JP6181988B2 - Manufacturing method of all solid state battery - Google Patents

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Description

本発明は、全固体電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an all-solid battery.

近年、環境・エネルギー問題の解決へ向けて、種々の電気自動車の普及が期待されている。これら電気自動車の実用化の鍵を握るモータ駆動用電源等の車載電源として、リチウムイオン電池の開発が鋭意行われている。
通常のリチウムイオン電池は電解質が電解液であるため、安全性に問題が有った。安全性を確保するため、電解質を無機固体電解質にした全固体電池の実用化が期待されている。
In recent years, various electric vehicles are expected to be widely used for solving environmental and energy problems. As an in-vehicle power source such as a motor driving power source that holds the key to practical use of these electric vehicles, a lithium ion battery has been intensively developed.
A normal lithium ion battery has a safety problem because the electrolyte is an electrolyte. In order to ensure safety, all-solid-state batteries in which the electrolyte is an inorganic solid electrolyte are expected to be put into practical use.

全固体電池の作製方法として、電極活物質粉末及び/又は固体電解質粉末を金型に入れて圧縮成型することで、正極層、固体電解質層及び負極層をそれぞれ形成し、これらを一体化する方法が知られている。また、特許文献1は、電極層と固体電解質層の間に接合層となる電極合材粉末を入れて、界面を接合する全固体電池の製造方法を方法を開示する。
しかしながら、上記粉末成型において、積層体全体の厚みが大きい場合に、プレス機等を用いて圧縮すると面方向への歪みが大きい他、各層の圧密化や層界面の接合が難しい問題があった。特に電極層、固体電解質層、集電体を何十層にも積層するスタックセル(多層化)では、圧密による界面接合が困難であった。
As a method for producing an all-solid-state battery, a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode layer are respectively formed by compressing and molding an electrode active material powder and / or a solid electrolyte powder into a mold, and integrating them. It has been known. Patent Document 1 discloses a method for manufacturing an all-solid battery in which an electrode mixture powder serving as a bonding layer is inserted between an electrode layer and a solid electrolyte layer, and the interface is bonded.
However, in the above powder molding, when the thickness of the whole laminate is large, there is a problem that when compressing with a press machine or the like, the strain in the surface direction is large and it is difficult to consolidate each layer and join the layer interface. In particular, in a stack cell (multilayered) in which dozens of electrode layers, solid electrolyte layers, and current collectors are stacked, interfacial bonding by consolidation is difficult.

特開2001−273928号公報JP 2001-293928 A

本発明の目的は、強い加圧を必要としない全固体電池の製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a method for producing an all-solid battery that does not require strong pressurization.

本発明の一形態によれば、以下の全固体電池の製造方法が提供される。
第1の電極層及び第1の固体電解質層を含み、前記第1の固体電解質層が表面層である第1の部材、及び第2の電極層を含む第2の部材をそれぞれ製造する工程、
前記第1の固体電解質層の表面に溶媒を塗布する工程、及び
前記第1の部材と前記第2の部材を、前記第1の固体電解質層の溶媒を塗布した面で貼り合わせる工程を含む全固体電池の製造方法。
According to one aspect of the present invention, the following method for producing an all-solid battery is provided.
Producing a first member including a first electrode layer and a first solid electrolyte layer, wherein the first solid electrolyte layer is a surface layer, and a second member including a second electrode layer;
A step of applying a solvent to the surface of the first solid electrolyte layer, and a step of bonding the first member and the second member together on the surface of the first solid electrolyte layer coated with the solvent. A method for producing a solid state battery.

本発明の一形態によれば、以下の全固体電池の製造方法が提供される。
固体電解質及び活物質を含む電極合材からなる第1の電極層を含み、前記第1の電極層が表面層である第1の部材、及び第2の電極層を含む第2の部材をそれぞれ製造する工程、
前記第1の電極層の表面に溶媒を塗布する工程、及び
前記第1の部材と前記第2の部材を、前記第1の電極層の溶媒を塗布した面で貼り合わせる工程を含む全固体電池の製造方法。
According to one aspect of the present invention, the following method for producing an all-solid battery is provided.
A first member comprising an electrode mixture comprising a solid electrolyte and an active material, wherein the first member is a surface layer, and the second member comprises a second electrode layer. Manufacturing process,
An all-solid battery comprising a step of applying a solvent to a surface of the first electrode layer, and a step of bonding the first member and the second member on a surface of the first electrode layer coated with the solvent Manufacturing method.

本発明によれば、強い加圧を必要としない全固体電池の製造方法が提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the all-solid-state battery which does not require strong pressurization can be provided.

本発明の一形態に係る第1の全固体電池の製造方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the manufacturing method of the 1st all-solid-state battery which concerns on one form of this invention. 本発明の一形態に係る第1の全固体電池の製造方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the manufacturing method of the 1st all-solid-state battery which concerns on one form of this invention. 本発明の一形態に係る第2の全固体電池の製造方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the manufacturing method of the 2nd all-solid-state battery which concerns on one form of this invention. 固体電解質をスラリー合成法で製造する場合の使用できる製造装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the manufacturing apparatus which can be used when manufacturing a solid electrolyte by a slurry synthesis method.

本発明の一形態に係る第1の全固体電池の製造方法は、下記(1−1)〜(1−3)の工程を含む:
(1−1)第1の電極層及び第1の固体電解質層を含み、第1の固体電解質層が表面層である第1の部材、及び第2の電極層を含む第2の部材をそれぞれ製造する工程
(1−2)第1の固体電解質層の表面に溶媒を塗布する工程
(1−3)第1の部材と第2の部材を、第1の固体電解質層の溶媒を塗布した面で貼り合わせる工程
The manufacturing method of the 1st all-solid-state battery which concerns on one form of this invention includes the process of following (1-1)-(1-3):
(1-1) A first member including a first electrode layer and a first solid electrolyte layer, wherein the first solid electrolyte layer is a surface layer, and a second member including a second electrode layer, respectively Step of manufacturing (1-2) Step of applying solvent to surface of first solid electrolyte layer (1-3) Surface of first member and second member coated with solvent of first solid electrolyte layer The process of pasting together

本発明の一形態に係る第1の全固体電池の製造方法では、第1の部材と第2の部材をそれぞれ別途に製造し、これらを貼り合わせることで全固体電池を製造するので、強い加圧を必要としない。
強い加圧は全固体電池の歪みとなって性能低下の原因となるが、本発明の一形態に係る全固体電池の製造方法では、強い加圧を必要としないために、得られる電池の性能低下を防ぐことができる。
In the first all-solid battery manufacturing method according to one aspect of the present invention, the first member and the second member are separately manufactured, and the all-solid battery is manufactured by bonding them together. Does not require pressure.
Strong pressurization causes distortion of the all-solid-state battery and causes performance degradation. However, in the method for manufacturing an all-solid-state battery according to one embodiment of the present invention, strong pressurization is not required, and thus the performance of the obtained battery is Decline can be prevented.

本発明の一形態に係る第1の全固体電池の製造方法は、好ましくは第2の部材が、表面層として第2の固体電解質層を含み、下記(1−1’)〜(1−3’)の工程を含む:
(1−1’)第1の電極層及び第1の固体電解質層を含み、第1の固体電解質層が表面層である第1の部材、及び第2の電極層及び第2の固体電解質層を含み、第2の固体電解質層が表面層である第2の部材をそれぞれ製造する工程
(1−2’)第1の固体電解質層の表面及び第2の固体電解質層の表面を、それぞれ溶媒を塗布する工程
(1−3’)第1の部材と第2の部材を、第1の固体電解質層の溶媒を塗布した面及び第2の固体電解質層の溶媒を塗布した面で貼り合わせる工程
In the first all-solid battery manufacturing method according to one aspect of the present invention, the second member preferably includes a second solid electrolyte layer as a surface layer, and the following (1-1 ′) to (1-3) Including the process of '):
(1-1 ′) a first member including a first electrode layer and a first solid electrolyte layer, the first solid electrolyte layer being a surface layer, and a second electrode layer and a second solid electrolyte layer Step (1-2 ′) in which each of the second solid electrolyte layers is a surface layer, and the surface of the first solid electrolyte layer and the surface of the second solid electrolyte layer are each a solvent. (1-3 ′) A step of bonding the first member and the second member on the surface of the first solid electrolyte layer coated with the solvent and the surface of the second solid electrolyte layer coated with the solvent

図1及び図2は、それぞれ本発明の一形態に係る第1の全固体電池の製造方法(以下、単に第1の製造方法という場合がある)の一例を示す図である。
図1において、第1の部材100は集電体130、第1の電極層110及び第1の固体電解質層120がこの順に積層した積層体であり、第2の部材200は集電体230及び第2の電極層210がこの順に積層した積層体である。第1の部材100と第2の部材200は、溶媒によって表面の一部が溶解した第1の固体電解質層120と第2の電極層210が貼り合わせられ、接合する。
尚、第2の電極層210が固体電解質及び活物質からなる電極合材を含む場合、当該第2の電極層210にも溶媒を塗布して表面の一部を溶解させてもよい。
1 and 2 are diagrams showing an example of a first all-solid-state battery manufacturing method (hereinafter sometimes simply referred to as a first manufacturing method) according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a first member 100 is a stacked body in which a current collector 130, a first electrode layer 110, and a first solid electrolyte layer 120 are stacked in this order, and a second member 200 includes a current collector 230 and The second electrode layer 210 is a laminated body laminated in this order. The first member 100 and the second member 200 are bonded to each other by bonding the first solid electrolyte layer 120 and the second electrode layer 210 in which a part of the surface is dissolved by a solvent.
In addition, when the 2nd electrode layer 210 contains the electrode compound material which consists of a solid electrolyte and an active material, you may apply | coat a solvent also to the said 2nd electrode layer 210, and may dissolve a part of surface.

図2において、第1の部材100は集電体130、第1の電極層110及び第1の固体電解質層120がこの順に積層した積層体であり、第2の部材200は集電体230、第2の電極層210及び第2の固体電解質層がこの順に積層した積層体である。第1の部材100と第2の部材200は、第1の固体電解質層120と第2の固体電解質層220が貼り合わせられ、接合する。
図2において、溶媒によって表面が溶解されるのは、第1の固体電解質層120及び第2の固体電解質層220のいずれか一方、又は第1の固体電解質層120及び第2の固体電解質層220の両方であり、好ましくは第1の固体電解質層120及び第2の固体電解質層220の両方である。
In FIG. 2, the first member 100 is a stacked body in which a current collector 130, a first electrode layer 110, and a first solid electrolyte layer 120 are stacked in this order, and the second member 200 includes a current collector 230, This is a laminate in which the second electrode layer 210 and the second solid electrolyte layer are laminated in this order. The first member 100 and the second member 200 are bonded by bonding the first solid electrolyte layer 120 and the second solid electrolyte layer 220 together.
In FIG. 2, the surface is dissolved by the solvent in either one of the first solid electrolyte layer 120 and the second solid electrolyte layer 220, or the first solid electrolyte layer 120 and the second solid electrolyte layer 220. Preferably, both the first solid electrolyte layer 120 and the second solid electrolyte layer 220 are used.

本発明の一形態に係る第2の全固体電池の製造方法は、下記(2−1)〜(2−3)の工程を含む:
(2−1)固体電解質及び活物質からなる電極合材を含む第1の電極層を含み、第1の電極層が表面層である第1の部材、及び第2の電極層を含む第2の部材をそれぞれ製造する工程
(2−2)第1の電極層の表面に溶媒を塗布する工程
(2−3)第1の部材と第2の部材を、第1の電極層の溶媒を塗布した面で貼り合わせる工程
The manufacturing method of the 2nd all-solid-state battery which concerns on one form of this invention includes the process of the following (2-1)-(2-3):
(2-1) a first member including an electrode mixture composed of a solid electrolyte and an active material, wherein the first member is a surface layer, and the second member includes a second electrode layer. (2-2) Applying a solvent to the surface of the first electrode layer (2-3) Applying the solvent of the first electrode layer to the first member and the second member The process of bonding on the finished surface

本発明の一形態に係る第2の全固体電池の製造方法(以下、単に第2の製造方法という場合がある)において、第1の部材の第1の電極層は、電極合材を含む。
尚、第1の製造方法においても、第1の部材の第1の電極層が、電極合材を含んでもよい。
In the second all-solid-state battery manufacturing method according to one embodiment of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as a second manufacturing method), the first electrode layer of the first member includes an electrode mixture.
Also in the first manufacturing method, the first electrode layer of the first member may include an electrode mixture.

第2の製造方法も第1の製造方法と同様で、第1の部材と第2の部材をそれぞれ別途に製造し、これらを貼り合わせることで全固体電池を製造するので、強い加圧を必要としない。
強い加圧は全固体電池の歪みとなって性能低下の原因となるが、本発明の一形態に係る第2の全固体電池の製造方法では、強い加圧を必要としないために、得られる電池の性能低下を防ぐことができる。
The second manufacturing method is the same as the first manufacturing method, and the first member and the second member are separately manufactured, and an all solid state battery is manufactured by bonding them together. And not.
Although strong pressurization causes distortion of the all-solid-state battery and causes performance deterioration, the second all-solid-state battery manufacturing method according to one embodiment of the present invention does not require strong pressurization, and thus is obtained. Battery performance degradation can be prevented.

第2の製造方法において、固体電解質及び活物質からなる電極合材を含む第1の電極層は、正極層及び負極層のいずれでもよい。
従って、第1の電極層が正極層である場合、第1の電極層が含む電極合材は、固体電解質及び正極活物質からなる正極合材である。同様に、第1の電極層が負極層である場合、第1の電極層が含む電極合材は、固体電解質及び負極活物質からなる負極合材である。
In the second manufacturing method, the first electrode layer including the electrode mixture composed of the solid electrolyte and the active material may be either a positive electrode layer or a negative electrode layer.
Therefore, when the first electrode layer is a positive electrode layer, the electrode mixture included in the first electrode layer is a positive electrode mixture made of a solid electrolyte and a positive electrode active material. Similarly, when the first electrode layer is a negative electrode layer, the electrode mixture included in the first electrode layer is a negative electrode mixture made of a solid electrolyte and a negative electrode active material.

