JP4925878B2 - Manufacturing method of ceramic structure - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for easily manufacturing a ceramic structure which has a porous layer composed of a dense body of plate form ceramics and ceramics calcined and integrated on a surface of the dense body, and which has the porous layer filled with particulates. <P>SOLUTION: A particulate dispersion liquid SOL1 into which the particulates are dispersed and a laminate (structure before fillng) 20B of the porous layer 22 and the dense body 21 are prepared in this manufacturing method. Next, the structure before fillng is arranged at a prescribed position in a first container 41, an exposed face (upper face) of the porous layer 22 of the structure before fillng is exposed in the particulate dispersion liquid SOL1, at least one part of the exposed face (lower face of porous layer 23) of the structure 20B before fillng is exposed in a space via a through hole 41b, and a pressure difference is made to be formed between the upper face side of the porous layer and the lower face side of the structure before fillng. The particulate dispersion liquid passes from the upper face of the porous layer 22 through the lower face of the porous layer 23, and the porous layer 22 is filled with the particulates. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、セラミックスからなる板状の緻密体と前記緻密体の少なくとも一方の表面に焼成一体化して形成されたセラミックスからなる多孔層とを有し、前記多孔層内に微粒子を充填させたセラミックス構造体の製造方法に関する。   The present invention is a ceramic having a plate-like dense body made of ceramics and a porous layer made of ceramics formed by firing and integration on at least one surface of the dense body, and the porous layer is filled with fine particles. The present invention relates to a method for manufacturing a structure.

近年、パーソナルコンピュータ及び携帯電話等のモバイル機器の電源として、二次電池(充電可能な電池)の需要が大幅に拡大している。二次電池の一つは、Liイオン等のイオンを電極間の電解質を介して移動させる。この電解質として従来から多用されているものは有機溶媒等の液体の電解質(電解液)である。電解液を使用する二次電池においては、電解液が漏液する可能性がある。   In recent years, the demand for secondary batteries (rechargeable batteries) as power sources for mobile devices such as personal computers and mobile phones has greatly increased. One of the secondary batteries moves ions such as Li ions through an electrolyte between electrodes. Conventionally used as this electrolyte is a liquid electrolyte (electrolytic solution) such as an organic solvent. In a secondary battery using an electrolytic solution, the electrolytic solution may leak.

全固体型電池は、電解液に代えて固体電解質を使用する。従って、電解液の漏洩に伴う種々の問題が発生しない。更に、全固体型電池は、電解質が固体であるために、電池を構成する部材の腐食による電池性能の劣化等も生じ難い。中でも、全固体型リチウム二次電池(「全固体型リチウムイオン二次電池」とも称呼される。)は、高エネルギー密度の二次電池として各方面で盛んに研究が行われている(例えば、特許文献1参照)。
特開平5−205741号公報
The all solid state battery uses a solid electrolyte instead of the electrolytic solution. Therefore, various problems associated with leakage of the electrolytic solution do not occur. Furthermore, since the electrolyte is solid in the all-solid-state battery, the battery performance is hardly deteriorated due to corrosion of the members constituting the battery. In particular, all-solid-state lithium secondary batteries (also referred to as “all-solid-state lithium ion secondary batteries”) are actively studied in various directions as secondary batteries with high energy density (for example, Patent Document 1).
JP-A-5-205741

ところで、本出願人は、固体電解質を含有するセラミックスからなる板状の緻密体と前記緻密体の少なくとも一方の表面に形成された多孔層とを有する「緻密体・多孔層の焼成体である固体電解質構造体(セラミックス構造体)」を使用する全固体型電池を開発している。この全固体型電池は、固体電解質の緻密体の上に同じく固体電解質の多孔層を形成させ、その多孔層の内部(多孔層の細孔内)に活物質(電極活物質)を充填させている。従って、この全固体型電池は、固体電解質と活物質との界面の面積を増大させることができるので、固体電解質と活物質との間の接続抵抗を小さくすることができる。   By the way, the present applicant has a plate-like dense body made of ceramics containing a solid electrolyte and a porous layer formed on at least one surface of the dense body. We are developing an all-solid-state battery that uses an electrolyte structure (ceramic structure). In this all-solid-state battery, a solid electrolyte porous layer is formed on a solid electrolyte dense body, and an active material (electrode active material) is filled inside the porous layer (in the pores of the porous layer). Yes. Therefore, since this all solid-state battery can increase the area of the interface between the solid electrolyte and the active material, the connection resistance between the solid electrolyte and the active material can be reduced.

上述したように、この全固体型電池を製造するためには、前記多孔層の細孔内に、電極に必要な微粒子状の活物質を充填させる必要がある。電池性能を向上するためには、この活物質が細孔内に偏りなく且つ十分に充填されていることが要求される。以下、微粒子状の活物質が充填される前の状態にある緻密体・多孔層の焼成体を、「充填前構造体」と称呼する。   As described above, in order to manufacture this all-solid-state battery, it is necessary to fill fine pores of the porous layer with the fine particle active material necessary for the electrode. In order to improve the battery performance, it is required that the active material is sufficiently filled in the pores without being biased. Hereinafter, the sintered body of the dense body / porous layer in a state before being filled with the fine particle active material is referred to as “pre-filling structure”.

充填前構造体の多孔層の細孔に微粒子状の活物質を充填させるための一つの方法は、真空含浸方法である。より具体的に述べると、先ず、充填前構造体を焼成等のプロセスにより準備するとともに、活物質前駆体を分散させた溶液(活物質前駆体溶液)を準備する。活物質前駆体とは、後に行われる加熱処理等により電極活物質へと変化するものを意味する。次いで、Ar雰囲気において、充填前構造体の多孔層の表面に前記活物質前駆体溶液を滴下する。その後、活物質前駆体溶液が滴下された充填前構造体を収容する容器内を真空化(減圧)することにより、活物質前駆体を多孔層の細孔内に充填する。そして、細孔内に充填された活物質前駆体を、固体電解質構造体とともに加熱することにより、活物質前駆体に含まれる有機系溶剤等の液体を揮発させ且つ有機分を焼き飛ばし、また活物質前駆体自身を反応、結晶化させることにより活物質を生成させる。   One method for filling fine pores of the active material into the pores of the porous layer of the structure before filling is a vacuum impregnation method. More specifically, first, the structure before filling is prepared by a process such as firing, and a solution in which the active material precursor is dispersed (active material precursor solution) is prepared. An active material precursor means what changes into an electrode active material by the heat processing etc. which are performed later. Next, the active material precursor solution is dropped onto the surface of the porous layer of the structure before filling in an Ar atmosphere. After that, the active material precursor is filled into the pores of the porous layer by evacuating (depressurizing) the inside of the container containing the pre-filling structure into which the active material precursor solution is dropped. Then, the active material precursor filled in the pores is heated together with the solid electrolyte structure to volatilize a liquid such as an organic solvent contained in the active material precursor and to burn off the organic component. An active material is generated by reacting and crystallizing the material precursor itself.

しかしながら、上記充填方法によると、多孔層の細孔に微粒子状の活物質を効率良く充填させられないことが判明した。その理由は、以下に述べる通りであると考えられる。
(R1)活物質前駆体溶液を多孔層の表面に滴下した時点において、細孔内には空気が存在している。従って、活物質前駆体溶液が多孔層の深部まで到達できない。なお、多孔層の深部とは、多孔層と緻密体との界面近傍部である。
(R2)真空含浸中においては、前記細孔内の空気の影響を除去することができる。ところが、容器内の気圧を減圧している最中に、活物質前駆体溶液の一部が多孔層の上面近傍において乾燥・固化する。これにより、活物質前駆体溶液が多孔層の深部にまで到達できなくなる。
(R3)活物質前駆体溶液の前駆体の濃度は実質数%であり、その濃度を高くすることができない。従って、1回の充填工程において多孔層の全体に活物質前駆体溶液が充填されたとしても、真空含浸、乾燥及び熱処理後の活物質の体積は多孔層全体の細孔の体積の数%にしかならない。
However, it has been found that according to the above filling method, the fine particles of the active material cannot be efficiently filled into the pores of the porous layer. The reason is considered as described below.
(R1) When the active material precursor solution is dropped on the surface of the porous layer, air exists in the pores. Therefore, the active material precursor solution cannot reach the deep part of the porous layer. In addition, the deep part of a porous layer is an interface vicinity part of a porous layer and a dense body.
(R2) During the vacuum impregnation, the influence of air in the pores can be removed. However, part of the active material precursor solution is dried and solidified in the vicinity of the upper surface of the porous layer while the pressure inside the container is being reduced. As a result, the active material precursor solution cannot reach the deep part of the porous layer.
(R3) The concentration of the precursor in the active material precursor solution is substantially several percent, and the concentration cannot be increased. Therefore, even if the active material precursor solution is filled in the entire porous layer in one filling step, the volume of the active material after vacuum impregnation, drying and heat treatment is several percent of the pore volume of the entire porous layer. It must be.

従って、一回の真空含浸操作によって活物質前駆体を多孔層の細孔全体に十分に行き渡らせることは困難である。このため、一回の真空含浸操作後に緻密体・多孔層の焼成体(固体電解質構造体)を加熱して細孔内に残存する不純物を除去し、更に、次の真空含浸操作を行うという工程を複数回繰り返さなくてはならない。この結果、製造時間及び製造コストが増大するという問題が生じる。   Therefore, it is difficult to sufficiently spread the active material precursor throughout the pores of the porous layer by a single vacuum impregnation operation. For this reason, the process of heating the dense body / porous layer fired body (solid electrolyte structure) after one vacuum impregnation operation to remove impurities remaining in the pores, and further performing the next vacuum impregnation operation Must be repeated several times. As a result, the problem that manufacturing time and manufacturing cost increase arises.

以上に述べた課題は、全固体型電池に限らず、例えば、緻密体・多孔層の焼成体であるセラミックス構造体であって、多孔層の細孔内に微粒子を充填してなる装置に共通する課題である。そのような装置の一例は、多孔層の細孔内に触媒物質(貴金属等)を担持させるセラミックスフィルタやガスセンサ等である。   The problems described above are not limited to all-solid-state batteries, but are common to, for example, ceramic structures that are fired bodies of dense bodies and porous layers, in which fine particles are filled in the pores of the porous layer. It is a problem to do. An example of such an apparatus is a ceramic filter or a gas sensor that supports a catalyst substance (such as a noble metal) in the pores of a porous layer.

従って、本発明の目的の一つは、セラミックスからなる板状の緻密体と同緻密体の少なくとも一方の表面に焼成一体化されたセラミックスからなる多孔層とを有し、前記多孔層内に微粒子を充填させたセラミックス構造体を、容易に製造することができる方法を提供することにある。本発明において、前記緻密体はセラミックスからなる。従って、前記緻密体は、緻密ではあるが、多孔層の気孔率よりも小さい気孔率を有し、それ故、その上面と下面とを実質的に連通する微細な経路を備える。   Accordingly, one of the objects of the present invention is to have a plate-like dense body made of ceramics and a porous layer made of ceramics which is fired and integrated on at least one surface of the dense body, and fine particles in the porous layer It is an object of the present invention to provide a method capable of easily manufacturing a ceramic structure filled with. In the present invention, the dense body is made of ceramics. Therefore, the dense body is dense, but has a porosity smaller than the porosity of the porous layer, and therefore has a fine path that substantially communicates the upper surface and the lower surface.

このセラミックス構造体の製造方法は、以下に述べる(1)準備工程、(2)配置工程及び(3)充填実施工程を含む。   This method for manufacturing a ceramic structure includes the following (1) preparation step, (2) placement step, and (3) filling execution step.

(1)準備工程は、前記微粒子を分散させた液体である微粒子分散液体を準備する微粒子分散液体準備工程と、前記微粒子が前記多孔層に充填される前の前記セラミックス構造体である充填前構造体を準備する充填前構造体準備工程と、を含む工程である。微粒子分散液体準備工程及び充填前構造体準備工程の実施順序は問わない。
(2)配置工程は、前記充填前構造体を所定位置に配置する工程である。
(1) The preparation step includes a fine particle dispersion liquid preparation step of preparing a fine particle dispersion liquid that is a liquid in which the fine particles are dispersed, and a pre-filling structure that is the ceramic structure before the fine particles are filled into the porous layer. A pre-filling structure preparation step for preparing a body. The execution order of the fine particle dispersion liquid preparation step and the pre-filling structure preparation step is not limited.
(2) The arranging step is a step of arranging the pre-filling structure at a predetermined position.

(3)充填実施工程は、前記充填前構造体の前記多孔層の表面であって前記緻密体と接していない表面である同多孔層の露呈面を前記微粒子分散液体内に露呈させるとともに、同充填前構造体の同多孔層の露呈面と反対側の表面である同充填前構造体の露呈面の少なくとも一部を空間に露呈させ、同多孔層の露呈面側と同充填前構造体の露呈面側との間に所定の圧力差を生じさせることにより同微粒子分散液体を同多孔層の露呈面から同充填前構造体の露呈面まで同多孔層及び同緻密体を経由して通過させ、同微粒子分散液体内の前記微粒子を同多孔層内に充填する工程である。この充填実施工程において、前記多孔層の露呈面は、前記緻密体に対してどのような方向に配置されてもよい。即ち、前記多孔層の露呈面は、前記緻密体に対して、例えば、上方、下方及び水平方向等に配置されてもよい。 (3) In the filling step, the exposed surface of the porous layer that is the surface of the porous layer of the structure before filling and is not in contact with the dense body is exposed in the fine particle dispersion liquid. Expose at least part of the exposed surface of the structure before filling, which is the surface opposite to the exposed surface of the porous layer of the structure before filling, to the space, and expose the exposed surface side of the porous layer and the structure before filling of the porous layer. By causing a predetermined pressure difference between the exposed surface and the exposed surface, the fine particle dispersion liquid is passed from the exposed surface of the porous layer to the exposed surface of the structure before filling through the porous layer and the dense body. The step of filling the porous layer with the fine particles in the fine particle dispersion liquid. In this filling step, the exposed surface of the porous layer may be arranged in any direction with respect to the dense body. That is, the exposed surface of the porous layer may be arranged, for example, in an upper direction, a lower direction, and a horizontal direction with respect to the dense body.

これによれば、前記微粒子分散液体は、前記多孔層の露呈面側と前記充填前構造体の露呈面側との圧力差により、同多孔層の露呈面から同充填前構造体の露呈面に向けて前記多孔層及び前記緻密体を経由して比較的速い速度で移動する。このとき、前記多孔層の露呈面側には前記微粒子分散液体が常に存在する。従って、前記微粒子分散液体は、前記多孔層及び前記充填前構造体を通過する途中において乾燥・固化することなく、前記多孔層の露呈面から前記充填前構造体の露呈面まで通過する。しかも、微粒子は緻密体を通過できない。即ち、緻密体はフィルタのように機能する。これにより、微粒子が多孔層の細孔内に所望の量だけ充填されるまで、同微粒子を同多孔層の細孔内に連続的に充填することができる。従って、一回の充填実施工程により、前記微粒子分散液体は多孔層の深部にまで達する。この結果、一回の充填実施工程により、適量の微粒子を多孔層内に行き渡らせることが可能となるから、製造時間を短縮し且つ製造コストを低減することができる。   According to this, the fine particle dispersion liquid is changed from the exposed surface of the porous layer to the exposed surface of the structure before filling due to a pressure difference between the exposed surface side of the porous layer and the exposed surface side of the structure before filling. And move at a relatively high speed via the porous layer and the dense body. At this time, the fine particle dispersion liquid always exists on the exposed surface side of the porous layer. Therefore, the fine particle dispersion liquid passes from the exposed surface of the porous layer to the exposed surface of the structure before filling without being dried and solidified in the course of passing through the porous layer and the structure before filling. Moreover, the fine particles cannot pass through the dense body. That is, the dense body functions like a filter. Thereby, the fine particles can be continuously filled in the pores of the porous layer until the fine particles are filled in a desired amount in the pores of the porous layer. Therefore, the fine particle dispersion liquid reaches the deep part of the porous layer by a single filling process. As a result, it is possible to spread an appropriate amount of fine particles in the porous layer by a single filling step, so that the manufacturing time can be shortened and the manufacturing cost can be reduced.

この製造方法において、
前記配置工程は、底部の一部に貫通孔を有する第1容器と同貫通孔を介して同第1容器と気密に接続された第2容器とを準備するとともに、前記多孔層が前記緻密体より上方に位置し且つ前記充填前構造体の露呈面が同貫通孔を覆うように同充填前構造体を同第1容器内に配置する工程であり、
前記充填実施工程は、前記第1容器内に前記微粒子分散液体を貯留させるとともに、前記第2容器内の気圧を低下させるか及び/又は同第1容器内の同微粒子分散液体に同第2容器内の気圧よりも大きな圧力を加える工程である、
ことが好ましい。
In this manufacturing method,
The arranging step prepares a first container having a through hole in a part of the bottom and a second container airtightly connected to the first container through the through hole, and the porous layer is the dense body. A step of disposing the structure before filling in the first container so that the exposed surface of the structure before filling covers the through hole,
In the filling step, the fine particle dispersion liquid is stored in the first container, and the air pressure in the second container is decreased and / or the second container is added to the fine particle dispersion liquid in the first container. It is a step of applying a pressure larger than the atmospheric pressure inside,
It is preferable.

これによれば、第1容器及び第2容器という簡素な治具を用いて、本発明による製造方法を実施することが可能となる。また、前記充填実施工程において、前記圧力差は、第2容器内の気圧を低下させことによりもたらされてもよく、第1容器内の同微粒子分散液体に同第2容器内の気圧よりも大きな圧力を加える(例えば、第1容器内の気圧を増大する)ことによりもたらされてもよい。更に、第2容器内の気圧を低下させるとともに、第1容器内の微粒子分散液体に第2容器内の気圧よりも大きな圧力を加えてもよい。これにより、第1容器、第2容器及び充填前構造体等の要求に応じて減圧装置及び加圧装置のうちの適切な装置を使用することができる。なお、前記第1容器及び前記第2容器は、互いに分離可能な別の容器であってもよく、一体化された容器であってもよい。   According to this, it becomes possible to implement the manufacturing method by this invention using a simple jig | tool called a 1st container and a 2nd container. Further, in the filling step, the pressure difference may be brought about by lowering the atmospheric pressure in the second container, and the fine particle dispersion liquid in the first container is more than the atmospheric pressure in the second container. It may be brought about by applying a large pressure (eg increasing the pressure in the first container). Furthermore, the air pressure in the second container may be reduced, and a pressure larger than the air pressure in the second container may be applied to the fine particle dispersion liquid in the first container. Thereby, the suitable apparatus of a decompression device and a pressurization apparatus can be used according to the request | requirements, such as a 1st container, a 2nd container, and a structure before filling. The first container and the second container may be separate containers that can be separated from each other, or may be an integrated container.

更に、上記製造方法に、前記充填実施工程が終了した後、前記セラミックス構造体を加熱することにより、前記多孔層内に充填され且つ未乾燥状態にある前記微粒子分散液体に含まれる前記微粒子以外の不純物を除去する不純物除去工程、を加えてもよい。   Further, in the above manufacturing method, after the completion of the filling step, the ceramic structure is heated, so that the porous layer is filled in the fine particle dispersion liquid other than the fine particles contained in the fine particle dispersion liquid in an undried state. An impurity removing step for removing impurities may be added.

この不純物除去工程を追加的に実施することにより、前記微粒子分散液体が前記微粒子以外の不純物(例えば、分散剤等の有機物)を多量に含む場合であっても、それらの不純物を容易に除去することができる。   By additionally performing this impurity removal step, even when the fine particle dispersion liquid contains a large amount of impurities other than the fine particles (for example, organic substances such as a dispersant), these impurities can be easily removed. be able to.

