JP2023038432A - All-solid-state battery - Google Patents

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宏典 土江
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Abstract

To provide an all-solid-state battery capable of suppressing the deterioration of characteristics due to moisture entering inside the all-solid-state battery, the all-solid-state battery of the present invention relating to the goals 12, 3, 7 and 11 of the SDGs.SOLUTION: An all-solid-state battery of the present invention is characterized in that an electrode laminate including a positive electrode, a negative electrode and a solid electrolyte layer disposed between the positive electrode and the negative electrode is enclosed inside an exterior body, and particles (A) of a sulfide-based solid electrolyte are disposed in a void part inside the exterior body. In the all-solid-state battery of the present invention, it is preferable that at least one of the positive electrode, the negative electrode and the solid electrolyte layer constituting the electrode laminate contains a sulfide-based solid electrolyte.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、内部に侵入する水分による特性低下を抑制し得る全固体電池に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an all-solid-state battery capable of suppressing deterioration of characteristics due to moisture intruding into the battery.

近年、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータなどのポータブル電子機器の発達や、電気自動車の実用化などに伴い、小型・軽量で、かつ高容量・高エネルギー密度の電池が必要とされるようになってきている。 In recent years, with the development of portable electronic devices such as mobile phones and notebook personal computers, and the commercialization of electric vehicles, there is a growing need for compact, lightweight, high-capacity, high-energy-density batteries. ing.

現在、この要求に応え得るリチウム電池、特にリチウムイオン電池では、非水電解質として有機溶媒とリチウム塩とを含む有機電解液が用いられている。 At present, lithium batteries, particularly lithium ion batteries, which can meet this demand, use an organic electrolytic solution containing an organic solvent and a lithium salt as a non-aqueous electrolyte.

そして、リチウムイオン電池の適用機器のさらなる発達に伴って、リチウムイオン電池のさらなる長寿命化・高容量化・高エネルギー密度化が求められていると共に、長寿命化・高容量化・高エネルギー密度化したリチウムイオン電池の信頼性も高く求められている。 With the further development of lithium-ion battery application equipment, there is a demand for longer life, higher capacity, and higher energy density of lithium-ion batteries. Reliability of the lithium-ion battery is also highly demanded.

しかし、リチウムイオン電池に用いられている有機電解液は、可燃性物質である有機溶媒を含んでいるため、電池に短絡などの異常事態が発生した際に、有機電解液が異常発熱する可能性がある。また、近年のリチウムイオン電池の高エネルギー密度化および有機電解液中の有機溶媒量の増加傾向に伴い、より一層リチウムイオン電池の信頼性が求められている。 However, since the organic electrolyte used in lithium-ion batteries contains an organic solvent, which is a combustible substance, there is a possibility that the organic electrolyte will generate abnormal heat when an abnormal situation such as a short circuit occurs in the battery. There is In addition, with the recent trends toward higher energy densities in lithium ion batteries and an increase in the amount of organic solvents in organic electrolytes, the reliability of lithium ion batteries is required to be even higher.

以上のような状況において、有機溶媒を用いない全固体型のリチウム電池(全固体電池)が注目されている。全固体電池は、従来の有機溶媒系電解質に代えて、有機溶媒を用いない固体電解質の成形体を用いるものであり、固体電解質の異常発熱の虞がなく、高い安全性を備えている。 Under the circumstances described above, an all-solid-state lithium battery (all-solid-state battery) that does not use an organic solvent has attracted attention. The all-solid-state battery uses a molded body of a solid electrolyte that does not use an organic solvent instead of a conventional organic solvent-based electrolyte, and has a high degree of safety without the risk of abnormal heat generation of the solid electrolyte.

また、全固体電池は、高い安全性だけではなく、高い信頼性および高い耐環境性を有し、かつ長寿命であるため、社会の発展に寄与すると同時に安心、安全にも貢献し続けることができるメンテナンスフリーの電池として期待されている。全固体電池の社会への提供により、国際連合が制定する持続可能な開発目標(SDGs)の17の目標のうち、目標12(持続可能な生産消費形態を確保する)、目標3(あらゆる年齢のすべての人々の健康的な生活を確保し、福祉を促進する)、目標7(すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する)、および目標11〔包摂的で安全かつ強靭(レジリエント)で持続可能な都市および人間居住を実現する〕の達成に貢献することができる。 All-solid-state batteries are not only highly safe, but also highly reliable, highly resistant to environmental conditions, and have a long life. It is expected to be a maintenance-free battery that can By providing all-solid-state batteries to society, among the 17 Sustainable Development Goals (SDGs) established by the United Nations, Goal 12 (Ensure sustainable production and consumption patterns), Goal 3 (All ages Goal 7 (Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy for all) and Goal 11 (Ensure healthy lives and promote well-being for all); to realize safe, resilient and sustainable cities and human settlements].

なお、全固体電池においても、種々の改良が試みられており、例えば、特許文献1には、正極および負極のうちのいずれか一方の電極を固体電解質層で覆うことで、電池の製造時に、正極や負極から脱離する活物質粒子によって、正極と負極との間に介在する電解質層が汚染されて引き起こされる短絡を防止する技術が提案されている。 Various improvements have been attempted in all-solid-state batteries as well. Techniques have been proposed for preventing short circuits caused by contamination of an electrolyte layer interposed between a positive electrode and a negative electrode by active material particles detached from the positive electrode and the negative electrode.

ところで、リチウム電池においては、内部に侵入する水分によって内部抵抗の増大や容量低下といった各種特性の低下が生じる問題があり、このような問題の発生を防止することの要請がある。 By the way, in lithium batteries, there is a problem that various characteristics such as an increase in internal resistance and a decrease in capacity are caused by moisture intruding into the battery, and there is a demand to prevent such problems from occurring.

例えば、特許文献2には、金属容器に比して外部の水分が内部に侵入しやすい合成樹脂製のハウジング(外装体)を用い、また、例えば支持電解質と溶媒とゲル化のための高分子とを含む非流動性電解質層を用いた電池において、内部に吸湿剤を配置することで、前記のような問題の発生を回避する技術が提案されている。 For example, in Patent Document 2, a housing (exterior body) made of synthetic resin, into which external moisture is more likely to enter than a metal container, is used. In a battery using a non-fluid electrolyte layer containing , a technique has been proposed for avoiding the occurrence of the above problems by arranging a moisture absorbent inside.

しかしながら、溶媒を含む電解質を有する電池においては、吸湿剤を構成する元素の一部が溶媒中に溶出し、内部に配置した吸湿剤に起因して特性低下が生じることが懸念される。また、吸湿剤の表面が溶媒で濡れることにより、吸湿機能を生じなくなる虞もある。 However, in a battery having an electrolyte containing a solvent, there is concern that part of the elements constituting the hygroscopic agent will be eluted into the solvent, resulting in deterioration of characteristics due to the hygroscopic agent placed inside. In addition, there is a possibility that the surface of the hygroscopic agent will become wet with the solvent, thereby failing to function as a hygroscopic agent.

特開2009-64644号公報JP 2009-64644 A 特開2000-243357号公報JP-A-2000-243357

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内部に侵入する水分による特性低下を抑制し得る全固体電池を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an all-solid-state battery capable of suppressing deterioration of characteristics caused by moisture intruding into the battery.

本発明の全固体電池は、正極、負極、および前記正極と前記負極との間に配置された固体電解質層を有する電極積層体が、外装体の内部に封入されており、前記外装体内部の空隙部分に、硫化物系固体電解質の粒子(A)が配置されていることを特徴とするものである。 In the all-solid-state battery of the present invention, an electrode laminate having a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte layer disposed between the positive electrode and the negative electrode is enclosed in an exterior body, and the inside of the exterior body It is characterized in that particles (A) of a sulfide-based solid electrolyte are arranged in the void portions.

本発明によれば、内部に侵入する水分による特性低下を抑制し得る全固体電池を提供することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide an all-solid-state battery capable of suppressing deterioration in characteristics due to moisture intruding inside.

本発明の全固体電池の一例を模式的に表す縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of an all-solid-state battery of the present invention; FIG.

本発明の全固体電池は、正極、負極、および前記正極と前記負極との間に配置された固体電解質層を有する電極積層体が、外装体の内部に封入されたものであり、さらに、外装体内部の空隙部分、すなわち、全固体電池の外装体に収容される電極積層体などの構成要素が配置されていない隙間となる部分に、硫化物系固体電解質の粒子(A)が配置されているものである。 In the all-solid-state battery of the present invention, an electrode laminate having a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte layer disposed between the positive electrode and the negative electrode is enclosed in an exterior body. Particles (A) of the sulfide-based solid electrolyte are arranged in the void part inside the body, that is, in the gap where the constituent elements such as the electrode laminate housed in the exterior body of the all-solid-state battery are not arranged. There is.

硫化物系固体電解質は水分を吸収して反応しやすいことから、例えば全固体電池の固体電解質層や電極に含有させた場合、この反応によって硫化物系固体電解質の機能が損なわれるために、電池特性が低下する虞がある。しかし、硫化物系固体電解質の粒子(A)を、固体電解質層や電極以外の、外装体の内部の空隙部分に配置した場合には、前記粒子(A)が外装体内の水分を吸収することで、固体電解質層および電極に含まれる、固体電解質や活物質の劣化を引き起こす水分の量を減らすことができる。また、硫化物系固体電解質の粒子(A)自体は、固体電解質層や電極の機能には関わらないため、粒子(A)が水分で劣化しても、電池特性が低下しない。これにより、本発明の全固体電池では、内部に侵入する水分による特性低下の抑制が可能となる。 Since sulfide-based solid electrolytes tend to absorb moisture and react easily, for example, when they are contained in the solid electrolyte layer or electrodes of an all-solid-state battery, the reaction impairs the function of the sulfide-based solid electrolyte. There is a possibility that the characteristics may deteriorate. However, when the particles (A) of the sulfide-based solid electrolyte are placed in the voids inside the exterior body other than the solid electrolyte layer and the electrodes, the particles (A) absorb moisture in the exterior body. , it is possible to reduce the amount of water contained in the solid electrolyte layer and electrodes, which causes deterioration of the solid electrolyte and the active material. In addition, since the particles (A) of the sulfide-based solid electrolyte themselves do not affect the functions of the solid electrolyte layer and the electrode, even if the particles (A) are degraded by moisture, the battery characteristics do not deteriorate. As a result, in the all-solid-state battery of the present invention, it is possible to suppress deterioration in characteristics due to moisture that penetrates inside.

