た試料粉末の粉末エックス線回折図である。FIG. 5 shows powder X-ray diffraction of a sample powder obtained by drying a paste obtained by kneading a halide solid electrolyte Li 3.2 Y 0.8 Mg 0.2 Cl 6 with organic solvents decane, tetralin, and dibutyl ether. It is a diagram. 図6は、ハロゲン化物固体電解質Li3.20.8Ca0.2Clを有機溶媒であるデカン、テトラリン、ジブチルエーテルと混錬したペーストを乾燥させて得た試料粉末の粉末エックス線回折図である。FIG. 6 shows powder X-ray diffraction of a sample powder obtained by drying a paste obtained by kneading a halide solid electrolyte Li 3.2 Y 0.8 Ca 0.2 Cl 6 with organic solvents decane, tetralin, and dibutyl ether. It is a diagram. 図7は、ハロゲン化物固体電解質Li0.8Fe0.2Clを有機溶媒であるデカン、テトラリン、ジブチルエーテルと混錬したペーストを乾燥させて得た試料粉末の粉末エックス線回折図である。FIG. 7 is a powder X-ray diffractogram of a sample powder obtained by drying a paste obtained by kneading a halide solid electrolyte Li 3 Y 0.8 Fe 0.2 Cl 6 with organic solvents decane, tetralin, and dibutyl ether. be. 図8は、ハロゲン化物固体電解質としてのLiYCl、有機溶媒としてのデカンを含有するペーストの塗布層である正極合剤層を有する固体電池、及び、ハロゲン化物固体電解質としてのLiYCl、有機溶媒としての酪酸ブチルを含有するペーストの塗布層である正極合剤層を有する固体電池の充放電曲線を示す図である。FIG. 8 shows a solid battery having a positive electrode mixture layer which is a paste coating layer containing Li 3 YCl 6 as a halide solid electrolyte and decane as an organic solvent, and Li 3 YCl 6 as a halide solid electrolyte. 3 shows charge-discharge curves of a solid battery having a positive electrode mixture layer, which is a paste layer containing butyl butyrate as an organic solvent. FIG. 図9は、固体電池の一実施形態を示す透視斜視図である。FIG. 9 is a see-through perspective view showing one embodiment of a solid-state battery. 図10は、固体電池を複数個集合して構成した蓄電装置の一実施形態を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing an embodiment of a power storage device configured by assembling a plurality of solid-state batteries.

初めに、本明細書によって開示されるペースト、固体電解質層又は電極合剤層、前記固体電解質層又は電極合剤層を有する固体電池の概要について説明する。 First, an outline of the paste, the solid electrolyte layer or the electrode mixture layer, and the solid battery having the solid electrolyte layer or the electrode mixture layer disclosed by the present specification will be described.

本発明の一側面に係るペーストは、ハロゲン化物固体電解質及び有機溶媒を含有し、前記ハロゲン化物固体電解質は、LiとMとX(但し、MはLi以外の金属元素及び半金属元素からなる群より選択される少なくとも1種、XはF、Cl、Br、及びIからなる群より選択される少なくとも1種)とから構成されるハロゲン化物を含み、前記有機溶媒は、脂肪族炭化水素、環式有機化合物、炭素数が4以上の長鎖炭化水素基を2つ有する鎖状エーテル、及び環状エーテルから選択される少なくとも1種を含む。前記有機溶媒は、いずれも常温で液状のものであり、ハロゲン化物固体電解質をペーストに分散させる分散媒である。 A paste according to one aspect of the present invention contains a halide solid electrolyte and an organic solvent, and the halide solid electrolyte is Li, M and X (where M is a group consisting of metal elements other than Li and metalloid elements X is at least one selected from the group consisting of F, Cl, Br, and I), and the organic solvent comprises an aliphatic hydrocarbon, a ring At least one selected from a formula organic compound, a chain ether having two long-chain hydrocarbon groups with 4 or more carbon atoms, and a cyclic ether. All of the organic solvents are liquid at room temperature and are dispersion media for dispersing the halide solid electrolyte in the paste.

このペーストによれば、有機溶媒として、脂肪族炭化水素、環式有機化合物、炭素数が4以上の長鎖炭化水素基を2つ有する鎖状エーテル、及び環状エーテルから選択される少なくとも1種を含むことにより、LiとMとX(但し、MはLi以外の金属元素及び半金属元素からなる群より選択される少なくとも1種、XはF、Cl、Br、及びIからなる群より選択される少なくとも1種)とから構成されるハロゲン化物を含むハロゲン化物固体電解質が分解してLiXを生成することが抑制されて、安定性の高いものにできる。 According to this paste, as an organic solvent, at least one selected from aliphatic hydrocarbons, cyclic organic compounds, chain ethers having two long-chain hydrocarbon groups with 4 or more carbon atoms, and cyclic ethers. By containing Li, M and X (where M is at least one selected from the group consisting of metal elements and metalloid elements other than Li, X is selected from the group consisting of F, Cl, Br, and I The halide solid electrolyte containing a halide composed of (at least one of the above) is inhibited from decomposing to form LiX, and can be made highly stable.

前記ハロゲン化物のM(Li以外の金属元素及び半金属元素)としては、周期律表の2族から15族の元素であってもよい。2族から13族の元素が好ましく、2族及び/又は3族の元素がより好ましい。これらの元素としては、Y、In、Zr、Zr、Mg、Ca、Fe、Er、Dy、Gd、Ho、La、Nd、Sc、Sm、Tb、Tm、Al、Ti、Ga、Ge等が挙げられる。前記ハロゲン化物としては、一般式Li(x、yはそれぞれ1以上の実数)で表される化合物が好ましく、LiYCl、LiYBr、LiYI、LiInCl、LiInBr、LiInF、LiZrCl、LiMgCl(x+3y+2z=6)、LiCaCl(x+3y+2z=6)、LiFeCl(y+z=1)、LiErCl、LiErBr、LiDyCl、LiDyBr、LiGdCl、LiGdBr、LiHoCl、LiHoBr、LiLaCl、LiLaBr、LiNdCl、LiNdBr、LiScCl、LiScBr、LiScF、LiSmCl、LiSmBr、LiTbCl、LiTbBr、LiTmCl、LiTmBr、LiAlF、LiTiF、LiGaF、LiGeF等が挙げられる。 M (metallic element and metalloid element other than Li) of the halide may be an element of Groups 2 to 15 of the periodic table. Elements of groups 2 to 13 are preferred, and elements of groups 2 and/or 3 are more preferred. These elements include Y, In, Zr, Zr, Mg, Ca, Fe, Er, Dy, Gd, Ho, La, Nd, Sc, Sm, Tb, Tm, Al, Ti, Ga, and Ge. be done. As the halide, compounds represented by the general formula LixMyX6 (x and y are each a real number of 1 or more) are preferable, such as Li3YCl6 , Li3YBr6 , Li3YI6 , and Li3. InCl6 , Li3InBr6 , Li3InF6 , Li2ZrCl6 , LixYyMgzCl6 ( x + 3y + 2z = 6 ) , LixYyCazCl6 ( x+3y + 2z= 6 ), Li3Yy FezCl6 ( y + z=1 ) , Li3ErCl6 , Li3ErBr6 , Li3DyCl6 , Li3DyBr6 , Li3GdCl6 , Li3GdBr6 , Li3HoCl6 , Li3HoBr6 , Li3LaCl6 , Li3LaBr6 , Li3NdCl6 , Li3NdBr6 , Li3ScCl6 , Li3ScBr6 , Li3ScF6 , Li3SmCl6 , Li3SmBr6 , Li3TbCl6 , Li 3 TbBr 6 , Li 3 TmCl 6 , Li 3 TmBr 6 , Li 3 AlF 6 , Li 3 TiF 6 , Li 3 GaF 6 , Li 3 GeF 6 and the like.

前記ハロゲン化物のMは、Y、In、Zr、Mg、Ca、及びFeからなる群より選択される1種以上がさらに好ましい。
前記ハロゲン化物としては、LiYCl、LiInCl、LiZrCl、Li3.20.8Mg0.2Cl、Li3.20.8Ca0.2Cl、Li0.8Fe0.2Clが特に好ましい。
M of the halide is more preferably one or more selected from the group consisting of Y, In, Zr, Mg, Ca and Fe.
The halides include Li 3 YCl 6 , Li 3 InCl 6 , Li 2 ZrCl 6 , Li 3.2 Y 0.8 Mg 0.2 Cl 6 , Li 3.2 Y 0.8 Ca 0.2 Cl 6 , Li 3 Y 0.8 Fe 0.2 Cl 6 are particularly preferred.

Mとして、Y、In、Zr、Mg、Ca、及びFeからなる群より選択される1種以上を採用すれば、前記ハロゲン化物固体電解質が分解してLiXを生成することがさらに抑制され、より安定性の高いペーストにできる。 If one or more selected from the group consisting of Y, In, Zr, Mg, Ca, and Fe is employed as M, the decomposition of the halide solid electrolyte to generate LiX is further suppressed, and It can be made into a highly stable paste.

前記有機溶媒が脂肪族炭化水素を含む場合、前記脂肪族炭化水素としては、アルカンが好ましく、また、炭素数7以上の長鎖炭化水素基を有する脂肪族炭化水素がより好ましく、ヘプタン、及びデカンから選択される1種以上であってもよい。 When the organic solvent contains an aliphatic hydrocarbon, the aliphatic hydrocarbon is preferably an alkane, more preferably an aliphatic hydrocarbon having a long-chain hydrocarbon group of 7 or more carbon atoms, heptane, and decane It may be one or more selected from.

炭素数7以上の長鎖炭化水素基を有する脂肪族炭化水素を採用すれば、長鎖炭化水素基の存在により立体障害が生じ、前記ハロゲン化物の金属又は半金属(M)イオンとの相互作用を抑制すると考えられるため、前記ハロゲン化物固体電解質が分解してLiXを生成することがさらに抑制され、より安定性の高いペーストにできる。 If an aliphatic hydrocarbon having a long-chain hydrocarbon group with 7 or more carbon atoms is employed, steric hindrance occurs due to the presence of the long-chain hydrocarbon group, and the halide interacts with the metal or metalloid (M) ion. Therefore, the decomposition of the halide solid electrolyte to generate LiX is further suppressed, and a more stable paste can be obtained.

前記有機溶媒が環式有機化合物を含む場合、環式有機化合物は、芳香族化合物であってもよく、脂環式化合物であってもよい。前記環式有機化合物が芳香族化合物である場合、芳香族炭化水素であってもよく、エーテル結合を有する芳香族化合物であってもよく、テトラリン、クメン、メシチレン、及びアニソールからなる群より選択される1種以上が好ましい。前記環式有機化合物が脂環式化合物である場合、脂環式炭化水素であってもよく、エーテル結合を有する脂環式化合物であってもよい。 When the organic solvent contains a cyclic organic compound, the cyclic organic compound may be an aromatic compound or an alicyclic compound. When the cyclic organic compound is an aromatic compound, it may be an aromatic hydrocarbon or an aromatic compound having an ether bond, and may be selected from the group consisting of tetralin, cumene, mesitylene, and anisole. 1 or more are preferable. When the cyclic organic compound is an alicyclic compound, it may be an alicyclic hydrocarbon or an alicyclic compound having an ether bond.

環式有機化合物を採用すれば、芳香族環などの環構造の存在により立体障害が生じ、前記ハロゲン化物の金属又は半金属(M)イオンとの相互作用を抑制すると考えられるため、前記ハロゲン化物固体電解質が分解してLiXを生成することがさらに抑制され、より安定性の高いペーストにできる。 If a cyclic organic compound is employed, steric hindrance occurs due to the presence of a ring structure such as an aromatic ring, which is thought to suppress the interaction of the halide with metal or metalloid (M) ions. The decomposition of the solid electrolyte to generate LiX is further suppressed, and a more stable paste can be obtained.

前記有機溶媒はヘテロ元素を有しないことが好ましい。前記ハロゲン化物の金属又は半金属(M)イオンは電荷密度が高いため、有機溶媒に酸素原子や窒素原子など電子が局在化するヘテロ原子が存在すると、静電的相互作用により酸素原子などと配位しやすい。前記ハロゲン化物の金属又は半金属(M)イオンがヘテロ原子に配位し、前記有機溶媒に溶解性のある錯体を形成すると、ハロゲン化物固体電解質が分解されてしまう。例えば、金属又は半金属(M)イオンの中でも、Zr4+、In3+、Fe3+などは、Y3+に比べて電荷密度が高いため、静電的相互作用が大きい。 Preferably, the organic solvent does not contain a hetero element. Since the metal or metalloid (M) ion of the halide has a high charge density, if there is a heteroatom in which electrons are localized such as an oxygen atom or a nitrogen atom in the organic solvent, the electrostatic interaction with the oxygen atom etc. Easy to coordinate. When the metal or metalloid (M) ion of the halide is coordinated to the heteroatom to form a complex soluble in the organic solvent, the halide solid electrolyte is decomposed. For example, among metal or metalloid (M) ions, Zr 4+ , In 3+ , Fe 3+ and the like have higher charge densities than Y 3+ , and thus have a large electrostatic interaction.

前記有機溶媒は、エーテル化合物を含む場合、前記エーテル化合物としては、ジブチルエーテル、ジペンチルエーテルなどの炭素数が4以上の長鎖炭化水素基を2つ有する鎖状エーテル、又は、テトラヒドロフランなどの環状エーテルが挙げられ、前記炭素数が4以上の長鎖炭化水素基を2つ有する鎖状エーテルが、ジブチルエーテル、ジペンチルエーテル、前記環状エーテルがテトラヒドロフランからなる群より選択される1種以上が好ましい。エーテル化合物はヘテロ元素である酸素元素を有するが、長鎖炭化水素基や環構造の存在により立体障害が生じる場合には、効果を奏すると考えられる。環状エーテルとは、環構造内に酸素元素を有するエーテル化合物である。前記アニソールは、炭素数が4以上の長鎖炭化水素基を2つ有する鎖状エーテル、及び環状エーテルとは異なるエーテル化合物であるが、芳香族化合物であるから、上記と同様の理由で、効果を奏すると考えられる。 When the organic solvent contains an ether compound, the ether compound may be a chain ether having two long-chain hydrocarbon groups having 4 or more carbon atoms, such as dibutyl ether or dipentyl ether, or a cyclic ether such as tetrahydrofuran. Preferably, the chain ether having two long-chain hydrocarbon groups having 4 or more carbon atoms is one or more selected from the group consisting of dibutyl ether, dipentyl ether, and tetrahydrofuran as the cyclic ether. Ether compounds have an oxygen element, which is a hetero element, and are considered to be effective when steric hindrance occurs due to the presence of long-chain hydrocarbon groups or ring structures. A cyclic ether is an ether compound having an oxygen element in the ring structure. The anisole is an ether compound different from a chain ether having two long-chain hydrocarbon groups having 4 or more carbon atoms and a cyclic ether, but since it is an aromatic compound, it is effective for the same reason as above. is considered to play

これらのエーテル化合物を採用すれば、前記ハロゲン化物固体電解質が分解してLiXを生成することがさらに抑制され、より安定性の高いペーストにできる。 By employing these ether compounds, the decomposition of the halide solid electrolyte to generate LiX is further suppressed, and a more stable paste can be obtained.

本発明の他の一側面に係る固体電解質層又は電極合剤層は、前記ペーストの塗布層である。ここで、固体電解質層は、前記ハロゲン化物固体電解質を含み、電極合剤層は、電極活物質及び前記ハロゲン化物固体電解質を含む。
また、電極合剤層は、後述する正極合剤層又は負極合剤層である。正極合剤層は、正極活物質及び前記ハロゲン化物固体電解質を含有することが好ましく、負極合剤層は、負極活物質及び前記ハロゲン化物固体電解質を含有することが好ましい。
A solid electrolyte layer or an electrode mixture layer according to another aspect of the present invention is a coating layer of the paste. Here, the solid electrolyte layer includes the halide solid electrolyte, and the electrode mixture layer includes the electrode active material and the halide solid electrolyte.
Moreover, the electrode mixture layer is a positive electrode mixture layer or a negative electrode mixture layer, which will be described later. The positive electrode mixture layer preferably contains the positive electrode active material and the halide solid electrolyte, and the negative electrode mixture layer preferably contains the negative electrode active material and the halide solid electrolyte.

この固体電解質層又は電極合剤層によれば、前記ハロゲン化物固体電解質が分解してハロゲン化リチウムを生成することが抑制されるため、固体電解質層又は電極合剤層のイオン伝導度の低下を抑制することができる。 According to this solid electrolyte layer or electrode mixture layer, the decomposition of the halide solid electrolyte to produce lithium halide is suppressed, so that the ionic conductivity of the solid electrolyte layer or electrode mixture layer does not decrease. can be suppressed.

本発明のさらに他の一側面に係る固体電解質層又は電極合剤層は、LiとMとX(但し、MはLi以外の金属元素及び半金属元素からなる群より選択される少なくとも1種、XはF、Cl、Br、及びIからなる群より選択される少なくとも1種)とから構成されるハロゲン化物を含むハロゲン化物固体電解質を含有し、CuKα線を使用した粉末エックス線回折図における前記ハロゲン化物固体電解質の結晶構造に由来する最強の回折ピークに対するLiXの最強の回折ピークの強度比が0.3以下である。ここで、固体電解質層又は電極合剤層は、塗布層であることが好ましい。
前記ハロゲン化物のMは、Y、In、Zr、Mg、Ca、及びFeからなる群より選択される1種以上が好ましい。
前記ハロゲン化物としては、LiYCl、LiInCl、LiZrCl、Li3.20.8Mg0.2Cl、Li3.20.8Ca0.2Cl、Li0.8Fe0.2Clがさらに好ましい。
また、電極合剤層(正極合剤層、負極合剤層)の内容については、前述したとおりである。
A solid electrolyte layer or an electrode mixture layer according to still another aspect of the present invention comprises Li, M and X (wherein M is at least one selected from the group consisting of metal elements other than Li and metalloid elements, X is at least one selected from the group consisting of F, Cl, Br, and I) containing a halide solid electrolyte containing a halide composed of and the halogen in a powder X-ray diffraction diagram using CuKα The intensity ratio of the strongest diffraction peak of LiX to the strongest diffraction peak derived from the crystal structure of the compound solid electrolyte is 0.3 or less. Here, the solid electrolyte layer or the electrode mixture layer is preferably a coating layer.
M of the halide is preferably one or more selected from the group consisting of Y, In, Zr, Mg, Ca and Fe.
The halides include Li 3 YCl 6 , Li 3 InCl 6 , Li 2 ZrCl 6 , Li 3.2 Y 0.8 Mg 0.2 Cl 6 , Li 3.2 Y 0.8 Ca 0.2 Cl 6 , Li 3 Y 0.8 Fe 0.2 Cl 6 are more preferred.
The details of the electrode mixture layers (positive electrode mixture layer, negative electrode mixture layer) are as described above.