加えて、上記製造方法において、
前記緻密体及び前記多孔層を形成するセラミックスが固体電解質からなり、前記微粒子が電池の電極に用いる電極活物質であれば、前記セラミックス構造体を有する全固体型電池を容易に製造することができる。その結果、全固体型電池の製造コストを低下させることができる。
In addition, in the above manufacturing method,
If the ceramic forming the dense body and the porous layer is made of a solid electrolyte and the fine particles are electrode active materials used for battery electrodes, an all solid state battery having the ceramic structure can be easily manufactured. . As a result, the manufacturing cost of the all solid state battery can be reduced.

更に、上記製造方法により全固体型電池を製造する場合、
前記充填前構造体準備工程は、
特定の固体電解質を含有し且つ造孔剤を含有しない第1グリーンシートと、同第1グリーンシートに含有された同特定の固体電解質を含有するグリーンシートに造孔剤を50体積%以上の割合で含有させた第2グリーンシートと、を準備し、同第1グリーンシートと同第2グリーンシートとを同第1グリーンシートに含有された同特定の固体電解質からなる接着層を介して加圧接着し、同加圧接着された同第1グリーンシートと同第2グリーンシートとを一体焼成する工程を含む、
ことが好適である。
Furthermore, when producing an all solid state battery by the above production method,
The pre-filling structure preparation step includes
A ratio of 50% by volume or more of the pore forming agent in the first green sheet containing the specific solid electrolyte and not containing the pore forming agent, and the green sheet containing the specific solid electrolyte contained in the first green sheet. A second green sheet contained in the first green sheet, and pressurizing the first green sheet and the second green sheet through an adhesive layer made of the same specific solid electrolyte contained in the first green sheet. Bonding and firing the first green sheet and the second green sheet that have been pressure-bonded together,
Is preferred.

上述した全固体型電池においては、電極と電解質とが共に固体である。従って、電極と電解質との接触する面積は、双方の粒子が接触する面積に依存することになる。電極と電解質との焼成温度が低く焼結が進んでいない状態では、これらの粒子間の接続はほぼ点接触となる。これに対し、焼結が進むことによって粒子間の融着が進むと、電極と電解質とが接触する面積が増大する。その結果、電極を構成する粒子と電解質を構成する粒子間の接続部分(ネッキング部)が太くなるので、電極と電解質との接続界面における接続抵抗(インピーダンス)を低下させることができる。従って、焼成温度は、電極と電解質との焼結を十分に行うことができる温度であることが望ましい。しかしながら、このような焼成においては、電極と電解質との反応を考慮に入れる必要がある。   In the all solid state battery described above, both the electrode and the electrolyte are solid. Therefore, the contact area between the electrode and the electrolyte depends on the contact area between both particles. In the state where the firing temperature between the electrode and the electrolyte is low and sintering is not progressing, the connection between these particles is almost point contact. On the other hand, when the fusion between the particles proceeds as the sintering proceeds, the area where the electrode and the electrolyte come into contact increases. As a result, since the connection part (necking part) between the particle | grains which comprise the electrode and the particle | grains which comprise an electrolyte becomes thick, the connection resistance (impedance) in the connection interface of an electrode and an electrolyte can be reduced. Therefore, it is desirable that the firing temperature is a temperature at which the electrode and the electrolyte can be sufficiently sintered. However, in such firing, it is necessary to take into account the reaction between the electrode and the electrolyte.

このような観点から、上記のように、第1グリーンシート及び第2グリーンシートに同一の固体電解質を含有させるとともに、それらを加圧接着する接着層を同一の固体電解質からなる接着層とすることにより、それらの間の反応性の問題を小さくすることができる。従って、焼結を進行させることができる適切な焼成温度にてそれらを焼成させることができる。その結果、電極と固体電解質との接続界面における接続抵抗を低下させることができるので、高性能の全固体型電池を製造することが可能となる。   From this point of view, as described above, the first green sheet and the second green sheet contain the same solid electrolyte, and the adhesive layer that pressurizes them is an adhesive layer made of the same solid electrolyte. Thus, the problem of reactivity between them can be reduced. Therefore, they can be fired at an appropriate firing temperature at which sintering can proceed. As a result, since the connection resistance at the connection interface between the electrode and the solid electrolyte can be reduced, a high-performance all solid state battery can be manufactured.

本発明による他のセラミックス構造体の製造方法は、セラミックスからなる板状の緻密体と同緻密体の上面及び下面に同緻密体とそれぞれ焼成一体化されたセラミックスからなる第1多孔層及びセラミックスからなる第2多孔層とを有し、前記第1多孔層内に第1微粒子を充填させ且つ前記第2多孔層に第2微粒子を充填させたセラミックス構造体の製造方法であって、以下の工程を含んでいる。   Another method for manufacturing a ceramic structure according to the present invention includes a plate-like dense body made of ceramics, a first porous layer made of ceramics and ceramics integrally fired on the upper and lower surfaces of the dense bodies and ceramics, respectively. A method for producing a ceramic structure having the first porous layer filled with the first fine particles and the second porous layer filled with the second fine particles, the following steps: Is included.

A.前記緻密体の上面及び下面に前記第1多孔層及び前記第2多孔層をそれぞれ焼成により形成することにより前記第1微粒子が前記第1多孔層に充填される前であり且つ前記第2微粒子が前記第2多孔層に充填される前の前記セラミックス構造体である充填前構造体を準備する充填前構造体準備工程。
B.前記第1微粒子が前記第1多孔層を通過可能であって且つ前記緻密体を通過不能となるように同第1微粒子を分散させた液体である第1微粒子分散液体を準備する第1微粒子分散液体準備工程。
C.前記第2微粒子が前記第2多孔層を通過可能であって且つ前記緻密体を通過不能となるように同第2微粒子を分散させた液体である第2微粒子分散液体を準備する第2微粒子分散液体準備工程。
これらの準備工程の順序は問わない。
A. By forming the first porous layer and the second porous layer on the upper and lower surfaces of the dense body by firing, respectively, before the first fine particles are filled in the first porous layer, and the second fine particles A pre-filling structure preparation step of preparing a pre-filling structure that is the ceramic structure before filling the second porous layer.
B. Preparing a first fine particle dispersion liquid, which is a liquid in which the first fine particles are dispersed so that the first fine particles can pass through the first porous layer and cannot pass through the dense body. Liquid preparation process.
C. Preparing a second fine particle dispersion liquid, which is a liquid in which the second fine particles are dispersed so that the second fine particles can pass through the second porous layer and cannot pass through the dense body. Liquid preparation process.
The order of these preparation steps does not matter.

D.前記充填前構造体を第1配置状態に配置する第1配置工程。
E.前記第1多孔層の表面であって前記緻密体と接していない表面である同第1多孔層の露呈面を第1微粒子分散液体内に露呈させるとともに、前記第2多孔層の表面であって前記緻密体と接していない表面である同第2多孔層の露呈面の少なくとも一部を空間に露呈させ、同第1多孔層の露呈面側と同第2多孔層の露呈面側との間に圧力差を生じさせることにより、同第1多孔層の露呈面から同第2多孔層の露呈面まで同第1多孔層、同緻密体及び同第2多孔層を経由するように同第1微粒子分散液体を通過させて前記第1微粒子を同第1多孔層内に充填する第1充填実施工程。
D. A first arrangement step of arranging the pre-filling structure in a first arrangement state;
E. Exposing the exposed surface of the first porous layer, which is the surface of the first porous layer and is not in contact with the dense body, into the first fine particle dispersion liquid, and the surface of the second porous layer, At least a part of the exposed surface of the second porous layer, which is a surface not in contact with the dense body, is exposed to the space, and between the exposed surface side of the first porous layer and the exposed surface side of the second porous layer By causing a pressure difference in the first porous layer, the first porous layer, the dense body, and the second porous layer are routed from the exposed surface of the first porous layer to the exposed surface of the second porous layer. A first filling step of filling the first porous layer with the first fine particles by passing the fine particle dispersion liquid;

以上の工程に含まれる一回の第1充填実施工程により、第1微粒子が第1多孔層内に充填される。この第1充填実施工程においては、前記圧力差により、第1微粒子分散液体が第1多孔層の露呈面から第2多孔層の露呈面まで通過させられる。このとき、第1微粒子分散液体に含まれる第1微粒子は、第1多孔層を通過することができるが、緻密体を通過することはできない。換言すると、第1微粒子分散液体に含まれる第1微粒子以外のもの(例えば、溶剤等)が第1多孔層、緻密体及び第2多孔層を通過する。従って、第2多孔層内に第1微粒子は充填されない。   The first fine particles are filled into the first porous layer by a single first filling execution step included in the above steps. In the first filling step, the first fine particle dispersion liquid is allowed to pass from the exposed surface of the first porous layer to the exposed surface of the second porous layer due to the pressure difference. At this time, the first fine particles contained in the first fine particle dispersion liquid can pass through the first porous layer, but cannot pass through the dense body. In other words, things (for example, a solvent) other than the first fine particles contained in the first fine particle dispersion liquid pass through the first porous layer, the dense body, and the second porous layer. Therefore, the first fine particles are not filled in the second porous layer.

更に、上記他のセラミックス構造体の製造方法は、以下の工程を含む。
F.前記第1微粒子が前記第1多孔層に充填された充填前構造体を第2配置状態に配置する第2配置工程。
G.前記第2多孔層の露呈面を前記第2微粒子分散液体内に露呈させるとともに、前記第1多孔層の露呈面の少なくとも一部を空間に露呈させ、同第2多孔層の露呈面側と同第1多孔層の露呈面側との間に圧力差を生じさせることにより、同第2多孔層の露呈面から同第1多孔層の露呈面まで同第2多孔層、前記緻密体及び同第1多孔層を経由するように同第2微粒子分散液体を通過させて前記第2微粒子を同第2多孔層内に充填する第2充填実施工程。
Furthermore, the manufacturing method of the other ceramic structure includes the following steps.
F. A second arrangement step of arranging the pre-filling structure in which the first fine particles are filled in the first porous layer in the second arrangement state;
G. The exposed surface of the second porous layer is exposed in the second fine particle dispersion liquid, and at least a part of the exposed surface of the first porous layer is exposed to the space, and the same as the exposed surface side of the second porous layer. By creating a pressure difference with the exposed surface side of the first porous layer, the second porous layer, the dense body, and the first porous layer are exposed from the exposed surface of the second porous layer to the exposed surface of the first porous layer. A second filling step of filling the second porous layer with the second fine particles by allowing the second fine particle dispersion liquid to pass through the first porous layer;

以上の工程により、既に第1微粒子が第1多孔層内に充填されているセラミックス構造体の第2多孔層に第2微粒子が充填される。第2充填実施工程においても、前記圧力差により、第2微粒子分散液体が第2多孔層の露呈面から第1多孔層の露呈面まで通過させられる。このとき、第2微粒子分散液体に含まれる第2微粒子は、第2多孔層を通過することができるが、緻密体を通過することはできない。換言すると、第2微粒子分散液体に含まれる第2微粒子以外のもの(例えば、溶剤等)が第2多孔層、緻密体及び第1多孔層を通過する。従って、第1多孔層内に第2微粒子は充填されない。   Through the above steps, the second fine particles are filled in the second porous layer of the ceramic structure in which the first fine particles are already filled in the first porous layer. Also in the second filling step, the second fine particle dispersion liquid is allowed to pass from the exposed surface of the second porous layer to the exposed surface of the first porous layer due to the pressure difference. At this time, the second fine particles contained in the second fine particle dispersion liquid can pass through the second porous layer but cannot pass through the dense body. In other words, things (for example, a solvent) other than the second fine particles contained in the second fine particle dispersion liquid pass through the second porous layer, the dense body, and the first porous layer. Therefore, the second fine particles are not filled in the first porous layer.

この結果、一回の第1充填実施工程及び一回の第2充填実施工程を実施することにより、第1多孔層の細孔内に第1微粒子が偏りなく且つ十分に充填され且つ第2多孔層の細孔内に第2微粒子が偏りなく且つ十分に充填される。従って、前記セラミックス構造体の製造時間を短縮し且つその製造コストを低減することができる。   As a result, by carrying out one first filling execution step and one second filling execution step, the first fine particles are uniformly and sufficiently filled in the pores of the first porous layer, and the second porous The second fine particles are evenly and sufficiently filled in the pores of the layer. Therefore, the manufacturing time of the ceramic structure can be shortened and the manufacturing cost can be reduced.

この製造方法において、
前記第1配置工程は、底部の一部に貫通孔を有する第1容器と同貫通孔を介して同第1容器と気密に接続された第2容器とを準備するとともに、前記第1多孔層が前記緻密体より上方に位置し且つ前記第2多孔層の露呈面が同貫通孔を覆うように前記充填前構造体を同第1容器内に配置する工程であり、
前記第1充填実施工程は、前記第1容器内に前記第1微粒子分散液体を貯留させるとともに、前記第2容器内の気圧を低下させるか及び/又は同第1容器内の同第1微粒子分散液体に同第2容器内の気圧よりも大きな圧力を加える工程であることが望ましい。
In this manufacturing method,
The first arranging step prepares a first container having a through hole in a part of the bottom and a second container airtightly connected to the first container through the through hole, and the first porous layer. Is disposed above the dense body and the pre-filling structure is disposed in the first container so that the exposed surface of the second porous layer covers the through-hole,
In the first filling step, the first fine particle dispersion liquid is stored in the first container, and the air pressure in the second container is decreased and / or the first fine particle dispersion in the first container is reduced. A step of applying a pressure larger than the atmospheric pressure in the second container to the liquid is desirable.

更に、
前記第2配置工程は、底部の一部に貫通孔を有する第3容器と同貫通孔を介して同第3容器と気密に接続された第4容器とを準備するとともに、前記第2多孔層が前記緻密体より上方に位置し且つ前記第1多孔層の露呈面が同貫通孔を覆うように前記充填前構造体を同第3容器内に配置する工程であり、
前記第2充填実施工程は、前記第3容器内に前記第2微粒子分散液体を貯留させるとともに、前記第4容器内の気圧を低下させるか及び/又は同第3容器内の同第2微粒子分散液体に同第4容器内の気圧よりも大きな圧力を加える工程であることが望ましい。
Furthermore,
The second arranging step prepares a third container having a through hole in a part of the bottom and a fourth container airtightly connected to the third container through the through hole, and the second porous layer. Is disposed above the dense body and the pre-filling structure is disposed in the third container so that the exposed surface of the first porous layer covers the through-hole,
In the second filling step, the second fine particle dispersion liquid is stored in the third container, and the atmospheric pressure in the fourth container is decreased and / or the second fine particle dispersion in the third container is reduced. It is desirable to be a step of applying a pressure larger than the pressure in the fourth container to the liquid.

前記第3容器は前記第1容器と同じ容器であってもよく、前記第4容器は前記第2容器と同じ容器であってもよい。更に、前記第1容器及び前記第2容器は、互いに分離可能な別の容器であってもよく、一体化された容器であってもよい。同様に、前記第3容器及び前記第4容器は、互いに分離可能な別の容器であってもよく、一体化された容器であってもよい。   The third container may be the same container as the first container, and the fourth container may be the same container as the second container. Furthermore, the first container and the second container may be separate containers that are separable from each other, or may be integrated containers. Similarly, the third container and the fourth container may be separate containers that can be separated from each other, or may be integrated containers.

これによれば、第1〜第4容器という簡素な治具を用いて、本発明による他の製造方法を実施することが可能となる。また、前記第1充填実施工程において、前記圧力差は、第2容器内の気圧を低下させことによりもたらされてもよく、第1容器内の第1微粒子分散液体に第2容器内の気圧よりも大きな圧力を加える(例えば、第1容器内の気圧を増大する)ことによりもたらされてもよい。更に、第2容器内の気圧を低下させるとともに第1容器内の第1微粒子分散液体に第2容器内の気圧よりも大きな圧力を加えてもよい。同様に、前記第2充填実施工程において、前記圧力差は、第4容器内の気圧を低下させことによりもたらされてもよく、第3容器内の第2微粒子分散液体に第4容器内の気圧よりも大きな圧力を加える(例えば、第3容器内の気圧を増大する)ことによりもたらされてもよい。更に、第4容器内の気圧を低下させるとともに第3容器内の第2微粒子分散液体に第4容器内の気圧よりも大きな圧力を加えてもよい。これにより、減圧装置及び加圧装置のうちの適切な装置を使用することができる。   According to this, it becomes possible to implement the other manufacturing method by this invention using the simple jig | tool called a 1st-4th container. Further, in the first filling execution step, the pressure difference may be brought about by reducing the atmospheric pressure in the second container, and the atmospheric pressure in the second container is changed to the first fine particle dispersion liquid in the first container. Greater pressure (eg, increasing the air pressure in the first container). Furthermore, the air pressure in the second container may be reduced and a pressure larger than the air pressure in the second container may be applied to the first fine particle dispersion liquid in the first container. Similarly, in the second filling execution step, the pressure difference may be caused by lowering the atmospheric pressure in the fourth container, and the second fine particle dispersion liquid in the third container may be brought into the fourth container. It may be provided by applying a pressure greater than atmospheric pressure (eg, increasing the atmospheric pressure in the third container). Furthermore, the air pressure in the fourth container may be decreased and a pressure larger than the air pressure in the fourth container may be applied to the second fine particle dispersion liquid in the third container. Thereby, the suitable apparatus of a decompression device and a pressurization apparatus can be used.

更に、上記他の製造方法は、前記第1充填実施工程後であって前記第2配置工程前に、前記第1微粒子が前記第1多孔層に充填された充填前構造体を加熱することにより、前記第1多孔層内に充填され且つ未乾燥状態にある前記第1微粒子分散液体に含まれる前記第1微粒子以外の不純物を除去する第1不純物除去工程を含むことが望ましい。   Further, the other manufacturing method may include heating the structure before filling in which the first fine particles are filled in the first porous layer after the first filling step and before the second arranging step. Preferably, the method includes a first impurity removal step of removing impurities other than the first fine particles contained in the first fine particle dispersion liquid filled in the first porous layer and in an undried state.

同様に、上記他の製造方法は、前記第2充填実施工程後に、前記第1微粒子及び前記第2微粒子が前記第1多孔層及び前記第2多孔層にそれぞれ充填されたセラミックス構造体を加熱することにより、前記第2多孔層内に充填され且つ未乾燥状態にある前記第2微粒子分散液体に含まれる前記第2微粒子以外の不純物を除去する第2不純物除去工程を含むことが望ましい。   Similarly, in the other manufacturing method, after the second filling step, the ceramic structure in which the first fine particles and the second fine particles are filled in the first porous layer and the second porous layer, respectively, is heated. Accordingly, it is preferable to include a second impurity removal step of removing impurities other than the second fine particles contained in the second fine particle dispersion liquid filled in the second porous layer and in an undried state.

この第1不純物除去工程及び/又は第2不純物除去工程を追加的に実施することにより、各微粒子分散液体が、対応する第1微粒子及び第2微粒子以外の不純物(例えば、分散剤等の有機物)を多量に含む場合であっても、それらの不純物を容易に除去することができる。   By additionally performing the first impurity removal step and / or the second impurity removal step, each fine particle dispersion liquid has impurities other than the corresponding first fine particles and second fine particles (for example, organic substances such as a dispersant). Even when a large amount is contained, these impurities can be easily removed.

加えて、上記他の製造方法において、
前記緻密体、前記第1多孔層及び前記第2多孔層を形成するセラミックスが固体電解質からなり、
前記第1微粒子は電池の正極を形成するための正極活物質及び同電池の負極を形成するための負極活物質の何れか一方であり、
前記第2微粒子は前記正極活物質及び前記負極活物質の何れか他方である、
ことが好適である。
In addition, in the other manufacturing method,
The ceramic forming the dense body, the first porous layer and the second porous layer is made of a solid electrolyte,
The first fine particles are any one of a positive electrode active material for forming a positive electrode of a battery and a negative electrode active material for forming a negative electrode of the battery,
The second fine particles are either the positive electrode active material or the negative electrode active material,
Is preferred.

