JP2023143399A - Solid electrolyte, battery, electronic apparatus, method of manufacturing solid electrolyte, and method of manufacturing battery - Google Patents

Solid electrolyte, battery, electronic apparatus, method of manufacturing solid electrolyte, and method of manufacturing battery Download PDF

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JP2023143399A JP2022050744A JP2022050744A JP2023143399A JP 2023143399 A JP2023143399 A JP 2023143399A JP 2022050744 A JP2022050744 A JP 2022050744A JP 2022050744 A JP2022050744 A JP 2022050744A JP 2023143399 A JP2023143399 A JP 2023143399A
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Hitoshi Yamamoto
努 寺岡
Tsutomu Teraoka
裕久 藤森
Hirohisa Fujimori
知史 横山
Tomofumi Yokoyama
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Abstract

To provide a solid electrolyte capable of appropriately maintaining a high total ionic conductivity even under an atmosphere, to provide a method of manufacturing the solid electrolyte, to manufacture a battery that includes the solid electrolyte, to provide a method of manufacturing the battery, and to provide an electronic apparatus that comprises the battery.SOLUTION: A solid electrolyte is represented by the following composition formula (1): (Li7-3xGax)(La3-y-mNdyYm)Zr2O12. (In the formula (1), 0.10≤x<1.00, 0.01≤y≤0.20, and 0.00<m≤0.15 are satisfied.)SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、固体電解質、電池、電子機器、固体電解質の製造方法および電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a solid electrolyte, a battery, an electronic device, a method for manufacturing a solid electrolyte, and a method for manufacturing a battery.

携帯型情報機器をはじめとする多くの電気機器の電源として、リチウムイオン電池(一次電池および二次電池を含む)が利用されている。中でも、高エネルギー密度と安全性を両立したリチウムイオン電池として、正・負極間のリチウムの伝導に固体電解質を用いた全固体型リチウムイオン電池が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Lithium ion batteries (including primary batteries and secondary batteries) are used as power sources for many electrical devices including portable information devices. Among these, an all-solid-state lithium ion battery that uses a solid electrolyte to conduct lithium between positive and negative electrodes has been proposed as a lithium ion battery that has both high energy density and safety (see, for example, Patent Document 1).

固体電解質は、有機電解液を用いることなくリチウムイオンを伝導することができ、電解液漏れや駆動発熱による電解液の揮発等が生じないため、安全性が高い材料として注目されている。 Solid electrolytes are attracting attention as highly safe materials because they can conduct lithium ions without using an organic electrolyte and do not cause electrolyte leakage or volatilization due to heat generation during driving.

このような全固体型リチウムイオン電池に用いられる固体電解質として、リチウムイオン伝導性が高く、絶縁性に優れ、また化学的安定性の高い酸化物系の固体電解質が広く知られている。このような酸化物として、ジルコン酸ランタンリチウム系の材料が特筆すべき高いリチウムイオン導電率を有しており、電池への適用が期待されている。 As solid electrolytes used in such all-solid-state lithium ion batteries, oxide-based solid electrolytes are widely known, which have high lithium ion conductivity, excellent insulation properties, and high chemical stability. Among such oxides, lanthanum lithium zirconate-based materials have particularly high lithium ion conductivity and are expected to be applied to batteries.

特開2009-215130号公報Japanese Patent Application Publication No. 2009-215130

しかしながら、このような固体電解質は、リチウムイオン伝導性が高いがために、大気中の水分や二酸化炭素の存在等により、容易に炭酸リチウムが生成し、リチウムイオン導電率が経時的に低下しやすいという問題があった。 However, since such solid electrolytes have high lithium ion conductivity, lithium carbonate is easily generated due to the presence of moisture or carbon dioxide in the atmosphere, and the lithium ion conductivity tends to decrease over time. There was a problem.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することができる。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can be realized as the following application examples.

本発明の適用例に係る固体電解質は、下記組成式(1)で示される。
(Li7-3xGa)(La3-y-mNd)Zr12・・・(1)
(式(1)中、0.10≦x<1.00、0.01≦y≦0.20、0.00<m≦0.15を満たす。)
A solid electrolyte according to an application example of the present invention is represented by the following compositional formula (1).
(Li 7-3x Ga x ) (La 3-ym Nd y Y m ) Zr 2 O 12 ...(1)
(In formula (1), 0.10≦x<1.00, 0.01≦y≦0.20, and 0.00<m≦0.15 are satisfied.)

また、本発明の適用例に係る電池は、本発明の適用例に係る固体電解質および活物質を含む複合体と、
前記複合体の一方の面に設けられた電極と、
前記複合体の他方の面に設けられた集電体と、を備える。
また、本発明の適用例に係る電子機器は、本発明の適用例に係る電池を備える。
Further, a battery according to an application example of the present invention includes a composite including a solid electrolyte and an active material according to an application example of the present invention;
an electrode provided on one side of the composite;
and a current collector provided on the other surface of the composite.
Further, an electronic device according to an application example of the present invention includes a battery according to an application example of the present invention.

また、本発明の適用例に係る固体電解質の製造方法は、下記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種の原材料を混合して、第1混合物を得る第1混合工程と、
前記第1混合物に第1加熱処理を施して仮焼成体とする第1加熱工程と、
前記仮焼成体に第2加熱処理を施して、下記組成式(1)で示される結晶質の固体電解質を形成する第2加熱工程と、を備える。
(Li7-3xGa)(La3-y-mNd)Zr12・・・(1)
(式(1)中、0.10≦x<1.00、0.01≦y≦0.20、0.00<m≦0.15を満たす。)
Further, the method for producing a solid electrolyte according to an application example of the present invention includes mixing a plurality of types of raw materials containing metal elements constituting a lithium composite metal oxide represented by the following compositional formula (1), a first mixing step to obtain a mixture;
a first heating step of subjecting the first mixture to a first heat treatment to form a pre-fired body;
and a second heating step of performing a second heat treatment on the pre-fired body to form a crystalline solid electrolyte represented by the following compositional formula (1).
(Li 7-3x Ga x ) (La 3-ym Nd y Y m ) Zr 2 O 12 ...(1)
(In formula (1), 0.10≦x<1.00, 0.01≦y≦0.20, and 0.00<m≦0.15 are satisfied.)

また、本発明の他の適用例に係る固体電解質の製造方法は、下記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種の原材料を混合して、第1混合物を得る第1混合工程と、
前記第1混合物に加熱処理を施して第1電解質部とする加熱工程と、
前記第1電解質部にLi、B、Oを含む第2電解質を接触させた状態で、前記第2電解質を溶融させ、前記第1電解質部に接する第2電解質部を形成する第2電解質部形成工程と、を備える。
(Li7-3xGa)(La3-y-mNd)Zr12・・・(1)
(式(1)中、0.10≦x<1.00、0.01≦y≦0.20、0.00<m≦0.15を満たす。)
In addition, a method for producing a solid electrolyte according to another application example of the present invention is to mix a plurality of raw materials containing metal elements constituting a lithium composite metal oxide represented by the following compositional formula (1), a first mixing step to obtain a first mixture;
a heating step of subjecting the first mixture to a heat treatment to form a first electrolyte portion;
Forming a second electrolyte part by melting the second electrolyte with a second electrolyte containing Li, B, and O in contact with the first electrolyte part to form a second electrolyte part in contact with the first electrolyte part. It comprises a process.
(Li 7-3x Ga x ) (La 3-ym Nd y Y m ) Zr 2 O 12 ...(1)
(In formula (1), 0.10≦x<1.00, 0.01≦y≦0.20, and 0.00<m≦0.15 are satisfied.)

また、本発明の適用例に係る電池の製造方法は、下記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種の原材料を溶媒に溶解させ、混合して第1混合物を得る第1混合工程と、
活物質を用いて第1成形体を形成する第1成形体形成工程と、
前記第1混合物を、前記第1成形体に含浸させた状態で加熱処理を施して結晶質の第1電解質部と、前記活物質とを含む複合体を形成する複合体形成工程と、
前記複合体の一方の側に電極を形成する電極形成工程と、
前記複合体の他方の側に集電体を形成する集電体形成工程と、を備える電池の製造方法。
(Li7-3xGa)(La3-y-mNd)Zr12・・・(1)
(式(1)中、0.10≦x<1.00、0.01≦y≦0.20、0.00<m≦0.15を満たす。)
In addition, the method for manufacturing a battery according to an application example of the present invention includes dissolving and mixing multiple types of raw materials containing metal elements constituting a lithium composite metal oxide represented by the following compositional formula (1) in a solvent. a first mixing step of obtaining a first mixture;
a first molded body forming step of forming a first molded body using an active material;
a composite forming step of heating the first mixture impregnated in the first molded body to form a composite containing a crystalline first electrolyte portion and the active material;
an electrode forming step of forming an electrode on one side of the composite;
A method for manufacturing a battery, comprising a current collector forming step of forming a current collector on the other side of the composite.
(Li 7-3x Ga x ) (La 3-ym Nd y Y m ) Zr 2 O 12 ...(1)
(In formula (1), 0.10≦x<1.00, 0.01≦y≦0.20, and 0.00<m≦0.15 are satisfied.)

また、本発明の他の適用例に係る電池の製造方法は、下記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種の原材料を溶媒に溶解させ、混合して第1混合物を得る第1混合工程と、
活物質を用いて第1成形体を形成する第1成形体形成工程と、
前記第1混合物を、前記第1成形体に含浸させた状態で加熱処理を施して結晶質の第1電解質部と、前記活物質とを含む第2成形体を形成する第2成形体形成工程と、
前記第2成形体にLi、B、Oを含む第2電解質を接触させた状態で、前記第2電解質を溶融させて、前記第2成形体に前記第2電解質の融液を充填し、その後、前記第2電解質の融液が充填された前記第2成形体を冷却して、前記第1電解質部、第2電解質部および前記活物質を含む複合体を形成する複合体形成工程と、
前記複合体の一方の側に電極を形成する電極形成工程と、
前記複合体の他方の側に集電体を形成する集電体形成工程と、を備える。
(Li7-3xGa)(La3-y-mNd)Zr12・・・(1)
(式(1)中、0.10≦x<1.00、0.01≦y≦0.20、0.00<m≦0.15を満たす。)
Further, a method for manufacturing a battery according to another application example of the present invention includes dissolving in a solvent a plurality of raw materials containing metal elements constituting a lithium composite metal oxide represented by the following compositional formula (1), a first mixing step of mixing to obtain a first mixture;
a first molded body forming step of forming a first molded body using an active material;
a second molded body forming step of heating the first mixture impregnated in the first molded body to form a second molded body containing a crystalline first electrolyte portion and the active material; and,
A second electrolyte containing Li, B, and O is brought into contact with the second molded body, the second electrolyte is melted, and the second molded body is filled with the melt of the second electrolyte, and then , a composite forming step of cooling the second molded body filled with the melt of the second electrolyte to form a composite including the first electrolyte part, the second electrolyte part, and the active material;
an electrode forming step of forming an electrode on one side of the composite;
and a current collector forming step of forming a current collector on the other side of the composite.
(Li 7-3x Ga x ) (La 3-ym Nd y Y m ) Zr 2 O 12 ...(1)
(In formula (1), 0.10≦x<1.00, 0.01≦y≦0.20, and 0.00<m≦0.15 are satisfied.)

また、本発明の他の適用例に係る電池の製造方法は、下記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種の原材料を混合して第1混合物を得る第1混合工程と、
前記第1混合物に第1加熱処理を施して仮焼成体を得る仮焼成体形成工程と、
前記仮焼成体と活物質とを混合して第2混合物を得る第2混合工程と、
前記第2混合物を成形して第3成形体を形成する第3成形体形成工程と、
前記第3成形体に第2加熱処理を施して、結晶質の第1電解質部と、前記活物質とを含む複合体を形成する複合体形成工程と、
前記複合体の一方の側に電極を形成する電極形成工程と、
前記複合体の他方の側に集電体を形成する集電体形成工程と、を備える。
(Li7-3xGa)(La3-y-mNd)Zr12・・・(1)
(式(1)中、0.10≦x<1.00、0.01≦y≦0.20、0.00<m≦0.15を満たす。)
In addition, a method for manufacturing a battery according to another application example of the present invention is to mix a plurality of types of raw materials containing metal elements constituting a lithium composite metal oxide represented by the following compositional formula (1), a first mixing step to obtain a mixture;
a step of forming a pre-fired body by subjecting the first mixture to a first heat treatment to obtain a pre-fired body;
a second mixing step of mixing the pre-fired body and the active material to obtain a second mixture;
a third molded body forming step of molding the second mixture to form a third molded body;
a composite forming step of subjecting the third molded body to a second heat treatment to form a composite containing a crystalline first electrolyte portion and the active material;
an electrode forming step of forming an electrode on one side of the composite;
and a current collector forming step of forming a current collector on the other side of the composite.
(Li 7-3x Ga x ) (La 3-ym Nd y Y m ) Zr 2 O 12 ...(1)
(In formula (1), 0.10≦x<1.00, 0.01≦y≦0.20, and 0.00<m≦0.15 are satisfied.)

また、本発明の他の適用例に係る電池の製造方法は、下記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種類の原材料を混合して第1混合物を得る第1混合工程と、
前記第1混合物に第1加熱処理を施して仮焼成体を得る仮焼成体形成工程と、
前記仮焼成体と活物質とを混合して第2混合物を得る第2混合工程と、
前記第2混合物を成形して第3成形体を形成する第3成形体形成工程と、
前記第3成形体に第2加熱処理を施して、結晶質の第1電解質部と、前記活物質とを含む第2成形体を形成する第2成形体形成工程と、
前記第2成形体にLi、B、Oを含む第2電解質を接触させた状態で、前記第2電解質を溶融させて、前記第2成形体に前記第2電解質の融液を充填し、その後、前記第2電解質の融液が充填された前記第2成形体を冷却して、前記第1電解質部、第2電解質部および前記活物質を含む複合体を形成する複合体形成工程と、
前記複合体の一方の側に電極を形成する電極形成工程と、
前記複合体の他方の側に集電体を形成する集電体形成工程と、を備える。
(Li7-3xGa)(La3-y-mNd)Zr12・・・(1)
(式(1)中、0.10≦x<1.00、0.01≦y≦0.20、0.00<m≦0.15を満たす。)
In addition, a method for manufacturing a battery according to another application example of the present invention includes mixing a plurality of types of raw materials containing metal elements constituting a lithium composite metal oxide represented by the following compositional formula (1), a first mixing step to obtain a mixture;
a step of forming a pre-fired body by subjecting the first mixture to a first heat treatment to obtain a pre-fired body;
a second mixing step of mixing the pre-fired body and the active material to obtain a second mixture;
a third molded body forming step of molding the second mixture to form a third molded body;
a second molded body forming step of subjecting the third molded body to a second heat treatment to form a second molded body containing a crystalline first electrolyte portion and the active material;
A second electrolyte containing Li, B, and O is brought into contact with the second molded body, the second electrolyte is melted, and the second molded body is filled with the melt of the second electrolyte, and then , a composite forming step of cooling the second molded body filled with the melt of the second electrolyte to form a composite including the first electrolyte part, the second electrolyte part, and the active material;
an electrode forming step of forming an electrode on one side of the composite;
and a current collector forming step of forming a current collector on the other side of the composite.
(Li 7-3x Ga x ) (La 3-ym Nd y Y m ) Zr 2 O 12 ...(1)
(In formula (1), 0.10≦x<1.00, 0.01≦y≦0.20, and 0.00<m≦0.15 are satisfied.)

図1は、第1実施形態の固体電解質の製造方法を模式的に示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view schematically showing a method for manufacturing a solid electrolyte according to a first embodiment. 図2は、第2実施形態の固体電解質の製造方法を模式的に示す縦断面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view schematically showing a method for manufacturing a solid electrolyte according to a second embodiment. 図3は、好適な実施形態の電池としてのリチウムイオン電池の構成を模式的に示す概略斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view schematically showing the configuration of a lithium ion battery as a battery of a preferred embodiment. 図4は、第1実施形態の電池としての電池の製造方法を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing a battery according to the first embodiment. 図5は、第1実施形態の電池としての電池の製造方法を模式的に示す縦断面図である。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view schematically showing a method for manufacturing a battery according to the first embodiment. 図6は、第1実施形態の電池としての電池の製造方法を模式的に示す縦断面図である。FIG. 6 is a vertical cross-sectional view schematically showing a method for manufacturing a battery as the battery of the first embodiment. 図7は、第2実施形態の電池としての電池の製造方法を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a method for manufacturing a battery according to the second embodiment. 図8は、第2実施形態の電池としての電池の製造方法を模式的に示す縦断面図である。FIG. 8 is a vertical cross-sectional view schematically showing a method for manufacturing a battery according to the second embodiment. 図9は、第2実施形態の電池としての電池の製造方法を模式的に示す縦断面図である。FIG. 9 is a vertical cross-sectional view schematically showing a method for manufacturing a battery according to the second embodiment. 図10は、第3実施形態の電池としての電池の製造方法を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a method for manufacturing a battery according to the third embodiment. 図11は、第3実施形態の電池としての電池の製造方法を模式的に示す縦断面図である。FIG. 11 is a vertical cross-sectional view schematically showing a method for manufacturing a battery according to the third embodiment. 図12は、第3実施形態の電池としての電池の製造方法を模式的に示す縦断面図である。FIG. 12 is a vertical cross-sectional view schematically showing a method for manufacturing a battery according to the third embodiment. 図13は、第3実施形態の電池としての電池の製造方法を模式的に示す縦断面図である。FIG. 13 is a vertical cross-sectional view schematically showing a method for manufacturing a battery according to the third embodiment. 図14は、第4実施形態の電池としての電池の製造方法を示すフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart showing a method for manufacturing a battery according to the fourth embodiment. 図15は、第4実施形態の電池としての電池の製造方法を模式的に示す縦断面図である。FIG. 15 is a vertical cross-sectional view schematically showing a method for manufacturing a battery according to the fourth embodiment. 図16は、第4実施形態の電池としての電池の製造方法を模式的に示す縦断面図である。FIG. 16 is a vertical cross-sectional view schematically showing a method for manufacturing a battery according to the fourth embodiment. 図17は、第4実施形態の電池としての電池の製造方法を模式的に示す縦断面図である。FIG. 17 is a vertical cross-sectional view schematically showing a method for manufacturing a battery according to the fourth embodiment. 図18は、電子機器としてのウェアラブル機器の構成を示す斜視図である。FIG. 18 is a perspective view showing the configuration of a wearable device as an electronic device.

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
[1]固体電解質
まず、本発明の固体電解質について説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
[1] Solid Electrolyte First, the solid electrolyte of the present invention will be explained.

本発明の固体電解質は、下記組成式(1)で示される。
(Li7-3xGa)(La3-y-mNd)Zr12・・・(1)
(式(1)中、0.10≦x<1.00、0.01≦y≦0.20、0.00<m≦0.15を満たす。)
The solid electrolyte of the present invention is represented by the following compositional formula (1).
(Li 7-3x Ga x ) (La 3-ym Nd y Y m ) Zr 2 O 12 ...(1)
(In formula (1), 0.10≦x<1.00, 0.01≦y≦0.20, and 0.00<m≦0.15 are satisfied.)

このような条件を満足することにより、大気下においても高い総イオン導電率を好適に維持することができる固体電解質を提供することができる。より詳しくは、ジルコン酸ランタンリチウム系の材料のランタンサイトの一部をNdおよびYにより置換するとともに、リチウムサイトの一部をGaにより置換することにより、耐酸性が強くなり、二酸化炭素に起因する炭酸リチウムの生成を抑制でき、大気下においても高い総イオン導電率を示す固体電解質を提供することができる。 By satisfying such conditions, it is possible to provide a solid electrolyte that can suitably maintain a high total ionic conductivity even under the atmosphere. More specifically, by substituting a part of the lanthanum site of a lanthanum lithium zirconate-based material with Nd and Y, and by substituting a part of the lithium site with Ga, the acid resistance becomes stronger and It is possible to provide a solid electrolyte that can suppress the generation of lithium carbonate and exhibits high total ionic conductivity even in the atmosphere.

これに対し、上記のような条件を満たさないと、上記のような優れた効果が得られない。 On the other hand, unless the above conditions are satisfied, the above excellent effects cannot be obtained.

例えば、固体電解質がYを含まないものであると、初期の総イオン導電率を比較的高いものとすることができたとしても、大気下においても高い総イオン導電率を好適に維持することが困難となる。 For example, if the solid electrolyte does not contain Y, even if the initial total ionic conductivity can be made relatively high, it is difficult to maintain a high total ionic conductivity even in the atmosphere. It becomes difficult.

また、固体電解質がNdを含まないものであると、大気下においた場合の総イオン導電率の低下を抑制できたとしても、初期の総イオン導電率そのものを十分に高めることができない。 Further, if the solid electrolyte does not contain Nd, even if it is possible to suppress a decrease in the total ionic conductivity when placed in the atmosphere, the initial total ionic conductivity itself cannot be sufficiently increased.

また、固体電解質がGaを含まないものであると、大気下においた場合の総イオン導電率の低下を抑制できたとしても、初期の総イオン導電率そのものを十分に高めることが困難となる。 Furthermore, if the solid electrolyte does not contain Ga, even if it is possible to suppress a decrease in the total ionic conductivity when placed in the atmosphere, it will be difficult to sufficiently increase the initial total ionic conductivity itself.

また、固体電解質がNd、YおよびGaを含むジルコン酸ランタンリチウム系の材料であっても、固体電解質中におけるYの含有率が高すぎる、言い換えると、上記mの値が大きすぎると、大気下においた場合の総イオン導電率の低下を抑制できたとしても、初期の総イオン導電率そのものを十分に高めることが困難となる。 Furthermore, even if the solid electrolyte is a lanthanum lithium zirconate material containing Nd, Y, and Ga, if the content of Y in the solid electrolyte is too high, in other words, if the value of m is too large, Even if it is possible to suppress the decrease in the total ionic conductivity when exposed to air, it becomes difficult to sufficiently increase the initial total ionic conductivity itself.

また、固体電解質がNd、YおよびGaを含むジルコン酸ランタンリチウム系の材料であっても、固体電解質中におけるNdの含有率が低すぎる、言い換えると、上記yの値が小さすぎると、大気下においた場合の総イオン導電率の低下を抑制できたとしても、初期の総イオン導電率そのものを十分に高めることが困難となる。 Furthermore, even if the solid electrolyte is a lanthanum lithium zirconate material containing Nd, Y, and Ga, if the content of Nd in the solid electrolyte is too low, in other words, if the value of y is too small, Even if it is possible to suppress the decrease in the total ionic conductivity when exposed to air, it becomes difficult to sufficiently increase the initial total ionic conductivity itself.

また、固体電解質がNd、YおよびGaを含むジルコン酸ランタンリチウム系の材料であっても、固体電解質中におけるNdの含有率が高すぎる、言い換えると、上記yの値が大きすぎると、大気下においた場合の総イオン導電率の低下を抑制できたとしても、初期の総イオン導電率そのものを十分に高めることが困難となる。 Furthermore, even if the solid electrolyte is a lanthanum lithium zirconate material containing Nd, Y, and Ga, if the content of Nd in the solid electrolyte is too high, in other words, if the value of y is too large, Even if it is possible to suppress the decrease in the total ionic conductivity when exposed to air, it becomes difficult to sufficiently increase the initial total ionic conductivity itself.

また、固体電解質がNd、YおよびGaを含むジルコン酸ランタンリチウム系の材料であっても、固体電解質中におけるGaの含有率が低すぎる、言い換えると、上記xの値が小さすぎると、大気下においた場合の総イオン導電率の低下を抑制できたとしても、初期の総イオン導電率そのものを十分に高めることが困難となる。 Furthermore, even if the solid electrolyte is a lanthanum lithium zirconate material containing Nd, Y, and Ga, if the Ga content in the solid electrolyte is too low, in other words, if the value of x is too small, Even if it is possible to suppress the decrease in the total ionic conductivity when exposed to air, it becomes difficult to sufficiently increase the initial total ionic conductivity itself.

また、固体電解質がNd、YおよびGaを含むジルコン酸ランタンリチウム系の材料であっても、固体電解質中におけるGaの含有率が高すぎる、言い換えると、上記xの値が大きすぎると、大気下においた場合の総イオン導電率の低下を抑制できたとしても、初期の総イオン導電率そのものを十分に高めることが困難となる。 Furthermore, even if the solid electrolyte is a lanthanum lithium zirconate material containing Nd, Y, and Ga, if the Ga content in the solid electrolyte is too high, in other words, if the value of x is too large, Even if it is possible to suppress the decrease in the total ionic conductivity when exposed to air, it becomes difficult to sufficiently increase the initial total ionic conductivity itself.

上記のように、上記組成式(1)において、xは、0.10≦x<1.00の条件を満たしていればよいが、0.15≦x≦0.95の条件を満たすのが好ましく、0.20≦x≦0.90の条件を満たすのがより好ましく、0.25≦x≦0.80の条件を満たすのがさらに好ましい
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。
As mentioned above, in the above compositional formula (1), x only needs to satisfy the condition of 0.10≦x<1.00, but it is preferable that x satisfies the condition of 0.15≦x≦0.95. It is preferable that the condition of 0.20≦x≦0.90 is satisfied, and it is even more preferable that the condition of 0.25≦x≦0.80 is satisfied.Thereby, the above-mentioned effect is more prominently exhibited. .

上記のように、上記組成式(1)において、yは、0.01≦y≦0.20の条件を満たしていればよいが、0.02≦y≦0.18の条件を満たすのが好ましく、0.03≦y≦0.16の条件を満たすのがより好ましく、0.04≦y≦0.10の条件を満たすのがさらに好ましい。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。
As mentioned above, in the above compositional formula (1), y only needs to satisfy the condition of 0.01≦y≦0.20, but it is preferable that y satisfy the condition of 0.02≦y≦0.18. It is preferable to satisfy the condition of 0.03≦y≦0.16, and even more preferably to satisfy the condition of 0.04≦y≦0.10.
Thereby, the above-mentioned effects are more prominently exhibited.