硫化物系固体電解質の粒子(A)としては、LiS-P、LiS-SiS、LiS-P-GeS、LiS-B系ガラスなどの粒子が挙げられる他、近年、リチウムイオン伝導性が高いものとして注目されているthio-LISICON型のもの〔Li10GeP12、Li9.54Si1.741.4411.7Cl0.3などの、Li12-12a-b+c+6d-e 3+a-b-c-d 12-e(ただし、MはSi、GeまたはSn、MはPまたはV、MはAl、Ga、YまたはSb、MはZn、Ca、またはBa、MはSまたはSおよびOのいずれかであり、XはF、Cl、BrまたはI、0≦a<3、0≦b+c+d≦3、0≦e≦3〕や、アルジロダイト型のもの〔LiPSClなどの、Li7-f+gPS6-xClx+y(ただし、0.05≦f≦0.9、-3.0f+1.8≦g≦-3.0f+5.7)で表されるもの、Li7-hPS6-hClBr(ただし、h=i+j、0<h≦1.8、0.1≦i/j≦10.0)で表されるものなど〕などの粒子も使用することができる。 Sulfide solid electrolyte particles (A) include Li 2 SP 2 S 5 , Li 2 S—SiS 2 , Li 2 SP 2 S 5 —GeS 2 , Li 2 S—B 2 S 3 system In addition to particles such as glass, thio-LISICON type particles [Li 10 GeP 2 S 12 , Li 9.54 Si 1.74 P 1.44 S], which have recently attracted attention as having high lithium ion conductivity Li 12-12a-b+c+6d-e M 1 3+a-b-c-d M 2 b M 3 c M 4 d M 5 12-e X e , such as 11.7 Cl 0.3 , where M 1 is Si , Ge or Sn, M2 is P or V, M3 is Al, Ga, Y or Sb, M4 is Zn, Ca, or Ba, M5 is either S or S and O, X is F , Cl , Br or I ; (provided that 0.05≦f≦0.9, −3.0f+1.8≦g≦−3.0f+5.7), Li 7-h PS 6-h Cl i Br j (provided that h=i+j, 0<h≦1.8, 0.1≦i/j≦10.0)] can also be used.

硫化物系固体電解質の粒子(A)は粒子状であることで、全固体電池の外装体内部の水分を効率よく吸収することができる。粒子(A)は、その形状については特に制限はなく、一次粒子および二次粒子のいずれでもよいが、その比表面積が、0.7m/g以上であることが好ましく、5.0m/g以上であることがより好ましい。このような比表面積を有する粒子(A)であれば、全固体電池の外装体内部の水分を、より効率よく吸収することができる。 Since the particles (A) of the sulfide-based solid electrolyte are in the form of particles, they can efficiently absorb moisture inside the exterior body of the all-solid-state battery. Particles (A) are not particularly limited in shape , and may be either primary particles or secondary particles. g or more is more preferable. Particles (A) having such a specific surface area can more efficiently absorb moisture inside the exterior body of the all-solid-state battery.

硫化物系固体電解質の粒子(A)の比表面積の調整は、例えば粒子(A)の平均粒子径を調節することで可能である。ただし、比表面積を大きくしすぎると、粒子径が小さくなりすぎて取り扱い性が低下するなどの理由から、硫化物系固体電解質の粒子(A)の比表面積は、30m/g以下であることが好ましい。 The specific surface area of the particles (A) of the sulfide-based solid electrolyte can be adjusted, for example, by adjusting the average particle size of the particles (A). However, if the specific surface area is made too large , the particle diameter becomes too small and the handleability is deteriorated. is preferred.

本明細書でいう硫化物系固体電解質の粒子(A)の比表面積は、日本産業規格(JIS) K 6217に準じた、BET法によって求められる値であり、例えば、窒素吸着法による比表面積測定装置(Mountech社製「Macsorb HM modele-1201」)を用いて測定することができる。 The specific surface area of the particles (A) of the sulfide-based solid electrolyte referred to in this specification is a value determined by the BET method according to Japanese Industrial Standards (JIS) K 6217. For example, the specific surface area is measured by the nitrogen adsorption method. It can be measured using an apparatus ("Macsorb HM model-1201" manufactured by Mountech).

なお、硫化物系固体電解質の粒子(A)の平均粒子径は、0.1~5.0μmであることが好ましい。 The average particle size of the particles (A) of the sulfide-based solid electrolyte is preferably 0.1 to 5.0 μm.

図1に本発明の全固体電池の一例を模式的に表す縦断面図を示す。図1に示す全固体電池1は、外装缶3と封口缶4とガスケット5とからなるコイン形(ボタン形ともいう)の外装体を有し、その内部に、正極21、負極22および正極21と負極22との間に介在する固体電解質層23を有するペレット状の電極積層体2が封入された形状のものである。すなわち、全固体電池1において、封口缶4は、外装缶3の開口部にガスケット5を介して嵌合しており、外装缶3の開口端部が内方に締め付けられ、これによりガスケット5が封口缶4に当接することで、外装缶3の開口部が封口されて電池内部が密閉構造となっている。そして、外装缶3は正極端子を兼ね、封口缶4は負極端子を兼ねている。なお、図1に示す全固体電池1においては、電極積層体2の正極21が外装缶3と接し、負極22が封口缶4と接するように収容されているが、本発明の全固体電池においては、正極が封口缶と接し、負極が外装缶と接するように、電極積層体を収容してもよい。 FIG. 1 shows a longitudinal sectional view schematically showing an example of the all-solid-state battery of the present invention. The all-solid-state battery 1 shown in FIG. 1 has a coin-shaped (also called a button-shaped) exterior body composed of an exterior can 3, a sealing can 4, and a gasket 5, and has a positive electrode 21, a negative electrode 22, and a positive electrode 21 inside it. and a negative electrode 22 in which a pellet-shaped electrode laminate 2 having a solid electrolyte layer 23 interposed is enclosed. That is, in the all-solid-state battery 1, the sealing can 4 is fitted to the opening of the outer can 3 via the gasket 5, and the opening end of the outer can 3 is tightened inward, whereby the gasket 5 is tightened. By contacting the sealing can 4, the opening of the outer can 3 is sealed, and the inside of the battery has a closed structure. The outer can 3 also serves as a positive electrode terminal, and the sealing can 4 also serves as a negative electrode terminal. In the all-solid-state battery 1 shown in FIG. 1, the positive electrode 21 of the electrode stack 2 is in contact with the outer can 3, and the negative electrode 22 is in contact with the sealing can 4. However, in the all-solid-state battery of the present invention, Alternatively, the electrode laminate may be accommodated so that the positive electrode is in contact with the sealed can and the negative electrode is in contact with the outer can.

そして、全固体電池1においては、電極積層体2の径方向における周囲、すなわち、電極積層体2の平板面側からの平面視(例えば図1の上側からの平面視)での、電極積層体2の外端の外側にあたる箇所に、硫化物系固体電解質の粒子(A)6が収容されている。なお、図1では、硫化物系固体電解質の粒子(A)6については、個々の粒子を図示すると図面が複雑になることから、粒子(A)6を配置している箇所を一体的に示している。 In the all-solid-state battery 1, the circumference of the electrode laminate 2 in the radial direction, that is, the electrode laminate in a plan view from the flat surface side of the electrode laminate 2 (for example, a plan view from the upper side of FIG. 1) Particles (A) 6 of a sulfide-based solid electrolyte are accommodated in a portion corresponding to the outside of the outer end of 2 . Note that FIG. 1 shows the particles (A) 6 of the sulfide-based solid electrolyte integrally where the particles (A) 6 are arranged, since if each particle is illustrated, the drawing becomes complicated. ing.

全固体電池において、硫化物系固体電解質の粒子(A)の配置については、特に制限はなく、外装体の空隙部分のいずれに配置してもよいが、例えば図1のように外装缶と封口缶とを有する外装体(電池容器)を有するコイン形電池の場合、外装缶の周端部近傍(図1の電池1の場合、外装缶3とガスケット5との間)や、封口缶の周端部近傍(図1の電池1の場合、封口缶4とガスケット5との間)から水分が侵入しやすいため、その近くに前記粒子(A)を配置することが望ましく、具体的には、図1に示すように、電極積層体の径方向における周囲に配置することが好ましい。 In the all-solid-state battery, there is no particular limitation on the arrangement of the particles (A) of the sulfide-based solid electrolyte, and they may be arranged in any of the gaps of the outer package. In the case of a coin-shaped battery having an exterior body (battery container) having a can, the vicinity of the peripheral edge of the exterior can (between the exterior can 3 and the gasket 5 in the case of the battery 1 in FIG. 1) or the periphery of the sealing can Since water tends to enter from the vicinity of the end portion (between the sealing can 4 and the gasket 5 in the case of the battery 1 in FIG. 1), it is desirable to arrange the particles (A) near the end portion. As shown in FIG. 1, it is preferable to arrange them radially around the electrode laminate.