これによれば、多孔層からなる正極及び多孔層からなる負極を備えた全固体型電池を極めて容易に製造することができる。その結果、全固体型電池の製造時間を短縮し、その製造コストを低下させることができる。   According to this, an all solid state battery including a positive electrode composed of a porous layer and a negative electrode composed of a porous layer can be manufactured very easily. As a result, the manufacturing time of the all solid state battery can be shortened and the manufacturing cost can be reduced.

更に、上記他の製造方法において、
前記充填前構造体準備工程は、
特定の固体電解質を含有し且つ造孔剤を含有しない第1グリーンシートと、同第1グリーンシートに含有された同特定の固体電解質を含有するグリーンシートに造孔剤を50体積%以上の割合で含有させた第2グリーンシートと、同第1グリーンシートに含有された同特定の固体電解質を含有するグリーンシートに造孔剤を50体積%以上の割合で含有させた第3グリーンシートと、を準備し、同第1グリーンシートに含有された同特定の固体電解質からなる接着層を介して同第1グリーンシートの上面に同第2グリーンシートを加圧接着するとともに、同接着層を介して同第1グリーンシートの下面に同第3グリーンシートを加圧接着し、同加圧接着された同第1グリーンシート、同第2グリーンシート及び同第3グリーンシートを一体焼成する工程を含む、ことが好適である。
Furthermore, in the other manufacturing method,
The pre-filling structure preparation step includes
A ratio of 50% by volume or more of the pore forming agent in the first green sheet containing the specific solid electrolyte and not containing the pore forming agent, and the green sheet containing the specific solid electrolyte contained in the first green sheet. The second green sheet contained in the first green sheet, the third green sheet containing the pore forming agent in a proportion of 50% by volume or more in the green sheet containing the specific solid electrolyte contained in the first green sheet, The second green sheet is pressure-bonded to the upper surface of the first green sheet through the adhesive layer made of the specific solid electrolyte contained in the first green sheet, and the adhesive layer is The third green sheet is pressure bonded to the lower surface of the first green sheet, and the first green sheet, the second green sheet, and the third green sheet that have been pressure bonded are integrally fired. Comprising the step of, it is preferable.

これによれば、上述したように、第1グリーンシート〜第3グリーンシートに同一の固体電解質を含有させるとともに、それらを加圧接着する接着層を同一の固体電解質からなる接着層としているので、それらの間の反応性の問題を小さくすることができる。従って、焼結を進行させることができる適切な焼成温度にてそれらを焼成させることができる。その結果、各電極と固体電解質との接続界面における接続抵抗を低下させることができるので、高性能の全固体型電池を製造することが可能となる。   According to this, as described above, the first green sheet to the third green sheet contain the same solid electrolyte, and the adhesive layer for pressure bonding them is an adhesive layer made of the same solid electrolyte. The problem of reactivity between them can be reduced. Therefore, they can be fired at an appropriate firing temperature at which sintering can proceed. As a result, since the connection resistance at the connection interface between each electrode and the solid electrolyte can be reduced, a high performance all solid state battery can be manufactured.

以下、本発明によるセラミックス構造体の製造方法の各実施形態について図面を参照しながら説明する。
<第1実施形態>
先ず、本発明の第1実施形態に係るセラミックス構造体の製造方法と、その製造方法によって製造されるセラミックス構造体について説明する。このセラミックス構造体は、全固体型リチウム二次電池を構成する。しかしながら、本発明によるセラミックス構造体の製造方法は、全固体型リチウム二次電池以外の全固体型電池のみならず、同様のセラミックス構造体を使用する電池以外の装置を製造する場合にも当然適用することができる。
Embodiments of a method for manufacturing a ceramic structure according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
<First Embodiment>
First, the manufacturing method of the ceramic structure which concerns on 1st Embodiment of this invention, and the ceramic structure manufactured by the manufacturing method are demonstrated. This ceramic structure constitutes an all-solid-type lithium secondary battery. However, the method for manufacturing a ceramic structure according to the present invention is naturally applicable not only to manufacturing all solid state batteries other than all solid state lithium secondary batteries, but also to devices other than batteries using the same ceramic structure. can do.

(構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係るセラミックス構造体の製造方法によって製造される全固体型リチウム二次電池10の断面図である。全固体型リチウム二次電池10は、固体電解質構造体(セラミックス構造体)20と、正極集電極31及び負極集電極32を備えている。
(Constitution)
FIG. 1 is a cross-sectional view of an all solid-state lithium secondary battery 10 manufactured by the method for manufacturing a ceramic structure according to the first embodiment of the present invention. The all solid-state lithium secondary battery 10 includes a solid electrolyte structure (ceramic structure) 20, a positive electrode collector 31, and a negative electrode collector 32.

固体電解質構造体20は、緻密体21と、正極側多孔層22と、負極側多孔層23と、を備えている。本例において、緻密体21と、正極側多孔層22と、負極側多孔層23とは、焼成により一体化されている。   The solid electrolyte structure 20 includes a dense body 21, a positive electrode side porous layer 22, and a negative electrode side porous layer 23. In this example, the dense body 21, the positive electrode side porous layer 22, and the negative electrode side porous layer 23 are integrated by firing.

緻密体21は、固体電解質(リチウムイオンを移動させることが可能な固体電解質)を含有するセラミックスからなる。緻密体は薄板体である。緻密体21の平面視における形状は、固体電解質構造体20の斜視図である図2に示したように円形である。即ち、緻密体21は円盤形状を有している。なお、図1は図2の1−1線に沿った平面にて固体電解質構造体20を切断した断面(正極集電極31及び負極集電極32を除く。)に対応している。   The dense body 21 is made of a ceramic containing a solid electrolyte (a solid electrolyte capable of moving lithium ions). The dense body is a thin plate body. The shape of the dense body 21 in a plan view is circular as shown in FIG. 2, which is a perspective view of the solid electrolyte structure 20. That is, the dense body 21 has a disk shape. 1 corresponds to a cross section (excluding the positive electrode collector 31 and the negative electrode collector 32) obtained by cutting the solid electrolyte structure 20 along a plane along line 1-1 in FIG.

緻密体21の厚みは、好ましくは5〜100μm、更に好ましくは5〜50μmである。緻密体21は所定の小さい気孔率を有している。緻密体21の気孔率は、水銀圧入法により測定した場合、5〜20%である。である。従って、緻密体21は、緻密ではあるが、その上面と下面とを実質的に連通する微細な経路(液体が通過可能な経路)を備えている。緻密体21の材質及び製造方法等は後に詳述する。   The thickness of the dense body 21 is preferably 5 to 100 μm, more preferably 5 to 50 μm. The dense body 21 has a predetermined small porosity. The porosity of the dense body 21 is 5 to 20% when measured by a mercury intrusion method. It is. Accordingly, the dense body 21 is provided with a fine path (path through which liquid can pass) that substantially communicates the upper surface and the lower surface, although it is dense. The material and manufacturing method of the dense body 21 will be described in detail later.

正極側多孔層22は、緻密体21に含有される固体電解質と同一の固体電解質を含有するセラミックスからなる。正極側多孔層22は薄板体である。正極側多孔層22の平面視における形状は、図1及び図2に示したように、緻密体21の平面視における形状と同一の円形である。即ち、正極側多孔層22は、緻密体21と同様の円盤形状を有している。正極側多孔層22の厚みは、好ましくは10μm〜1mm、更に好ましくは50〜500μmである。正極側多孔層22は、緻密体21の上面(緻密体21の一方の表面)に焼成により一体的に形成されている。なお、正極側多孔層22の緻密体21と接していない側の表面を「正極側多孔層22の露呈面」とも称呼する。   The positive electrode side porous layer 22 is made of a ceramic containing the same solid electrolyte as the solid electrolyte contained in the dense body 21. The positive electrode side porous layer 22 is a thin plate. The shape of the positive electrode side porous layer 22 in plan view is the same circle as the shape of the dense body 21 in plan view as shown in FIGS. 1 and 2. That is, the positive electrode side porous layer 22 has the same disk shape as the dense body 21. The thickness of the positive electrode side porous layer 22 is preferably 10 μm to 1 mm, more preferably 50 to 500 μm. The positive electrode side porous layer 22 is integrally formed on the upper surface of the dense body 21 (one surface of the dense body 21) by firing. The surface of the positive electrode side porous layer 22 on the side not in contact with the dense body 21 is also referred to as “exposed surface of the positive electrode side porous layer 22”.

正極側多孔層22は、緻密体21よりも相当に大きい気孔率を有している。正極側多孔層22の気孔率は、例えば、水銀圧入法により測定した場合、10〜70体積%であることが好ましく、30〜60体積%であることが更に好ましい。従って、正極側多孔層22は、内部に微細な細孔(気孔、空孔)22aを多数備えている。その結果、正極側多孔層22は、細孔22aに何も充填されていない状態において、その上面と下面とを実質的に連通する経路を備えている。正極側多孔層22は、全固体型リチウム二次電池10の正極を構成する第1活物質22bを備えている。第1活物質22bは微粒子であり、細孔22a内に充填(担持)されている。これにより、正極側多孔層22は全固体型リチウム二次電池10の正極を構成している。正極側多孔層22及び第1活物質22bの材質及び製造方法等は後に詳述する。   The positive electrode-side porous layer 22 has a porosity that is considerably larger than that of the dense body 21. The porosity of the positive electrode-side porous layer 22 is preferably 10 to 70% by volume, and more preferably 30 to 60% by volume, for example, when measured by a mercury intrusion method. Therefore, the positive electrode-side porous layer 22 has a large number of fine pores (pores, holes) 22a therein. As a result, the positive electrode-side porous layer 22 has a path that substantially communicates the upper surface and the lower surface in a state where nothing is filled in the pores 22a. The positive electrode-side porous layer 22 includes a first active material 22 b that constitutes the positive electrode of the all solid-state lithium secondary battery 10. The first active material 22b is fine particles, and is filled (supported) in the pores 22a. Thus, the positive electrode-side porous layer 22 constitutes the positive electrode of the all solid-state lithium secondary battery 10. The materials and manufacturing methods of the positive electrode side porous layer 22 and the first active material 22b will be described in detail later.

負極側多孔層23は、緻密体21に含有される固体電解質と同一の固体電解質を含有するセラミックスからなる。負極側多孔層23は薄板体である。負極側多孔層23の平面視における形状は、図1及び図2に示したように、緻密体21の平面視における形状と同一の円形である。即ち、負極側多孔層23は、緻密体21及び正極側多孔層22と同様の円盤形状を有している。負極側多孔層23の厚みは、好ましくは10μm〜1mm、更に好ましくは50〜500μmである。負極側多孔層23は、緻密体21の下面(緻密体21の他方の表面、即ち、正極側多孔層22が形成されている面と反対側の面)に焼成により一体的に形成されている。従って、緻密体21は、互いに対向する負極側多孔層23と正極側多孔層22との間に挟まれている。換言すると、固体電解質構造体20は、負極側多孔層23と、緻密体21と、正極側多孔層22と、がこの順に積層された積層体である。なお、負極側多孔層23の緻密体21と接していない側の表面を「負極側多孔層23の露呈面」とも称呼する。   The negative electrode side porous layer 23 is made of ceramics containing the same solid electrolyte as the solid electrolyte contained in the dense body 21. The negative electrode side porous layer 23 is a thin plate. The shape of the negative electrode side porous layer 23 in plan view is the same circle as the shape of the dense body 21 in plan view as shown in FIGS. 1 and 2. That is, the negative electrode side porous layer 23 has the same disk shape as the dense body 21 and the positive electrode side porous layer 22. The thickness of the negative electrode side porous layer 23 is preferably 10 μm to 1 mm, more preferably 50 to 500 μm. The negative electrode side porous layer 23 is integrally formed by firing on the lower surface of the dense body 21 (the other surface of the dense body 21, that is, the surface opposite to the surface on which the positive electrode side porous layer 22 is formed). . Therefore, the dense body 21 is sandwiched between the negative electrode side porous layer 23 and the positive electrode side porous layer 22 facing each other. In other words, the solid electrolyte structure 20 is a laminate in which the negative electrode side porous layer 23, the dense body 21, and the positive electrode side porous layer 22 are laminated in this order. The surface of the negative electrode side porous layer 23 that is not in contact with the dense body 21 is also referred to as “exposed surface of the negative electrode side porous layer 23”.

負極側多孔層23は、正極側多孔層22と略同一の気孔率を有している。従って、負極側多孔層23は、内部に微細な気孔(空孔)23aを多数備えている。その結果、負極側多孔層23は、細孔23aに何も充填されていない状態において、その上面と下面とを実質的に連通する経路を備えている。負極側多孔層23は、全固体型リチウム二次電池10の負極を構成する第2活物質23bを備えている。第2活物質23bは微粒子であり、細孔23a内に充填(担持)されている。これにより、負極側多孔層23は全固体型リチウム二次電池10の負極を構成している。負極側多孔層23及び第2活物質23bの材質及び製造方法等は後に詳述する。   The negative electrode side porous layer 23 has substantially the same porosity as the positive electrode side porous layer 22. Therefore, the negative electrode side porous layer 23 includes a large number of fine pores (holes) 23a therein. As a result, the negative electrode-side porous layer 23 has a path that substantially communicates the upper surface and the lower surface in a state where nothing is filled in the pores 23a. The negative electrode-side porous layer 23 includes a second active material 23 b that constitutes the negative electrode of the all solid-state lithium secondary battery 10. The second active material 23b is fine particles, and is filled (supported) in the pores 23a. As a result, the negative electrode-side porous layer 23 constitutes the negative electrode of the all solid-state lithium secondary battery 10. The material and manufacturing method of the negative electrode side porous layer 23 and the second active material 23b will be described in detail later.

正極側多孔層22の上面(露呈面)には、図1に示したように、正極集電極31が形成されている。正極集電極31は金属膜である。
負極側多孔層23の下面(露呈面)には、図1に示したように、負極集電極32が形成されている。負極集電極32は金属膜である。
正極集電極31及び負極集電極32の材質及び製造方法等は後に詳述する。
As shown in FIG. 1, a positive electrode collecting electrode 31 is formed on the upper surface (exposed surface) of the positive electrode side porous layer 22. The positive electrode collecting electrode 31 is a metal film.
As shown in FIG. 1, a negative electrode collecting electrode 32 is formed on the lower surface (exposed surface) of the negative electrode side porous layer 23. The negative electrode collecting electrode 32 is a metal film.
The materials and manufacturing methods of the positive electrode collector 31 and the negative electrode collector 32 will be described in detail later.

(放電作用,充電作用)
この全固体型リチウム二次電池10は、正極集電極31と負極集電極32との間に図示しない電気負荷が接続されると、負極側多孔層23の第2活物質23bからリチウムイオンが脱離し、同時に電子が負極集電極32を介して電気負荷に供給される。放出されたリチウムイオンは、緻密体21内を移動し正極側多孔層22に到達する。このとき、電気負荷及び正極集電極31を介して供給される電子と緻密体21内を移動してきたリチウムイオンとが結合してリチウムとなり、正極側多孔層22の第1活物質22b内に挿入される。以上が、放電時における全固体型リチウム二次電池10の作用である。なお、充電時においては、上記各物質が上述の動きと逆の動きを行う。その結果、正極側多孔層22内のリチウムはリチウムイオンとなり、緻密体21を通して負極側多孔層23へと移動する。
(Discharging action, charging action)
In the all solid-state lithium secondary battery 10, when an electric load (not shown) is connected between the positive electrode collector 31 and the negative electrode collector 32, lithium ions are removed from the second active material 23 b of the negative electrode side porous layer 23. At the same time, electrons are supplied to the electric load via the negative electrode collecting electrode 32. The released lithium ions move in the dense body 21 and reach the positive electrode-side porous layer 22. At this time, the electrons supplied through the electrical load and the positive electrode collector 31 and the lithium ions moving in the dense body 21 are combined to form lithium, which is inserted into the first active material 22 b of the positive electrode side porous layer 22. Is done. The above is the operation of the all solid-state lithium secondary battery 10 during discharge. In addition, at the time of charge, each said substance performs the reverse movement to the above-mentioned movement. As a result, lithium in the positive electrode side porous layer 22 becomes lithium ions and moves to the negative electrode side porous layer 23 through the dense body 21.

(固体電解質構造体20の製造方法)
次に、上記のように構成される固体電解質構造体(セラミックス構造体)20の製造方法について説明する。
<1.準備工程>
<1−1.活物質分散液体(微粒子分散液体)の準備工程>
<1−1−1.第1微粒子分散液体準備工程(第1活物質分散液体準備工程)>
先ず、正極側多孔層22(正極側多孔層22の細孔22a)に充填される第1活物質(第1微粒子)の溶液(第1活物質分散液体、第1微粒子分散液体)を作製する。具体的に述べると、固相合成法や液相合成法により作製した第1活物質を粉砕して微粉末を得て、その微粉末を有機系溶剤(例えば、アルコール)、水系溶剤及び純水等に混合することにより、第1活物質の微粒子を分散させた第1活物質分散液体を作製する。これに代え、ゾルゲル法において用いられる手法の一部を利用して第1活物質を合成し、緻密体21の細孔よりも大きい粒径まで成長させた後、その反応溶液をそのまま第1活物質分散液体として使用してもよい。なお、場合により、第1活物質の分散性を向上させるために、溶液のpHを調整したり、及び/又は、界面活性剤を第1活物質分散液体に混入させたりしてもよい。
(Method for producing solid electrolyte structure 20)
Next, a method for manufacturing the solid electrolyte structure (ceramic structure) 20 configured as described above will be described.
<1. Preparation process>
<1-1. Preparation process of active material dispersion liquid (fine particle dispersion liquid)>
<1-1-1. First Fine Particle Dispersion Liquid Preparation Step (First Active Material Dispersion Liquid Preparation Step)>
First, a first active material (first fine particle) solution (first active material dispersion liquid, first fine particle dispersion liquid) filled in the positive electrode side porous layer 22 (the pores 22a of the positive electrode side porous layer 22) is prepared. . Specifically, the first active material produced by the solid phase synthesis method or the liquid phase synthesis method is pulverized to obtain a fine powder, and the fine powder is used as an organic solvent (for example, alcohol), an aqueous solvent, and pure water. Etc. to produce a first active material dispersion liquid in which fine particles of the first active material are dispersed. Instead, the first active material is synthesized by utilizing a part of the technique used in the sol-gel method and grown to a particle size larger than the pores of the dense body 21, and then the reaction solution is used as it is for the first active material. It may be used as a substance dispersion liquid. In some cases, in order to improve the dispersibility of the first active material, the pH of the solution may be adjusted and / or a surfactant may be mixed into the first active material dispersion liquid.

第1活物質分散液体は、後に説明する第1充填実施工程において正極側多孔層22の露呈面から負極側多孔層23の露呈面まで通過させられたとき、第1活物質が正極側多孔層22を通過するが緻密体21を通過することができないように、且つ、第1活物質を除く溶媒等の液体は正極側多孔層22、緻密体21及び負極側多孔層23の総てを通過することができるように、調整される。具体的には、第1活物質分散溶液中の第1活物質を含む粒子の大きさが正極側多孔層22の細孔よりも小さく、緻密体21の細孔よりは大きくなるように第1活物質分散溶液が調整される。   When the first active material dispersion liquid is passed from the exposed surface of the positive electrode side porous layer 22 to the exposed surface of the negative electrode side porous layer 23 in the first filling step described later, the first active material is transferred to the positive electrode side porous layer. The liquid such as the solvent excluding the first active material passes through all of the positive electrode-side porous layer 22, the dense body 21, and the negative electrode-side porous layer 23 so that it passes through the dense body 21 but cannot pass through the dense body 21. Adjusted to be able to. Specifically, the first active material dispersion solution includes a first active material dispersion solution in which the first active material is smaller in size than the positive electrode-side porous layer 22 and larger than the dense body 21. An active material dispersion solution is prepared.