図3は、発明の一形態に係る第2の全固体電池の製造方法の一例を示す図である。
図3において、第1の部材100は集電体130及び第1の電極層110がこの順に積層した積層体であり、第2の部材200は集電体230、第2の電極層210及び第2の固体電解質層220がこの順に積層した積層体である。第1の部材100と第2の部材200は、第2の固体電解質層220と、溶媒によって表面の一部が溶解した第1の電極層110とが貼り合わせられ、接合する。
尚、第2の固体電解質層220に溶媒を塗布しても塗布しなくてもよく、好ましくは第2の固体電解質層220にも溶媒を塗布して表面の一部を溶解させる。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a second all-solid battery manufacturing method according to an embodiment of the invention.
In FIG. 3, the first member 100 is a stacked body in which a current collector 130 and a first electrode layer 110 are stacked in this order, and the second member 200 includes a current collector 230, a second electrode layer 210, and a first electrode layer 110. The two solid electrolyte layers 220 are stacked in this order. The first member 100 and the second member 200 are bonded to each other by bonding the second solid electrolyte layer 220 and the first electrode layer 110 having a part of the surface dissolved by a solvent.
Note that a solvent may or may not be applied to the second solid electrolyte layer 220. Preferably, a solvent is also applied to the second solid electrolyte layer 220 to dissolve a part of the surface.

以下、本発明の一形態に係る第1及び第2の全固体電池の製造方法の各工程を説明する。   Hereinafter, each process of the manufacturing method of the 1st and 2nd all-solid-state battery which concerns on one form of this invention is demonstrated.

[第1の部材及び第2の部材を製造する工程]
第1の製造方法において、第1の部材は、第1の電極層及び第1の固体電解質層を含む積層体である。同様に、第2の部材は、第2の電極層を含み、好ましくはさらに第2の固体電解質層を含む積層体である。
第2の製造方法では、第1の部材は、固体電解質及び活物質からなる電極合材を含む第1の電極層を含み、第2の部材は、第2の電極層を含む。
上記において、第1の電極層は、正極層及び負極層のいずれか一方であり、第2の電極層は、正極層及び負極層のいずれか他方である。従って、第1の電極層が正極層であれば、第2の電極層は負極層であり、第1の電極層が負極層であれば、第2の電極層は正極層となる。
また、第1の部材及び第2の部材は、例えばそれぞれさらに集電体を含んでもよい。
以下、各層について説明する。
[Process for producing first member and second member]
In the first manufacturing method, the first member is a laminate including a first electrode layer and a first solid electrolyte layer. Similarly, the second member is a laminate including a second electrode layer, preferably further including a second solid electrolyte layer.
In the second manufacturing method, the first member includes a first electrode layer including an electrode mixture made of a solid electrolyte and an active material, and the second member includes a second electrode layer.
In the above, the first electrode layer is either the positive electrode layer or the negative electrode layer, and the second electrode layer is the other of the positive electrode layer or the negative electrode layer. Therefore, if the first electrode layer is a positive electrode layer, the second electrode layer is a negative electrode layer, and if the first electrode layer is a negative electrode layer, the second electrode layer is a positive electrode layer.
Moreover, the first member and the second member may each further include a current collector, for example.
Hereinafter, each layer will be described.

(1)正極層
正極層は、正極活物質を含む層である。
正極活物質は、リチウムイオンの挿入脱離が可能な物質であり、電池分野において正極活部質として公知のものが使用できる。
正極活物質としては、例えばV、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMn、Li(NiCoMn)O(ここで、0<a<1、0<b<1、0<c<1、a+b+c=1)、LiNi1−YCo、LiCo1−YMn、LiNi1−YMn(ここで、0≦Y<1)、Li(NiCoMn)O(0<a<2、0<b<2、0<c<2、a+b+c=2)、LiMn2−ZNi、LiMn2−ZCo(ここで、0<Z<2)、LiCoPO、LiFePOが挙げられる。
硫化物系正極活物質では、硫化チタン(TiS)、硫化モリブデン(MoS)、硫化鉄(FeS、FeS)、硫化銅(CuS)及び硫化ニッケル(Ni)等が使用でき、好ましくは、TiSである。
酸化物系正極活物質では、酸化ビスマス(Bi)、鉛酸ビスマス(BiPb)、酸化銅(CuO)、酸化バナジウム(V13)、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、マンガン酸リチウム(LiMnO)等が使用できる。尚、これらを混合して用いることも可能である。好ましくは、コバルト酸リチウムが使用できる。
また、LiCoO,LiNiO,LiMn,LiFePO,LixCoPO,LiMn1/3Ni1/3Co1/3,LiMn1.5Ni0.5等も使用できる(Xは0.1〜0.9である。)
(1) Positive electrode layer A positive electrode layer is a layer containing a positive electrode active material.
The positive electrode active material is a material capable of inserting and removing lithium ions, and those known as a positive electrode active material in the battery field can be used.
Examples of the positive electrode active material include V 2 O 5 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li (Ni a Co b Mn c ) O 2 (where 0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, a + b + c = 1), LiNi 1-Y Co Y 2 O 2 , LiCo 1-Y Mn Y 2 O 2 , LiNi 1-Y Mn Y 2 O 2 (where 0 ≦ Y <1) , Li (Ni a Co b Mn c) O 4 (0 <a <2,0 <b <2,0 <c <2, a + b + c = 2), LiMn 2-Z Ni Z O 4, LiMn 2-Z Co Z O 4 (where 0 <Z <2), LiCoPO 4 , and LiFePO 4 may be mentioned.
In the sulfide-based positive electrode active material, titanium sulfide (TiS 2 ), molybdenum sulfide (MoS 2 ), iron sulfide (FeS, FeS 2 ), copper sulfide (CuS), nickel sulfide (Ni 3 S 2 ), etc. can be used. TiS 2 is preferable.
In the oxide-based positive electrode active material, bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), bismuth leadate (Bi 2 Pb 2 O 5 ), copper oxide (CuO), vanadium oxide (V 6 O 13 ), lithium cobalt oxide (LiCoO 2) ), Lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMnO 2 ), and the like. It is also possible to use a mixture of these. Preferably, lithium cobaltate can be used.
In addition, Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x Mn 2 O 4 , Li x FePO 4 , LixCoPO 4 , Li x Mn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3 O 2 , Li x Mn 1.5 Ni 0.5 O 2 or the like can also be used (X is 0.1 to 0.9).

上記の他、セレン化ニオブ(NbSe)、以下に示す有機ジスルフィド化合物、以下に示すカーボンスルフィド化合物、硫黄、硫化リチウム、金属インジウム等を正極活物質として使用できる。

Figure 0006181988
Figure 0006181988
(式(A)〜(C)において、Xはそれぞれ置換基であり、n及びmはそれぞれ独立に1〜2の整数であり、p及びqはそれぞれ独立に1〜4の整数である。
式(D)において、Zはそれぞれ−S−又は−NH−であり、nは繰返数2〜300の整数である。)
Figure 0006181988
(式中、n、mは、それぞれ1以上の整数である。) In addition to the above, niobium selenide (NbSe 3 ), organic disulfide compounds shown below, carbon sulfide compounds shown below, sulfur, lithium sulfide, indium metal, and the like can be used as the positive electrode active material.
Figure 0006181988
Figure 0006181988
(In Formulas (A) to (C), X is a substituent, n and m are each independently an integer of 1 to 2, and p and q are each independently an integer of 1 to 4.
In formula (D), Z is -S- or -NH-, respectively, and n is an integer of 2 to 300 repetitions. )
Figure 0006181988
(In the formula, n and m are each an integer of 1 or more.)

正極層は、さらに固体電解質及び/又は導電助剤を含んでいてもよく、第2の製造方法の第1電極が正極層である場合、当該正極層は固体電解質を含む。
固体電解質は、後述する固体電解質層が含む固体電解質と同様のものが挙げられる。
導電助剤は、導電性を有していればよく、その電子伝導度は、好ましくは1×10S/cm以上であり、より好ましくは1×10S/cm以上である。導電助剤としては、炭素材料、金属粉末及び金属化合物から選択される物質、及びこれらの混合物が挙げられる。
The positive electrode layer may further contain a solid electrolyte and / or a conductive additive. When the first electrode of the second production method is a positive electrode layer, the positive electrode layer contains a solid electrolyte.
Examples of the solid electrolyte include those similar to the solid electrolyte included in the solid electrolyte layer described later.
The conductive auxiliary agent only needs to have conductivity, and its electronic conductivity is preferably 1 × 10 3 S / cm or more, more preferably 1 × 10 5 S / cm or more. Examples of the conductive aid include substances selected from carbon materials, metal powders and metal compounds, and mixtures thereof.

導電助剤の具体例としては、好ましくは炭素材料、ニッケル、銅、アルミニウム、インジウム、銀、コバルト、マグネシウム、リチウム、クロム、金、ルテニウム、白金、ベリリウム、イリジウム、モリブデン、ニオブ、オスニウム、ロジウム、タングステン及び亜鉛からなる群より選択される少なくとも1つの元素を含む物質であり、より好ましくは導電性が高い炭素単体、炭素単体以外の炭素材料;ニッケル、銅、銀、コバルト、マグネシウム、リチウム、ルテニウム、金、白金、ニオブ、オスニウム又はロジウムを含む金属単体、混合物又は化合物である。   Specific examples of conductive aids are preferably carbon materials, nickel, copper, aluminum, indium, silver, cobalt, magnesium, lithium, chromium, gold, ruthenium, platinum, beryllium, iridium, molybdenum, niobium, osnium, rhodium, A substance containing at least one element selected from the group consisting of tungsten and zinc, and more preferably a carbon simple substance having a high conductivity, or a carbon material other than simple carbon; nickel, copper, silver, cobalt, magnesium, lithium, ruthenium , Gold, platinum, niobium, osnium or rhodium, simple metals, mixtures or compounds.

尚、炭素材料の具体例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、デンカブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック;黒鉛、炭素繊維、活性炭等が挙げられ、これらは単独でも2種以上でも併用可能である。なかでも、電子伝導性が高いアセチレンブラック、デンカブラック、ケッチェンブラックが好適である。   Specific examples of carbon materials include carbon blacks such as ketjen black, acetylene black, denka black, thermal black, and channel black; graphite, carbon fiber, activated carbon, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Is possible. Among these, acetylene black, denka black, and ketjen black having high electron conductivity are preferable.

正極層は、上記成分の他にバインダーを含んでもよい。バインダーとしては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂;ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂;エチレン−プロピレン−ジエンマー(EPDM)、スルホン化EPDM、天然ブチルゴム(NBR)等を単独で、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。
また、水系バインダーであるセルロース系やスチレンブタジエンゴム(SBR)の水分散体等を用いることもできる。
The positive electrode layer may contain a binder in addition to the above components. Examples of binders include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), fluorine-containing resins such as fluororubber; thermoplastic resins such as polypropylene and polyethylene; ethylene-propylene-dienemer (EPDM), sulfonated EPDM, natural Butyl rubber (NBR) or the like can be used alone or as a mixture of two or more.
In addition, an aqueous dispersion of cellulose or styrene butadiene rubber (SBR), which is an aqueous binder, can also be used.

正極の厚さは、0.01mm以上10mm以下であることが好ましい。   The thickness of the positive electrode is preferably 0.01 mm or more and 10 mm or less.

(2)負極層
負極層は、負極活物質を含む層である。
負極活物質としては、リチウムイオンの挿入脱離が可能な物質、電池分野において負極活物質として公知のものが使用できる。
例えば、炭素材料、具体的には、人造黒鉛、黒鉛炭素繊維、樹脂焼成炭素、熱分解気相成長炭素、コークス、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、フルフリルアルコール樹脂焼成炭素、ポリアセン、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、天然黒鉛及び難黒鉛化性炭素等が挙げられる。又はその混合物でもよい。好ましくは、人造黒鉛である。
また、金属リチウム、金属インジウム、金属アルミ、金属ケイ素等の金属自体や他の元素、化合物と組合せた合金を、負極材として用いることができる。
(2) Negative electrode layer The negative electrode layer is a layer containing a negative electrode active material.
As the negative electrode active material, a material capable of inserting and desorbing lithium ions, and a material known as a negative electrode active material in the battery field can be used.
For example, carbon materials, specifically artificial graphite, graphite carbon fiber, resin-fired carbon, pyrolytic vapor-grown carbon, coke, mesocarbon microbeads (MCMB), furfuryl alcohol resin-fired carbon, polyacene, pitch-based carbon Examples thereof include fibers, vapor-grown carbon fibers, natural graphite, and non-graphitizable carbon. Or it may be a mixture thereof. Preferably, it is artificial graphite.
An alloy combined with a metal itself such as metallic lithium, metallic indium, metallic aluminum, metallic silicon, or another element or compound can be used as the negative electrode material.

負極層は、他の成分として固体電解質、導電助剤及び/又はバインダーを含んでいてもよく、第2の製造方法の第1電極が負極層である場合、当該負極層は固体電解質を含む。。固体電解質、導電助剤、バインダーとしては上記と同じものが使用できる。
負極層の厚さは、0.01mm以上10mm以下であることが好ましい。
The negative electrode layer may contain a solid electrolyte, a conductive additive and / or a binder as other components. When the first electrode of the second production method is a negative electrode layer, the negative electrode layer contains a solid electrolyte. . As the solid electrolyte, the conductive assistant and the binder, the same ones as described above can be used.
The thickness of the negative electrode layer is preferably 0.01 mm or more and 10 mm or less.

(3)固体電解質層
固体電解質層は、固体電解質を含む層である。
固体電解質層を構成する固体電解質としては、硫化物系固体電解質、ポリマー系固体電解質が挙げられる。
ポリマー系固体電解質としては、例えば特開2010−262860号公報に開示されているように、フッ素樹脂、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、ポリアクリレート、及びこれらの誘導体並びに共重合体等の、ポリマー電解質として用いられる材料が挙げられる。
(3) Solid electrolyte layer A solid electrolyte layer is a layer containing a solid electrolyte.
Examples of the solid electrolyte constituting the solid electrolyte layer include sulfide-based solid electrolytes and polymer-based solid electrolytes.
As the polymer solid electrolyte, as disclosed in, for example, JP-A-2010-262860, it is used as a polymer electrolyte such as fluororesin, polyethylene oxide, polyacrylonitrile, polyacrylate, and derivatives and copolymers thereof. Materials that can be used.