硫化物系固体電解質の粒子(A)を配置することによる前記の効果をより良好に確保する観点から、電池内に配置する硫化物系固体電解質の粒子(A)の質量は、電極積層体の質量(正極と負極と固体電解質層とを含む電極積層体の合計質量)に対し、一定以上の割合であることが好ましい。 From the viewpoint of better ensuring the above-mentioned effect by disposing the sulfide-based solid electrolyte particles (A), the mass of the sulfide-based solid electrolyte particles (A) disposed in the battery is It is preferable that the proportion is at least a certain amount with respect to the mass (the total mass of the electrode laminate including the positive electrode, the negative electrode, and the solid electrolyte layer).

より具体的には、電池のサイズにもよるが、電池内に配置する硫化物系固体電解質の粒子(A)の質量は、例えば、電極積層体の総質量に対して0.2%以上であることが好ましく、1%以上であることがより好ましく、1.5%以上であることが特に好ましい。なお、電池内に配置する硫化物系固体電解質の粒子(A)の質量は、電池の内部に収容可能であれば特に制限はないが、例えば、電極積層体の総質量に対して5%以下であることが好ましく、4%以下であることがより好ましく、3%以下であることが特に好ましい。 More specifically, although it depends on the size of the battery, the mass of the sulfide-based solid electrolyte particles (A) arranged in the battery is, for example, 0.2% or more of the total mass of the electrode laminate. It is preferably at least 1%, more preferably at least 1%, and particularly preferably at least 1.5%. The mass of the particles (A) of the sulfide-based solid electrolyte placed in the battery is not particularly limited as long as it can be accommodated inside the battery. is preferably 4% or less, and particularly preferably 3% or less.

なお、後述するように、全固体電池においては、固体電解質層には固体電解質を含有させる他、正極にも通常は固体電解質を含有させ、負極にも固体電解質を含有させる場合があるが、これらの正極、負極および固体電解質層の少なくとも1つに、硫化物系固体電解質や水素化物固体電解質、酸化物系固体電解質の一部のように、水分との反応性が高い固体電解質を含有させた場合には、内部に侵入した水分による特性低下を抑制する本発明の効果が、より顕著となる。 As will be described later, in the all-solid-state battery, in addition to the solid electrolyte layer containing a solid electrolyte, the positive electrode usually contains a solid electrolyte, and the negative electrode also contains a solid electrolyte. At least one of the positive electrode, the negative electrode and the solid electrolyte layer contains a solid electrolyte that is highly reactive with moisture, such as a sulfide solid electrolyte, a hydride solid electrolyte, and a part of an oxide solid electrolyte. In this case, the effect of the present invention for suppressing deterioration of properties due to moisture that has entered inside becomes more pronounced.

本発明の全固体電池には、一次電池と二次電池とが含まれる。 The all-solid-state battery of the present invention includes primary batteries and secondary batteries.

(正極)
全固体電池に係る正極は、正極活物質および固体電解質を含有する正極合剤を含んでおり、例えば、正極合剤の成形体のみからなるものや、正極合剤の成形体からなる層(正極合剤層)を集電体上に形成してなる構造のものなどが挙げられる。
(positive electrode)
The positive electrode related to the all-solid-state battery contains a positive electrode mixture containing a positive electrode active material and a solid electrolyte. and a structure in which a mixture layer) is formed on a current collector.

全固体電池が一次電池の場合、従来から知られている非水電解質一次電池に用いられている正極活物質と同じものが使用できる。具体的には、例えば、二酸化マンガン、リチウム含有マンガン酸化物〔例えば、LiMnや、二酸化マンガンと同じ結晶構造(β型、γ型、またはβ型とγ型が混在する構造など)を有し、Liの含有量が3.5質量%以下、好ましくは2質量%以下、より好ましくは1.5質量%以下、特に好ましくは1質量%以下である複合酸化物など〕、LiTi5/3(4/3≦a<7/3)などのリチウム含有複合酸化物;バナジウム酸化物;ニオブ酸化物;チタン酸化物;二硫化鉄などの硫化物;フッ化黒鉛;AgSなどの銀硫化物;NiOなどのニッケル酸化物:などが挙げられる。 When the all-solid-state battery is a primary battery, the same positive electrode active material as used in conventionally known non-aqueous electrolyte primary batteries can be used. Specifically, for example, manganese dioxide, lithium-containing manganese oxide [for example, LiMn 3 O 6 , or the same crystal structure as manganese dioxide (β-type, γ-type, or a structure in which β-type and γ-type are mixed) is used. a composite oxide having a Li content of 3.5% by mass or less, preferably 2% by mass or less, more preferably 1.5% by mass or less, and particularly preferably 1% by mass or less], Li a Ti Lithium-containing composite oxides such as 5/3 O 4 (4/3≦a<7/3); vanadium oxides; niobium oxides; titanium oxides; sulfides such as iron disulfide ; silver sulfides such as S; nickel oxides such as NiO2 ;

また、全固体電池が二次電池の場合には、従来から知られている非水電解質二次電池に用いられている正極活物質、すなわち、Li(リチウム)イオンを吸蔵・放出可能な活物質と同じものが使用できる。具体的には、Li1-xMn2-r(ただし、Mは、Li、Na、K、B、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、V、Cr、Zr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Sn、Sb、In、Nb、Ta、Mo、W、Y、RuおよびRhよりなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、0≦x≦1、0≦r≦1)で表されるスピネル型リチウムマンガン複合酸化物、LiMn(1-s-t)Ni(2-u)(ただし、Mは、Co、Mg、Al、B、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Zr、Mo、Sn、Ca、SrおよびWよりなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、0≦r≦1.2、0<s<0.5、0≦t≦0.5、u+v<1、-0.1≦u≦0.2、0≦v≦0.1)で表される層状化合物、Li1-xCo1-r(ただし、Mは、Al、Mg、Ti、V、Cr、Zr、Fe、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Nb、Mo、Sn、SbおよびBaよりなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、0≦x≦1、0≦r≦0.5)で表されるリチウムコバルト複合酸化物、Li1-xNi1-r(ただし、Mは、Al、Mg、Ti、Zr、Fe、Co、Cu、Zn、Ga、Ge、Nb、Mo、Sn、SbおよびBaよりなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、0≦x≦1、0≦r≦0.5)で表されるリチウムニッケル複合酸化物、Li1+s-x1-rPO(ただし、Mは、Fe、MnおよびCoよりなる群から選択される少なくとも1種の元素で、Nは、Al、Mg、Ti、Zr、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Nb、Mo、Sn、Sb、VおよびBaよりなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、0≦x≦1、0≦r≦0.5、0≦s≦1)で表されるオリビン型複合酸化物、Li2-x1-r(ただし、Mは、Fe、MnおよびCoよりなる群から選択される少なくとも1種の元素で、Nは、Al、Mg、Ti、Zr、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Nb、Mo、Sn、Sb、VおよびBaよりなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、0≦x≦2、0≦r≦0.5)で表されるピロリン酸化合物などが例示でき、これらのうちの1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 In addition, when the all-solid-state battery is a secondary battery, the positive electrode active material used in conventionally known non-aqueous electrolyte secondary batteries, that is, an active material capable of intercalating and deintercalating Li (lithium) ions can be used the same as Specifically, Li 1-x M r Mn 2-r O 4 (where M is Li, Na, K, B, Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, V, Cr, Zr, Fe, Co , Ni, Cu, Zn, Al, Sn, Sb, In, Nb, Ta, Mo, W, Y, Ru and Rh, wherein 0≦x≦1,0 ≤ r ≤ 1), Li r Mn (1-st) Ni s M t O (2-u) F v (where M is Co, Mg, Al , B, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Zr, Mo, Sn, Ca, Sr and W, and 0≤r≤1.2,0 <s < 0.5, 0 ≤ t ≤ 0.5, u + v < 1, −0.1 ≤ u ≤ 0.2, 0 ≤ v ≤ 0.1), Li 1-x Co 1-rM r O 2 , where M is from the group consisting of Al, Mg, Ti, V, Cr, Zr, Fe, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Nb, Mo, Sn, Sb and Ba Lithium-cobalt composite oxide, Li 1-x Ni 1-r M r O 2 (at least one selected element, represented by 0≦x≦1, 0≦r≦0.5), provided that M is at least one element selected from the group consisting of Al, Mg, Ti, Zr, Fe, Co, Cu, Zn, Ga, Ge, Nb, Mo, Sn, Sb and Ba; ≤ 1, 0 ≤ r ≤ 0.5), Li 1+s−x M 1−r N r PO 4 F s (where M is selected from the group consisting of Fe, Mn and Co At least one selected element, wherein N is at least selected from the group consisting of Al, Mg, Ti, Zr, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Nb, Mo, Sn, Sb, V and Ba An olivine-type composite oxide Li 2-x M 1- r N r P 2 O, which is one element and is represented by 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ r ≤ 0.5, 0 ≤ s ≤ 1) 7 (where M is at least one element selected from the group consisting of Fe, Mn and Co; N is Al, Mg, Ti, Zr, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Nb, Mo , Sn, Sb, V and Ba, and can be exemplified by pyrophosphate compounds represented by 0 ≤ x ≤ 2, 0 ≤ r ≤ 0.5). using only one of may be used, or two or more may be used in combination.