上記のように、上記組成式(1)において、mは、0.00<m≦0.15の条件を満たしていればよいが、0.01≦m≦0.12の条件を満たすのが好ましく、0.02≦m≦0.10の条件を満たすのがより好ましく、0.02≦m≦0.07の条件を満たすのがさらに好ましい。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。
As mentioned above, in the above compositional formula (1), m should satisfy the condition of 0.00<m≦0.15, but it is preferable that m satisfies the condition of 0.01≦m≦0.12. It is preferable that the condition of 0.02≦m≦0.10 is satisfied, and it is even more preferable that the condition of 0.02≦m≦0.07 is satisfied.
Thereby, the above-mentioned effects are more prominently exhibited.

固体電解質中において、Liは、主に、基本骨格であるガーネット型リチウムイオン導電体LiLaZr12においてCサイト、および格子間位置に存在し、リチウムイオン導電率に寄与する。 In the solid electrolyte, Li mainly exists at C sites and interstitial positions in the basic skeleton of the garnet-type lithium ion conductor Li 7 La 3 Zr 2 O 12 and contributes to lithium ion conductivity.

固体電解質中において、Laは、主に、基本骨格であるガーネット型リチウムイオン導電体LiLaZr12を構成し、La3+としてAサイトを占める。 In the solid electrolyte, La mainly constitutes the basic skeleton of the garnet-type lithium ion conductor Li 7 La 3 Zr 2 O 12 and occupies the A site as La 3+ .

固体電解質中において、Zrは、主に、基本骨格であるガーネット型リチウムイオン導電体LiLaZr12を構成し、Zr4+としてBサイトを占める。 In the solid electrolyte, Zr mainly constitutes the basic skeleton of the garnet-type lithium ion conductor Li 7 La 3 Zr 2 O 12 and occupies the B site as Zr 4+ .

固体電解質中において、Gaは、主に、リチウムイオンの動く路を拡げリチウムイオン導電率を高める機能を発揮する。 In the solid electrolyte, Ga mainly functions to widen the movement path of lithium ions and increase the lithium ion conductivity.

固体電解質中において、Ndは、主に、焼成時において粒成長モードを促進し、粒界の生成を減少させる事で、粒界抵抗を低減させ、総リチウムイオン導電率を向上させる機能を発揮する。 In the solid electrolyte, Nd mainly promotes the grain growth mode during firing and reduces the formation of grain boundaries, thereby reducing grain boundary resistance and improving the total lithium ion conductivity. .

固体電解質中において、Yは、主に、固体電解質の耐酸化性を上げる効果が有り、電解質中のリチウムが炭酸化し、高抵抗化する事を抑制するという機能を発揮する。 In the solid electrolyte, Y mainly has the effect of increasing the oxidation resistance of the solid electrolyte, and functions to suppress carbonation of lithium in the electrolyte and increase in resistance.

なお、本発明の固体電解質は、上記組成式(1)を構成する元素に加えて、他の元素、すなわち、Li、Ga、La、Nd、Y、ZrおよびO以外の元素を、微量であれば含んでいてもよい。当該他の元素は、1種であっても2種以上であってもよい。 The solid electrolyte of the present invention contains, in addition to the elements constituting the above compositional formula (1), other elements, that is, elements other than Li, Ga, La, Nd, Y, Zr, and O, even in trace amounts. It may also be included. The number of the other elements may be one or two or more.

本発明の固体電解質中に含まれる前記他の元素の含有率は、100ppm以下であるのが好ましく、50ppm以下であるのがより好ましい。 The content of the other elements contained in the solid electrolyte of the present invention is preferably 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less.

前記他の元素として2種以上の元素を含む場合には、これらの元素の含有率の和を前記他の元素の含有率として採用するものとする。 When two or more types of elements are included as the other elements, the sum of the content rates of these elements shall be adopted as the content rate of the other elements.

本発明の固体電解質の結晶相は、通常、立方晶ガーネット型結晶である。
本発明の固体電解質は、例えば、単独で用いられるものであってもよいし、他の成分と組み合わせて用いられるものであってもよい。より具体的には、本発明の固体電解質は、例えば、それ単独で、電池において、固体電解質層を構成するものとして用いられるものであってもよいし、他の固体電解質と混合状態で固体電解質層を構成するものであってもよい。また、例えば、本発明の固体電解質は、正極活物質と混合状態で正極層を構成するものであってもよいし、負極活物質と混合状態で負極層を構成するものであってもよい。
The crystal phase of the solid electrolyte of the present invention is usually a cubic garnet type crystal.
The solid electrolyte of the present invention may be used alone or in combination with other components, for example. More specifically, the solid electrolyte of the present invention may be used alone to constitute a solid electrolyte layer in a battery, or may be used as a solid electrolyte layer in a mixed state with other solid electrolytes. It may also constitute a layer. Further, for example, the solid electrolyte of the present invention may be mixed with a positive electrode active material to form a positive electrode layer, or may be mixed with a negative electrode active material to form a negative electrode layer.

[2]固体電解質の製造方法
次に、本発明の固体電解質の製造方法について説明する。
本発明の固体電解質の製造方法は、上記組成式(1)で示される固体電解質を含む固体電解質を製造する方法である。
以下の説明では、上記組成式(1)で示される固体電解質を第1電解質とも言う。
[2] Method for manufacturing solid electrolyte Next, the method for manufacturing solid electrolyte of the present invention will be described.
The method for manufacturing a solid electrolyte of the present invention is a method for manufacturing a solid electrolyte including a solid electrolyte represented by the above compositional formula (1).
In the following description, the solid electrolyte represented by the above compositional formula (1) is also referred to as a first electrolyte.

[2-1]第1実施形態
以下、第1実施形態に係る固体電解質の製造方法について説明する。
図1は、第1実施形態の固体電解質の製造方法を模式的に示す縦断面図である。
[2-1] First Embodiment A method for producing a solid electrolyte according to the first embodiment will be described below.
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view schematically showing a method for manufacturing a solid electrolyte according to a first embodiment.

図1に示すように、本実施形態の固体電解質の製造方法は、上記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種の原材料を混合して、第1混合物P1を得る第1混合工程(1A)と、第1混合物P1に第1加熱処理を施して仮焼成体P2とする第1加熱工程(1B)と、仮焼成体P2に第2加熱処理を施して、上記組成式(1)で示される結晶質の固体電解質P3’、すなわち、第1電解質P3’を形成する第2加熱工程(1C)と、を備える。 As shown in FIG. 1, the method for manufacturing the solid electrolyte of the present embodiment includes mixing multiple types of raw materials containing metal elements constituting the lithium composite metal oxide represented by the above composition formula (1), A first mixing step (1A) for obtaining a first mixture P1, a first heating step (1B) for subjecting the first mixture P1 to a first heat treatment to form a pre-fired body P2, and a second heating for the pre-fired body P2. A second heating step (1C) is provided to form a crystalline solid electrolyte P3' represented by the above compositional formula (1), that is, a first electrolyte P3'.

これにより、大気下においても高い総イオン導電率を好適に維持することができる固体電解質P100を製造することが可能な固体電解質の製造方法を提供することができる。より詳しくは、ジルコン酸ランタンリチウム系の材料のランタンサイトの一部をNdおよびYにより置換するとともに、リチウムサイトの一部をGaにより置換することにより、耐酸性が強くなり、二酸化炭素に起因する炭酸リチウムの生成を抑制でき、大気下においても高い総イオン導電率を示す固体電解質P100を製造することが可能な固体電解質の製造方法を提供することができる。 Thereby, it is possible to provide a method for producing a solid electrolyte that can produce solid electrolyte P100 that can suitably maintain a high total ionic conductivity even in the atmosphere. More specifically, by substituting a part of the lanthanum site of a lanthanum lithium zirconate-based material with Nd and Y, and by substituting a part of the lithium site with Ga, the acid resistance becomes stronger and It is possible to provide a method for producing a solid electrolyte that can suppress the production of lithium carbonate and produce a solid electrolyte P100 that exhibits high total ionic conductivity even in the atmosphere.

なお、図示の構成では、最終的に得られる固体電解質P100全体が、実質的に第1電解質P3’のみで構成された第1電解質部P3であるが、固体電解質P100は、第1電解質P3’以外の成分で構成された部位を有していてもよい。 Note that in the illustrated configuration, the entire solid electrolyte P100 finally obtained is a first electrolyte portion P3 that is substantially composed only of the first electrolyte P3'; It may have a part composed of other components.

[2-1-1]混合工程
混合工程では、上記組成式(1)に含まれる金属元素を含む複数種の原材料を混合して、第1混合物P1を得る。
[2-1-1] Mixing Step In the mixing step, a first mixture P1 is obtained by mixing a plurality of types of raw materials containing the metal element contained in the above composition formula (1).

本工程では、複数種の原材料を混合して得られる第1混合物P1全体として、上記組成式(1)に含まれる金属元素のうち2種以上の金属元素を含んでいればよい。 In this step, the entire first mixture P1 obtained by mixing a plurality of types of raw materials only needs to contain two or more types of metal elements among the metal elements included in the above compositional formula (1).

また、本工程で用いる複数種の原材料のうち少なくとも1種は、金属イオンとともに、オキソアニオンを含むオキソ酸化合物であってもよい。 Furthermore, at least one of the plurality of raw materials used in this step may be an oxo acid compound containing an oxo anion as well as a metal ion.

これにより、比較的低温でかつ比較的短時間での熱処理により、所望の特性を有する第1電解質P3’、固体電解質P100を安定的に形成することができる。より具体的には、本工程でオキソ酸化合物を用いることにより、後の工程で、仮焼成体P2を、第1電解質P3’とは異なる酸化物とオキソ酸化合物とを含むものとして得ることができる。その結果、前記酸化物の融点を低下させ、比較的低温、比較的短時間の熱処理である焼成処理で結晶成長を促進しつつ、被着物との密着界面を形成することができる。 Thereby, the first electrolyte P3' and the solid electrolyte P100 having desired characteristics can be stably formed by heat treatment at a relatively low temperature and in a relatively short time. More specifically, by using the oxoacid compound in this step, it is possible to obtain the calcined body P2 in a later step as one containing an oxide different from the first electrolyte P3′ and the oxoacid compound. can. As a result, it is possible to lower the melting point of the oxide and form an adhesive interface with the adherend while promoting crystal growth through baking treatment, which is heat treatment at a relatively low temperature and for a relatively short time.

オキソ酸化合物を構成するオキソアニオンは、金属元素を含まないものであり、例えば、ハロゲンオキソ酸;ホウ酸イオン;炭酸イオン;オルト炭酸イオン;カルボン酸イオン;ケイ酸イオン;亜硝酸イオン;硝酸イオン;亜リン酸イオン;リン酸イオン;ヒ酸イオン;亜硫酸イオン;硫酸イオン;スルホン酸イオン;スルフィン酸イオン等が挙げられる。ハロゲンオキソ酸としては、例えば、次亜塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、塩素酸イオン、過塩素酸イオン、次亜臭素酸イオン、亜臭素酸イオン、臭素酸イオン、過臭素酸イオン、次亜ヨウ素酸イオン、亜ヨウ素酸イオン、ヨウ素酸イオン、過ヨウ素酸イオン等が挙げられる。中でも、オキソ酸化合物は、オキソアニオンとして、硝酸イオン、硫酸イオンのうちの少なくとも一方を含んでいるのが好ましく、硝酸イオンを含んでいるのがより好ましい。 The oxo anions constituting the oxo acid compound do not contain metal elements, and include, for example, halogen oxo acids; borate ions; carbonate ions; orthocarbonate ions; carboxylate ions; silicate ions; nitrite ions; nitrate ions. ; phosphite ion; phosphate ion; arsenate ion; sulfite ion; sulfate ion; sulfonate ion; sulfinate ion and the like. Examples of halogen oxo acids include hypochlorite ion, chlorite ion, chlorate ion, perchlorate ion, hypobromite ion, bromite ion, bromate ion, perbromate ion, and hypochlorite ion. Examples include iodate ion, iodate ion, iodate ion, periodate ion, and the like. Among these, the oxo acid compound preferably contains at least one of a nitrate ion and a sulfate ion, and more preferably a nitrate ion, as an oxoanion.

これにより、後に詳述する第1加熱工程で得られる仮焼成体P2中に含まれる金属酸化物の融点をより好適に降下させ、リチウム含有複酸化物の結晶成長をより効果的に促進することができる。その結果、後に詳述する第2加熱工程を、より低温、より短時間とした場合であっても、イオン伝導性が特に優れた第1電解質P3’、固体電解質P100を好適に得ることができる。以下の説明では、第1加熱工程で得られる仮焼成体P2中に含まれる金属酸化物のことを、「前駆酸化物」ともいう。 Thereby, the melting point of the metal oxide contained in the pre-fired body P2 obtained in the first heating step, which will be described in detail later, is lowered more appropriately, and the crystal growth of the lithium-containing double oxide is more effectively promoted. I can do it. As a result, even when the second heating step, which will be detailed later, is performed at a lower temperature and for a shorter time, it is possible to suitably obtain the first electrolyte P3' and the solid electrolyte P100, which have particularly excellent ionic conductivity. . In the following description, the metal oxide contained in the calcined body P2 obtained in the first heating step is also referred to as a "precursor oxide."

金属元素を含む原材料としては、例えば、単体金属や合金を用いてもよいし、分子内に含まれる金属元素が1種のみである化合物を用いてもよいし、分子内に複数種の金属元素を含む化合物を用いてもよい。 As raw materials containing metal elements, for example, single metals or alloys may be used, compounds containing only one type of metal element in the molecule, or compounds containing multiple types of metal elements in the molecule. You may use the compound containing.

Liを含む原料であるリチウム化合物としては、例えば、リチウム金属塩、リチウムアルコキシド等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。リチウム金属塩としては、例えば、塩化リチウム、硝酸リチウム、硫酸リチウム、酢酸リチウム、水酸化リチウム、炭酸リチウム、(2,4-ペンタンジオナト)リチウム等が挙げられる。また、リチウムアルコキシドとしては、例えば、リチウムメトキシド、リチウムエトキシド、リチウムプロポキシド、リチウムイソプロポキシド、リチウムブトキシド、リチウムイソブトキシド、リチウムセカンダリーブトキシド、リチウムターシャリーブトキシド、ジピバロイルメタナトリチウム等が挙げられる。中でも、リチウム化合物としては、硝酸リチウム、硫酸リチウムおよび(2,4-ペンタンジオナト)リチウムよりなる群から選択される1種または2種以上であるのが好ましい。Liを含む原料としては、水和物を用いてもよい。 Examples of the lithium compound that is a raw material containing Li include lithium metal salts, lithium alkoxides, and the like, and one or more of these can be used in combination. Examples of the lithium metal salt include lithium chloride, lithium nitrate, lithium sulfate, lithium acetate, lithium hydroxide, lithium carbonate, and (2,4-pentanedionato)lithium. Examples of lithium alkoxides include lithium methoxide, lithium ethoxide, lithium propoxide, lithium isopropoxide, lithium butoxide, lithium isobutoxide, lithium secondary butoxide, lithium tertiary butoxide, dipivaloylmethanatritium, and the like. Can be mentioned. Among these, the lithium compound is preferably one or more selected from the group consisting of lithium nitrate, lithium sulfate, and (2,4-pentanedionato)lithium. A hydrate may be used as the raw material containing Li.

Laを含む原料であるランタン化合物としては、例えば、ランタン金属塩、ランタンアルコキシド、水酸化ランタン等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。ランタン金属塩としては、例えば、塩化ランタン、硝酸ランタン、硫酸ランタン、酢酸ランタン、トリス(2,4-ペンタンジオナト)ランタン等が挙げられる。ランタンアルコキシドとしては、例えば、ランタントリメトキシド、ランタントリエトキシド、ランタントリプロポキシド、ランタントリイソプロポキシド、ランタントリブトキシド、ランタントリイソブトキシド、ランタントリセカンダリーブトキシド、ランタントリターシャリーブトキシド、ジピバロイルメタナトランタン等が挙げられる。中でも、ランタン化合物としては、硝酸ランタン、トリス(2,4-ペンタンジオナト)ランタンおよび水酸化ランタンよりなる群から選択される少なくとも1種であるのが好ましい。Laを含む原料としては、水和物を用いてもよい。 Examples of the lanthanum compound that is a raw material containing La include lanthanum metal salts, lanthanum alkoxides, lanthanum hydroxide, etc., and one or more of these can be used in combination. Examples of the lanthanum metal salt include lanthanum chloride, lanthanum nitrate, lanthanum sulfate, lanthanum acetate, and tris(2,4-pentanedionato)lanthanum. Examples of the lanthanum alkoxide include lanthanum trimethoxide, lanthanum triethoxide, lanthanum tripropoxide, lanthanum triisopropoxide, lanthanum tributoxide, lanthanum triisobutoxide, lanthanum trisecondary butoxide, lanthanum triteributoxide, and Examples include baloylmetanatolantane. Among these, the lanthanum compound is preferably at least one selected from the group consisting of lanthanum nitrate, lanthanum tris(2,4-pentanedionato), and lanthanum hydroxide. A hydrate may be used as the raw material containing La.

Yを含む原料であるイットリウム化合物としては、例えば、イットリウム金属塩、イットリウムアルコキシド、水酸化イットリウム等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。イットリウム金属塩としては、例えば、塩化イットリウム、硝酸イットリウム、硫酸イットリウム、酢酸イットリウム、トリス(2,4-ペンタンジオナト)イットリウム等が挙げられる。イットリウムアルコキシドとしては、例えば、イットリウムトリメトキシド、イットリウムトリエトキシド、イットリウムトリプロポキシド、イットリウムトリイソプロポキシド、イットリウムトリブトキシド、イットリウムトリイソブトキシド、イットリウムトリセカンダリーブトキシド、イットリウムトリターシャリーブトキシド、ジピバロイルメタナトイットリウム等が挙げられる。中でも、イットリウム化合物としては、硝酸イットリウム、トリス(2,4-ペンタンジオナト)イットリウムおよび水酸化イットリウムよりなる群から選択される少なくとも1種であるのが好ましい。Yを含む原料としては、水和物を用いてもよい。 Examples of the yttrium compound that is a raw material containing Y include yttrium metal salts, yttrium alkoxides, yttrium hydroxide, etc., and one or more of these can be used in combination. Examples of the yttrium metal salt include yttrium chloride, yttrium nitrate, yttrium sulfate, yttrium acetate, and tris(2,4-pentanedionato)yttrium. Examples of yttrium alkoxide include yttrium trimethoxide, yttrium triethoxide, yttrium tripropoxide, yttrium triisopropoxide, yttrium tributoxide, yttrium triisobutoxide, yttrium trisecondary butoxide, yttrium triteributoxide, and dipytrium. Examples include baloylmethanatoyttrium. Among these, the yttrium compound is preferably at least one selected from the group consisting of yttrium nitrate, tris(2,4-pentanedionato)yttrium, and yttrium hydroxide. A hydrate may be used as the raw material containing Y.

Zrを含む原料であるジルコニウム化合物としては、例えば、ジルコニウム金属塩、ジルコニウムアルコキシド等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。ジルコニウム金属塩としては、例えば、塩化ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、オキシ硝酸ジルコニウム、オキシ硫酸ジルコニウム、オキシ酢酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウム等が挙げられる。また、ジルコニウムアルコキシドとしては、例えば、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウムテトラエトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシド、ジルコニウムテトラノルマルブトキシド、ジルコニウムテトライソブトキシド、ジルコニウムテトラセカンダリーブトキシド、ジルコニウムテトラターシャリーブトキシド、ジピバロイルメタナトジルコニウム等が挙げられる。中でも、ジルコニウム化合物としては、ジルコニウムテトラノルマルブトキシドが好ましい。Zrを含む原料としては、水和物を用いてもよい。 Examples of the zirconium compound that is a raw material containing Zr include zirconium metal salts, zirconium alkoxides, and the like, and one or more of these can be used in combination. Examples of the zirconium metal salt include zirconium chloride, zirconium oxychloride, zirconium oxynitrate, zirconium oxysulfate, zirconium oxyacetate, and zirconium acetate. Examples of the zirconium alkoxide include zirconium tetramethoxide, zirconium tetraethoxide, zirconium tetrapropoxide, zirconium tetraisopropoxide, zirconium tetranormal butoxide, zirconium tetraisobutoxide, zirconium tetrasecondary butoxide, and zirconium tetratertiary butoxide. , dipivaloylmethanatozirconium, and the like. Among these, zirconium tetranormal butoxide is preferred as the zirconium compound. A hydrate may be used as the raw material containing Zr.

Ndを含む原料であるネオジム化合物としては、例えば、ネオジム金属塩、ネオジムアルコキシド、水酸化ネオジム等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。ネオジム金属塩としては、例えば、塩化ネオジム、硝酸ネオジム、硫酸ネオジム、酢酸ネオジム等が挙げられる。ネオジムアルコキシドとしては、例えば、ネオジムトリメトキシド、ネオジムトリエトキシド、ネオジムトリプロポキシド、ネオジムトリイソプロポキシド、ネオジムトリブトキシド、ネオジムトリイソブトキシド、ネオジムトリセカンダリーブトキシド、ネオジムトリターシャリーブトキシド、ジピバロイルメタナトネオジム等が挙げられる。中でも、ネオジム化合物としては、硝酸ネオジムが好ましい。Ndを含む原料としては、水和物を用いてもよい。 Examples of the neodymium compound, which is a raw material containing Nd, include neodymium metal salts, neodymium alkoxide, neodymium hydroxide, etc., and one or more of these can be used in combination. Examples of neodymium metal salts include neodymium chloride, neodymium nitrate, neodymium sulfate, neodymium acetate, and the like. Examples of neodymium alkoxides include neodymium trimethoxide, neodymium triethoxide, neodymium tripropoxide, neodymium triisopropoxide, neodymium tributoxide, neodymium triisobutoxide, neodymium trisec- butoxide, neodymium triteributoxide, dipyni Examples include baloylmethanatone neodymium. Among these, neodymium nitrate is preferred as the neodymium compound. A hydrate may be used as the raw material containing Nd.

Gaを含む原料であるガリウム化合物としては、例えば、ガリウム金属塩、ガリウムアルコキシド、水酸化ガリウム等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。ガリウム金属塩としては、例えば、塩化ガリウム、硝酸ガリウム、硫酸ガリウム、酢酸ガリウム等が挙げられる。ガリウムアルコキシドとしては、例えば、ガリウムトリメトキシド、ガリウムトリエトキシド、ガリウムトリプロポキシド、ガリウムトリイソプロポキシド、ガリウムトリブトキシド、ガリウムトリイソブトキシド、ガリウムトリセカンダリーブトキシド、ガリウムトリターシャリーブトキシド、ジピバロイルメタナトガリウム等が挙げられる。中でも、ガリウム化合物としては、硝酸ガリウムが好ましい。Gaを含む原料としては、水和物を用いてもよい。 Examples of the gallium compound, which is a raw material containing Ga, include gallium metal salts, gallium alkoxides, gallium hydroxide, etc., and one or more of these can be used in combination. Examples of gallium metal salts include gallium chloride, gallium nitrate, gallium sulfate, and gallium acetate. Examples of gallium alkoxides include gallium trimethoxide, gallium triethoxide, gallium tripropoxide, gallium triisopropoxide, gallium tributoxide, gallium triisobutoxide, gallium trisecondary butoxide, gallium triteributoxide, and dipypoxide. Examples include baloylmethanatogallium. Among these, gallium nitrate is preferred as the gallium compound. A hydrate may be used as the raw material containing Ga.

第1混合物P1の調製には、溶媒を用いてもよい。
これにより、上記組成式(1)に含まれる金属元素を含む複数種の原材料をより好適に混合することができる。
A solvent may be used to prepare the first mixture P1.
Thereby, multiple types of raw materials containing the metal elements included in the above compositional formula (1) can be mixed more suitably.

前記溶媒としては、特に限定されず、例えば、各種の有機溶媒を用いることができるが、より具体的には、例えば、アルコール類、グリコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類、有機酸類、芳香族類、アミド類等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上の組み合わせである混合溶媒を用いることができる。アルコール類としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、アリルアルコール、2-n-ブトキシエタノール等が挙げられる。グリコール類としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキシレングリコール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、ジプロピレングリコール等が挙げられる。ケトン類としては、例えば、ジメチルケトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。エステル類としては、例えば、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、アセト酢酸メチル等が挙げられる。エーテル類としては、例えば、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。有機酸類としては、例えば、ギ酸、酢酸、2-エチル酪酸、プロピオン酸等が挙げられる。芳香族類としては、例えば、トルエン、o-キシレン、p-キシレン等が挙げられる。アミド類としては、例えば、ホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等が挙げられる。中でも、溶媒としては、2-n-ブトキシエタノールおよびプロピオン酸のうちの少なくとも一方であるのが好ましい。 The solvent is not particularly limited and, for example, various organic solvents can be used, but more specifically, for example, alcohols, glycols, ketones, esters, ethers, organic acids, aromatic Examples include families, amides, etc., and a mixed solvent that is one or a combination of two or more selected from these can be used. Examples of alcohols include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, allyl alcohol, and 2-n-butoxyethanol. Examples of glycols include ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, hexylene glycol, pentanediol, hexanediol, heptanediol, dipropylene glycol, and the like. Examples of ketones include dimethyl ketone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl isobutyl ketone, and the like. Examples of esters include methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, and methyl acetoacetate. Examples of the ethers include diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, and the like. Examples of organic acids include formic acid, acetic acid, 2-ethylbutyric acid, propionic acid, and the like. Examples of aromatics include toluene, o-xylene, p-xylene, and the like. Examples of amides include formamide, N,N-dimethylformamide, N,N-diethylformamide, dimethylacetamide, and N-methylpyrrolidone. Among these, the solvent is preferably at least one of 2-n-butoxyethanol and propionic acid.

第1混合物P1の調製に溶媒を用いる場合、当該溶媒は、後に詳述する第1加熱工程に先立って、その少なくとも一部が除去されてもよい。 When a solvent is used to prepare the first mixture P1, at least a portion of the solvent may be removed prior to the first heating step described in detail later.