この固体電解質層又は電極合剤層によれば、前記ハロゲン化物固体電解質に対するLiXの含有割合が少ないため、固体電解質層又は電極合剤層のイオン伝導度の低下を抑制することができる。 According to this solid electrolyte layer or electrode mixture layer, since the LiX content ratio with respect to the halide solid electrolyte is small, it is possible to suppress the decrease in the ionic conductivity of the solid electrolyte layer or electrode mixture layer.

<エックス線回折測定>
固体電解質層又は電極合剤層(正極合剤層、負極合剤層)のエックス線回折測定は、以下のようにして行う。
固体電池を作製する前の固体電解質層,正極合剤層、負極合剤層を入手できる場合には、当該固体電解質層又は電極合剤層から試料を採取する。固体電池を解体して取り出した正極、負極、固体電解質から試料を採取する場合には、固体電池を解体する前に、当該固体電池の公称容量(Ah)を1時間で放電できる電流の10分の1となる電流(A)で、通常使用時に指定される電圧の下限となる電池電圧に至るまで定電流放電を行い、完全放電状態とする。完全放電状態に調整した後、固体電池を解体し、正極合剤層、負極合剤層、固体電解質層を取り出す。
取り出した正極合剤層、負極合剤層、固体電解質層から採取した正極合剤、負極合剤、固体電解質を瑪瑙製乳鉢で軽く解砕し、エックス線回折測定用試料ホルダーに配置して測定に供する。正極合剤および負極合剤においては、合剤中の活物質、バインダなどを分離して固体電解質を採取する工程を含むことが好ましい。
本明細書において、エックス線回折測定は、次の条件にて行う。リガク製のエックス線回折装置「MiniFlex II」を使用して、線源はCuKα線、管電圧は30kV、管電流は15mAとする。サンプリング幅は0.01deg、スキャンスピードは1.0deg/min、発散スリット幅は0.625deg、受光スリットは開放、散乱スリット幅は8.0mmとする。
<X-ray diffraction measurement>
The X-ray diffraction measurement of the solid electrolyte layer or electrode mixture layer (positive electrode mixture layer, negative electrode mixture layer) is performed as follows.
When the solid electrolyte layer, the positive electrode mixture layer, and the negative electrode mixture layer are available before manufacturing the solid battery, a sample is taken from the solid electrolyte layer or the electrode mixture layer. When collecting samples from the positive electrode, negative electrode, and solid electrolyte taken out after dismantling the solid battery, before dismantling the solid battery, discharge the nominal capacity (Ah) of the solid battery for 10 minutes at a current that can be discharged in 1 hour. At a current (A) that is 1, constant current discharge is performed until the battery voltage reaches the lower limit of the voltage specified during normal use, and the battery is in a completely discharged state. After adjusting to a fully discharged state, the solid battery is disassembled, and the positive electrode mixture layer, the negative electrode mixture layer, and the solid electrolyte layer are taken out.
The positive electrode mixture layer, negative electrode mixture layer, and solid electrolyte layer collected from the removed positive electrode mixture layer, negative electrode mixture layer, and solid electrolyte layer were lightly pulverized in an agate mortar and placed in a sample holder for X-ray diffraction measurement for measurement. provide. The positive electrode mixture and the negative electrode mixture preferably include a step of separating the active material, binder, etc. in the mixture to extract the solid electrolyte.
In this specification, the X-ray diffraction measurement is performed under the following conditions. A Rigaku X-ray diffractometer "MiniFlex II" is used, the radiation source is CuKα rays, the tube voltage is 30 kV, and the tube current is 15 mA. The sampling width is 0.01 deg, the scanning speed is 1.0 deg/min, the divergence slit width is 0.625 deg, the light receiving slit is open, and the scattering slit width is 8.0 mm.

<回折ピークの強度比の算出方法>
粉末エックス線回折図から、ハロゲン化物固体電解質の結晶構造に由来する最強の回折ピークに対するLiXの最強の回折ピークの強度比を算出する方法は次のとおりである。
リガク製のソフトウェアPDXLを使用して、自動読み込みでエックス線回折測定データから計算データを得て、回折ピークの強度を読み取る。自動読み込みの処理では、平滑化、バックグラウンド処理、バックグラウンド精密化、Kα2除去、自動フィッティングを行って計算データを得る。測定条件によりバックグラウンドは変化するので、エックス線回折測定データごとに、バックグラウンド処理条件を調整することが好ましい。
ハロゲン化物固体電解質の結晶構造に由来する最強の回折ピークの位置は、合成したままのハロゲン化物固体電解質又は市販品のハロゲン化物固体電解質をエックス線回折測定して得た回折ピークの中から、最も強度の高い回折ピークを選択することにより特定する。
LiXの最強の回折ピークの位置は、ハロゲン化物固体電解質が有機溶媒により分解して生成するLiXの回折ピークが観察される試料に基づいて、そのLiXの回折ピークの中から、最も強度の高い回折ピークを選択することにより特定する。例えば、LiClについては、CuKα線を使用した粉末エックス線回折図において、2θが30°、35°、50°、59°の各付近に回折ピークが観察されるが、2θが30°付近(30°±0.6°)が最強の回折ピークであるから、30°付近を最強の回折ピークの位置とする。
前記の方法で読み取った前記ハロゲン化物固体電解質の結晶構造に由来する最強の回折ピークの位置における回折ピークの強度に対する前記LiXの最強の回折ピークの位置における回折ピークの強度の比を算出し、ハロゲン化物固体電解質の結晶構造に由来する最強の回折ピークに対するLiXの最強の回折ピークの強度比とする。
<Method for calculating intensity ratio of diffraction peaks>
A method for calculating the intensity ratio of the strongest diffraction peak of LiX to the strongest diffraction peak derived from the crystal structure of the halide solid electrolyte from the powder X-ray diffraction pattern is as follows.
Rigaku software PDXL is used to obtain calculated data from X-ray diffraction measurement data by automatic reading, and the intensity of the diffraction peak is read. The autoreading process includes smoothing, background processing, background refinement, Kα2 removal, and autofitting to obtain calculated data. Since the background changes depending on the measurement conditions, it is preferable to adjust the background processing conditions for each X-ray diffraction measurement data.
The position of the strongest diffraction peak derived from the crystal structure of the halide solid electrolyte is the most intense among the diffraction peaks obtained by X-ray diffraction measurement of the as-synthesized halide solid electrolyte or a commercially available halide solid electrolyte. is identified by selecting diffraction peaks with high .
The position of the strongest diffraction peak of LiX is based on the sample in which the diffraction peak of LiX generated by decomposition of the halide solid electrolyte with an organic solvent is observed, and the diffraction peak with the highest intensity among the diffraction peaks of LiX Identify by selecting a peak. For example, for LiCl, diffraction peaks are observed at 2θ of 30°, 35°, 50°, and 59° in a powder X-ray diffraction pattern using CuKα rays. ±0.6°) is the strongest diffraction peak, so the position of the strongest diffraction peak is set at around 30°.
Calculate the ratio of the intensity of the diffraction peak at the position of the strongest diffraction peak of LiX to the intensity of the diffraction peak at the position of the strongest diffraction peak derived from the crystal structure of the halide solid electrolyte read by the above method, The intensity ratio of the strongest diffraction peak of LiX to the strongest diffraction peak derived from the crystal structure of the compound solid electrolyte.

前記固体電解質層又は電極合剤層は、前記ハロゲン化物固体電解質のMが、Y、In、Zr、Mg、Ca、及びFeからなる群より選択される1種以上であってもよい。 In the solid electrolyte layer or electrode mixture layer, M in the halide solid electrolyte may be one or more selected from the group consisting of Y, In, Zr, Mg, Ca, and Fe.

Mとして、Y、In、Zr、Mg、Ca、及びFeからなる群より選択される1種以上を採用すれば、前記ハロゲン化物固体電解質が分解してLiXを生成することがさらに抑制されるため、固体電解質層又は電極合剤層のイオン伝導度の低下をより抑制することができる。 If one or more selected from the group consisting of Y, In, Zr, Mg, Ca, and Fe is employed as M, the decomposition of the halide solid electrolyte to generate LiX is further suppressed. , the decrease in the ionic conductivity of the solid electrolyte layer or the electrode mixture layer can be further suppressed.

本発明のさらに他の一側面に係る固体電池は、前記固体電解質層又は電極合剤層を有する。 A solid battery according to still another aspect of the present invention has the solid electrolyte layer or the electrode mixture layer.

この固体電池によれば、前記ハロゲン化物固体電解質が分解してLiXを生成することが抑制され、イオン伝導度の低下が抑制された固体電解質層又は電極合剤層を有するものが得られる。 According to this solid battery, it is possible to obtain a solid electrolyte layer or an electrode mixture layer in which the halide solid electrolyte is inhibited from decomposing to form LiX, and a decrease in ionic conductivity is inhibited.

本発明の一実施形態(以下、「本実施形態」という。)に係る固体電池の構成、蓄電装置の構成、及び固体電池の製造方法、並びにその他の実施形態について詳述する。なお、各実施形態に用いられる各構成部材(各構成要素)の名称は、背景技術に用いられる各構成部材(各構成要素)の名称と異なる場合がある。 A configuration of a solid-state battery, a configuration of a power storage device, a method for manufacturing a solid-state battery, and other embodiments according to one embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "this embodiment") will be described in detail. Note that the name of each component (each component) used in each embodiment may be different from the name of each component (each component) used in the background art.

<固体電池の構成>
本実施形態に係る固体電池は、正極、負極及び固体電解質層を有する電極体と、これを収容する容器と、を備える。固体電解質層と負極との間及び固体電解質層と正極との間の少なくとも一方に非水電解液を介在させてもよい。電極体は、通常、複数の正極及び複数の負極が固体電解質層を介して積層された積層型、又は、正極及び負極が固体電解質層を介して積層された状態で巻回された巻回型である。非水電解液を介在させた場合、非水電解液は、正極、負極及び固体電解質層のいずれかに含まれた状態で存在してもよい。また、電極体は、基材の一方の面に正極合剤層を、他方の面に負極合剤層をそれぞれ形成した、所謂「バイポーラ型」であってもよい。
<Structure of Solid Battery>
A solid battery according to the present embodiment includes an electrode body having a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte layer, and a container that accommodates the electrode body. A non-aqueous electrolyte may be interposed between at least one of the solid electrolyte layer and the negative electrode and between the solid electrolyte layer and the positive electrode. The electrode body is usually a laminated type in which a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes are laminated with a solid electrolyte layer interposed therebetween, or a wound type in which a positive electrode and a negative electrode are laminated with a solid electrolyte layer interposed therebetween and wound. is. When the non-aqueous electrolyte is interposed, the non-aqueous electrolyte may exist in a state of being contained in any one of the positive electrode, the negative electrode, and the solid electrolyte layer. Also, the electrode body may be of a so-called “bipolar type” in which a positive electrode mixture layer is formed on one surface of a base material and a negative electrode mixture layer is formed on the other surface thereof.

(正極)
正極は、正極基材と、当該正極基材に直接又は中間層を介して配される正極合剤層とを有する。
(positive electrode)
The positive electrode has a positive electrode base material and a positive electrode material mixture layer arranged directly on the positive electrode base material or via an intermediate layer.

正極基材は、導電性を有する。「導電性」を有するか否かは、JIS-H-0505(1975年)に準拠して測定される体積抵抗率が10Ω・cmを閾値として判定する。正極基材の材質としては、アルミニウム、チタン、タンタル、ステンレス鋼等の金属又はこれらの合金が用いられる。これらの中でも、耐電位性、導電性の高さ、及びコストの観点からアルミニウム又はアルミニウム合金が好ましい。正極基材としては、箔、蒸着膜、メッシュ、多孔質材料等が挙げられ、コストの観点から箔が好ましい。したがって、正極基材としてはアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔が好ましい。アルミニウム又はアルミニウム合金としては、JIS-H-4000(2014年)又はJIS-H-4160(2006年)に規定されるA1085、A3003、A1N30等が例示できる。 A positive electrode base material has electroconductivity. Whether or not a material has "conductivity" is determined using a volume resistivity of 10 7 Ω·cm as a threshold measured according to JIS-H-0505 (1975). As the material for the positive electrode substrate, metals such as aluminum, titanium, tantalum and stainless steel, or alloys thereof are used. Among these, aluminum or an aluminum alloy is preferable from the viewpoint of potential resistance, high conductivity, and cost. Examples of the positive electrode substrate include foil, deposited film, mesh, porous material, and the like, and foil is preferable from the viewpoint of cost. Therefore, aluminum foil or aluminum alloy foil is preferable as the positive electrode substrate. Examples of aluminum or aluminum alloy include A1085, A3003, A1N30, etc. defined in JIS-H-4000 (2014) or JIS-H-4160 (2006).

正極基材の平均厚さは、3μm以上50μm以下が好ましく、5μm以上40μm以下がより好ましく、8μm以上30μm以下がさらに好ましく、10μm以上25μm以下が特に好ましい。正極基材の平均厚さを前記の範囲とすることで、正極基材の強度を高めつつ、固体電池の体積当たりのエネルギー密度を高めることができる。 The average thickness of the positive electrode substrate is preferably 3 μm or more and 50 μm or less, more preferably 5 μm or more and 40 μm or less, even more preferably 8 μm or more and 30 μm or less, and particularly preferably 10 μm or more and 25 μm or less. By setting the average thickness of the positive electrode substrate within the above range, it is possible to increase the strength of the positive electrode substrate and increase the energy density per volume of the solid battery.

中間層は、正極基材と正極合剤層との間に配される層である。中間層は、炭素粒子等の導電剤を含むことで正極基材と正極合剤層との接触抵抗を低減する。中間層の構成は特に限定されず、例えば、バインダ及び導電剤を含む。 The intermediate layer is a layer arranged between the positive electrode substrate and the positive electrode material mixture layer. The intermediate layer contains a conductive agent such as carbon particles to reduce the contact resistance between the positive electrode substrate and the positive electrode mixture layer. The composition of the intermediate layer is not particularly limited, and includes, for example, a binder and a conductive agent.

正極合剤層は、正極活物質を含む。本実施形態において、正極合剤層はハロゲン化物固体電解質を含むことが好ましい。正極合剤層は、必要に応じて、導電剤、バインダ(結着剤)、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。 The positive electrode mixture layer contains a positive electrode active material. In this embodiment, the positive electrode mixture layer preferably contains a halide solid electrolyte. The positive electrode material mixture layer contains arbitrary components such as a conductive agent, a binder (binder), a thickener, a filler, etc., as required.

正極活物質としては、公知の正極活物質の中から適宜選択できる。リチウムイオン二次電池用の正極活物質としては、通常、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる材料が用いられる。正極活物質としては、例えば、α-NaFeO型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、ポリアニオン化合物、カルコゲン化合物、硫黄等が挙げられる。α-NaFeO型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物として、例えば、Li[LiNi(1-x)]O(0≦x<0.5)、Li[LiNiγCo(1-x-γ)]O(0≦x<0.5、0<γ<1)、Li[LiCo(1-x)]O(0≦x<0.5)、Li[LiNiγMn(1-x-γ)]O(0≦x<0.5、0<γ<1)、Li[LiNiγMnβCo(1-x-γ-β)]O(0≦x<0.5、0<γ、0<β、0.5<γ+β<1)、Li[LiNiγCoβAl(1-x-γ-β)]O(0≦x<0.5、0<γ、0<β、0.5<γ+β<1)等が挙げられる。スピネル型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物として、LiMn、LiNiγMn(2-γ)等が挙げられる。ポリアニオン化合物として、LiFePO、LiMnPO、LiNiPO、LiCoPO,Li(PO、LiMnSiO、LiCoPOF等が挙げられる。カルコゲン化合物として、二硫化チタン、二硫化モリブデン、二酸化モリブデン等が挙げられる。これらの材料中の原子又はポリアニオンは、他の元素からなる原子又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。これらの材料は表面が他の材料で被覆されていてもよい。正極活物質としては、これら材料の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 The positive electrode active material can be appropriately selected from known positive electrode active materials. As a positive electrode active material for lithium ion secondary batteries, a material capable of intercalating and deintercalating lithium ions is usually used. Examples of positive electrode active materials include lithium-transition metal composite oxides having an α-NaFeO 2 type crystal structure, lithium-transition metal composite oxides having a spinel-type crystal structure, polyanion compounds, chalcogen compounds, and sulfur. Examples of lithium transition metal composite oxides having an α-NaFeO 2 type crystal structure include Li[Li x Ni (1-x) ]O 2 (0≦x<0.5), Li[Li x Ni γ Co ( 1-x-γ) ]O 2 (0≦x<0.5, 0<γ<1), Li[Li x Co (1-x) ]O 2 (0≦x<0.5), Li[ Li x Ni γ Mn (1-x-γ) ]O 2 (0≦x<0.5, 0<γ<1), Li[Li x Ni γ Mn β Co (1-x-γ-β) ] O 2 (0≦x<0.5, 0<γ, 0<β, 0.5<γ+β<1), Li[Li x Ni γ Co β Al (1-x-γ-β) ]O 2 ( 0≦x<0.5, 0<γ, 0<β, 0.5<γ+β<1) and the like. Examples of lithium transition metal composite oxides having a spinel crystal structure include Li x Mn 2 O 4 and Li x Ni γ Mn (2-γ) O 4 . Examples of polyanion compounds include LiFePO4 , LiMnPO4 , LiNiPO4 , LiCoPO4 , Li3V2 ( PO4 ) 3 , Li2MnSiO4 , Li2CoPO4F and the like. Examples of chalcogen compounds include titanium disulfide, molybdenum disulfide, and molybdenum dioxide. The atoms or polyanions in these materials may be partially substituted with atoms or anionic species of other elements. These materials may be coated with other materials on their surfaces. As the positive electrode active material, one of these materials may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.