ポリマー系固体電解質であるフッ素樹脂としては、例えば、フッ化ビニリデン(VdF)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、テトラフルオロエチレン(TFE)や、これらの誘導体等を構成単位として含むポリマーが挙げられる。具体的には、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリヘキサフルオロプロピレン(PHFP)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のホモポリマー;、VdFとHFPの共重合体(以下、この共重合体を「P(VdF−HFP)」と示す場合がある。)等の2元共重合体や3元共重合体が挙げられる。   Examples of the fluororesin that is a polymer-based solid electrolyte include a polymer containing, as a structural unit, vinylidene fluoride (VdF), hexafluoropropylene (HFP), tetrafluoroethylene (TFE), or a derivative thereof. Specifically, homopolymers such as polyvinylidene fluoride (PVdF), polyhexafluoropropylene (PHFP), polytetrafluoroethylene (PTFE); a copolymer of VdF and HFP (hereinafter, this copolymer is referred to as “P (VdF-HFP) ") and the like, and binary copolymers and ternary copolymers.

固体電解質層が含む固体電解質は、好ましくは硫化物系固体電解質であり、より好ましくはLi、P及びSを含むリチウムイオン伝導性無機固体電解質(硫化物系固体電解質)であり、さらに好ましくはLi、P、S及びハロゲン元素を含むリチウムイオン伝導性無機固体電解質(硫化物系固体電解質)である。   The solid electrolyte contained in the solid electrolyte layer is preferably a sulfide-based solid electrolyte, more preferably a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte (sulfide-based solid electrolyte) containing Li, P and S, and more preferably Li , P, S, and halogen element-containing lithium ion conductive inorganic solid electrolyte (sulfide-based solid electrolyte).

Li、P、S及びハロゲン元素を含む硫化物系固体電解質は、好ましくは下記式(1)に示す組成を有する硫化物系固体電解質である。
…(1)
(式中、Lは、アルカリ金属を示し。
Mは、B、Al、Si、Ge、As、Se、Sn、Sb、Te、Pb、Bi、又はこれらの組合せを示す。
XはI、Cl、Br、F、又はこれらの組合せを示す。
a〜fは、それぞれ0<a≦12、0≦b≦0.2、c=1、0<d≦9、0<e≦9、0≦f≦9を満たす。)
The sulfide-based solid electrolyte containing Li, P, S and a halogen element is preferably a sulfide-based solid electrolyte having a composition represented by the following formula (1).
L a M b P c S d X e O f ... (1)
(In the formula, L represents an alkali metal.
M represents B, Al, Si, Ge, As, Se, Sn, Sb, Te, Pb, Bi, or a combination thereof.
X represents I, Cl, Br, F, or a combination thereof.
a to f satisfy 0 <a ≦ 12, 0 ≦ b ≦ 0.2, c = 1, 0 <d ≦ 9, 0 <e ≦ 9, and 0 ≦ f ≦ 9, respectively. )

式(1)において、a〜fはそれぞれ各元素の組成比を示し、0<a≦12、0≦b≦0.2、c=1、0<d≦9、0<e≦9、0≦f≦9を満たす。
式(1)において、好ましくは、bは0であり、より好ましくは、a、c、d、e及びfの比(a:c:d:e:f)がa:c:d:e:f=1〜9:1:3〜7:0.05〜3:0〜2、さらに好ましくは、a:c:d:e:f=2〜6.5:1:3.5〜5:0.1〜1.5:0〜1である。最も好ましくは、a:c:d:e:f=2〜6.5:1:3.5〜4.95:0.1〜1.5:0〜0.5である。dは4であると好ましい。
また、fが0でない場合は、d+f=4となるように添加することが望ましい。
各元素の組成比は、固体電解質又は固体電解質前駆体(固体電解質ガラス)を製造する際の原料化合物の配合量を調整することにより制御できる。
In the formula (1), a to f indicate the composition ratio of each element, and 0 <a ≦ 12, 0 ≦ b ≦ 0.2, c = 1, 0 <d ≦ 9, 0 <e ≦ 9, 0 ≦ f ≦ 9 is satisfied.
In the formula (1), preferably, b is 0, and more preferably, the ratio of a, c, d, e and f (a: c: d: e: f) is a: c: d: e: f = 1 to 9: 1: 3 to 7: 0.05 to 3: 0 to 2, more preferably, a: c: d: e: f = 2 to 6.5: 1: 3.5 to 5: It is 0.1-1.5: 0-1. Most preferably, a: c: d: e: f = 2 to 6.5: 1: 3.5 to 4.95: 0.1 to 1.5: 0 to 0.5. d is preferably 4.
When f is not 0, it is desirable to add so that d + f = 4.
The composition ratio of each element can be controlled by adjusting the compounding amount of the raw material compound when producing the solid electrolyte or the solid electrolyte precursor (solid electrolyte glass).

式(1)に示す組成を有する固体電解質は、好ましくは下記式(1’)に示す組成を有する固体電解質である。
…(1’)
(式中、Lは、アルカリ金属を示し。
Mは、B、Al、Si、Ge、As、Se、Sn、Sb、Te、Pb、Bi、又はこれらの組合せを示す。
XはI、Cl、Br、F、又はこれらの組合せを示す。
a〜eは、それぞれ0<a≦12、0≦b≦0.2、c=1、0<d≦9、0<e≦9を満たす。)
The solid electrolyte having the composition represented by the formula (1) is preferably a solid electrolyte having a composition represented by the following formula (1 ′).
L a M b P c S d X e ... (1 ')
(In the formula, L represents an alkali metal.
M represents B, Al, Si, Ge, As, Se, Sn, Sb, Te, Pb, Bi, or a combination thereof.
X represents I, Cl, Br, F, or a combination thereof.
a to e satisfy 0 <a ≦ 12, 0 ≦ b ≦ 0.2, c = 1, 0 <d ≦ 9, and 0 <e ≦ 9, respectively. )

式(1’)において、a〜eはそれぞれ各元素の組成比を示し、0<a≦12、0≦b≦0.2、c=1、0<d≦9、0<e≦9を満たす。
好ましくは、bは0であり、より好ましくは、a、c、d、eの比(a:c:d:e)がa:c:d:e=1〜9:1:3〜7:0.05〜3、さらに好ましくは、a:c:d:e=2〜6.5:1:3.5〜5:0.1〜1.5である。最も好ましくは、a:c:d:e=2〜6.5:1:3.5〜4.95:0.1〜1.5である。
dは4であると好ましい。
In the formula (1 ′), a to e each indicate a composition ratio of each element, and 0 <a ≦ 12, 0 ≦ b ≦ 0.2, c = 1, 0 <d ≦ 9, and 0 <e ≦ 9. Fulfill.
Preferably, b is 0, and more preferably, the ratio of a, c, d, e (a: c: d: e) is a: c: d: e = 1-9: 1: 3-7: It is 0.05-3, More preferably, it is a: c: d: e = 2-6.5: 1: 3.5-5: 0.1-1.5. Most preferably, a: c: d: e = 2 to 6.5: 1: 3.5 to 4.95: 0.1 to 1.5.
d is preferably 4.

及びLで表わされる固体電解質を構成する各元素は、好ましくは以下の通りである:
Lのアルカリ金属は、Li、Na、K、Rb、Ce及びFrから選択される1つ以上が挙げられ、好ましくはLi及びNaから選択される1つ以上であり、より好ましくはLiである。
Mは、好ましくはB、Al、Si、又はこれらの組み合わせである。
Xは、好ましくはI、Br又はClであり、より好ましくはBrである。
L a M b P c S d X e O f and L a M b P c S d X e each element constituting the solid electrolyte represented by is preferably as follows:
The alkali metal of L includes one or more selected from Li, Na, K, Rb, Ce and Fr, preferably one or more selected from Li and Na, and more preferably Li.
M is preferably B, Al, Si, or a combination thereof.
X is preferably I, Br or Cl, more preferably Br.

固体電解質層を構成する固体電解質は、例えば下記成分(A)、(B)及び(C)を用いることにより調製できる。
(A)アルカリ金属硫化物
(B)M’で表される化合物
(C)M’’で表わされる化合物
(式中、M’は、Li、Na、B、Al、Si、P、Ge、又はこれらの組み合わせを示す。
M’’は、Li、Na、B、Al、Si、P、S、Ge、As、Se、Sn、Sb、Te、Pb、Bi、又はこれらの組み合わせを示す。
XはF、Cl、Br、I、又はこれらの組み合わせを示す。
wは1又は2の整数を示す。
m、n及びxは、それぞれ1〜10の整数を示す。)
The solid electrolyte constituting the solid electrolyte layer can be prepared, for example, by using the following components (A), (B), and (C).
(A) an alkali metal sulfide (B) M 'm S n compound represented by (C) M''w X x compound represented by (wherein, M' is, Li, Na, B, Al , Si , P, Ge, or a combination thereof.
M ″ represents Li, Na, B, Al, Si, P, S, Ge, As, Se, Sn, Sb, Te, Pb, Bi, or a combination thereof.
X represents F, Cl, Br, I, or a combination thereof.
w represents an integer of 1 or 2.
m, n and x each represent an integer of 1 to 10. )

(A)アルカリ金属硫化物としては、LiS(硫化リチウム)、NaS(硫化ナトリウム)が挙げられ、好ましくは硫化リチウムである。
硫化リチウムは、特に制限なく使用できるが、高純度のものが好ましい。硫化リチウムは、例えば、特開平7−330312号、特開平9−283156号、特開2010−163356、特開2011−84438、特開2011−136899に記載の方法により製造することができる。
The (A) alkali metal sulfide, Li 2 S (lithium sulfide), Na 2 S (sodium sulfide) and the like, preferably lithium sulfide.
Lithium sulfide can be used without particular limitation, but high purity is preferred. Lithium sulfide can be produced, for example, by the methods described in JP-A-7-330312, JP-A-9-283156, JP-A-2010-163356, JP-A-2011-84438, and JP-A-2011-136899.

具体的に、炭化水素系有機溶媒中で水酸化リチウムと硫化水素とを70℃〜300℃で反応させて、水硫化リチウムを生成し、次いでこの反応液を脱硫化水素化することにより硫化リチウムを合成できる(特開2010−163356)。
また、水溶媒中で水酸化リチウムと硫化水素とを10℃〜100℃で反応させて、水硫化リチウムを生成し、次いでこの反応液を脱硫化水素化することにより硫化リチウムを合成できる(特開2011−84438)。
Specifically, lithium hydroxide and hydrogen sulfide are reacted at 70 ° C. to 300 ° C. in a hydrocarbon-based organic solvent to produce lithium hydrosulfide, and then the reaction solution is dehydrosulfurized to form lithium sulfide. Can be synthesized (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-163356).
In addition, lithium hydroxide and hydrogen sulfide are reacted at 10 ° C. to 100 ° C. in an aqueous solvent to produce lithium hydrosulfide, and then the reaction liquid is dehydrosulfurized to synthesize lithium sulfide (special feature). Open 2011-84438).

硫化リチウムは、硫黄酸化物のリチウム塩の総含有量が0.15質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.1質量%以下であり、かつN−メチルアミノ酪酸リチウムの含有量が0.15質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.1質量%以下である。硫黄酸化物のリチウム塩の総含有量が0.15質量%以下であると、溶融急冷法やメカニカルミリング法で得られる固体電解質は、ガラス状電解質(完全非晶質)となる。一方、硫黄酸化物のリチウム塩の総含有量が0.15質量%を越えると、得られる電解質は、最初から結晶化物となるおそれがある。
また、N−メチルアミノ酪酸リチウムの含有量が0.15質量%以下であると、N−メチルアミノ酪酸リチウムの劣化物がリチウムイオン電池のサイクル性能を低下させることがない。このように不純物が低減された硫化リチウムを用いると、高イオン伝導性電解質が得られる。
The lithium sulfide preferably has a total lithium oxide lithium salt content of 0.15% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or less, and a lithium N-methylaminobutyrate content. The content is preferably 0.15% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or less. When the total content of the lithium salt of sulfur oxide is 0.15% by mass or less, the solid electrolyte obtained by the melt quenching method or the mechanical milling method becomes a glassy electrolyte (fully amorphous). On the other hand, when the total content of the lithium salt of sulfur oxide exceeds 0.15% by mass, the obtained electrolyte may become a crystallized product from the beginning.
In addition, when the content of lithium N-methylaminobutyrate is 0.15% by mass or less, a deteriorated product of lithium N-methylaminobutyrate does not deteriorate the cycle performance of the lithium ion battery. When lithium sulfide with reduced impurities is used, a high ion conductive electrolyte can be obtained.

上述した特開平7−330312号及び特開平9−283156号に基づいて硫化リチウムを製造した場合、硫化リチウムが硫黄酸化物のリチウム塩等を含むため、精製することが好ましい。
一方、特開2010−163356に記載の硫化リチウムの製法で製造した硫化リチウムは、硫黄酸化物のリチウム塩等の含有量が非常に少ないため、精製せずに用いてもよい。
好ましい精製法としては、例えば、国際公開WO2005/40039号に記載された精製法等が挙げられる。具体的には、上記のようにして得られた硫化リチウムを、有機溶媒を用い、100℃以上の温度で洗浄する。
When lithium sulfide is produced based on the above-mentioned JP-A-7-330312 and JP-A-9-283156, it is preferable to purify the lithium sulfide because it contains a lithium salt of a sulfur oxide.
On the other hand, lithium sulfide produced by the method for producing lithium sulfide described in JP-A-2010-163356 may be used without purification because it contains a very small amount of sulfur oxide lithium salt or the like.
As a preferable purification method, for example, a purification method described in International Publication No. WO2005 / 40039 and the like can be mentioned. Specifically, the lithium sulfide obtained as described above is washed at a temperature of 100 ° C. or higher using an organic solvent.

(B)M’で表される化合物としては、P(三硫化二リン)、P(五硫化二リン)、SiS(硫化珪素)、Al(硫化アルミニウム)、GeS(硫化ゲルマニウム)、B(三硫化二砒素)、Na2S(硫化ナトリウム)等が挙げられ、好ましくは好ましくはPである。
五硫化二リン(P)は、工業的に製造され、販売されているものであれば、特に限定なく使用することができる。
(B) Examples of the compound represented by M 'm S n, P 2 S 3 ( trisulfide diphosphorus), P 2 S 5 (phosphorus pentasulfide), SiS 2 (sulfide silicon), Al 2 S 3 ( Aluminum sulfide), GeS 2 (germanium sulfide), B 2 S 3 (diarsenic trisulfide), Na 2 S (sodium sulfide) and the like can be mentioned, and P 2 S 5 is preferable.
As long as diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ) is industrially manufactured and sold, it can be used without particular limitation.