全固体電池が二次電池の場合には、正極活物質の平均粒子径は、1μm以上であることが好ましく、2μm以上であることがより好ましく、また、10μm以下であることが好ましく、8μm以下であることがより好ましい。なお、正極活物質は一次粒子でも一次粒子が凝集した二次粒子であってもよい。平均粒子径が前記範囲の正極活物質を使用すると、正極に含まれる固体電解質との界面を多くとれるため、電池の負荷特性がより向上する。 When the all-solid-state battery is a secondary battery, the average particle size of the positive electrode active material is preferably 1 μm or more, more preferably 2 μm or more, and preferably 10 μm or less, and 8 μm or less. is more preferable. The positive electrode active material may be primary particles or secondary particles obtained by agglomeration of primary particles. When a positive electrode active material having an average particle size within the above range is used, a large amount of interface with the solid electrolyte contained in the positive electrode can be obtained, so that the load characteristics of the battery are further improved.

本明細書でいう各種粒子(正極活物質、固体電解質など)の平均粒子径は、粒度分布測定装置(日機装株式会社製マイクロトラック粒度分布測定装置「HRA9320」など)を用いて、粒度の小さい粒子から積分体積を求める場合の体積基準の積算分率における50%径の値(D50)を意味している。 The average particle diameter of various particles (positive electrode active material, solid electrolyte, etc.) referred to in this specification is measured using a particle size distribution measuring device (Microtrac particle size distribution measuring device “HRA9320” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). means the 50% diameter value (D 50 ) in the volume-based integrated fraction when the integrated volume is obtained from .

全固体電池が二次電池の場合、正極活物質は、その表面に、正極に含まれる固体電解質との反応を抑制するための反応抑制層を有していることが好ましい。 When the all-solid-state battery is a secondary battery, the positive electrode active material preferably has, on its surface, a reaction suppression layer for suppressing reaction with the solid electrolyte contained in the positive electrode.

正極合剤の成形体内において、正極活物質と固体電解質とが直接接触すると、固体電解質が酸化して抵抗層を形成し、成形体内のイオン伝導性が低下する虞がある。正極活物質の表面に、固体電解質との反応を抑制する反応抑制層を設け、正極活物質と固体電解質との直接の接触を防止することで、固体電解質の酸化による成形体内のイオン伝導性の低下を抑制することができる。 If the positive electrode active material and the solid electrolyte are in direct contact with each other in the molded body of the positive electrode mixture, the solid electrolyte may be oxidized to form a resistance layer, which may reduce the ionic conductivity in the molded body. A reaction suppression layer that suppresses the reaction with the solid electrolyte is provided on the surface of the positive electrode active material to prevent direct contact between the positive electrode active material and the solid electrolyte. Decrease can be suppressed.

反応抑制層は、イオン伝導性を有し、正極活物質と固体電解質との反応を抑制できる材料で構成されていればよい。反応抑制層を構成し得る材料としては、例えば、Liと、Nb、P、B、Si、Ge、TiおよびZrよりなる群から選択される少なくとも1種の元素とを含む酸化物、より具体的には、LiNbOなどのNb含有酸化物、LiPO、LiBO、LiSiO、LiGeO、LiTiO、LiZrO、LiWOなどが挙げられる。反応抑制層は、これらの酸化物のうちの1種のみを含有していてもよく、また、2種以上を含有していてもよく、さらに、これらの酸化物のうちの複数種が複合化合物を形成していてもよい。これらの酸化物の中でも、Nb含有酸化物を使用することが好ましく、LiNbOを使用することがより好ましい。 The reaction suppression layer may be composed of a material that has ion conductivity and that can suppress the reaction between the positive electrode active material and the solid electrolyte. Materials that can constitute the reaction suppression layer include, for example, oxides containing Li and at least one element selected from the group consisting of Nb, P, B, Si, Ge, Ti and Zr, more specifically include Nb-containing oxides such as LiNbO3, Li3PO4 , Li3BO3 , Li4SiO4 , Li4GeO4 , LiTiO3 , LiZrO3 , Li2WO4 and the like . The reaction-suppressing layer may contain only one of these oxides, or may contain two or more of these oxides. may form Among these oxides, Nb-containing oxides are preferably used, and LiNbO 3 is more preferably used.

反応抑制層は、正極活物質:100質量部に対して0.1~1.0質量部で表面に存在することが好ましい。この範囲であれば正極活物質と固体電解質との反応を良好に抑制することができる。 The reaction suppressing layer is preferably present on the surface in an amount of 0.1 to 1.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. Within this range, the reaction between the positive electrode active material and the solid electrolyte can be satisfactorily suppressed.

正極活物質の表面に反応抑制層を形成する方法としては、ゾルゲル法、メカノフュージョン法、CVD法、PVD法、ALD法などが挙げられる。 Sol-gel method, mechanofusion method, CVD method, PVD method, ALD method and the like can be used as methods for forming the reaction suppressing layer on the surface of the positive electrode active material.

正極合剤における正極活物質の含有量は、60~98質量%であることが好ましい。 The content of the positive electrode active material in the positive electrode mixture is preferably 60 to 98% by mass.

正極合剤には、導電助剤を含有させることができる。その具体例としては、黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛)、グラフェン、カーボンブラック、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブなどの炭素材料などが挙げられる。なお、例えば活物質にAgSを用いる場合には放電反応の際に導電性のあるAgが生成するため、導電助剤は含有させなくてもよい。正極合剤において導電助剤を含有させる場合には、その含有量は、1~10質量%であることが好ましい。 The positive electrode mixture can contain a conductive aid. Specific examples thereof include carbon materials such as graphite (natural graphite, artificial graphite), graphene, carbon black, carbon nanofiber, and carbon nanotube. For example, when Ag 2 S is used as the active material, conductive Ag is generated during the discharge reaction, so the conductive additive does not have to be contained. When the positive electrode mixture contains a conductive aid, the content is preferably 1 to 10% by mass.

また、正極合剤にはバインダを含有させることができる。その具体例としては、PVDFなどのフッ素樹脂などが挙げられる。なお、例えば正極合剤に硫化物系固体電解質を含有させる場合(詳しくは後述する)のように、バインダを使用しなくても、正極合剤の成形体を形成する上で良好な成形性が確保できる場合には、正極合剤にはバインダを含有させなくてもよい。 Also, the positive electrode mixture can contain a binder. Specific examples thereof include fluororesins such as PVDF. For example, when the positive electrode mixture contains a sulfide-based solid electrolyte (details will be described later), even if a binder is not used, good moldability is obtained in forming a positive electrode mixture molded body. If it can be ensured, the positive electrode mixture may not contain a binder.

正極合剤において、バインダを要する場合には、その含有量は、15質量%以下であることが好ましく、また、0.5質量%以上であることが好ましい。他方、正極合剤において、硫化物系固体電解質を含有しているためバインダを要しなくても成形性が得られる場合には、その含有量が、0.5質量%以下であることが好ましく、0.3質量%以下であることがより好ましく、0質量%である(すなわち、バインダを含有させない)ことがさらに好ましい。 When a binder is required in the positive electrode mixture, the content thereof is preferably 15% by mass or less, and preferably 0.5% by mass or more. On the other hand, when the positive electrode mixture contains a sulfide-based solid electrolyte and therefore can obtain moldability without requiring a binder, the content is preferably 0.5% by mass or less. , 0.3% by mass or less, and more preferably 0% by mass (that is, no binder is contained).

正極合剤に含有させる固体電解質は、リチウムイオン伝導性を有していれば特に限定されず、例えば、硫化物系固体電解質、水素化物系固体電解質、ハロゲン化物系固体電解質、酸化物系固体電解質などが使用できる。 The solid electrolyte to be contained in the positive electrode mixture is not particularly limited as long as it has lithium ion conductivity. Examples include sulfide solid electrolytes, hydride solid electrolytes, halide solid electrolytes, and oxide solid electrolytes. etc. can be used.

硫化物系固体電解質としては、硫化物系固体電解質の粒子(A)に係る硫化物系固体電解質と同じものが使用できる。なお、正極合剤が含有する硫化物系固体電解質は、硫化物系固体電解質の粒子(A)に係る硫化物系固体電解質と同じ種類のものでもよく、異なる種類のものでもよい。 As the sulfide-based solid electrolyte, the same sulfide-based solid electrolyte as the sulfide-based solid electrolyte particles (A) can be used. The sulfide-based solid electrolyte contained in the positive electrode mixture may be of the same type as the sulfide-based solid electrolyte related to the sulfide-based solid electrolyte particles (A), or may be of a different type.

水素化物系固体電解質としては、例えば、LiBH、LiBHと下記のアルカリ金属化合物との固溶体(例えば、LiBHとアルカリ金属化合物とのモル比が1:1~20:1のもの)などが挙げられる。前記固溶体におけるアルカリ金属化合物としては、ハロゲン化リチウム(LiI、LiBr、LiF、LiClなど)、ハロゲン化ルビジウム(RbI、RbBr、RbF、RbClなど)、ハロゲン化セシウム(CsI、CsBr、CsF、CsClなど)、リチウムアミド、ルビジウムアミドおよびセシウムアミドよりなる群から選択される少なくとも1種が挙げられる。 Examples of hydride-based solid electrolytes include LiBH 4 , solid solutions of LiBH 4 and the following alkali metal compounds (for example, those having a molar ratio of LiBH 4 and alkali metal compounds of 1:1 to 20:1), and the like. mentioned. Examples of alkali metal compounds in the solid solution include lithium halides (LiI, LiBr, LiF, LiCl, etc.), rubidium halides (RbI, RbBr, RbF, RbCl, etc.), cesium halides (CsI, CsBr, CsF, CsCl, etc.). , lithium amide, rubidium amide and cesium amide.