正極活物質は、通常、粒子(粉体)である。正極活物質の平均粒径は、例えば、0.1μm以上20μm以下とすることが好ましい。正極活物質の平均粒径を前記下限以上とすることで、正極活物質の製造又は取り扱いが容易になる。正極活物質の平均粒径を前記上限以下とすることで、高率放電時の容量を高めることができる。なお、正極活物質と他の材料との複合体を用いる場合、該複合体の平均粒径を正極活物質の平均粒径とする。「平均粒径」とは、JIS-Z-8825(2013年)に準拠し、粒子を溶媒で希釈した希釈液に対しレーザ回折・散乱法により測定した粒径分布に基づき、JIS-Z-8819-2(2001年)に準拠し計算される体積基準積算分布が50%となる値を意味する。 The positive electrode active material is usually particles (powder). The average particle size of the positive electrode active material is preferably, for example, 0.1 μm or more and 20 μm or less. By making the average particle size of the positive electrode active material equal to or more than the lower limit, the production or handling of the positive electrode active material becomes easy. By making the average particle size of the positive electrode active material equal to or less than the upper limit, the capacity during high-rate discharge can be increased. Note that when a composite of a positive electrode active material and another material is used, the average particle size of the composite is taken as the average particle size of the positive electrode active material. "Average particle size" is based on JIS-Z-8825 (2013), based on the particle size distribution measured by a laser diffraction / scattering method for a diluted solution in which particles are diluted with a solvent, JIS-Z-8819 -2 (2001) means a value at which the volume-based integrated distribution calculated according to 50%.

正極活物質を所定の粒径で得るためには粉砕機や分級機等が用いられる。粉砕方法として、例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、遊星ボールミル、ジェットミル、カウンタージェットミル、旋回気流型ジェットミル又は篩等を用いる方法が挙げられる。粉砕時には水、あるいはヘキサン等の有機溶剤を共存させた湿式粉砕を用いることもできる。分級方法としては、篩や風力分級機等が、乾式、湿式ともに必要に応じて用いられる。 A pulverizer, a classifier, or the like is used to obtain the positive electrode active material with a predetermined particle size. Pulverization methods include, for example, methods using a mortar, ball mill, sand mill, vibrating ball mill, planetary ball mill, jet mill, counter jet mill, whirling jet mill, or sieve. At the time of pulverization, wet pulverization in which water or an organic solvent such as hexane is allowed to coexist can also be used. As a classification method, a sieve, an air classifier, or the like is used as necessary, both dry and wet.

正極合剤層における正極活物質の含有量は、33質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上80質量%以下がさらに好ましい。正極活物質の含有量を前記の範囲とすることで、正極合剤層の高エネルギー密度化と製造性を両立できる。 The content of the positive electrode active material in the positive electrode mixture layer is preferably 33% by mass or more and 95% by mass or less, more preferably 50% by mass or more and 90% by mass or less, and even more preferably 60% by mass or more and 80% by mass or less. By setting the content of the positive electrode active material within the above range, it is possible to achieve both high energy density of the positive electrode mixture layer and manufacturability.

正極合剤層に含まれるハロゲン化物固体電解質は、LiとMとX(但し、MはLi以外の金属元素及び半金属元素からなる群より選択される少なくとも1種、XはF、Cl、Br、及びIからなる群より選択される少なくとも1種)とから構成されるハロゲン化物を含む。前記のMとしては、前述した金属元素及び半金属元素からなる群より選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。固体電解質として、ハロゲン化物固体電解質以外の後述する硫化物固体電解質等を併用してもよい。
正極合剤層における固体電解質の含有量は、5質量%以上67質量%以下が好ましく、10質量%以上50質量%以下がより好ましく、20質量%以上40質量%以下がさらに好ましい。
The halide solid electrolyte contained in the positive electrode mixture layer contains Li, M and X (where M is at least one selected from the group consisting of metal elements and metalloid elements other than Li, X is F, Cl, Br , and at least one selected from the group consisting of I). As for M, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of the aforementioned metal elements and metalloid elements. As the solid electrolyte, a sulfide solid electrolyte or the like, which will be described later, other than the halide solid electrolyte may be used in combination.
The content of the solid electrolyte in the positive electrode mixture layer is preferably 5% by mass or more and 67% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 50% by mass or less, and even more preferably 20% by mass or more and 40% by mass or less.

導電剤は、導電性を有する材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、例えば、炭素質材料、金属、導電性セラミックス等が挙げられる。炭素質材料としては、黒鉛、非黒鉛質炭素、グラフェン系炭素等が挙げられる。非黒鉛質炭素としては、カーボンナノファイバー、ピッチ系炭素繊維、カーボンブラック等が挙げられる。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。グラフェン系炭素としては、グラフェン、カーボンナノチューブ(CNT)、フラーレン等が挙げられる。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。導電剤としては、これらの材料の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。また、これらの材料を複合化して用いてもよい。例えば、カーボンブラックとCNTとを複合化した材料を用いてもよい。これらの中でも、電子伝導性及び塗工性の観点よりカーボンブラックが好ましく、中でもアセチレンブラックが好ましい。 The conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material. Examples of such conductive agents include carbonaceous materials, metals, and conductive ceramics. Carbonaceous materials include graphite, non-graphitic carbon, graphene-based carbon, and the like. Examples of non-graphitic carbon include carbon nanofiber, pitch-based carbon fiber, and carbon black. Examples of carbon black include furnace black, acetylene black, and ketjen black. Graphene-based carbon includes graphene, carbon nanotube (CNT), fullerene, and the like. The shape of the conductive agent may be powdery, fibrous, or the like. As the conductive agent, one type of these materials may be used alone, or two or more types may be mixed and used. Also, these materials may be combined for use. For example, a composite material of carbon black and CNT may be used. Among these, carbon black is preferable from the viewpoint of electron conductivity and coatability, and acetylene black is particularly preferable.

正極合剤層における導電剤の含有量は、1質量%以上10質量%以下が好ましく、3質量%以上9質量%以下がより好ましい。導電剤の含有量を前記の範囲とすることで、固体電池のエネルギー密度を高めることができる。 The content of the conductive agent in the positive electrode mixture layer is preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 3% by mass or more and 9% by mass or less. By setting the content of the conductive agent within the above range, the energy density of the solid-state battery can be increased.

バインダとしては、例えば、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリル、ポリイミド等の熱可塑性樹脂;エチレン-プロピレン-ジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のエラストマー;多糖類高分子等が挙げられる。 Binders include, for example, fluorine resins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyacryl, and polyimide; ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), sulfone Elastomers such as modified EPDM, styrene-butadiene rubber (SBR) and fluororubber; polysaccharide polymers and the like.

正極合剤層におけるバインダの含有量は、1質量%以上10質量%以下が好ましく、3質量%以上9質量%以下がより好ましい。バインダの含有量を前記の範囲とすることで、活物質を安定して保持することができる。 The content of the binder in the positive electrode mixture layer is preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 3% by mass or more and 9% by mass or less. By setting the content of the binder within the above range, the active material can be stably retained.

増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。増粘剤がリチウム等と反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させてもよい。 Examples of thickeners include polysaccharide polymers such as carboxymethylcellulose (CMC) and methylcellulose. When the thickener has a functional group that reacts with lithium or the like, the functional group may be previously deactivated by methylation or the like.

フィラーは、特に限定されない。フィラーとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、二酸化ケイ素、アルミナ、二酸化チタン、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、アルミノケイ酸塩等の無機酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物、炭酸カルシウム等の炭酸塩、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウム等の難溶性のイオン結晶、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒化物、タルク、モンモリロナイト、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカ等の鉱物資源由来物質又はこれらの人造物等が挙げられる。 A filler is not specifically limited. Fillers include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, inorganic oxides such as silicon dioxide, alumina, titanium dioxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, magnesium oxide and aluminosilicate, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, hydroxide Hydroxides such as aluminum, carbonates such as calcium carbonate, sparingly soluble ionic crystals such as calcium fluoride, barium fluoride, and barium sulfate, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, talc, montmorillonite, boehmite, zeolite, Mineral resource-derived substances such as apatite, kaolin, mullite, spinel, olivine, sericite, bentonite, and mica, or artificial products thereof may be used.

正極合剤層は、B、N、P、F、Cl、Br、I等の典型非金属元素、Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Ga、Ge、Sn、Sr、Ba等の典型金属元素、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Zr、Nb、W等の遷移金属元素を正極活物質、固体電解質、導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー以外の成分として含有してもよい。 The positive electrode mixture layer contains typical nonmetallic elements such as B, N, P, F, Cl, Br, and I, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, Ge, Sn, Sr, Ba, and the like. and transition metal elements such as Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Nb, and W are used as positive electrode active materials, solid electrolytes, conductive agents, binders, thickening It may be contained as a component other than agents and fillers.

(正極の製造方法)
本実施形態において正極を製造するためは、正極活物質、LiとMとX(但し、MはLi以外の金属元素及び半金属元素からなる群より選択される少なくとも1種、XはF、Cl、Br、及びIからなる群より選択される少なくとも1種)とから構成されるハロゲン化物を含むハロゲン化物固体電解質を含有する固体電解質、必要に応じて導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分、及び、脂肪族炭化水素、環式有機化合物、炭素数が4以上の長鎖炭化水素基を2つ有する鎖状エーテル、及び環状エーテルから選択される少なくとも1種を含む有機溶媒(分散媒)を混錬して、正極合剤層形成用ペーストを作製し、このペーストを正極基材等に塗布して、乾燥させることにより、正極合剤層を形成することが好ましい。
(Manufacturing method of positive electrode)
In order to manufacture the positive electrode in this embodiment, the positive electrode active material, Li, M and X (where M is at least one selected from the group consisting of metal elements other than Li and metalloid elements, X is F, Cl , Br, and at least one selected from the group consisting of I). , and an organic solvent containing at least one selected from aliphatic hydrocarbons, cyclic organic compounds, chain ethers having two long-chain hydrocarbon groups with 4 or more carbon atoms, and cyclic ethers ( It is preferable that the positive electrode mixture layer is formed by kneading the dispersion medium) to prepare a paste for forming a positive electrode mixture layer, applying this paste to a positive electrode substrate or the like, and drying the paste.

前記正極合剤層形成用ペーストに含まれる固体電解質に対する正極活物質の質量比は、0.5以上20以下の範囲内であることが好ましく、1以上10以下の範囲内であることがより好ましい。
前記正極合剤層形成用ペーストにおける固形分は、40質量%以上80質量%以下の範囲内であることが好ましく、50質量%以上70質量%以下の範囲内であることがより好ましい。ここで、固形分とは、前記正極合剤層形成用ペーストの質量に対する前記有機溶媒(分散媒)の質量を除いた質量の割合をいう。
正極活物質、ハロゲン化物固体電解質を含む固体電解質、必要に応じて導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分を、前記のような質量割合で、脂肪族炭化水素、環式有機化合物、炭素数が4以上の長鎖炭化水素基を2つ有する鎖状エーテル、及び環状エーテルから選択される少なくとも1種を含む有機溶媒(分散媒)と混錬してペーストとする。
前記正極合剤層形成用ペーストは、脂肪族炭化水素、環式有機化合物、炭素数が4以上の長鎖炭化水素基を2つ有する鎖状エーテル、及び環状エーテル以外の有機溶媒も、本発明の効果を害さない範囲で、含んでもよい。
混練方法としては、分散性の高いペーストを得ることができれば特に限定されるものではなく、例えば、ディゾルバー、ホモミキサー、ニーダー、ロールミル、サンドミル、アトライター、ボールミル、バイブレーターミル、高速インペラーミル、超音波ホモジナイザー、振とう機等を用いる一般的な方法を採用することができる。
The mass ratio of the positive electrode active material to the solid electrolyte contained in the positive electrode mixture layer-forming paste is preferably in the range of 0.5 to 20, and more preferably in the range of 1 to 10. .
The solid content in the positive electrode mixture layer-forming paste is preferably in the range of 40% by mass or more and 80% by mass or less, and more preferably in the range of 50% by mass or more and 70% by mass or less. Here, the solid content refers to the ratio of the mass excluding the mass of the organic solvent (dispersion medium) to the mass of the positive electrode mixture layer-forming paste.
A positive electrode active material, a solid electrolyte containing a halide solid electrolyte, and optionally optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, a filler, etc., in the above-mentioned mass proportions, aliphatic hydrocarbons, cyclic organic compounds , a chain ether having two long-chain hydrocarbon groups with 4 or more carbon atoms, and an organic solvent (dispersion medium) containing at least one selected from a cyclic ether to form a paste.
The paste for forming the positive electrode mixture layer may contain an aliphatic hydrocarbon, a cyclic organic compound, a chain ether having two long-chain hydrocarbon groups with 4 or more carbon atoms, and an organic solvent other than the cyclic ether. may be included as long as it does not impair the effect of
The kneading method is not particularly limited as long as a highly dispersible paste can be obtained. A general method using a homogenizer, a shaker or the like can be adopted.

正極合剤層形成用ペーストは、前記の正極基材に塗布することができるが、固体電解質層に塗布することもできる。
正極合剤層形成用ペーストを塗布する方法は、特に限定されるものではなく、例えば、ドクターブレード法、ダイコート法、グラビアコート法、スプレー塗工法、静電塗工法、バー塗工法等の一般的な方法を採用することができる。
正極合剤層形成用ペーストの塗布層の厚さは、目的とする電極合剤層の厚さに応じて適宜選択される。
The positive electrode mixture layer-forming paste can be applied to the positive electrode base material, but it can also be applied to the solid electrolyte layer.
The method of applying the paste for forming the positive electrode mixture layer is not particularly limited. method can be adopted.
The thickness of the coating layer of the positive electrode mixture layer-forming paste is appropriately selected according to the desired thickness of the electrode mixture layer.

正極合剤層形成用ペーストの塗布層を乾燥する方法としては、正極合剤層を劣化させるものでなければ特に限定されるものではなく、例えば、温風・熱風乾燥、赤外線乾燥、減圧乾燥、誘電加熱乾燥等の一般的な方法を採用することができる。また、乾燥雰囲気としては、例えば、アルゴンガス雰囲気、窒素ガス雰囲気等の不活性ガス雰囲気、空気雰囲気、真空等を挙げることができる。
乾燥条件としては、例えば、80℃から150℃で、10分から12時間乾燥させることが好ましい。
本実施形態における正極の製造方法は、前記した工程の他に、任意の工程を有していても良い。このような工程としては、例えば、圧縮工程等を挙げることができる。圧縮工程を有することにより、高密度の正極合剤層を得ることができ、正極合剤層の薄膜化による高エネルギー密度化を図ることができる。
以上の方法により、ペーストの塗布層である正極合剤層を有する正極を製造することができる。
The method for drying the coated layer of the paste for forming the positive electrode mixture layer is not particularly limited as long as it does not deteriorate the positive electrode mixture layer. Common methods such as dielectric heating drying can be employed. Examples of the drying atmosphere include inert gas atmosphere such as argon gas atmosphere and nitrogen gas atmosphere, air atmosphere, and vacuum.
As drying conditions, for example, it is preferable to dry at 80° C. to 150° C. for 10 minutes to 12 hours.
The manufacturing method of the positive electrode in this embodiment may have arbitrary steps in addition to the steps described above. Examples of such a process include a compression process. By including the compression step, a high-density positive electrode mixture layer can be obtained, and a high energy density can be achieved by thinning the positive electrode mixture layer.
By the above method, a positive electrode having a positive electrode mixture layer, which is a paste coating layer, can be manufactured.

(負極)
負極は、負極基材と、当該負極基材に直接又は中間層を介して配される負極合剤層とを有する。中間層の構成は特に限定されず、例えば上記正極で例示した構成から選択することができる。
(negative electrode)
The negative electrode has a negative electrode base material and a negative electrode mixture layer disposed on the negative electrode base material directly or via an intermediate layer. The structure of the intermediate layer is not particularly limited, and can be selected from, for example, the structures exemplified for the positive electrode.

負極基材は、導電性を有する。負極基材の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼、アルミニウム等の金属又はこれらの合金、炭素質材料等が用いられる。これらの中でも銅又は銅合金が好ましい。負極基材としては、箔、蒸着膜、メッシュ、多孔質材料等が挙げられ、コストの観点から箔が好ましい。したがって、負極基材としては銅箔又は銅合金箔が好ましい。銅箔の例としては、圧延銅箔、電解銅箔等が挙げられる。 A negative electrode base material has electroconductivity. As materials for the negative electrode substrate, metals such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, aluminum, alloys thereof, carbonaceous materials, and the like are used. Among these, copper or a copper alloy is preferred. Examples of the negative electrode substrate include foil, deposited film, mesh, porous material, and the like, and foil is preferable from the viewpoint of cost. Therefore, copper foil or copper alloy foil is preferable as the negative electrode substrate. Examples of copper foil include rolled copper foil and electrolytic copper foil.