第1加熱工程に先立つ溶媒の除去は、例えば、第1混合物P1を加熱したり、減圧環境下においたり、常温常圧下におくことにより、行うことができる。溶媒の少なくとも一部を除去することにより、第1混合物P1を好適にゲル化させることができる。なお、本明細書において、常温常圧とは、25℃、1気圧のことを言う。 Removal of the solvent prior to the first heating step can be performed, for example, by heating the first mixture P1, placing it in a reduced pressure environment, or placing it at normal temperature and normal pressure. By removing at least a portion of the solvent, the first mixture P1 can be suitably gelled. Note that in this specification, normal temperature and normal pressure refers to 25° C. and 1 atm.

以下、溶媒の除去を加熱処理により行う場合、当該加熱処理を予備加熱処理ともいう。
予備加熱処理の条件は、溶媒の沸点や蒸気圧等によるが、予備加熱処理の加熱温度は、50℃以上250℃以下であるのが好ましく、60℃以上230℃以下であるのがより好ましく、80℃以上200℃以下であるのがさらに好ましい。予備加熱処理中において、加熱温度は変更してもよい。例えば、予備加熱処理は、比較的低温に保持して熱処理を行う第1段階と、第1段階後に昇温して比較的高温での熱処理を行う第2段階とを有するものであってもよい。このような場合、予備加熱処理時における最高温度が前述した範囲に含まれているのが好ましい。
Hereinafter, when the solvent is removed by heat treatment, the heat treatment is also referred to as preliminary heat treatment.
The conditions for the preheating treatment depend on the boiling point, vapor pressure, etc. of the solvent, but the heating temperature for the preheating treatment is preferably 50°C or more and 250°C or less, more preferably 60°C or more and 230°C or less, More preferably, the temperature is 80°C or higher and 200°C or lower. During the preheating treatment, the heating temperature may be changed. For example, the preliminary heat treatment may include a first stage in which the heat treatment is performed while maintaining the temperature at a relatively low temperature, and a second stage in which the temperature is raised after the first stage and the heat treatment is performed at a relatively high temperature. . In such a case, it is preferable that the maximum temperature during the preheating treatment is within the above-mentioned range.

また、予備加熱処理での加熱時間は、10分間以上180分間以下であるのが好ましく、20分間以上120分間以下であるのがより好ましく、30分間以上60分間以下であるのがさらに好ましい。 Further, the heating time in the preheating treatment is preferably 10 minutes or more and 180 minutes or less, more preferably 20 minutes or more and 120 minutes or less, and even more preferably 30 minutes or more and 60 minutes or less.

予備加熱処理は、いかなる雰囲気で行ってもよく、空気中や酸素ガス雰囲気中等の酸化性雰囲気中で行ってもよいし、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等の不活性ガス等の非酸化性雰囲気中で行ってもよい。また、予備加熱処理は、減圧または真空下、加圧下で行ってもよい。 The preheating treatment may be performed in any atmosphere, and may be performed in an oxidizing atmosphere such as air or an oxygen gas atmosphere, or in a non-oxidizing atmosphere such as an inert gas such as nitrogen gas, helium gas, or argon gas. It may be done in an atmosphere. Further, the preheating treatment may be performed under reduced pressure, vacuum, or increased pressure.

また、予備加熱処理中において、雰囲気は、実質的に同一の条件に保持してもよいし、異なる条件に変更してもよい。例えば、予備加熱処理は、常圧環境下で熱処理を行う第1段階と、第1段階後に減圧環境下で熱処理を行う第2段階とを有するものであってもよい。 Further, during the preliminary heat treatment, the atmosphere may be maintained under substantially the same conditions or may be changed to different conditions. For example, the preliminary heat treatment may include a first stage of heat treatment in a normal pressure environment, and a second stage of heat treatment in a reduced pressure environment after the first stage.

[2-1-2]第1加熱工程
第1加熱工程では、混合工程で得られた第1混合物P1、例えば、ゲル化した第1混合物P1に、第1加熱処理を施して仮焼成体P2とする。
[2-1-2] First heating step In the first heating step, the first mixture P1 obtained in the mixing step, for example, the gelled first mixture P1, is subjected to a first heat treatment to form a pre-fired body P2. shall be.

特に、原材料の一部に、オキソ酸化合物を用いた場合、第1電解質P3’とは異なる酸化物である前駆酸化物と、オキソ酸化合物とを含む仮焼成体P2が得られる。 In particular, when an oxoacid compound is used as a part of the raw materials, a pre-calcined body P2 containing the oxoacid compound and a precursor oxide which is an oxide different from the first electrolyte P3' is obtained.

第1加熱工程での加熱温度は、特に限定されないが、500℃以上650℃以下であるのが好ましく、510℃以上650℃以下であるのがより好ましく、520℃以上600℃以下であるのがさらに好ましい。 The heating temperature in the first heating step is not particularly limited, but is preferably 500°C or more and 650°C or less, more preferably 510°C or more and 650°C or less, and preferably 520°C or more and 600°C or less. More preferred.

これにより、第1電解質P3’を構成すべき金属元素が不本意に気化すること、特に、金属材料の中では揮発しやすいLiが気化すること等をより効果的に防止することができ、第1電解質P3’の組成をより厳密に制御することができるとともに、第1電解質P3’、固体電解質P100をより効率よく製造することができる。 Thereby, it is possible to more effectively prevent the metal elements that should constitute the first electrolyte P3' from being vaporized inadvertently, especially the vaporization of Li, which is easily volatile in metal materials. The composition of the first electrolyte P3' can be controlled more strictly, and the first electrolyte P3' and the solid electrolyte P100 can be manufactured more efficiently.

第1加熱工程中において、加熱温度は変更してもよい。例えば、第1加熱工程は、比較的低温に保持して熱処理を行う第1段階と、第1段階後に昇温して比較的高温での熱処理を行う第2段階とを有するものであってもよい。このような場合、第1加熱工程における最高温度が前述した範囲に含まれているのが好ましい。 During the first heating step, the heating temperature may be changed. For example, the first heating step may include a first stage in which heat treatment is performed while maintaining the temperature at a relatively low temperature, and a second stage in which the temperature is raised after the first stage and heat treatment is performed at a relatively high temperature. good. In such a case, it is preferable that the maximum temperature in the first heating step is within the above range.

また、第1加熱工程での加熱時間、特に、加熱温度が500℃以上650℃以下での加熱時間は、5分間以上180分間以下であるのが好ましく、10分間以上120分間以下であるのがより好ましく、15分間以上90分間以下であるのがさらに好ましい。 Further, the heating time in the first heating step, especially the heating time at a heating temperature of 500°C or more and 650°C or less, is preferably 5 minutes or more and 180 minutes or less, and preferably 10 minutes or more and 120 minutes or less. More preferably, the duration is 15 minutes or more and 90 minutes or less.

第1加熱工程は、いかなる雰囲気で行ってもよく、空気中や酸素ガス雰囲気中等の酸化性雰囲気中で行ってもよいし、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等の不活性ガス等の非酸化性雰囲気中で行ってもよい。また、第1加熱工程は、減圧または真空下、加圧下で行ってもよい。特に、第1加熱工程は、酸化性雰囲気中で行うのが好ましい。 The first heating step may be performed in any atmosphere, and may be performed in an oxidizing atmosphere such as air or an oxygen gas atmosphere, or in a non-oxidizing atmosphere such as an inert gas such as nitrogen gas, helium gas, or argon gas. It may take place in a sexual atmosphere. Further, the first heating step may be performed under reduced pressure, vacuum, or increased pressure. In particular, the first heating step is preferably performed in an oxidizing atmosphere.

また、第1加熱工程中において、雰囲気は、実質的に同一の条件に保持してもよいし、異なる条件に変更してもよい。例えば、第1加熱工程は、不活性ガス雰囲気中で熱処理を行う第1段階と、第1段階後に酸化性雰囲気中で熱処理を行う第2段階とを有するものであってもよい。 Further, during the first heating step, the atmosphere may be maintained under substantially the same conditions or may be changed to different conditions. For example, the first heating step may include a first step of performing heat treatment in an inert gas atmosphere, and a second step of performing heat treatment in an oxidizing atmosphere after the first step.

上記のようにして得られる仮焼成体P2は、通常、第1電解質P3’、すなわち、常温常圧において上記組成式(1)で示される固体電解質とは異なる結晶相を有する前駆酸化物を含んでいる。なお、本明細書において、結晶相について「異なる」とは、結晶相の型が同一でないことの他、型が同じでも少なくとも1つの格子定数が異なるもの等をも含む広い概念である。 The pre-fired body P2 obtained as described above usually contains the first electrolyte P3', that is, a precursor oxide having a crystal phase different from that of the solid electrolyte represented by the composition formula (1) at room temperature and normal pressure. I'm here. In this specification, the term "different" with respect to crystal phases is a broad concept that includes not only crystal phases of different types, but also those of the same type but different in at least one lattice constant.

前駆酸化物の結晶相としては、例えば、パイロクロア型結晶、ペロブスカイト構造、岩塩型構造、ダイヤモンド構造、蛍石型構造、スピネル型構造等の立方晶、ラムスデライト型等の斜方晶、コランダム型等の三方晶型等が挙げられるが、パイロクロア型結晶であるのが好ましい。 Examples of the crystal phase of the precursor oxide include cubic crystals such as pyrochlore type crystal, perovskite structure, rock salt type structure, diamond structure, fluorite type structure, spinel type structure, orthorhombic type such as ramsdellite type, corundum type, etc. Examples include trigonal crystals, but pyrochlore crystals are preferred.

これにより、後述する第2加熱工程での条件を、より低温、より短時間とした場合であっても、イオン伝導性が特に優れた固体電解質を好適に得ることができる。 Thereby, even when the conditions in the second heating step described below are set to a lower temperature and a shorter time, a solid electrolyte having particularly excellent ionic conductivity can be suitably obtained.

前駆酸化物の結晶粒径は、特に限定されないが、10nm以上200nm以下であるのが好ましく、15nm以上180nm以下であるのがより好ましく、20nm以上160nm以下であるのがさらに好ましい。 Although the crystal grain size of the precursor oxide is not particularly limited, it is preferably 10 nm or more and 200 nm or less, more preferably 15 nm or more and 180 nm or less, and even more preferably 20 nm or more and 160 nm or less.

これにより、表面エネルギーの増大に伴う融点降下現象である、いわゆる、Gibbs-Thomson効果によって、前駆酸化物の溶融温度や、第2加熱工程での焼成温度をさらに低下させることができる。また、本発明の方法を用いて製造される固体電解質P100と、異種材料との接合を向上させたり、欠陥密度を低減したりするうえでも有利である。 As a result, the melting temperature of the precursor oxide and the firing temperature in the second heating step can be further lowered due to the so-called Gibbs-Thomson effect, which is a phenomenon in which the melting point decreases as the surface energy increases. It is also advantageous in improving the bonding between the solid electrolyte P100 produced using the method of the present invention and different materials, and in reducing defect density.

前駆酸化物は、実質的に単独の結晶相で構成されているものであるのが好ましい。
これにより、本発明の方法を用いて固体電解質P100を製造する際、すなわち、高温結晶相が生成する際に経る結晶相遷移が実質的に1回になるため、結晶相転移にともなう元素の偏析や熱分解による夾雑結晶の生成が抑制され、製造される固体電解質P100の各種特性がさらに向上する。
Preferably, the precursor oxide is composed of substantially a single crystalline phase.
As a result, when producing solid electrolyte P100 using the method of the present invention, that is, when a high-temperature crystal phase is generated, there is substantially only one crystal phase transition, so element segregation due to crystal phase transition The formation of contaminant crystals due to heat decomposition and thermal decomposition is suppressed, and various properties of the produced solid electrolyte P100 are further improved.

なお、第1加熱工程で得られる仮焼成体P2について、TG-DTAで昇温レート10℃/分で測定した際に、300℃以上1,000℃以下の範囲における発熱ピークが1つのみ観測される場合には、「実質的に単独の結晶相で構成されている」と判断することができる。 In addition, when measuring the pre-fired body P2 obtained in the first heating step with a TG-DTA at a temperature increase rate of 10 °C/min, only one exothermic peak was observed in the range of 300 °C or more and 1,000 °C or less. If so, it can be determined that the material is "substantially composed of a single crystalline phase."

前駆酸化物の組成は、特に限定されないが、前駆酸化物は、複酸化物であるのが好ましい。特に、前駆酸化物は、LaおよびYを含む複酸化物であるのが好ましい。 Although the composition of the precursor oxide is not particularly limited, it is preferable that the precursor oxide is a double oxide. In particular, the precursor oxide is preferably a double oxide containing La and Y.

これにより、後述する第2加熱工程での熱処理を、より低温、より短時間とした場合であっても、イオン伝導性が特に優れた固体電解質P100を好適に得ることができる。また、例えば、全固体二次電池において、第1電解質P3’の正極活物質や負極活物質に対する密着性をより優れたものとすることができ、より良好な密着界面をもつように合材化することができ、全固体二次電池の特性、信頼性をより優れたものとすることができる。 Thereby, even when the heat treatment in the second heating step described below is performed at a lower temperature and for a shorter time, it is possible to suitably obtain solid electrolyte P100 having particularly excellent ionic conductivity. In addition, for example, in an all-solid-state secondary battery, it is possible to improve the adhesion of the first electrolyte P3' to the positive electrode active material and the negative electrode active material, and to form a composite material to have a better adhesion interface. Therefore, the characteristics and reliability of the all-solid-state secondary battery can be improved.

また、上記のようにして得られる仮焼成体P2は、通常、その製造過程で用いた溶媒のほとんどが除去されたものであるが、一部の溶媒が残存していてもよい。ただし、仮焼成体P2中における溶媒の含有率は、1.0質量%以下であるのが好ましく、0.1質量%以下であるのがより好ましい。 Further, in the pre-fired body P2 obtained as described above, most of the solvent used in the manufacturing process is usually removed, but some solvent may remain. However, the content of the solvent in the pre-fired body P2 is preferably 1.0% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or less.

[2-1-3]第2加熱工程
第2加熱工程では、第1加熱工程で得られた仮焼成体P2に第2加熱処理を施して、上記組成式(1)で示される結晶質の固体電解質(第1電解質)P3’を形成する。
[2-1-3] Second heating step In the second heating step, the pre-fired body P2 obtained in the first heating step is subjected to a second heat treatment to form a crystalline substance represented by the above composition formula (1). A solid electrolyte (first electrolyte) P3' is formed.

特に、第1加熱工程で得られる仮焼成体P2がオキソ酸化合物を含むものであると、前駆酸化物の融点を好適に降下させ、リチウム含有複酸化物の結晶成長を促進することができ、比較的低温でかつ比較的短時間での熱処理により、所望の特性を有する第1電解質P3’を安定的に形成することができる。また、形成される固体電解質P100と被着物との密着性を良好なものとすることができる。 In particular, when the pre-calcined body P2 obtained in the first heating step contains an oxoacid compound, it is possible to suitably lower the melting point of the precursor oxide, promote crystal growth of the lithium-containing double oxide, and relatively The first electrolyte P3' having desired characteristics can be stably formed by heat treatment at a low temperature and in a relatively short time. Further, it is possible to improve the adhesion between the formed solid electrolyte P100 and the adherend.

なお、第2加熱工程は、前述した仮焼成体P2に他の成分を混合した後に行ってもよい。
例えば、仮焼成体P2とオキソ酸化合物との混合物に対して、第2加熱工程を行ってもよい。
このような場合であっても、前述したのと同様の効果が得られる。
Note that the second heating step may be performed after other components are mixed into the above-mentioned pre-fired body P2.
For example, the second heating step may be performed on the mixture of the calcined body P2 and the oxoacid compound.
Even in such a case, the same effects as described above can be obtained.

ここで、仮焼成体P2と混合することができるオキソ酸化合物の具体例としては、前述した第1混合物P1の原材料として例示した金属化合物に含まれるオキソ酸化合物等が挙げられる。 Here, as a specific example of the oxoacid compound that can be mixed with the calcined body P2, there may be mentioned an oxoacid compound contained in the metal compound exemplified as the raw material of the first mixture P1 described above.

第2加熱工程では、前述した仮焼成体P2を、正極活物質や負極活物質のような活物質と混合した状態で、加熱工程に供してもよい。
正極活物質、負極活物質については、後に詳述する。
In the second heating step, the above-mentioned pre-fired body P2 may be subjected to the heating step in a state where it is mixed with an active material such as a positive electrode active material or a negative electrode active material.
The positive electrode active material and negative electrode active material will be detailed later.

第2加熱工程に供される組成物は、全体として、第1電解質P3’の構成元素として複数種の金属元素を含んでおり、通常、これらの含有率の比率が、目的とする固体電解質での組成、すなわち、上記組成式(1)での各金属元素の含有比率に対応している。 The composition to be subjected to the second heating step as a whole contains multiple types of metal elements as constituent elements of the first electrolyte P3', and usually, the ratio of these contents is such that the solid electrolyte is of interest. , that is, the content ratio of each metal element in the above compositional formula (1).

本工程に供される組成物がオキソ酸化合物を含むものである場合、当該組成物中におけるオキソ酸化合物の含有率は、特に限定されないが、0.1質量%以上20質量%以下であるのが好ましく、1.5質量%以上15質量%以下であるのがより好ましく、2.0質量%以上10質量%以下であるのがさらに好ましい。 When the composition to be subjected to this step contains an oxo acid compound, the content of the oxo acid compound in the composition is not particularly limited, but is preferably 0.1% by mass or more and 20% by mass or less. , more preferably 1.5% by mass or more and 15% by mass or less, and even more preferably 2.0% by mass or more and 10% by mass or less.

これにより、固体電解質P100中に、オキソ酸化合物が不本意に残存することをより確実に防止しつつ、第2加熱工程での熱処理を、より低温、より短時間で好適に行うことができ、得られる固体電解質P100のイオン伝導性を特に優れたものとすることができる。 As a result, the heat treatment in the second heating step can be suitably performed at a lower temperature and in a shorter time, while more reliably preventing the oxoacid compound from remaining in the solid electrolyte P100. The resulting solid electrolyte P100 can have particularly excellent ionic conductivity.

本工程に供される組成物中における前駆酸化物の含有率は、特に限定されないが、35質量%以上85質量%以下であるのが好ましく、45質量%以上90質量%以下であるのがより好ましい。 The content of the precursor oxide in the composition to be subjected to this step is not particularly limited, but is preferably 35% by mass or more and 85% by mass or less, more preferably 45% by mass or more and 90% by mass or less. preferable.

本工程に供される組成物中における前駆酸化物の含有率をXP[質量%]、本工程に供される組成物中におけるオキソ酸化合物の含有率をXO[質量%]としたとき、0.013≦XO/XP≦0.58の関係を満足するのが好ましく、0.023≦XO/XP≦0.34の関係を満足するのがより好ましく、0.03≦XO/XP≦0.19の関係を満足するのがさらに好ましい。 When the content of the precursor oxide in the composition to be subjected to this step is XP [mass%], and the content of the oxoacid compound in the composition to be subjected to this process is XO [mass%], 0 It is preferable to satisfy the relationship of .013≦XO/XP≦0.58, more preferably to satisfy the relationship of 0.023≦XO/XP≦0.34, and 0.03≦XO/XP≦0. It is more preferable that the relationship of No. 19 be satisfied.

これにより、固体電解質P100中に、オキソ酸化合物が不本意に残存することをより確実に防止しつつ、第2加熱工程での熱処理を、より低温、より短時間で好適に行うことができ、得られる固体電解質のイオン伝導性を特に優れたものとすることができる。 As a result, the heat treatment in the second heating step can be suitably performed at a lower temperature and in a shorter time, while more reliably preventing the oxoacid compound from remaining in the solid electrolyte P100. The resulting solid electrolyte can have particularly excellent ionic conductivity.

第2加熱工程での加熱温度は、特に限定されないが、通常は第1加熱工程での加熱温度よりも高い温度であり、800℃以上1000℃以下であるのが好ましく、800℃以上950℃以下であるのがより好ましく、800℃以上900℃以下であるのがさらに好ましい。 The heating temperature in the second heating step is not particularly limited, but is usually higher than the heating temperature in the first heating step, preferably 800°C or more and 1000°C or less, and 800°C or more and 950°C or less. More preferably, the temperature is 800°C or more and 900°C or less.

これにより、比較的低温でかつ比較的短時間での熱処理により、所望の特性を有する固体電解質P100を安定的に形成することができる。また、比較的低温、比較的短時間の熱処理で固体電解質P100を製造することができるため、例えば、固体電解質P100や固体電解質を備える全固体電池の生産性をより優れたものとすることができるとともに、省エネルギーの観点からも好ましい。 Thereby, solid electrolyte P100 having desired characteristics can be stably formed by heat treatment at a relatively low temperature and in a relatively short time. Furthermore, since the solid electrolyte P100 can be manufactured by heat treatment at a relatively low temperature and in a relatively short time, for example, the productivity of the solid electrolyte P100 and all solid-state batteries including the solid electrolyte can be improved. At the same time, it is preferable from the viewpoint of energy saving.

第2加熱工程中において、加熱温度は変更してもよい。例えば、第2加熱工程は、比較的低温に保持して熱処理を行う第1段階と、第1段階後に昇温して比較的高温での熱処理を行う第2段階とを有するものであってもよい。このような場合、第2加熱工程における最高温度が前述した範囲に含まれているのが好ましい。 During the second heating step, the heating temperature may be changed. For example, the second heating step may include a first stage in which heat treatment is performed while maintaining the temperature at a relatively low temperature, and a second stage in which the temperature is raised after the first stage and heat treatment is performed at a relatively high temperature. good. In such a case, it is preferable that the maximum temperature in the second heating step is within the above-mentioned range.

第2加熱工程での加熱時間、特に、加熱温度が800℃以上1000℃以下での加熱時間は、特に限定されないが、5分間以上600分間以下であるのが好ましく、10分間以上540分間以下であるのがより好ましく、15分間以上500分間以下であるのがさらに好ましい。 The heating time in the second heating step, particularly the heating time at a heating temperature of 800°C or higher and 1000°C or lower, is not particularly limited, but is preferably 5 minutes or more and 600 minutes or less, and 10 minutes or more and 540 minutes or less. More preferably, the duration is 15 minutes or more and 500 minutes or less.

これにより、比較的低温でかつ比較的短時間での熱処理により、所望の特性を有する固体電解質P100を安定的に形成することができる。また、比較的低温、比較的短時間の熱処理で固体電解質P100を製造することができるため、例えば、固体電解質P100や固体電解質を備える全固体電池の生産性をより優れたものとすることができるとともに、省エネルギーの観点からも好ましい。 Thereby, solid electrolyte P100 having desired characteristics can be stably formed by heat treatment at a relatively low temperature and in a relatively short time. Furthermore, since the solid electrolyte P100 can be manufactured by heat treatment at a relatively low temperature and in a relatively short time, for example, the productivity of the solid electrolyte P100 and all solid-state batteries including the solid electrolyte can be improved. At the same time, it is preferable from the viewpoint of energy saving.

第2加熱工程は、いかなる雰囲気で行ってもよく、空気中や酸素ガス雰囲気中等の酸化性雰囲気中で行ってもよいし、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等の不活性ガス等の非酸化性雰囲気中で行ってもよい。また、加熱工程は、減圧または真空下、加圧下で行ってもよい。特に、第2加熱工程は、酸化性雰囲気中で行うのが好ましい。 The second heating step may be performed in any atmosphere, and may be performed in an oxidizing atmosphere such as air or an oxygen gas atmosphere, or in a non-oxidizing atmosphere such as an inert gas such as nitrogen gas, helium gas, or argon gas. It may take place in a sexual atmosphere. Further, the heating step may be performed under reduced pressure, vacuum, or increased pressure. In particular, the second heating step is preferably performed in an oxidizing atmosphere.

また、第2加熱工程中において、雰囲気は、実質的に同一の条件に保持してもよいし、異なる条件に変更してもよい。 Further, during the second heating step, the atmosphere may be maintained under substantially the same conditions or may be changed to different conditions.

原材料としてオキソ酸化合物を用いた場合であっても、上記のようにして得られる固体電解質P100は、通常、オキソ酸化合物を実質的に含まないものである。より具体的には、得られる固体電解質中におけるオキソ酸化合物の含有率は、通常、100ppm以下であり、特に、50ppm以下であるのが好ましく、10ppm以下であるのがより好ましい。 Even when an oxo acid compound is used as a raw material, the solid electrolyte P100 obtained as described above usually does not substantially contain the oxo acid compound. More specifically, the content of the oxoacid compound in the obtained solid electrolyte is usually 100 ppm or less, particularly preferably 50 ppm or less, and more preferably 10 ppm or less.

これにより、固体電解質P100中における好ましくない不純物の含有率を抑制することができ、固体電解質の特性、信頼性をより優れたものとすることができる。 Thereby, the content of undesirable impurities in the solid electrolyte P100 can be suppressed, and the properties and reliability of the solid electrolyte can be improved.

[2-2]第2実施形態
次に、第2実施形態に係る固体電解質の製造方法について説明する。
図2は、第2実施形態の固体電解質の製造方法を模式的に示す縦断面図である。
[2-2] Second Embodiment Next, a method for manufacturing a solid electrolyte according to a second embodiment will be described.
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view schematically showing a method for manufacturing a solid electrolyte according to a second embodiment.

以下、図2を参照して第2実施形態に係る固体電解質の製造方法について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。 Hereinafter, a method for producing a solid electrolyte according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 2, but the explanation will focus on the differences from the embodiments described above, and the explanation of similar matters will be omitted.