(C)M’’で表わされる化合物は、好ましくはM’’がリチウム又はリンである化合物である。
ハロゲン元素を含む化合物である(C)M’’で表わされる化合物は、具体的には、LiF,LiCl,LiBr,LiI,BCl,BBr,BI,AlF,AlBr,AlI,AlCl,SiF,SiCl,SiCl,SiCl,SiBr,SiBrCl,SiBrCl,SiI,PF,PF,PCl,PCl,PBr,PI,PCl,P,SF,SF,SF,S10,SCl,SCl,SBr,GeF,GeCl,GeBr,GeI,GeF,GeCl,GeBr,GeI,AsF,AsCl,AsBr,AsI,AsF,SeF,SeF,SeCl,SeCl,SeBr,SeBr,SnF,SnCl,SnBr,SnI,SnF,SnCl,SnBr,SnI,SbF,SbCl,SbBr,SbI,SbF,SbCl,PbF,PbCl,PbF,PbCl,PbBr,PbI,BiF,BiCl,BiBr,BiI,TeF,Te10,TeF,TeCl,TeCl,TeBr,TeBr,TeI、NaI,NaF,NaCl,NaBr等が挙げられ、好ましくLiCl,LiBr,LiI,PCl、PCl、PBr及びPBrであり、より好ましくはLiCl,LiBr,LiI及びPBrである。
尚、上記(C)成分に替えて、例えばPOClやPOBrのような(C)式で表される化合物の酸化物を用いることもできる。
(C) The compound represented by M ″ w X x is preferably a compound in which M ″ is lithium or phosphorus.
Specifically, the compound represented by (C) M ″ w X x which is a compound containing a halogen element includes LiF, LiCl, LiBr, LiI, BCl 3 , BBr 3 , BI 3 , AlF 3 , AlBr 3 , AlI 3, AlCl 3, SiF 4 , SiCl 4, SiCl 3, Si 2 Cl 6, SiBr 4, SiBrCl 3, SiBr 2 Cl 2, SiI 4, PF 3, PF 5, PCl 3, PCl 5, PBr 3, PI 3 , P 2 Cl 4 , P 2 I 4 , SF 2 , SF 4 , SF 6 , S 2 F 10 , SCl 2 , S 2 Cl 2 , S 2 Br 2 , GeF 4 , GeCl 4 , GeBr 4 , GeI 4 , GeF 2, GeCl 2, GeBr 2, GeI 2, AsF 3, AsCl 3, AsBr 3, AsI 3, AsF 5, SeF 4, SeF , SeCl 2, SeCl 4, Se 2 Br 2, SeBr 4, SnF 4, SnCl 4, SnBr 4, SnI 4, SnF 2, SnCl 2, SnBr 2, SnI 2, SbF 3, SbCl 3, SbBr 3, SbI 3 , SbF 5, SbCl 5, PbF 4, PbCl 4, PbF 2, PbCl 2, PbBr 2, PbI 2, BiF 3, BiCl 3, BiBr 3, BiI 3, TeF 4, Te 2 F 10, TeF 6, TeCl 2 , TeCl 4 , TeBr 2 , TeBr 4 , TeI 4 , NaI, NaF, NaCl, NaBr and the like, preferably LiCl, LiBr, LiI, PCl 5 , PCl 3 , PBr 5 and PBr 3 , more preferably LiCl. , LiBr, is LiI and PBr 3.
In place of the component (C), an oxide of a compound represented by the formula (C) such as POCl 3 or POBr 3 can also be used.

式(1)に示す組成を有する固体電解質は、成分(C)が酸素元素を含まない化合物であっても、後述するガラス化促進剤を用いることによって、酸素元素を含む式(1)の組成を有する固体電解質を製造することができる。   The solid electrolyte having the composition represented by the formula (1) is a compound of the formula (1) containing an oxygen element by using a vitrification accelerator described later, even if the component (C) is a compound not containing an oxygen element. Can be produced.

成分(A)、(B)及び(C)の配合比は、成分(C)のM’’がリンであるかリン以外であるかで場合分けされる。
(i)成分(C)のM’’がリン以外の場合、例えば成分(A):(B)のモル比は65:35〜85:15であり、好ましくは(A):(B)=67:33〜83:17(モル比)であり、さらに好ましくは(A):(B)=67:33〜80:20(モル比)であり、最も好ましくは(A):(B)=72:28〜78:22(モル比)である。
また、この時、成分(A)及び(B)のモル量の合計に対する(C)のモル量の比は、好ましくは50:50〜99:1であり、より好ましくは[(A)+(B)]:(C)=55:45〜97:3(モル比)であり、さらに好ましくは[(A)+(B)]:(C)=60:40〜96:4(モル比)であり、特に好ましくは[(A)+(B)]:(C)=70:30〜96:4(モル比)である。
(ii)成分(C)のM’’がリンである場合、例えば成分(A):(B)のモル比は60:40〜90:10であり、好ましくは(A):(B)=70:30〜90:10(モル比)であり、より好ましくは(A):(B)=72:28〜88:12(モル比)であり、さらに好ましくは(A):(B)=74:26〜86:14(モル比)であり、特に好ましくは(A):(B)=75:25〜85:15(モル比)であり、最も好ましくは、成分(A)が硫化リチウムであり、成分(B)五硫化二リンであって、(A):(B)=77:23〜83:17(モル比)である。
また、この時、成分(A)及び(B)のモル量の合計に対する(C)のモル量の比は、好ましくは50:50〜99:1であり、より好ましくは[(A)+(B)]:(C)=80:20〜98:2(モル比)であり、さらに好ましくは[(A)+(B)]:(C)=85:15〜98:2(モル比)であり、特に好ましくは[(A)+(B)]:(C)=90:10〜98:2である。
The mixing ratio of the components (A), (B), and (C) depends on whether M ″ of the component (C) is phosphorus or other than phosphorus.
(I) When M ″ of component (C) is other than phosphorus, for example, the molar ratio of component (A) :( B) is 65:35 to 85:15, preferably (A) :( B) = 67:33 to 83:17 (molar ratio), more preferably (A) :( B) = 67: 33 to 80:20 (molar ratio), most preferably (A) :( B) = 72: 28-78: 22 (molar ratio).
At this time, the ratio of the molar amount of (C) to the total molar amount of components (A) and (B) is preferably 50:50 to 99: 1, more preferably [(A) + ( B)] :( C) = 55: 45 to 97: 3 (molar ratio), more preferably [(A) + (B)] :( C) = 60: 40 to 96: 4 (molar ratio). Especially preferably, [(A) + (B)] :( C) = 70: 30 to 96: 4 (molar ratio).
(Ii) When M ″ of component (C) is phosphorus, for example, the molar ratio of component (A) :( B) is 60:40 to 90:10, preferably (A) :( B) = 70:30 to 90:10 (molar ratio), more preferably (A) :( B) = 72: 28 to 88:12 (molar ratio), and still more preferably (A) :( B) = 74:26 to 86:14 (molar ratio), particularly preferably (A) :( B) = 75: 25 to 85:15 (molar ratio), most preferably the component (A) is lithium sulfide. And component (B) diphosphorus pentasulfide (A) :( B) = 77: 23 to 83:17 (molar ratio).
At this time, the ratio of the molar amount of (C) to the total molar amount of components (A) and (B) is preferably 50:50 to 99: 1, more preferably [(A) + ( B)] :( C) = 80: 20 to 98: 2 (molar ratio), more preferably [(A) + (B)] :( C) = 85: 15 to 98: 2 (molar ratio). Particularly preferably, [(A) + (B)] :( C) = 90: 10 to 98: 2.

尚、上記成分(A)、成分(B)やハロゲン元素を含む化合物である成分(C)の他に、ガラス転移温度を低減する化合物(ガラス化促進剤)を添加してもよい。ガラス化促進剤の例としては、LiPO、LiSiO、LiGeO、LiBO、LiAlO、LiCaO、LiInO、NaPO、NaSiO、NaGeO、NaBO、NaAlO、NaCaO、NaInO等の無機化合物が挙げられる。 In addition to the component (A), the component (B) and the component (C) which is a compound containing a halogen element, a compound (vitrification accelerator) for reducing the glass transition temperature may be added. Examples of vitrification promoters include Li 3 PO 4 , Li 4 SiO 4 , Li 4 GeO 4 , Li 3 BO 3 , Li 3 AlO 3 , Li 3 CaO 3 , Li 3 InO 3 , Na 3 PO 4 , Na Examples include inorganic compounds such as 4 SiO 4 , Na 4 GeO 4 , Na 3 BO 3 , Na 3 AlO 3 , Na 3 CaO 3 , and Na 3 InO 3 .

上記成分(A)〜(C)及び任意にガラス化促進剤等を用いて、以下の方法によりガラス状の固体電解質を製造することができる。
原料(例えば硫化ナトリウム、五硫化二リン、及びハロゲン化合物)を、上記配合比で混合し、溶融急冷法、メカニカルミリング法(以下、適宜「メカニカルミリング」を「MM」という。)、溶媒中で反応させるスラリー法、固相法等のいずれかにより処理することにより、ガラス状の固体電解質を製造することができる。
以下、各製造方法について説明する。
A glassy solid electrolyte can be produced by the following method using the components (A) to (C) and optionally a vitrification accelerator.
Raw materials (for example, sodium sulfide, diphosphorus pentasulfide, and halogen compounds) are mixed in the above-mentioned mixing ratio, and melt-quenched method, mechanical milling method (hereinafter, “mechanical milling” is appropriately referred to as “MM”), and in a solvent. A glassy solid electrolyte can be produced by treatment by any of a slurry method, a solid phase method, and the like.
Hereinafter, each manufacturing method will be described.

(i)溶融急冷法
溶融急冷法は、原料を所定量混合し、所定温度で反応させた後、急速に冷却することによりガラス状の固体電解質を得る方法である。
例えば、乳鉢にて混合しペレット状にしたものを、カーボンコートした石英管中に入れ真空封入する。所定の反応温度で反応させた後、氷中に投入し急冷することにより、ガラス状の固体電解質が得られる。
反応温度は、好ましくは400℃〜1000℃、より好ましくは、800℃〜900℃である。
反応時間は、好ましくは0.1時間〜12時間、より好ましくは、1〜12時間である。
上記反応物の急冷温度は、通常10℃以下、好ましくは0℃以下であり、その冷却速度は、通常1〜10000K/sec程度、好ましくは10〜10000K/secである。
(I) Melting and quenching method The melting and quenching method is a method of obtaining a glassy solid electrolyte by mixing a predetermined amount of raw materials, reacting them at a predetermined temperature, and then rapidly cooling them.
For example, a mixture of pellets in a mortar is placed in a carbon-coated quartz tube and vacuum-sealed. After making it react at a predetermined reaction temperature, it is put into ice and rapidly cooled to obtain a glassy solid electrolyte.
The reaction temperature is preferably 400 ° C to 1000 ° C, more preferably 800 ° C to 900 ° C.
The reaction time is preferably 0.1 hour to 12 hours, more preferably 1 to 12 hours.
The quenching temperature of the reactant is usually 10 ° C. or less, preferably 0 ° C. or less, and the cooling rate is usually about 1 to 10,000 K / sec, preferably 10 to 10,000 K / sec.

(ii)メカニカルミリング法(MM法)
MM法は、原料を所定量混合し、機械的なエネルギーを与えることによりガラス状の固体電解質を得る方法である。
機械的なエネルギーを与える方法は特に問わないが、例えば、各種ボールミルを例示することができる。
例えば、五硫化二燐(P2S5)、硫化リチウム(Li2S)及びハロゲン化合物を所定量乳鉢にて混合し、例えば、各種ボールミル等を使用して所定時間反応させることにより、ガラス状の固体電解質が得られる。
上記原料を用いたMM法は、室温で反応させることができる。そのため、原料の熱分解が起らず、仕込み組成のガラス状の固体電解質を得ることができるという利点がある。
また、MM法ではガラス状の固体電解質の製造と同時に、微粉末化できるという利点もある。
(Ii) Mechanical milling method (MM method)
The MM method is a method of obtaining a glassy solid electrolyte by mixing a predetermined amount of raw materials and applying mechanical energy.
A method for applying mechanical energy is not particularly limited, and various ball mills can be exemplified.
For example, by mixing a predetermined amount of diphosphorus pentasulfide (P2S5), lithium sulfide (Li2S) and a halogen compound in a mortar and reacting them for a predetermined time using, for example, various ball mills, a glassy solid electrolyte is obtained. It is done.
The MM method using the above raw materials can be reacted at room temperature. Therefore, there is an advantage that a glassy solid electrolyte having a charged composition can be obtained without thermal decomposition of the raw material.
Further, the MM method has an advantage that it can be finely powdered simultaneously with the production of the glassy solid electrolyte.

MM法には、回転ボールミル、転動ボールミル、振動ボールミル、遊星ボールミル等種々の形式を用いることができる。
MM法の条件としては、例えば、遊星型ボールミル機を使用した場合、回転速度を数十〜数百回転/分とし、0.5時間〜100時間処理すればよい。
また、ボールミルのボールは異なる径のボールを混合して使用してもよい。
また、MM処理の際のミル内の温度を調整してもよい。
MM処理時の原料温度は、室温から200℃まで必要に応じて加熱してもよい。
Various types such as a rotating ball mill, a rolling ball mill, a vibrating ball mill, and a planetary ball mill can be used for the MM method.
As conditions for the MM method, for example, when a planetary ball mill is used, the rotational speed may be set to several tens to several hundreds of revolutions / minute, and the treatment may be performed for 0.5 hours to 100 hours.
The balls of the ball mill may be used by mixing balls having different diameters.
Moreover, you may adjust the temperature in the mill in the case of MM processing.
The raw material temperature during MM treatment may be heated from room temperature to 200 ° C. as necessary.

(iii)固相法
固相法は、原料を混合し所定温度で加熱することによりガラス状の固体電解質を得る方法である。例えば、五硫化二燐(P)と硫化リチウム(LiS)、及びハロゲン化合物を所定量乳鉢にて混合し、100〜900℃の温度で加熱することにより、ガラス状の固体電解質が得られる。
(Iii) Solid phase method The solid phase method is a method of obtaining a glassy solid electrolyte by mixing raw materials and heating at a predetermined temperature. For example, by mixing a predetermined amount of diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ), lithium sulfide (Li 2 S), and a halogen compound in a mortar and heating at a temperature of 100 to 900 ° C., a glassy solid electrolyte is obtained. Is obtained.