負極基材の平均厚さは、2μm以上35μm以下が好ましく、3μm以上30μm以下がより好ましく、4μm以上25μm以下がさらに好ましく、5μm以上20μm以下が特に好ましい。負極基材の平均厚さを上記の範囲とすることで、負極基材の強度を高めつつ、固体電池の体積当たりのエネルギー密度を高めることができる。 The average thickness of the negative electrode substrate is preferably 2 μm or more and 35 μm or less, more preferably 3 μm or more and 30 μm or less, even more preferably 4 μm or more and 25 μm or less, and particularly preferably 5 μm or more and 20 μm or less. By setting the average thickness of the negative electrode substrate within the above range, it is possible to increase the strength of the negative electrode substrate and increase the energy density per unit volume of the solid battery.

負極合剤層は、負極活物質を含む。本実施形態において、負極合剤層はハロゲン化物固体電解質を含むことが好ましい。負極合剤層は、必要に応じて導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。負極合剤層に含まれるハロゲン化物固体電解質等の固体電解質は、正極合剤層に含まれるハロゲン化物固体電解質等の固体電解質と同様のものである。また、導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分は、上記正極で例示した材料から選択できる。 The negative electrode mixture layer contains a negative electrode active material. In the present embodiment, the negative electrode mixture layer preferably contains a halide solid electrolyte. The negative electrode mixture layer contains arbitrary components such as a conductive agent, a binder, a thickener, a filler, etc., if necessary. The solid electrolyte such as the halide solid electrolyte contained in the negative electrode mixture layer is the same as the solid electrolyte such as the halide solid electrolyte contained in the positive electrode mixture layer. Optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, and a filler can be selected from the materials exemplified for the positive electrode.

負極合剤層は、B、N、P、F、Cl、Br、I等の典型非金属元素、Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Ga、Ge、Sn、Sr、Ba等の典型金属元素、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Zr、Ta、Hf、Nb、W等の遷移金属元素を負極活物質、固体電解質、導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー以外の成分として含有してもよい。 The negative electrode mixture layer contains typical nonmetallic elements such as B, N, P, F, Cl, Br, and I, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, Ge, Sn, Sr, Ba, and the like. Typical metal elements, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Ta, Hf, Nb, W and other transition metal elements are used as negative electrode active materials, solid electrolytes, conductive agents, You may contain as components other than a binder, a thickener, and a filler.

負極活物質としては、公知の負極活物質の中から適宜選択できる。リチウムイオン二次電池用の負極活物質としては、通常、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる材料が用いられる。負極活物質としては、例えば、金属Li;Si、Sn等の金属又は半金属;Si酸化物、Ti酸化物、Sn酸化物等の金属酸化物又は半金属酸化物;LiTi12、LiTiO2、TiNb等のチタン含有酸化物;ポリリン酸化合物;炭化ケイ素;黒鉛(グラファイト)、非黒鉛質炭素(易黒鉛化性炭素又は難黒鉛化性炭素)等の炭素材料等が挙げられる。これらの材料の中でも、黒鉛及び非黒鉛質炭素が好ましい。負極合剤層においては、これら材料の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 The negative electrode active material can be appropriately selected from known negative electrode active materials. Materials capable of intercalating and deintercalating lithium ions are usually used as negative electrode active materials for lithium ion secondary batteries. Examples of the negative electrode active material include metal Li; metals or metalloids such as Si and Sn; metal oxides and metalloid oxides such as Si oxide, Ti oxide and Sn oxide; Li 4 Ti 5 O 12 ; Titanium-containing oxides such as LiTiO 2 and TiNb 2 O 7 ; polyphosphate compounds; silicon carbide; carbon materials such as graphite and non-graphitizable carbon (easily graphitizable carbon or non-graphitizable carbon) be done. Among these materials, graphite and non-graphitic carbon are preferred. In the negative electrode mixture layer, one type of these materials may be used alone, or two or more types may be mixed and used.

「黒鉛」とは、充放電前又は放電状態において、エックス線回折法により決定される(002)面の平均格子面間隔(d002)が0.33nm以上0.34nm未満の炭素材料をいう。黒鉛としては、天然黒鉛、人造黒鉛が挙げられる。安定した物性の材料を入手できるという観点で、人造黒鉛が好ましい。 “Graphite” refers to a carbon material having an average lattice spacing (d 002 ) of the (002) plane of 0.33 nm or more and less than 0.34 nm as determined by X-ray diffraction before charging/discharging or in a discharged state. Graphite includes natural graphite and artificial graphite. Artificial graphite is preferable from the viewpoint that a material with stable physical properties can be obtained.

「非黒鉛質炭素」とは、充放電前又は放電状態においてエックス線回折法により決定される(002)面の平均格子面間隔(d002)が0.34nm以上0.42nm以下の炭素材料をいう。非黒鉛質炭素としては、難黒鉛化性炭素や、易黒鉛化性炭素が挙げられる。非黒鉛質炭素としては、例えば、樹脂由来の材料、石油ピッチまたは石油ピッチ由来の材料、石油コークスまたは石油コークス由来の材料、植物由来の材料、アルコール由来の材料等が挙げられる。 “Non-graphitic carbon” refers to a carbon material having an average lattice spacing (d 002 ) of the (002) plane of 0.34 nm or more and 0.42 nm or less as determined by X-ray diffraction before charging/discharging or in a discharged state. . Non-graphitizable carbon includes non-graphitizable carbon and graphitizable carbon. Examples of non-graphitic carbon include resin-derived materials, petroleum pitch or petroleum pitch-derived materials, petroleum coke or petroleum coke-derived materials, plant-derived materials, and alcohol-derived materials.

ここで、「放電状態」とは、負極活物質である炭素材料から、充放電に伴い吸蔵放出可能なリチウムイオンが十分に放出されるように放電された状態を意味する。例えば、負極活物質として炭素材料を含む負極を作用極として、金属Liを対極として用いた半電池において、開回路電圧が0.7V以上である状態である。 Here, the term “discharged state” means a state in which the carbon material, which is the negative electrode active material, is discharged such that lithium ions that can be intercalated and deintercalated are sufficiently released during charging and discharging. For example, in a half-cell using a negative electrode containing a carbon material as a negative electrode active material as a working electrode and metal Li as a counter electrode, the open circuit voltage is 0.7 V or higher.

「難黒鉛化性炭素」とは、上記d002が0.36nm以上0.42nm以下の炭素材料をいう。 The term “non-graphitizable carbon” refers to a carbon material having a d 002 of 0.36 nm or more and 0.42 nm or less.

「易黒鉛化性炭素」とは、上記d002が0.34nm以上0.36nm未満の炭素材料をいう。 “Graphitizable carbon” refers to a carbon material having a d 002 of 0.34 nm or more and less than 0.36 nm.

負極活物質は、通常、粒子(粉体)である。負極活物質の平均粒径は、例えば、1nm以上100μm以下とすることができる。負極活物質が炭素材料、チタン含有酸化物又はポリリン酸化合物である場合、その平均粒径は、1μm以上100μm以下であってもよい。負極活物質が、Si、Sn、Si酸化物、又は、Sn酸化物等である場合、その平均粒径は、1nm以上1μm以下であってもよい。負極活物質の平均粒径を上記下限以上とすることで、負極活物質の製造又は取り扱いが容易になる。負極活物質の平均粒径を上記上限以下とすることで、高率放電時の容量を高めることができる。負極活物質を所定の粒径で得るためには粉砕機や分級機等が用いられる。粉砕方法及び分級方法は、例えば、上記正極で例示した方法から選択できる。負極活物質が金属Li等の金属である場合、負極活物質は、箔状であってもよい。 The negative electrode active material is usually particles (powder). The average particle size of the negative electrode active material can be, for example, 1 nm or more and 100 μm or less. When the negative electrode active material is a carbon material, a titanium-containing oxide or a polyphosphate compound, the average particle size may be 1 μm or more and 100 μm or less. When the negative electrode active material is Si, Sn, Si oxide, Sn oxide, or the like, the average particle size may be 1 nm or more and 1 μm or less. By making the average particle size of the negative electrode active material equal to or greater than the above lower limit, the production or handling of the negative electrode active material is facilitated. By setting the average particle size of the negative electrode active material to the above upper limit or less, the capacity during high-rate discharge can be increased. A pulverizer, a classifier, or the like is used to obtain the negative electrode active material with a predetermined particle size. The pulverization method and classification method can be selected from, for example, the methods exemplified for the positive electrode. When the negative electrode active material is metal such as metal Li, the negative electrode active material may be foil-shaped.

負極合剤層における負極活物質の含有量は、33質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上80質量%以下がさらに好ましい。負極活物質の含有量を前記の範囲とすることで、負極合剤層の高エネルギー密度化と製造性を両立できる。 The content of the negative electrode active material in the negative electrode mixture layer is preferably 33% by mass or more and 95% by mass or less, more preferably 50% by mass or more and 90% by mass or less, and even more preferably 60% by mass or more and 80% by mass or less. By setting the content of the negative electrode active material within the above range, it is possible to achieve both high energy density of the negative electrode mixture layer and manufacturability.

(負極の製造方法)
本実施形態において負極を製造するためは、負極活物質、LiとMとX(但し、MはLi以外の金属元素及び半金属元素からなる群より選択される少なくとも1種、XはF、Cl、Br、及びIからなる群より選択される少なくとも1種)とから構成されるハロゲン化物を含むハロゲン化物固体電解質を含有する固体電解質、必要に応じて導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分、及び、脂肪族炭化水素、環式有機化合物、炭素数が4以上の長鎖炭化水素基を2つ有する鎖状エーテル、及び環状エーテルから選択される少なくとも1種を含む有機溶媒(分散媒)を混錬して、負極合剤層形成用ペーストを作製し、このペーストを負極基材等に塗布して、乾燥させることにより、負極合剤層を形成することが好ましい。
負極活物質、ハロゲン化物固体電解質を含む固体電解質、必要に応じて導電剤、バインダ、増粘剤、フィラー等の任意成分を、正極合剤層を形成する場合と同様の質量割合で、脂肪族炭化水素、環式有機化合物、炭素数が4以上の長鎖炭化水素基を2つ有する鎖状エーテル、及び環状エーテルから選択される少なくとも1種を含む有機溶媒(分散媒)と混錬して負極合剤層形成用ペーストを作製し、前述した「正極の製造方法」と同様の方法で、負極を製造することができる。
(Manufacturing method of negative electrode)
In order to manufacture the negative electrode in the present embodiment, the negative electrode active material, Li, M and X (where M is at least one selected from the group consisting of metal elements and metalloid elements other than Li, X is F, Cl , Br, and at least one selected from the group consisting of I). , and an organic solvent containing at least one selected from aliphatic hydrocarbons, cyclic organic compounds, chain ethers having two long-chain hydrocarbon groups with 4 or more carbon atoms, and cyclic ethers ( dispersion medium) to prepare a paste for forming a negative electrode mixture layer, apply this paste to a negative electrode substrate or the like, and dry it to form a negative electrode mixture layer.
A negative electrode active material, a solid electrolyte containing a halide solid electrolyte, and optionally optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, a filler, etc., in the same mass ratio as in the case of forming the positive electrode mixture layer, and aliphatic Kneaded with an organic solvent (dispersion medium) containing at least one selected from hydrocarbons, cyclic organic compounds, chain ethers having two long-chain hydrocarbon groups with 4 or more carbon atoms, and cyclic ethers A negative electrode can be manufactured by preparing a paste for forming a negative electrode mixture layer and performing the same method as the above-described “method for manufacturing a positive electrode”.

(固体電解質)
本実施形態において、固体電解質は、ハロゲン化物固体電解質を含有し、ハロゲン化物固体電解質は、LiとMとX(但し、MはLi以外の金属元素及び半金属元素からなる群より選択される少なくとも1種 、XはF、Cl、Br、及びIからなる群より選択される少なくとも1種 )とから構成されるハロゲン化物を含む。ここで、「LiとMとXとから構成される」とは、ハロゲン化物がLiとMとXの元素から構成される化合物であることを意味し、ハロゲン化物固体電解質として、ハロゲン化物を構成する元素以外の少量の他の成分を含有することを排除するものではない。上記のMとしては、前述した金属元素及び半金属元素が挙げられ、Y、In、Zr、Mg、Ca、及びFeからなる群より選択される1種以上であることが好ましい。上記のXとしては、Clが好ましい。ハロゲン化物としては、一般式LiCl(x、yはそれぞれ1以上の実数)で表される化合物が好ましく、LiYCl、LiInCl、LiZrCl、Li3.20.8Mg0.2Cl、Li3.20.8Ca0.2Cl、Li0.8Fe0.2Cl等が特に好ましい。一般式LiCl(x、yはそれぞれ1以上の実数)で表される化合物でもよい。例えば、LiMgCl、LiFeCl等が挙げられる。
固体電解質として、ハロゲン化物固体電解質以外の硫化物固体電解質、酸化物固体電解質等を併用してもよい。硫化物固体電解質としては、LiS-P、LiI-LiS-P、Li10Ge-P12、LiS-P-LiCl、LiS-P-LiBr、LiS-P-LiO、LiS-P-LiO-LiI、LiS-P-LiN、LiS-SiS、LiS-SiS-LiI、LiS-SiS-LiBr、LiS-SiS-LiCl、LiS-SiS-B-LiI、LiS-SiS-P-LiI、LiS-B、LiS-P-Z2n(ただし、m、nは正の数、Zは、Ge、Zn、Gaのいずれかである。)、LiS-GeS、LiS-SiS-LiPO、LiS-SiS-LiMO(ただし、x、yは正の数、Mは、P、Si、Ge、B、Al、Ga、Inのいずれかである。)等が挙げられる。
ハロゲン化物固体電解質の含有量は、全固体電解質の20質量%以上100質量%以下とすることが好ましく、硫化物固体電解質等の他の固体電解質を、全固体電解質の0質量%以上80質量%以下の割合で併用することができる。
(solid electrolyte)
In the present embodiment, the solid electrolyte contains a halide solid electrolyte, and the halide solid electrolyte is Li, M and X (wherein M is at least selected from the group consisting of metal elements other than Li and metalloid elements). and X is at least one selected from the group consisting of F, Cl, Br, and I). Here, "composed of Li, M and X" means that the halide is a compound composed of the elements Li, M and X, and the halide is composed of the halide solid electrolyte It does not exclude the inclusion of small amounts of other components other than the elements that M mentioned above includes the metal elements and metalloid elements described above, and is preferably one or more selected from the group consisting of Y, In, Zr, Mg, Ca, and Fe. As said X, Cl is preferable. As the halide, a compound represented by the general formula LixMyCl6 (x and y are each a real number of 1 or more) is preferable, such as Li3YCl6 , Li3InCl6 , Li2ZrCl6 , Li3. 2Y0.8Mg0.2Cl6 , Li3.2Y0.8Ca0.2Cl6 , Li3Y0.8Fe0.2Cl6 and the like are particularly preferred . A compound represented by the general formula Li x My Cl 4 (where x and y are each a real number of 1 or more) may also be used. Examples include Li 2 MgCl 4 and Li 2 FeCl 4 .
As the solid electrolyte, a sulfide solid electrolyte other than the halide solid electrolyte, an oxide solid electrolyte, or the like may be used in combination. Sulfide solid electrolytes include Li 2 SP 2 S 5 , LiI- Li 2 SP 2 S 5 , Li 10 Ge-P 2 S 12 , Li 2 SP 2 S 5 -LiCl, Li 2 S -P2S5 - LiBr , Li2SP2S5 - Li2O , Li2SP2S5 - Li2O -LiI, Li2SP2S5 - Li3N , Li 2S —SiS 2 , Li 2 S—SiS 2 —LiI, Li 2 S—SiS 2 —LiBr, Li 2 S—SiS 2 —LiCl, Li 2 S—SiS 2 —B 2 S 3 —LiI, Li 2 S -SiS 2 -P 2 S 5 -LiI, Li 2 S-B 2 S 3 , Li 2 SP 2 S 5 -Z m S 2n (where m and n are positive numbers, Z is Ge, Zn , Ga.), Li 2 S—GeS 2 , Li 2 S—SiS 2 —Li 3 PO 4 , Li 2 S—SiS 2 —Li x MO y (where x and y are positive numbers , M is any one of P, Si, Ge, B, Al, Ga, and In.) and the like.
The content of the halide solid electrolyte is preferably 20% by mass or more and 100% by mass or less of the total solid electrolyte, and the other solid electrolyte such as a sulfide solid electrolyte is 0% by mass or more and 80% by mass of the total solid electrolyte. They can be used together in the following proportions.

(固体電解質層の製造方法)
本実施形態において固体電解質層を製造するためは、LiとMとX(但し、MはLi以外の金属元素及び半金属元素からなる群より選択される少なくとも1種、XはF、Cl、Br、及びIからなる群より選択される少なくとも1種)とから構成されるハロゲン化物を含むハロゲン化物固体電解質を含有する固体電解質、及び、脂肪族炭化水素、環式有機化合物、炭素数が4以上の長鎖炭化水素基を2つ有する鎖状エーテル、及び環状エーテルから選択される少なくとも1種を含む有機溶媒(分散媒)を混錬して、固体電解質層形成用ペーストを作製し、このペーストを基材に塗布して、乾燥させることにより、固体電解質層を形成することが好ましい。
(Method for producing solid electrolyte layer)
In order to produce a solid electrolyte layer in the present embodiment, Li, M and X (where M is at least one selected from the group consisting of metal elements and metalloid elements other than Li, X is F, Cl, Br , and at least one selected from the group consisting of I), and an aliphatic hydrocarbon, a cyclic organic compound, and a solid electrolyte having 4 or more carbon atoms. An organic solvent (dispersion medium) containing at least one selected from a chain ether having two long-chain hydrocarbon groups and a cyclic ether is kneaded to prepare a solid electrolyte layer forming paste, and this paste is is preferably applied to the substrate and dried to form the solid electrolyte layer.