図2に示すように、本実施形態の固体電解質の製造方法は、上記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種の原材料を混合して、第1混合物P1を得る第1混合工程(2A)と、第1混合物P1に加熱処理を施して第1電解質P3’を含む材料で構成された第1電解質部P3とする加熱工程(2B)と、第1電解質部P3に第2電解質P4’、特に、Li、B、Oを含む第2電解質P4’を接触させた状態で、第2電解質P4’を溶融させ、第1電解質部P3に接する第2電解質部P4を形成する第2電解質部形成工程(2C)と、を備える。 As shown in FIG. 2, the method for manufacturing the solid electrolyte of the present embodiment includes mixing multiple types of raw materials containing metal elements constituting the lithium composite metal oxide represented by the above composition formula (1), A first mixing step (2A) for obtaining a first mixture P1; and a heating step (2B) for heating the first mixture P1 to form a first electrolyte portion P3 made of a material containing a first electrolyte P3'. , with the second electrolyte P4', in particular, the second electrolyte P4' containing Li, B, and O, in contact with the first electrolyte part P3, the second electrolyte P4' is melted and brought into contact with the first electrolyte part P3. A second electrolyte part forming step (2C) of forming a second electrolyte part P4 is provided.

これにより、大気下においても高い総イオン導電率を好適に維持することができる固体電解質P100を製造することが可能な固体電解質の製造方法を提供することができる。より詳しくは、ジルコン酸ランタンリチウム系の材料のランタンサイトの一部をNdおよびYにより置換するとともに、リチウムサイトの一部をGaにより置換することにより、耐酸性が強くなり、二酸化炭素に起因する炭酸リチウムの生成を抑制でき、大気下においても高い総イオン導電率を示す固体電解質P100を製造することが可能な固体電解質の製造方法を提供することができる。また、低温で緻密性を高めることができるという効果が得られる。 Thereby, it is possible to provide a method for producing a solid electrolyte that can produce solid electrolyte P100 that can suitably maintain a high total ionic conductivity even in the atmosphere. More specifically, by substituting a part of the lanthanum site of a lanthanum lithium zirconate-based material with Nd and Y, and by substituting a part of the lithium site with Ga, the acid resistance becomes stronger and It is possible to provide a method for producing a solid electrolyte that can suppress the production of lithium carbonate and produce a solid electrolyte P100 that exhibits high total ionic conductivity even in the atmosphere. Further, the effect of increasing the density at low temperatures can be obtained.

本実施形態での第1混合工程(2A)は、前述した実施形態での第1混合工程(1A)と同様であるため、その説明を省略する。 The first mixing step (2A) in this embodiment is the same as the first mixing step (1A) in the embodiment described above, and therefore the description thereof will be omitted.

[2-2-1]加熱工程
加熱工程は、例えば、上記[2-1-3]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができるが、上記[2-1-2]で述べたのと同様の方法、条件で行う第1加熱処理の後に、上記[2-1-3]で述べたのと同様の方法、条件で行う第2加熱処理を行うのが好ましい。
これにより、前記第1実施形態で説明したのと同様の効果が得られる。
[2-2-1] Heating process The heating process can be performed, for example, in the same manner and under the same conditions as described in [2-1-3] above, but the heating process can be performed in the same manner and under the same conditions as described in [2-1-2] above. After the first heat treatment performed using the same method and conditions as described above, it is preferable to perform the second heat treatment using the same method and conditions as described in [2-1-3] above.
As a result, the same effects as described in the first embodiment can be obtained.

[2-2-2]第2電解質部形成工程
第2電解質部形成工程では、前記加熱工程で形成された第1電解質部P3に、第2電解質P4’を接触させた状態で、第2電解質P4’を溶融させ、第1電解質部P3に接する第2電解質部P4を形成する。
[2-2-2] Second electrolyte part forming step In the second electrolyte part forming step, the second electrolyte P4' is brought into contact with the first electrolyte part P3 formed in the heating step. P4' is melted to form a second electrolyte portion P4 in contact with the first electrolyte portion P3.

第2電解質P4’は、例えば、LiBH(融点268℃)、LiF(融点848℃)、LiCl(融点605℃)、LiBr(融点552℃)、LiI(融点469℃)、LiBO(融点817℃)、Li2+x1-x(0.01<x<0.50)(融点680℃~750℃)等の酸化物、ハロゲン化物、水素化物、ホウ素化物や、これらの部分置換体の非晶質、および部分結晶ガラス等を用いることができる。また、上記の化合物の一部原子が他の遷移金属、典型金属、アルカリ金属、アルカリ希土類、ランタノイド、カルコゲナイト、ハロゲン等で置換された固溶体を用いてもよい。
中でも、第2電解質P4’としては、Li、BおよびOを含む組成を有するものであるのが好ましく、Li、B、CおよびOを含む組成を有するものであるのがより好ましく、下記組成式(2)で示されるものであるのがさらに好ましい。
Li2+x1-x・・・(2)
(式(2)中、0.01<x<0.50を満たす。)
The second electrolyte P4' is, for example, LiBH 4 (melting point 268°C), LiF (melting point 848°C), LiCl (melting point 605°C), LiBr (melting point 552°C), LiI (melting point 469°C), Li 3 BO 3 ( oxides, halides, hydrides, borides such as Li 2+x C 1-x B x O 3 (0.01<x<0.50) (melting point 680°C to 750°C); Amorphous partially substituted products of , partially crystalline glasses, etc. can be used. Further, a solid solution in which some atoms of the above compound are substituted with other transition metals, typical metals, alkali metals, alkaline rare earths, lanthanides, chalcogenites, halogens, etc. may also be used.
Among these, the second electrolyte P4' preferably has a composition containing Li, B, and O, more preferably has a composition containing Li, B, C, and O, and has the following composition formula: It is more preferable to use the one shown in (2).
Li 2+x C 1-x B x O 3 ...(2)
(In formula (2), 0.01<x<0.50 is satisfied.)

これにより、非晶質の第2電解質部P4を形成することがより容易となり、固体電解質のリチウムイオン伝導性をより向上させることができる。 Thereby, it becomes easier to form the amorphous second electrolyte portion P4, and the lithium ion conductivity of the solid electrolyte can be further improved.

式(2)中、0.01<x<0.50の条件を満たせばよいが、0.02≦x≦0.45の条件を満たすのが好ましく、0.05≦x≦0.40の条件を満たすのがより好ましい。
これにより、前述した効果がより顕著に発揮される。
In formula (2), it is sufficient to satisfy the condition 0.01<x<0.50, but it is preferable to satisfy the condition 0.02≦x≦0.45, and 0.05≦x≦0.40. It is more preferable that the conditions are satisfied.
Thereby, the above-mentioned effects are more prominently exhibited.

本工程での加熱温度は、第2電解質P4’の組成にもよるが、800℃以上1000℃以下であるのが好ましく、800℃以上950℃以下であるのがより好ましく、800℃以上900℃以下であるのがさらに好ましい。 The heating temperature in this step depends on the composition of the second electrolyte P4', but is preferably 800°C or more and 1000°C or less, more preferably 800°C or more and 950°C or less, and 800°C or more and 900°C or less. It is more preferable that it is as follows.

また、本工程での加熱時間、特に、加熱温度が800℃以上1000℃以下での加熱時間は、特に限定されないが、5分間以上600分間以下であるのが好ましく、10分間以上540分間以下であるのがより好ましく、15分間以上500分間以下であるのがさらに好ましい。 In addition, the heating time in this step, especially the heating time at a heating temperature of 800°C or more and 1000°C or less, is not particularly limited, but is preferably 5 minutes or more and 600 minutes or less, and 10 minutes or more and 540 minutes or less. More preferably, the duration is 15 minutes or more and 500 minutes or less.

[3]複合体
次に、本発明に係る複合体について説明する。
本発明に係る複合体は、活物質と、前記活物質の表面の一部を被覆する本発明の固体電解質とを備える。
[3] Composite Next, the composite according to the present invention will be explained.
The composite according to the present invention includes an active material and a solid electrolyte of the present invention that covers a part of the surface of the active material.

これにより、大気下においても高い総イオン導電率を好適に維持することができる複合体を提供することができる。また、活物質と固体電解質との間での粒界抵抗が十分に低い複合体を提供することができる。このような複合体は、後述するような電池の正極合材や負極合材に好適に適用することができる。その結果、電池全体としての特性、信頼性を優れたものとすることができる。 Thereby, it is possible to provide a composite that can suitably maintain high total ionic conductivity even under the atmosphere. Furthermore, a composite having sufficiently low grain boundary resistance between the active material and the solid electrolyte can be provided. Such a composite can be suitably applied to a positive electrode composite material or a negative electrode composite material of a battery as described below. As a result, the characteristics and reliability of the battery as a whole can be improved.

複合体において、固体電解質は、例えば、活物質の粒子間を埋めるように、または、活物質の粒子の表面に接触、特に密着するように存在する。 In the composite, the solid electrolyte is present, for example, so as to fill in between the particles of the active material, or in contact with, particularly in close contact with, the surface of the particles of the active material.

本発明に係る複合体を構成する活物質としては、正極活物質、負極活物質が挙げられる。
正極活物質としては、例えば、LiおよびOを含む酸化物、より具体的には、少なくともLiを含み、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cuからなる群より選択されるいずれか1種以上の元素により構成されるリチウムの複酸化物等を用いることができる。このような複酸化物としては、例えば、LiCoO、LiNiO、LiMn、LiMn、NMC(Li(NiMn1-x-yCo)O)、LiCr0.5Mn0.5、LiFePO、LiFeP、LiMnPO、LiFeBO、Li(PO、LiCuO、LiFeSiO、LiMnSiO等が挙げられる。また、正極活物質としては、例えば、LiFeF等のフッ化物、LiBHやLiBN10等のホウ素化物錯体化合物、ポリビニルピリジン-ヨウ素錯体等のヨウ素錯体化合物、硫黄等の非金属化合物等を用いることもできる。
Examples of the active material constituting the composite according to the present invention include a positive electrode active material and a negative electrode active material.
As the positive electrode active material, for example, an oxide containing Li and O, more specifically, any one containing at least Li and selected from the group consisting of V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu. A lithium double oxide composed of more than one element can be used. Examples of such multiple oxides include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , Li 2 Mn 2 O 3 , NMC (Li p ( Nix Mn 1-x-y Co y )O 2 ), LiCr 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiFePO 4 , Li 2 FeP 2 O 7 , LiMnPO 4 , LiFeBO 3 , Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 , Li 2 CuO 2 , Li 2 FeSiO 4 , Li 2 MnSiO 4 etc. In addition, examples of positive electrode active materials include fluorides such as LiFeF 3 , boronide complex compounds such as LiBH 4 and Li 4 BN 3 H 10 , iodine complex compounds such as polyvinylpyridine-iodine complex, and nonmetallic compounds such as sulfur. etc. can also be used.

また、負極活物質としては、例えば、Nb、V、TiO、In、ZnO、SnO、NiO、ITO、AZO、GZO、ATO、FTO、LiTi12、LiTi等のリチウムの複酸化物等が挙げられる。また、例えば、Li、Al、Si、Si-Mn、Si-Co、Si-Ni、Sn、Zn、Sb、Bi、In、Au等の金属および合金、炭素材料、LiC24、LiC等のような炭素材料の層間にリチウムイオンが挿入された物質等が挙げられる。 In addition, examples of negative electrode active materials include Nb 2 O 5 , V 2 O 5 , TiO 2 , In 2 O 3 , ZnO, SnO 2 , NiO, ITO, AZO, GZO, ATO, FTO, Li 4 Ti 5 O Examples include lithium double oxides such as 12 and Li 2 Ti 3 O 7 . Also, for example, metals and alloys such as Li, Al, Si, Si-Mn, Si-Co, Si-Ni, Sn, Zn, Sb, Bi, In, Au, carbon materials, LiC 24 , LiC 6 , etc. Examples include materials in which lithium ions are inserted between layers of a carbon material.

また、活物質は、例えば、固体電解質との界面抵抗の低減や電子伝導性の向上等を目的として、表面に被覆層が形成されていてもよい。例えば、LiCoOからなる正極活物質の粒子の表面に、LiNbO、Al、ZrO、Ta等の薄膜を形成することで、リチウムイオン伝導の界面抵抗をさらに低減することができる。前記被覆層の厚さは、特に限定されないが、3nm以上1μm以下であるのが好ましい。 Further, a coating layer may be formed on the surface of the active material, for example, for the purpose of reducing interfacial resistance with the solid electrolyte, improving electronic conductivity, and the like. For example, by forming a thin film of LiNbO 3 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , Ta 2 O 5 or the like on the surface of particles of a positive electrode active material made of LiCoO 2 , the interfacial resistance for lithium ion conduction can be further reduced. I can do it. The thickness of the coating layer is not particularly limited, but is preferably 3 nm or more and 1 μm or less.

活物質の平均粒径は、特に限定されないが、0.1μm以上150μm以下であるのが好ましく、0.3μm以上60μm以下であるのがより好ましい。 The average particle size of the active material is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more and 150 μm or less, more preferably 0.3 μm or more and 60 μm or less.

これにより、活物質の理論容量に近い実容量密度と高い充放電レートとを両立しやすくなる。 This makes it easier to achieve both an actual capacity density close to the theoretical capacity of the active material and a high charge/discharge rate.

なお、本明細書において、平均粒径とは、体積基準の平均粒径を言い、例えば、サンプルをメタノールに添加し、超音波分散器で3分間分散した分散液をコールターカウンター法粒度分布測定器(COULTER ELECTRONICS INS製TA-II型)にて、50μmのアパチャーを用いて測定することにより求めることができる。 In this specification, the average particle size refers to the average particle size on a volume basis. For example, a sample is added to methanol and dispersed for 3 minutes using an ultrasonic disperser. (Model TA-II manufactured by COULTER ELECTRONICS INS) using a 50 μm aperture.

活物質の粒度分布は、特に限定されず、例えば、1つのピークを有する粒度分布において、当該ピークの半値幅が0.1μm以上19μm以下とすることができる。また、活物質の粒度分布におけるピークは、2以上あってもよい。 The particle size distribution of the active material is not particularly limited, and for example, in a particle size distribution having one peak, the half width of the peak can be 0.1 μm or more and 19 μm or less. Furthermore, the active material may have two or more peaks in its particle size distribution.

活物質は、いかなる形状のものであってもよく、例えば、球状、柱状、板状、鱗片状、中空状、不定形等の様々な形態をとることができ、また、これらのうちの2種以上が混合されていてもよい。 The active material may be of any shape, for example, spherical, columnar, plate-like, scale-like, hollow, amorphous, etc., and two types of these may be used. The above may be mixed.

複合体中における活物質の含有率をXA[質量%]、複合体中における固体電解質の含有率をXS[質量%]としたとき、0.1≦XS/XA≦8.3の関係を満足するのが好ましく、0.3≦XS/XA≦4.1の関係を満足するのがより好ましく、0.6≦XS/XA≦2.1の関係を満足するのがさらに好ましい。 When the content of the active material in the composite is XA [mass%] and the content of the solid electrolyte in the composite is XS [mass%], the relationship of 0.1≦XS/XA≦8.3 is satisfied. It is preferable to satisfy the relationship 0.3≦XS/XA≦4.1, and even more preferably to satisfy the relationship 0.6≦XS/XA≦2.1.

また、複合体は、活物質、固体電解質のほかに、例えば、導電助剤、結着剤等を含んでいてもよい。 In addition to the active material and the solid electrolyte, the composite may also contain, for example, a conductive additive, a binder, and the like.

ただし、複合体中における活物質、固体電解質以外の成分の含有率は、10質量%以下であるのが好ましく、7質量%以下であるのがより好ましく、5質量%以下であるのがさらに好ましい。 However, the content of components other than the active material and solid electrolyte in the composite is preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or less. .

導電助剤としては、電極反応電位において電気化学的な相互作用が無視できる導電体であれば、いかなるものを用いてもよく、より具体的には、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ等の炭素材料、パラジウム、プラチナ等の貴金属、SnO、ZnO、RuOやReO、Ir等の導電性酸化物等を用いることができる。 Any conductive agent may be used as long as it is a conductor whose electrochemical interaction can be ignored at the electrode reaction potential, and more specifically, for example, acetylene black, Ketjen black, carbon nanotube, etc. Carbon materials such as, noble metals such as palladium and platinum, conductive oxides such as SnO 2 , ZnO, RuO 2 , ReO 3 and Ir 2 O 3 can be used.

本発明に係る複合体は、例えば、上記[2]で説明した固体電解質の製造方法を適用することにより、好適に製造することができる。 The composite according to the present invention can be suitably produced, for example, by applying the solid electrolyte production method described in [2] above.

[4]電池
次に、本発明の電池について説明する。
本発明の電池は、前述したような本発明に係る固体電解質および活物質を含む複合体と、前記複合体の一方の面に設けられた電極と、前記複合体の他方の面に設けられた集電体と、を備える。
これにより、大気下においても高い総イオン導電率を好適に維持することができる固体電解質を備える電池を提供することができる。
[4] Battery Next, the battery of the present invention will be explained.
The battery of the present invention comprises a composite including the solid electrolyte and active material according to the present invention as described above, an electrode provided on one surface of the composite, and an electrode provided on the other surface of the composite. A current collector.
Thereby, it is possible to provide a battery including a solid electrolyte that can suitably maintain high total ionic conductivity even in the atmosphere.

図3は、好適な実施形態の電池としてのリチウムイオン電池の構成を模式的に示す概略斜視図である。 FIG. 3 is a schematic perspective view schematically showing the configuration of a lithium ion battery as a battery of a preferred embodiment.

図3に示すように、本実施形態のリチウムイオン電池100は、正極として機能する複合体10と、複合体10の一方の面に接触して設けられた負極30と、複合体10の負極30と接触する面とは反対の面に接触して設けられた集電体41と、負極30の複合体10と接触する面とは反対の面に接触して設けられた集電体42とを有している。言い換えると、本実施形態のリチウムイオン電池100は、集電体41、複合体10、負極30、集電体42が、この順に積層された構成を有している。 As shown in FIG. 3, the lithium ion battery 100 of the present embodiment includes a composite 10 functioning as a positive electrode, a negative electrode 30 provided in contact with one surface of the composite 10, and a negative electrode 30 of the composite 10. A current collector 41 is provided in contact with a surface opposite to the surface in contact with the composite 10, and a current collector 42 is provided in contact with the surface of the negative electrode 30 opposite to the surface in contact with the composite 10. have. In other words, the lithium ion battery 100 of this embodiment has a configuration in which the current collector 41, the composite 10, the negative electrode 30, and the current collector 42 are stacked in this order.

リチウムイオン電池100の形状は、特に限定されず、例えば、多角形の盤状等であってもよいが、図示の構成では、円盤状である。リチウムイオン電池100の大きさは、特に限定されないが、例えば、リチウムイオン電池100の直径は、例えば、10mm以上20mm以下であり、リチウムイオン電池100の厚さは、例えば、0.1mm以上1.0mm以下である。 The shape of the lithium ion battery 100 is not particularly limited, and may be, for example, a polygonal disc shape, but in the illustrated configuration, it is a disc shape. The size of the lithium ion battery 100 is not particularly limited, but for example, the diameter of the lithium ion battery 100 is, for example, 10 mm or more and 20 mm or less, and the thickness of the lithium ion battery 100 is, for example, 0.1 mm or more and 1.0 mm or more. It is 0 mm or less.

リチウムイオン電池100が、このように、小型、薄型であると、充放電可能であって全固体であることと相まって、スマートフォン等の携帯情報端末の電源として好適に用いることができる。なお、後述するように、リチウムイオン電池100は、携帯情報端末の電源以外の用途のものであってもよい。 The fact that the lithium ion battery 100 is small and thin in this way, combined with the fact that it is chargeable and dischargeable and is completely solid, can be suitably used as a power source for a mobile information terminal such as a smartphone. Note that, as will be described later, the lithium ion battery 100 may be used for purposes other than as a power source for a mobile information terminal.

[4-1]複合体
複合体10は、正極活物質と、前述した本発明の固体電解質とを含むものである。言い換えると、複合体10は、活物質の一種である正極活物質で構成された活物質部P5と、第1電解質P3’で構成された第1電解質部P3とを有する。
特に、複合体10は、上記[3]で説明した条件を満たすものであるのが好ましい。
[4-1] Composite The composite 10 includes a positive electrode active material and the solid electrolyte of the present invention described above. In other words, the composite 10 includes an active material part P5 made of a positive electrode active material, which is a type of active material, and a first electrolyte part P3 made of a first electrolyte P3'.
In particular, it is preferable that the composite 10 satisfies the conditions described in [3] above.

複合体10を構成する活物質、すなわち、本実施形態での正極活物質は、LiおよびOを含む正極活物質であるのが好ましい。
これにより、リチウムイオンの供給源となり、リチウムイオンの放出、受取ができる。
The active material constituting the composite 10, that is, the positive electrode active material in this embodiment, is preferably a positive electrode active material containing Li and O.
This makes it possible to serve as a lithium ion supply source and to release and receive lithium ions.

複合体10中に含まれる正極活物質としては、例えば、上記[3]で例示したもの等が挙げられる。 Examples of the positive electrode active material contained in the composite 10 include those exemplified in [3] above.

複合体10は、正極活物質と、前述した本発明の固体電解質、すなわち、上記組成式(1)で示される固体電解質とを含むものであればよいが、他の固体電解質をさらに含んでいてもよい。 The composite 10 may contain the positive electrode active material and the solid electrolyte of the present invention described above, that is, the solid electrolyte represented by the composition formula (1) above, but it may further contain another solid electrolyte. Good too.

このような固体電解質としては、Li、B、Oを含む第2電解質等が挙げられる。
このような第2電解質は、上記[2-2-2]で説明した条件を満たすものであるのが好ましい。
Examples of such a solid electrolyte include a second electrolyte containing Li, B, and O.
Such a second electrolyte preferably satisfies the conditions described in [2-2-2] above.

複合体10の厚さは、特に限定されないが、0.1μm以上500μm以下であるのが好ましく、0.3μm以上100μm以下であるのがより好ましい。 The thickness of the composite body 10 is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more and 500 μm or less, more preferably 0.3 μm or more and 100 μm or less.

[4-2]負極
負極30は、複合体10を構成する正極活物質として選択された材料よりも低い電位において電気化学的なリチウムイオンの吸蔵・放出を繰り返すいわゆる負極活物質で構成されるものであればいかなるものであってもよい。
[4-2] Negative electrode The negative electrode 30 is composed of a so-called negative electrode active material that repeats electrochemical intercalation and desorption of lithium ions at a lower potential than the material selected as the positive electrode active material constituting the composite 10. It can be anything.

負極30は、負極活物質を含む材料で構成されている。
負極30を構成する負極活物質としては、例えば、上記[3]で例示したものを用いることができる。
The negative electrode 30 is made of a material containing a negative electrode active material.
As the negative electrode active material constituting the negative electrode 30, for example, those exemplified in [3] above can be used.

特に、電極である負極30は、金属Liであるのが好ましい。
これにより、リチウムイオン電池に広く利用されている炭素負極に比べ、重量当たりで約10倍、体積当たりでも数倍の電気を蓄えられるという効果が得られる。
In particular, the negative electrode 30, which is an electrode, is preferably made of metal Li.
This results in the ability to store approximately 10 times more electricity per weight and several times more per volume than carbon negative electrodes widely used in lithium ion batteries.

負極30の厚さは、特に限定されないが、0.1μm以上500μm以下であるのが好ましく、0.3μm以上100μm以下であるのがより好ましい。 The thickness of the negative electrode 30 is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more and 500 μm or less, more preferably 0.3 μm or more and 100 μm or less.

負極30の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法、PLD法、ALD法、エアロゾルデポジション法等の気相堆積法、ゾルゲル法やMOD法といった溶液を用いた化学堆積法等が挙げられる。また、例えば、負極活物質の微粒子を適当なバインダーとともにスラリー化して、スキージーやスクリーン印刷を行って塗膜を形成し、塗膜を乾燥および焼成して複合体10の表面に焼き付けてもよい。 Examples of methods for forming the negative electrode 30 include vapor deposition methods such as vacuum evaporation, sputtering, CVD, PLD, ALD, and aerosol deposition, and chemical deposition methods using solutions such as sol-gel and MOD methods. etc. Alternatively, for example, fine particles of the negative electrode active material may be slurried together with a suitable binder, a coating film may be formed by squeegee printing or screen printing, and the coating film may be dried and fired to be baked onto the surface of the composite 10.

[4-3]集電体
集電体41,42は、正極としての複合体10または負極30に対する電子の授受を担うよう設けられた導電体である。集電体41,42としては、通常、十分に電気抵抗が小さく、また充放電によって電気伝導特性やその機械構造が実質的に変化しない材料で構成されるものが用いられる。
[4-3] Current collector The current collectors 41 and 42 are conductors provided to transfer electrons to and from the composite 10 as a positive electrode or the negative electrode 30. The current collectors 41 and 42 are usually made of a material that has sufficiently low electrical resistance and whose electrical conductivity properties and mechanical structure do not substantially change due to charging and discharging.

集電体41,42の構成材料としては、例えば、Cu、Mg、Ti、Fe、Co、Ni、Zn、Al、Ge、In、Au、Pt、AgおよびPdよりなる群から選択される1種の金属や、該群から選択される2種以上の金属を含む合金等が挙げられる。
特に、集電体41,42の構成材料としては、Cuが好ましい。
The constituent material of the current collectors 41 and 42 is, for example, one selected from the group consisting of Cu, Mg, Ti, Fe, Co, Ni, Zn, Al, Ge, In, Au, Pt, Ag, and Pd. metals, and alloys containing two or more metals selected from this group.
In particular, Cu is preferable as the constituent material of the current collectors 41 and 42.

集電体41,42は、通常、それぞれ、複合体10、負極30との接触抵抗が小さくなるように設けられている。集電体41,42の形状としては、例えば、板状、メッシュ状等が挙げられる。 The current collectors 41 and 42 are usually provided so that the contact resistance with the composite body 10 and the negative electrode 30 is reduced, respectively. Examples of the shape of the current collectors 41 and 42 include a plate shape and a mesh shape.

集電体41,42の厚さは、特に限定されないが、7μm以上85μm以下であるのが好ましく、10μm以上60μm以下であるのがより好ましい。 Although the thickness of the current collectors 41 and 42 is not particularly limited, it is preferably 7 μm or more and 85 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 60 μm or less.