(iv)接触法
接触法は、溶媒中で原料を接触させてガラス状の固体電解質を製造する方法である。
接触法によれば、メカニカルミリング装置のような特殊な設備を使用しなくともガラス状の固体電解質を製造できる。従って、安価に伝導性物質を製造することができる。また、メカニカルミリング処理をしないため、メカニカルミリング装置の壁面等が剥がれることによる不純物の発生を防止することができる。
また、メカニカルミリング装置を使用しないため、ボールとミル容器内に原料や固体電解質が付着するような欠点がない。
(Iv) Contact Method The contact method is a method for producing a glassy solid electrolyte by contacting a raw material in a solvent.
According to the contact method, a glassy solid electrolyte can be produced without using special equipment such as a mechanical milling device. Therefore, a conductive material can be manufactured at a low cost. Moreover, since mechanical milling is not performed, it is possible to prevent generation of impurities due to peeling of the wall surface of the mechanical milling device.
Further, since no mechanical milling device is used, there is no disadvantage that raw materials and solid electrolytes adhere to the balls and the mill vessel.

上記溶媒は、好ましくは有機溶媒であり、より好ましくは非プロトン性溶媒であり、さらに好ましくは炭化水素系有機溶媒である。
上記非プロトン性溶媒としては、非プロトン性有機溶媒(例えば、炭化水素系有機溶媒)、非プロトン性の極性有機化合物(例えばアミド化合物、ラクタム化合物、尿素化合物、有機イオウ化合物、環式有機リン化合物等)等が挙げられ、これらのうちいずれか1つを単独溶媒として、又はこれらのうちの2以上からなる混合溶媒として使用することができる。
The solvent is preferably an organic solvent, more preferably an aprotic solvent, and still more preferably a hydrocarbon organic solvent.
Examples of the aprotic solvent include aprotic organic solvents (for example, hydrocarbon-based organic solvents), aprotic polar organic compounds (for example, amide compounds, lactam compounds, urea compounds, organic sulfur compounds, and cyclic organic phosphorus compounds). Etc.), and any one of them can be used as a single solvent or a mixed solvent composed of two or more of these.

上記炭化水素系溶媒としては、飽和炭化水素、不飽和炭化水素又は芳香族炭化水素が使用できる。
飽和炭化水素としては、ヘキサン、ペンタン、2−エチルヘキサン、ヘプタン、デカン、シクロヘキサン等が挙げられる。
不飽和炭化水素としては、ヘキセン、ヘプテン、シクロヘキセン等が挙げられる。
芳香族炭化水素としては、トルエン、キシレン、デカリン、1、2、3、4−テトラヒドロナフタレン等が挙げられる。
炭化水素系溶媒としては、特にトルエン、キシレンが好ましい。
As the hydrocarbon solvent, saturated hydrocarbon, unsaturated hydrocarbon, or aromatic hydrocarbon can be used.
Examples of the saturated hydrocarbon include hexane, pentane, 2-ethylhexane, heptane, decane, and cyclohexane.
Examples of the unsaturated hydrocarbon include hexene, heptene, cyclohexene and the like.
Aromatic hydrocarbons include toluene, xylene, decalin, 1, 2, 3, 4-tetrahydronaphthalene and the like.
As the hydrocarbon solvent, toluene and xylene are particularly preferable.

非プロトン性溶媒及び炭化水素系溶媒は、あらかじめ脱水されていることが好ましい。具体的には、水分含有量として100重量ppm以下が好ましく、特に30重量ppm以下であることが好ましい。   The aprotic solvent and the hydrocarbon solvent are preferably dehydrated in advance. Specifically, the water content is preferably 100 ppm by weight or less, and particularly preferably 30 ppm by weight or less.

必要に応じて使用する溶媒に他の溶媒を添加してもよい。
当該他の溶媒の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン等のエーテル類;エタノール、ブタノール等のアルコール類;酢酸エチル等のエステル類等;ジクロロメタン、クロロベンゼン、フッ化ヘプタン、フッ化ベンゼン、2、3‐ジハイドロパーフルオロペンタン、1、1、2、2、3、3、4‐ヘプタフルオロシクロペンタン等のフッ素系化合物等のハロゲン化炭化水素が挙げられる。
You may add another solvent to the solvent used as needed.
Specific examples of the other solvents include ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; ethers such as tetrahydrofuran; alcohols such as ethanol and butanol; esters such as ethyl acetate; dichloromethane, chlorobenzene, heptane fluoride, fluoride Halogenated hydrocarbons such as fluorinated compounds such as benzene, 2,3-dihydroperfluoropentane, 1,1,2,2,3,3,4-heptafluorocyclopentane, and the like.

上記アルコール類としては、例えば下記式の1価のアルコール溶媒が挙げられる。
−OH
(Rは直鎖状脂肪族炭化水素基、分岐状脂肪族炭化水素基、又は環状脂肪族炭化水素基であり、直鎖状脂肪族炭化水素基が好ましい。
直鎖状脂肪族炭化水素基の炭素数は1以上20未満が好ましく、1以上8以下がより好ましい。分岐状脂肪族炭化水素基の炭素数は3以上20未満が好ましく、3以上8以下がより好ましい。環状脂肪族炭化水素基の炭素数は3以上20未満が好ましく、5以上8以下がより好ましい。)
As said alcohol, the monovalent | monohydric alcohol solvent of a following formula is mentioned, for example.
R 1 —OH
(R 1 is a linear aliphatic hydrocarbon group, a branched aliphatic hydrocarbon group, or a cyclic aliphatic hydrocarbon group, preferably a linear aliphatic hydrocarbon group.
The linear aliphatic hydrocarbon group has preferably 1 or more and less than 20 carbon atoms, and more preferably 1 or more and 8 or less. The number of carbon atoms of the branched aliphatic hydrocarbon group is preferably 3 or more and less than 20, and more preferably 3 or more and 8 or less. The number of carbon atoms of the cycloaliphatic hydrocarbon group is preferably 3 or more and less than 20, and more preferably 5 or more and 8 or less. )

上述の接触法で使用する溶媒は、用いる固体電解質を溶解できる溶媒であれば、後述する製造方法で使用する溶媒にも同様に使用することができる。   If the solvent used by the above-mentioned contact method is a solvent which can melt | dissolve the solid electrolyte to be used, it can be similarly used for the solvent used by the manufacturing method mentioned later.

溶媒の量は、原料が、溶媒の添加により溶液又はスラリー状になる程度であることが好ましい。通常、溶媒1リットルに対する原料(合計量)の添加量は0.001Kg以上1Kg以下程度となる。好ましくは0.005Kg以上0.5Kg以下、特に好ましくは0.01Kg以上0.3Kg以下である。   The amount of the solvent is preferably such that the raw material becomes a solution or slurry by the addition of the solvent. Usually, the addition amount of the raw material (total amount) with respect to 1 liter of solvent is about 0.001 kg to 1 kg. Preferably they are 0.005 Kg or more and 0.5 Kg or less, Especially preferably, they are 0.01 Kg or more and 0.3 Kg or less.

原料を溶媒中で接触させる方法は、特に限定されない。例えば、撹拌装置を有する容器内で、原料と溶媒の混合物を撹拌させる方法が挙げられ、接触時に撹拌することが好ましい。
接触(反応)工程時の温度は、通常50℃以上300℃以下であり、好ましくは60℃以上250℃以下であり、より好ましくは70℃以上200℃以下である。
また、接触工程時の時間は、通常5分以上200時間以下、好ましくは10分以上100時間以下である。接触工程時の時間が5分未満であると反応が不十分のおそれがある。接触時間が短すぎると原料が残ってしまうおそれがある。
尚、温度や時間は、いくつかの条件をステップにして組み合わせてもよい。例えば、接触開始から1時間は100℃で接触させ、1時間後10時間の間は150℃で加熱する等
である。
The method for contacting the raw materials in a solvent is not particularly limited. For example, there is a method of stirring a mixture of a raw material and a solvent in a container having a stirring device, and stirring is preferably performed at the time of contact.
The temperature during the contact (reaction) step is usually 50 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, preferably 60 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, more preferably 70 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.
Moreover, the time at the time of a contact process is 5 minutes or more and 200 hours or less normally, Preferably they are 10 minutes or more and 100 hours or less. If the time during the contacting step is less than 5 minutes, the reaction may be insufficient. If the contact time is too short, the raw material may remain.
Note that the temperature and time may be combined using several conditions as steps. For example, contact may be made at 100 ° C. for 1 hour from the start of contact, and heating at 150 ° C. for 10 hours after 1 hour.

接触工程は、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で実施することが好ましい。不活性ガスの露点は−20℃以下が好ましく、特に好ましくは−40℃以下である。圧力は、通常、常圧〜100MPaであり、好ましくは常圧〜20MPaである。   The contacting step is preferably carried out in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. The dew point of the inert gas is preferably −20 ° C. or less, particularly preferably −40 ° C. or less. The pressure is usually normal pressure to 100 MPa, preferably normal pressure to 20 MPa.

接触処理後、生成した固体部分と溶媒を分離してガラス状の固体電解質を回収する。分離は、デカンテーション、ろ過、乾燥等、又はこれら組み合わせ等、公知の方法で実施することができる。   After the contact treatment, the generated solid portion and the solvent are separated to recover the glassy solid electrolyte. Separation can be performed by a known method such as decantation, filtration, drying, or a combination thereof.

(v)湿式メカニカルミリング法(湿式MM法)
湿式メカニカルミリング法は、原料を溶媒中でメカニカルミリング処理して製造する方法である。
湿式メカニカルミリング法は、溶媒を加えた状態でメカニカルミリング処理を施すことで、処理時の増粒効果を抑制し、合成反応を効率的に促進できる。これにより、均一性に優れ、未反応原料の含有率が低いガラス状の固体電解質を得ることができる。また、原料や反応物の器壁等への固着を防止することができ、製品の歩留を向上できる。
(V) Wet mechanical milling method (wet MM method)
The wet mechanical milling method is a method in which a raw material is manufactured by mechanical milling in a solvent.
In the wet mechanical milling method, the mechanical milling process is performed in a state where a solvent is added, thereby suppressing the effect of increasing the grain size during the process and efficiently promoting the synthesis reaction. Thereby, it is possible to obtain a glassy solid electrolyte having excellent uniformity and low content of unreacted raw materials. Further, it is possible to prevent the raw materials and reactants from sticking to the vessel wall and the like, and to improve the product yield.

溶媒の量は、原料が、溶媒の添加により溶液又はスラリー状になる程度であることが好ましい。通常、溶媒1リットルに対する原料(合計量)の添加量は0.01Kg以上1Kg以下となる。好ましくは0.1Kg以上1Kg以下、特に好ましくは0.2Kg以上0.8Kg以下である。   The amount of the solvent is preferably such that the raw material becomes a solution or slurry by the addition of the solvent. Usually, the amount of the raw material (total amount) added per liter of solvent is 0.01 kg or more and 1 kg or less. Preferably they are 0.1 kg or more and 1 kg or less, Most preferably, they are 0.2 kg or more and 0.8 kg or less.

湿式メカニカルミリング処理には、種々の形式の粉砕法を用いることができる。特に、遊星型ボールミルを使用するのが好ましい。
遊星型ボールミルは、ポットが自転回転しながら、台盤が公転回転し、非常に高い衝撃エネルギーを効率良く発生させることができる。また、ビーズミルも好ましい。
Various types of grinding methods can be used for the wet mechanical milling treatment. In particular, it is preferable to use a planetary ball mill.
The planetary ball mill can efficiently generate very high impact energy by rotating the platform while the pot rotates. Also preferred is a bead mill.

湿式メカニカルミリング処理の回転速度及び回転時間は特に限定されないが、回転速度が速いほど、ガラス状の固体電解質の生成速度は速くなり、回転時間が長いほどガラス状の固体電解質ヘの原料の転化率は高くなる。但し、メカニカルミリング処理の回転速度が速くすると粉砕機にかかる負担が大きくなるおそれがあり、回転時間を長くするとガラス状の電解質の製造に時間がかかる。
また、ボールミルのボールは異なる径のボールを混合して使用してもよい。
上記の他、MM処理の際のミル内の温度を調整してもよい。MM法の条件としては、例えば、遊星型ボールミル機を使用した場合、回転速度を数十〜数百回転/分とし、0.5時間〜100時間処理すればよい。
The rotation speed and rotation time of the wet mechanical milling process are not particularly limited, but the higher the rotation speed, the faster the production rate of the glassy solid electrolyte, and the longer the rotation time, the conversion rate of the raw material to the glassy solid electrolyte Becomes higher. However, if the rotational speed of the mechanical milling process is increased, the burden on the pulverizer may be increased. If the rotation time is increased, it takes time to produce a glassy electrolyte.
The balls of the ball mill may be used by mixing balls having different diameters.
In addition to the above, the temperature in the mill during MM processing may be adjusted. As conditions for the MM method, for example, when a planetary ball mill is used, the rotational speed may be set to several tens to several hundreds of revolutions / minute, and the treatment may be performed for 0.5 hours to 100 hours.

溶媒の存在下でメカニカルミリング処理するため、処理時間を短縮できる。室温から200℃まで必要に応じて加熱してもよい。
メカニカルミリング処理後の結果物を乾燥し、溶媒を除去することにより、ガラス状の固体電解質が得られる。
Since mechanical milling is performed in the presence of a solvent, the processing time can be shortened. You may heat from room temperature to 200 degreeC as needed.
The resulting product after the mechanical milling treatment is dried and the solvent is removed to obtain a glassy solid electrolyte.

(vi)スラリー合成法
スラリー合成法は、原料に溶媒中で力学的なエネルギーを与える力学的なエネルギー供与手段と、原料を溶媒中で接触させる接触手段と、力学的なエネルギー供与手段と接触手段を連結する連結手段と、連結手段を通して、原料及び/又は原料の反応物を力学的なエネルギー供与手段と接触手段との間を循環させる循環手段とを備える製造装置を用いてガラス状の固体電解質を製造する方法である。反応生成物を乾燥し、溶媒を除去することにより、ガラス状の固体電解質が得られる。
上記原料及び溶媒は、湿式メカニカルミリング法の原料及び溶媒と同様のものが使用できる。
(Vi) Slurry synthesis method The slurry synthesis method comprises a mechanical energy supply means for imparting mechanical energy to a raw material in a solvent, a contact means for contacting the raw material in a solvent, a mechanical energy supply means, and a contact means. A glassy solid electrolyte using a manufacturing apparatus comprising: a connecting means for connecting the two materials; and a circulating means for circulating the raw material and / or a reactant of the raw material between the mechanical energy supplying means and the contacting means through the connecting means It is a method of manufacturing. By drying the reaction product and removing the solvent, a glassy solid electrolyte is obtained.
The said raw material and solvent can use the same thing as the raw material and solvent of a wet mechanical milling method.