前記の固体電解質層形成用ペーストは、少なくとも前記ハロゲン化物固体電解質及び前記有機溶媒を含有するものであるが、必要に応じてバインダ、増粘剤、フィラー等の他の材料をさらに含有していてもよい。なかでも、バインダをさらに含有することが好ましい。バインダについては、前記正極で例示した材料から選択できる。本工程により調製される固体電解質層形成用スラリーは、少なくとも上記硫化物固体電解質材料および上記分散媒を含有するものであるが、必要に応じて無極性溶媒やバインダー等の他の材料をさらに含有していても良い。なかでも、本工程においては、バインダーをさらに添加して固体電解質層形成用スラリーを調製することが好ましい。バインダーについては上述した「A.スラリー」に記載した内容と同様とすることができる。 The solid electrolyte layer-forming paste contains at least the halide solid electrolyte and the organic solvent, and if necessary, further contains other materials such as binders, thickeners, and fillers. good too. Among others, it is preferable to further contain a binder. The binder can be selected from the materials exemplified for the positive electrode. The solid electrolyte layer-forming slurry prepared in this step contains at least the sulfide solid electrolyte material and the dispersion medium, and if necessary, further contains other materials such as a nonpolar solvent and a binder. It's okay to be Among others, in this step, it is preferable to further add a binder to prepare the slurry for forming the solid electrolyte layer. The binder may be the same as described in "A. Slurry" above.

前記の固体電解質層形成用ペーストにおける前記ハロゲン化物固体電解質の含有量は、10質量%以上90質量%以下の範囲内であることが好ましく、40質量%以上70質量%以下の範囲内であることがより好ましい。 The content of the halide solid electrolyte in the solid electrolyte layer-forming paste is preferably in the range of 10% by mass or more and 90% by mass or less, and is in the range of 40% by mass or more and 70% by mass or less. is more preferred.

固体電解質層形成用ペーストは、例えば、金属箔、フッ素系樹脂シート等の剥離可能なもの、及び、電極合剤層等に塗布することができる。電極合剤層に塗布する場合は、正極合剤質層又は負極合剤層上に直接塗布することが可能となる。
固体電解質層形成用ペーストを塗布する方法としては、前述した正極合剤層形成用ペーストを塗布する方法と同様の方法を採用できる。また、固体電解質層形成用ペーストの塗布層の厚さは、目的に応じて適宜選択され得る。
The solid electrolyte layer-forming paste can be applied to, for example, a metal foil, a fluororesin sheet, or other releasable material, an electrode mixture layer, or the like. When applied to the electrode mixture layer, it can be applied directly onto the positive electrode mixture layer or the negative electrode mixture layer.
As a method of applying the solid electrolyte layer forming paste, the same method as the above-described method of applying the positive electrode mixture layer forming paste can be employed. In addition, the thickness of the coating layer of the solid electrolyte layer-forming paste can be appropriately selected according to the purpose.

固体電解質層形成用ペーストの塗布層を乾燥する方法としては、前述した正極合剤層形成用ペーストの塗布層を乾燥する方法と同様の方法を採用できる。また、本工程により形成される固体電解質層の厚さは、例えば、0.01μm以上1000μm以下の範囲内が好ましく、0.1μm以上200μm以下の範囲内がより好ましい。 As a method for drying the applied layer of the paste for forming the solid electrolyte layer, the same method as the method for drying the applied layer of the paste for forming the positive electrode mixture layer described above can be employed. Further, the thickness of the solid electrolyte layer formed by this step is preferably in the range of 0.01 μm to 1000 μm, and more preferably in the range of 0.1 μm to 200 μm.

本実施形態における固体電解質層の製造方法は、前記した工程の他に、任意の工程を有していても良い。このような工程としては、例えば、圧縮工程等を挙げることができる。圧縮工程を有することにより、高密度の固体電解質層を得ることができ、イオン伝導性の向上および固体電解質層の薄膜化による容量増加を図ることができる。 The method for manufacturing the solid electrolyte layer in the present embodiment may have arbitrary steps in addition to the steps described above. Examples of such a process include a compression process. By having a compression step, a high-density solid electrolyte layer can be obtained, and an increase in capacity can be achieved by improving ion conductivity and thinning the solid electrolyte layer.

(非水電解液)
前記の固体電解質と共に、公知の非水電解液を適宜併用してもよい。非水電解液は、固体電解質層と負極との間及び固体電解質層と正極との間の少なくとも一方に介在させることができ、正極、負極及び固体電解質層のいずれかに含まれた状態で存在してもよい。非水電解液は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解されている電解質塩とを含む。
(Non-aqueous electrolyte)
A known non-aqueous electrolyte may be appropriately used together with the solid electrolyte. The non-aqueous electrolyte can be interposed between at least one of the solid electrolyte layer and the negative electrode and between the solid electrolyte layer and the positive electrode, and exists in a state of being contained in any one of the positive electrode, the negative electrode, and the solid electrolyte layer. You may The non-aqueous electrolyte contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in this non-aqueous solvent.

非水溶媒としては、公知の非水溶媒の中から適宜選択できる。非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状カーボネート、カルボン酸エステル、リン酸エステル、スルホン酸エステル、エーテル、アミド、ニトリル等が挙げられる。非水溶媒として、これらの化合物に含まれる水素原子の一部がハロゲンに置換されたものを用いてもよい。 The non-aqueous solvent can be appropriately selected from known non-aqueous solvents. Non-aqueous solvents include cyclic carbonates, chain carbonates, carboxylic acid esters, phosphoric acid esters, sulfonic acid esters, ethers, amides, nitriles and the like. As the non-aqueous solvent, those in which some of the hydrogen atoms contained in these compounds are substituted with halogens may be used.

環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、クロロエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)、スチレンカーボネート、1-フェニルビニレンカーボネート、1,2-ジフェニルビニレンカーボネート等が挙げられる。これらの中でもECが好ましい。 Cyclic carbonates include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), vinylethylene carbonate (VEC), chloroethylene carbonate, fluoroethylene carbonate (FEC), and difluoroethylene carbonate. (DFEC), styrene carbonate, 1-phenylvinylene carbonate, 1,2-diphenylvinylene carbonate and the like. Among these, EC is preferred.

鎖状カーボネートとしては、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジフェニルカーボネート、トリフルオロエチルメチルカーボネート、ビス(トリフルオロエチル)カーボネート等が挙げられる。これらの中でもEMCが好ましい。 Chain carbonates include diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate (EMC), diphenyl carbonate, trifluoroethylmethyl carbonate, bis(trifluoroethyl) carbonate and the like. Among these, EMC is preferred.

非水溶媒として、環状カーボネート又は鎖状カーボネートを用いることが好ましく、環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用することがより好ましい。環状カーボネートを用いることで、電解質塩の解離を促進して非水電解液のイオン伝導度を向上させることができる。鎖状カーボネートを用いることで、非水電解液の粘度を低く抑えることができる。環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用する場合、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの体積比率(環状カーボネート:鎖状カーボネート)としては、例えば、5:95から50:50の範囲とすることが好ましい。 As the non-aqueous solvent, it is preferable to use a cyclic carbonate or a chain carbonate, and it is more preferable to use a combination of a cyclic carbonate and a chain carbonate. By using a cyclic carbonate, it is possible to promote the dissociation of the electrolyte salt and improve the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte. By using a chain carbonate, the viscosity of the non-aqueous electrolyte can be kept low. When a cyclic carbonate and a chain carbonate are used together, the volume ratio of the cyclic carbonate to the chain carbonate (cyclic carbonate:chain carbonate) is preferably in the range of, for example, 5:95 to 50:50.

電解質塩としては、公知の電解質塩から適宜選択できる。電解質塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、オニウム塩等が挙げられる。これらの中でもリチウム塩が好ましい。 The electrolyte salt can be appropriately selected from known electrolyte salts. Examples of electrolyte salts include lithium salts, sodium salts, potassium salts, magnesium salts, onium salts and the like. Among these, lithium salts are preferred.

リチウム塩としては、LiPF、LiPO、LiBF、LiClO、LiN(SOF)等の無機リチウム塩、リチウムビス(オキサレート)ボレート(LiBOB)、リチウムジフルオロオキサレートボレート(LiFOB)、リチウムビス(オキサレート)ジフルオロホスフェート(LiFOP)等のシュウ酸リチウム塩、LiSOCF、LiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(SO)、LiC(SOCF、LiC(SO等のハロゲン化炭化水素基を有するリチウム塩等が挙げられる。これらの中でも、無機リチウム塩が好ましく、LiPFがより好ましい。 Lithium salts include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , LiClO 4 and LiN(SO 2 F) 2 , lithium bis(oxalate) borate (LiBOB), lithium difluorooxalate borate (LiFOB). , lithium oxalate salts such as lithium bis ( oxalate) difluorophosphate (LiFOP), LiSO3CF3 , LiN( SO2CF3 ) 2 , LiN ( SO2C2F5 ) 2 , LiN( SO2CF3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), LiC(SO 2 CF 3 ) 3 , LiC(SO 2 C 2 F 5 ) 3 and other lithium salts having a halogenated hydrocarbon group. Among these, inorganic lithium salts are preferred, and LiPF6 is more preferred.

非水電解液における電解質塩の含有量は、20℃1気圧下において、0.1mol/dm以上2.5mol/dm以下であると好ましく、0.3mol/dm以上2.0mol/dm以下であるとより好ましく、0.5mol/dm以上1.7mol/dm以下であるとさらに好ましく、0.7mol/dm以上1.5mol/dm以下であると特に好ましい。電解質塩の含有量を上記の範囲とすることで、非水電解液のイオン伝導度を高めることができる。 The content of the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.1 mol/dm3 or more and 2.5 mol/dm3 or less, and 0.3 mol/ dm3 or more and 2.0 mol/dm3 or less at 20°C and 1 atm. It is more preferably 3 or less, more preferably 0.5 mol/dm 3 or more and 1.7 mol/dm 3 or less, and particularly preferably 0.7 mol/dm 3 or more and 1.5 mol/dm 3 or less. By setting the content of the electrolyte salt within the above range, the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte can be increased.

<固体電池の構成>
本実施形態の固体電池の形状については特に限定されるものではなく、例えば、円筒型電池、角型電池、扁平型電池、コイン型電池、ボタン型電池等が挙げられる。
図9に角型電池の一例としての固体電池1を示す。なお、同図は、容器内部を透視した図としている。固体電解質層を挟んで積層された正極及び負極を有する電極体2が角型の容器3に収納される。正極は正極リード41を介して正極端子4と電気的に接続されている。負極は負極リード51を介して負極端子5と電気的に接続されている。
<Structure of Solid Battery>
The shape of the solid-state battery of this embodiment is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical battery, a square battery, a flat battery, a coin battery, and a button battery.
FIG. 9 shows a solid battery 1 as an example of a square battery. In addition, the same figure is taken as the figure which saw through the inside of a container. An electrode body 2 having a positive electrode and a negative electrode laminated with a solid electrolyte layer sandwiched therebetween is housed in a rectangular container 3 . The positive electrode is electrically connected to the positive electrode terminal 4 via a positive electrode lead 41 . The negative electrode is electrically connected to the negative terminal 5 via a negative lead 51 .

<蓄電装置の構成>
本実施形態の固体電池は、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の自動車用電源、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器用電源、又は電力貯蔵用電源等に、複数の非水電解質蓄電素子1を集合して構成した蓄電ユニット(バッテリーモジュール)として搭載することができる。この場合、蓄電ユニットに含まれる少なくとも一つの固体電池に対して、本発明の技術が適用されていればよい。
図10に、電気的に接続された二以上の固体電池1が集合した蓄電ユニット20をさらに集合した蓄電装置30の一例を示す。蓄電装置30は、二以上の固体電池1を電気的に接続するバスバ(図示せず)、二以上の蓄電ユニット20を電気的に接続するバスバ(図示せず)等を備えていてもよい。蓄電ユニット20又は蓄電装置30は、一以上の固体電池の状態を監視する状態監視装置(図示せず)を備えていてもよい。
<Configuration of power storage device>
The solid-state battery of the present embodiment is a power source for automobiles such as electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV), and plug-in hybrid vehicles (PHEV), a power source for electronic devices such as personal computers and communication terminals, or a power source for power storage. For example, it can be mounted as a power storage unit (battery module) configured by assembling a plurality of non-aqueous electrolyte power storage elements 1 . In this case, the technology of the present invention may be applied to at least one solid-state battery included in the power storage unit.
FIG. 10 shows an example of a power storage device 30 in which power storage units 20 in which two or more electrically connected solid-state batteries 1 are assembled are further assembled. The power storage device 30 may include a bus bar (not shown) that electrically connects two or more solid-state batteries 1, a bus bar (not shown) that electrically connects two or more power storage units 20, and the like. The power storage unit 20 or power storage device 30 may include a state monitoring device (not shown) that monitors the state of one or more solid state batteries.

<固体電池の製造方法>
本実施形態における固体電池の製造方法は、公知の方法から適宜選択できる。当該製造方法は、例えば、前述した正極の製造方法により正極合剤層を形成し、負極の製造方法により負極合剤層を形成し、固体電解質層の製造方法により固体電解質層を形成し、固体電解質層を介して、正極合剤層を有する正極及び負極合剤層を有する負極を積層又は巻回することにより電極体を形成することを備える。
また、本実施形態における固体電池の製造方法においては、正極合剤層を形成した後、正極合剤層上に固体電解質層を形成し、前記正極合剤層及び固体電解質層の積層体と、別途、形成された負極合剤層とを用いて、固体電池を組み立ててもよく、又は、逆に、負極合剤層を形成した後、負極合剤層上に固体電解質層を形成し、前記負極合剤層及び固体電解質層の積層体と、別途、形成された正極合剤層とを用いて、固体電池を組み立ててもよい。
正極合剤層の形成、負極合剤層の形成、固体電解質層の形成の少なくともいずれかの工程に、前述した本実施形態が適用されていればよいが、すべての工程に適用されていることが好ましい。
<Method for manufacturing solid-state battery>
A method for manufacturing the solid-state battery in the present embodiment can be appropriately selected from known methods. In the manufacturing method, for example, a positive electrode mixture layer is formed by the above-described positive electrode manufacturing method, a negative electrode mixture layer is formed by the negative electrode manufacturing method, a solid electrolyte layer is formed by the solid electrolyte layer manufacturing method, and a solid The method includes forming an electrode body by laminating or winding a positive electrode having a positive electrode mixture layer and a negative electrode having a negative electrode mixture layer with an electrolyte layer interposed therebetween.
Further, in the method for manufacturing a solid battery according to the present embodiment, after forming a positive electrode mixture layer, a solid electrolyte layer is formed on the positive electrode mixture layer, and a laminate of the positive electrode mixture layer and the solid electrolyte layer, A solid battery may be assembled using the separately formed negative electrode mixture layer, or conversely, after forming the negative electrode mixture layer, the solid electrolyte layer is formed on the negative electrode mixture layer, and the solid electrolyte layer is formed on the negative electrode mixture layer. A solid battery may be assembled using a laminate of a negative electrode mixture layer and a solid electrolyte layer and a separately formed positive electrode mixture layer.
The above-described embodiment may be applied to at least one step of forming the positive electrode mixture layer, forming the negative electrode mixture layer, and forming the solid electrolyte layer, but it must be applied to all the steps. is preferred.

<その他の実施形態>
なお、本発明の固体電池は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成又は周知技術に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。また、ある実施形態の構成に対して周知技術を付加することができる。
<Other embodiments>
The solid-state battery of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the present invention. For example, the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment, and part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment or a known technique. Furthermore, some of the configurations of certain embodiments can be deleted. Also, well-known techniques can be added to the configuration of a certain embodiment.

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。本発明は以下の実施例に限定されない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. The invention is not limited to the following examples.

[実施例1]
(固体電解質の作製)
ハロゲン化物固体電解質として、LiYClを次のようにして作製した。露点-50℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内でYCl(純度99.99%、Aldrich製)及びLiCl(純度99.998%、Aldrich製)を、所定のモル比となるよう秤量して、乳鉢で混合し、Li、Y、及びClを含む組成物を準備した。上記組成物0.8gを、直径4mmのジルコニアボールが約700個入った密閉式の80mLジルコニアポットに投入した。遊星ボールミル(Premium line P-7、FRITSCH製)によって公転回転数510rpmで10時間メカノケミカル法による処理を行い、LiYClを得た。
[Example 1]
(Preparation of solid electrolyte)
As a halide solid electrolyte, Li 3 YCl 6 was produced as follows. YCl 3 (purity 99.99%, manufactured by Aldrich) and LiCl (purity 99.998%, manufactured by Aldrich) were weighed in a glove box in an argon atmosphere with a dew point of −50° C. or less so as to obtain a predetermined molar ratio, A composition containing Li, Y, and Cl was prepared by mixing in a mortar. 0.8 g of the above composition was put into a sealed 80 mL zirconia pot containing about 700 zirconia balls with a diameter of 4 mm. A planetary ball mill (Premium line P-7, manufactured by FRITSCH) was used for 10 hours at a revolution speed of 510 rpm for mechanochemical treatment to obtain Li 3 YCl 6 .