なお、リチウムイオン電池100は、必ずしも一対の集電体41,42を備えていなくてもよく、一対の集電体41,42のうち一方の集電体を備えていればよい。 Note that the lithium ion battery 100 does not necessarily need to include the pair of current collectors 41 and 42, and only needs to include one of the pair of current collectors 41 and 42.

例えば、複数のリチウムイオン電池100をそれぞれ電気的に直列に接続されるように積層して用いる場合、リチウムイオン電池100は一対の集電体41,42のうち集電体41だけを備える構成としてもよい。 For example, when a plurality of lithium ion batteries 100 are stacked and used so as to be electrically connected in series, the lithium ion battery 100 may be configured to include only the current collector 41 of the pair of current collectors 41 and 42. Good too.

[5]電池の製造方法
次に、本発明の電池の製造方法について説明する。
[5-1]第1実施形態の電池の製造方法
以下、第1実施形態に係る電池の製造方法について説明する。
[5] Method for manufacturing a battery Next, a method for manufacturing a battery according to the present invention will be described.
[5-1] Method for manufacturing a battery according to the first embodiment Hereinafter, a method for manufacturing a battery according to the first embodiment will be described.

図4は、第1実施形態の電池としての電池の製造方法を示すフローチャート、図5および図6は、第1実施形態の電池としての電池の製造方法を模式的に示す縦断面図である。 FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing a battery according to the first embodiment, and FIGS. 5 and 6 are vertical cross-sectional views schematically showing a method for manufacturing a battery according to the first embodiment.

図4~図6に示すように、本実施形態の電池の製造方法は、上記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種の原材料を溶媒に溶解させ、混合して第1混合物P1を得る第1混合工程(3A)と、活物質を用いて第1成形体Q1を形成する第1成形体形成工程(3B)と、第1混合物P1を第1成形体Q1に含浸させた状態で加熱処理を施して結晶質の第1電解質P3’で構成された第1電解質部P3と活物質で構成された活物質部P5とを含む複合体10を形成する複合体形成工程(3C)と、複合体10の一方の側に電極である負極30を形成する電極形成工程(3D)と、複合体10の他方の側に集電体41を形成する集電体形成工程(3E)と、を備える。 As shown in FIGS. 4 to 6, the method for manufacturing a battery according to the present embodiment uses multiple types of raw materials containing metal elements constituting the lithium composite metal oxide represented by the above composition formula (1) in a solvent. A first mixing step (3A) of dissolving and mixing to obtain a first mixture P1, a first molded body forming step (3B) of forming a first molded body Q1 using an active material, and a first molded body forming step (3B) of forming a first molded body Q1 using an active material; Composite 10 including a first electrolyte part P3 made of a crystalline first electrolyte P3' and an active material part P5 made of an active material by heat-treating the first molded body Q1 impregnated with the crystalline first electrolyte P3'. a composite formation step (3C) in which a negative electrode 30 is formed on one side of the composite 10, an electrode formation step (3D) in which a negative electrode 30 as an electrode is formed on one side of the composite 10, and a current collector 41 is formed on the other side of the composite 10. A current collector forming step (3E) is provided.

これにより、大気下においても高い総イオン導電率を好適に維持することができる固体電解質を備える電池の製造方法を提供することができる。 Thereby, it is possible to provide a method for manufacturing a battery including a solid electrolyte that can suitably maintain high total ionic conductivity even in the atmosphere.

[5-1-1]第1混合工程
第1混合工程では、上記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種の原材料を溶媒に溶解させ、混合して第1混合物P1を得る。
[5-1-1] First mixing step In the first mixing step, multiple types of raw materials containing metal elements constituting the lithium composite metal oxide represented by the above composition formula (1) are dissolved in a solvent, Mix to obtain a first mixture P1.

本工程は、上記[2-1-1]で述べたのと同様の方法、条件で行うのが好ましい。
ただし、本実施形態では、第1混合工程において、第1混合物P1の調製に溶媒を用いる。
This step is preferably carried out in the same manner and under the same conditions as described in [2-1-1] above.
However, in this embodiment, a solvent is used to prepare the first mixture P1 in the first mixing step.

[5-1-2]第1成形体形成工程
第1成形体形成工程では、活物質を用いて第1成形体Q1を形成する。
第1成形体Q1の形成方法は、特に限定されないが、例えば、圧粉成形等が挙げられる。
第1成形体Q1の形成には、例えば、上記[3]で例示した活物質、特に、正極活物質を好適に用いることができる。
[5-1-2] First molded body forming step In the first molded body forming step, the first molded body Q1 is formed using an active material.
The method for forming the first molded body Q1 is not particularly limited, and examples include powder molding.
For forming the first molded body Q1, for example, the active materials exemplified in [3] above, particularly the positive electrode active materials, can be suitably used.

[5-1-3]複合体形成工程
複合体形成工程では、第1混合物P1を、第1成形体Q1に含浸させた状態で加熱処理を施して結晶質の第1電解質部P3と、活物質部P5とを含む複合体10を形成する。
[5-1-3] Complex formation step In the complex formation step, the first mixture P1 is impregnated into the first molded body Q1 and heat-treated to form the crystalline first electrolyte part P3 and the active part. A composite body 10 including the material part P5 is formed.

第1混合物P1を、第1成形体Q1に含浸させる方法としては、例えば、浸漬法を好適に採用することができる。 As a method for impregnating the first molded body Q1 with the first mixture P1, for example, a dipping method can be suitably employed.

本工程での加熱処理は、例えば、上記[2-1-3]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができるが、上記[2-1-2]で述べたのと同様の方法、条件で行う第1加熱処理の後に、上記[2-1-3]で述べたのと同様の方法、条件で行う第2加熱処理を行うのが好ましい。 The heat treatment in this step can be performed, for example, in the same manner and under the same conditions as described in [2-1-3] above; After the first heat treatment performed using the same method and conditions, it is preferable to perform the second heat treatment using the same method and conditions as described in [2-1-3] above.

より具体的には、本工程での加熱処理は、加熱温度が500℃以上650℃以下の第1加熱処理と、前記第1加熱処理の後に行われ、加熱温度が800℃以上1000℃以下の第2加熱処理と、を含むことが好ましい。
これにより、前述したのと同様の効果が得られる。
More specifically, the heat treatment in this step is performed after the first heat treatment at a heating temperature of 500°C or higher and 650°C or lower, and after the first heat treatment, and the heat treatment at a heating temperature of 800°C or higher and 1000°C or lower. It is preferable to include a second heat treatment.
This provides the same effect as described above.

[5-1-4]電極形成工程
電極形成工程では、複合体10の一方の側に電極である負極30を形成する。
負極30の形成方法は、特に限定されないが、例えば、真空蒸着装置等を使用した気相成膜法等が挙げられる。
[5-1-4] Electrode Formation Step In the electrode formation step, the negative electrode 30, which is an electrode, is formed on one side of the composite 10.
The method for forming the negative electrode 30 is not particularly limited, and examples thereof include a vapor phase film forming method using a vacuum evaporation device or the like.

[5-1-5]集電体形成工程
集電体形成工程では、複合体10の他方の側、すなわち、複合体10の負極30が設けられた面とは反対の面側に集電体41を形成する。
また、本実施形態では、複合体10の他方の側に集電体41を形成するとともに、負極30の複合体10と接触する面とは反対の面側に集電体42を形成する。
[5-1-5] Current collector forming step In the current collector forming step, a current collector is formed on the other side of the composite 10, that is, on the side of the composite 10 opposite to the surface on which the negative electrode 30 is provided. Form 41.
Further, in this embodiment, the current collector 41 is formed on the other side of the composite 10, and the current collector 42 is formed on the side of the negative electrode 30 opposite to the surface that contacts the composite 10.

集電体41,42の形成は、例えば、型抜き等により円形としたアルミニウム箔や銅箔等の金属箔を、それぞれ、複合体10または負極の目的部位に押圧して接合することにより形成することができる。 The current collectors 41 and 42 are formed, for example, by pressing and bonding metal foils such as aluminum foil or copper foil into a circular shape by die-cutting or the like to the target portion of the composite 10 or the negative electrode, respectively. be able to.

[5-2]第2実施形態の電池の製造方法
次に、第2実施形態に係る電池の製造方法について説明する。
[5-2] Method for manufacturing a battery according to the second embodiment Next, a method for manufacturing a battery according to the second embodiment will be described.

図7は、第2実施形態の電池としての電池の製造方法を示すフローチャート、図8および図9は、第2実施形態の電池としての電池の製造方法を模式的に示す縦断面図である。 FIG. 7 is a flowchart showing a method for manufacturing a battery according to the second embodiment, and FIGS. 8 and 9 are vertical cross-sectional views schematically showing a method for manufacturing a battery according to the second embodiment.

以下、これらの図を参照して第2実施形態に係る電池の製造方法について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。 Hereinafter, a method for manufacturing a battery according to the second embodiment will be explained with reference to these figures, but the explanation will focus on the differences from the embodiments described above, and the explanation of similar matters will be omitted.

図7~図9に示すように、本実施形態の電池の製造方法は、上記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種の原材料を溶媒に溶解させ、混合して第1混合物P1を得る第1混合工程(4A)と、活物質を用いて第1成形体Q1を形成する第1成形体形成工程(4B)と、第1混合物P1を第1成形体Q1に含浸させた状態で加熱処理を施して結晶質の第1電解質P3’で構成された第1電解質部P3と活物質で構成された活物質部P5とを含む第2成形体Q3を形成する第2成形体形成工程(4C)と、第2成形体Q3に第2電解質P4’、特に、Li、B、Oを含む第2電解質P4’を接触させた状態で、第2電解質P4’を溶融させて、第2成形体Q3に第2電解質P4’の融液を充填し、その後、第2電解質P4’の融液が充填された第2成形体Q3を冷却して、第1電解質部P3、第2電解質P4’で構成された第2電解質部P4および活物質部P5を含む複合体10を形成する複合体形成工程(4D)と、複合体10の一方の側に電極である負極30を形成する電極形成工程(4E)と、複合体10の他方の側に集電体41を形成する集電体形成工程(4F)と、を備える。 As shown in FIGS. 7 to 9, the method for manufacturing a battery according to the present embodiment uses a plurality of raw materials containing metal elements constituting the lithium composite metal oxide represented by the above composition formula (1) in a solvent. A first mixing step (4A) of dissolving and mixing to obtain the first mixture P1, a first molded body forming step (4B) of forming the first molded body Q1 using the active material, and a first molded body forming step (4B) of forming the first molded body Q1 using the active material; A second molding that includes a first electrolyte part P3 made of a crystalline first electrolyte P3' and an active material part P5 made of an active material by applying heat treatment to the first molded body Q1 impregnated with the crystalline first electrolyte P3'. A second molded body forming step (4C) in which a body Q3 is formed, and a second molded body Q3 is brought into contact with a second electrolyte P4', in particular, a second electrolyte P4' containing Li, B, and O. 2 electrolyte P4' is melted and the second molded body Q3 is filled with the melt of the second electrolyte P4', and then the second molded body Q3 filled with the melt of the second electrolyte P4' is cooled. , a composite formation step (4D) of forming a composite 10 including a second electrolyte part P4 and an active material part P5, each of which is composed of a first electrolyte part P3 and a second electrolyte P4', and one side of the composite 10. The present invention includes an electrode forming step (4E) in which a negative electrode 30 is formed as an electrode, and a current collector forming step (4F) in which a current collector 41 is formed on the other side of the composite 10.

これにより、大気下においても高い総イオン導電率を好適に維持することができる固体電解質を備える電池の製造方法を提供することができる。 Thereby, it is possible to provide a method for manufacturing a battery including a solid electrolyte that can suitably maintain high total ionic conductivity even in the atmosphere.

[5-2-1]第1混合工程
第1混合工程では、上記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種の原材料を溶媒に溶解させ、混合して第1混合物P1を得る。
本工程は、上記[5-1-1]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。
[5-2-1] First mixing step In the first mixing step, multiple types of raw materials containing metal elements constituting the lithium composite metal oxide represented by the above composition formula (1) are dissolved in a solvent, Mix to obtain a first mixture P1.
This step can be carried out in the same manner and under the same conditions as described in [5-1-1] above.

[5-2-2]第1成形体形成工程
第1成形体形成工程では、活物質を用いて第1成形体Q1を形成する。
本工程は、上記[5-1-2]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。
[5-2-2] First molded body forming step In the first molded body forming step, the first molded body Q1 is formed using an active material.
This step can be carried out in the same manner and under the same conditions as described in [5-1-2] above.

[5-2-3]第2成形体形成工程
第2成形体形成工程では、第1混合物P1を第1成形体Q1に含浸させた状態で加熱処理を施して結晶質の第1電解質P3’で構成された第1電解質部P3と活物質で構成された活物質部P5とを含む第2成形体Q3を形成する。
本工程は、上記[5-1-3]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。
[5-2-3] Second molded body forming step In the second molded body forming step, the first molded body Q1 is impregnated with the first mixture P1 and heat-treated to form the crystalline first electrolyte P3'. A second molded body Q3 is formed, which includes a first electrolyte portion P3 made up of: and an active material portion P5 made of an active material.
This step can be carried out in the same manner and under the same conditions as described in [5-1-3] above.

[5-2-4]複合体形成工程
複合体形成工程では、第2成形体Q3に第2電解質P4’を接触させた状態で、第2電解質P4’を溶融させて、第2成形体Q3に第2電解質P4’の融液を充填し、その後、第2電解質P4’の融液が充填された第2成形体Q3を冷却して、第1電解質部P3、第2電解質部P4および活物質部P5を含む複合体10を形成する。
本工程は、上記[2-2-2]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。
[5-2-4] Complex forming step In the complex forming step, the second electrolyte P4' is melted while the second electrolyte P4' is in contact with the second compact Q3, and the second compact Q3 is melted. is filled with the melt of the second electrolyte P4', and then the second molded body Q3 filled with the melt of the second electrolyte P4' is cooled to separate the first electrolyte part P3, the second electrolyte part P4 and the active part. A composite body 10 including a substance portion P5 is formed.
This step can be carried out in the same manner and under the same conditions as described in [2-2-2] above.

[5-2-5]電極形成工程
電極形成工程では、複合体10の一方の側に電極である負極30を形成する。
本工程は、上記[5-1-4]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。
[5-2-5] Electrode Formation Step In the electrode formation step, the negative electrode 30, which is an electrode, is formed on one side of the composite 10.
This step can be carried out in the same manner and under the same conditions as described in [5-1-4] above.

[5-2-6]集電体形成工程
集電体形成工程では、複合体10の他方の側、すなわち、複合体10の負極30が設けられた面とは反対の面側に集電体41を形成する。
また、本実施形態では、複合体10の他方の側に集電体41を形成するとともに、負極30の複合体10と接触する面とは反対の面側に集電体42を形成する。
本工程は、上記[5-1-5]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。
[5-2-6] Current collector forming step In the current collector forming step, a current collector is formed on the other side of the composite 10, that is, on the side of the composite 10 opposite to the surface on which the negative electrode 30 is provided. Form 41.
Further, in this embodiment, the current collector 41 is formed on the other side of the composite 10, and the current collector 42 is formed on the side of the negative electrode 30 opposite to the surface that contacts the composite 10.
This step can be carried out in the same manner and under the same conditions as described in [5-1-5] above.

[5-3]第3実施形態の電池の製造方法
次に、第3実施形態に係る電池の製造方法について説明する。
[5-3] Method for manufacturing a battery according to the third embodiment Next, a method for manufacturing a battery according to the third embodiment will be described.

図10は、第3実施形態の電池としての電池の製造方法を示すフローチャート、図11、図12および図13は、第3実施形態の電池としての電池の製造方法を模式的に示す縦断面図である。 FIG. 10 is a flowchart showing a method for manufacturing a battery according to the third embodiment, and FIGS. 11, 12, and 13 are vertical cross-sectional views schematically showing a method for manufacturing a battery according to the third embodiment. It is.

以下、これらの図を参照して第3実施形態に係る電池の製造方法について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。 Hereinafter, a method for manufacturing a battery according to the third embodiment will be explained with reference to these figures, but the explanation will focus on the differences from the embodiments described above, and the explanation of similar matters will be omitted.

図10~図13に示すように、本実施形態の電池の製造方法は、上記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種の原材料を混合して第1混合物P1を得る第1混合工程(5A)と、第1混合物P1に第1加熱処理を施して仮焼成体P2を得る仮焼成体形成工程(5B)と、仮焼成体P2と活物質とを混合して第2混合物Q6を得る第2混合工程(5C)と、第2混合物Q6を成形して第3成形体Q7を形成する第3成形体形成工程(5D)と、第3成形体Q7に第2加熱処理を施して、結晶質の第1電解質部P3と活物質で構成された活物質部P5とを含む複合体10を形成する複合体形成工程(5E)と、複合体10の一方の側に電極である負極30を形成する電極形成工程(5F)と、複合体10の他方の側に集電体41を形成する集電体形成工程(5G)と、を備える。 As shown in FIGS. 10 to 13, the method for manufacturing the battery of this embodiment mixes multiple types of raw materials containing metal elements constituting the lithium composite metal oxide represented by the above compositional formula (1). a first mixing step (5A) in which a first mixture P1 is obtained; a pre-fired body forming step (5B) in which a first heat treatment is performed on the first mixture P1 to obtain a pre-fired body P2; a second mixing step (5C) in which the second mixture Q6 is obtained by mixing the second mixture Q6; a third molded body forming step (5D) in which the second mixture Q6 is molded to form a third molded body Q7; a composite forming step (5E) of subjecting the compact Q7 to a second heat treatment to form a composite 10 including a crystalline first electrolyte portion P3 and an active material portion P5 made of an active material; It includes an electrode forming step (5F) of forming a negative electrode 30 as an electrode on one side of the body 10, and a current collector forming step (5G) of forming a current collector 41 on the other side of the composite body 10. .

これにより、大気下においても高い総イオン導電率を好適に維持することができる固体電解質を備える電池の製造方法を提供することができる。 Thereby, it is possible to provide a method for manufacturing a battery including a solid electrolyte that can suitably maintain high total ionic conductivity even in the atmosphere.

[5-3-1]第1混合工程
第1混合工程では、上記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種の原材料を混合して第1混合物P1を得る。
本工程は、上記[5-1-1]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。
ただし、本実施形態では、本工程において、溶媒を用いないことが好ましい。
[5-3-1] First mixing step In the first mixing step, multiple types of raw materials containing the metal elements constituting the lithium composite metal oxide represented by the above composition formula (1) are mixed to form the first mixture. A mixture P1 is obtained.
This step can be carried out in the same manner and under the same conditions as described in [5-1-1] above.
However, in this embodiment, it is preferable that no solvent be used in this step.

[5-3-2]仮焼成体形成工程
仮焼成体形成工程では、第1混合物P1に第1加熱処理を施して仮焼成体P2を得る。
本工程は、上記[2-1-2]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。
[5-3-2] Temporarily fired body forming step In the temporarily fired body forming step, the first mixture P1 is subjected to a first heat treatment to obtain a temporarily fired body P2.
This step can be performed in the same manner and under the same conditions as described in [2-1-2] above.

特に、第1加熱処理での加熱温度は、500℃以上650℃以下であるのが好ましく、510℃以上650℃以下であるのがより好ましく、520℃以上600℃以下であるのがさらに好ましい。 In particular, the heating temperature in the first heat treatment is preferably 500°C or more and 650°C or less, more preferably 510°C or more and 650°C or less, and even more preferably 520°C or more and 600°C or less.

これにより、第1電解質部P3を構成すべき金属元素が不本意に気化すること、特に、金属材料の中では揮発しやすいLiが気化すること等をより効果的に防止することができ、第1電解質部P3の組成をより厳密に制御することができるとともに、リチウムイオン電池100をより効率よく製造することができる。 As a result, it is possible to more effectively prevent the metal elements that should constitute the first electrolyte portion P3 from being involuntarily vaporized, and in particular, the vaporization of Li, which is easily volatile in metal materials, and the like. The composition of one electrolyte portion P3 can be controlled more strictly, and the lithium ion battery 100 can be manufactured more efficiently.

[5-3-3]第2混合工程
第2混合工程では、仮焼成体P2と活物質とを混合して第2混合物Q6を得る。
[5-3-3] Second Mixing Step In the second mixing step, the pre-fired body P2 and the active material are mixed to obtain a second mixture Q6.

本工程は、上記組成式(1)に含まれる金属元素を含む複数種の原材料の代わりに、仮焼成体P2と活物質とを用いる以外は、上記[2-1-1]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。 This process is the same as described in [2-1-1] above, except that the pre-fired body P2 and the active material are used instead of the plurality of raw materials containing the metal elements contained in the composition formula (1) above. It can be carried out in the same manner and under the same conditions.

[5-3-4]第3成形体形成工程
第3成形体形成工程では、第2混合物Q6を成形して第3成形体Q7を形成する。
[5-3-4] Third molded body forming step In the third molded body forming step, the second mixture Q6 is molded to form a third molded body Q7.

本工程は、活物質の代わりに第2混合物Q6を用いる以外は、上記[5-1-2]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。 This step can be carried out in the same manner and under the same conditions as described in [5-1-2] above, except that the second mixture Q6 is used instead of the active material.

[5-3-5]複合体形成工程
複合体形成工程では、第3成形体Q7に第2加熱処理を施して、第1電解質部P3と活物質部P5とを含む複合体10を形成する。
[5-3-5] Complex formation step In the complex formation step, the third molded body Q7 is subjected to a second heat treatment to form a complex 10 including the first electrolyte portion P3 and the active material portion P5. .

本工程は、例えば、上記[2-1-3]で述べたのと同様の方法、条件で行うのが好ましい。
これにより、前述したのと同様の効果が得られる。
This step is preferably carried out using the same method and conditions as described in [2-1-3] above, for example.
This provides the same effect as described above.

特に、第2加熱処理での加熱温度は、800℃以上1000℃以下であるのが好ましく、800℃以上950℃以下であるのがより好ましく、800℃以上900℃以下であるのがさらに好ましい。 In particular, the heating temperature in the second heat treatment is preferably 800°C or more and 1000°C or less, more preferably 800°C or more and 950°C or less, and even more preferably 800°C or more and 900°C or less.

これにより、比較的低温でかつ比較的短時間での熱処理により、所望の特性を有する第1電解質部P3を安定的に形成することができる。また、比較的低温、比較的短時間の熱処理で第1電解質部P3を形成することができるため、例えば、リチウムイオン電池100の生産性をより優れたものとすることができるとともに、省エネルギーの観点からも好ましい。 Thereby, the first electrolyte portion P3 having desired characteristics can be stably formed by heat treatment at a relatively low temperature and in a relatively short time. In addition, since the first electrolyte portion P3 can be formed by heat treatment at a relatively low temperature and in a relatively short time, for example, the productivity of the lithium ion battery 100 can be improved, and from the viewpoint of energy saving. It is also preferable.

[5-3-6]電極形成工程
電極形成工程では、複合体10の一方の側に電極である負極30を形成する。
本工程は、上記[5-1-4]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。
[5-3-6] Electrode Formation Step In the electrode formation step, the negative electrode 30, which is an electrode, is formed on one side of the composite 10.
This step can be carried out in the same manner and under the same conditions as described in [5-1-4] above.

[5-3-7]集電体形成工程
集電体形成工程では、複合体10の他方の側、すなわち、複合体10の負極30が設けられた面とは反対の面側に集電体41を形成する。
また、本実施形態では、複合体10の他方の側に集電体41を形成するとともに、負極30の複合体10と接触する面とは反対の面側に集電体42を形成する。
本工程は、上記[5-1-5]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。
[5-3-7] Current collector forming step In the current collector forming step, a current collector is formed on the other side of the composite 10, that is, on the side of the composite 10 opposite to the surface on which the negative electrode 30 is provided. Form 41.
Further, in this embodiment, the current collector 41 is formed on the other side of the composite 10, and the current collector 42 is formed on the side of the negative electrode 30 opposite to the surface that contacts the composite 10.
This step can be carried out in the same manner and under the same conditions as described in [5-1-5] above.

[5-4]第4実施形態の電池の製造方法
次に、第4実施形態に係る電池の製造方法について説明する。
[5-4] Method for manufacturing a battery according to the fourth embodiment Next, a method for manufacturing a battery according to the fourth embodiment will be described.

図14は、第4実施形態の電池としての電池の製造方法を示すフローチャート、図15、図16および図17は、第4実施形態の電池としての電池の製造方法を模式的に示す縦断面図である。 FIG. 14 is a flowchart showing a method for manufacturing a battery according to the fourth embodiment, and FIGS. 15, 16, and 17 are vertical cross-sectional views schematically showing a method for manufacturing a battery according to the fourth embodiment. It is.

以下、これらの図を参照して第4実施形態に係る電池の製造方法について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。 Hereinafter, a method for manufacturing a battery according to the fourth embodiment will be described with reference to these figures, but the explanation will focus on the differences from the embodiments described above, and the explanation of similar matters will be omitted.