<1−1−2.第2微粒子分散液体準備工程>
更に、負極側多孔層23(負極側多孔層23の細孔23a)に充填される第2活物質(第2微粒子)の溶液(第2活物質分散液体、第2微粒子分散液体)を作製する。第2活物質分散液体の作製方法は第1活物質作製方法と同様である。
<1-1-2. Second fine particle dispersion liquid preparation step>
Further, a solution (second active material dispersion liquid, second particle dispersion liquid) of the second active material (second fine particles) filled in the negative electrode side porous layer 23 (the pores 23a of the negative electrode side porous layer 23) is prepared. . The method for producing the second active material dispersion liquid is the same as the method for producing the first active material.

第2活物質分散液体は、後に説明する第2充填実施工程において負極側多孔層23の露呈面から正極側多孔層22の露呈面まで通過させられたとき、第2活物質が負極側多孔層23を通過するが緻密体21を通過することができないように、且つ、第2活物質を除く溶媒等の液体は負極側多孔層23、緻密体21及び正極側多孔層22の総てを通過することができるように、調整される。具体的には、第2活物質分散溶液において第2活物質を含む粒子の大きさが負極側多孔層23の細孔よりも小さく、緻密体21の細孔よりは大きくなるように第2活物質分散溶液が調整される。   When the second active material dispersion liquid is passed from the exposed surface of the negative electrode side porous layer 23 to the exposed surface of the positive electrode side porous layer 22 in a second filling step described later, the second active material is negative electrode side porous layer. The liquid such as the solvent excluding the second active material passes through all of the negative electrode side porous layer 23, the dense body 21, and the positive electrode side porous layer 22 so as to pass through the dense body 21 but not through the dense body 21. Adjusted to be able to. Specifically, in the second active material dispersion solution, the size of the particles containing the second active material is smaller than the pores of the negative electrode-side porous layer 23 and larger than the pores of the dense body 21. A substance dispersion solution is prepared.

<1−2.充填前固体電解質構造体準備工程>
<1−2−1.グリーンシート作製工程>
次に、正極側多孔層22及び負極側多孔層23のそれぞれに第1活物質及び第2活物質が充填される前の固体電解質構造体(セラミックス構造体)を準備する。この状態の固体電解質構造体20は、本明細書において、単に「充填前構造体」とも称呼される。
<1-2. Pre-filling solid electrolyte structure preparation process>
<1-2-1. Green sheet production process>
Next, a solid electrolyte structure (ceramic structure) before the first active material and the second active material are filled in each of the positive electrode side porous layer 22 and the negative electrode side porous layer 23 is prepared. In this specification, the solid electrolyte structure 20 in this state is also simply referred to as “pre-fill structure”.

より具体的に述べると、上記緻密体21に含有される特定の固体電解質の材料のみを含み且つ造孔剤を含有しない第1グリーンシート(セラミックグリーンシート)21Aを準備する(図3を参照。)。第1グリーンシート21Aは後に緻密体21となる。   More specifically, a first green sheet (ceramic green sheet) 21A containing only a specific solid electrolyte material contained in the dense body 21 and not containing a pore forming agent is prepared (see FIG. 3). ). The first green sheet 21A will become the dense body 21 later.

次に、第1グリーンシート21Aに含有された特定の固体電解質の材料を含有するグリーンシートに造孔剤を50体積%以上、より好ましくは100体積%以上(固体電解質の体積に対する造孔剤の体積の比が1以上、より好ましくは2以上)の割合で含有させた第2グリーンシート(セラミックグリーンシート)22Aを準備する(図3を参照。)。第2グリーンシート22Aは後に正極側多孔層22となる。   Next, a pore forming agent is added to the green sheet containing the specific solid electrolyte material contained in the first green sheet 21A by 50% by volume or more, more preferably 100% by volume or more (of the pore forming agent relative to the volume of the solid electrolyte). A second green sheet (ceramic green sheet) 22A containing a volume ratio of 1 or more, more preferably 2 or more is prepared (see FIG. 3). The second green sheet 22A later becomes the positive electrode-side porous layer 22.

同様に、第1グリーンシート21Aに含有された特定の固体電解質の材料を含有するグリーンシートに造孔剤を50体積%以上(より好ましくは100体積%以上)の割合で含有させた第3グリーンシート(セラミックグリーンシート)23Aを準備する(図3を参照。)。第3グリーンシート23Aは後に負極側多孔層23となる。   Similarly, a third green in which a pore forming agent is contained in a proportion of 50% by volume or more (more preferably 100% by volume or more) in a green sheet containing a specific solid electrolyte material contained in the first green sheet 21A. A sheet (ceramic green sheet) 23A is prepared (see FIG. 3). The third green sheet 23 </ b> A later becomes the negative electrode side porous layer 23.

第1〜第3グリーンシートは、周知の方法により作製される。例えば、上記固体電解質の粉末を準備し、これにバインダ、溶剤、分散剤及び可塑剤(更に、第2グリーンシート22A及び第3グリーンシート23Aの場合には上述した造孔剤)等を所望の組成に調合してスラリーを作製する。その後、このスラリーに対して脱泡処理し、更に、ドクターブレード法及びリバースロールコーター法等の周知のシート成形法を利用してセラミックグリーンシートを作製する。   The first to third green sheets are produced by a known method. For example, a powder of the above solid electrolyte is prepared, and a binder, a solvent, a dispersant, and a plasticizer (and the pore forming agent described above in the case of the second green sheet 22A and the third green sheet 23A) are desired. A slurry is prepared by blending into a composition. Thereafter, the slurry is defoamed, and a ceramic green sheet is produced using a known sheet forming method such as a doctor blade method and a reverse roll coater method.

なお、緻密体21の厚さが厚いほど緻密体21のインピーダンスが大きくなる。従って、後に緻密体21となる第1グリーンシート21Aは極力薄いことが望ましい。具体的には、第1グリーンシート21Aの厚さは、特に限定されるものではないが、100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることが更に好ましい。   Note that the impedance of the dense body 21 increases as the thickness of the dense body 21 increases. Therefore, it is desirable that the first green sheet 21A to be the dense body 21 later be as thin as possible. Specifically, the thickness of the first green sheet 21A is not particularly limited, but is preferably 100 μm or less, and more preferably 50 μm or less.

一方、正極側多孔層22及び負極側多孔層23は、何れも全固体型リチウム二次電池10の電極となる。全固体型リチウム二次電池10の電池の容量は、これらの多孔層の電極(正極側多孔層22及び負極側多孔層23)に充填されている活物質の量が多いほと大きくなる。また、正極側多孔層22及び負極側多孔層23は、各厚さが厚いほどより多くの活物質を保持することができる。以上から、後に正極側多孔層22となる第2グリーンシート22A及び後に負極側多孔層23となる第3グリーンシート23Aは、極力厚いことが望ましい。具体的には、第2グリーンシート22A及び第3グリーンシート23Aの各厚さは、特に限定されるものではないが、10μm以上であることが好ましく、50μm以上であることが更に好ましい。   On the other hand, the positive electrode side porous layer 22 and the negative electrode side porous layer 23 are both electrodes of the all solid-state lithium secondary battery 10. The battery capacity of the all-solid-state lithium secondary battery 10 increases as the amount of the active material filled in the electrodes (the positive electrode side porous layer 22 and the negative electrode side porous layer 23) of these porous layers increases. Moreover, the positive electrode side porous layer 22 and the negative electrode side porous layer 23 can hold | maintain more active materials, so that each thickness is thick. From the above, it is desirable that the second green sheet 22A to be the positive electrode-side porous layer 22 later and the third green sheet 23A to be the negative electrode-side porous layer 23 later be as thick as possible. Specifically, the thicknesses of the second green sheet 22A and the third green sheet 23A are not particularly limited, but are preferably 10 μm or more, and more preferably 50 μm or more.

<1−2−2.加圧接着工程>
次に、第1グリーンシート21Aの上面及び下面、第2グリーンシート22Aの下面、並びに、第3グリーンシート23Aの上面に、接着層(接着剤からなる層、接着ペースト)をスクリーン印刷により形成する。この接着層の主成分は、第1グリーンシート21Aに含有された(従って、第2グリーンシート22A及び第3グリーンシート23Aにも含有されている)特定の固体電解質の材料である。接着層は、この固体電解質の材料にバインダ及び溶剤を加えたものを混練することにより作製される。この接着層の上記スクリーン印刷には、スクリーン印刷用製版が使用される。スクリーン印刷された接着層は、各グリーンシートと共にオーブン内にて加熱され乾燥させられる。
<1-2-2. Pressure bonding process>
Next, an adhesive layer (adhesive layer, adhesive paste) is formed by screen printing on the upper and lower surfaces of the first green sheet 21A, the lower surface of the second green sheet 22A, and the upper surface of the third green sheet 23A. . The main component of the adhesive layer is a specific solid electrolyte material contained in the first green sheet 21A (and thus also contained in the second green sheet 22A and the third green sheet 23A). The adhesive layer is produced by kneading a material obtained by adding a binder and a solvent to the solid electrolyte material. For the screen printing of the adhesive layer, a screen printing plate making is used. The screen-printed adhesive layer is heated in an oven with each green sheet and dried.

なお、接着層は、次の積層工程において接合面となる第1〜第3グリーンシート21A〜23Aの各面総てに形成する必要はない。即ち、接着層は、互いに接合する二つの面の何れか一方の面上のみに形成されればよい。従って、例えば、接着層は、第1グリーンシート21Aの上下の両面のみに形成されてもよく、第1グリーンシート21Aの上下の両面には形成されず第2グリーンシート22Aの下面及び第3グリーンシート23Aの上面にのみ形成されてもよい。   In addition, it is not necessary to form the adhesive layer on all the surfaces of the first to third green sheets 21A to 23A that become the bonding surfaces in the next lamination step. That is, the adhesive layer may be formed only on one of the two surfaces that are joined to each other. Therefore, for example, the adhesive layer may be formed only on the upper and lower surfaces of the first green sheet 21A, and is not formed on the upper and lower surfaces of the first green sheet 21A and the lower surface of the second green sheet 22A and the third green sheet. It may be formed only on the upper surface of the sheet 23A.

<1−2−3.積層・加圧工程>
次に、図3に示したように、第1グリーンシート21Aを第2グリーンシート22Aの下面と第3グリーンシート23Aの上面との間に挟むように積層(配置)する。即ち、第3グリーンシート23Aの上面と第1グリーンシート21Aの下面とが接合し、第1グリーンシート21Aの上面と第2グリーンシート22Aの下面とが接合するように、これらのグリーンシートを積層する。これにより、固体電解質構造体(充填前構造体)の前駆体が得られる。
<1-2-3. Lamination / Pressurization process>
Next, as shown in FIG. 3, the first green sheets 21A are stacked (arranged) so as to be sandwiched between the lower surface of the second green sheet 22A and the upper surface of the third green sheet 23A. That is, these green sheets are laminated so that the upper surface of the third green sheet 23A and the lower surface of the first green sheet 21A are bonded, and the upper surface of the first green sheet 21A and the lower surface of the second green sheet 22A are bonded. To do. Thereby, the precursor of a solid electrolyte structure (structure before filling) is obtained.

これらのグリーンシートを積層する際、所定の方法で各グリーンシートの位置決めを行う。例えば、各グリーンシートの4隅に貫通孔を形成しておき、4本の立設したガイドピンが各グリーンシートの対応する貫通孔を貫通するように、これらのグリーンシートを積層する。代替として、各グリーンシートにマーカー(目印)を付しておき、積層時にそれらのマーカーが直線上に配置されるようにこれらのグリーンシートを積層する。これにより、積層した際の各グリーンシートの相対的な位置ずれを抑制することができる。その後、積層されたる第1〜第3グリーンシート21A〜23Aを加圧し、それらを互いに接着(加圧接着)させる。   When laminating these green sheets, each green sheet is positioned by a predetermined method. For example, through holes are formed at the four corners of each green sheet, and these green sheets are stacked so that four standing guide pins penetrate the corresponding through holes of each green sheet. As an alternative, markers (marks) are attached to each green sheet, and these green sheets are stacked so that the markers are arranged on a straight line during stacking. Thereby, the relative position shift of each green sheet at the time of lamination | stacking can be suppressed. Thereafter, the stacked first to third green sheets 21A to 23A are pressurized and bonded to each other (pressure bonding).

<1−2−4.焼成工程>
このように積層された第1〜第3グリーンシート21A〜23A(固体電解質構造体(セラミックス構造体)の前駆体)を所定の焼成温度にて一体焼成する。焼成温度及び焼成時間は、第1〜第3グリーンシート21A〜23Aの焼結が十分に進行する温度(例えば、1090℃、2時間)に設定する。この結果、図4に示したように、第1グリーンシート21Aは緻密体21となる。また、この焼成過程において造孔剤が分解且つ消失する。その結果、第2グリーンシート22Aは細孔22aを有する正極側多孔層22(第1活物質充填前正極側多孔層22)となり、第3グリーンシート23Aは細孔23aを有する負極側多孔層23(第2活物質充填前負極側多孔層23)となる。以上により、図2に示した固体電解質構造体20と同形の充填前構造体20Bが作製・準備される。
<1-2-4. Firing step>
The first to third green sheets 21A to 23A (precursor of the solid electrolyte structure (ceramic structure)) laminated in this way are integrally fired at a predetermined firing temperature. The firing temperature and firing time are set to a temperature at which the sintering of the first to third green sheets 21A to 23A sufficiently proceeds (for example, 1090 ° C., 2 hours). As a result, the first green sheet 21A becomes a dense body 21 as shown in FIG. In addition, the pore-forming agent is decomposed and disappears during this firing process. As a result, the second green sheet 22A becomes the positive electrode side porous layer 22 (the positive electrode side porous layer 22 before filling the first active material) having the pores 22a, and the third green sheet 23A has the negative electrode side porous layer 23 having the pores 23a. (The negative electrode side porous layer 23 before filling the second active material). Thus, the pre-filling structure 20B having the same shape as the solid electrolyte structure 20 shown in FIG. 2 is prepared and prepared.

なお、焼成後において充填前構造体20Bに反り或いはウネリ等の歪みが存在する場合、重り等により充填前構造体20Bに力(圧力)を加えながら充填前構造体20Bを加熱し、再度焼成温度付近の温度まで充填前構造体20Bの温度を上昇させる。これにより、歪みを修正することができる。   In addition, when warping or distortion such as undulation is present in the pre-filling structure 20B after firing, the pre-filling structure 20B is heated while applying force (pressure) to the pre-filling structure 20B by a weight or the like, and then fired again. The temperature of the pre-filling structure 20B is increased to a nearby temperature. Thereby, distortion can be corrected.

<2.第1配置工程>
次に、図5、図6の(A)及び図6の(B)に示した第1容器(第1治具)41及び第2容器(第2治具)42を準備する。
<2. First placement step>
Next, a first container (first jig) 41 and a second container (second jig) 42 shown in FIGS. 5 and 6A and 6B are prepared.

第1容器41は、有底で上面が開放した円筒状の容器である。第1容器41はセラミックス又はテフロン(登録商標)からなる。第1容器41の底部には充填前構造体20Bの直径と同径であり且つ充填前構造体20Bの高さと同じ高さの円柱状凹部41aが形成されている。即ち、この円柱状凹部41aは、充填前構造体20Bを丁度収容することができる形状に形成されている。円柱状凹部41aの底部(底壁)には複数の貫通孔41bが形成されている。貫通孔41bの直径は特に限定されないがここでは1mmである。更に、第1容器41は底壁から下方に円筒状に突出した接続部41cを備えている。接続部41cは、上面が第1容器41の底壁により閉鎖されていて、下面は開放されている。接続部41cの外径は円柱状凹部41aの内径と略同一である。接続部41cの外周は第2容器と密着させるためにOリング41d又はゴム栓等が嵌め込まれている。   The first container 41 is a cylindrical container having a bottom and an open upper surface. The first container 41 is made of ceramics or Teflon (registered trademark). A cylindrical recess 41a having the same diameter as the pre-filling structure 20B and the same height as the pre-filling structure 20B is formed at the bottom of the first container 41. That is, the cylindrical recess 41a is formed in a shape that can just accommodate the pre-filling structure 20B. A plurality of through holes 41b are formed in the bottom (bottom wall) of the cylindrical recess 41a. The diameter of the through hole 41b is not particularly limited, but is 1 mm here. Furthermore, the first container 41 includes a connecting portion 41c that protrudes downward in a cylindrical shape from the bottom wall. The upper surface of the connection part 41c is closed by the bottom wall of the first container 41, and the lower surface is opened. The outer diameter of the connection part 41c is substantially the same as the inner diameter of the cylindrical recess 41a. An O-ring 41d or a rubber plug or the like is fitted on the outer periphery of the connection portion 41c in order to closely contact the second container.

第2容器42は、図5に示したように、有底で上面が開放した円錐台状(三角フラスコ状)の容器であり、ガラス又はプラスチックからなる。第2容器42の上部開口は円形である。その上部開口の内径は、第1容器41の接続部41cのOリング41dの外径もしくはゴム栓の外径より若干小さくなっている。即ち、第1容器41の接続部41cが第2容器42の上部開口部分に嵌め込まれるようになっている。このとき、Oリング41d又はゴム栓より接続部41cの側壁と第2容器42の上部開口部分の内壁とがシールされる。換言すると、第1容器41と第2容器42とは、気密に接続され、且つ、貫通孔41bを介して連通するようになっている。第2容器42は、図5に示したように、その側壁に空気取出し部42aを備えている。空気取出し部42aは管状である。   As shown in FIG. 5, the second container 42 is a truncated cone (conical flask-shaped) container having a bottom and an open upper surface, and is made of glass or plastic. The upper opening of the second container 42 is circular. The inner diameter of the upper opening is slightly smaller than the outer diameter of the O-ring 41d of the connection portion 41c of the first container 41 or the outer diameter of the rubber plug. That is, the connection portion 41 c of the first container 41 is fitted into the upper opening portion of the second container 42. At this time, the side wall of the connection portion 41c and the inner wall of the upper opening portion of the second container 42 are sealed by the O-ring 41d or the rubber plug. In other words, the first container 41 and the second container 42 are connected in an airtight manner and communicate with each other through the through hole 41b. As shown in FIG. 5, the second container 42 includes an air extraction portion 42 a on its side wall. The air extraction part 42a is tubular.

そして、第1配置工程において、第1容器41と第2容器42とを貫通孔41bを介して連通し且つOリング又はゴム栓によって気密に接続する。次に、図6の(A)に示したように、充填前構造体20Bを第1容器41の円柱状凹部41aに挿入・配置する。このとき、正極側多孔層22が緻密体21より上方に位置し且つ充填前構造体20Bの露呈面(この場合、負極側多孔層23の下面である露呈面)が第1容器41の貫通孔41bを覆うように、充填前構造体20Bを第1容器41内に配置する。   In the first arrangement step, the first container 41 and the second container 42 are communicated with each other through the through hole 41b and are hermetically connected by an O-ring or a rubber plug. Next, as shown in FIG. 6A, the pre-filling structure 20 </ b> B is inserted and disposed in the cylindrical recess 41 a of the first container 41. At this time, the positive electrode-side porous layer 22 is located above the dense body 21 and the exposed surface of the structure 20B before filling (in this case, the exposed surface that is the lower surface of the negative electrode-side porous layer 23) is the through-hole of the first container 41. The pre-filling structure 20B is arranged in the first container 41 so as to cover 41b.