(固体電解質の有機溶媒に対する安定性評価)
得られたハロゲン化物固体電解質の有機溶媒に対する安定性評価を次のようにして行った。
有機溶媒として、ヘプタン、デカン、テトラリン、クメン、メシチレン、アニソール、ジブチルエーテル、ジイソブチルケトン、酪酸ブチルを準備した。
ハロゲン化物固体電解質が浸漬されるまで各有機溶媒を滴下し、自転・公転ミキサー(あわとり練太郎、シンキー製)を用いて、2000rpmで1分撹拌し、ペーストを作製した。得られたペーストを100℃で常圧乾燥を30分行い、その後、100℃で真空熱乾燥を30分行って、有機溶媒に対する安定性評価用試料粉末を得た。
ハロゲン化物固体電解質の有機溶媒に対する安定性評価用試料粉末を得る手順を示すフロー図を、図1に示す。
上記のようにして得た試料粉末について、前述した条件でエックス線回折測定を行った。得られた粉末エックス線回折図を図2に示す。この回折図から、リガク製のソフトウェアPDXLを使用して、自動読み込みで計算データを得て、2θ=31.5±0.5°のLiYClの回折ピークの強度及び2θ=30.0±0.6°のLiClの回折ピークの強度を読み取り、LiYClの回折ピークに対するLiClの回折ピークの強度比I(LiCl)/I(LiYCl)を算出した。
(Evaluation of stability of solid electrolyte against organic solvent)
The stability of the resulting halide solid electrolyte against organic solvents was evaluated as follows.
As organic solvents, heptane, decane, tetralin, cumene, mesitylene, anisole, dibutyl ether, diisobutyl ketone, and butyl butyrate were prepared.
Each organic solvent was added dropwise until the halide solid electrolyte was immersed, and the mixture was stirred at 2000 rpm for 1 minute using a rotation/revolution mixer (Awatori Mixer, manufactured by Thinky) to prepare a paste. The obtained paste was dried under normal pressure at 100° C. for 30 minutes and then vacuum heat dried at 100° C. for 30 minutes to obtain a sample powder for evaluating stability against organic solvents.
FIG. 1 shows a flow chart showing the procedure for obtaining a sample powder for evaluating the stability of a halide solid electrolyte in an organic solvent.
The sample powder obtained as described above was subjected to X-ray diffraction measurement under the conditions described above. The obtained powder X-ray diffraction pattern is shown in FIG. From this diffractogram, Rigaku's software PDXL was used to obtain calculated data by automatic reading . The intensity of the diffraction peak of LiCl at ±0.6° was read, and the intensity ratio I(LiCl)/I(Li 3 YCl 6 ) of the diffraction peak of LiCl to the diffraction peak of Li 3 YCl 6 was calculated.

(イオン伝導度の測定)
上記のようにして得た試料粉末について、次のようにして交流インピーダンスを測定してイオン伝導度を求めた。
露点-50℃以下のアルゴン雰囲気下で、内径10mmの粉体成型器に試料粉末を120mg投入したのちに、油圧プレスを用いて50MPa以下の圧力で一軸加圧成形した。圧力解放後に、試料の上面に集電体としてSUS316L粉末を120mg投入したのちに、再度油圧プレスを用いて50MPa以下の圧力で一軸加圧成形した。次に、試料の下面に集電体としてSUS316L粉末を120mg投入したのちに、360MPaの圧力で5分間一軸加圧成形することによりイオン伝導度測定用ペレットを得た。このイオン伝導度測定用ペレットをHSセル(宝泉製)内に挿入して、所定温度下で交流インピーダンス測定を行った。測定条件は、印加電圧振幅20mV、周波数範囲1MHzから100mHz、測定温度25℃とした。
(Measurement of ionic conductivity)
Regarding the sample powder obtained as described above, the ion conductivity was obtained by measuring the AC impedance as follows.
In an argon atmosphere with a dew point of −50° C. or less, 120 mg of the sample powder was placed in a powder molding machine with an inner diameter of 10 mm, and then uniaxially pressurized at a pressure of 50 MPa or less using a hydraulic press. After the pressure was released, 120 mg of SUS316L powder was put as a current collector on the upper surface of the sample, and then the hydraulic press was used again to carry out uniaxial pressure molding at a pressure of 50 MPa or less. Next, 120 mg of SUS316L powder as a current collector was added to the lower surface of the sample, and then uniaxial pressure molding was performed at a pressure of 360 MPa for 5 minutes to obtain pellets for ion conductivity measurement. This pellet for ion conductivity measurement was inserted into an HS cell (manufactured by Hosen), and AC impedance was measured at a predetermined temperature. The measurement conditions were an applied voltage amplitude of 20 mV, a frequency range of 1 MHz to 100 mHz, and a measurement temperature of 25°C.

実施例1の前記回折ピークの強度比I(LiCl)/I(LiYCl)、イオン伝導度を表1に示す。 Table 1 shows the intensity ratio I(LiCl)/I(Li 3 YCl 6 ) of the diffraction peaks of Example 1 and the ionic conductivity.

Figure 2023021918000002
Figure 2023021918000002

図2及び表1から、ハロゲン化物固体電解質がLiYClの場合、有機溶媒として、ジイソブチルケトン、酪酸ブチルを用いると、LiYClが分解してLiClが生成して、イオン伝導度が顕著に低下してしまうのに対して、有機溶媒として、ヘプタン、デカン、テトラリン、クメン、メシチレン、アニソール、ジブチルエーテルを用いると、LiYClの分解によるLiClの生成が抑制され、CuKα線を使用した粉末エックス線回折図における2θ=31.5±0.5°のLiYClに由来する最強の回折ピークに対する2θ=30.0±0.6°のLiClの最強の回折ピークの強度比I(LiCl)/I(LiYCl)が0.3以下になり、イオン伝導度の高い固体電解質が得られることがわかる。
すなわち、ハロゲン化物固体電解質がLiYClの場合、有機溶媒として、脂肪族炭化水素(ヘプタン、デカン)、環式有機化合物(テトラリン、クメン、メシチレン、アニソール)、及び炭素数が4以上の長鎖炭化水素基を2つ有する鎖状エーテル(ジブチルエーテル)を用いることにより、CuKα線を使用した粉末エックス線回折図におけるハロゲン化物固体電解質の結晶構造に由来する最強の回折ピークに対するLiX(LiCl)の最強の回折ピークの強度比が0.3以下である、有機溶媒を用いたペーストの塗布層である固体電解質層又は電極合剤層を得ることができる。ここで、LIX(LiCl)は、有機溶媒によりハロゲン化物固体電解質(LiYCl)が分解して生成したLIX(LiCl)である。
なお、有機溶媒としてジイソブチルケトン、酪酸ブチルを用いた場合、LiClに由来する回折ピークは観察されるが、LiYClに由来する回折ピークはほとんど観察されないから、ハロゲン化物固体電解質の結晶構造に由来する回折ピークに対するLiClの回折ピークの強度比は、算出することができなかった。
From FIG. 2 and Table 1, when the halide solid electrolyte is Li 3 YCl 6 , when diisobutyl ketone and butyl butyrate are used as the organic solvent, Li 3 YCl 6 is decomposed to form LiCl, and the ionic conductivity is reduced. In contrast, when heptane, decane, tetralin, cumene, mesitylene, anisole, or dibutyl ether is used as the organic solvent, the formation of LiCl due to the decomposition of Li 3 YCl 6 is suppressed, and the CuKα ray is reduced. Intensity ratio of the strongest diffraction peak of LiCl at 2θ = 30.0 ± 0.6° to the strongest diffraction peak derived from Li 3 YCl 6 at 2θ = 31.5 ± 0.5° in the powder X-ray diffractogram used It can be seen that I(LiCl)/I(Li 3 YCl 6 ) is 0.3 or less, and a solid electrolyte with high ionic conductivity can be obtained.
That is, when the halide solid electrolyte is Li 3 YCl 6 , aliphatic hydrocarbons (heptane, decane), cyclic organic compounds (tetralin, cumene, mesitylene, anisole), and long By using a chain ether (dibutyl ether) having two chain hydrocarbon groups, LiX (LiCl) for the strongest diffraction peak derived from the crystal structure of the halide solid electrolyte in the powder X-ray diffractogram using CuKα rays. It is possible to obtain a solid electrolyte layer or an electrode mixture layer, which is an applied layer of a paste using an organic solvent, in which the intensity ratio of the strongest diffraction peak is 0.3 or less. Here, LIX (LiCl) is LIX (LiCl) produced by decomposition of a halide solid electrolyte (Li 3 YCl 6 ) with an organic solvent.
When diisobutyl ketone or butyl butyrate is used as the organic solvent, a diffraction peak derived from LiCl is observed, but a diffraction peak derived from Li 3 YCl 6 is hardly observed. The intensity ratio of the LiCl diffraction peak to the derived diffraction peak could not be calculated.

[実施例2]
ハロゲン化物固体電解質として、LiInClを次のようにして作製した。露点-50℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内でInCl(純度99.999%、Aldrich製)及びLiCl(純度99.998%、Aldrich製)を、所定のモル比となるよう秤量して、乳鉢で混合し、Li、In、及びClを含む組成物を準備した。上記組成物0.8gを、直径4mmのジルコニアボールが約700個入った密閉式の80mLジルコニアポットに投入した。遊星ボールミル(Premium line P-7、FRITSCH製)によって公転回転数510rpmで10時間メカノケミカル法による処理を行い、LiInClを得た。
有機溶媒として、デカン、テトラリン、ジブチルエーテル、酪酸ブチルを用いた以外は、実施例1と同様にして、LiInClの有機溶媒に対する安定性評価用試料粉末を得た。
LiInClの試料粉末について、前述した条件でエックス線回折測定を行った。得られた粉末エックス線回折図を図3に示す。
また、実施例1と同様にして、交流インピーダンスを測定してイオン伝導度を求めた。
[Example 2]
Li 3 InCl 6 was prepared as follows as a halide solid electrolyte. InCl 3 (purity 99.999%, manufactured by Aldrich) and LiCl (purity 99.998%, manufactured by Aldrich) were weighed in a glove box in an argon atmosphere with a dew point of −50° C. or less so as to obtain a predetermined molar ratio, A composition containing Li, In, and Cl was prepared by mixing in a mortar. 0.8 g of the above composition was put into a sealed 80 mL zirconia pot containing about 700 zirconia balls with a diameter of 4 mm. A planetary ball mill (Premium line P-7, manufactured by FRITSCH) was used at a revolution speed of 510 rpm for 10 hours to obtain Li 3 InCl 6 by a mechanochemical process.
A sample powder for evaluating the stability of Li 3 InCl 6 to organic solvents was obtained in the same manner as in Example 1, except that decane, tetralin, dibutyl ether, and butyl butyrate were used as organic solvents.
A sample powder of Li 3 InCl 6 was subjected to X-ray diffraction measurement under the conditions described above. The obtained powder X-ray diffraction pattern is shown in FIG.
Also, in the same manner as in Example 1, the AC impedance was measured to obtain the ionic conductivity.

実施例2の前記回折ピーク強度の比I(LiCl)/I(LiInCl)、イオン伝導度を表2に示す。 Table 2 shows the diffraction peak intensity ratio I(LiCl)/I(Li 3 InCl 6 ) and the ionic conductivity of Example 2.

Figure 2023021918000003
Figure 2023021918000003

図3及び表2から、ハロゲン化物固体電解質がLiInClの場合、有機溶媒として酪酸ブチルを用いると、LiInClが分解してLiClが生成して、イオン伝導度が顕著に低下してしまうのに対して、有機溶媒としてデカン、テトラリン、ジブチルエーテルを用いると、LiInClの分解によるLiClの生成が抑制され、CuKα線を使用した粉末エックス線回折図における2θ=34.5±0.5°のLiInClに由来する最強の回折ピークに対する2θ=30.0±0.6°のLiClの最強の回折ピークの強度比I(LiCl)/I(LiInCl)が0.3以下になり、イオン伝導度の高い固体電解質が得られる(デカン、テトラリン、ジブチルエーテルを用いた場合、有機溶媒を用いない場合と同程度のイオン伝導度である)ことがわかる。
すなわち、ハロゲン化物固体電解質がLiInClの場合、LiYClの場合と同様に、有機溶媒として脂肪族炭化水素(デカン)、環式有機化合物(テトラリン)、及び炭素数が4以上の長鎖炭化水素基を2つ有する鎖状エーテル(ジブチルエーテル)を用いることにより、CuKα線を使用した粉末エックス線回折図におけるハロゲン化物固体電解質の結晶構造に由来する最強の回折ピークに対するLiX(LiCl)の最強の回折ピークの強度比が0.3以下である、有機溶媒を用いたペーストの塗布層である固体電解質層又は電極合剤層を得ることができる。ここで、LiX(LiCl)は、有機溶媒によりハロゲン化物固体電解質(LiInCl)が分解して生成したLiX(LiCl)である。
なお、有機溶媒としてデカン、テトラリン、ジブチルエーテルを用いた場合、2θが30°付近に回折ピークが観察されるが、溶媒への浸漬前の合成したままのハロゲン化物固体電解質にも、2θが30°付近に同程度の回折ピークが観察されるから、これは、LiInClに由来する回折ピークである。したがって、2θ=34.5±0.5°のLiInClに由来する最強の回折ピークに対する2θ=30±0.6°のLiClの最強の回折ピークの強度比I(LiCl)/I(LiInCl)を算出する場合、2θが30°付近の回折ピークはI(LiCl)に含めていない。
これに対して、酪酸ブチルを用いた場合には、2θが30°付近の回折ピークは、溶媒への浸漬前の合成したままのハロゲン化物固体電解質に観察される回折ピークの2倍以上になっているから、LiInClが分解して生成したLiClが存在しているといえる。
From FIG. 3 and Table 2, when the halide solid electrolyte is Li 3 InCl 6 , when butyl butyrate is used as the organic solvent, Li 3 InCl 6 is decomposed to form LiCl, resulting in a significant decrease in ionic conductivity. In contrast, when decane, tetralin, or dibutyl ether is used as an organic solvent, the formation of LiCl due to the decomposition of Li 3 InCl 6 is suppressed, and 2θ = 34.5 ± The intensity ratio I(LiCl)/I(Li 3 InCl 6 ) of the strongest diffraction peak of LiCl at 2θ=30.0±0.6° to the strongest diffraction peak derived from Li 3 InCl 6 at 0.5 ° is 0.3 or less, it can be seen that a solid electrolyte with high ionic conductivity can be obtained (when decane, tetralin, or dibutyl ether is used, the ionic conductivity is approximately the same as when no organic solvent is used).
That is, when the halide solid electrolyte is Li 3 InCl 6 , as in the case of Li 3 YCl 6 , an aliphatic hydrocarbon (decane), a cyclic organic compound (tetralin), and a By using a chain ether (dibutyl ether) having two long-chain hydrocarbon groups, LiX (LiCl) for the strongest diffraction peak derived from the crystal structure of the halide solid electrolyte in the powder X-ray diffractogram using CuKα rays. It is possible to obtain a solid electrolyte layer or an electrode mixture layer, which is an applied layer of a paste using an organic solvent, in which the intensity ratio of the strongest diffraction peak of is 0.3 or less. Here, LiX (LiCl) is LiX (LiCl) produced by decomposition of a halide solid electrolyte (Li 3 InCl 6 ) with an organic solvent.
When decane, tetralin, or dibutyl ether is used as an organic solvent, a diffraction peak is observed near 2θ of 30°. Since a similar diffraction peak is observed around °, this is a diffraction peak derived from Li 3 InCl 6 . Therefore, the intensity ratio I( LiCl )/I ( When calculating Li 3 InCl 6 ), the diffraction peak near 2θ of 30° is not included in I(LiCl).
In contrast, when butyl butyrate is used, the diffraction peak near 2θ of 30° is more than twice the diffraction peak observed in the as-synthesized halide solid electrolyte before immersion in the solvent. Therefore, it can be said that LiCl produced by decomposition of Li 3 InCl 6 is present.

[実施例3]
ハロゲン化物固体電解質として、LiZrClを次のようにして作製した。露点-50℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内でZrCl(純度99.99%、Aldrich製)及びLiCl(純度99.998%、Aldrich製)を、所定のモル比となるよう秤量して、乳鉢で混合し、Li、Zr、及びClを含む組成物を準備した。上記組成物0.8gを、直径4mmのジルコニアボールが約700個入った密閉式の80mLジルコニアポットに投入した。遊星ボールミル(Premium line P-7、FRITSCH製)によって公転回転数510rpmで10時間メカノケミカル法による処理を行い、LiZrClを得た。
有機溶媒として、デカン、テトラリン、酪酸ブチルを用いた以外は、実施例1と同様にして、LiZrClの有機溶媒に対する安定性評価用試料粉末を得た。
LiZrClの試料粉末について、前述した条件でエックス線回折測定を行った。得られた粉末エックス線回折図を図4に示す。
また、実施例1と同様にして、交流インピーダンスを測定してイオン伝導度を求めた。
[Example 3]
As a halide solid electrolyte, Li 2 ZrCl 6 was prepared as follows. ZrCl 4 (purity 99.99%, manufactured by Aldrich) and LiCl (purity 99.998%, manufactured by Aldrich) were weighed in a glove box in an argon atmosphere with a dew point of −50° C. or lower so as to obtain a predetermined molar ratio, A composition containing Li, Zr, and Cl was prepared by mixing in a mortar. 0.8 g of the above composition was put into a sealed 80 mL zirconia pot containing about 700 zirconia balls with a diameter of 4 mm. Mechanochemical treatment was performed for 10 hours at a revolution speed of 510 rpm using a planetary ball mill (Premium line P-7, manufactured by FRITSCH) to obtain Li 2 ZrCl 6 .
A sample powder for evaluating the stability of Li 2 ZrCl 6 to organic solvents was obtained in the same manner as in Example 1, except that decane, tetralin, and butyl butyrate were used as organic solvents.
The sample powder of Li 2 ZrCl 6 was subjected to X-ray diffraction measurement under the conditions described above. The obtained powder X-ray diffraction pattern is shown in FIG.
Also, in the same manner as in Example 1, the AC impedance was measured to obtain the ionic conductivity.

実施例3の前記回折ピーク強度の比I(LiCl)/I(LiZrCl)、イオン伝導度を表3に示す。 Table 3 shows the diffraction peak intensity ratio I(LiCl)/I(Li 2 ZrCl 6 ) and the ionic conductivity of Example 3.