ハロゲン化物系固体電解質としては、例えば、単斜晶型のLiAlCl、欠陥スピネル型または層状構造のLiInBr、単斜晶型のLi6-3m(ただし、0<m<2かつX=ClまたはBr)などが挙げられ、その他にも例えば国際公開第2020/070958や国際公開第2020/070955に記載の公知のものを使用することができる。 Examples of halide-based solid electrolytes include monoclinic LiAlCl 4 , defect spinel LiInBr 4 and monoclinic Li 6-3m Y m X 6 (where 0<m<2 and X=Cl or Br), etc. In addition, known compounds described in, for example, International Publication No. 2020/070958 and International Publication No. 2020/070955 can be used.

酸化物系固体電解質としては、例えば、ガーネット型のLiLaZr12、NASICON型のLi1+OAl1+OTi2-O(PO、Li1+pAl1+pGe2-p(PO、ペロブスカイト型のLi3qLa2/3-qTiOなどが挙げられる。 Examples of oxide-based solid electrolytes include garnet-type Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , NASICON-type Li 1+O Al 1+O Ti 2-O (PO 4 ) 3 , Li 1+p Al 1+p Ge 2-p (PO 4 ) 3 and perovskite-type Li 3q La 2/3-q TiO 3 .

これらの固体電解質の中でも、リチウムイオン伝導性が高いことから、硫化物系固体電解質が好ましく、LiおよびPを含む硫化物系固体電解質がより好ましく、特にリチウムイオン伝導性が高く、化学的に安定性の高いアルジロダイト型の硫化物系固体電解質がさらに好ましい。 Among these solid electrolytes, sulfide-based solid electrolytes are preferred because of their high lithium-ion conductivity, and sulfide-based solid electrolytes containing Li and P are more preferred, particularly those having high lithium-ion conductivity and chemical stability. Aldirodite-type sulfide-based solid electrolytes with high properties are more preferable.

なお、固体電解質の平均粒子径は、粒界抵抗軽減の観点から、0.1μm以上であることが好ましく、0.2μm以上であることがより好ましく、一方、活物質と固体電解質との間での十分な接触界面形成の観点から、10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましい。 From the viewpoint of reducing grain boundary resistance, the average particle size of the solid electrolyte is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.2 μm or more. From the viewpoint of forming a sufficient contact interface, the thickness is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less.

正極合剤における固体電解質の含有量は、4~40質量%であることが好ましい。 The content of the solid electrolyte in the positive electrode mixture is preferably 4 to 40% by mass.

正極に集電体を使用する場合、その集電体としては、アルミニウムやステンレス鋼などの金属の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタル、発泡メタル;カーボンシート;などを用いることができる。 When a current collector is used for the positive electrode, the current collector may be foil of metal such as aluminum or stainless steel, punching metal, net, expanded metal, foamed metal, carbon sheet, or the like.

正極合剤の成形体は、例えば、正極活物質に、必要に応じて添加される導電助剤、バインダ、固体電解質などを混合して調製した正極合剤を、加圧成形などによって圧縮することで形成することができる。 The molded body of the positive electrode mixture is produced, for example, by compressing the positive electrode mixture prepared by mixing the positive electrode active material with a conductive agent, a binder, a solid electrolyte, etc., which are added as necessary, by pressure molding or the like. can be formed with

集電体を有する正極の場合には、前記のような方法で形成した正極合剤の成形体を集電体と圧着するなどして貼り合わせることで製造することができる。 In the case of a positive electrode having a current collector, it can be produced by bonding the positive electrode mixture molded body formed by the above-described method to the current collector by pressure bonding or the like.

また、前記の正極合剤と溶媒とを混合して正極合剤含有組成物を調製し、これを集電体や正極と対向させる固体電解質層といった基材上に塗布し、乾燥した後にプレス処理を行うことで、正極合剤の成形体を形成してもよい。 Alternatively, the positive electrode mixture and a solvent are mixed to prepare a positive electrode mixture-containing composition, which is applied onto a substrate such as a current collector or a solid electrolyte layer facing the positive electrode, dried, and then pressed. may be performed to form a molded body of the positive electrode mixture.

正極合剤含有組成物の溶媒には、水やN-メチル-2-ピロリドン(NMP)などの有機溶媒を使用することができる。なお、正極合剤含有組成物に固体電解質も含有させる場合の溶媒は、固体電解質を劣化させ難いものを選択することが好ましい。特に、硫化物系固体電解質や水素化物系固体電解質などは、微少量の水分によって化学反応を起こすため、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、デカリン、トルエン、キシレンなどの炭化水素溶媒に代表される非極性非プロトン性溶媒を使用することが好ましい。特に、含有水分量を0.001質量%(10ppm)以下とした超脱水溶媒を使用することがより好ましい。また、三井・デュポンフロロケミカル社製の「バートレル(登録商標)」、日本ゼオン社製の「ゼオローラ(登録商標)」、住友3M社製の「ノベック(登録商標)」などのフッ素系溶媒、並びに、ジクロロメタン、ジエチルエーテルなどの非水系有機溶媒を使用することもできる。 Organic solvents such as water and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) can be used as the solvent for the positive electrode mixture-containing composition. When the positive electrode mixture-containing composition also contains a solid electrolyte, it is preferable to select a solvent that does not easily deteriorate the solid electrolyte. In particular, sulfide-based solid electrolytes and hydride-based solid electrolytes are represented by hydrocarbon solvents such as hexane, heptane, octane, nonane, decane, decalin, toluene, and xylene, because chemical reactions occur with minute amounts of moisture. It is preferred to use a non-polar aprotic solvent. In particular, it is more preferable to use a super-dehydrated solvent with a water content of 0.001% by mass (10 ppm) or less. In addition, fluorine-based solvents such as "Vertrel (registered trademark)" manufactured by Mitsui-DuPont Fluorochemicals, "Zeorolla (registered trademark)" manufactured by Nippon Zeon, "Novec (registered trademark)" manufactured by Sumitomo 3M, and , dichloromethane, and diethyl ether can also be used.

正極合剤の成形体は、その密度を高めて空隙率を小さくし、正極の内部抵抗をより低減する観点からは、正極合剤を加圧成形などによって圧縮して成形したものであることが、より好ましい。 From the viewpoint of increasing the density and reducing the porosity of the positive electrode mixture and further reducing the internal resistance of the positive electrode, it is preferable that the positive electrode mixture is formed by compressing the positive electrode mixture by pressure molding or the like. , more preferred.

正極合剤の成形体の厚みは、通常は50μm以上であるが、電池の高容量化の観点から、200μm以上であることが好ましい。また、正極合剤の成形体の厚みは、通常、3000μm以下であり、電池の高出力化の観点から、500μm以下であることが好ましい。 The thickness of the molded body of the positive electrode mixture is usually 50 μm or more, and preferably 200 μm or more from the viewpoint of increasing the capacity of the battery. In addition, the thickness of the molded body of the positive electrode mixture is usually 3000 μm or less, and preferably 500 μm or less from the viewpoint of increasing the output of the battery.

なお、溶媒を含有する正極合剤含有組成物を用いて集電体上に正極合剤の成形体からなる正極合剤層を形成することで製造される正極の場合には、正極合剤層の厚みは、50~1000μmであることが好ましく、電池の高出力化の観点から、500μm以下であることが好ましい。 In the case of a positive electrode manufactured by forming a positive electrode mixture layer made of a molded positive electrode mixture on a current collector using a positive electrode mixture-containing composition containing a solvent, the positive electrode mixture layer The thickness of is preferably 50 to 1000 μm, and preferably 500 μm or less from the viewpoint of increasing the output of the battery.

(負極)
全固体電池の負極は、例えば、負極活物質を含有する負極合剤の成形体、リチウムのシート、またはリチウム合金のシートを有している。
(negative electrode)
The negative electrode of the all-solid-state battery has, for example, a molded negative electrode mixture containing a negative electrode active material, a lithium sheet, or a lithium alloy sheet.

負極が、負極活物質を含有する負極合剤の成形体の場合、負極合剤を成形してなる成形体(ペレットなど)や、負極合剤の成形体からなる層(負極合剤層)を集電体上に形成してなる構造のものなどが挙げられる。 In the case where the negative electrode is a molded body of a negative electrode mixture containing a negative electrode active material, a molded body (such as a pellet) formed by molding the negative electrode mixture or a layer (negative electrode mixture layer) made of a molded body of the negative electrode mixture is used. Examples include those having a structure formed on a current collector.

負極が負極合剤の成形体を有する場合、その負極活物質としては、例えば、黒鉛などの炭素材料や、Si、Snなどの元素を含む単体、化合物(酸化物など)およびその合金などが挙げられる。また、リチウム金属やリチウム合金(リチウム-アルミニウム合金、リチウム-インジウム合金など)も負極活物質として用いることができる。 When the negative electrode has a molded negative electrode mixture, examples of the negative electrode active material include carbon materials such as graphite, simple substances containing elements such as Si and Sn, compounds (such as oxides), and alloys thereof. be done. Lithium metal and lithium alloys (lithium-aluminum alloy, lithium-indium alloy, etc.) can also be used as the negative electrode active material.

負極合剤における負極活物質の含有量は、10~99質量%であることが好ましい。 The content of the negative electrode active material in the negative electrode mixture is preferably 10 to 99% by mass.

負極合剤には、導電助剤を含有させることができる。その具体例としては、正極合剤に含有させ得るものとして先に例示した導電助剤と同じものなどが挙げられる。負極合剤における導電助剤の含有量は1~10質量%であることが好ましい。 The negative electrode mixture may contain a conductive aid. Specific examples thereof include the same conductive aids exemplified above as those that can be contained in the positive electrode mixture. The content of the conductive aid in the negative electrode mixture is preferably 1 to 10% by mass.