<3.第1充填実施工程>
次に、図6の(A)に示したように、準備しておいた第1活物質分散液体(第1微粒子分散液体)SOL1を第1容器41に注ぐ。これにより、充填前構造体20Bの正極側多孔層22の露呈面である正極側多孔層22の上面が、第1活物質分散液体SOL1内に露呈される。このとき、充填前構造体20Bの正極側多孔層22と接していない表面である同充填前構造体20Bの露呈面(この場合、負極側多孔層23の下面である負極側多孔層23の露呈面)の一部が貫通孔41bを介して第2容器42内の空間に露呈される。なお、充填前構造体20Bの負極側多孔層23と円柱状凹部41aの側壁又は底面との間にOリング等のシール部材を介在させ、第1活物質分散液体SOL1が充填前構造体20Bの側面と円柱状凹部41aの側壁との間を通過して貫通孔41bへと流れないようにしておく。
<3. First filling step>
Next, as shown in FIG. 6A, the prepared first active material dispersion liquid (first fine particle dispersion liquid) SOL <b> 1 is poured into the first container 41. Thereby, the upper surface of the positive electrode side porous layer 22 that is the exposed surface of the positive electrode side porous layer 22 of the structure 20B before filling is exposed in the first active material dispersion liquid SOL1. At this time, the exposed surface of the structure 20B before filling, which is the surface not in contact with the positive electrode-side porous layer 22 of the structure 20B before filling (in this case, exposure of the negative electrode-side porous layer 23 which is the lower surface of the negative electrode-side porous layer 23) Part of the surface is exposed to the space in the second container 42 through the through hole 41b. A seal member such as an O-ring is interposed between the negative electrode-side porous layer 23 of the pre-filling structure 20B and the side wall or bottom surface of the cylindrical recess 41a, so that the first active material dispersion liquid SOL1 is contained in the pre-filling structure 20B. It does not flow between the side surface and the side wall of the cylindrical recess 41a so as to flow into the through hole 41b.

この状態において、第2容器42の空気取出し部42aを図示しないポンプ(減圧装置)に接続し、このポンプを駆動して第2容器42内の気圧を低下させる。即ち、第2容器42内を真空化する。換言すると、正極側多孔層22の露呈面側と充填前構造体20Bの下面側(この場合、負極側多孔層23の露呈面側)との間に圧力差を生じさせる。これにより、第1活物質分散液体SOL1は、正極側多孔層22の露呈面(上面)から充填前構造体20Bの下面(この場合、負極側多孔層23の下面である負極側多孔層23の露呈面)まで、正極側多孔層22、緻密体21及び負極側多孔層23を経由して通過する。   In this state, the air extraction part 42a of the second container 42 is connected to a pump (decompression device) (not shown), and this pump is driven to lower the atmospheric pressure in the second container 42. That is, the inside of the second container 42 is evacuated. In other words, a pressure difference is generated between the exposed surface side of the positive electrode side porous layer 22 and the lower surface side of the structure 20B before filling (in this case, the exposed surface side of the negative electrode side porous layer 23). As a result, the first active material dispersion liquid SOL1 flows from the exposed surface (upper surface) of the positive electrode side porous layer 22 to the lower surface of the structure 20B before filling (in this case, the negative electrode side porous layer 23, which is the lower surface of the negative electrode side porous layer 23). It passes through the positive electrode side porous layer 22, the dense body 21, and the negative electrode side porous layer 23 until the exposed surface).

このとき、第1活物質分散液体SOL1に分散された第1活物質は、正極側多孔層22の露呈面から細孔22aを通過して緻密体21の上面(緻密体21と正極側多孔層22との界面、即ち、正極側多孔層22の深部)に到達する。この結果、第1活物質が細孔22a内に充填される。しかし、前述の第1微粒子分散液体準備工程<1−1−1>にて説明したように、第1活物質は緻密体21の細孔を通過できない。従って、第1活物質分散液体SOL1に含まれる第1活物質以外のもの(溶剤等の液体や分散剤等)のみが緻密体21及び負極側多孔層23を通過し、充填前構造体20Bの露呈面である負極側多孔層23の露呈面まで到達する。そして、それらは貫通孔41bを通過し、第2容器42の底部に貯留される。係る状態を所定時間だけ継続することにより、適量の第1活物質を正極側多孔層22(正極側多孔層22の細孔22a内)全体に満遍なく行き渡らせることができる。   At this time, the first active material dispersed in the first active material dispersion liquid SOL1 passes through the pores 22a from the exposed surface of the positive electrode-side porous layer 22, passes through the upper surface of the dense body 21 (the dense body 21 and the positive electrode-side porous layer). 22, that is, the deep part of the positive electrode-side porous layer 22. As a result, the first active material is filled in the pores 22a. However, as described in the first fine particle dispersion liquid preparation step <1-1-1>, the first active material cannot pass through the pores of the dense body 21. Accordingly, only the materials other than the first active material (liquid such as a solvent and dispersant) contained in the first active material dispersion liquid SOL1 pass through the dense body 21 and the negative electrode-side porous layer 23, and the structure 20B before filling. It reaches the exposed surface of the negative electrode-side porous layer 23 that is the exposed surface. Then, they pass through the through hole 41 b and are stored in the bottom of the second container 42. By continuing such a state for a predetermined time, an appropriate amount of the first active material can be spread evenly throughout the positive electrode side porous layer 22 (inside the pores 22a of the positive electrode side porous layer 22).

<4.第1不純物除去工程(正電極−緻密体の界面調整工程)>
次に、第1活物質が正極側多孔層22の細孔内に充填された充填前構造体20B(以下、「半充填構造体」とも称呼する。)を第1容器41から取り出し、その半充填構造体に熱を加える(加熱して昇温する)。これにより、正極側多孔層22(正極側多孔層22の細孔22a)、緻密体21及び負極側多孔層23に充填され且つ未乾燥状態にある前記第1活物質分散液体SOL1に含まれる第1活物質以外の不純物(例えば、溶媒等の有機物等)を除去する。
<4. First Impurity Removal Step (Positive Electrode-Dense Body Interface Adjustment Step)>
Next, the pre-filling structure 20 </ b> B (hereinafter also referred to as “half-filled structure”) in which the first active material is filled in the pores of the positive electrode-side porous layer 22 is taken out from the first container 41, and its half Heat is applied to the filled structure (heating to raise the temperature). As a result, the positive electrode side porous layer 22 (the pores 22a of the positive electrode side porous layer 22), the dense body 21 and the negative electrode side porous layer 23 are filled in the first active material dispersion liquid SOL1 which is in an undried state. 1 Impurities other than the active material (for example, organic substances such as a solvent) are removed.

<5.第2配置工程>
次に、別の第1容器41と、第2容器42と、を準備する。この場合の第1容器41は便宜上「第3容器」とも称呼され、第2容器42は便宜上「第4容器」とも称呼される。そして、第2配置工程においても、第1配置工程と同様、第1容器41と第2容器42とを貫通孔41bを介して連通し且つOリング又はゴム栓によって気密に接続する。
<5. Second placement step>
Next, another first container 41 and a second container 42 are prepared. In this case, the first container 41 is also referred to as a “third container” for convenience, and the second container 42 is also referred to as a “fourth container” for convenience. And also in a 2nd arrangement | positioning process, like the 1st arrangement | positioning process, the 1st container 41 and the 2nd container 42 are connected through the through-hole 41b, and are airtightly connected by an O-ring or a rubber plug.

次に、図6の(A)に示した場合と同様に、上記第1不純物除去工程を経た半充填構造体を、第1容器41の円柱状凹部41aに挿入・配置する。このとき、第1配置工程とは異なり、負極側多孔層23が緻密体21より上方に位置し且つ半充填構造体の下面である半充填構造体の露呈面(この場合、正極側多孔層22の露呈面)が第1容器41の貫通孔41bを覆うように、半充填構造体を第1容器41内に配置する。   Next, similarly to the case shown in FIG. 6A, the half-filled structure that has undergone the first impurity removal step is inserted and disposed in the cylindrical recess 41 a of the first container 41. At this time, unlike the first arrangement step, the negative-side porous layer 23 is located above the dense body 21 and the exposed surface of the half-filled structure which is the lower surface of the half-filled structure (in this case, the positive-side porous layer 22 The semi-filled structure is disposed in the first container 41 so that the exposed surface of the first container 41 covers the through hole 41 b of the first container 41.

<6.第2充填実施工程>
次に、準備しておいた第2活物質分散液体(第2微粒子分散液体)SOL2を第1容器41に注ぐ。これにより、半充填構造体の負極側多孔層23の露呈面(負極側多孔層23の上面)が、第2活物質分散液体SOL2内に露呈される。このとき、半充填構造体の負極側多孔層23と接していない表面である同半充填構造体の露呈面(この場合、正極側多孔層22の下面である正極側多孔層22の露呈面)の一部が貫通孔41bを介して第2容器42内の空間に露呈される。なお、半充填構造体の正極側多孔層22と円柱状凹部41aの側壁又は底面との間にOリング等のシール部材を介在させ、第2活物質分散液体SOL2が半充填構造体の側面と円柱状凹部41aの側壁との間を通過して貫通孔41bへと流れないようにしておく。
<6. Second filling step>
Next, the prepared second active material dispersion liquid (second fine particle dispersion liquid) SOL2 is poured into the first container 41. Thereby, the exposed surface of the negative electrode side porous layer 23 of the half-filled structure (the upper surface of the negative electrode side porous layer 23) is exposed in the second active material dispersion liquid SOL2. At this time, the exposed surface of the half-filled structure that is a surface not in contact with the negative-electrode-side porous layer 23 of the half-filled structure (in this case, the exposed surface of the positive-electrode-side porous layer 22 that is the lower surface of the positive-electrode-side porous layer 22) Is exposed to the space in the second container 42 through the through hole 41b. A seal member such as an O-ring is interposed between the positive electrode-side porous layer 22 of the half-filled structure and the side wall or bottom surface of the cylindrical recess 41a so that the second active material dispersion liquid SOL2 is disposed on the side surface of the half-filled structure. It passes between the side walls of the cylindrical recess 41a so as not to flow into the through hole 41b.

この状態において、第2容器42の空気取出し部42aを図示しないポンプ(減圧装置)に接続し、このポンプを駆動して第2容器42内の気圧を低下させる。即ち、第2容器42内を真空化する。換言すると、負極側多孔層23の露呈面側と半充填構造体の下面側(この場合、正極側多孔層22の露呈面側)との間に圧力差を生じさせる。これにより、第2活物質分散液体SOL2は、負極側多孔層23の露呈面(上面)から半充填構造体の下面(この場合、正極側多孔層22の下面である正極側多孔層22の露呈面)まで、負極側多孔層23、緻密体21及び正極側多孔層22を経由して通過する。   In this state, the air extraction part 42a of the second container 42 is connected to a pump (decompression device) (not shown), and this pump is driven to lower the atmospheric pressure in the second container 42. That is, the inside of the second container 42 is evacuated. In other words, a pressure difference is generated between the exposed surface side of the negative electrode side porous layer 23 and the lower surface side of the half-filled structure (in this case, the exposed surface side of the positive electrode side porous layer 22). Thus, the second active material dispersion liquid SOL2 is exposed from the exposed surface (upper surface) of the negative electrode side porous layer 23 to the lower surface of the half-filled structure (in this case, the positive electrode side porous layer 22 which is the lower surface of the positive electrode side porous layer 22). Through the negative electrode side porous layer 23, the dense body 21 and the positive electrode side porous layer 22.

このとき、第2活物質分散液体SOL2に分散された第2活物質は、負極側多孔層23の露呈面から細孔23aを通過して緻密体21の上面(緻密体21と負極側多孔層23との界面、即ち、負極側多孔層23の深部)に到達する。この結果、第2活物質が細孔23a内に充填される。しかし、前述の第2微粒子分散液体準備工程<1−1−2>にて説明したように、第2活物質は緻密体21の細孔を通過できない。従って、第2活物質分散液体SOL2に含まれる第2活物質以外のもの(溶剤等の液体や分散剤等)のみが緻密体21及び正極側多孔層22を通過し、半充填構造体の露呈面である正極側多孔層22の露呈面まで到達する。そして、それらは貫通孔41bを通過し、第2容器42の底部に貯留される。係る状態を所定時間だけ継続することにより、適量の第2活物質を負極側多孔層23(負極側多孔層23の細孔23a内)全体に満遍なく行き渡らせることができる。   At this time, the second active material dispersed in the second active material dispersion liquid SOL2 passes through the pores 23a from the exposed surface of the negative electrode-side porous layer 23 and passes through the upper surface of the dense body 21 (the dense body 21 and the negative electrode-side porous layer). 23, that is, the deep part of the negative electrode-side porous layer 23). As a result, the second active material is filled in the pores 23a. However, as described in the second fine particle dispersion liquid preparation step <1-1-2>, the second active material cannot pass through the pores of the dense body 21. Accordingly, only materials other than the second active material contained in the second active material dispersion liquid SOL2 (liquids such as solvents and dispersants) pass through the dense body 21 and the positive electrode-side porous layer 22 to expose the half-filled structure. It reaches the exposed surface of the positive electrode-side porous layer 22 that is a surface. Then, they pass through the through hole 41 b and are stored in the bottom of the second container 42. By continuing such a state for a predetermined time, an appropriate amount of the second active material can be evenly distributed throughout the negative electrode side porous layer 23 (inside the pores 23a of the negative electrode side porous layer 23).

<7.第2不純物除去工程(正電極−緻密体の界面調整工程)>
次に、第1活物質が正極側多孔層22の細孔22aに充填され、且つ、第2活物質が負極側多孔層23の細孔23aに充填された半充填構造体(以下、「全充填構造体」とも称呼する。)を第1容器41から取り出し、その全充填構造体に熱を加える(加熱して昇温する)。これにより、負極側多孔層23(負極側多孔層23の細孔23a)、緻密体21及び正極側多孔層22に充填され且つ未乾燥状態にある前記第2活物質分散液体SOL2に含まれる第2活物質以外の不純物(例えば、溶媒等の有機物等)を除去する。
<7. Second Impurity Removal Step (Positive Electrode-Dense Body Interface Adjustment Step)>
Next, the first active material is filled in the pores 22a of the positive electrode-side porous layer 22, and the second active material is filled in the pores 23a of the negative electrode-side porous layer 23 (hereinafter referred to as “entire structure”). Is also referred to as a “filled structure”) from the first container 41, and heat is applied to the entire filled structure (heating to raise the temperature). As a result, the negative electrode-side porous layer 23 (the pores 23a of the negative electrode-side porous layer 23), the dense body 21, and the positive electrode-side porous layer 22 are filled in the second active material dispersion liquid SOL2 that is in an undried state. 2 Impurities other than the active material (for example, organic substances such as a solvent) are removed.

<8.正極集電極及び負極集電極の作製工程>
最後に、正極集電極31及び負極集電極32を、スパッタリング法を用いて正極側多孔層22の露呈面上及び負極側多孔層23の露呈面上にそれぞれ作製する。なお、正極集電極31及び負極集電極32は、スパッタリング法に代え、例えば、抵抗により蒸着源を加熱して蒸着させる抵抗加熱蒸着法、イオンビームにより蒸着源を加熱して蒸着させるイオンビーム蒸着法、及び、電子ビームにより蒸着源を加熱して蒸着させる電子ビーム蒸着法等の方法によって形成することもできる。得られた全固体型電池をケース等に収納する際には、正極集電極31と負極集電極32の間の絶縁を適当な絶縁手法によって確保する。
<8. Production process of positive electrode collector electrode and negative electrode collector electrode>
Finally, the positive electrode collector electrode 31 and the negative electrode collector electrode 32 are respectively formed on the exposed surface of the positive electrode side porous layer 22 and the exposed surface of the negative electrode side porous layer 23 by sputtering. The positive electrode collecting electrode 31 and the negative electrode collecting electrode 32 may be replaced by, for example, a resistance heating vapor deposition method in which a vapor deposition source is heated by resistance and vapor deposition, or an ion beam vapor deposition method in which a vapor deposition source is heated by an ion beam for vapor deposition. Further, it can be formed by a method such as an electron beam evaporation method in which an evaporation source is heated by an electron beam for evaporation. When the obtained all solid state battery is housed in a case or the like, insulation between the positive electrode collecting electrode 31 and the negative electrode collecting electrode 32 is ensured by an appropriate insulating method.

以上が、本発明の第1実施形態に係る固体電解質構造体20の製造方法(セラミックス構造体の製造方法、全固体型電池の製造方法)である。これによれば、前記微粒子分散液体(第1微粒子分散液体SOL1又は第2微粒子分散液体SOL2)は、前記多孔層(正極側多孔層22又は負極側多孔層23)の露呈面側と前記充填前構造体又は前記半充填構造体の露呈面側との圧力差により、同多孔層の露呈面から同充填前構造体又は同半充填構造体の露呈面に向けて比較的速い速度で移動する。このとき、前記多孔層の露呈面側には前記微粒子分散液体が常に存在する。   The above is the manufacturing method of the solid electrolyte structure 20 (the manufacturing method of the ceramic structure, the manufacturing method of the all solid state battery) according to the first embodiment of the present invention. According to this, the fine particle dispersion liquid (first fine particle dispersion liquid SOL1 or second fine particle dispersion liquid SOL2) is formed on the exposed surface side of the porous layer (positive electrode side porous layer 22 or negative electrode side porous layer 23) and before the filling. Due to the pressure difference between the structure and the exposed surface side of the half-filled structure, the structure moves at a relatively high speed from the exposed surface of the porous layer toward the exposed surface of the structure before filling or the half-filled structure. At this time, the fine particle dispersion liquid always exists on the exposed surface side of the porous layer.

従って、前記微粒子分散液体は、前記多孔層を通過する途中において乾燥・固化することなく、前記多孔層の露呈面から前記充填前構造体又は前記半充填構造体の露呈面まで通過する。従って、一回の充填実施工程(第1充填実施工程又は第2充填実施工程)により、前記微粒子分散液体(第1微粒子分散液体SOL1又は第2微粒子分散液体SOL2)は多孔層(正極側多孔層22又は負極側多孔層23)の深部にまで達する。この結果、各一回の充填実施工程により、適量の各微粒子を各多孔層内に行き渡らせることが可能となる。従って、全固体型電池10の製造時間を短縮し且つ全固体型電池10の製造コストを低減することができる。   Therefore, the fine particle dispersion liquid passes from the exposed surface of the porous layer to the exposed surface of the pre-filled structure or the semi-filled structure without drying and solidifying in the course of passing through the porous layer. Therefore, the fine particle dispersion liquid (first fine particle dispersion liquid SOL1 or second fine particle dispersion liquid SOL2) is converted into a porous layer (positive electrode side porous layer) by a single filling execution step (first filling execution step or second filling execution step). 22 or the deep part of the negative electrode side porous layer 23). As a result, it is possible to spread an appropriate amount of each fine particle in each porous layer by each filling step. Therefore, the manufacturing time of the all solid state battery 10 can be shortened and the manufacturing cost of the all solid state battery 10 can be reduced.

また、上記第1及び第2充填実施工程は、第1容器及び第2容器(又は第3容器及び第4容器)という簡素な治具を用いて実施される。従って、全固体型電池10の製造コストを低減することができる。   Moreover, the said 1st and 2nd filling implementation process is implemented using a simple jig | tool called a 1st container and a 2nd container (or a 3rd container and a 4th container). Therefore, the manufacturing cost of the all solid state battery 10 can be reduced.

更に、前記第1不純物除去工程(第2不純物除去工程)により、正極側多孔層22(負極側多孔層23)に充填され且つ未乾燥状態にある第1微粒子分散液体SOL1(第2微粒子分散液体SOL2)に含まれる第1微粒子(第2微粒子)以外の不純物を除去することができる。従って、高性能の全固体型電池10を製造することができる。   Furthermore, the first fine particle dispersion liquid SOL1 (second fine particle dispersion liquid) filled in the positive electrode side porous layer 22 (negative electrode side porous layer 23) and in an undried state by the first impurity removal step (second impurity removal step). Impurities other than the first fine particles (second fine particles) contained in SOL2) can be removed. Therefore, the high performance all solid state battery 10 can be manufactured.