Figure 2023021918000004
Figure 2023021918000004

図4及び表3から、ハロゲン化物固体電解質がLiZrClの場合、有機溶媒として酪酸ブチルを用いると、LiZrClが分解してLiClが生成して、イオン伝導度が顕著に低下してしまうのに対して、有機溶媒としてデカン、テトラリンを用いると、LiZrClの分解によるLiClの生成が抑制され、CuKα線を使用した粉末エックス線回折図における2θ=32.0°±0.5°のLiZrClに由来する最強の回折ピークに対する2θ=30.0±0.6°のLiClの最強の回折ピークの強度比I(LiCl)/I(LiZrCl)が0.3以下になり、イオン伝導度の高い固体電解質が得られる(デカン、テトラリンを用いた場合、有機溶媒を用いない場合と同程度のイオン伝導度である)ことがわかる。
すなわち、ハロゲン化物固体電解質がLiZrClの場合、LiYClの場合と同様に、有機溶媒として脂肪族炭化水素(デカン)、及び環式有機化合物(テトラリン)を用いることにより、CuKα線を使用した粉末エックス線回折図におけるハロゲン化物固体電解質の結晶構造に由来する最強の回折ピークに対するLiX(LiCl)の最強の回折ピークの強度比が0.3以下である、有機溶媒を用いたペーストの塗布層である固体電解質層又は電極合剤層を得ることができる。ここで、LiX(LiCl)は、有機溶媒によりハロゲン化物固体電解質(LiZrCl)が分解して生成したLiX(LiCl)である。
なお、有機溶媒として酪酸ブチルを用いた場合、LiClに由来する回折ピークは観察されるが、LiZrClに由来する回折ピークはほとんど観察されないから、ハロゲン化物固体電解質の結晶構造に由来する回折ピークに対するLiClの回折ピークの強度比は、算出することができなかった。
From FIG. 4 and Table 3, when the halide solid electrolyte is Li 2 ZrCl 6 , when butyl butyrate is used as the organic solvent, Li 2 ZrCl 6 is decomposed to form LiCl, resulting in a significant decrease in ionic conductivity. On the other hand, when decane or tetralin is used as the organic solvent, the formation of LiCl due to the decomposition of Li 2 ZrCl 6 is suppressed and 2θ=32.0°±0. The intensity ratio I(LiCl)/I(Li 2 ZrCl 6 ) of the strongest diffraction peak of LiCl at 2θ=30.0±0.6° to the strongest diffraction peak derived from Li 2 ZrCl 6 at 5° is 0.0. 3 or less, it can be seen that a solid electrolyte with high ionic conductivity can be obtained (when decane or tetralin is used, the ionic conductivity is about the same as when no organic solvent is used).
That is, when the halide solid electrolyte is Li 2 ZrCl 6 , similarly to the case of Li 3 YCl 6 , by using an aliphatic hydrocarbon (decane) and a cyclic organic compound (tetralin) as an organic solvent, CuKα ray The intensity ratio of the strongest diffraction peak of LiX (LiCl) to the strongest diffraction peak derived from the crystal structure of the halide solid electrolyte in the powder X-ray diffraction pattern using the organic solvent is 0.3 or less. A solid electrolyte layer or an electrode mixture layer, which is a coating layer, can be obtained. Here, LiX (LiCl) is LiX (LiCl) produced by decomposition of a halide solid electrolyte (Li 2 ZrCl 6 ) with an organic solvent.
When butyl butyrate is used as the organic solvent, a diffraction peak derived from LiCl is observed, but a diffraction peak derived from Li 2 ZrCl 6 is hardly observed, so diffraction derived from the crystal structure of the halide solid electrolyte The intensity ratio of the LiCl diffraction peak to peak could not be calculated.

[実施例4]
ハロゲン化物固体電解質として、Li3.20.8Mg0.2Clを次のようにして作製した。露点-50℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内でYCl(純度99.99%、Aldrich製)、LiCl(純度99.998%、Aldrich製)、及びMgCl(純度99.9%、Aldrich製)を、所定のモル比となるよう秤量して、乳鉢で混合し、Li、Y、Mg及びClを含む組成物を準備した。上記組成物0.8gを、直径4mmのジルコニアボールが約700個入った密閉式の80mLジルコニアポットに投入した。遊星ボールミル(Premium line P-7、FRITSCH製)によって公転回転数510rpmで10時間メカノケミカル法による処理を行い、Li3.20.8Mg0.2Clを得た。
有機溶媒として、デカン、テトラリン、ジブチルエーテルを用いた以外は、実施例1と同様にして、Li3.20.8Mg0.2Clの有機溶媒に対する安定性評価用試料粉末を得た。
Li3.20.8Mg0.2Clの試料粉末について、前述した条件でエックス線回折測定を行った。得られた粉末エックス線回折図を図5に示す。
また、実施例1と同様にして、交流インピーダンスを測定してイオン伝導度を求めた。
[Example 4]
As a halide solid electrolyte , Li3.2Y0.8Mg0.2Cl6 was prepared as follows . YCl 3 (purity 99.99%, manufactured by Aldrich), LiCl (purity 99.998%, manufactured by Aldrich), and MgCl 2 (purity 99.9%, manufactured by Aldrich) in an argon atmosphere glove box with a dew point of −50° C. or less ) were weighed to a predetermined molar ratio and mixed in a mortar to prepare a composition containing Li, Y, Mg and Cl. 0.8 g of the above composition was put into a sealed 80 mL zirconia pot containing about 700 zirconia balls with a diameter of 4 mm. A planetary ball mill (Premium line P-7, manufactured by FRITSCH) was used for 10 hours at a revolution speed of 510 rpm to obtain Li 3.2 Y 0.8 Mg 0.2 Cl 6 by a mechanochemical method.
A sample powder for evaluating the stability of Li 3.2 Y 0.8 Mg 0.2 Cl 6 in organic solvents was obtained in the same manner as in Example 1, except that decane, tetralin, and dibutyl ether were used as the organic solvent. rice field.
A sample powder of Li 3.2 Y 0.8 Mg 0.2 Cl 6 was subjected to X-ray diffraction measurement under the conditions described above. The obtained powder X-ray diffraction pattern is shown in FIG.
Also, in the same manner as in Example 1, the AC impedance was measured to obtain the ionic conductivity.

実施例4の前記回折ピーク強度の比I(LiCl)/I(Li3.20.8Mg0.2Cl)、イオン伝導度を表4に示す。 Table 4 shows the diffraction peak intensity ratio I(LiCl)/I(Li 3.2 Y 0.8 Mg 0.2 Cl 6 ) and the ionic conductivity of Example 4.

Figure 2023021918000005
Figure 2023021918000005

図5及び表4から、ハロゲン化物固体電解質がLi3.20.8Mg0.2Clの場合、有機溶媒としてデカン、テトラリン、ジブチルエーテルを用いると、Li3.20.8Mg0.2Clの分解によるLiClの生成が抑制され、CuKα線を使用した粉末エックス線回折図における2θ=34.0±0.5°のLi3.20.8Mg0.2Clに由来する最強の回折ピークに対する2θ=30.0±0.6°のLiClの最強の回折ピークの強度比I(LiCl)/I(Li3.20.8Mg0.2Cl)が0.3以下になり、イオン伝導度の高い固体電解質が得られる(デカン、テトラリン、ジブチルエーテルを用いた場合、有機溶媒を用いない場合と同程度のイオン伝導度である)ことがわかる。
すなわち、ハロゲン化物固体電解質がLi3.20.8Mg0.2Clの場合、LiYClの場合と同様に、有機溶媒として脂肪族炭化水素(デカン)、環式有機化合物(テトラリン)、及び炭素数が4以上の長鎖炭化水素基を2つ有する鎖状エーテル(ジブチルエーテル)を用いることにより、CuKα線を使用した粉末エックス線回折図におけるハロゲン化物固体電解質の結晶構造に由来する最強の回折ピークに対するLiX(LiCl)の最強の回折ピークの強度比が0.3以下である、有機溶媒を用いたペーストの塗布層である固体電解質層又は電極合剤層を得ることができる。
From FIG. 5 and Table 4, when the halide solid electrolyte is Li 3.2 Y 0.8 Mg 0.2 Cl 6 , Li 3.2 Y 0.8 Li3.2Y0.8Mg0.2Cl with 2θ = 34.0 ± 0.5° in a powder X - ray diffraction pattern using CuKα rays was suppressed by suppressing the formation of LiCl by decomposition of Mg0.2Cl6 . I(LiCl)/I( Li 3.2 Y 0.8 Mg 0.2 Cl 6 ) becomes 0.3 or less, and a solid electrolyte with high ionic conductivity can be obtained (when decane, tetralin, or dibutyl ether is used, the ionic conductivity is about the same as when no organic solvent is used). .
That is, when the halide solid electrolyte is Li 3.2 Y 0.8 Mg 0.2 Cl 6 , as in the case of Li 3 YCl 6 , an aliphatic hydrocarbon (decane) and a cyclic organic compound ( Tetralin), and a chain ether (dibutyl ether) having two long-chain hydrocarbon groups with 4 or more carbon atoms, derived from the crystal structure of the halide solid electrolyte in a powder X-ray diffraction diagram using CuKα rays It is possible to obtain a solid electrolyte layer or an electrode mixture layer, which is a paste coating layer using an organic solvent, in which the intensity ratio of the strongest diffraction peak of LiX (LiCl) to the strongest diffraction peak of LiX (LiCl) is 0.3 or less. .

[実施例5]
ハロゲン化物固体電解質として、Li3.20.8Ca0.2Clを次のようにして作製した。露点-50℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内でYCl(純度99.99%、Aldrich製)、LiCl(純度99.998%、Aldrich製)、及びCaCl(純度99.99%、Aldrich製)を、所定のモル比となるよう秤量して、乳鉢で混合し、Li、Y、Ca及びClを含む組成物を準備した。上記組成物0.8gを、直径4mmのジルコニアボールが約700個入った密閉式の80mLジルコニアポットに投入した。遊星ボールミル(Premium line P-7、FRITSCH製)によって公転回転数510rpmで10時間メカノケミカル法による処理を行い、Li3.20.8Ca0.2Clを得た。
有機溶媒として、デカン、テトラリン、ジブチルエーテルを用いた以外は、実施例1と同様にして、Li3.20.8Ca0.2Clの有機溶媒に対する安定性評価用試料粉末を得た。
Li3.20.8Ca0.2Clの試料粉末について、前述した条件でエックス線回折測定を行った。得られた粉末エックス線回折図を図6に示す。
また、実施例1と同様にして、交流インピーダンスを測定してイオン伝導度を求めた。
[Example 5]
As a halide solid electrolyte , Li3.2Y0.8Ca0.2Cl6 was prepared as follows . YCl 3 (purity 99.99%, manufactured by Aldrich), LiCl (purity 99.998%, manufactured by Aldrich), and CaCl 2 (purity 99.99%, manufactured by Aldrich) in an argon atmosphere glove box with a dew point of −50° C. or less ) were weighed to a predetermined molar ratio and mixed in a mortar to prepare a composition containing Li, Y, Ca and Cl. 0.8 g of the above composition was put into a sealed 80 mL zirconia pot containing about 700 zirconia balls with a diameter of 4 mm. A planetary ball mill (Premium line P-7, manufactured by FRITSCH) was used at a revolution speed of 510 rpm for 10 hours to obtain Li 3.2 Y 0.8 Ca 0.2 Cl 6 by a mechanochemical method.
A sample powder for evaluating the stability of Li 3.2 Y 0.8 Ca 0.2 Cl 6 in organic solvents was obtained in the same manner as in Example 1, except that decane, tetralin, and dibutyl ether were used as the organic solvent. rice field.
A sample powder of Li 3.2 Y 0.8 Ca 0.2 Cl 6 was subjected to X-ray diffraction measurement under the conditions described above. The obtained powder X-ray diffraction pattern is shown in FIG.
Also, in the same manner as in Example 1, the AC impedance was measured to obtain the ionic conductivity.

実施例5のイオン伝導度を表5に示す。 The ionic conductivity of Example 5 is shown in Table 5.

Figure 2023021918000006
Figure 2023021918000006

図6及び表5から、ハロゲン化物固体電解質がLi3.20.8Ca0.2Clの場合、有機溶媒としてデカン、テトラリン、ジブチルエーテルを用いると、CuKα線を使用した粉末エックス線回折図において、2θが30°付近、31°付近、35°付近、50°付近の回折ピークが有機溶媒浸漬前と同様に存在するから、Li3.20.8Ca0.2Clの分解によるLiClの生成が抑制され、有機溶媒への浸漬後も結晶構造及びイオン伝導度が維持されていることがわかる。
なお、図6に示されるように、Li3.20.8Ca0.2Clは、LiClの最強の回折ピーク(2θ=30.0±0.6°)と同じ位置に回折ピークが存在するから、強度比I(LiCl)/I(Li3.20.8Ca0.2Cl)を算出することができなかった。
しかし、CuKα線を使用した粉末エックス線回折図における2θ=30.0±0.6°の回折ピークは、デカン、テトラリン、ジブチルエーテルへの浸漬後に、有機溶媒浸漬前と比較して実質的に増大していないから、この回折ピークは、Li3.20.8Ca0.2Clに由来するものであり、Li3.20.8Ca0.2Clが分解して生成したLiClに由来するものは少ないといえる。したがって、Li3.20.8Ca0.2Clに由来する2θ=31°付近の最強の回折ピークに対するLiClに由来する2θ=30.0±0.6°の最強の回折ピークの強度比I(LiCl)/I(Li3.20.8Ca0.2Cl)は0.3以下になっている蓋然性が高い。
From FIG. 6 and Table 5, when the halide solid electrolyte is Li 3.2 Y 0.8 Ca 0.2 Cl 6 , when decane, tetralin, and dibutyl ether are used as the organic solvent, X-ray powder diffraction using CuKα rays In the figure, diffraction peaks at 2θ near 30°, 31°, 35°, and 50° are present in the same manner as before immersion in the organic solvent, indicating that Li 3.2 Y 0.8 Ca 0.2 Cl 6 It can be seen that the formation of LiCl due to decomposition was suppressed, and the crystal structure and ionic conductivity were maintained even after immersion in the organic solvent.
As shown in FIG. 6, Li 3.2 Y 0.8 Ca 0.2 Cl 6 has a diffraction peak at the same position as the strongest diffraction peak of LiCl (2θ=30.0±0.6°). , the intensity ratio I(LiCl)/I(Li 3.2 Y 0.8 Ca 0.2 Cl 6 ) could not be calculated.
However, the diffraction peak at 2θ = 30.0 ± 0.6 ° in the powder X-ray diffraction pattern using CuKα rays increased substantially after immersion in decane, tetralin, and dibutyl ether compared to before immersion in organic solvent. Therefore, this diffraction peak is derived from Li 3.2 Y 0.8 Ca 0.2 Cl 6 , which is produced by decomposition of Li 3.2 Y 0.8 Ca 0.2 Cl 6 It can be said that there are few substances derived from LiCl. Therefore, the strongest diffraction peak at 2θ = 30.0 ± 0.6° derived from LiCl relative to the strongest diffraction peak around 2θ = 31° derived from Li 3.2 Y 0.8 Ca 0.2 Cl 6 There is a high probability that the intensity ratio I(LiCl)/ I ( Li3.2Y0.8Ca0.2Cl6 ) is 0.3 or less .

[実施例6]
ハロゲン化物固体電解質として、Li0.8Fe0.2Clを次のようにして作製した。露点-50℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内でYCl(純度99.99%、Aldrich製)、LiCl(純度99.998%、Aldrich製)、及びFeCl(純度99.9%、Aldrich製)を、所定のモル比となるよう秤量して、乳鉢で混合し、Li、Y、Fe及びClを含む組成物を準備した。上記組成物0.8gを、直径4mmのジルコニアボールが約700個入った密閉式の80mLジルコニアポットに投入した。遊星ボールミル(Premium line P-7、FRITSCH製)によって公転回転数510rpmで10時間メカノケミカル法による処理を行い、Li0.8Fe0.2Clを得た。
有機溶媒として、デカン、テトラリン、ジブチルエーテルを用いた以外は、実施例1と同様にして、Li0.8Fe0.2Clの有機溶媒に対する安定性評価用試料粉末を得た。
Li0.8Fe0.2Clの試料粉末について、前述した条件でエックス線回折測定を行った。得られた粉末エックス線回折図を図7に示す。
また、実施例1と同様にして、交流インピーダンスを測定してイオン伝導度を求めた。
[Example 6]
As a halide solid electrolyte, Li 3 Y 0.8 Fe 0.2 Cl 6 was produced as follows. YCl 3 (purity 99.99%, manufactured by Aldrich), LiCl (purity 99.998%, manufactured by Aldrich), and FeCl 3 (purity 99.9%, manufactured by Aldrich) in an argon atmosphere glove box with a dew point of −50° C. or less ) were weighed to a predetermined molar ratio and mixed in a mortar to prepare a composition containing Li, Y, Fe and Cl. 0.8 g of the above composition was put into a sealed 80 mL zirconia pot containing about 700 zirconia balls with a diameter of 4 mm. Mechanochemical treatment was performed for 10 hours at a revolution speed of 510 rpm using a planetary ball mill (Premium line P-7, manufactured by FRITSCH) to obtain Li 3 Y 0.8 Fe 0.2 Cl 6 .
A sample powder for evaluating the stability of Li 3 Y 0.8 Fe 0.2 Cl 6 to organic solvents was obtained in the same manner as in Example 1, except that decane, tetralin, and dibutyl ether were used as the organic solvent.
A sample powder of Li 3 Y 0.8 Fe 0.2 Cl 6 was subjected to X-ray diffraction measurement under the conditions described above. The obtained powder X-ray diffraction pattern is shown in FIG.
Also, in the same manner as in Example 1, the AC impedance was measured to obtain the ionic conductivity.

実施例6のイオン伝導度を表6に示す。 The ionic conductivity of Example 6 is shown in Table 6.