また、負極合剤にはバインダを含有させることができる。その具体例としては、正極合剤に含有させ得るものとして先に例示したバインダと同じものなどが挙げられる。なお、例えば負極合剤に硫化物系固体電解質を含有させる場合(詳しくは後述する)のように、バインダを使用しなくても、負極合剤の成形体を形成する上で良好な成形性が確保できる場合には、負極合剤にはバインダを含有させなくてもよい。 Further, the negative electrode mixture can contain a binder. Specific examples thereof include the same binders as previously exemplified as those that can be contained in the positive electrode mixture. For example, when the negative electrode mixture contains a sulfide-based solid electrolyte (details will be described later), even if a binder is not used, good moldability is obtained in forming the molded body of the negative electrode mixture. If it can be ensured, the negative electrode mixture may not contain a binder.

負極合剤において、バインダを要する場合には、その含有量は、15質量%以下であることが好ましく、また、0.5質量%以上であることが好ましい。他方、負極合剤において、硫化物系固体電解質を含有しているためバインダを要しなくても成形性が得られる場合には、その含有量が、0.5質量%以下であることが好ましく、0.3質量%以下であることがより好ましく、0質量%である(すなわち、バインダを含有させない)ことがさらに好ましい。 If the negative electrode mixture requires a binder, the content thereof is preferably 15% by mass or less, and preferably 0.5% by mass or more. On the other hand, when the negative electrode mixture contains a sulfide-based solid electrolyte and therefore can obtain moldability without requiring a binder, the content is preferably 0.5% by mass or less. , 0.3% by mass or less, and more preferably 0% by mass (that is, no binder is contained).

負極合剤の成形体を有する負極においては、負極合剤に固体電解質を含有させる。その具体例としては、正極合剤に含有させ得るものとして先に例示した固体電解質と同じものなどが挙げられる。前記例示の固体電解質の中でも、リチウムイオン伝導性が高く、また、負極合剤の成形性を高める機能を有していることから、硫化物系固体電解質を用いることがより好ましい。なお、負極合剤が含有する硫化物系固体電解質は、硫化物系固体電解質の粒子(A)に係る硫化物系固体電解質と同じ種類のものでもよく、異なる種類のものでもよい。 In the negative electrode having the molded negative electrode mixture, the negative electrode mixture is made to contain a solid electrolyte. Specific examples thereof include the same solid electrolytes as previously exemplified as those that can be contained in the positive electrode mixture. Among the solid electrolytes exemplified above, it is more preferable to use a sulfide-based solid electrolyte because it has high lithium ion conductivity and has a function of improving the moldability of the negative electrode mixture. The sulfide-based solid electrolyte contained in the negative electrode mixture may be of the same type as the sulfide-based solid electrolyte related to the sulfide-based solid electrolyte particles (A), or may be of a different type.

負極合剤における固体電解質の含有量は、4~49質量%であることが好ましい。 The content of the solid electrolyte in the negative electrode mixture is preferably 4 to 49% by mass.

負極合剤の成形体を有する負極に集電体を用いる場合、その集電体としては、銅製やニッケル製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタル、発泡メタル;カーボンシート;などを用いることができる。 When a current collector is used for the negative electrode having the molded negative electrode mixture, the current collector may be copper or nickel foil, punching metal, mesh, expanded metal, foam metal, carbon sheet, or the like. can.

負極合剤の成形体は、例えば、負極活物質、さらには必要に応じて添加される導電助剤、固体電解質およびバインダなどを混合して調製した負極合剤を、加圧成形などによって圧縮することで形成することができる。負極合剤の成形体のみで構成される負極の場合は、前記の方法により製造することができる。 The molded body of the negative electrode mixture is prepared by, for example, compressing the negative electrode mixture prepared by mixing the negative electrode active material, optionally added conductive aid, solid electrolyte, binder, etc. by pressure molding or the like. can be formed by In the case of the negative electrode composed only of the molded negative electrode mixture, it can be produced by the above-described method.

集電体を有する負極の場合には、前記のような方法で形成した負極合剤の成形体を集電体と圧着するなどして貼り合わせることで製造することができる。 In the case of a negative electrode having a current collector, it can be manufactured by bonding the molded body of the negative electrode mixture formed by the method described above to the current collector by pressure bonding or the like.

また、集電体を有する負極の場合、負極活物質、さらには必要に応じて添加される導電助剤、固体電解質およびバインダなどを溶媒に分散させた負極合剤含有組成物(ペースト、スラリーなど)を、集電体に塗布し、乾燥した後、必要に応じてカレンダ処理などの加圧成形をして、集電体の表面に負極合剤の成形体(負極合剤層)を形成する方法によっても、製造することができる。 In the case of a negative electrode having a current collector, a negative electrode mixture-containing composition (paste, slurry, etc.) in which a negative electrode active material, a conductive aid added as necessary, a solid electrolyte, a binder, etc. are dispersed in a solvent ) is applied to the current collector, dried, and optionally subjected to pressure molding such as calendering to form a negative electrode mixture molded body (negative electrode mixture layer) on the surface of the current collector. It can also be manufactured by a method.

負極合剤含有組成物の溶媒には、水やNMPなどの有機溶媒を使用することができるが、負極合剤含有組成物に固体電解質も含有させる場合の溶媒は、固体電解質を劣化させ難いものを選択することが望ましく、固体電解質を含有する正極合剤含有組成物用の溶媒として先に例示した各種の溶媒と同じものを使用することが好ましい。 An organic solvent such as water or NMP can be used as the solvent for the negative electrode mixture-containing composition. However, when the negative electrode mixture-containing composition also contains a solid electrolyte, the solvent should not easily degrade the solid electrolyte. is preferably selected, and it is preferable to use the same solvents as the various solvents exemplified above as the solvent for the positive electrode mixture-containing composition containing the solid electrolyte.

負極合剤の成形体は、その密度を高めて空隙率を小さくし、負極の内部抵抗をより低減する観点からは、負極合剤を加圧成形などによって圧縮して成形したものであることが、より好ましい。 From the viewpoint of increasing the density and reducing the porosity of the negative electrode mixture and further reducing the internal resistance of the negative electrode, the molded negative electrode mixture is preferably formed by compressing the negative electrode mixture by pressure molding or the like. , more preferred.

負極合剤の成形体の厚みは、通常は50μm以上であるが、電池の高容量化の観点から、200μm以上であることが好ましい。また、負極合剤の成形体の厚みは、通常、3000μm以下であり、電池の高出力化の観点から、500μm以下であることが好ましい。 The thickness of the molded negative electrode mixture is usually 50 μm or more, and preferably 200 μm or more from the viewpoint of increasing the capacity of the battery. In addition, the thickness of the molded negative electrode mixture is usually 3000 μm or less, and preferably 500 μm or less from the viewpoint of increasing the output of the battery.

なお、溶媒を含有する負極合剤含有組成物を用いて集電体上に負極合剤の成形体からなる負極合剤層を形成することで製造される負極の場合には、負極合剤層の厚みは、50~1000μmであることが好ましく、電池の高出力化の観点から、500μm以下であることが好ましい。 In the case of a negative electrode manufactured by forming a negative electrode mixture layer composed of a molded negative electrode mixture on a current collector using a negative electrode mixture-containing composition containing a solvent, the negative electrode mixture layer The thickness of is preferably 50 to 1000 μm, and preferably 500 μm or less from the viewpoint of increasing the output of the battery.

リチウムのシートまたはリチウム合金のシートを有する負極の場合、これらのシートのみからなるものや、これらのシートが集電体と貼り合されてなるものが使用される。 In the case of a negative electrode having a lithium sheet or a lithium alloy sheet, a negative electrode made of these sheets alone or a laminate of these sheets and a current collector is used.

リチウム合金に係る合金元素としては、アルミニウム、鉛、ビスマス、インジウム、ガリウムなどが挙げられるが、アルミニウムやインジウムが好ましい。リチウム合金における合金元素の割合(合金元素を複数種含む場合は、それらの合計割合)は、50原子%以下であることが好ましい(この場合、残部はリチウムおよび不可避不純物である)。 Examples of alloy elements related to lithium alloys include aluminum, lead, bismuth, indium, and gallium, with aluminum and indium being preferred. The ratio of the alloying elements in the lithium alloy (the total ratio of the alloying elements when multiple alloying elements are included) is preferably 50 atomic % or less (in this case, the balance is lithium and unavoidable impurities).

また、リチウム合金のシートを有する負極の場合、金属リチウム箔などで構成されるリチウム層(リチウムを含む層)の表面にリチウム合金を形成するための合金元素を含む層を圧着するなどして積層した積層体を使用し、この積層体を電池内で固体電解質と接触させることで、前記リチウム層の表面にリチウム合金を形成させて負極とすることもできる。このような負極の場合、リチウム層の片面のみに合金元素を含む層を有する積層体を用いてもよく、リチウム層の両面に合金元素を含む層を有する積層体を用いてもよい。前記積層体は、例えば、金属リチウム箔と合金元素で構成された箔とを圧着することで形成することができる。 In the case of a negative electrode having a lithium alloy sheet, a layer containing alloying elements for forming a lithium alloy is laminated by pressure bonding on the surface of a lithium layer (a layer containing lithium) made of metal lithium foil or the like. It is also possible to form a lithium alloy on the surface of the lithium layer to form a negative electrode by using the laminated body and bringing this laminated body into contact with the solid electrolyte in the battery. In the case of such a negative electrode, a laminate having a layer containing an alloy element on only one side of the lithium layer may be used, or a laminate having a layer containing an alloy element on both sides of the lithium layer may be used. The laminate can be formed, for example, by press-bonding a metallic lithium foil and a foil made of an alloy element.