加えて、第1グリーンシート〜第3グリーンシート21A〜23Aに同一の固体電解質を含有させるとともに、それらを加圧接着する接着層を同一の固体電解質からなる接着層としているので、それらの間の反応性の問題を小さくすることができる。従って、焼結を進行させることができる適切な焼成温度にてそれらを焼成させることができる。その結果、各電極と固体電解質との接続界面における接続抵抗を低下させることができるので、高性能の全固体型電池20を製造することが可能となる。   In addition, the first green sheet to the third green sheets 21A to 23A contain the same solid electrolyte, and the adhesive layer that pressurizes them is an adhesive layer made of the same solid electrolyte. The problem of reactivity can be reduced. Therefore, they can be fired at an appropriate firing temperature at which sintering can proceed. As a result, since the connection resistance at the connection interface between each electrode and the solid electrolyte can be reduced, a high-performance all solid-state battery 20 can be manufactured.

(固体電解質構造体の材質)
次に、上記固体電解質構造体20の材質について述べる。ここでは、固体電解質構造体20は全固体型リチウム二次電池10を構成している。従って、全固体型リチウム二次電池10に適した以下に述べる材質が使用され得る。但し、以下に挙げる材料はあくまで例示であり、これらに限定されるものではない。
(Material of solid electrolyte structure)
Next, the material of the solid electrolyte structure 20 will be described. Here, the solid electrolyte structure 20 constitutes the all-solid-state lithium secondary battery 10. Therefore, the following materials suitable for the all solid-state lithium secondary battery 10 can be used. However, the materials listed below are merely examples and are not limited to these.

<緻密体21に含まれる固体電解質の材料>
緻密体21を構成するセラミックスに含有される固体電解質としては、可動イオンとなるリチウムを含む次に挙げる材料を使用することができる。
(A1)LiPO、LiPOに窒素を混ぜたLiPON、LiS−SiS、LiS−P及びLiS−B等のリチウムイオン伝導性ガラス状固体電解質。
(A2)上記(A1)に挙げた材料にLiIなどのハロゲン化リチウムをドープしたリチウムイオン伝導性固体電解質、上記(A1)に挙げた材料にLiPOなどのリチウム酸素酸塩をドープしたリチウムイオン伝導性固体電解質(例えば、LiS−SiS−LiPO)。
<Material of solid electrolyte contained in dense body 21>
As the solid electrolyte contained in the ceramics constituting the dense body 21, the following materials containing lithium that becomes mobile ions can be used.
(A1) Li 3 PO 4 , Li 3 PO 4 , Li 3 PO 4 mixed with nitrogen, LiPON, Li 2 S—SiS 2 , Li 2 S—P 2 S 5, Li 2 S—B 2 S 3, etc. Solid electrolyte.
(A2) A lithium ion conductive solid electrolyte doped with lithium halide such as LiI in the material listed in (A1) above, and a lithium oxyacid salt such as Li 3 PO 4 in the material listed in (A1) above. lithium-ion-conducting solid electrolyte (e.g., Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4).

(A3)リチウムとチタンと酸素を含むチタン酸化物型の固体電解質(例えば、LiLaTiO(但し、xは0<x<1、yは0<y<1))。
(A4)ナシコン(NASICON)型のリン酸化合物(例えば、Li1+xAlTi2−x(PO(但し、xは0<x<1)。
上記(A3)及び(A4)に示したチタン酸化物型の固体電解質及びナシコン型のリン酸化合物等は、酸素雰囲気下での焼成においても安定な性能を示すため緻密体21の材質としてより好ましい。
(A3) Titanium oxide type solid electrolyte containing lithium, titanium, and oxygen (for example, Li x La y TiO 3 (where x is 0 <x <1, y is 0 <y <1)).
(A4) NASICON type phosphate compound (for example, Li 1 + x Al x Ti 2-x (PO 4 ) 3 (where x is 0 <x <1).
The titanium oxide type solid electrolyte and NASICON type phosphoric acid compound shown in the above (A3) and (A4) are more preferable as the material of the dense body 21 because they exhibit stable performance even in firing in an oxygen atmosphere. .

緻密体21に含有される固体電解質のより好適な具体例としては、Li0.35La0.55TiOを挙げることができる。なお、上述したように、本例においては緻密体21、正極側多孔層22及び負極側多孔層23には同一の固体電解質材料が使用されていたが、これらは互いに相違していてもよい。また、これらのうちの任意の二つのみ(即ち、緻密体21と正極側多孔層22のみ、緻密体21と負極側多孔層23のみ、正極側多孔層22と負極側多孔層23のみ)が共通する固体電解質材料を含有するように構成されてもよい。 As a more preferable specific example of the solid electrolyte contained in the dense body 21, Li 0.35 La 0.55 TiO 3 can be mentioned. As described above, in this example, the same solid electrolyte material is used for the dense body 21, the positive electrode side porous layer 22, and the negative electrode side porous layer 23, but these may be different from each other. Further, only two of these (that is, only the dense body 21 and the positive electrode side porous layer 22, only the dense body 21 and the negative electrode side porous layer 23, only the positive electrode side porous layer 22 and the negative electrode side porous layer 23) are present. It may be configured to contain a common solid electrolyte material.

<第1活物質(正極側多孔層22に充填される活物質、即ち、正極活物質)の材料>
第1活物質として、次に挙げる材料を使用することができる。
(B1)二酸化マンガン(MnO)、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、リチウムマンガン複合酸化物(例えば、LiMn又はLiMnO)、リチウムニッケル複合酸化物(例えば、LiNiO)、リチウムコバルト複合酸化物(例えば、LiCoO)、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(例えば、LiNi1−yCo)、リチウムマンガンコバルト複合酸化物(例えば、LiMnCo1−y)、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物(例えば、LiMn2−yNi)、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物(例えば、LiFePO、LiFe1−yMnPO、LiCoPO)、ナシコン構造を有するリチウムリン酸化合物(例えば、Li(PO)、硫酸鉄(Fe(SO)、バナジウム酸化物(例えば、V)。なお、これらの化学式中、x,yは0〜1の範囲であることが好ましい。
(B2)上記(B1)に列挙した材質のうちの2種以上を使用した材質。
<Material of First Active Material (Active Material Filled in Positive Electrode Side Porous Layer 22, ie, Positive Electrode Active Material)>
The following materials can be used as the first active material.
(B1) Manganese dioxide (MnO 2 ), iron oxide, copper oxide, nickel oxide, lithium manganese composite oxide (eg, Li x Mn 2 O 4 or Li x MnO 2 ), lithium nickel composite oxide (eg, Li x NiO 2), lithium cobalt composite oxide (e.g., Li x CoO 2), lithium nickel cobalt composite oxide (e.g., LiNi 1-y Co y O 2), lithium manganese cobalt composite oxide (e.g., LiMn y Co 1 -y O 2), spinel type lithium-manganese-nickel composite oxide (e.g., Li x Mn 2-y Ni y O 4), lithium phosphates having an olivine structure (e.g., Li x FePO 4, Li x Fe 1- y Mn y PO 4 , Li x CoPO 4 ), lithium phosphoric acid compound having NASICON structure Products (for example, Li x V 2 (PO 4 ) 3 ), iron sulfate (Fe 2 (SO 4 ) 3 ), vanadium oxide (for example, V 2 O 5 ). In these chemical formulas, x and y are preferably in the range of 0-1.
(B2) A material using two or more of the materials listed in (B1) above.

なお、正極側多孔層22には、導電助材を必要に応じて含めることができ、例えば導電助材を溶液中に分散させて多孔層内部に充填したり、固体電解質表面にコーティングする手法が挙げられる。この導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、種々の炭素繊維及びカーボンナノチューブ等を挙げることができる。   The positive electrode-side porous layer 22 can contain a conductive additive as required. For example, there is a technique in which a conductive additive is dispersed in a solution and filled in the porous layer or coated on the surface of the solid electrolyte. Can be mentioned. Examples of the conductive assistant include acetylene black, carbon black, graphite, various carbon fibers, and carbon nanotubes.

第1活物質のより好適な具体例としては、LiCoO、LiMn、LiMnO、及び、Li(PO等を挙げることができる。 More preferable specific examples of the first active material include LiCoO 2 , Li x Mn 2 O 4 , Li x MnO 2 , and Li x V 2 (PO 4 ) 3 .

<第2活物質(負極側多孔層23に充填される活物質、即ち、負極活物質)の材料>
第2活物質として、次に挙げる材料を使用することができる。
(C1)グラファイトカーボン、ハードカーボン及びソフトカーボン等のカーボン。
(C2)LiAl、LiZn、LiBi、LiCd、LiSd、LiSi、LiPb、Li4.4Sn及びLi0.17C(LiC)等の金属化合物。
(C3)SnO、SnO、GeO、GeO、InO、In、PbO、PbO、Pb、Pb、AgO、AgO、Ag、Sb、Sb、Sb、SiO、ZnO、CoO、NiO、TiO及びFeO等の金属酸化物。
<Material of Second Active Material (Active Material Filled in Negative Electrode Side Porous Layer 23, ie, Negative Electrode Active Material)>
The following materials can be used as the second active material.
(C1) Carbon such as graphite carbon, hard carbon, and soft carbon.
(C2) LiAl, LiZn, Li 3 Bi, Li 3 Cd, Li 3 Sd, Li 4 Si, Li 4 . Metal compounds such as 4 Pb, Li 4.4 Sn, and Li 0.17 C (LiC 6 ).
(C3) SnO, SnO 2, GeO, GeO 2, In 2 O, In 2 O 3, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Ag 2 O, AgO, Ag 2 O 3, Sb 2 Metal oxides such as O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , SiO, ZnO, CoO, NiO, TiO 2 and FeO.

(C4)LiFeN、Li2.6Co0.4N、Li2.6Cu0.4N等のLi金属化合物。
(C5)LiTi12で表されるリチウム−チタン複合酸化物等のLi金属酸化物(リチウム−遷移金属複合酸化物を含む。)。
(C5)ホウ素添加カーボン及びホウ素添加グラファイト等のホウ素添加炭素。
(C6)グラファイト。
(C7)リチウムリン酸化合物(例えば、Li(PO)等のナシコン構造を有する化合物。
(C8)上記(C1)〜(C7)に挙げた材質のうちの2種以上を使用した材質。
(C4) Li metal compounds such as Li 3 FeN 2 , Li 2.6 Co 0.4 N, Li 2.6 Cu 0.4 N, and the like.
(C5) Li metal oxide (including lithium-transition metal composite oxide) such as lithium-titanium composite oxide represented by Li 4 Ti 5 O 12 .
(C5) Boron-added carbon such as boron-added carbon and boron-added graphite.
(C6) Graphite.
(C7) A compound having a NASICON structure such as a lithium phosphate compound (for example, Li x V 2 (PO 4 ) 3 ).
(C8) A material using two or more of the materials listed in (C1) to (C7) above.

なお、負極側多孔層23には、上記正極側多孔層22にて説明した導電助材と同様の導電助材を必要に応じて含めることができ、例えば導電助材を溶液中に分散させて多孔層内部に充填したり、固体電解質表面にコーティングする手法が挙げられる。   In addition, the negative electrode side porous layer 23 can contain the conductive aid similar to the conductive aid demonstrated in the said positive electrode side porous layer 22 as needed, for example, disperse | distribute a conductive additive in a solution. Examples of the method include filling the inside of the porous layer or coating the surface of the solid electrolyte.

第2活物質のより好適な具体例としては、LiTi12、TiO及びLi(PO等を挙げることができる。 More preferable specific examples of the second active material include Li 4 Ti 5 O 12 , TiO 2, and Li x V 2 (PO 4 ) 3 .

<緻密体21に含まれる固体電解質、第1活物質及び第2活物質の別の組合せ>
更に、緻密体21に含まれる固体電解質、第1活物質及び第2活物質は、以下のような材質とすることができる。
<Another combination of solid electrolyte, first active material and second active material contained in dense body 21>
Furthermore, the solid electrolyte, the first active material, and the second active material contained in the dense body 21 can be made of the following materials.

[1]第1活物質(正極活物質)22b、第2活物質(負極活物質)23b及び緻密体21に含まれる固体電解質が、それぞれ下記一般式(1)〜(3)で表される物質。
…(1)
…(2)
…(3)
[1] Solid electrolytes included in the first active material (positive electrode active material) 22b, the second active material (negative electrode active material) 23b, and the dense body 21 are represented by the following general formulas (1) to (3), respectively. material.
M a N 1 b X 1 c (1)
M d N 2 e X 2 f (2)
M g N 3 h X 3 i ... (3)

但し、前記一般式(1)〜(3)中、
MはH、Li、Na、Mg、Al、K、又はCaであり、
X1、X2、及びX3はSiO、PO、SO、MoO、WO、BO及びBOからなる群より選択される少なくとも一種のポリアニオンであり、
a、d及びgは0〜5の数であり、
b、e及びhは1〜2の数であり、
c、f及びiは1〜3の数である。
However, in the general formulas (1) to (3),
M is H, Li, Na, Mg, Al, K, or Ca;
X1, X2 and X3 are at least one polyanion selected from the group consisting of SiO 4 , PO 4 , SO 4 , MoO 4 , WO 4 , BO 4 and BO 3 ;
a, d and g are numbers from 0 to 5;
b, e and h are numbers from 1 to 2,
c, f, and i are the numbers of 1-3.

更に、前記一般式(1)中、N1は、遷移金属、Al及びCuからなる群より選択される少なくとも一種である。
前記一般式(2)中、N2は、遷移金属、Al及びCuからなる群より選択される少なくとも一種である。
前記一般式(3)中、N3は、Ti、Ge、Hf、Zr、Al、Cr、Ga、Fe、Sc及びInからなる群より選択される少なくとも一種である。
Furthermore, in said general formula (1), N1 is at least 1 type selected from the group which consists of a transition metal, Al, and Cu.
In the general formula (2), N2 is at least one selected from the group consisting of transition metals, Al, and Cu.
In the general formula (3), N3 is at least one selected from the group consisting of Ti, Ge, Hf, Zr, Al, Cr, Ga, Fe, Sc and In.

[2]前記一般式(1)及び(2)中、X1とX2が、同一の前記ポリアニオンを少なくとも一種含み、前記一般式(2)及び(3)中、X2とX3が、同一の前記ポリアニオンを少なくとも一種含む材質。 [2] In the general formulas (1) and (2), X1 and X2 contain at least one same polyanion, and in the general formulas (2) and (3), X2 and X3 are the same polyanion. A material containing at least one kind.

[3]前記[1]又は[2]に記載した材料であって、前記一般式(1)〜(3)中のX1、X2、及びX3が、第1活物質22b、第2活物質23b及び緻密体21に含まれる固体電解質間において相互に同一である材質。 [3] The material described in [1] or [2], wherein X1, X2, and X3 in the general formulas (1) to (3) are the first active material 22b and the second active material 23b. And the same material between the solid electrolytes contained in the dense body 21.

[4]前記[1]〜[3]のいずれかに記載の材質であって、前記一般式(1)〜(3)中のMが、第1活物質22b、第2活物質23b及び緻密体21に含まれる固体電解質間において相互に同一である材質。 [4] The material according to any one of [1] to [3], wherein M in the general formulas (1) to (3) is a first active material 22b, a second active material 23b, and a dense material. A material that is the same between the solid electrolytes contained in the body 21.

[5]前記[1]〜[4]のいずれかに記載の材質であって、第1活物質22b、第2活物質23b及び緻密体21に含まれる固体電解質の骨格構造が、それぞれ、前記一般式(1)中のX1、前記一般式(2)中のX2、及び前記一般式(3)中のX3を各々の共有の頂点とする頂点共有骨格構造である材質。 [5] The material according to any one of [1] to [4], wherein the skeleton structure of the solid electrolyte contained in the first active material 22b, the second active material 23b, and the dense body 21 is A material having a vertex shared skeleton structure in which X1 in the general formula (1), X2 in the general formula (2), and X3 in the general formula (3) are shared vertices.

[6]前記[1]〜[5]のいずれかに記載の材質であって、第1活物質22b、第2活物質23b及び緻密体21に含まれる固体電解質が、ナシコン構造を有するカチオン導電体である材質。 [6] The material according to any one of [1] to [5], wherein the solid electrolyte contained in the first active material 22b, the second active material 23b, and the dense body 21 has a NASICON structure. The material that is the body.

[7]前記[1]〜[6]のいずれかに記載の材質を用いる場合、前記固体電解質の材質が正極側多孔層22及び負極側多孔層23の何れにも含有されていることは更に好ましい。 [7] When the material according to any one of [1] to [6] is used, the solid electrolyte material is contained in both the positive electrode side porous layer 22 and the negative electrode side porous layer 23. preferable.

前記[1]〜[7]に記載の材質を使用することにより、高出力且つ長寿命の全固体型リチウム二次電池10が提供される。   By using the material described in [1] to [7], the all-solid-state lithium secondary battery 10 with high output and long life is provided.

<正極集電極31及び負極集電極32の材料>
正極集電極31及び負極集電極32の材料としては、例えば、白金(Pt)、白金(Pt)/パラジウム(Pd)、金(Au)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)及びITO(インジウム−錫酸化膜)等を挙げることができる。
<Material of Positive Electrode Collector 31 and Negative Collector 32>
Examples of materials for the positive electrode collector 31 and the negative electrode collector 32 include platinum (Pt), platinum (Pt) / palladium (Pd), gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), and copper (Cu). And ITO (indium-tin oxide film).

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係るセラミックス構造体(固体電解質構造体)の製造方法と、その製造方法によって製造される全固体型リチウム二次電池について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a manufacturing method of a ceramic structure (solid electrolyte structure) according to a second embodiment of the present invention and an all solid-state lithium secondary battery manufactured by the manufacturing method will be described.

(構造)
図7に示したように、この全固体型リチウム二次電池50は、第1実施形態に係る固体電解質構造体20の負極側多孔層23を多孔層ではない負極層23’に置換した点のみにおいて全固体型リチウム二次電池10と相違している。このように、緻密体21の一方の表面のみに多孔層(この場合、正極側多孔層22)が形成された固体電解質構造体20’を用いた場合であっても、接続界面における接続抵抗(インピーダンス)を低減させ、良好な充放電特性を実現することができる。なお、固体電解質構造体20の正極側多孔層22のみを多孔層ではない正極層に置換した場合も同様である。
(Construction)
As shown in FIG. 7, this all solid-state lithium secondary battery 50 is only in that the negative electrode side porous layer 23 of the solid electrolyte structure 20 according to the first embodiment is replaced with a negative electrode layer 23 ′ that is not a porous layer. Is different from the all-solid-state lithium secondary battery 10 in FIG. Thus, even when the solid electrolyte structure 20 ′ having the porous layer (in this case, the positive electrode-side porous layer 22) formed only on one surface of the dense body 21 is used, the connection resistance ( Impedance) can be reduced, and good charge / discharge characteristics can be realized. The same applies when only the positive electrode-side porous layer 22 of the solid electrolyte structure 20 is replaced with a positive electrode layer that is not a porous layer.

(固体電解質構造体(セラミックス構造体)20’の製造方法)
<1.準備工程>
<1−1.第1微粒子分散液体準備工程(第1活物質分散液体準備工程)>
第1実施形態における第1微粒子分散液体準備工程と同様に第1活物質分散液体を作製する。なお、第1実施形態と同様、第1活物質分散溶液中の第1活物質を含む粒子の大きさが正極側多孔層22の細孔よりも小さく、緻密体21の細孔よりは大きくなるように第1活物質分散溶液が調整される。
(Method for producing solid electrolyte structure (ceramic structure) 20 ')
<1. Preparation process>
<1-1. First Fine Particle Dispersion Liquid Preparation Step (First Active Material Dispersion Liquid Preparation Step)>
A first active material dispersion liquid is prepared in the same manner as the first fine particle dispersion liquid preparation step in the first embodiment. As in the first embodiment, the size of the particles containing the first active material in the first active material dispersion solution is smaller than the pores of the positive electrode-side porous layer 22 and larger than the pores of the dense body 21. Thus, the first active material dispersion solution is adjusted.