Figure 2023021918000007
Figure 2023021918000007

図7及び表6から、ハロゲン化物固体電解質がLi0.8Fe0.2Clの場合、有機溶媒としてデカン、テトラリン、ジブチルエーテルを用いると、CuKα線を使用した粉末エックス線回折図において、2θが30°付近、31.5°付近、35°付近、50°付近の回折ピークが有機溶媒浸漬前と同様に存在するから、Li3.20.8Ca0.2Clの分解によるLiClの生成が抑制され、有機溶媒への浸漬後も結晶構造が維持されていることがわかる。ジブチルエーテルを除いて、有機溶媒への浸漬後もイオン伝導度が維持されている。
なお、図7に示されるように、Li0.8Fe0.2Clは、LiClの最強の回折ピーク(2θ=30.0±0.6°)と同じ位置に回折ピークが存在するから、強度比I(LiCl)/I(Li0.8Fe0.2Cl)を算出することができなかった。
しかし、CuKα線を使用した粉末エックス線回折図における2θ=30.0±0.6°の回折ピークは、デカン、テトラリン、ジブチルエーテルへの浸漬後に、有機溶媒浸漬前と比較して実質的に増大していないから、この回折ピークは、Li3.20.8Fe0.2Clに由来するものであり、Li3.20.8Fe0.2Clが分解して生成したLiClに由来するものは少ないといえる。したがって、Li3.20.8Fe0.2Clに由来する2θ=30.0±0.6°の最強の回折ピークに対するLiClに由来する2θ=30.0±0.6°の最強の回折ピークの強度比I(LiCl)/I(Li3.20.8Fe0.2Cl)は0.3以下になっている蓋然性が高い。
From FIG. 7 and Table 6, when the halide solid electrolyte is Li 3 Y 0.8 Fe 0.2 Cl 6 and decane, tetralin, and dibutyl ether are used as the organic solvent, the powder X-ray diffraction pattern using CuKα rays shows , 2θ near 30°, near 31.5°, near 35°, and near 50° exist in the same way as before immersion in the organic solvent, so that Li 3.2 Y 0.8 Ca 0.2 Cl 6 It can be seen that the formation of LiCl due to decomposition is suppressed and the crystal structure is maintained even after immersion in the organic solvent. The ionic conductivity is maintained after immersion in organic solvents, except for dibutyl ether.
As shown in FIG. 7, Li 3 Y 0.8 Fe 0.2 Cl 6 has a diffraction peak at the same position as the strongest diffraction peak of LiCl (2θ=30.0±0.6°). Therefore, the intensity ratio I(LiCl)/I(Li 3 Y 0.8 Fe 0.2 Cl 6 ) could not be calculated.
However, the diffraction peak at 2θ = 30.0 ± 0.6 ° in the powder X-ray diffraction pattern using CuKα rays increased substantially after immersion in decane, tetralin, and dibutyl ether compared to before immersion in organic solvent. Therefore, this diffraction peak is derived from Li 3.2 Y 0.8 Fe 0.2 Cl 6 , which is produced by decomposition of Li 3.2 Y 0.8 Fe 0.2 Cl 6 It can be said that there are few substances derived from LiCl. Therefore, the strongest diffraction peak at 2θ = 30.0 ± 0.6° derived from Li 3.2 Y 0.8 Fe 0.2 Cl There is a high probability that the intensity ratio I(LiCl)/I(Li 3.2 Y 0.8 Fe 0.2 Cl 6 ) of the strongest diffraction peak is 0.3 or less.

[実施例7]
正極合剤層に、ハロゲン化物固体電解質と有機溶媒を用いたペーストの塗布層を適用した固体電池の例を示す。
(固体電池の作製)
正極活物質として、LiNi0.5Co0.2Mn0.3(NCM523)を準備した。
固体電解質として、ハロゲン化物固体電解質LiYCl及び硫化物固体電解質LiPSClの2種混合固体電解質を準備した。
導電剤として、VGCF(登録商標:昭和電工製)を準備した。
バインダとして、スチレンブタジエンゴム(SBR)を準備した。
露点-50℃以下のアルゴン雰囲気のグローブボックス内で、NCM523と、LiYClと、LiPSClと、VGCFと、SBRとを混合した。ハロゲン化物固体電解質と硫化物固体電解質の割合は、質量比で1:4とした。この混合物を有機溶媒であるデカンと混練して、正極合剤層形成用ペーストを作製した。得られた正極合剤形成用ペーストを正極基材であるアルミニウム箔(平均厚さ20μm)上に、YBA型ベーカーアプリケーターを用いて有機溶媒を乾燥後の正極合剤層の目付が15mg・cm-2以上25mg・cm-2以下となるように塗布した。これを100℃のアルゴン雰囲気の乾燥機内で、常圧下で10分間、続いて減圧下で10分間乾燥させることで、正極基材上に正極合剤層を形成した。これを直径10mmの円形に打ち抜いて評価用の正極とした。
有機溶媒として、デカンの代わりに、酪酸ブチルを用いた正極合剤層形成用ペーストを正極基材に塗布して、乾燥させ、同様に、正極を作製した。
[Example 7]
An example of a solid battery in which a paste coating layer using a halide solid electrolyte and an organic solvent is applied to the positive electrode mixture layer is shown.
(Production of solid battery)
LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (NCM523) was prepared as a positive electrode active material.
As solid electrolytes, two mixed solid electrolytes of a halide solid electrolyte Li 3 YCl 6 and a sulfide solid electrolyte Li 6 PS 5 Cl were prepared.
As a conductive agent, VGCF (registered trademark: manufactured by Showa Denko) was prepared.
Styrene-butadiene rubber (SBR) was prepared as a binder.
NCM523, Li 3 YCl 6 , Li 6 PS 5 Cl, VGCF, and SBR were mixed in an argon atmosphere glove box with a dew point of −50° C. or less. The mass ratio of the halide solid electrolyte and the sulfide solid electrolyte was 1:4. This mixture was kneaded with decane, which is an organic solvent, to prepare a paste for forming a positive electrode mixture layer. The obtained positive electrode mixture forming paste was applied on an aluminum foil (average thickness of 20 μm) as a positive electrode substrate, and the organic solvent was dried using a YBA baker applicator . 2 or more and 25 mg·cm −2 or less. This was dried in an argon atmosphere dryer at 100° C. under normal pressure for 10 minutes and then under reduced pressure for 10 minutes to form a positive electrode material mixture layer on the positive electrode substrate. This was punched into a circle with a diameter of 10 mm to obtain a positive electrode for evaluation.
A positive electrode material mixture layer forming paste using butyl butyrate instead of decane as an organic solvent was applied to a positive electrode substrate and dried to prepare a positive electrode in the same manner.

次に、内径10mmのセラミックス製粉体成型器に、硫化物固体電解質(LiPSCl)を80mg投入し、油圧プレスを用いて100MPaの圧力で数秒間、一軸加圧成型し、固体電解質層を形成した。圧力解放後、固体電解質層の一方の面に、作製した上記正極を投入して、360MPaの圧力で5分間、一軸加圧成型することにより接合した。圧力解放後、正極の接合面とは反対側の面に、負極としてインジウム箔(平均厚さ300μm、直径8mm、ニラコ製)及びリチウム箔(平均厚さ300μm、直径6mm、本城金属製)、並びに負極基材としてSUS316箔(ニラコ製)を投入して、50MPaの圧力で数秒間、一軸加圧成型することにより接合した。これをセラミックス製粉体成型器から取り出すことで、固体電池を得た。 Next, 80 mg of a sulfide solid electrolyte (Li 6 PS 5 Cl) was put into a ceramic powder molding machine with an inner diameter of 10 mm, and uniaxial pressure molding was performed using a hydraulic press at a pressure of 100 MPa for several seconds to form a solid electrolyte layer. formed. After releasing the pressure, the prepared positive electrode was placed on one side of the solid electrolyte layer, and bonded by uniaxial pressure molding at a pressure of 360 MPa for 5 minutes. After releasing the pressure, an indium foil (average thickness of 300 μm, diameter of 8 mm, manufactured by Nilaco) and a lithium foil (average thickness of 300 μm, diameter of 6 mm, manufactured by Honjo Metal) were applied to the surface opposite to the bonding surface of the positive electrode. A SUS316 foil (manufactured by The Nilaco Corporation) was added as a negative electrode base material, and bonded by uniaxial pressure molding at a pressure of 50 MPa for several seconds. A solid battery was obtained by removing this from the ceramic powder molding machine.

(クーロン効率、抵抗値の測定)
得られた各固体電池について、以下の要領で初回充放電試験を行った。
80℃の下、充電電流0.1C、充電終止電圧3.75Vとして定電流定電圧充電を行った。充電の終了条件は、充電電流が0.025Cとなるまでとした。その後、10分間の休止期間を設けた。充電後、50℃の下、交流インピーダンス測定を行った。測定条件は、印加電圧振幅5mV、周波数範囲1MHzから10mHz、測定温度50℃とした。その後、80℃の下、放電電流0.1C、放電終止電圧2.25Vとして定電流放電を行った。その後、10分間の休止期間を設けた。
初回充放電における充電電気量、放電容量、初回充放電における充電電気量に対する放電容量の比であるクーロン効率、及び交流インピーダンス測定における10Hzにおける抵抗値を求めた。結果及び初回充放電における充放電曲線を図8に示す。
(Coulomb efficiency, resistance measurement)
An initial charge/discharge test was performed on each of the obtained solid-state batteries in the following manner.
Constant-current and constant-voltage charging was performed at 80° C. with a charging current of 0.1 C and a charge termination voltage of 3.75 V. The charging termination condition was until the charging current reached 0.025C. A rest period of 10 minutes was then provided. After charging, an AC impedance measurement was performed at 50°C. The measurement conditions were an applied voltage amplitude of 5 mV, a frequency range of 1 MHz to 10 mHz, and a measurement temperature of 50°C. Thereafter, constant current discharge was performed at 80° C. with a discharge current of 0.1 C and a discharge final voltage of 2.25 V. A rest period of 10 minutes was then provided.
The charge quantity of electricity in the initial charge and discharge, the discharge capacity, the coulombic efficiency which is the ratio of the discharge capacity to the charge quantity of charge in the initial charge and discharge, and the resistance value at 10 3 Hz in the AC impedance measurement were obtained. FIG. 8 shows the results and the charge/discharge curves in the initial charge/discharge.

図8から、正極合剤層にハロゲン化物固体電解質としてLiYClを含有する場合、有機溶媒としてデカンを含有するペーストの塗布層である正極合剤層を有する固体電池の方が、有機溶媒として酪酸ブチルを含有するペーストの塗布層である正極合剤層を有する固体電池よりも、放電容量が大きくなり、クーロン効率も高いことがわかる。初回充電後の抵抗値は、有機溶媒としてデカンを用いた場合、酪酸ブチルを用いた場合よりも顕著に小さく、このことから、LiYClの分解によるLiClの生成が抑制され、イオン伝導度の高い正極合剤層が得られたと考えられる。 From FIG. 8 , when the positive electrode mixture layer contains Li 3 YCl 6 as a halide solid electrolyte, the solid battery having the positive electrode mixture layer, which is a paste coating layer containing decane as an organic solvent, has a higher organic solvent It can be seen that the discharge capacity is larger and the coulombic efficiency is higher than that of the solid battery having the positive electrode mixture layer, which is the applied layer of the paste containing butyl butyrate. The resistance value after the first charge is significantly smaller when decane is used as the organic solvent than when butyl butyrate is used. It is thought that a positive electrode mixture layer with a high

本発明の一側面に係るペースト、このペーストの塗布層である固体電解質層又は電極合剤層によれば、ハロゲン化物固体電解質が分解してハロゲン化リチウムを生成することが抑制され、イオン伝導度の高い固体電解質層又は電極合剤層を有する固体電池を提供することができる。これは、ハイブリッド自動車用、プラグインハイブリッド自動車用、電気自動車用の固体電池として有用である。 According to the paste according to one aspect of the present invention, and the solid electrolyte layer or electrode mixture layer that is the coating layer of this paste, the decomposition of the halide solid electrolyte to produce lithium halide is suppressed, and the ionic conductivity It is possible to provide a solid battery having a solid electrolyte layer or an electrode mixture layer with a high . This is useful as a solid-state battery for hybrid vehicles, plug-in hybrid vehicles, and electric vehicles.

1 固体電池
2 電極体
3 容器
4 正極端子
41 正極リード
5 負極端子
51 負極リード
20 蓄電ユニット
30 蓄電装置
1 solid battery 2 electrode body 3 container 4 positive electrode terminal 41 positive electrode lead 5 negative electrode terminal 51 negative electrode lead 20 power storage unit 30 power storage device

Claims (13)

ハロゲン化物固体電解質及び有機溶媒を含有し、前記ハロゲン化物固体電解質は、LiとMとX(但し、MはLi以外の金属元素及び半金属元素からなる群より選択される少なくとも1種、XはF、Cl、Br、及びIからなる群より選択される少なくとも1種)とから構成されるハロゲン化物を含み、前記有機溶媒は、脂肪族炭化水素、環式有機化合物、炭素数が4以上の長鎖炭化水素基を2つ有する鎖状エーテル、及び環状エーテルから選択される少なくとも1種を含む、ペースト。 It contains a halide solid electrolyte and an organic solvent, and the halide solid electrolyte contains Li, M and X (wherein M is at least one selected from the group consisting of metal elements and metalloid elements other than Li, X is At least one selected from the group consisting of F, Cl, Br, and I), and the organic solvent includes an aliphatic hydrocarbon, a cyclic organic compound, and a compound having 4 or more carbon atoms. A paste containing at least one selected from chain ethers having two long-chain hydrocarbon groups and cyclic ethers. 前記ハロゲン化物のMは、周期律表の2族から15族の元素である、請求項1に記載のペースト。 2. The paste of claim 1, wherein M of the halide is an element from Groups 2 to 15 of the Periodic Table. 前記ハロゲン化物のMは、Y、In、Zr、Mg、Ca、及びFeからなる群より選択される1種以上である、請求項2に記載のペースト。 3. The paste according to claim 2, wherein the halide M is one or more selected from the group consisting of Y, In, Zr, Mg, Ca, and Fe. 前記有機溶媒は、脂肪族炭化水素を含み、前記脂肪族炭化水素が、炭素数7以上の長鎖炭化水素基を有する、請求項1に記載のペースト。 The paste according to claim 1, wherein the organic solvent contains an aliphatic hydrocarbon, and the aliphatic hydrocarbon has a long-chain hydrocarbon group with 7 or more carbon atoms. 前記脂肪族炭化水素が、ヘプタン、及びデカンから選択される1種以上である、請求項4に記載のペースト。 The paste according to claim 4, wherein the aliphatic hydrocarbon is one or more selected from heptane and decane. 前記有機溶媒は、環式有機化合物を含み、前記環式有機化合物が、芳香族化合物である、請求項1に記載のペースト。 The paste according to claim 1, wherein the organic solvent comprises a cyclic organic compound, and the cyclic organic compound is an aromatic compound. 前記芳香族化合物が、テトラリン、クメン、メシチレン、及びアニソールからなる群より選択される1種以上である、請求項6に記載のペースト。 7. The paste according to claim 6, wherein the aromatic compound is one or more selected from the group consisting of tetralin, cumene, mesitylene, and anisole. 前記有機溶媒は、炭素数が4以上の長鎖炭化水素基を2つ有する鎖状エーテル、又は環状エーテルを含み、前記炭素数が4以上の長鎖炭化水素基を2つ有する鎖状エーテルが、ジブチルエーテル、ジペンチルエーテル、前記環状エーテルがテトラヒドロフランからなる群より選択される1種以上である、請求項1に記載のペースト。 The organic solvent includes a chain ether having two long-chain hydrocarbon groups having 4 or more carbon atoms or a cyclic ether, and the chain ether having two long-chain hydrocarbon groups having 4 or more carbon atoms is , dibutyl ether, dipentyl ether, the cyclic ether is one or more selected from the group consisting of tetrahydrofuran. 請求項1から8の何れか1項に記載のペーストの塗布層である、固体電解質層又は電極合剤層。 A solid electrolyte layer or an electrode mixture layer, which is a coating layer of the paste according to any one of claims 1 to 8. 請求項9に記載の固体電解質層又は電極合剤層を有する固体電池。 A solid battery comprising the solid electrolyte layer or electrode mixture layer according to claim 9 . LiとMとX(但し、MはLi以外の金属元素及び半金属元素からなる群より選択される少なくとも1種、XはF、Cl、Br、及びIからなる群より選択される少なくとも1種)とから構成されるハロゲン化物を含むハロゲン化物固体電解質を含有し、CuKα線を使用した粉末エックス線回折図における前記ハロゲン化物固体電解質の結晶構造に由来する最強の回折ピークに対するLiXの最強の回折ピークの強度比が0.3以下である、固体電解質層又は電極合剤層。 Li, M and X (wherein M is at least one selected from the group consisting of metal elements and metalloid elements other than Li, X is at least one selected from the group consisting of F, Cl, Br, and I ) and the strongest diffraction peak of LiX relative to the strongest diffraction peak derived from the crystal structure of the halide solid electrolyte in a powder X-ray diffraction diagram using CuKα rays A solid electrolyte layer or an electrode mixture layer having a strength ratio of 0.3 or less. 前記ハロゲン化物のMは、Y、In、Zr、Mg、Ca、及びFeからなる群より選択される1種以上である、請求項11に記載の固体電解質層又は電極合剤層。 12. The solid electrolyte layer or electrode mixture layer according to claim 11, wherein M of said halide is one or more selected from the group consisting of Y, In, Zr, Mg, Ca and Fe. 請求項11又は12に記載の固体電解質層又は電極合剤層を有する固体電池。 A solid battery comprising the solid electrolyte layer or electrode mixture layer according to claim 11 or 12.
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