また、電池内でリチウム合金を形成して負極とする場合にも集電体を使用することができ、例えば、負極集電体の片面にリチウム層を有し、かつリチウム層の負極集電体とは反対側の面に合金元素を含む層を有する積層体を用いてもよく、負極集電体の両面にリチウム層を有し、かつ各リチウム層の負極集電体とは反対側の面に合金元素を含む層を有する積層体を用いてもよい。負極集電体とリチウム層(金属リチウム箔)とは、圧着などにより積層すればよい。 The current collector can also be used when a lithium alloy is formed to form a negative electrode in a battery. A laminate having a layer containing an alloy element on the opposite side may be used, having a lithium layer on both sides of the negative electrode current collector, and the side opposite to the negative electrode current collector of each lithium layer A laminate having a layer containing an alloy element may also be used. The negative electrode current collector and the lithium layer (metallic lithium foil) may be laminated by pressure bonding or the like.

負極とするための前記積層体に係る前記合金元素を含む層には、例えば、これらの合金元素で構成された箔などが使用できる。前記合金元素を含む層の厚みは、1μm以上であることが好ましく、3μm以上であることがより好ましく、20μm以下であることが好ましく、12μm以下であることがより好ましい。 For the layer containing the alloying element of the laminate for the negative electrode, for example, a foil made of these alloying elements can be used. The thickness of the layer containing the alloying element is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, preferably 20 μm or less, and more preferably 12 μm or less.

負極とするための前記積層体に係るリチウム層には、例えば、金属リチウム箔などを用いることができる。リチウム層の厚みは、0.1~1.5mmであることが好ましい。また、リチウムまたはリチウム合金のシートを有する負極に係る前記シートの厚みも、0.1~1.5mmであることが好ましい。 For example, a metallic lithium foil or the like can be used for the lithium layer of the laminate used as the negative electrode. The thickness of the lithium layer is preferably 0.1 to 1.5 mm. Further, the thickness of the sheet of the negative electrode having a lithium or lithium alloy sheet is also preferably 0.1 to 1.5 mm.

また、リチウムのシートまたはリチウム合金のシートを有する負極が集電体を有する場合、その集電体には、負極合剤の成形体を有する負極に使用可能なものとして先に例示した集電体と同じものが使用できる。 In addition, when the negative electrode having a lithium sheet or a lithium alloy sheet has a current collector, the current collector may be any of the current collectors exemplified above that can be used for the negative electrode having the negative electrode mixture molded body. can be used the same as

(固体電解質層)
正極と負極との間に介在させる固体電解質層を構成する固体電解質には、正極に使用し得るものとして先に例示した各種の硫化物系固体電解質、水素化物系固体電解質、ハロゲン化物系固体電解質および酸化物系固体電解質のうちの1種または2種以上を使用することができる。ただし、電池特性をより優れたものとするためには、硫化物系固体電解質を含有させることが望ましく、アルジロダイト型の硫化物系固体電解質を含有させることがより望ましい。そして、正極および固体電解質層の両者に、硫化物系固体電解質を含有させることがさらに望ましく、アルジロダイト型の硫化物系固体電解質を含有させることがさらに望ましい。なお、固体電解質層が含有する硫化物系固体電解質は、硫化物系固体電解質の粒子(A)に係る硫化物系固体電解質と同じ種類のものでもよく、異なる種類のものでもよい。
(Solid electrolyte layer)
The solid electrolyte that constitutes the solid electrolyte layer interposed between the positive electrode and the negative electrode includes various sulfide-based solid electrolytes, hydride-based solid electrolytes, and halide-based solid electrolytes previously exemplified as those that can be used for the positive electrode. and one or more of oxide-based solid electrolytes can be used. However, in order to improve battery characteristics, it is desirable to contain a sulfide-based solid electrolyte, and it is more desirable to include an aldirodite-type sulfide-based solid electrolyte. It is more desirable that both the positive electrode and the solid electrolyte layer contain a sulfide-based solid electrolyte, and more preferably an aldirodite-type sulfide-based solid electrolyte. The sulfide-based solid electrolyte contained in the solid electrolyte layer may be of the same type as the sulfide-based solid electrolyte related to the sulfide-based solid electrolyte particles (A), or may be of a different type.

固体電解質層は、樹脂製の不織布などの多孔質体を支持体として有していてもよい。 The solid electrolyte layer may have a porous body such as resin nonwoven fabric as a support.

固体電解質層は、固体電解質を加圧成形などによって圧縮する方法;固体電解質を溶媒に分散させて調製した固体電解質層形成用組成物を基材や正極、負極の上に塗布して乾燥し、必要に応じてプレス処理などの加圧成形を行う方法:などで形成することができるが、前記の固体電解質を圧縮する方法を採用することがより好ましい。 The solid electrolyte layer is formed by compressing the solid electrolyte by pressure molding or the like; a composition for forming a solid electrolyte layer prepared by dispersing the solid electrolyte in a solvent is applied on the substrate, the positive electrode, and the negative electrode, and dried; If necessary, it can be formed by a method of performing pressure molding such as press processing, etc., but it is more preferable to adopt the method of compressing the solid electrolyte.

固体電解質層形成用組成物に使用する溶媒は、固体電解質を劣化させ難いものを選択することが望ましく、固体電解質を含有する正極合剤含有組成物用の溶媒として先に例示した各種の溶媒と同じものを使用することが好ましい。 The solvent used in the solid electrolyte layer-forming composition is desirably selected from those that do not easily deteriorate the solid electrolyte. It is preferable to use the same.

固体電解質層の厚みは、100~400μmであることが好ましい。 The thickness of the solid electrolyte layer is preferably 100-400 μm.

(電極積層体)
正極と負極とは、固体電解質層を介して積層した電極積層体の形態で、電池に用いられる。
(Electrode laminate)
A positive electrode and a negative electrode are used in a battery in the form of an electrode laminate in which a solid electrolyte layer is interposed.

なお、電極積層体を形成するに際しては、正極と負極と固体電解質層とを積層した状態で加圧成形することが、電極積層体の機械的強度を高めたり、内部抵抗を低減したりする観点から好ましい。 When forming the electrode laminate, pressure molding in a state in which the positive electrode, the negative electrode, and the solid electrolyte layer are laminated increases the mechanical strength of the electrode laminate and reduces the internal resistance. preferred from

(外装体)
全固体電池の外装体には、例えば、図1に示すような外装缶と封口缶とを有する電池容器からなるものが使用される。すなわち、このような電池容器を外装体とする全固体電池は、コイン形(ボタン形)電池となる。
(Exterior body)
As an exterior body of an all-solid-state battery, for example, a battery container having an exterior can and a sealing can as shown in FIG. 1 is used. That is, an all-solid-state battery having such a battery container as an outer package is a coin-type (button-type) battery.

全固体電池の外装体が外装缶と封口缶とを有する電池容器の場合、図1に示すように、外装缶と封口缶とをガスケットを介してカシメ封口したものが挙げられるほか、外装缶と封口缶とを、樹脂で接着したものも例示できる。 In the case of a battery container in which the exterior body of an all-solid-state battery has an exterior can and a sealing can, as shown in FIG. A case in which a sealed can is adhered with a resin can also be exemplified.

外装缶および封口缶にはステンレス鋼製のものなどが使用できる。また、ガスケットの素材には、ポリプロピレン、ナイロンなどを使用できるほか、電池の用途との関係で耐熱性が要求される場合には、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)などのフッ素樹脂、ポリフェニレンエーテル(PEE)、ポリスルフォン(PSF)、ポリアリレート(PAR)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などの融点が240℃を超える耐熱樹脂を使用することもできる。また、電池が耐熱性を要求される用途に適用される場合、その封口には、ガラスハーメチックシールを利用することもできる。 A stainless steel can or the like can be used for the outer can and the sealing can. In addition, polypropylene, nylon, etc. can be used for gasket materials, and tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer (PFA), etc., can be used when heat resistance is required in relation to battery applications. Heat resistance with a melting point exceeding 240°C such as fluorine resin, polyphenylene ether (PEE), polysulfone (PSF), polyarylate (PAR), polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide (PPS), polyetheretherketone (PEEK), etc. Resin can also be used. Moreover, when the battery is applied to applications requiring heat resistance, a glass hermetic seal can be used for the sealing.

外装缶と封口缶とを有する電池容器からなる外装体の平面視での形状は、円形でもよく、四角形(正方形・長方形)などの多角形であってもよい。また、多角形の場合には、その角を曲線状としていてもよい。 The shape of the outer package, which is a battery container having an outer can and a sealing can, in a plan view may be circular or polygonal such as quadrangular (square or rectangular). Moreover, in the case of a polygon, the corners thereof may be curved.

さらに、全固体電池の外装体には、アルミニウムラミネートフィルムなどの金属ラミネートフィルムで構成されたラミネートフィルム外装体を使用することもできる。 Furthermore, a laminate film exterior made of a metal laminate film such as an aluminum laminate film can also be used as the exterior of the all-solid-state battery.

本発明の全固体電池は、従来から知られている一次電池や二次電池と同様の用途に適用し得るが、有機電解液に代えて固体電解質を有していることから耐熱性に優れており、高温に曝されるような用途に好ましく使用することができる。 The all-solid-state battery of the present invention can be applied to the same applications as conventionally known primary batteries and secondary batteries, but it has excellent heat resistance because it has a solid electrolyte instead of an organic electrolyte. It can be preferably used in applications exposed to high temperatures.

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は本発明を制限するものではない。 The present invention will be described in detail below based on examples. However, the following examples do not limit the present invention.