<1−2.充填前固体電解質構造体準備工程>
<1−2−1.グリーンシート作製工程>
次に、第1活物質が充填される前の正極側多孔層22と緻密体21との積層体(焼成体)を形成する。より具体的に述べると、上記第1グリーンシート21Aを準備するとともに、造孔剤を50体積%以上の割合で含有させた上記第2グリーンシート22Aを準備する。第1及び第2グリーンシート21A,22Aは、上述した周知の方法により作製される。
<1-2. Pre-filling solid electrolyte structure preparation process>
<1-2-1. Green sheet production process>
Next, a laminate (fired body) of the positive electrode-side porous layer 22 and the dense body 21 before being filled with the first active material is formed. More specifically, the first green sheet 21A is prepared, and the second green sheet 22A containing a pore forming agent in a proportion of 50% by volume or more is prepared. The first and second green sheets 21A and 22A are produced by the well-known method described above.

<1−2−2.加圧接着工程>
次に、第1グリーンシート21Aの上面、第2グリーンシート22Aの下面に上記接着層(接着剤からなる層、接着ペースト)をスクリーン印刷により形成する。スクリーン印刷された接着層は、各グリーンシートと共にオーブン内にて加熱され乾燥させられる。なお、接着層は、次の積層工程において接合面となる第1グリーンシート21Aの上面及び第2グリーンシート22Aの下面の何れか一方のみに形成されればよい。
<1-2-2. Pressure bonding process>
Next, the adhesive layer (adhesive layer, adhesive paste) is formed on the upper surface of the first green sheet 21A and the lower surface of the second green sheet 22A by screen printing. The screen-printed adhesive layer is heated in an oven with each green sheet and dried. Note that the adhesive layer may be formed on only one of the upper surface of the first green sheet 21A and the lower surface of the second green sheet 22A, which will be the bonding surface in the next lamination step.

<1−2−3.積層・加圧工程>
次に、第1グリーンシート21Aの上面に第2グリーンシート22Aを積層(配置)する。その後、積層されたる第1グリーンシート21A及び第2グリーンシート22Aを加圧し、それらを互いに接着(加圧接着)させる。
<1-2-3. Lamination / Pressurization process>
Next, the second green sheet 22A is laminated (arranged) on the upper surface of the first green sheet 21A. Thereafter, the first green sheet 21A and the second green sheet 22A that are stacked are pressurized and bonded to each other (pressure bonding).

<1−2−4.焼成工程>
このように積層された第1グリーンシート21A及び第2グリーンシート22Aを所定の焼成温度にて所定時間だけ一体焼成する。焼成温度及び焼成時間は、第1グリーンシート21A及び第2グリーンシート22Aの焼結が十分に進行する温度(例えば、1090℃、2時間)に設定する。この焼成過程において造孔剤が分解且つ消失する。その結果、第2グリーンシート22Aは細孔22aを有する正極側多孔層22となる。以下、この状態にある構造体を、便宜上「半構造体」と称呼する。半構造体も「充填前構造体」の一つである。
<1-2-4. Firing step>
The first green sheet 21A and the second green sheet 22A laminated in this way are integrally fired for a predetermined time at a predetermined baking temperature. The firing temperature and firing time are set to temperatures at which the sintering of the first green sheet 21A and the second green sheet 22A proceeds sufficiently (for example, 1090 ° C., 2 hours). In this firing process, the pore-forming agent is decomposed and disappears. As a result, the second green sheet 22A becomes the positive electrode side porous layer 22 having the pores 22a. Hereinafter, the structure in this state is referred to as a “semi-structure” for convenience. The semi-structure is also one of the “pre-fill structures”.

<2.配置工程>
次に、上述した第1容器41及び第2容器42を準備する。但し、第2実施形態において、第1容器41の底部に形成されている円柱状凹部41aの高さは、半構造体の高さと同じである。次に、第1容器41と第2容器42とを貫通孔41bを介して連通し且つOリング41d又はゴム栓等によって気密に接続する。
<2. Arrangement process>
Next, the first container 41 and the second container 42 described above are prepared. However, in 2nd Embodiment, the height of the cylindrical recessed part 41a formed in the bottom part of the 1st container 41 is the same as the height of a semi-structure. Next, the 1st container 41 and the 2nd container 42 are connected through the through-hole 41b, and are airtightly connected by O-ring 41d or a rubber stopper.

その後、半構造体を第1容器41の円柱状凹部41aに挿入・配置する。このとき、正極側多孔層22が緻密体21より上方に位置し且つ半構造体の下面(この場合、緻密体21の正極側多孔層22が形成された面と反対側の面である緻密体21の露呈面)が第1容器41の貫通孔41bを覆うように、半構造体を第1容器41内に配置する。   Thereafter, the semi-structure is inserted and disposed in the cylindrical recess 41 a of the first container 41. At this time, the positive electrode-side porous layer 22 is located above the dense body 21, and the lower surface of the semi-structure (in this case, the dense body is a surface opposite to the surface on which the positive electrode-side porous layer 22 is formed). The semi-structure is disposed in the first container 41 so that the exposed surface 21 of the first container 41 covers the through hole 41 b of the first container 41.

<3.充填実施工程>
次に、準備しておいた第1活物質分散液体(第1微粒子分散液体)SOL1を第1容器41に注ぐ。これにより、第1実施形態と同様に、正極側多孔層22の露呈面(正極側多孔層22の上面)が、第1活物質分散液体SOL1内に露呈される。このとき、半構造体の下面(この場合、緻密体21の露呈面)の一部が貫通孔41bを介して第2容器42内の空間に露呈される。
<3. Filling process>
Next, the prepared first active material dispersion liquid (first fine particle dispersion liquid) SOL 1 is poured into the first container 41. Thereby, similarly to 1st Embodiment, the exposed surface (upper surface of the positive electrode side porous layer 22) of the positive electrode side porous layer 22 is exposed in the 1st active material dispersion liquid SOL1. At this time, a part of the lower surface of the semi-structure (in this case, the exposed surface of the dense body 21) is exposed to the space in the second container 42 through the through hole 41b.

この状態において、第2容器42の空気取出し部42aを図示しないポンプ(減圧装置)に接続し、このポンプを駆動して第2容器42内の気圧を低下させ、第2容器42内を真空化する。換言すると、正極側多孔層22の露呈面側(正極側多孔層22の上面側)と半構造体の露呈面側(この場合、緻密体21の下面側、緻密体21の露呈面側)との間に圧力差を生じさせる。これにより、第1活物質分散液体SOL1は、正極側多孔層22の露呈面から半構造体の露呈面まで、正極側多孔層22及び緻密体21を経由して通過する。   In this state, the air extraction part 42a of the second container 42 is connected to a pump (decompression device) (not shown), and this pump is driven to reduce the atmospheric pressure in the second container 42, thereby evacuating the second container 42. To do. In other words, the exposed surface side of the positive electrode side porous layer 22 (upper surface side of the positive electrode side porous layer 22) and the exposed surface side of the semi-structure (in this case, the lower surface side of the dense body 21, the exposed surface side of the dense body 21) A pressure difference is produced between the two. Thereby, the first active material dispersion liquid SOL1 passes from the exposed surface of the positive electrode side porous layer 22 to the exposed surface of the semi-structure through the positive electrode side porous layer 22 and the dense body 21.

このとき、第1活物質分散液体SOL1に分散された第1活物質は、正極側多孔層22の露呈面から細孔22aを通過して緻密体21の上面(緻密体21と正極側多孔層22との界面、即ち、正極側多孔層22の深部)に到達する。この結果、第1活物質が細孔22a内に充填される。一方、第1活物質は緻密体21の細孔を通過できない。従って、第1活物質分散液体SOL1に含まれる第1活物質以外のもの(溶剤等の液体や分散剤等)のみが緻密体21を通過して半構造体の露呈面に到達し、その後、貫通孔41bを通過して第2容器42の底部に貯留される。係る状態を所定時間だけ継続することにより、適量の第1活物質を正極側多孔層22(正極側多孔層22の細孔22a内)全体に満遍なく行き渡らせる。   At this time, the first active material dispersed in the first active material dispersion liquid SOL1 passes through the pores 22a from the exposed surface of the positive electrode-side porous layer 22, passes through the upper surface of the dense body 21 (the dense body 21 and the positive electrode-side porous layer). 22, that is, the deep part of the positive electrode-side porous layer 22. As a result, the first active material is filled in the pores 22a. On the other hand, the first active material cannot pass through the pores of the dense body 21. Therefore, only those other than the first active material contained in the first active material-dispersed liquid SOL1 (liquids such as solvents and dispersants) pass through the dense body 21 and reach the exposed surface of the semistructure, It passes through the through hole 41 b and is stored in the bottom of the second container 42. By continuing such a state for a predetermined time, an appropriate amount of the first active material is evenly distributed throughout the positive electrode side porous layer 22 (inside the pores 22a of the positive electrode side porous layer 22).

<4.第1不純物除去工程(正電極−緻密体の界面調整工程)>
次に、第1活物質が正極側多孔層22の細孔内に充填された半構造体(以下、「半充填半構造体」とも称呼する。)を第1容器41から取り出し、その半充填半構造体に熱を加える(加熱して昇温する)。これにより、正極側多孔層22(正極側多孔層22の細孔22a)及び緻密体21に充填され且つ未乾燥状態にある前記第1活物質分散液体SOL1に含まれる第1活物質以外の不純物(例えば、溶媒等の有機物等)を除去する。
<4. First Impurity Removal Step (Positive Electrode-Dense Body Interface Adjustment Step)>
Next, a semi-structure (hereinafter also referred to as “half-filled half-structure”) in which the first active material is filled in the pores of the positive electrode-side porous layer 22 is taken out from the first container 41 and the half-fill is obtained. Heat is applied to the semi-structure (heated to raise temperature). Thereby, impurities other than the first active material contained in the first active material dispersion liquid SOL1 filled in the positive electrode side porous layer 22 (the pores 22a of the positive electrode side porous layer 22) and the dense body 21 and in an undried state. (For example, organic substances such as a solvent) are removed.

<5.負極層23’形成工程>
一方、負極層23’となる層を、負極側活物質(第2活物質)を含む電極材料を所定厚みの薄膜状又はシート状に成形することにより作製する。より具体的には、負極側活物質及び緻密体21に含まれる固体電解質と同じ固体電解質のみを含む原料、又は負極側活物質及び他の固体電解質を含む原料、からなる接着ペーストを作製し、その接着ペーストを緻密体21の露呈面(正極側多孔層22が形成されていない面)に塗布し、その後、全体を加熱焼成する。なお、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法、イオンビーム蒸着法、電子ビーム蒸着法等の方法によって、緻密体21の下面に負極層23’を形成してもよい。
<5. Negative electrode layer 23 'formation process>
On the other hand, a layer to be the negative electrode layer 23 ′ is produced by forming an electrode material containing a negative electrode side active material (second active material) into a thin film or sheet having a predetermined thickness. More specifically, an adhesive paste comprising a negative electrode side active material and a raw material containing only the same solid electrolyte as the solid electrolyte contained in the dense body 21, or a negative electrode side active material and a raw material containing another solid electrolyte, is prepared, The adhesive paste is applied to the exposed surface of the dense body 21 (the surface where the positive electrode side porous layer 22 is not formed), and then the whole is heated and fired. The negative electrode layer 23 ′ may be formed on the lower surface of the dense body 21 by a method such as sputtering, resistance heating vapor deposition, ion beam vapor deposition, or electron beam vapor deposition.

<8.正極集電極及び負極集電極の作製工程>
最後に、正極集電極31及び負極集電極32を、第1実施形態と同様にして作製する。以上が、本発明の第2実施形態に係る固体電解質構造体50の製造方法である。
<8. Production process of positive electrode collector electrode and negative electrode collector electrode>
Finally, the positive electrode collector 31 and the negative electrode collector 32 are produced in the same manner as in the first embodiment. The above is the manufacturing method of the solid electrolyte structure 50 according to the second embodiment of the present invention.

以上、説明したように、本発明のセラミックス構造体の製造方法の各実施形態によれば、極めて効率的に正極側多孔層22に第1活物質を充填できるとともに、負極側多孔層23に第2活物質を充填することができる。従って、セラミックス構造体(又は、固体電解質構造体)を使用する製品の製造時間を短縮し且つ製造コストを低減することができる。   As described above, according to each embodiment of the method for manufacturing a ceramic structure of the present invention, the positive electrode-side porous layer 22 can be filled with the first active material very efficiently, and the negative electrode-side porous layer 23 can be filled with the first active material. Two active materials can be filled. Therefore, it is possible to shorten the manufacturing time of the product using the ceramic structure (or the solid electrolyte structure) and to reduce the manufacturing cost.

なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上述した第1グリーンシート21A、第2グリーンシート22A及び第3グリーンシート23Aは、互いに異なる固体電解質を含有していてもよい。   In addition, this invention is not limited to said each embodiment, A various modification can be employ | adopted within the scope of the present invention. For example, the first green sheet 21A, the second green sheet 22A, and the third green sheet 23A described above may contain different solid electrolytes.

また、上記各実施形態の充填実施工程(第1充填実施工程、第2充填実施工程、及び、充填実施工程)においては、第2容器42内の気圧を減圧して第2容器42内を真空化していた。これに代わり、各充填実施工程において、第1容器内41の気圧を増大してもよい。   Further, in the filling execution step (first filling execution step, second filling execution step, and filling execution step) of each of the above embodiments, the pressure in the second container 42 is reduced and the inside of the second container 42 is evacuated. It was converted. Instead, the air pressure in the first container 41 may be increased in each filling step.

即ち、図8に示したように、第1容器41に代わる第1容器41’と、第2容器42と、を準備する。第1容器41の側壁の上部近傍には第2容器42の空気取出し部42aと同様な空気導入部41eが設けられている。更に、第1容器41は蓋体41fにより密封されるようになっている。その他の点において第1容器41’は第1容器41と同じ構造を有している。一方、第2容器42の空気取出し部42aは開放しておく。   That is, as shown in FIG. 8, a first container 41 ′ that replaces the first container 41 and a second container 42 are prepared. In the vicinity of the upper part of the side wall of the first container 41, an air introduction part 41e similar to the air extraction part 42a of the second container 42 is provided. Further, the first container 41 is sealed by a lid body 41f. In other respects, the first container 41 ′ has the same structure as the first container 41. On the other hand, the air extraction part 42a of the second container 42 is kept open.

そして、このような第1容器41’と第2容器42とを上記各充填実施工程と同様に気密に接続するとともに、第1容器41’の円柱状凹部41aに充填前構造体、半充填構造体、又は、半構造体挿入・配置する。その後、第1容器41内’に多孔層の細孔に充填するべき活物質を含む活物質分散液体を入れ、第1容器41’を蓋体41fにより密封する。次いで、空気導入部41eを図示しないポンプ(増圧装置)に接続し、そのポンプを駆動して第1容器41’上部(活物質分散液体が満たされていない部分)の気圧を増大する。これにより、活物質を充填しようとしている多孔層の上面側(露呈面側)と充填前構造体、半充填構造体、又は、半構造体の下面側(露呈面側)との間に圧力差が生じるので、その活物質分散液体が充填前構造体、半充填構造体、又は、半構造体を通過する。従って、活物質分散液体が活物質を充填しようとしている多孔層の細孔内に満遍なく適量だけ充填される。   And such 1st container 41 'and 2nd container 42 are connected airtightly similarly to said each filling implementation process, and the structure before filling and a half filling structure are carried out to the cylindrical recessed part 41a of 1st container 41'. Insert or place body or semi-structure. Thereafter, an active material dispersion liquid containing an active material to be filled in the pores of the porous layer is placed in the first container 41 ′, and the first container 41 ′ is sealed with a lid 41 f. Next, the air introduction part 41e is connected to a pump (pressure increasing device) (not shown), and the pump is driven to increase the air pressure in the upper part of the first container 41 '(the part not filled with the active material dispersion liquid). Thereby, the pressure difference between the upper surface side (exposed surface side) of the porous layer to be filled with the active material and the pre-filling structure, the half-filled structure, or the lower surface side (exposed surface side) of the half structure. Therefore, the active material dispersion liquid passes through the structure before filling, the half-filling structure, or the half-structure. Therefore, the active material dispersion liquid is uniformly filled into the pores of the porous layer to be filled with the active material in an appropriate amount.

また、各充填実施工程において、第1容器内41を密閉するとともに、第1容器内41内の気圧を増大し、且つ、第2容器内42の気圧を減圧してもよい。更に、第1容器41内の気圧を増大することに代えて、第1容器41を密閉するとともに第1容器41内を活物質分散液体により満たし、活物質分散液体そのものをポンプ等により加圧して第1容器41内に圧送するように構成することもできる。即ち、第1容器41内の活物質分散液体に第2容器42内の気圧よりも大きな圧力を加えてもよい。なお、活物質分散液体そのものをポンプ等により加圧して第1容器41内に圧送する場合、第1容器41及び/又は充填前構造体等が破損しないように、第1容器41内の活物質分散液体の液圧が一定値以下となるように制限するリリーフ弁を更に設けることが好ましい。また、第1容器41及び第2容器42(第3容器及び第4容器)、又は、第1容器41’及び第2容器42は、互いに別体の容器であったが、それぞれを個別に作成後、一体化しておいてもよい。   In each filling step, the first container 41 may be sealed, the air pressure in the first container 41 may be increased, and the air pressure in the second container 42 may be reduced. Further, instead of increasing the atmospheric pressure in the first container 41, the first container 41 is sealed, the first container 41 is filled with the active material dispersion liquid, and the active material dispersion liquid itself is pressurized by a pump or the like. It can also be configured to pump into the first container 41. That is, a pressure larger than the atmospheric pressure in the second container 42 may be applied to the active material dispersion liquid in the first container 41. In addition, when the active material dispersion liquid itself is pressurized with a pump or the like and pumped into the first container 41, the active material in the first container 41 is not damaged so that the first container 41 and / or the structure before filling is not damaged. It is preferable to further provide a relief valve that restricts the liquid pressure of the dispersion liquid to a certain value or less. Moreover, although the 1st container 41 and the 2nd container 42 (3rd container and 4th container) or 1st container 41 'and the 2nd container 42 were mutually separate containers, each was created separately. Then, it may be integrated.

また、上述したように、本発明によるセラミックス構造体の製造方法は、上述した全固体型電池が備える固体電解質構造体に限らず、例えば、緻密体・多孔層の焼成体であるセラミックス構造体(固体電解質構造を含む。)であって、多孔層の細孔内に微粒子を充填してなる装置(例えば、多孔層の細孔内に触媒物質を担持させるセラミックスフィルタやガスセンサ等)にも適用され得る。   In addition, as described above, the method for manufacturing a ceramic structure according to the present invention is not limited to the solid electrolyte structure included in the all-solid-state battery described above. For example, a ceramic structure that is a sintered body of a dense body and a porous layer ( Including a solid electrolyte structure), which is also applied to a device in which fine particles are filled in the pores of the porous layer (for example, a ceramic filter or a gas sensor for supporting a catalyst substance in the pores of the porous layer). obtain.

加えて、上述した充填実施工程において、前記多孔層の露呈面(正極側多孔層22の露呈面又は負極側多孔層23の露呈面)は、緻密体21に対してどのような方向に配置(維持)されてもよい。即ち、前記多孔層の露呈面は、第1容器41等が密閉され且つ微粒子分散液体が第1容器41内に満たされていれば、前記緻密体21に対して、例えば、鉛直上方、鉛直下方、斜め上方、斜め下方及び水平方向等に配置されてもよい。   In addition, in the filling step described above, the exposed surface of the porous layer (the exposed surface of the positive electrode-side porous layer 22 or the exposed surface of the negative electrode-side porous layer 23) is arranged in any direction with respect to the dense body 21 ( Maintained). That is, the exposed surface of the porous layer is, for example, vertically upward and vertically downward with respect to the dense body 21 when the first container 41 and the like are sealed and the fine particle dispersion liquid is filled in the first container 41. They may be arranged diagonally upward, diagonally downward and in the horizontal direction.