スラリー合成法では、原料に溶媒を加えた状態で反応させる。溶媒を加えた状態で反応させることで、処理時の造粒効果を抑制し、合成反応を効率的に促進できる。これにより、均一性に優れ、未反応原料の含有率が低いガラス状の固体電解質を得ることができる。また、原料や反応物の器壁等への固着を防止することができ、製品の歩留を向上できる。   In the slurry synthesis method, the reaction is performed with a solvent added to the raw material. By making it react in the state which added the solvent, the granulation effect at the time of a process can be suppressed and a synthesis reaction can be accelerated | stimulated efficiently. Thereby, it is possible to obtain a glassy solid electrolyte having excellent uniformity and low content of unreacted raw materials. Further, it is possible to prevent the raw materials and reactants from sticking to the vessel wall and the like, thereby improving the product yield.

図4は、スラリー合成法で使用できる製造装置の一例を示す図である。
製造装置1は、原料を粉砕しつつ反応させてガラス状の固体電解質を合成する粉砕機(粉砕合成手段)10と、原料を反応させてガラス状の固体電解質を合成する反応槽(合成手段)20とを備える。反応槽20は容器22と撹拌翼24からなり、撹拌翼24はモータ(M)により駆動される。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a manufacturing apparatus that can be used in the slurry synthesis method.
The manufacturing apparatus 1 includes a pulverizer (crushing and synthesizing means) 10 that synthesizes a glassy solid electrolyte by reacting while pulverizing raw materials, and a reaction tank (synthesizing means) that synthesizes the glassy solid electrolyte by reacting the raw materials. 20. The reaction tank 20 includes a container 22 and a stirring blade 24, and the stirring blade 24 is driven by a motor (M).

この装置1を用いて、ガラス状の固体電解質を製造するときは、溶媒と原料を、粉砕機10と反応槽20にそれぞれ供給する。ヒータ30には温水(HW)が入り排出される(RHW)。ヒータ30により粉砕機10内の温度を保ちながら、原料を溶媒中で粉砕しつつ反応させてガラス状の固体電解質を合成する。オイルバス40により反応槽20内の温度を保ちながら、原料を溶媒中で反応させてガラス状の固体電解質を合成する。反応槽20内の温度は温度計(Th)で測定する。このとき、撹拌翼24をモータ(M)により回転させて反応系を撹拌し、原料と溶媒からなるスラリーが沈殿しないようにする。冷却管26には冷却水(CW)が入り排出される(RCW)。冷却管26は、容器22内の気化した溶媒を冷却して液化し、容器22内に戻す。粉砕機10と反応槽20でガラス状の固体電解質を合成する間、ポンプ54により、反応中の原料は連結管50、52を通って、粉砕機10と反応槽20の間を循環する。粉砕機10に送り込まれる原料と溶媒の温度は、粉砕機10前の第2の連結管に設けられた温度計(Th)で測定する。   When manufacturing a glassy solid electrolyte using this apparatus 1, a solvent and a raw material are supplied to the grinder 10 and the reaction tank 20, respectively. Hot water (HW) enters and exits the heater 30 (RHW). While maintaining the temperature in the pulverizer 10 with the heater 30, the raw materials are reacted while being pulverized in a solvent to synthesize a glassy solid electrolyte. While maintaining the temperature in the reaction tank 20 by the oil bath 40, the raw materials are reacted in a solvent to synthesize a glassy solid electrolyte. The temperature in the reaction vessel 20 is measured with a thermometer (Th). At this time, the stirring blade 24 is rotated by the motor (M) to stir the reaction system so that the slurry composed of the raw material and the solvent does not precipitate. Cooling water (CW) enters and exits the cooling pipe 26 (RCW). The cooling pipe 26 cools and liquefies the vaporized solvent in the container 22 and returns it to the container 22. While synthesizing the glassy solid electrolyte in the pulverizer 10 and the reaction vessel 20, the raw material being reacted is circulated between the pulverizer 10 and the reaction vessel 20 through the connecting pipes 50 and 52 by the pump 54. The temperature of the raw material and the solvent fed into the pulverizer 10 is measured by a thermometer (Th) provided in the second connecting pipe before the pulverizer 10.

粉砕機10には、粉砕機10内の温度保つために、粉砕機10の周りに温水を通すことのできるヒータ30(第1の温度安定手段)が設けられている。反応槽20は、反応槽20内の温度を保つために、オイルバス40(第2の温度安定手段)に入っている。オイルバス40は容器22内の原料と溶媒を所定温度に加熱する。反応槽20には気化した溶媒を冷却して液化する冷却管26が設けられる。   The pulverizer 10 is provided with a heater 30 (first temperature stabilizing means) through which warm water can be passed around the pulverizer 10 in order to keep the temperature inside the pulverizer 10. The reaction tank 20 is in an oil bath 40 (second temperature stabilizing means) in order to maintain the temperature in the reaction tank 20. The oil bath 40 heats the raw material and solvent in the container 22 to a predetermined temperature. The reaction tank 20 is provided with a cooling pipe 26 that cools and vaporizes the evaporated solvent.

粉砕機10と反応槽20は、第1の連結管50と第2の連結管52(連結手段)で連結されている。第1の連結管50は、粉砕機10内の原料と溶媒を反応槽20に移動させ、第2の連結部52は、反応槽20内の原料及び溶媒を粉砕機10内に移動させる。原料等を連結管50、52を通して循環するために、ポンプ54(例えばダイアフラムポンプ)(循環手段)が、第2の連結管52に設けられている。   The pulverizer 10 and the reaction tank 20 are connected by a first connecting pipe 50 and a second connecting pipe 52 (connecting means). The first connecting pipe 50 moves the raw material and solvent in the pulverizer 10 to the reaction tank 20, and the second connecting part 52 moves the raw material and solvent in the reaction tank 20 into the pulverizer 10. A pump 54 (for example, a diaphragm pump) (circulation means) is provided in the second connection pipe 52 in order to circulate the raw materials and the like through the connection pipes 50 and 52.

容器22内の反応温度は、例えば60℃以上300℃以下であり、好ましくは80℃以上200℃以下である。容器内の反応温度が60℃未満の場合、ガラス状の固体電解質の製造に時間がかかり生産効率が十分ではないおそれがある。一方、容器内の反応温度が300℃を超える場合、好ましくない結晶が析出する場合がある。   The reaction temperature in the container 22 is, for example, 60 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, and preferably 80 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. When the reaction temperature in a container is less than 60 degreeC, there exists a possibility that manufacture of a glassy solid electrolyte may take time and production efficiency may not be enough. On the other hand, when the reaction temperature in the container exceeds 300 ° C., undesirable crystals may be precipitated.

反応は温度が高い領域が速いので高温にすることが好ましいが、粉砕機を80℃を超える温度にすると磨耗等の機械的な問題が発生するおそれがある。従って、反応槽は反応温度を高めに設定し、粉砕機は比較的低温に保つとよい。
反応槽20の容量と粉砕機10の容量との比率は任意でよいが、通常反応槽20の容量は、粉砕機10の容量の1〜100倍程度である。
The reaction is preferably carried out at a high temperature because the region where the temperature is high is fast. However, if the temperature of the pulverizer exceeds 80 ° C., mechanical problems such as wear may occur. Accordingly, the reaction tank is preferably set at a high reaction temperature and the pulverizer is kept at a relatively low temperature.
The ratio between the capacity of the reaction tank 20 and the capacity of the pulverizer 10 may be arbitrary, but the capacity of the reaction tank 20 is usually about 1 to 100 times the capacity of the pulverizer 10.

炭化系水素溶媒の量は、原料が、溶媒の添加により溶液又はスラリー状になる程度であることが好ましい。通常、溶媒1kgに対する原料(合計量)の添加量は0.03Kg以上1Kg以下程度となる。好ましくは0.05Kg以上、より好ましくは0.5Kg以下、特に好ましくは0.1Kg以上0.3Kg以下である。   The amount of the hydrocarbon-based solvent is preferably such that the raw material becomes a solution or slurry by the addition of the solvent. Usually, the amount of raw material (total amount) added to 1 kg of solvent is about 0.03 kg to 1 kg. The amount is preferably 0.05 kg or more, more preferably 0.5 kg or less, particularly preferably 0.1 kg or more and 0.3 kg or less.

(vii)メカニカルミリング法と接触法の交互実施
メカニカルミリング法と接触法の交互実施は、原料をメカニカルミリング処理する工程と、原料を溶媒中で接触させる接触工程とを含み、当該メカニカルミリング処理工程及び当該接触工程を交互に繰り返し行う方法である。
(Vii) Alternate implementation of the mechanical milling method and the contact method The alternate implementation of the mechanical milling method and the contact method includes a step of mechanically milling the raw material and a contact step of contacting the raw material in a solvent, and the mechanical milling treatment step And the contact step is repeated alternately.

メカニカルミリング処理工程は、MM法で例示した種々の形式の粉砕法を用いることができる。また、メカニカルミリング処理工程の温度は、改良スラリー法の力学的なエネルギー供与手段(粉砕機10)の温度と同様である。
メカニカルミリング処理の回転速度及び回転時間は特に限定されないが、回転速度が速いほど、ガラス状の固体電解質の生成速度は速くなり、回転時間が長いほどガラス状の固体電解質ヘの原料の転化率は高くなる。例えば、遊星型ボールミル機を使用した場合、回転速度を250回転/分以上300回転/分以下とし、5分以上50時間以下処理すればよい。
上記処理時間は、遊星型ボールミル機に原料及びガラス状の固体電解質が留まっている時間を示す。従って、原料及びガラス状の固体電解質が遊星型ボールミル機と反応槽を循環するが、反応開始から終了までに原料及びガラス状の固体電解質が遊星型ボールミル機に留まっている時間の合計になる。
上記時間が短いと未反応の原料が残るおそれがあると共に上記時間が長いと粉砕機の容量を大きくし、一度に収納できる原料及びガラス状の固体電解質の量を多くするか、下記する反応終了までの時間が長くなるという問題が発生するおそれがある。
In the mechanical milling process, various types of pulverization methods exemplified by the MM method can be used. The temperature of the mechanical milling process is the same as the temperature of the mechanical energy supply means (pulverizer 10) of the improved slurry method.
The rotation speed and rotation time of the mechanical milling process are not particularly limited, but the faster the rotation speed, the faster the glassy solid electrolyte production rate, and the longer the rotation time, the conversion rate of the raw material to the glassy solid electrolyte is Get higher. For example, when a planetary ball mill is used, the rotational speed may be 250 rpm / min to 300 rpm / min, and the treatment may be 5 minutes to 50 hours.
The treatment time indicates the time during which the raw material and the glassy solid electrolyte remain in the planetary ball mill. Accordingly, the raw material and the glassy solid electrolyte circulate through the planetary ball mill and the reaction vessel, but the total time that the raw material and the glassy solid electrolyte stay in the planetary ball mill from the start to the end of the reaction.
If the above time is short, unreacted raw materials may remain, and if the above time is long, the capacity of the pulverizer is increased, the amount of raw materials and glassy solid electrolyte that can be stored at one time is increased, or the following reaction is completed. There is a possibility that a problem that the time until the time becomes longer may occur.

接触工程については、スラリー合成法で例示した接触手段を用いることができる。また、接触工程の温度は、スラリー合成法の接触手段(容器22)における反応温度と同じである。
接触工程の時間は、5分以上200時間以下が好ましい。
ここで、上記接触工程の時間は、反応槽に原料及びガラス状の固体電解質が留まっている時間を示す。従って、原料及びガラス状の固体電解質が遊星型ボールミル機と反応槽を循環するが、反応開始から終了までに原料及びガラス状の固体電解質が反応槽に留まっている時間の合計になる。
About a contact process, the contact means illustrated by the slurry synthesis method can be used. Moreover, the temperature of a contact process is the same as the reaction temperature in the contact means (container 22) of a slurry synthesis method.
The time for the contacting step is preferably from 5 minutes to 200 hours.
Here, the time of the said contact process shows the time when the raw material and the glassy solid electrolyte remain in the reaction tank. Accordingly, the raw material and the glassy solid electrolyte circulate in the planetary ball mill and the reaction tank, but the total time that the raw material and the glassy solid electrolyte remain in the reaction tank from the start to the end of the reaction.

上述したメカニカルミリング処理工程と接触工程を、交互に繰り返して行う。繰り返し回数は、2回以上100回以下が好ましい。より好ましくは繰り返し回数が5回以上100回以下であり、さらに好ましくは、10回以上100回以下である。   The mechanical milling process and the contact process described above are repeated alternately. The number of repetitions is preferably 2 or more and 100 or less. More preferably, the number of repetitions is 5 or more and 100 or less, and further preferably 10 or more and 100 or less.

以上、ガラス状の固体電解質の製造方法を説明したが、上述の製造方法のいずれの場合であっても、原料を混ぜる順番(接触させる順番)は特に限定されず、最終的なガラス状の固体電解質の組成が上記式(1)を満たす範囲にあればよい。   As mentioned above, although the manufacturing method of the glassy solid electrolyte was demonstrated, even if it is a case of any of the above-mentioned manufacturing methods, the order (mixing order) which mixes a raw material is not specifically limited, Final glassy solid The composition of the electrolyte may be in a range that satisfies the above formula (1).

得られる固体電解質(ガラス)の体積基準平均粒径(Mean Volume Diameter、以下「粒径」という。)は、好ましくは0.01μm以上500μm以下である。
粒径の測定方法は、レーザー回折式粒度分布測定方法により行うことが好ましい。レーザー回折式粒度分布測定方法は、組成物を乾燥せずに粒度分布を測定することができる。レーザー回折式粒度分布測定方法では、組成物中の粒子群にレーザーを照射して、その散乱光を解析することで粒度分布を測定する。
The volume-based average particle diameter (Mean Volume Diameter, hereinafter referred to as “particle diameter”) of the obtained solid electrolyte (glass) is preferably 0.01 μm or more and 500 μm or less.
The particle size is preferably measured by a laser diffraction particle size distribution measurement method. The laser diffraction particle size distribution measuring method can measure the particle size distribution without drying the composition. In the laser diffraction particle size distribution measuring method, a particle size distribution is measured by irradiating a particle group in a composition with a laser and analyzing the scattered light.