図14~図17に示すように、本実施形態の電池の製造方法は、上記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種類の原材料を混合して第1混合物P1を得る第1混合工程(6A)と、第1混合物P1に第1加熱処理を施して仮焼成体P2を得る仮焼成体形成工程(6B)と、仮焼成体P2と活物質とを混合して第2混合物Q6を得る第2混合工程(6C)と、第2混合物Q6を成形して第3成形体Q7を形成する第3成形体形成工程(6D)と、第3成形体Q7に第2加熱処理を施して、結晶質の第1電解質P3’で構成された第1電解質部P3と活物質で構成された活物質部P5とを含む第2成形体Q3を形成する第2成形体形成工程(6E)と、第2成形体Q3に第2電解質P4’、特に、Li、B、Oを含む第2電解質P4’を接触させた状態で、第2電解質P4’を溶融させて、第2成形体Q3に第2電解質P4’の融液を充填し、その後、第2電解質P4’の融液が充填された第2成形体Q3を冷却して、第1電解質部P3、第2電解質P4’で構成された第2電解質部P4および活物質部P5を含む複合体10を形成する複合体形成工程(6F)と、複合体10の一方の側に電極である負極30を形成する電極形成工程(6G)と、複合体10の他方の側に集電体41を形成する集電体形成工程(6H)と、を備える。 As shown in FIGS. 14 to 17, the method for manufacturing the battery of this embodiment involves mixing multiple types of raw materials containing metal elements constituting the lithium composite metal oxide represented by the above compositional formula (1). a first mixing step (6A) in which a first mixture P1 is obtained; a pre-fired body forming step (6B) in which a first heat treatment is performed on the first mixture P1 to obtain a pre-fired body P2; a second mixing step (6C) in which the second mixture Q6 is obtained by mixing the mixture with a substance; a third molded body forming step (6D) in which the second mixture Q6 is molded to form a third molded body Q7; A second heat treatment is performed on the molded body Q7 to form a second molded body Q3 including a first electrolyte portion P3 made of a crystalline first electrolyte P3′ and an active material portion P5 made of an active material. A second molded body forming step (6E) in which a second electrolyte P4', particularly a second electrolyte P4' containing Li, B, and O, is brought into contact with the second molded body Q3. The second molded body Q3 is filled with the melt of the second electrolyte P4', and then the second molded body Q3 filled with the melt of the second electrolyte P4' is cooled and the second molded body Q3 is filled with the melt of the second electrolyte P4'. A composite forming step (6F) of forming a composite 10 including a second electrolyte part P4 and an active material part P5, which are composed of a part P3 and a second electrolyte P4', and an electrode on one side of the composite 10. The method includes an electrode forming step (6G) in which the negative electrode 30 is formed, and a current collector forming step (6H) in which the current collector 41 is formed on the other side of the composite 10.

これにより、大気下においても高い総イオン導電率を好適に維持することができる固体電解質を備える電池の製造方法を提供することができる。 Thereby, it is possible to provide a method for manufacturing a battery including a solid electrolyte that can suitably maintain high total ionic conductivity even in the atmosphere.

[5-4-1]第1混合工程
第1混合工程では、上記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種の原材料を混合して第1混合物P1を得る。
本工程は、上記[5-3-1]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。
ただし、本実施形態では、本工程において、溶媒を用いないことが好ましい。
[5-4-1] First mixing step In the first mixing step, multiple types of raw materials containing the metal elements constituting the lithium composite metal oxide represented by the above composition formula (1) are mixed to form the first mixture. A mixture P1 is obtained.
This step can be carried out in the same manner and under the same conditions as described in [5-3-1] above.
However, in this embodiment, it is preferable that no solvent be used in this step.

[5-4-2]仮焼成体形成工程
仮焼成体形成工程では、第1混合物P1に第1加熱処理を施して仮焼成体P2を得る。
本工程は、上記[5-3-2]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。
[5-4-2] Temporarily fired body forming step In the temporarily fired body forming step, the first mixture P1 is subjected to a first heat treatment to obtain a temporarily fired body P2.
This step can be carried out in the same manner and under the same conditions as described in [5-3-2] above.

[5-4-3]第2混合工程
第2混合工程では、仮焼成体P2と活物質とを混合して第2混合物Q6を得る。
本工程は、上記[5-3-3]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。
[5-4-3] Second Mixing Step In the second mixing step, the pre-fired body P2 and the active material are mixed to obtain a second mixture Q6.
This step can be carried out in the same manner and under the same conditions as described in [5-3-3] above.

[5-4-4]第3成形体形成工程
第3成形体形成工程では、第2混合物Q6を成形して第3成形体Q7を形成する。
本工程は、上記[5-3-4]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。
[5-4-4] Third molded body forming step In the third molded body forming step, the second mixture Q6 is molded to form a third molded body Q7.
This step can be performed in the same manner and under the same conditions as described in [5-3-4] above.

[5-4-5]第2成形体形成工程
第2成形体形成工程では、第3成形体Q7に第2加熱処理を施して、第1電解質部P3と活物質部P5とを含む第2成形体Q3を形成する。
本工程は、上記[5-3-5]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。
[5-4-5] Second compact forming step In the second compact forming step, the third compact Q7 is subjected to a second heat treatment to form a second compact including the first electrolyte portion P3 and the active material portion P5. A molded body Q3 is formed.
This step can be carried out in the same manner and under the same conditions as described in [5-3-5] above.

[5-4-6]複合体形成工程
複合体形成工程では、第2成形体Q3に第2電解質P4’を接触させた状態で、第2電解質P4’を溶融させて、第2成形体Q3に第2電解質P4’の融液を充填し、その後、第2電解質P4’の融液が充填された第2成形体Q3を冷却して、第1電解質部P3、第2電解質部P4および活物質部P5を含む複合体10を形成する。
本工程は、上記[5-2-4]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。
[5-4-6] Complex formation step In the complex formation step, the second electrolyte P4' is melted while the second electrolyte P4' is in contact with the second compact Q3, and the second electrolyte P4' is melted to form the second compact Q3. is filled with the melt of the second electrolyte P4', and then the second molded body Q3 filled with the melt of the second electrolyte P4' is cooled to separate the first electrolyte part P3, the second electrolyte part P4 and the active part. A composite body 10 including a substance portion P5 is formed.
This step can be performed in the same manner and under the same conditions as described in [5-2-4] above.

[5-4-7]電極形成工程
電極形成工程では、複合体10の一方の側に電極である負極30を形成する。
本工程は、上記[5-1-4]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。
[5-4-7] Electrode Formation Step In the electrode formation step, the negative electrode 30, which is an electrode, is formed on one side of the composite 10.
This step can be carried out in the same manner and under the same conditions as described in [5-1-4] above.

[5-4-8]集電体形成工程
集電体形成工程では、複合体10の他方の側、すなわち、複合体10の負極30が設けられた面とは反対の面側に集電体41を形成する。
また、本実施形態では、複合体10の他方の側に集電体41を形成するとともに、負極30の複合体10と接触する面とは反対の面側に集電体42を形成する。
本工程は、上記[5-1-5]で述べたのと同様の方法、条件で行うことができる。
[5-4-8] Current collector forming step In the current collector forming step, a current collector is formed on the other side of the composite 10, that is, on the side of the composite 10 opposite to the surface on which the negative electrode 30 is provided. Form 41.
Further, in this embodiment, the current collector 41 is formed on the other side of the composite 10, and the current collector 42 is formed on the side of the negative electrode 30 opposite to the surface that contacts the composite 10.
This step can be carried out in the same manner and under the same conditions as described in [5-1-5] above.

[6]電子機器
次に、本発明の電子機器について説明する。
[6] Electronic device Next, the electronic device of the present invention will be explained.

本発明の電子機器は、前述した本発明の電池を備えるものである。
これにより、大気下においても高い総イオン導電率を好適に維持することができる固体電解質を備える電池を備える電子機器を提供することができる。
The electronic device of the present invention includes the battery of the present invention described above.
Thereby, it is possible to provide an electronic device including a battery including a solid electrolyte that can suitably maintain high total ionic conductivity even in the atmosphere.

電子機器としては、例えば、パーソナルコンピューター、デジタルカメラ、携帯電話、スマートフォン、音楽プレイヤー、タブレット端末、時計、スマートウォッチ、インクジェットプリンター等の各種プリンター、テレビ、プロジェクター、ヘッドアップディスプレイ、ワイヤレスヘッドホン、ワイヤレスイヤホン、スマートグラス、ヘッドマウントディスプレイ等のウェアラブル機器、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ドライブレコーダー、ページャー、電子手帳、電子辞書、電子翻訳機、電卓、電子ゲーム機器、玩具、ワードプロセッサー、ワークステーション、ロボット、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器、魚群探知機、各種測定機器、移動体端末基地局用機器、車両、鉄道車輌、航空機、ヘリコプター、船舶等の各種計器類、フライトシミュレーター、ネットワークサーバー等が挙げられる。また、リチウムイオン電池100は、例えば、自動車や船舶等の移動体に適用してもよい。より具体的には、例えば、電気自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車等の蓄電池として、好適に適用することができる。また、例えば、家庭用電源、工業用電源、太陽光発電の蓄電池等にも適用することができる。 Examples of electronic devices include personal computers, digital cameras, mobile phones, smartphones, music players, tablet devices, watches, smart watches, various printers such as inkjet printers, televisions, projectors, head-up displays, wireless headphones, wireless earphones, Smart glasses, wearable devices such as head-mounted displays, video cameras, video tape recorders, car navigation devices, drive recorders, pagers, electronic notebooks, electronic dictionaries, electronic translators, calculators, electronic game devices, toys, word processors, workstations, Robots, videophones, security TV monitors, electronic binoculars, POS terminals, medical equipment, fish finders, various measuring instruments, equipment for mobile terminal base stations, various instruments for vehicles, railway vehicles, aircraft, helicopters, ships, etc. , flight simulators, network servers, etc. Further, the lithium ion battery 100 may be applied to a moving object such as a car or a ship, for example. More specifically, it can be suitably applied, for example, as a storage battery for electric vehicles, plug-in hybrid vehicles, hybrid vehicles, fuel cell vehicles, and the like. Further, it can also be applied to, for example, household power sources, industrial power sources, storage batteries for solar power generation, and the like.

以下、本発明の電子機器の具体例として、ウェアラブル機器を例に挙げて説明する。
図18は、電子機器としてのウェアラブル機器の構成を示す斜視図である。
Hereinafter, a wearable device will be described as a specific example of the electronic device of the present invention.
FIG. 18 is a perspective view showing the configuration of a wearable device as an electronic device.

図18に示すように、電子機器としてのウェアラブル機器300は、人体の例えば手首WRに腕時計のように装着され、人体に係る情報を入手可能な情報機器であって、バンド301と、センサー302と、表示部303と、処理部304と、リチウムイオン電池100とを備えている。 As shown in FIG. 18, a wearable device 300 as an electronic device is an information device that is worn on a human body, for example, a wrist WR like a wristwatch, and can obtain information about the human body, and includes a band 301 and a sensor 302. , a display section 303, a processing section 304, and a lithium ion battery 100.

バンド301は、装着時に手首WRに密着するように、可撓性の例えばゴム等の樹脂が用いられた帯状であって、帯の端部に結合位置を調整可能な結合部を有している。 The band 301 is in the form of a band made of flexible resin such as rubber so as to tightly fit on the wrist WR when worn, and has a connecting part at the end of the band whose connecting position can be adjusted. .

センサー302は、例えば光学式センサーであって、装着時に手首WRに触れるよう、バンド301の内面側、すなわち、手首WR側に配置されている。 The sensor 302 is, for example, an optical sensor, and is arranged on the inner surface side of the band 301, that is, on the wrist WR side, so as to touch the wrist WR when worn.

表示部303は、例えば受光型の液晶表示装置であって、表示部303に表示された情報を装着者が読み取れるように、バンド301の外面側、すなわち、センサー302が取り付けられた内面とは反対側に配置されている。 The display unit 303 is, for example, a light-receiving type liquid crystal display device, and is placed on the outside of the band 301, that is, opposite to the inside where the sensor 302 is attached, so that the wearer can read the information displayed on the display unit 303. placed on the side.

処理部304は、例えば、集積回路であって、バンド301に内蔵され、センサー302や表示部303に電気的に接続されている。処理部304は、センサー302からの出力に基づいて、脈拍や血糖値等を計測するための演算処理を行う。また、計測結果等を表示するように表示部303を制御する。 The processing section 304 is, for example, an integrated circuit, is built into the band 301, and is electrically connected to the sensor 302 and the display section 303. The processing unit 304 performs calculation processing for measuring pulse, blood sugar level, etc. based on the output from the sensor 302. It also controls the display unit 303 to display measurement results and the like.

リチウムイオン電池100は、センサー302、表示部303、処理部304等へ電力を供給する電力供給源として、バンド301に対して脱着可能な状態で内蔵されている。 The lithium ion battery 100 is removably built into the band 301 as a power supply source that supplies power to the sensor 302, display section 303, processing section 304, and the like.

本実施形態のウェアラブル機器300によれば、センサー302によって、手首WRから装着者の脈拍や血糖値に係る情報等を電気的に検出し、処理部304での演算処理等を経て、表示部303に脈拍や血糖値等を表示することができる。表示部303には計測結果だけでなく、例えば計測結果から予測される人体の状況を示す情報や時刻等も表示することができる。 According to the wearable device 300 of the present embodiment, the sensor 302 electrically detects information related to the wearer's pulse and blood sugar level from the wrist WR, and after the information is processed by the processing unit 304, the display unit 303 It is possible to display pulse rate, blood sugar level, etc. The display unit 303 can display not only the measurement results but also, for example, information indicating the state of the human body predicted from the measurement results, the time, and the like.

また、リチウムイオン電池100として小型でありながら優れた充放電特性を有するリチウムイオン電池100が用いられているため、軽量かつ薄型であって長期の繰り返しの使用にも耐え得るウェアラブル機器300を提供することができる。また、リチウムイオン電池100は、固体型の二次電池であるため、充電によって繰り返し使用が可能であるとともに、電解液等が漏れる心配がないので長期にわたって安心して使用可能なウェアラブル機器300を提供できる。 Furthermore, since the lithium ion battery 100 is small but has excellent charging and discharging characteristics, the wearable device 300 is lightweight and thin and can withstand repeated use over a long period of time. be able to. In addition, since the lithium ion battery 100 is a solid-state secondary battery, it can be used repeatedly by charging, and there is no fear of electrolyte leaking, so it is possible to provide the wearable device 300 that can be used safely for a long period of time. .

本実施形態では、腕時計型のウェアラブル機器300を例示したが、ウェアラブル機器300は、例えば、足首、頭、耳、腰等に装着されるものであってもよい。 In this embodiment, the wristwatch-type wearable device 300 is illustrated, but the wearable device 300 may be worn on the ankle, head, ear, waist, etc., for example.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto.

例えば、固体電解質の製造方法、電池の製造方法は、上述したような工程に加え、さらに他の工程を有していてもよい。例えば、工程の順番を入れ替えて行ってもよい。 For example, the solid electrolyte manufacturing method and the battery manufacturing method may include other steps in addition to the steps described above. For example, the order of the steps may be changed.

また、本発明の電池は、本発明の固体電解質を備えるものであればよく、前述した実施形態のものに限定されない。 Further, the battery of the present invention is not limited to those of the embodiments described above, as long as it includes the solid electrolyte of the present invention.

例えば、前述した実施形態に係る電池は、本発明の固体電解質および活物質を含む複合体と、前記複合体の一方の面に設けられた電極と、前記複合体の他方の面に設けられた集電体と、を備えるものであったが、前記複合体と前記電極との間に、活物質を含まない固体電解質層が設けられていてもよい。 For example, the battery according to the embodiment described above includes a composite including the solid electrolyte and active material of the present invention, an electrode provided on one surface of the composite, and an electrode provided on the other surface of the composite. Although the present invention includes a current collector, a solid electrolyte layer containing no active material may be provided between the composite and the electrode.

また、前述した実施形態では、電池を構成する複合体が活物質として正極活物質を含むものであり、前記電極が負極である場合について代表的に説明したが、電池を構成する複合体が活物質として負極活物質を含むものであり、前記電極が正極であってもよい。 Furthermore, in the above-described embodiments, the case where the composite that constitutes the battery includes a positive electrode active material as an active material and the electrode is a negative electrode has been representatively described, but the composite that constitutes the battery is an active material. The material includes a negative electrode active material, and the electrode may be a positive electrode.

次に、本発明の具体的実施例について説明する。なお、以下の説明では、室温とは、25℃、1気圧のことを言う。また、温度の条件を特に示していない処理・測定は、25℃で行ったものであり、圧力の条件を特に示していない処理・測定は、1気圧環境下で行ったものである。 Next, specific examples of the present invention will be described. In addition, in the following description, room temperature refers to 25° C. and 1 atm. Further, treatments and measurements that do not specifically indicate temperature conditions were conducted at 25° C., and treatments and measurements that did not specifically indicate pressure conditions were conducted in an environment of 1 atmosphere.

[7]固体電解質の製造
まず、後述する実施例A1~A5および比較例A1~A7の固体電解質の製造に用いる仮焼成体を製造した。
各仮焼成体の調製には、以下に述べる金属化合物の溶液を用いた。
[7] Production of solid electrolyte First, pre-fired bodies used for production of solid electrolytes in Examples A1 to A5 and Comparative Examples A1 to A7, which will be described later, were produced.
A solution of the metal compound described below was used to prepare each calcined body.

[7-1]仮焼成体の製造に用いる金属化合物の溶液の調製
[7-1-1]硝酸リチウムの2-ノルマルブトキシエタノール溶液の調製
磁石式撹拌子を入れた30gのパイレックス(Pyrex:CORNING社商標。パイレックス、Pyrexは登録商標。)製の試薬瓶へ、関東化学社製の3N5 純度99.95%の硝酸リチウム1.3789gと、関東化学社製の鹿特級 2-ノルマルブトキシエタノール(エチレングリコールモノブチルエーテル)18.6211gとを秤量した。次いで、試薬瓶をマグネチックスターラー機能付きホットプレート上に載せ、170℃にて1時間撹拌しながら、硝酸リチウムを2-ノルマルブトキシエタノールに完全に溶解し、室温まで徐冷して、1mol/kg濃度の硝酸リチウムの2-ノルマルブトキシエタノール溶液を得た。
[7-1] Preparation of a solution of a metal compound used in the production of a calcined body [7-1-1] Preparation of a 2-n-n-butoxyethanol solution of lithium nitrate Company trademark. Pyrex is a registered trademark.) 1.3789 g of 3N5 99.95% purity lithium nitrate manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd. was added to a reagent bottle manufactured by Kanto Kagaku Co. 18.6211 g of glycol monobutyl ether) was weighed. Next, the reagent bottle was placed on a hot plate with a magnetic stirrer function, and while stirring at 170°C for 1 hour, lithium nitrate was completely dissolved in 2-n-n-butoxyethanol, slowly cooled to room temperature, and dissolved at 1 mol/kg. A 2-n-n-butoxyethanol solution of lithium nitrate at a certain concentration was obtained.

[7-1-2]硝酸ランタンの2-ノルマルブトキシエタノール溶液の調製
磁石式撹拌子を入れた30gのパイレックス製の試薬瓶へ、関東化学社製の4N 硝酸ランタン・六水和物8.6608gと、関東化学社製の鹿特級 2-ノルマルブトキシエタノール11.3392gとを秤量した。次いで、試薬瓶をマグネチックスターラー機能付きホットプレート上に載せ、140℃にて30分間撹拌しながら、硝酸ランタン・六水和物を2-ノルマルブトキシエタノールに完全に溶解し、室温まで徐冷して、1mol/kg濃度の硝酸ランタンの2-ノルマルブトキシエタノール溶液を得た。
[7-1-2] Preparation of 2-n-n-butoxy ethanol solution of lanthanum nitrate Add 8.6608 g of 4N lanthanum nitrate hexahydrate manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd. to a 30 g Pyrex reagent bottle containing a magnetic stirrer. and 11.3392 g of Deka special grade 2-n-n-butoxyethanol manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd. were weighed. Next, the reagent bottle was placed on a hot plate with a magnetic stirrer function, and lanthanum nitrate hexahydrate was completely dissolved in 2-n-butoxyethanol while stirring at 140°C for 30 minutes, and slowly cooled to room temperature. A 2-n-n-butoxyethanol solution of lanthanum nitrate with a concentration of 1 mol/kg was obtained.

[7-1-3]硝酸イットリウムのエチルアルコール溶液の調製
磁石式撹拌子を入れた30gのパイレックス製の試薬瓶へ、高純度化学研究所製の3N 硝酸イットリウム・六水和物3.8301gと、関東化学社製のELグレード エチルアルコール6.1699gとを秤量した。次いで、試薬瓶をマグネチックスターラー機能付きホットプレート上に載せ、75℃にて30分間撹拌しながら、硝酸イットリウム・六水和物をエチルアルコールに完全に溶解し、室温まで徐冷して、1mol/kg濃度の硝酸イットリウムのエチルアルコール溶液を得た。
[7-1-3] Preparation of ethyl alcohol solution of yttrium nitrate Into a 30 g Pyrex reagent bottle containing a magnetic stirrer, add 3.8301 g of 3N yttrium nitrate hexahydrate manufactured by Kojundo Kagaku Kenkyusho Co., Ltd. and 6.1699 g of EL grade ethyl alcohol manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd. were weighed. Next, the reagent bottle was placed on a hot plate with a magnetic stirrer function, and while stirring at 75°C for 30 minutes, yttrium nitrate hexahydrate was completely dissolved in ethyl alcohol, slowly cooled to room temperature, and 1 mol. An ethyl alcohol solution of yttrium nitrate with a concentration of /kg was obtained.

[7-1-4]ジルコニウムテトラノルマルブトキシドの2-ノルマルブトキシエタノール溶液の調製
磁石式撹拌子を入れた20gのパイレックス製の試薬瓶へ、高純度化学研究所製のジルコニウムテトラノルマルブトキシド3.8368gと、関東化学社製の鹿特級 2-ノルマルブトキシエタノール6.1632gとを秤量した。次いで、試薬瓶をマグネチックスターラー機能付きホットプレート上に載せ、室温にて30分間撹拌しながら、ジルコニウムテトラノルマルブトキシドを2-ノルマルブトキシエタノールに完全に溶解して、1mol/kg濃度のジルコニウムテトラノルマルブトキシドの2-ノルマルブトキシエタノール溶液を得た。
[7-1-4] Preparation of 2-n-n-butoxy ethanol solution of zirconium tetra-n-butoxide Add 3.8368 g of zirconium tetra-n-butoxide manufactured by Kojundo Kagaku Kenkyusho into a 20 g Pyrex reagent bottle containing a magnetic stirrer. and 6.1632 g of deer special grade 2-n-n-butoxyethanol manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd. were weighed. Next, the reagent bottle was placed on a hot plate with a magnetic stirrer function, and while stirring at room temperature for 30 minutes, zirconium tetranormal butoxide was completely dissolved in 2-normal butoxyethanol, and zirconium tetranormal butoxide was dissolved at a concentration of 1 mol/kg. A 2-n-n-butoxyethanol solution of butoxide was obtained.

[7-1-5]硝酸ガリウムのエチルアルコール溶液の調製
磁石式撹拌子を入れた20gのパイレックス製試薬瓶へ、高純度化学研究所社製の硝酸ガリウム・n水和物(n=5.5)3.5470gと、予め脱水処理を施したエチルアルコール6.4530gとを秤量した。次いで、試薬瓶をマグネチックスターラー機能付きホットプレートに載せ、90℃にて1時間撹拌しながら、硝酸ガリウム・n水和物(n=5.5)をエチルアルコールに完全に溶解し、室温まで徐冷して、1mol/kg濃度の硝酸ガリウムのエチルアルコール溶液を得た。なお、用いた硝酸ガリウム・n水和物の水和数nは、燃焼実験(示差熱分析)による質量減少の結果から、5.5であった。
[7-1-5] Preparation of ethyl alcohol solution of gallium nitrate Gallium nitrate n-hydrate (n=5. 5) 3.5470 g and 6.4530 g of ethyl alcohol that had been previously dehydrated were weighed. Next, the reagent bottle was placed on a hot plate with a magnetic stirrer function, and while stirring at 90°C for 1 hour, gallium nitrate n hydrate (n = 5.5) was completely dissolved in ethyl alcohol, and the mixture was heated to room temperature. By slow cooling, an ethyl alcohol solution of gallium nitrate with a concentration of 1 mol/kg was obtained. Note that the hydration number n of the gallium nitrate n-hydrate used was 5.5 based on the mass reduction results from a combustion experiment (differential thermal analysis).

[7-1-6]硝酸ネオジムの2-ノルマルブトキシエタノール溶液の調製
磁石式撹拌子を入れた20gのパイレックス製試薬瓶へ、高純度化学研究所社製の硝酸ネオジム・n水和物(n=5)4.2034gと、予め脱水処理を施した2-ノルマルブトキシエタノール5.7966gとを秤量した。次いで、試薬瓶をマグネチックスターラー機能付きホットプレートに載せ、140℃にて30分間撹拌しながら、硝酸ネオジム・n水和物(n=5)を2-ノルマルブトキシエタノールに完全に溶解し、室温まで徐冷して、1mol/kg濃度の硝酸ネオジムの2-ノルマルブトキシエタノール溶液を得た。なお、用いた硝酸ネオジム・n水和物の水和数nは、燃焼実験(示差熱分析)による質量減少の結果から、5であった。
[7-1-6] Preparation of 2-n-n-butoxy ethanol solution of neodymium nitrate Into a 20 g Pyrex reagent bottle containing a magnetic stirrer, add neodymium nitrate n hydrate (n =5) 4.2034 g and 5.7966 g of 2-n-n-butoxyethanol which had been previously dehydrated were weighed. Next, the reagent bottle was placed on a hot plate with a magnetic stirrer function, and while stirring at 140°C for 30 minutes, neodymium nitrate n-hydrate (n = 5) was completely dissolved in 2-n-butoxyethanol, and the mixture was heated to room temperature. The solution was slowly cooled to 1 mol/kg to obtain a 2-n-n-butoxy ethanol solution of neodymium nitrate at a concentration of 1 mol/kg. Note that the hydration number n of the neodymium nitrate n-hydrate used was 5 based on the mass reduction results from a combustion experiment (differential thermal analysis).

[7-2]実施例A1~A5および比較例A1~A7に係る仮焼成体の製造
上記のようにして得られた各金属化合物の溶液を用いて、以下のようにして、実施例A1~A5および比較例A1~A7に係る仮焼成体を製造した。
[7-2] Production of pre-fired bodies according to Examples A1 to A5 and Comparative Examples A1 to A7 Using the solutions of each metal compound obtained as described above, Examples A1 to A1 to A7 were produced as follows. Pre-fired bodies according to A5 and Comparative Examples A1 to A7 were manufactured.