本発明の第1実施形態に係るセラミックス構造体の製造方法によって製造される全固体型リチウム二次電池の断面図である。It is sectional drawing of the all-solid-state lithium secondary battery manufactured by the manufacturing method of the ceramic structure which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1に示したセラミックス構造体の斜視図である。It is a perspective view of the ceramic structure shown in FIG. 図1に示したセラミックス構造体の前駆体の断面図である。It is sectional drawing of the precursor of the ceramic structure shown in FIG. 図1に示したセラミックス構造体であって活物質が充填される前のセラミックス構造体の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the ceramic structure shown in FIG. 1 before being filled with an active material. 本発明の第1実施形態に係るセラミックス構造体の製造方法において使用する第1容器及び第2容器の斜視図である。It is a perspective view of the 1st container and the 2nd container used in the manufacturing method of the ceramic structure concerning a 1st embodiment of the present invention. 図6の(A)は図5に示した第1容器の断面図、図6の(B)は第1容器の平面図である。6A is a cross-sectional view of the first container shown in FIG. 5, and FIG. 6B is a plan view of the first container. 本発明の第2実施形態に係るセラミックス構造体の製造方法によって製造される全固体型リチウム二次電池の断面図である。It is sectional drawing of the all-solid-state lithium secondary battery manufactured by the manufacturing method of the ceramic structure which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の実施形態の変形例に係るセラミックス構造体の製造方法において使用する第1容器及び第2容器の斜視図である。It is a perspective view of the 1st container and the 2nd container used in the manufacturing method of the ceramic structure concerning the modification of the embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…全固体型リチウム二次電池、20…固体電解質構造体、20B…充填前構造体、21…緻密体、22…正極側多孔層、23…負極側多孔層、22a,23a…細孔(気孔、空孔)、22b,23b…活物質、21A…第1グリーンシート、22A…第2グリーンシート、23A…第3グリーンシート、31…正極集電極、32…負極集電極、41…第1容器、41a…円柱状凹部、41b…貫通孔、41c…接続部、42…第2容器、42a…空気取出し部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... All-solid-state lithium secondary battery, 20 ... Solid electrolyte structure, 20B ... Structure before filling, 21 ... Dense body, 22 ... Positive electrode side porous layer, 23 ... Negative electrode side porous layer, 22a, 23a ... Fine pore ( 22b, 23b ... active material, 21A ... first green sheet, 22A ... second green sheet, 23A ... third green sheet, 31 ... positive electrode collector, 32 ... negative electrode collector, 41 ... first Container, 41a ... cylindrical recess, 41b ... through-hole, 41c ... connection part, 42 ... second container, 42a ... air extraction part.

Claims (11)

セラミックスからなる板状の緻密体と同緻密体の少なくとも一方の表面に焼成一体化されたセラミックスからなる多孔層とを有し、前記多孔層内に微粒子を充填させたセラミックス構造体の製造方法であって、
前記微粒子を分散させた液体である微粒子分散液体を準備する微粒子分散液体準備工程と、前記微粒子が前記多孔層に充填される前の前記セラミックス構造体である充填前構造体を準備する充填前構造体準備工程と、を含む準備工程と、
前記充填前構造体を所定位置に配置する配置工程と、
前記充填前構造体の前記多孔層の表面であって前記緻密体と接していない表面である同多孔層の露呈面を前記微粒子分散液体内に露呈させるとともに、同充填前構造体の同多孔層の露呈面と反対側の表面である同充填前構造体の露呈面の少なくとも一部を空間に露呈させ、同多孔層の露呈面側と同充填前構造体の露呈面側との間に所定の圧力差を生じさせることにより同微粒子分散液体を同多孔層の露呈面から同充填前構造体の露呈面まで同多孔層及び同緻密体を経由して通過させ、同微粒子分散液体内の前記微粒子を同多孔層内に充填する充填実施工程と、
を含んでなるセラミックス構造体の製造方法。
A method for producing a ceramic structure having a plate-like dense body made of ceramics and a porous layer made of ceramics fired and integrated on at least one surface of the dense body, wherein the porous layer is filled with fine particles. There,
A fine particle dispersion liquid preparation step for preparing a fine particle dispersion liquid, which is a liquid in which the fine particles are dispersed, and a pre-filling structure for preparing a pre-filling structure that is the ceramic structure before the fine particles are filled in the porous layer A preparation process including a body preparation process;
An arranging step of arranging the pre-filling structure at a predetermined position;
The exposed surface of the porous layer, which is the surface of the porous layer of the structure before filling and is not in contact with the dense body, is exposed in the fine particle dispersion liquid, and the porous layer of the structure before filling Exposing at least a part of the exposed surface of the structure before filling, which is the surface opposite to the exposed surface, to a space, and a predetermined distance between the exposed surface side of the porous layer and the exposed surface side of the structure before filling The fine particle dispersion liquid is caused to pass through the porous layer and the dense body from the exposed surface of the porous layer to the exposed surface of the structure before filling through the pressure difference in the fine particle dispersed liquid. A filling step for filling fine particles in the porous layer;
A method for producing a ceramic structure comprising:
請求項1に記載のセラミックス構造体の製造方法において、
前記配置工程は、底部の一部に貫通孔を有する第1容器と同貫通孔を介して同第1容器と気密に接続された第2容器とを準備するとともに、前記多孔層が前記緻密体より上方に位置し且つ前記充填前構造体の露呈面が同貫通孔を覆うように同充填前構造体を同第1容器内に配置する工程であり、
前記充填実施工程は、前記第1容器内に前記微粒子分散液体を貯留させるとともに、前記第2容器内の気圧を低下させるか及び/又は同第1容器内の同微粒子分散液体に同第2容器内の気圧よりも大きな圧力を加える工程である、
セラミックス構造体の製造方法。
In the manufacturing method of the ceramic structure according to claim 1,
The arranging step prepares a first container having a through hole in a part of the bottom and a second container airtightly connected to the first container through the through hole, and the porous layer is the dense body. A step of disposing the structure before filling in the first container so that the exposed surface of the structure before filling covers the through hole,
In the filling step, the fine particle dispersion liquid is stored in the first container, and the air pressure in the second container is decreased and / or the second container is added to the fine particle dispersion liquid in the first container. It is a step of applying a pressure larger than the atmospheric pressure inside,
A method for producing a ceramic structure.
請求項2に記載のセラミックス構造体の製造方法であって、更に、
前記充填実施工程が終了した後、前記セラミックス構造体を加熱することにより、前記多孔層内に充填され且つ未乾燥状態にある前記微粒子分散液体に含まれる前記微粒子以外の不純物を除去する不純物除去工程、
を含むセラミックス構造体の製造方法。
The method for producing a ceramic structure according to claim 2, further comprising:
After the completion of the filling step, the ceramic structure is heated to remove impurities other than the fine particles contained in the fine particle dispersion liquid filled in the porous layer and in an undried state. ,
A method for producing a ceramic structure comprising:
請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載のセラミックス構造体の製造方法において、
前記緻密体及び前記多孔層を形成するセラミックスが固体電解質からなり、
前記微粒子が電池の電極に用いる電極活物質であるセラミックス構造体の製造方法。
In the manufacturing method of the ceramic structure as described in any one of Claims 1 thru | or 3,
The ceramic forming the dense body and the porous layer is made of a solid electrolyte,
A method for producing a ceramic structure, wherein the fine particles are electrode active materials used for battery electrodes.
請求項4に記載のセラミックス構造体の製造方法において、
前記充填前構造体準備工程は、
特定の固体電解質を含有し且つ造孔剤を含有しない第1グリーンシートと、同第1グリーンシートに含有された同特定の固体電解質を含有するグリーンシートに造孔剤を50体積%以上の割合で含有させた第2グリーンシートと、を準備し、同第1グリーンシートと同第2グリーンシートとを同第1グリーンシートに含有された同特定の固体電解質からなる接着層を介して加圧接着し、同加圧接着された同第1グリーンシートと同第2グリーンシートとを一体焼成する工程を含む、
セラミックス構造体の製造方法。
In the manufacturing method of the ceramic structure according to claim 4,
The pre-filling structure preparation step includes
A ratio of 50% by volume or more of the pore forming agent in the first green sheet containing the specific solid electrolyte and not containing the pore forming agent, and the green sheet containing the specific solid electrolyte contained in the first green sheet. A second green sheet contained in the first green sheet, and pressurizing the first green sheet and the second green sheet through an adhesive layer made of the same specific solid electrolyte contained in the first green sheet. Bonding and firing the first green sheet and the second green sheet that have been pressure-bonded together,
A method for producing a ceramic structure.
セラミックスからなる板状の緻密体と同緻密体の上面及び下面に同緻密体とそれぞれ焼成一体化されたセラミックスからなる第1多孔層及びセラミックスからなる第2多孔層とを有し、前記第1多孔層内に第1微粒子を充填させ且つ前記第2多孔層に第2微粒子を充填させたセラミックス構造体の製造方法であって、
前記緻密体の上面及び下面に前記第1多孔層及び前記第2多孔層をそれぞれ焼成により形成することにより前記第1微粒子が前記第1多孔層に充填される前であり且つ前記第2微粒子が前記第2多孔層に充填される前の前記セラミックス構造体である充填前構造体を準備する充填前構造体準備工程と、
前記第1微粒子が前記第1多孔層を通過可能であって且つ前記緻密体を通過不能となるように同第1微粒子を分散させた液体である第1微粒子分散液体を準備する第1微粒子分散液体準備工程と、
前記第2微粒子が前記第2多孔層を通過可能であって且つ前記緻密体を通過不能となるように同第2微粒子を分散させた液体である第2微粒子分散液体を準備する第2微粒子分散液体準備工程と、
前記充填前構造体を第1配置状態に配置する第1配置工程と、
前記第1多孔層の表面であって前記緻密体と接していない表面である同第1多孔層の露呈面を第1微粒子分散液体内に露呈させるとともに、前記第2多孔層の表面であって前記緻密体と接していない表面である同第2多孔層の露呈面の少なくとも一部を空間に露呈させ、同第1多孔層の露呈面側と同第2多孔層の露呈面側との間に圧力差を生じさせることにより、同第1多孔層の露呈面から同第2多孔層の露呈面まで同第1多孔層、同緻密体及び同第2多孔層を経由するように同第1微粒子分散液体を通過させて前記第1微粒子を同第1多孔層内に充填する第1充填実施工程と、
前記第1微粒子が前記第1多孔層に充填された充填前構造体を第2配置状態に配置する第2配置工程と、
前記第2多孔層の露呈面を前記第2微粒子分散液体内に露呈させるとともに、前記第1多孔層の露呈面の少なくとも一部を空間に露呈させ、同第2多孔層の露呈面側と同第1多孔層の露呈面側との間に圧力差を生じさせることにより、同第2多孔層の露呈面から同第1多孔層の露呈面まで同第2多孔層、前記緻密体及び同第1多孔層を経由するように同第2微粒子分散液体を通過させて前記第2微粒子を同第2多孔層内に充填する第2充填実施工程と、
を含むセラミックス構造体の製造方法。
A plate-like dense body made of ceramics, and a first porous layer made of ceramics and a second porous layer made of ceramics which are fired and integrated with the dense bodies on the upper and lower surfaces of the dense bodies, respectively. A method for producing a ceramic structure comprising a porous layer filled with first fine particles and the second porous layer filled with second fine particles,
By forming the first porous layer and the second porous layer on the upper and lower surfaces of the dense body by firing, respectively, before the first fine particles are filled in the first porous layer, and the second fine particles A pre-filling structure preparation step of preparing a pre-filling structure that is the ceramic structure before filling the second porous layer;
Preparing a first fine particle dispersion liquid, which is a liquid in which the first fine particles are dispersed so that the first fine particles can pass through the first porous layer and cannot pass through the dense body. Liquid preparation process;
Preparing a second fine particle dispersion liquid, which is a liquid in which the second fine particles are dispersed so that the second fine particles can pass through the second porous layer and cannot pass through the dense body. Liquid preparation process;
A first arrangement step of arranging the pre-filling structure in a first arrangement state;
Exposing the exposed surface of the first porous layer, which is the surface of the first porous layer and is not in contact with the dense body, into the first fine particle dispersion liquid, and the surface of the second porous layer, At least a part of the exposed surface of the second porous layer, which is a surface not in contact with the dense body, is exposed to the space, and between the exposed surface side of the first porous layer and the exposed surface side of the second porous layer By causing a pressure difference in the first porous layer, the first porous layer, the dense body, and the second porous layer are routed from the exposed surface of the first porous layer to the exposed surface of the second porous layer. A first filling execution step of filling the first porous layer with the first fine particles by passing the fine particle dispersion liquid;
A second arrangement step of arranging the pre-filling structure in which the first fine particles are filled in the first porous layer in a second arrangement state;
The exposed surface of the second porous layer is exposed in the second fine particle dispersion liquid, and at least a part of the exposed surface of the first porous layer is exposed to the space, and the same as the exposed surface side of the second porous layer. By creating a pressure difference with the exposed surface side of the first porous layer, the second porous layer, the dense body, and the first porous layer are exposed from the exposed surface of the second porous layer to the exposed surface of the first porous layer. A second filling step of passing the second fine particle dispersion liquid so as to pass through the first porous layer and filling the second fine particle into the second porous layer;
A method for producing a ceramic structure comprising:
請求項6に記載のセラミックス構造体の製造方法において、
前記第1配置工程は、底部の一部に貫通孔を有する第1容器と同貫通孔を介して同第1容器と気密に接続された第2容器とを準備するとともに、前記第1多孔層が前記緻密体より上方に位置し且つ前記第2多孔層の露呈面が同貫通孔を覆うように前記充填前構造体を同第1容器内に配置する工程であり、
前記第1充填実施工程は、前記第1容器内に前記第1微粒子分散液体を貯留させるとともに、前記第2容器内の気圧を低下させるか及び/又は同第1容器内の同第1微粒子分散液体に同第2容器内の気圧よりも大きな圧力を加える工程であり、
前記第2配置工程は、底部の一部に貫通孔を有する第3容器と同貫通孔を介して同第3容器と気密に接続された第4容器とを準備するとともに、前記第2多孔層が前記緻密体より上方に位置し且つ前記第1多孔層の露呈面が同貫通孔を覆うように前記充填前構造体を同第3容器内に配置する工程であり、
前記第2充填実施工程は、前記第3容器内に前記第2微粒子分散液体を貯留させるとともに、前記第4容器内の気圧を低下させるか及び/又は同第3容器内の同第2微粒子分散液体に同第4容器内の気圧よりも大きな圧力を加える工程である、
セラミックス構造体の製造方法。
In the manufacturing method of the ceramic structure according to claim 6,
The first arranging step prepares a first container having a through hole in a part of the bottom and a second container airtightly connected to the first container through the through hole, and the first porous layer. Is disposed above the dense body and the pre-filling structure is disposed in the first container so that the exposed surface of the second porous layer covers the through-hole,
In the first filling step, the first fine particle dispersion liquid is stored in the first container, and the air pressure in the second container is decreased and / or the first fine particle dispersion in the first container is reduced. Applying a pressure to the liquid that is greater than the pressure in the second container;
The second arranging step prepares a third container having a through hole in a part of the bottom and a fourth container airtightly connected to the third container through the through hole, and the second porous layer. Is disposed above the dense body and the pre-filling structure is disposed in the third container so that the exposed surface of the first porous layer covers the through-hole,
In the second filling step, the second fine particle dispersion liquid is stored in the third container, and the atmospheric pressure in the fourth container is decreased and / or the second fine particle dispersion in the third container is reduced. A step of applying a pressure larger than the atmospheric pressure in the fourth container to the liquid,
A method for producing a ceramic structure.
請求項6又は請求項7に記載のセラミックス構造体の製造方法であって、更に、
前記第1充填実施工程後であって前記第2配置工程前に、前記第1微粒子が前記第1多孔層に充填された充填前構造体を加熱することにより、前記第1多孔層内に充填され且つ未乾燥状態にある前記第1微粒子分散液体に含まれる前記第1微粒子以外の不純物を除去する第1不純物除去工程、
を含むセラミックス構造体の製造方法。
A method for producing a ceramic structure according to claim 6 or 7, further comprising:
The first porous layer is filled by heating the pre-filling structure in which the first fine particles are filled in the first porous layer after the first filling step and before the second arranging step. A first impurity removal step of removing impurities other than the first fine particles contained in the first fine particle dispersion liquid that is in an undried state;
A method for producing a ceramic structure comprising:
請求項6乃至請求項8の何れか一項に記載のセラミックス構造体の製造方法であって、更に、
前記第2充填実施工程後に、前記第1微粒子及び前記第2微粒子が前記第1多孔層及び前記第2多孔層にそれぞれ充填されたセラミックス構造体を加熱することにより、前記第2多孔層内に充填され且つ未乾燥状態にある前記第2微粒子分散液体に含まれる前記第2微粒子以外の不純物を除去する第2不純物除去工程、
を含むセラミックス構造体の製造方法。
A method for producing a ceramic structure according to any one of claims 6 to 8, further comprising:
After the second filling step, by heating the ceramic structure in which the first fine particles and the second fine particles are filled in the first porous layer and the second porous layer, respectively, A second impurity removal step of removing impurities other than the second fine particles contained in the second fine particle dispersion liquid that is filled and in an undried state;
A method for producing a ceramic structure comprising:
請求項6乃至請求項9の何れか一項に記載のセラミックス構造体の製造方法において、
前記緻密体、前記第1多孔層及び前記第2多孔層を形成するセラミックスが固体電解質からなり、
前記第1微粒子は電池の正極を形成するための正極活物質及び同電池の負極を形成するための負極活物質の何れか一方であり、
前記第2微粒子は前記正極活物質及び前記負極活物質の何れか他方である、
セラミックス構造体の製造方法。
In the manufacturing method of the ceramic structure as described in any one of Claim 6 thru | or 9,
The ceramic forming the dense body, the first porous layer and the second porous layer is made of a solid electrolyte,
The first fine particles are any one of a positive electrode active material for forming a positive electrode of a battery and a negative electrode active material for forming a negative electrode of the battery,
The second fine particles are either the positive electrode active material or the negative electrode active material,
A method for producing a ceramic structure.
請求項10に記載のセラミックス構造体の製造方法において、
前記充填前構造体準備工程は、
特定の固体電解質を含有し且つ造孔剤を含有しない第1グリーンシートと、同第1グリーンシートに含有された同特定の固体電解質を含有するグリーンシートに造孔剤を50体積%以上の割合で含有させた第2グリーンシートと、同第1グリーンシートに含有された同特定の固体電解質を含有するグリーンシートに造孔剤を50体積%以上の割合で含有させた第3グリーンシートと、を準備し、同第1グリーンシートに含有された同特定の固体電解質からなる接着層を介して同第1グリーンシートの上面に同第2グリーンシートを加圧接着するとともに、同接着層を介して同第1グリーンシートの下面に同第3グリーンシートを加圧接着し、同加圧接着された同第1グリーンシート、同第2グリーンシート及び同第3グリーンシートを一体焼成する工程を含む、
セラミックス構造体の製造方法。
In the manufacturing method of the ceramic structure according to claim 10,
The pre-filling structure preparation step includes
A ratio of 50% by volume or more of the pore forming agent in the first green sheet containing the specific solid electrolyte and not containing the pore forming agent, and the green sheet containing the specific solid electrolyte contained in the first green sheet. The second green sheet contained in the first green sheet, the third green sheet containing the pore forming agent in a proportion of 50% by volume or more in the green sheet containing the specific solid electrolyte contained in the first green sheet, The second green sheet is pressure-bonded to the upper surface of the first green sheet through the adhesive layer made of the specific solid electrolyte contained in the first green sheet, and the adhesive layer is The third green sheet is pressure bonded to the lower surface of the first green sheet, and the first green sheet, the second green sheet, and the third green sheet that have been pressure bonded are integrally fired. Comprising the step of,
A method for producing a ceramic structure.
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