(実施例1)
平均粒子径が2μmのチタン酸リチウム(LiTi12、負極活物質)と、平均粒子径が0.7μmの硫化物系固体電解質(Li5.4PS4.4Cl0.8Br0.8)と、グラフェン(導電助剤)とを、質量比が50:41:9となる割合で混合して負極合剤を調製した。
(Example 1)
Lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 , negative electrode active material) with an average particle size of 2 μm and a sulfide-based solid electrolyte (Li 5.4 PS 4.4 Cl 0.8 Br with an average particle size of 0.7 μm) 0.8 ) and graphene (a conductive additive) were mixed at a mass ratio of 50:41:9 to prepare a negative electrode mixture.

また、表面にLiNbOの被覆層が形成された平均粒子径が5μmのLiCoO(正極活物質)と、平均粒子径が3μmの硫化物系固体電解質(Li7.0PS5.4Cl1.2)と、カーボンブラックおよび気相成長炭素繊維(VGCF)とを、質量比が70:26.8:1.1:2.1となる割合で混合して正極合剤を調製した。 In addition, LiCoO 2 (positive electrode active material) having an average particle diameter of 5 μm and a LiNbO 3 coating layer formed on the surface, and a sulfide-based solid electrolyte (Li 7.0 PS 5.4 Cl 1 ) having an average particle diameter of 3 μm .2 ), carbon black and vapor grown carbon fiber (VGCF) were mixed at a mass ratio of 70:26.8:1.1:2.1 to prepare a positive electrode mixture.

次に、平均粒子径が0.7μmの硫化物系固体電解質(Li5.4PS4.4Cl0.8Br0.8)の粉末を粉末成形金型に入れ、プレス機を用いて低圧で加圧成形を行い、固体電解質層の仮成形層を形成した。さらに、固体電解質層の仮成形層の上面に、前記負極合剤を配置して低圧で加圧成形を行い、固体電解質層の仮成形層の上に、さらに負極の仮成形層を形成した。 Next, a powder of a sulfide-based solid electrolyte (Li 5.4 PS 4.4 Cl 0.8 Br 0.8 ) having an average particle size of 0.7 μm is placed in a powder molding die, and pressed under low pressure using a press. to form a temporary molded layer of the solid electrolyte layer. Further, the negative electrode mixture was placed on the upper surface of the temporary molding layer of the solid electrolyte layer, and pressure molding was performed at a low pressure to further form a temporary molding layer of the negative electrode on the temporary molding layer of the solid electrolyte layer.

さらに、前記金型を上下反転させた後、金型内の固体電解質層の仮成形層の上面(負極の仮成形層を有する面の反対側)に前記正極合剤を配置し、全体を1300MPa(13tf/cm)の面圧で加圧成形を行うことにより、負極と固体電解質層と正極とが一体化された1.57mmの厚みを有する電極積層体を得た。 Furthermore, after the mold is turned upside down, the positive electrode mixture is placed on the top surface of the temporary molding layer of the solid electrolyte layer in the mold (the side opposite to the surface having the temporary molding layer of the negative electrode), and the whole is heated to 1300 MPa. An electrode laminate having a thickness of 1.57 mm in which the negative electrode, the solid electrolyte layer, and the positive electrode were integrated was obtained by pressure molding under a surface pressure of (13 tf/cm 2 ).

次に、ステンレス鋼製の封口缶とステンレス鋼製の外装缶とをポリフェニレンスルフィド製のガスケットを介してかしめ封口し、内部に前記電極積層体を封入することにより、図1に示す構造のコイン形の全固体電池を作製した。 Next, a stainless steel sealing can and a stainless steel outer can are caulked and sealed via a polyphenylene sulfide gasket, and the electrode laminate is sealed inside to obtain a coin-shaped structure having the structure shown in FIG. All-solid-state battery was fabricated.

なお、前記電極積層体を封入する際に、電極積層体の周囲の隙間に、平均粒子径が0.7μmの硫化物系固体電解質(Li5.4PS4.4Cl0.8Br0.8)の粉末〔硫化物系固体電解質の粒子(A)〕:3.5mgを充填した後に封止を行った。前記固体電解質の粉末の質量は、電極積層体の質量の1.9%であった。 When enclosing the electrode laminate, a sulfide-based solid electrolyte ( Li5.4PS4.4Cl0.8Br0 . 8 ) The powder [particles (A) of sulfide-based solid electrolyte]: 3.5 mg was filled and then sealed. The mass of the solid electrolyte powder was 1.9% of the mass of the electrode laminate.

また、図示はしていないが、正極と外装缶および負極と封口缶の間には、それぞれ厚みが約0.1mmのカーボンシートを挿入した。 Although not shown, a carbon sheet having a thickness of about 0.1 mm was inserted between the positive electrode and the outer can, and between the negative electrode and the sealing can.

(比較例1)
電極積層体の周囲の隙間に、固体電解質の粉末を充填せずに封止を行った以外は、実施例1と同様にしてコイン形の全固体電池を作製した。
(Comparative example 1)
A coin-shaped all-solid-state battery was produced in the same manner as in Example 1, except that the gap around the electrode laminate was not filled with the solid electrolyte powder and sealed.

作製した実施例1および比較例1の電池それぞれ10個ずつに対し、充放電を行った後、1kHzの交流を印加して電池の内部抵抗を測定し、10個の電池の平均値を求めた。 Ten batteries each of Example 1 and Comparative Example 1 were charged and discharged, and then an alternating current of 1 kHz was applied to measure the internal resistance of the batteries, and the average value of the ten batteries was obtained. .

次に、電池を60℃相対湿度90%の恒温槽中で36日間保持した後、電池を取り出して室温まで放冷させてから、1kHzの交流を印加して高温貯蔵後の電池の内部抵抗を測定し、10個の電池の平均値を求めた。 Next, after holding the battery in a constant temperature bath at 60° C. and a relative humidity of 90% for 36 days, the battery was taken out and allowed to cool to room temperature. The average value of 10 batteries was obtained.

実施例1および比較例1の電池について、高温貯蔵後の電池の内部抵抗と貯蔵前の電池の内部抵抗との差(内部抵抗の上昇分)を求めて比較した。 For the batteries of Example 1 and Comparative Example 1, the difference between the internal resistance of the battery after high-temperature storage and the internal resistance of the battery before storage (increase in internal resistance) was determined and compared.

それぞれの電池について、高温貯蔵時の内部抵抗の上昇分を、比較例1の電池での値を100として表1に示す。 Table 1 shows the amount of increase in internal resistance during high-temperature storage for each battery, with the value for the battery of Comparative Example 1 being 100.

Figure 2023038432000002
Figure 2023038432000002

高温多湿の環境下で電池が保持されることにより、電池の封止部分から電池内部に徐々に水分が侵入し、それが固体電解質などと反応することによって電池の内部抵抗を上昇させているが、表1に示す通り、実施例1の電池では、電池内部の空隙部分に、硫化物系固体電解質の粒子(A)を配置したことにより、電極積層体に含まれる固体電解質などと反応する水分量を低減することができ、内部抵抗の上昇を抑制することができた。 When the battery is held in a hot and humid environment, moisture gradually enters the battery from the sealing part of the battery, and reacts with the solid electrolyte, etc., thereby increasing the internal resistance of the battery. As shown in Table 1, in the battery of Example 1, the particles (A) of the sulfide-based solid electrolyte were placed in the voids inside the battery, so that the solid electrolyte contained in the electrode laminate and the like reacted with water. The amount was able to be reduced, and an increase in internal resistance was suppressed.

1 全固体電池
2 電極積層体
21 正極
22 負極
23 固体電解質層
3 外装缶
4 封口缶
5 ガスケット
6 硫化物系固体電解質の粒子(A)
REFERENCE SIGNS LIST 1 all-solid battery 2 electrode laminate 21 positive electrode 22 negative electrode 23 solid electrolyte layer 3 outer can 4 sealing can 5 gasket 6 sulfide-based solid electrolyte particles (A)

Claims (5)

正極、負極、および前記正極と前記負極との間に配置された固体電解質層を有する電極積層体が、外装体の内部に封入された全固体電池であって、
前記外装体内部の空隙部分に、硫化物系固体電解質の粒子(A)が配置されていることを特徴とする全固体電池。
An all-solid-state battery in which an electrode laminate having a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte layer disposed between the positive electrode and the negative electrode is enclosed in an exterior body,
An all-solid-state battery, wherein particles (A) of a sulfide-based solid electrolyte are arranged in a void portion inside the exterior body.
前記電極積層体を構成する前記正極、前記負極および前記固体電解質層のうちの少なくとも1つが硫化物系固体電解質を含有している請求項1に記載の全固体電池。 2. The all-solid battery according to claim 1, wherein at least one of said positive electrode, said negative electrode and said solid electrolyte layer constituting said electrode laminate contains a sulfide-based solid electrolyte. 前記硫化物系固体電解質の粒子(A)の質量が、前記電極積層体の質量の0.2%以上である請求項1または2に記載の全固体電池。 3. The all-solid-state battery according to claim 1, wherein the mass of the particles (A) of the sulfide-based solid electrolyte is 0.2% or more of the mass of the electrode laminate. 前記硫化物系固体電解質の粒子(A)は、比表面積が0.7m/g以上である請求項1~3のいずれかに記載の全固体電池。 The all-solid-state battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the particles (A) of the sulfide-based solid electrolyte have a specific surface area of 0.7 m 2 /g or more. 前記電極積層体がペレット状で、コイン形の外装体の内部に封入されており、
前記硫化物系固体電解質の粒子(A)が、前記電極積層体の径方向における周囲に配置されている請求項1~4のいずれかに記載の全固体電池。
The electrode laminate is in the form of a pellet and enclosed inside a coin-shaped exterior body,
The all-solid-state battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the particles (A) of the sulfide-based solid electrolyte are arranged radially around the electrode laminate.
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