(実施例A1)
本実施例では、以下のようにして、組成(Li5.50Ga0.50)(La2.94Ndr0.010.05)Zr12で示される固体電解質の製造に用いる仮焼成体を製造した。
(Example A1)
In this example, the temporary solid electrolyte used for manufacturing the solid electrolyte having the composition (Li 5.50 Ga 0.50 ) (La 2.94 Ndr 0.01 Y 0.05 )Zr 2 O 12 was prepared as follows. A fired body was manufactured.

まず、パイレックス製の試薬瓶へ、上記のようにして調製した硝酸リチウムの2-ノルマルブトキシエタノール溶液5.500g、硝酸ガリウムのエチルアルコール溶液0.500g、硝酸ランタンの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.940g、硝酸ネオジムの2-n-ブトキシエタノール溶液0.010g、硝酸イットリウムのエチルアルコール溶液0.050g、有機溶媒としての2-ノルマルブトキシエタノール2mL、および、エチルアルコール1mLを秤量した。そこに、磁石式撹拌子を投入して、マグネチックスターラー機能付きホットプレート上に載置した。 First, in a Pyrex reagent bottle, 5.500 g of the 2-n-n-butoxyethanol solution of lithium nitrate prepared as described above, 0.500 g of the ethyl alcohol solution of gallium nitrate, and 2.0 g of the 2-n-n-butoxy ethanol solution of lanthanum nitrate. 940 g of 2-n-butoxyethanol solution of neodymium nitrate, 0.010 g of ethyl alcohol solution of yttrium nitrate, 2 mL of 2-n-butoxy ethanol as an organic solvent, and 1 mL of ethyl alcohol were weighed. A magnetic stirrer was added thereto, and the mixture was placed on a hot plate with a magnetic stirrer function.

ホットプレートの設定温度を160℃とし、回転速度を500rpmとして加熱・撹拌を30分間行った。 The temperature of the hot plate was set at 160° C., the rotation speed was set at 500 rpm, and heating and stirring were performed for 30 minutes.

次に、2-ノルマルブトキシエタノール2mL、および、エチルアルコール1mLを追加して、再び加熱・撹拌を30分間行った。30分間の加熱・撹拌を1回の脱水処理とすると、本実施例では2回の脱水処理が行われたことになる。
脱水処理後に、試薬瓶に蓋をして密封した。
Next, 2 mL of 2-n-n-butoxyethanol and 1 mL of ethyl alcohol were added, and heating and stirring were performed again for 30 minutes. If heating and stirring for 30 minutes constitutes one dehydration treatment, the dehydration treatment was performed twice in this example.
After the dehydration treatment, the reagent bottle was sealed with a lid.

次に、ホットプレートの設定温度を25℃とし、回転速度を500rpmとして撹拌し、室温まで徐冷した。 Next, the set temperature of the hot plate was set to 25° C., the rotation speed was set to 500 rpm, and the mixture was stirred and slowly cooled to room temperature.

次に、試薬瓶を乾燥雰囲気下に移し、当該試薬瓶に、上記のようにして調製したジルコニウムテトラノルマルブトキシドの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.000gを秤量し、磁石式撹拌子を投入した。 Next, the reagent bottle was moved to a dry atmosphere, and 2.000 g of the 2-n-n-butoxy ethanol solution of zirconium tetra-n-butoxide prepared as described above was weighed into the reagent bottle, and a magnetic stirrer was added.

次いで、マグネチックスターラーの回転速度を500rpmとして室温にて30分間撹拌し、前駆体溶液を得た。 Next, the rotation speed of the magnetic stirrer was set to 500 rpm, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes to obtain a precursor solution.

次に、内径50mm×高さ20mmのチタン製シャーレに、上記の前駆体溶液を入れた。これをホットプレートに載せ、ホットプレートの設定温度を160℃として1時間加熱し、続いて、180℃として30分間加熱し、溶媒を除去した。 Next, the above precursor solution was placed in a titanium Petri dish with an inner diameter of 50 mm and a height of 20 mm. This was placed on a hot plate, the set temperature of the hot plate was set to 160°C, and the temperature was heated for 1 hour, and then the temperature was set to 180°C for 30 minutes to remove the solvent.

続いて、ホットプレートの設定温度を360℃として30分間加熱し、含まれる有機成分の大部分を燃焼により分解させた。 Subsequently, the set temperature of the hot plate was set to 360° C., and the mixture was heated for 30 minutes to decompose most of the organic components contained therein by combustion.

その後、ホットプレートの設定温度を540℃として1時間加熱し、さらに600℃として2時間加熱し、残存する有機成分を燃焼、分解させた。そして、ホットプレート上で室温まで徐冷して仮焼成体としての固体組成物を得た。 Thereafter, the set temperature of the hot plate was set to 540°C, and the mixture was heated for 1 hour, and further heated to 600°C for 2 hours to burn and decompose the remaining organic components. Then, it was slowly cooled to room temperature on a hot plate to obtain a solid composition as a temporarily fired body.

(実施例A2)
金属化合物の溶液として、硝酸リチウムの2-ノルマルブトキシエタノール溶液5.500g、硝酸ガリウムのエチルアルコール溶液0.500g、硝酸ランタンの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.940g、硝酸ネオジムの2-n-ブトキシエタノール溶液0.040g、硝酸イットリウムのエチルアルコール溶液0.020g、ジルコニウムテトラノルマルブトキシドの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.000gを用いた以外は、前記実施例A1と同様にして、仮焼成体としての固体組成物を得た。
(Example A2)
As solutions of metal compounds, 5.500 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lithium nitrate, 0.500 g of an ethyl alcohol solution of gallium nitrate, 2.940 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lanthanum nitrate, and 2-n-butoxy of neodymium nitrate. A pre-fired body was prepared in the same manner as in Example A1, except that 0.040 g of an ethanol solution, 0.020 g of an ethyl alcohol solution of yttrium nitrate, and 2.000 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of zirconium tetra-n-butoxide were used. A solid composition was obtained.

このようにして、本実施例では、組成(Li5.5Ga0.5)(La2.94Nd0.040.02)Zr12で示される固体電解質の製造に用いる仮焼成体を製造した。 In this way, in this example, the pre-calcination process used for producing the solid electrolyte having the composition (Li 5.5 Ga 0.5 ) (La 2.94 Nd 0.04 Y 0.02 )Zr 2 O 12 manufactured a body.

(実施例A3)
金属化合物の溶液として、硝酸リチウムの2-ノルマルブトキシエタノール溶液6.700g、硝酸ガリウムのエチルアルコール溶液0.100g、硝酸ランタンの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.800g、硝酸ネオジムの2-n-ブトキシエタノール溶液0.050g、硝酸イットリウムのエチルアルコール溶液0.150g、ジルコニウムテトラノルマルブトキシドの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.000gを用いた以外は、前記実施例A1と同様にして、仮焼成体としての固体組成物を得た。
(Example A3)
As solutions of metal compounds, 6.700 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lithium nitrate, 0.100 g of an ethyl alcohol solution of gallium nitrate, 2.800 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lanthanum nitrate, and 2-n-butoxy of neodymium nitrate. A pre-fired body was prepared in the same manner as in Example A1 above, except that 0.050 g of an ethanol solution, 0.150 g of an ethyl alcohol solution of yttrium nitrate, and 2.000 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of zirconium tetra-n-butoxide were used. A solid composition was obtained.

このようにして、本実施例では、組成(Li6.7Ga0.1)(La2.8Nd0.050.15)Zr12で示される固体電解質の製造に用いる仮焼成体を製造した。 In this way, in this example, the pre-calcination process used for producing the solid electrolyte having the composition (Li 6.7 Ga 0.1 ) (La 2.8 Nd 0.05 Y 0.15 )Zr 2 O 12 manufactured a body.

(実施例A4)
金属化合物の溶液として、硝酸リチウムの2-ノルマルブトキシエタノール溶液4.000g、硝酸ガリウムのエチルアルコール溶液1.000g、硝酸ランタンの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.880g、硝酸ネオジムの2-n-ブトキシエタノール溶液0.050g、硝酸イットリウムのエチルアルコール溶液0.070g、ジルコニウムテトラノルマルブトキシドの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.000gを用いた以外は、前記実施例A1と同様にして、仮焼成体としての固体組成物を得た。
(Example A4)
Solutions of metal compounds include 4.000 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lithium nitrate, 1.000 g of an ethyl alcohol solution of gallium nitrate, 2.880 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lanthanum nitrate, and 2-n-butoxy of neodymium nitrate. A pre-fired body was prepared in the same manner as in Example A1, except that 0.050 g of an ethanol solution, 0.070 g of an ethyl alcohol solution of yttrium nitrate, and 2.000 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of zirconium tetra-n-butoxide were used. A solid composition was obtained.

このようにして、本実施例では、組成(LiGa)(La2.88Nd0.050.07)Zr12で示される固体電解質の製造に用いる仮焼成体を製造した。 In this way, in this example, a pre-fired body used for manufacturing a solid electrolyte having the composition (Li 4 Ga 1 ) (La 2.88 Nd 0.05 Y 0.07 )Zr 2 O 12 was manufactured. .

(実施例A5)
金属化合物の溶液として、硝酸リチウムの2-ノルマルブトキシエタノール溶液5.200g、硝酸ガリウムのエチルアルコール溶液0.600g、硝酸ランタンの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.750g、硝酸ネオジムの2-n-ブトキシエタノール溶液0.200g、硝酸イットリウムのエチルアルコール溶液0.050g、ジルコニウムテトラノルマルブトキシドの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.000gを用いた以外は、前記実施例A1と同様にして、仮焼成体としての固体組成物を得た。
(Example A5)
Solutions of metal compounds include 5.200 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lithium nitrate, 0.600 g of an ethyl alcohol solution of gallium nitrate, 2.750 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lanthanum nitrate, and 2-n-butoxy of neodymium nitrate. A pre-fired body was prepared in the same manner as in Example A1, except that 0.200 g of an ethanol solution, 0.050 g of an ethyl alcohol solution of yttrium nitrate, and 2.000 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of zirconium tetra-n-butoxide were used. A solid composition was obtained.

このようにして、本実施例では、組成(Li5.2Ga0.6)(La2.75Nd0.20.05)Zr12で示される固体電解質の製造に用いる仮焼成体を製造した。 In this way, in this example, the pre-calcination process used for producing the solid electrolyte having the composition (Li 5.2 Ga 0.6 ) (La 2.75 Nd 0.2 Y 0.05 )Zr 2 O 12 manufactured a body.

(比較例A1)
金属化合物の溶液として、硝酸リチウムの2-ノルマルブトキシエタノール溶液5.500g、硝酸ガリウムのエチルアルコール溶液0.500g、硝酸ランタンの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.960g、硝酸ネオジムの2-n-ブトキシエタノール溶液0.040g、ジルコニウムテトラノルマルブトキシドの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.000gを用いた以外は、前記実施例A1と同様にして、仮焼成体としての固体組成物を得た。
(Comparative example A1)
As solutions of metal compounds, 5.500 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lithium nitrate, 0.500 g of an ethyl alcohol solution of gallium nitrate, 2.960 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lanthanum nitrate, and 2-n-butoxy of neodymium nitrate. A solid composition as a calcined body was obtained in the same manner as in Example A1, except that 0.040 g of the ethanol solution and 2.000 g of the 2-n-n-butoxy ethanol solution of zirconium tetra-n-butoxide were used.

このようにして、本比較例では、組成(Li5.5Ga0.5)(La2.96Nd0.04)Zr12で示される固体電解質の製造に用いる仮焼成体を製造した。 In this way, in this comparative example, a pre-fired body used for manufacturing a solid electrolyte having the composition (Li 5.5 Ga 0.5 ) (La 2.96 Nd 0.04 )Zr 2 O 12 was manufactured. .

(比較例A2)
金属化合物の溶液として、硝酸リチウムの2-ノルマルブトキシエタノール溶液5.500g、硝酸ガリウムのエチルアルコール溶液0.500g、硝酸ランタンの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.790g、硝酸ネオジムの2-n-ブトキシエタノール溶液0.040g、硝酸イットリウムのエチルアルコール溶液0.170g、ジルコニウムテトラノルマルブトキシドの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.000gを用いた以外は、前記実施例A1と同様にして、仮焼成体としての固体組成物を得た。
(Comparative example A2)
As solutions of metal compounds, 5.500 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lithium nitrate, 0.500 g of an ethyl alcohol solution of gallium nitrate, 2.790 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lanthanum nitrate, and 2-n-butoxy of neodymium nitrate. A pre-fired body was prepared in the same manner as in Example A1, except that 0.040 g of an ethanol solution, 0.170 g of an ethyl alcohol solution of yttrium nitrate, and 2.000 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of zirconium tetra-n-butoxide were used. A solid composition was obtained.

このようにして、本比較例では、組成(Li5.5Ga0.5)(La2.79Nd0.040.17)Zr12で示される固体電解質の製造に用いる仮焼成体を製造した。 In this way, in this comparative example, the pre-calcination process used for producing the solid electrolyte having the composition (Li 5.5 Ga 0.5 ) (La 2.79 Nd 0.04 Y 0.17 )Zr 2 O 12 manufactured a body.

(比較例A3)
金属化合物の溶液として、硝酸リチウムの2-ノルマルブトキシエタノール溶液6.700g、硝酸ガリウムのエチルアルコール溶液0.100g、硝酸ランタンの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.850g、硝酸イットリウムのエチルアルコール溶液0.150g、ジルコニウムテトラノルマルブトキシドの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.000gを用いた以外は、前記実施例A1と同様にして、仮焼成体としての固体組成物を得た。
(Comparative example A3)
The metal compound solutions include 6.700 g of a 2-n-n-butoxyethanol solution of lithium nitrate, 0.100 g of a gallium nitrate solution in ethyl alcohol, 2.850 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lanthanum nitrate, and 0.0 g of an ethyl alcohol solution of yttrium nitrate. A solid composition as a pre-fired body was obtained in the same manner as in Example A1 above, except that 150 g of 2-n-n-butoxyethanol solution of zirconium tetra-n-butoxide was used.

このようにして、本比較例では、組成(Li6.7Ga0.1)(La2.850.15)Zr12で示される固体電解質の製造に用いる仮焼成体を製造した。 In this way, in this comparative example, a pre-fired body used for manufacturing a solid electrolyte having the composition (Li 6.7 Ga 0.1 ) (La 2.85 Y 0.15 )Zr 2 O 12 was manufactured. .

(比較例A4)
金属化合物の溶液として、硝酸リチウムの2-ノルマルブトキシエタノール溶液6.700g、硝酸ガリウムのエチルアルコール溶液0.100g、硝酸ランタンの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.640g、硝酸ネオジムの2-n-ブトキシエタノール溶液0.210g、硝酸イットリウムのエチルアルコール溶液0.150g、ジルコニウムテトラノルマルブトキシドの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.000gを用いた以外は、前記実施例A1と同様にして、仮焼成体としての固体組成物を得た。
(Comparative example A4)
As solutions of metal compounds, 6.700 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lithium nitrate, 0.100 g of an ethyl alcohol solution of gallium nitrate, 2.640 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lanthanum nitrate, and 2-n-butoxy of neodymium nitrate. A pre-fired body was prepared in the same manner as in Example A1, except that 0.210 g of an ethanol solution, 0.150 g of an ethyl alcohol solution of yttrium nitrate, and 2.000 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of zirconium tetra-n-butoxide were used. A solid composition was obtained.

このようにして、本比較例では、組成(Li6.7Ga0.1)(La2.64Nd0.210.15)Zr12で示される固体電解質の製造に用いる仮焼成体を製造した。 In this way, in this comparative example, the pre-calcination process used for producing the solid electrolyte having the composition (Li 6.7 Ga 0.1 ) (La 2.64 Nd 0.21 Y 0.15 )Zr 2 O 12 manufactured a body.

(比較例A5)
金属化合物の溶液として、硝酸リチウムの2-ノルマルブトキシエタノール溶液6.850g、硝酸ガリウムのエチルアルコール溶液0.050g、硝酸ランタンの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.880g、硝酸ネオジムの2-n-ブトキシエタノール溶液0.050g、硝酸イットリウムのエチルアルコール溶液0.070g、ジルコニウムテトラノルマルブトキシドの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.000gを用いた以外は、前記実施例A1と同様にして、仮焼成体としての固体組成物を得た。
(Comparative example A5)
As solutions of metal compounds, 6.850 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lithium nitrate, 0.050 g of an ethyl alcohol solution of gallium nitrate, 2.880 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lanthanum nitrate, and 2-n-butoxy of neodymium nitrate. A pre-fired body was prepared in the same manner as in Example A1, except that 0.050 g of an ethanol solution, 0.070 g of an ethyl alcohol solution of yttrium nitrate, and 2.000 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of zirconium tetra-n-butoxide were used. A solid composition was obtained.

このようにして、本比較例では、組成(Li6.85Ga0.05)(La2.88Nd0.050.07)Zr12で示される固体電解質の製造に用いる仮焼成体を製造した。 In this way, in this comparative example, the pre-calcination process used to produce the solid electrolyte having the composition (Li 6.85 Ga 0.05 ) (La 2.88 Nd 0.05 Y 0.07 )Zr 2 O 12 manufactured a body.

(比較例A6)
金属化合物の溶液として、硝酸リチウムの2-ノルマルブトキシエタノール溶液3.850g、硝酸ガリウムのエチルアルコール溶液1.050g、硝酸ランタンの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.880g、硝酸ネオジムの2-n-ブトキシエタノール溶液0.050g、硝酸イットリウムのエチルアルコール溶液0.070g、ジルコニウムテトラノルマルブトキシドの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.000gを用いた以外は、前記実施例A1と同様にして、仮焼成体としての固体組成物を得た。
(Comparative example A6)
Solutions of metal compounds include 3.850 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lithium nitrate, 1.050 g of an ethyl alcohol solution of gallium nitrate, 2.880 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lanthanum nitrate, and 2-n-butoxy of neodymium nitrate. A pre-fired body was prepared in the same manner as in Example A1, except that 0.050 g of an ethanol solution, 0.070 g of an ethyl alcohol solution of yttrium nitrate, and 2.000 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of zirconium tetra-n-butoxide were used. A solid composition was obtained.

このようにして、本比較例では、組成(Li3.85Ga1.05)(La2.88Nd0.050.07)Zr12で示される固体電解質の製造に用いる仮焼成体を製造した。 In this way, in this comparative example, the pre-calcination process used for producing the solid electrolyte having the composition (Li 3.85 Ga 1.05 ) (La 2.88 Nd 0.05 Y 0.07 )Zr 2 O 12 manufactured a body.

(比較例A7)
金属化合物の溶液として、硝酸リチウムの2-ノルマルブトキシエタノール溶液7.00g、硝酸ランタンの2-ノルマルブトキシエタノール溶液3.000g、ジルコニウムテトラノルマルブトキシドの2-ノルマルブトキシエタノール溶液2.000gを用いた以外は、前記実施例A1と同様にして、仮焼成体としての固体組成物を得た。
(Comparative example A7)
Other than using 7.00 g of a 2-n-n-butoxyethanol solution of lithium nitrate, 3.000 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of lanthanum nitrate, and 2.000 g of a 2-n-n-butoxy ethanol solution of zirconium tetra-n-butoxide as the solution of the metal compound. A solid composition as a pre-fired body was obtained in the same manner as in Example A1.

このようにして、本比較例では、組成LiLaZr12で示される固体電解質の製造に用いる仮焼成体を製造した。 In this manner, in this comparative example, a pre-fired body used for producing a solid electrolyte having the composition Li 7 La 3 Zr 2 O 12 was produced.

[7-3]固体電解質の製造
上記のようにして得られた実施例A1~A5および比較例A1~A7に係る仮焼成体を用いて、それぞれ、以下のようにして固体電解質を製造した。
[7-3] Production of solid electrolyte Solid electrolytes were produced in the following manner using the pre-fired bodies of Examples A1 to A5 and Comparative Examples A1 to A7 obtained as described above.

まず、前記の仮焼成体を、メノウ乳鉢に移して充分に粉砕した。このようにして得られた仮焼成体の粉砕物を0.150g秤量し、成形型として内径10mmの排気ポート付きペレットダイスに投入して、0.624kN/mmの圧力にて5分間加圧し、円盤状の成形物である仮焼成体ペレットを作製した。 First, the above calcined body was transferred to an agate mortar and sufficiently ground. Weighed 0.150 g of the pulverized pre-fired body thus obtained, put it into a pellet die with an inner diameter of 10 mm and an exhaust port as a mold, and pressurized it at a pressure of 0.624 kN/mm 2 for 5 minutes. A pre-fired pellet, which is a disc-shaped molded product, was produced.

さらに、仮焼成体ペレットを酸化マグネシウム製の坩堝に入れ、酸化マグネシウム製の蓋をして、ヤマト科学社製の電気マッフル炉FP311にて本焼成を施した。本焼成条件は、900℃で8時間とした。次いで、電気マッフル炉を室温まで徐冷して、坩堝から、直径約9.5mm、厚さ約600μmの円盤状の固体電解質を取り出した。 Further, the pre-fired pellets were placed in a magnesium oxide crucible, covered with a magnesium oxide lid, and subjected to main firing in an electric muffle furnace FP311 manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd. The main firing conditions were 900° C. for 8 hours. Next, the electric muffle furnace was slowly cooled to room temperature, and a disk-shaped solid electrolyte having a diameter of about 9.5 mm and a thickness of about 600 μm was taken out from the crucible.

実施例A1~A5および比較例A1~A7の固体電解質の組成および結晶相を表1にまとめて示す。固体電解質の結晶相は、フィリップス社製のX線回折装置X’Pert-PROを用いた測定により得られたX線回折パターンから特定した。表1中、正方晶の結晶構造を「t」、立方晶の結晶構造を「c」と示した。なお、実施例A1~A5および比較例A1~A7の固体電解質中におけるオキソ酸化合物の含有率は、いずれも、10ppm以下であった。また、実施例A1~A5および比較例A1~A7に係る仮焼成体は、いずれも、溶媒の含有率が0.1質量%以下であった。また、実施例A1~A5に係る仮焼成体の一部について、TG-DTAで昇温レート10℃/分で測定したところ、300℃以上1,000℃以下の範囲における発熱ピークは、いずれも、1つのみ観測された。このことから、実施例A1~A5に係る仮焼成体は、実質的に単独の結晶相で構成されているといえる。 The compositions and crystal phases of the solid electrolytes of Examples A1 to A5 and Comparative Examples A1 to A7 are summarized in Table 1. The crystal phase of the solid electrolyte was identified from an X-ray diffraction pattern obtained by measurement using an X-ray diffraction device X'Pert-PRO manufactured by Philips. In Table 1, the tetragonal crystal structure is shown as "t", and the cubic crystal structure is shown as "c". Note that the content of the oxoacid compound in the solid electrolytes of Examples A1 to A5 and Comparative Examples A1 to A7 was all 10 ppm or less. In addition, the pre-fired bodies according to Examples A1 to A5 and Comparative Examples A1 to A7 all had a solvent content of 0.1% by mass or less. In addition, when some of the pre-fired bodies according to Examples A1 to A5 were measured using a TG-DTA at a temperature increase rate of 10°C/min, all exothermic peaks in the range of 300°C or more and 1,000°C or less were found. , only one was observed. From this, it can be said that the pre-fired bodies according to Examples A1 to A5 are substantially composed of a single crystal phase.

[7-4]固体電解質についての評価
[7-4-1]総リチウムイオン導電率の評価
製造直後の実施例A1~A5および比較例A1~A7の円盤状の固体電解質について、それぞれ両面に、直径が5mmの円形の金属リチウム箔を押圧して活性化電極とした。
[7-4] Evaluation of solid electrolyte [7-4-1] Evaluation of total lithium ion conductivity For the disk-shaped solid electrolytes of Examples A1 to A5 and Comparative Examples A1 to A7 immediately after manufacture, on both sides, A circular metal lithium foil with a diameter of 5 mm was pressed to form an activation electrode.

そして、交流インピーダンスアナライザーSolatron1260(Solatron Anailtical社製)を用いて電気化学インピーダンスを測定して総リチウムイオン導電率を求めた。また、実施例A1~A5および比較例A1~A7について、固体電解質の製造から24時間経過後にも、前記と同様にして、電気化学インピーダンスを測定して総リチウムイオン導電率を求めた。 Then, the electrochemical impedance was measured using an AC impedance analyzer Solatron 1260 (manufactured by Solatron Analtical) to determine the total lithium ion conductivity. Further, for Examples A1 to A5 and Comparative Examples A1 to A7, 24 hours after the solid electrolyte was manufactured, the electrochemical impedance was measured in the same manner as above to determine the total lithium ion conductivity.

電気化学インピーダンス測定は、交流振幅10mVにて、10Hzから10-1Hzの周波数領域にて行った。電気化学インピーダンス測定によって得られた総リチウムイオン導電率は、固体電解質におけるバルクのリチウムイオン導電率と粒界のリチウムイオン導電率とを含むものである。
これらの結果を、表2にまとめて示す。
Electrochemical impedance measurements were performed at an AC amplitude of 10 mV in the frequency range from 10 7 Hz to 10 −1 Hz. The total lithium ion conductivity obtained by electrochemical impedance measurement includes the bulk lithium ion conductivity in the solid electrolyte and the lithium ion conductivity at grain boundaries.
These results are summarized in Table 2.

表2から明らかなように、所定の割合でGa、NdおよびYを含む実施例A1~A5は、いずれも、製造直後において優れた導電率を有するとともに、大気放置24時間後においても、優れた導電率を維持していた。一方、比較例A1~A7では満足の行く結果が得られなかった。 As is clear from Table 2, Examples A1 to A5 containing Ga, Nd, and Y in predetermined proportions all had excellent electrical conductivity immediately after production, and even after being left in the atmosphere for 24 hours. The conductivity was maintained. On the other hand, satisfactory results were not obtained in Comparative Examples A1 to A7.