測定例として、レーザー回折式粒度分布測定装置(Malvern Instruments Ltd社製マスターサイザー2000)を使用した場合の測定を説明する。
まず、装置の分散槽に脱水処理されたトルエン(和光純薬製、製品名:特級)110mlを入れ、さらに分散剤として脱水処理された分散剤を6%添加する。
上記混合物を十分混合した後、測定対象である「乾燥した固体電解質又はその前駆体」を添加して粒子径を測定する。測定対象の添加量は、マスターサイザー2000で規定されている操作画面で、粒子濃度に対応するレーザー散乱強度が規定の範囲内(10〜20%)に収まるように加減して加える。この範囲を超えると多重散乱が発生し、正確な粒子径分布を求めることができなくなるおそれがある。また、この範囲より少ないとSN比が悪くなり、正確な測定ができないおそれがある。マスターサイザー2000では、測定対象の添加量に基づき、レーザー散乱強度が表示されるので、上記レーザー散乱強度に入る添加量を見つけるとよい。
測定対象の添加量はイオン伝導性物質の種類等により最適量は異なるが、概ね0.01g〜0.05g程度である。
As a measurement example, measurement when a laser diffraction particle size distribution measuring apparatus (Mastersizer 2000 manufactured by Malvern Instruments Ltd.) is used will be described.
First, 110 ml of dehydrated toluene (manufactured by Wako Pure Chemicals, product name: special grade) is placed in a dispersion tank of the apparatus, and 6% of the dehydrated dispersant is further added as a dispersant.
After sufficiently mixing the above mixture, the “dry solid electrolyte or precursor thereof” to be measured is added and the particle size is measured. The addition amount of the measurement object is adjusted and added so that the laser scattering intensity corresponding to the particle concentration falls within the specified range (10 to 20%) on the operation screen specified by the master sizer 2000. If this range is exceeded, multiple scattering may occur, and an accurate particle size distribution may not be obtained. On the other hand, when the amount is less than this range, the SN ratio is deteriorated, and there is a possibility that accurate measurement cannot be performed. In the master sizer 2000, the laser scattering intensity is displayed based on the addition amount of the measurement target. Therefore, the addition amount that falls within the laser scattering intensity may be found.
Although the optimum amount of the measurement target varies depending on the type of the ion conductive substance, etc., it is about 0.01 to 0.05 g.

固体電解質(ガラス)は、下記測定方法により2つの発熱ピーク(結晶化ピーク)が観察されることが好ましく、2つの結晶化ピークが150℃以上360℃以下の範囲にあることがより好ましく、また、2つの結晶化ピーク間の幅が20〜150℃、好ましくは20〜100℃であることが好ましい。
結晶化温度(ピーク)は、示差熱−熱重量測定装置(メトラートレド社製TGA/DSC1)又は示差走査熱量測定装置(パーキンエルマー社製Diamond DSC)を使用し、固体電解質約20mgを10℃/分で測定することで特定できる。
また、固体電解質(ガラス)は、2つの結晶化ピークがあり、2つの結晶化ピークが170℃以上330℃以下の範囲にあり、かつ2つの結晶化ピーク間の幅が20〜150℃であることがさらに好ましい。
また、2つの結晶化ピークが170℃以上330℃以下の範囲にあることがさらに好ましく、また2つの結晶化ピーク間の幅が30〜140℃であることがさらに好ましい。
また、固体電解質(ガラス)は、2つの結晶化ピークがあり、2つの結晶化ピークが175℃以上320℃以下の範囲にあり、かつ2つの結晶化ピーク間の幅が30〜140℃であることが特に好ましい。
また、2つの結晶化ピークが175℃以上320℃以下の範囲にあることが特に好ましく、また、2つの結晶化ピーク間の幅が35〜130℃であることが特に好ましい。また、固体電解質は、2つの結晶化ピークがあり、2つの結晶化ピークが180℃以上310℃以下の範囲にあり、かつ2つの結晶化ピーク間の幅が40〜120℃であることが最も好ましい。
In the solid electrolyte (glass), two exothermic peaks (crystallization peaks) are preferably observed by the following measurement method, more preferably the two crystallization peaks are in the range of 150 ° C. or higher and 360 ° C. or lower. It is preferable that the width between two crystallization peaks is 20 to 150 ° C, preferably 20 to 100 ° C.
The crystallization temperature (peak) was measured by using a differential thermo-thermogravimetric apparatus (TGA / DSC1 manufactured by METTLER TOLEDO) or a differential scanning calorimeter (Diamond DSC manufactured by PerkinElmer Co.). It can be identified by measuring in minutes.
The solid electrolyte (glass) has two crystallization peaks, the two crystallization peaks are in the range of 170 ° C. or higher and 330 ° C. or lower, and the width between the two crystallization peaks is 20 to 150 ° C. More preferably.
The two crystallization peaks are more preferably in the range of 170 ° C. or higher and 330 ° C. or lower, and the width between the two crystallization peaks is more preferably 30 to 140 ° C.
The solid electrolyte (glass) has two crystallization peaks, the two crystallization peaks are in the range of 175 ° C. or more and 320 ° C. or less, and the width between the two crystallization peaks is 30 to 140 ° C. It is particularly preferred.
The two crystallization peaks are particularly preferably in the range of 175 ° C. or more and 320 ° C. or less, and the width between the two crystallization peaks is particularly preferably 35 to 130 ° C. The solid electrolyte has two crystallization peaks, the two crystallization peaks are in the range of 180 ° C. or more and 310 ° C. or less, and the width between the two crystallization peaks is most preferably 40 to 120 ° C. preferable.

本発明の固体電解質粉体ガラスの結晶化は、上記ガラス状の固体電解質を加熱処理することにより得られる。   Crystallization of the solid electrolyte powder glass of the present invention can be obtained by heat-treating the glassy solid electrolyte.

加熱温度は、好ましくは、固体電解質(ガラス)のガラス転移温度(Tg)以上、固体電解質(ガラス)の結晶化温度(Tc)+100℃以下であることが好ましい。加熱温度が固体電解質(ガラス)のTg未満の場合、製造時間が非常に長くなるおそれがある。一方、(Tc+100℃)を超えると、得られる固体電解質(ガラスセラミックス)中に不純物等が含まれる場合があり、イオン伝導度が低下するおそれがある。
加熱温度は、より好ましくは、(Tg+5℃)以上、(Tc+90℃)以下、さらに好ましくは、(Tg+10℃)以上、(Tc+80℃)以下である。
例えば、加熱温度は、150℃以上360℃以下であり、好ましくは160℃以上350℃以下であり、より好ましくは180℃以上310℃以下であり、さらに好ましくは180℃以上290℃以下であり、特に好ましくは190℃以上270℃以下である。
また、熱物性の測定により2つのピークがある場合は、低温側の第1結晶化ピークの温度をTc1とし、低温側のTc1と高温側の第2結晶化ピークの温度(Tc2)として、第1結晶化温度以上、第2結晶化温度以下で加熱すると好ましい。
昇温方法については特に指定がない。所定温度までゆっくり昇温してもよいし、急速に加熱してもよい。
The heating temperature is preferably not less than the glass transition temperature (Tg) of the solid electrolyte (glass) and not more than the crystallization temperature (Tc) of the solid electrolyte (glass) + 100 ° C. or less. If the heating temperature is lower than the Tg of the solid electrolyte (glass), the production time may be very long. On the other hand, when it exceeds (Tc + 100 ° C.), impurities or the like may be contained in the obtained solid electrolyte (glass ceramic), and the ionic conductivity may be lowered.
The heating temperature is more preferably (Tg + 5 ° C.) or more and (Tc + 90 ° C.) or less, and further preferably (Tg + 10 ° C.) or more and (Tc + 80 ° C.) or less.
For example, the heating temperature is 150 ° C. or higher and 360 ° C. or lower, preferably 160 ° C. or higher and 350 ° C. or lower, more preferably 180 ° C. or higher and 310 ° C. or lower, more preferably 180 ° C. or higher and 290 ° C. or lower, Especially preferably, it is 190 degreeC or more and 270 degrees C or less.
Further, when there are two peaks by thermophysical property measurement, the temperature of the first crystallization peak on the low temperature side is Tc1, the temperature of the Tc1 on the low temperature side and the temperature of the second crystallization peak on the high temperature side (Tc2) It is preferable to heat at a temperature not lower than the first crystallization temperature and not higher than the second crystallization temperature.
There is no specific specification for the temperature raising method. The temperature may be raised slowly to a predetermined temperature or heated rapidly.

ガラス状の固体電解質の結晶化温度は、示差熱−熱重量測定等で特定することができ、例えば熱重量測定装置(メトラートレド社製TGA/DSC1)を使用し、ガラス状の固体電解質約20mgを、昇温速度10℃/分で加熱することにより測定することで特定できる。
尚、結晶化温度等は昇温速度等により変化することあり、熱処理する昇温速度に近い速度での測定でのTcを基準に選ぶ必要がある。従って、実施例以外の昇温速度で処理する場合は、最適な熱処理温度は変化するが、熱処理する昇温速度で測定されたTcを基準として上記条件にて熱処理することが望ましい。
The crystallization temperature of the glassy solid electrolyte can be specified by differential thermo-thermogravimetry or the like. For example, a thermogravimetry apparatus (TGA / DSC1 manufactured by METTLER TOLEDO) is used, and the glassy solid electrolyte is about 20 mg. Can be identified by measuring by heating at a heating rate of 10 ° C./min.
It should be noted that the crystallization temperature or the like may change depending on the temperature rising rate or the like, and should be selected based on Tc measured at a rate close to the temperature rising rate for heat treatment. Therefore, when the treatment is performed at a temperature raising rate other than the example, the optimum heat treatment temperature changes, but it is desirable to perform the heat treatment under the above-mentioned conditions with reference to Tc measured at the temperature raising rate for heat treatment.

加熱時間は、0.005分以上、10時間以下が好ましい。さらに好ましくは、0.005分以上、5時間以下であり、特に好ましくは、0.01分以上、3時間以下である。
昇温方法については特に指定がない。所定温度までゆっくり昇温してもよいし、急速に加熱してもよい。
加熱は、露点−40℃以下の環境下で行うことが好ましく、より好ましくは露点−60℃以下の環境下で行うことが好ましい。加熱時の気圧は、常圧であってもよく、減圧下であってもよい。雰囲気は、空気中であってもよく、不活性雰囲気下であってもよい。
The heating time is preferably 0.005 minutes or more and 10 hours or less. More preferably, it is 0.005 minutes or more and 5 hours or less, and particularly preferably 0.01 minutes or more and 3 hours or less.
There is no specific specification for the temperature raising method. The temperature may be raised slowly to a predetermined temperature or heated rapidly.
Heating is preferably performed in an environment with a dew point of −40 ° C. or lower, more preferably in an environment with a dew point of −60 ° C. or lower. The atmospheric pressure during heating may be a normal pressure or a reduced pressure. The atmosphere may be in the air or an inert atmosphere.

電解質層は、固体電解質のみからなってもよく、さらにバインダーを含んでもよい。バインダーとしては、上記のバインダーと同じものが使用できる。   The electrolyte layer may consist only of a solid electrolyte, and may further contain a binder. As the binder, the same binders as described above can be used.

電解質層の厚さは、0.001mm以上1mm以下であることが好ましい。
電解質層の固体電解質は、融着していていることが好ましい。融着とは、固体電解質粒子の一部が溶解し、溶解した部分が他の固体電解質粒子と一体化することを意味する。また、電解質層は、固体電解質の板状体であってもよく、当該板状体は、固体電解質粒子の一部又は全部が溶解し、板状体になっている場合も含む。
The thickness of the electrolyte layer is preferably 0.001 mm or more and 1 mm or less.
The solid electrolyte of the electrolyte layer is preferably fused. Fusion means that a part of the solid electrolyte particles is dissolved and the dissolved part is integrated with other solid electrolyte particles. The electrolyte layer may be a solid electrolyte plate, and the plate includes a case where a part or all of the solid electrolyte particles are dissolved to form a plate.

(4)集電体
第1の積層体及び第2の積層体は、それぞれ集電体をさらに備えてもよく、当該集電体は、公知の集電体を用いることができる。
集電体は、例えばAu、Pt、Al、Cu等のように硫化物系固体電解質と反応する金属からなる層を、さらにAu,導電性カーボン等で被覆した層である。
(4) Current collector Each of the first laminate and the second laminate may further include a current collector, and a known current collector can be used as the current collector.
The current collector is a layer in which a layer made of a metal that reacts with a sulfide-based solid electrolyte, such as Au, Pt, Al, or Cu, is further coated with Au, conductive carbon, or the like.

全固体電池の第1の積層体及び第2の積層体の形成方法は、上述の材料を用いて公知の方法により製造することができ、例えば、塗布法、静電法エアロゾルデポジション法、スクリーン印刷法、コールドスプレー法等により製造することができる。
第1の積層体及び第2の積層体は、互いを貼り付ける前に、それぞれ予め圧密化するとよい。圧密化は、例えばロールプレスや面プレスを用いることができ、その際に加熱をしてもよい。
The formation method of the 1st laminated body and 2nd laminated body of an all-solid-state battery can be manufactured by a well-known method using the above-mentioned material, for example, the coating method, the electrostatic method aerosol deposition method, a screen It can be produced by a printing method, a cold spray method or the like.
The first laminated body and the second laminated body are preferably consolidated in advance before being attached to each other. For consolidation, for example, a roll press or a surface press can be used, and heating may be performed at that time.

[固体電解質層の表面、又は電極層の表面に溶媒で塗布する工程]
第1の部材の表面層である第1の固体電解質層又は第1の電極層に塗布する溶媒は、当該第1の固体電解質層を形成する固体電解質、又は第1の電極層を形成する電極合材の固体電解質を溶解できる溶媒であれば特に限定されない。第2の部材が、第2の固体電解質層を含む場合も同様である。
[Step of applying a solvent to the surface of the solid electrolyte layer or the electrode layer]
The solvent applied to the first solid electrolyte layer or the first electrode layer that is the surface layer of the first member is a solid electrolyte that forms the first solid electrolyte layer, or an electrode that forms the first electrode layer. The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the solid electrolyte of the composite material. The same applies to the case where the second member includes the second solid electrolyte layer.