[8]電池の製造
以下のようにして、実施例B1a~B3bおよび比較例B1a~B7bに係るリチウムイオン電池を、各2個製造した。すなわち、実施例B1a~B3bおよび比較例B1a~B7bのそれぞれについて、製造直後の充放電特性評価用のリチウムイオン電池1個と、大気中に24時間放置した時点での充放電特性評価用のリチウムイオン電池1個とを製造した。
[8] Production of batteries Two lithium ion batteries each according to Examples B1a to B3b and Comparative Examples B1a to B7b were produced as follows. That is, for each of Examples B1a to B3b and Comparative Examples B1a to B7b, one lithium ion battery was used to evaluate charge and discharge characteristics immediately after manufacture, and one lithium ion battery was used to evaluate charge and discharge characteristics after being left in the atmosphere for 24 hours. One ion battery was manufactured.

(実施例B1a)
前記実施例A1で述べたのと同様にして調製した前駆体溶液を第1混合物として用いるとともに、平均粒径が5μmのLiCoOの粉末を正極活物質として用いて、上記[5-1]で説明した方法に従い、リチウムイオン電池を製造した。なお、負極は、金属Liで構成されたものとした。
(Example B1a)
In [5-1] above, a precursor solution prepared in the same manner as described in Example A1 was used as the first mixture, and LiCoO 2 powder with an average particle size of 5 μm was used as the positive electrode active material. A lithium ion battery was manufactured according to the method described. Note that the negative electrode was made of metal Li.

(実施例B1b)
前記実施例A1で述べたのと同様にして調製した前駆体溶液を第1混合物として用いるとともに、平均粒径が5μmのLiBOの粉末を第2電解質として用い、平均粒径が5μmのLiCoOの粉末を正極活物質として用いて、上記[5-2]で説明した方法に従い、リチウムイオン電池を製造した。なお、負極は、金属Liで構成されたものとした。
(Example B1b)
A precursor solution prepared in the same manner as described in Example A1 above was used as the first mixture, and Li 3 BO 3 powder with an average particle size of 5 μm was used as the second electrolyte. A lithium ion battery was manufactured according to the method described in [5-2] above using LiCoO 2 powder as a positive electrode active material. Note that the negative electrode was made of metal Li.

(実施例B1c)
第2電解質として、平均粒径が7μmのLi2.20.80.2の粉末を用いた以外は、前記実施例B1bと同様にして、リチウムイオン電池を製造した。
(Example B1c)
A lithium ion battery was manufactured in the same manner as in Example B1b, except that Li 2.2 C 0.8 B 0.2 O 3 powder with an average particle size of 7 μm was used as the second electrolyte.

(実施例B1d)
前記実施例A1で述べたのと同様にして調製した仮焼成体を第1混合物として用いるとともに、平均粒径が5μmのLiCoOの粉末を正極活物質として用いて、上記[5-3]で説明した方法に従い、リチウムイオン電池を製造した。なお、負極は、金属Liで構成されたものとした。
(Example B1d)
The pre-calcined body prepared in the same manner as described in Example A1 above was used as the first mixture, and LiCoO 2 powder with an average particle size of 5 μm was used as the positive electrode active material, and the process was carried out in [5-3] above. A lithium ion battery was manufactured according to the method described. Note that the negative electrode was made of metal Li.

(実施例B1e)
前記実施例A1で述べたのと同様にして調製した仮焼成体を第1混合物として用いるとともに、平均粒径が5μmのLiBOの粉末を第2電解質として用い、平均粒径が5μmのLiCoOの粉末を正極活物質として用いて、上記[5-4]で説明した方法に従い、リチウムイオン電池を製造した。なお、負極は、金属Liで構成されたものとした。
(Example B1e)
A pre-fired body prepared in the same manner as described in Example A1 was used as the first mixture, and Li 3 BO 3 powder with an average particle size of 5 μm was used as the second electrolyte. A lithium ion battery was manufactured according to the method described in [5-4] above using LiCoO 2 powder as a positive electrode active material. Note that the negative electrode was made of metal Li.

(実施例B1f)
第2電解質として、平均粒径が7μmのLi2.20.80.2の粉末を用いた以外は、前記実施例B1eと同様にして、リチウムイオン電池を製造した。
(Example B1f)
A lithium ion battery was manufactured in the same manner as in Example B1e, except that Li 2.2 C 0.8 B 0.2 O 3 powder with an average particle size of 7 μm was used as the second electrolyte.

(実施例B3a)
前記実施例A3で述べたのと同様にして調製した仮焼成体を第1混合物として用いるとともに、平均粒径が5μmのLiCoOの粉末を正極活物質として用いて、上記[5-3]で説明した方法に従い、リチウムイオン電池を製造した。なお、負極は、金属Liで構成されたものとした。
(Example B3a)
The pre-calcined body prepared in the same manner as described in Example A3 above was used as the first mixture, and LiCoO 2 powder with an average particle size of 5 μm was used as the positive electrode active material, and the process was carried out in [5-3] above. A lithium ion battery was manufactured according to the method described. Note that the negative electrode was made of metal Li.

(実施例B3b)
前記実施例A3で述べたのと同様にして調製した仮焼成体を第1混合物として用いるとともに、平均粒径が7μmのLi2.20.80.2の粉末を第2電解質として用い、平均粒径が5μmのLiCoOの粉末を正極活物質として用いて、上記[5-4]で説明した方法に従い、リチウムイオン電池を製造した。なお、負極は、金属Liで構成されたものとした。
(Example B3b)
A pre-fired body prepared in the same manner as described in Example A3 was used as the first mixture, and Li 2.2 C 0.8 B 0.2 O 3 powder with an average particle size of 7 μm was used as the second mixture. A lithium ion battery was manufactured according to the method described in [5-4] above, using LiCoO 2 powder with an average particle size of 5 μm as an electrolyte and as a positive electrode active material. Note that the negative electrode was made of metal Li.

(比較例B1a)
前記比較例A1で述べたのと同様にして調製した仮焼成体を第1混合物として用いるとともに、平均粒径が5μmのLiCoOの粉末を正極活物質として用いて、上記[5-3]で説明した方法に従い、リチウムイオン電池を製造した。なお、負極は、金属Liで構成されたものとした。
(Comparative example B1a)
In the above [5-3], a pre-fired body prepared in the same manner as described in Comparative Example A1 was used as the first mixture, and LiCoO 2 powder with an average particle size of 5 μm was used as the positive electrode active material. A lithium ion battery was manufactured according to the method described. Note that the negative electrode was made of metal Li.

(比較例B1b)
前記比較例A1で述べたのと同様にして調製した仮焼成体を第1混合物として用いるとともに、平均粒径が7μmのLi2.20.80.2の粉末を第2電解質として用い、平均粒径が5μmのLiCoOの粉末を正極活物質として用いて、上記[5-4]で説明した方法に従い、リチウムイオン電池を製造した。なお、負極は、金属Liで構成されたものとした。
(Comparative example B1b)
A pre-fired body prepared in the same manner as described in Comparative Example A1 was used as the first mixture, and Li 2.2 C 0.8 B 0.2 O 3 powder with an average particle size of 7 μm was used as the second mixture. A lithium ion battery was manufactured according to the method described in [5-4] above, using LiCoO 2 powder with an average particle size of 5 μm as an electrolyte and as a positive electrode active material. Note that the negative electrode was made of metal Li.

(比較例B3a)
前記比較例A3で述べたのと同様にして調製した仮焼成体を第1混合物として用いるとともに、平均粒径が5μmのLiCoOの粉末を正極活物質として用いて、上記[5-3]で説明した方法に従い、リチウムイオン電池を製造した。なお、負極は、金属Liで構成されたものとした。
(Comparative example B3a)
The pre-fired body prepared in the same manner as described in Comparative Example A3 was used as the first mixture, and LiCoO 2 powder with an average particle size of 5 μm was used as the positive electrode active material, and in [5-3] above. A lithium ion battery was manufactured according to the method described. Note that the negative electrode was made of metal Li.

(比較例B3b)
前記比較例A3で述べたのと同様にして調製した仮焼成体を第1混合物として用いるとともに、平均粒径が7μmのLi2.20.80.2の粉末を第2電解質として用い、平均粒径が5μmのLiCoOの粉末を正極活物質として用いて、上記[5-4]で説明した方法に従い、リチウムイオン電池を製造した。なお、負極は、金属Liで構成されたものとした。
(Comparative example B3b)
A pre-fired body prepared in the same manner as described in Comparative Example A3 was used as the first mixture, and Li 2.2 C 0.8 B 0.2 O 3 powder with an average particle size of 7 μm was used as the second mixture. A lithium ion battery was manufactured according to the method described in [5-4] above, using LiCoO 2 powder with an average particle size of 5 μm as an electrolyte and as a positive electrode active material. Note that the negative electrode was made of metal Li.

(比較例B7a)
前記比較例A7で述べたのと同様にして調製した仮焼成体を第1混合物として用いるとともに、平均粒径が5μmのLiCoOの粉末を正極活物質として用いて、上記[5-3]で説明した方法に従い、リチウムイオン電池を製造した。なお、負極は、金属Liで構成されたものとした。
(Comparative example B7a)
In [5-3] above, a pre-fired body prepared in the same manner as described in Comparative Example A7 was used as the first mixture, and LiCoO 2 powder with an average particle size of 5 μm was used as the positive electrode active material. A lithium ion battery was manufactured according to the method described. Note that the negative electrode was made of metal Li.

(比較例B7b)
前記比較例A7で述べたのと同様にして調製した仮焼成体を第1混合物として用いるとともに、平均粒径が7μmのLi2.20.80.2の粉末を第2電解質として用い、平均粒径が5μmのLiCoOの粉末を正極活物質として用いて、上記[5-4]で説明した方法に従い、リチウムイオン電池を製造した。なお、負極は、金属Liで構成されたものとした。
(Comparative example B7b)
A pre-fired body prepared in the same manner as described in Comparative Example A7 was used as the first mixture, and Li 2.2 C 0.8 B 0.2 O 3 powder with an average particle size of 7 μm was used as the second mixture. A lithium ion battery was manufactured according to the method described in [5-4] above, using LiCoO 2 powder with an average particle size of 5 μm as an electrolyte and as a positive electrode active material. Note that the negative electrode was made of metal Li.

上記のようにして得られた実施例B1a~B3bおよび比較例B1a~B7bに係るリチウムイオン電池の主な条件を表3にまとめて示す。 Table 3 summarizes the main conditions of the lithium ion batteries according to Examples B1a to B3b and Comparative Examples B1a to B7b obtained as described above.

[9]電池の評価
上記のようにして得られた実施例B1a~B3bおよび比較例B1a~B7bに係る各1個のリチウムイオン電池について、製造直後に、北斗電工社製の電池充放電評価システムHJ1001SD8に接続し、表4、表5に示す条件で充放電を行い、1回目の電池の充放電特性を評価した。
[9] Battery Evaluation Immediately after manufacture, each of the lithium ion batteries of Examples B1a to B3b and Comparative Examples B1a to B7b obtained as described above was tested using a battery charge/discharge evaluation system manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd. The battery was connected to HJ1001SD8 and charged and discharged under the conditions shown in Tables 4 and 5, and the charging and discharging characteristics of the battery were evaluated for the first time.

また、同様に、上記のようにして得られた実施例B1a~B3bおよび比較例B1a~B7bに係る他の各1個のリチウムイオン電池については、大気中に24時間放置した時点で、前記と同様にして、北斗電工社製の電池充放電評価システムHJ1001SD8に接続し、表4、表5に示す条件で充放電を行い、1回目の電池の充放電特性を評価した。 Similarly, each of the other lithium ion batteries of Examples B1a to B3b and Comparative Examples B1a to B7b obtained as described above were left in the atmosphere for 24 hours. Similarly, the battery was connected to a battery charge/discharge evaluation system HJ1001SD8 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd., and charged and discharged under the conditions shown in Tables 4 and 5, to evaluate the charge and discharge characteristics of the battery for the first time.

充放電の条件とともに、評価結果を表4、表5にまとめて示す。 The evaluation results are summarized in Tables 4 and 5 together with the charging and discharging conditions.

表4、表5から明らかなように、本発明では優れた結果が得られたのに対し、比較例では、満足のいく結果は得られなかった。 As is clear from Tables 4 and 5, excellent results were obtained in the present invention, whereas satisfactory results were not obtained in the comparative example.

P100…固体電解質、P1…第1混合物、P2…仮焼成体、P3’…結晶質の固体電解質(第1電解質)、P3…第1電解質部、P4’…第2電解質、P4…第2電解質部、P5…活物質部、Q1…第1成形体、Q3…第2成形体、Q6…第2混合物、Q7…第3成形体、100…リチウムイオン電池、10…複合体、30…負極、41…集電体、42…集電体、300…ウェアラブル機器、301…バンド、302…センサー、303…表示部、304…処理部、WR…手首 P100...Solid electrolyte, P1...First mixture, P2...Calculated body, P3'...Crystalline solid electrolyte (first electrolyte), P3...First electrolyte portion, P4'...Second electrolyte, P4...Second electrolyte part, P5... active material part, Q1... first molded body, Q3... second molded body, Q6... second mixture, Q7... third molded body, 100... lithium ion battery, 10... composite, 30... negative electrode, 41... Current collector, 42... Current collector, 300... Wearable device, 301... Band, 302... Sensor, 303... Display section, 304... Processing section, WR... Wrist

Claims (16)

下記組成式(1)で示される固体電解質。
(Li7-3xGa)(La3-y-mNd)Zr12・・・(1)
(式(1)中、0.10≦x<1.00、0.01≦y≦0.20、0.00<m≦0.15を満たす。)
A solid electrolyte represented by the following compositional formula (1).
(Li 7-3x Ga x ) (La 3-ym Nd y Y m ) Zr 2 O 12 ...(1)
(In formula (1), 0.10≦x<1.00, 0.01≦y≦0.20, and 0.00<m≦0.15 are satisfied.)
請求項1に記載の固体電解質および活物質を含む複合体と、
前記複合体の一方の面に設けられた電極と、
前記複合体の他方の面に設けられた集電体と、を備える電池。
A composite comprising the solid electrolyte and active material according to claim 1,
an electrode provided on one side of the composite;
A current collector provided on the other surface of the composite body.
前記活物質は、LiおよびOを含む正極活物質である、請求項2に記載の電池。 The battery according to claim 2, wherein the active material is a positive electrode active material containing Li and O. 前記電極は、金属Liである、請求項2または請求項3に記載の電池。 The battery according to claim 2 or 3, wherein the electrode is metal Li. 請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の電池を備える電子機器。 An electronic device comprising the battery according to any one of claims 2 to 4. 下記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種の原材料を混合して、第1混合物を得る第1混合工程と、
前記第1混合物に第1加熱処理を施して仮焼成体とする第1加熱工程と、
前記仮焼成体に第2加熱処理を施して、下記組成式(1)で示される結晶質の固体電解質を形成する第2加熱工程と、を備える固体電解質の製造方法。
(Li7-3xGa)(La3-y-mNd)Zr12・・・(1)
(式(1)中、0.10≦x<1.00、0.01≦y≦0.20、0.00<m≦0.15を満たす。)
A first mixing step of obtaining a first mixture by mixing multiple types of raw materials containing metal elements constituting a lithium composite metal oxide represented by the following compositional formula (1);
a first heating step of subjecting the first mixture to a first heat treatment to form a pre-fired body;
A method for producing a solid electrolyte, comprising: a second heating step of subjecting the pre-fired body to a second heat treatment to form a crystalline solid electrolyte represented by the following compositional formula (1).
(Li 7-3x Ga x ) (La 3-ym Nd y Y m ) Zr 2 O 12 ...(1)
(In formula (1), 0.10≦x<1.00, 0.01≦y≦0.20, and 0.00<m≦0.15 are satisfied.)
前記第1加熱処理での加熱温度が500℃以上650℃以下である請求項6に記載の固体電解質の製造方法。 The method for manufacturing a solid electrolyte according to claim 6, wherein the heating temperature in the first heat treatment is 500°C or more and 650°C or less. 前記第2加熱処理での加熱温度が800℃以上1000℃以下である請求項6または7に記載の固体電解質の製造方法。 The method for manufacturing a solid electrolyte according to claim 6 or 7, wherein the heating temperature in the second heat treatment is 800°C or more and 1000°C or less. 下記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種の原材料を混合して、第1混合物を得る第1混合工程と、
前記第1混合物に加熱処理を施して第1電解質部とする加熱工程と、
前記第1電解質部にLi、B、Oを含む第2電解質を接触させた状態で、前記第2電解質を溶融させ、前記第1電解質部に接する第2電解質部を形成する第2電解質部形成工程と、を備える固体電解質の製造方法。
(Li7-3xGa)(La3-y-mNd)Zr12・・・(1)
(式(1)中、0.10≦x<1.00、0.01≦y≦0.20、0.00<m≦0.15を満たす。)
A first mixing step of obtaining a first mixture by mixing multiple types of raw materials containing metal elements constituting a lithium composite metal oxide represented by the following compositional formula (1);
a heating step of subjecting the first mixture to a heat treatment to form a first electrolyte portion;
Forming a second electrolyte part by melting the second electrolyte with a second electrolyte containing Li, B, and O in contact with the first electrolyte part to form a second electrolyte part in contact with the first electrolyte part. A method for producing a solid electrolyte, comprising:
(Li 7-3x Ga x ) (La 3-ym Nd y Y m ) Zr 2 O 12 ...(1)
(In formula (1), 0.10≦x<1.00, 0.01≦y≦0.20, and 0.00<m≦0.15 are satisfied.)
下記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種の原材料を溶媒に溶解させ、混合して第1混合物を得る第1混合工程と、
活物質を用いて第1成形体を形成する第1成形体形成工程と、
前記第1混合物を、前記第1成形体に含浸させた状態で加熱処理を施して結晶質の第1電解質部と、前記活物質とを含む複合体を形成する複合体形成工程と、
前記複合体の一方の側に電極を形成する電極形成工程と、
前記複合体の他方の側に集電体を形成する集電体形成工程と、を備える電池の製造方法。
(Li7-3xGa)(La3-y-mNd)Zr12・・・(1)
(式(1)中、0.10≦x<1.00、0.01≦y≦0.20、0.00<m≦0.15を満たす。)
A first mixing step of obtaining a first mixture by dissolving and mixing multiple types of raw materials containing metal elements constituting a lithium composite metal oxide represented by the following compositional formula (1) in a solvent;
a first molded body forming step of forming a first molded body using an active material;
a composite forming step of heating the first mixture impregnated in the first molded body to form a composite containing a crystalline first electrolyte portion and the active material;
an electrode forming step of forming an electrode on one side of the composite;
A method for manufacturing a battery, comprising a current collector forming step of forming a current collector on the other side of the composite.
(Li 7-3x Ga x ) (La 3-ym Nd y Y m ) Zr 2 O 12 ...(1)
(In formula (1), 0.10≦x<1.00, 0.01≦y≦0.20, and 0.00<m≦0.15 are satisfied.)
下記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種の原材料を溶媒に溶解させ、混合して第1混合物を得る第1混合工程と、
活物質を用いて第1成形体を形成する第1成形体形成工程と、
前記第1混合物を、前記第1成形体に含浸させた状態で加熱処理を施して結晶質の第1電解質部と、前記活物質とを含む第2成形体を形成する第2成形体形成工程と、
前記第2成形体にLi、B、Oを含む第2電解質を接触させた状態で、前記第2電解質を溶融させて、前記第2成形体に前記第2電解質の融液を充填し、その後、前記第2電解質の融液が充填された前記第2成形体を冷却して、前記第1電解質部、第2電解質部および前記活物質を含む複合体を形成する複合体形成工程と、
前記複合体の一方の側に電極を形成する電極形成工程と、
前記複合体の他方の側に集電体を形成する集電体形成工程と、を備える電池の製造方法。
(Li7-3xGa)(La3-y-mNd)Zr12・・・(1)
(式(1)中、0.10≦x<1.00、0.01≦y≦0.20、0.00<m≦0.15を満たす。)
A first mixing step of obtaining a first mixture by dissolving and mixing multiple types of raw materials containing metal elements constituting a lithium composite metal oxide represented by the following compositional formula (1) in a solvent;
a first molded body forming step of forming a first molded body using an active material;
a second molded body forming step of heating the first mixture impregnated in the first molded body to form a second molded body containing a crystalline first electrolyte portion and the active material; and,
A second electrolyte containing Li, B, and O is brought into contact with the second molded body, the second electrolyte is melted, and the second molded body is filled with the melt of the second electrolyte, and then , a composite forming step of cooling the second molded body filled with the melt of the second electrolyte to form a composite including the first electrolyte part, the second electrolyte part, and the active material;
an electrode forming step of forming an electrode on one side of the composite;
A method for manufacturing a battery, comprising a current collector forming step of forming a current collector on the other side of the composite.
(Li 7-3x Ga x ) (La 3-ym Nd y Y m ) Zr 2 O 12 ...(1)
(In formula (1), 0.10≦x<1.00, 0.01≦y≦0.20, and 0.00<m≦0.15 are satisfied.)
前記加熱処理は、加熱温度が500℃以上650℃以下の第1加熱処理と、前記第1加熱処理の後に行われ、加熱温度が800℃以上1000℃以下の第2加熱処理と、を含む請求項10または11に記載の電池の製造方法。 A claim in which the heat treatment includes a first heat treatment at a heating temperature of 500° C. or more and 650° C. or less, and a second heat treatment performed after the first heat treatment and at a heating temperature of 800° C. or more and 1000° C. or less. Item 12. The method for manufacturing a battery according to item 10 or 11. 下記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種の原材料を混合して第1混合物を得る第1混合工程と、
前記第1混合物に第1加熱処理を施して仮焼成体を得る仮焼成体形成工程と、
前記仮焼成体と活物質とを混合して第2混合物を得る第2混合工程と、
前記第2混合物を成形して第3成形体を形成する第3成形体形成工程と、
前記第3成形体に第2加熱処理を施して、結晶質の第1電解質部と、前記活物質とを含む複合体を形成する複合体形成工程と、
前記複合体の一方の側に電極を形成する電極形成工程と、
前記複合体の他方の側に集電体を形成する集電体形成工程と、を備える電池の製造方法。
(Li7-3xGa)(La3-y-mNd)Zr12・・・(1)
(式(1)中、0.10≦x<1.00、0.01≦y≦0.20、0.00<m≦0.15を満たす。)
A first mixing step of obtaining a first mixture by mixing multiple types of raw materials containing metal elements constituting a lithium composite metal oxide represented by the following compositional formula (1);
a step of forming a pre-fired body by subjecting the first mixture to a first heat treatment to obtain a pre-fired body;
a second mixing step of mixing the pre-fired body and the active material to obtain a second mixture;
a third molded body forming step of molding the second mixture to form a third molded body;
a composite forming step of subjecting the third molded body to a second heat treatment to form a composite containing a crystalline first electrolyte portion and the active material;
an electrode forming step of forming an electrode on one side of the composite;
A method for manufacturing a battery, comprising a current collector forming step of forming a current collector on the other side of the composite.
(Li 7-3x Ga x ) (La 3-ym Nd y Y m ) Zr 2 O 12 ...(1)
(In formula (1), 0.10≦x<1.00, 0.01≦y≦0.20, and 0.00<m≦0.15 are satisfied.)
下記組成式(1)で表されるリチウム複合金属酸化物を構成する金属元素が含まれる複数種類の原材料を混合して第1混合物を得る第1混合工程と、
前記第1混合物に第1加熱処理を施して仮焼成体を得る仮焼成体形成工程と、
前記仮焼成体と活物質とを混合して第2混合物を得る第2混合工程と、
前記第2混合物を成形して第3成形体を形成する第3成形体形成工程と、
前記第3成形体に第2加熱処理を施して、結晶質の第1電解質部と、前記活物質とを含む第2成形体を形成する第2成形体形成工程と、
前記第2成形体にLi、B、Oを含む第2電解質を接触させた状態で、前記第2電解質を溶融させて、前記第2成形体に前記第2電解質の融液を充填し、その後、前記第2電解質の融液が充填された前記第2成形体を冷却して、前記第1電解質部、第2電解質部および前記活物質を含む複合体を形成する複合体形成工程と、
前記複合体の一方の側に電極を形成する電極形成工程と、
前記複合体の他方の側に集電体を形成する集電体形成工程と、を備える電池の製造方法。
(Li7-3xGa)(La3-y-mNd)Zr12・・・(1)
(式(1)中、0.10≦x<1.00、0.01≦y≦0.20、0.00<m≦0.15を満たす。)
A first mixing step of obtaining a first mixture by mixing multiple types of raw materials containing metal elements constituting a lithium composite metal oxide represented by the following compositional formula (1);
a step of forming a pre-fired body by subjecting the first mixture to a first heat treatment to obtain a pre-fired body;
a second mixing step of mixing the pre-fired body and the active material to obtain a second mixture;
a third molded body forming step of molding the second mixture to form a third molded body;
a second molded body forming step of subjecting the third molded body to a second heat treatment to form a second molded body containing a crystalline first electrolyte portion and the active material;
A second electrolyte containing Li, B, and O is brought into contact with the second molded body, the second electrolyte is melted, and the second molded body is filled with the melt of the second electrolyte, and then , a composite forming step of cooling the second molded body filled with the melt of the second electrolyte to form a composite including the first electrolyte part, the second electrolyte part, and the active material;
an electrode forming step of forming an electrode on one side of the composite;
A method for manufacturing a battery, comprising a current collector forming step of forming a current collector on the other side of the composite.
(Li 7-3x Ga x ) (La 3-ym Nd y Y m ) Zr 2 O 12 ...(1)
(In formula (1), 0.10≦x<1.00, 0.01≦y≦0.20, and 0.00<m≦0.15 are satisfied.)
前記第1加熱処理での加熱温度が500℃以上650℃以下である請求項13または14に記載の電池の製造方法。 The method for manufacturing a battery according to claim 13 or 14, wherein the heating temperature in the first heat treatment is 500°C or more and 650°C or less. 前記第2加熱処理での加熱温度が800℃以上1000℃以下である請求項13ないし15のいずれか1項に記載の電池の製造方法。 The method for manufacturing a battery according to any one of claims 13 to 15, wherein the heating temperature in the second heat treatment is 800°C or more and 1000°C or less.
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