例えば第1の製造方法の第1の固体電解質層及び第2の固体電解質層、並びに第2の製造方法の第1の電極層が、それぞれ硫化物系固体電解質を含む場合、表面の塗布に使用する溶媒は、好ましくは水酸基を有する化合物の溶媒であり、より好ましくは1価のアルコール溶媒であり、さらに好ましくは下記式で表わされる溶媒である。
−OH
(式中、Rは、置換もしくま無置換の炭素数1〜20の炭化水素基である。エステル基、エーテル基、水酸基、ニトリル基や、フッ素、臭素、塩素等のハロゲン基等の他の置換基を有していてもよく、芳香族環等の環状基であってもよく、分岐していても分岐していなくてもよい)
は、好ましくは、炭素数2〜20のアルキル基であり、より好ましくは、炭素数2〜12のアルキル基であり、他の置換基を有していてもよく、脂環状であってもよく、分岐していても分岐していなくてもよい。
For example, when the first solid electrolyte layer and the second solid electrolyte layer of the first production method and the first electrode layer of the second production method each contain a sulfide-based solid electrolyte, they are used for surface coating. The solvent to be used is preferably a solvent of a compound having a hydroxyl group, more preferably a monovalent alcohol solvent, and still more preferably a solvent represented by the following formula.
R 2 —OH
(In the formula, R 2 is a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms. Other than ester groups, ether groups, hydroxyl groups, nitrile groups, halogen groups such as fluorine, bromine, chlorine, etc.) Or a cyclic group such as an aromatic ring, which may be branched or unbranched)
R 2 is preferably an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 2 to 12 carbon atoms, which may have other substituents, and is alicyclic. It may be branched or not branched.

上記1価のアルコール溶媒は、好ましくはRが炭素数2〜10のアルキル基であり、他の置換基を有さず、脂環状であってもよく、分岐していても分岐していなくてもよい。1級又は2級アルコールであることが好ましい。具体的には、例えば、エタノール、イソプロパノール、1−ブタノール、2エチルヘキサノール、及び1−オクタノールから選択される1以上のアルコール溶媒が好ましい。 In the monovalent alcohol solvent, R 2 is preferably an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms, has no other substituent, may be alicyclic, and is branched or not branched. May be. A primary or secondary alcohol is preferred. Specifically, for example, one or more alcohol solvents selected from ethanol, isopropanol, 1-butanol, 2 ethylhexanol, and 1-octanol are preferable.

上述の溶媒を用いることにより、溶媒の使用量を少なくでき、製膜する際の乾燥工程の効率が高まるとともに液粘度の調整も容易になる。
溶媒中の水分は50ppm以下に脱水されていることが好ましい。より好ましくは、水分は20ppm以下である。
溶媒は、アルコール類の混合物でもよく、アルコール類と他の有機溶媒との混合物でもよい。
By using the above-mentioned solvent, the amount of the solvent used can be reduced, the efficiency of the drying process during film formation is increased, and the liquid viscosity can be easily adjusted.
The water in the solvent is preferably dehydrated to 50 ppm or less. More preferably, the moisture is 20 ppm or less.
The solvent may be a mixture of alcohols or a mixture of alcohols and other organic solvents.

第1の製造方法の第1の固体電解質層及び第2の固体電解質層の表面に溶媒を塗布する方法、並びに第2の製造方法の第1の電極層の表面に溶媒を塗布する方法は、例えばスプレー塗布、ドクターブレード等の公知の塗布法が採用でき、これら塗布法を用いて、貼り合せを行う層の表面に上記溶媒を塗布することで実施できる。また、貼り合わせを行う層の表面部分を上記溶媒の貯槽に浸漬、含浸させることによっても表面に塗布することができる。
上記塗布方法について、表面を塗布させる方法であれば特に限定はなく、溶解スピードを加速させるため溶媒を加熱してもよい。
The method of applying a solvent to the surfaces of the first solid electrolyte layer and the second solid electrolyte layer of the first production method, and the method of applying a solvent to the surface of the first electrode layer of the second production method are as follows: For example, a known coating method such as spray coating or a doctor blade can be employed, and these coating methods can be used to apply the solvent to the surface of the layer to be bonded. Moreover, it can apply | coat to the surface also by immersing and impregnating the surface part of the layer to bond together in the storage tank of the said solvent.
The application method is not particularly limited as long as it is a method for applying a surface, and the solvent may be heated to accelerate the dissolution speed.

固体電解質層又は電極層の表面に溶媒を塗布することにより、電極層又は固体電解質層の表面を溶解させる。ここで「表面を溶解させる」とは、例えば接合が可能な程度に電極層又は固体電解質層の表層のみを溶解させることを意味する。
接合が可能な程度の溶解は、2つの部材が接合できる程度であれば特に限定されないが、好ましくは電極層又は固体電解質層の表面から10ミクロン以内であり、より好ましくは5ミクロン以内である。電極層、固体電解質層の深層部まで溶解させて貼り合せると、溶媒の除去が難しくなるおそれがある。
The surface of the electrode layer or solid electrolyte layer is dissolved by applying a solvent to the surface of the solid electrolyte layer or electrode layer. Here, “dissolve the surface” means, for example, that only the surface layer of the electrode layer or the solid electrolyte layer is dissolved to the extent that bonding is possible.
Melting to such an extent that bonding is possible is not particularly limited as long as two members can be bonded, but is preferably within 10 microns from the surface of the electrode layer or solid electrolyte layer, and more preferably within 5 microns. If the electrode layer and the deep part of the solid electrolyte layer are dissolved and bonded together, it may be difficult to remove the solvent.

[第1の部材及び第2の部材を貼り合わせる工程]
第1の部材及び第2の部材の貼り合わせは、第1の製造方法の場合、例えば第1の固体電解質層が溶媒により表面が溶解した状態、又は濡らした状態で実施するとよい。これは、第2の積層体が第2の固体電解質層を含む場合も同じである。また、第2の製造方法の場合、第1の電極層が溶媒により表面が溶解した状態、又は濡らした状態で実施するとよい。
[Step of bonding first member and second member]
In the case of the first manufacturing method, the first member and the second member are preferably bonded together, for example, in a state where the surface of the first solid electrolyte layer is dissolved by a solvent or in a wet state. This is the same when the second laminate includes the second solid electrolyte layer. In the case of the second manufacturing method, the first electrode layer may be carried out in a state where the surface is dissolved by a solvent or in a wet state.

第1の部材と第2の部材の貼り合わせた後、プレス機を用いて圧力を印加してもよい。使用できるプレス機は、冷間・熱プレス、冷間・熱ロールプレス機等であり、特に制限されない。
また、第1の部材と第2の部材を貼り合わせた後の溶媒の除去は、風乾でも真空加熱乾燥器を用いてもよい。また、上述の熱プレスと同時の除去でもよい。使用する溶媒の沸点以上であることが好ましく、構成材料の熱分解温度以下であれば、特に制限はない。例えば、70℃〜350℃の範囲、100℃〜300℃の範囲が挙げられる。溶媒の除去効率の面では、減圧下で加熱した方がさらに好ましい。
After bonding the first member and the second member, pressure may be applied using a press. The press machine that can be used is a cold / hot press machine, a cold / hot roll press machine, etc., and is not particularly limited.
Moreover, the removal of the solvent after bonding the first member and the second member may be performed by air drying or using a vacuum heating dryer. Further, the removal may be performed simultaneously with the above-described hot press. The boiling point is preferably equal to or higher than the boiling point of the solvent used, and is not particularly limited as long as it is equal to or lower than the thermal decomposition temperature of the constituent materials. For example, the range of 70 degreeC-350 degreeC and the range of 100 degreeC-300 degreeC are mentioned. In terms of solvent removal efficiency, it is more preferable to heat under reduced pressure.

製造例1
[硫化リチウム(LiS)の製造]
硫化リチウムの製造及び精製は、国際公開第2005/040039号パンフレットの実施例と同様に行った。具体的には下記の通りである。
(1)硫化リチウムの製造
撹拌翼のついた10リットルオートクレーブにN−メチル−2−ピロリドン(NMP)3326.4g(33.6モル)及び水酸化リチウム287.4g(12モル)を仕込み、300rpm、130℃に昇温した。昇温後、液中に硫化水素を3リットル/分の供給速度で2時間吹き込んだ。
続いて、この反応液を窒素気流下(200cc/分)昇温し、反応した硫化水素の一部を脱硫化水素化した。昇温するにつれ、上記硫化水素と水酸化リチウムの反応により副生した水が蒸発を始めたが、この水はコンデンサにより凝縮し系外に抜き出した。水を系外に留去すると共に反応液の温度は上昇するが、180℃に達した時点で昇温を停止し、一定温度に保持した。脱硫化水素反応が終了後(約80分)反応を終了し、硫化リチウムを得た。
Production Example 1
[Production of lithium sulfide (Li 2 S)]
Production and purification of lithium sulfide were carried out in the same manner as in the examples of WO 2005/040039 pamphlet. Specifically, it is as follows.
(1) Production of lithium sulfide A 10-liter autoclave equipped with a stirring blade was charged with 3326.4 g (33.6 mol) of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and 287.4 g (12 mol) of lithium hydroxide at 300 rpm. The temperature was raised to 130 ° C. After the temperature rise, hydrogen sulfide was blown into the liquid at a supply rate of 3 liters / minute for 2 hours.
Subsequently, this reaction solution was heated in a nitrogen stream (200 cc / min) to dehydrosulfide a part of the reacted hydrogen sulfide. As the temperature increased, water produced as a by-product due to the reaction between hydrogen sulfide and lithium hydroxide started to evaporate, but this water was condensed by the condenser and extracted out of the system. While water was distilled out of the system, the temperature of the reaction solution rose, but when the temperature reached 180 ° C., the temperature increase was stopped and the temperature was kept constant. After the dehydrosulfurization reaction was completed (about 80 minutes), the reaction was completed to obtain lithium sulfide.

(2)硫化リチウムの精製
上記(1)で得られた500mLのスラリー反応溶液(NMP−硫化リチウムスラリー)中のNMPをデカンテーションした後、脱水したNMP100mLを加え、105℃で約1時間撹拌した。その温度のままNMPをデカンテーションした。さらにNMP100mLを加え、105℃で約1時間撹拌し、その温度のままNMPをデカンテーションし、同様の操作を合計4回繰り返した。デカンテーション終了後、窒素気流下230℃(NMPの沸点以上の温度)で硫化リチウムを常圧下で3時間乾燥した。得られた硫化リチウム中の不純物含有量を測定した。
尚、亜硫酸リチウム(LiSO)、硫酸リチウム(LiSO)並びにチオ硫酸リチウム(Li)の各硫黄酸化物、及びN−メチルアミノ酪酸リチウム(LMAB)の含有量は、イオンクロマトグラフ法により定量した。その結果、硫黄酸化物の総含有量は0.13質量%であり、LMABは0.07質量%であった。
(2) Purification of lithium sulfide After decanting NMP in the 500 mL slurry reaction solution (NMP-lithium sulfide slurry) obtained in (1) above, 100 mL of dehydrated NMP was added and stirred at 105 ° C. for about 1 hour. . NMP was decanted at that temperature. Further, 100 mL of NMP was added, stirred at 105 ° C. for about 1 hour, NMP was decanted at that temperature, and the same operation was repeated a total of 4 times. After completion of the decantation, lithium sulfide was dried at 230 ° C. (temperature higher than the boiling point of NMP) under a nitrogen stream for 3 hours under normal pressure. The impurity content in the obtained lithium sulfide was measured.
Incidentally, lithium sulfite (Li 2 SO 3), the content of each sulfur oxide lithium sulfate (Li 2 SO 4) and lithium thiosulfate (Li 2 S 2 O 3) , and N- methylamino acid lithium (LMAB) Was quantified by ion chromatography. As a result, the total content of sulfur oxides was 0.13% by mass, and LMAB was 0.07% by mass.

製造例2
[固体電解質1の製造]
製造例1で調製した硫化リチウム(LiS)と、五硫化二リン(P)(アルドリッチ製)を出発原料に用いた。これらを75:25のモル比に調製した混合物10g、φ10mmのジルコニア製ボール600gを500mLのアルミナ製容器に入れ、遊星型ボールミル(伊藤製作所社製LP−4)にて、220rpm、20時間メカニカルミリング処理することで、白黄色の粉末である硫化物系ガラス固体電解質(固体電解質1)を得た。
得られた固体電解質1を1−ブタノールに投入した結果、溶解したことを確認した。
Production Example 2
[Production of solid electrolyte 1]
Lithium sulfide (Li 2 S) prepared in Production Example 1 and diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ) (manufactured by Aldrich) were used as starting materials. 10 g of the mixture prepared in a molar ratio of 75:25 and 600 g of zirconia balls having a diameter of 10 mm were placed in a 500 mL alumina container, and mechanical milling was performed at 220 rpm for 20 hours with a planetary ball mill (LP-4 manufactured by Ito Seisakusho). By processing, a sulfide-based glass solid electrolyte (solid electrolyte 1) which was a white yellow powder was obtained.
As a result of putting the obtained solid electrolyte 1 into 1-butanol, it was confirmed that it was dissolved.

製造例3
[固体電解質2の製造]
製造例1で調製した硫化リチウム(LiS)と、五硫化二リン(P)(アルドリッチ製)及び臭化リチウム(LiBr)(アルドリッチ製)を出発原料に用いた。これらを77:23:17.3(65.6/19.6/14.8)のモル比に調製した混合物10g、φ10mmのジルコニア製ボール600gを500mLのアルミナ製容器に入れ、遊星型ボールミル(伊藤製作所社製LP−4)にて、220rpm、20時間メカニカルミリング処理することで、白黄色の粉末である硫化物系ガラス固体電解質(固体電解質2)を得た。
得られた固体電解質2を1−ブタノールに投入した結果、溶解したことを確認した。
Production Example 3
[Production of solid electrolyte 2]
The lithium sulfide (Li 2 S) prepared in Production Example 1, diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ) (manufactured by Aldrich) and lithium bromide (LiBr) (manufactured by Aldrich) were used as starting materials. 10 g of a mixture prepared in a molar ratio of 77: 23: 17.3 (65.6 / 19.6 / 14.8) and 600 g of zirconia balls having a diameter of 10 mm were placed in a 500 mL alumina container, and a planetary ball mill ( A sulfide-based glass solid electrolyte (solid electrolyte 2), which is a white yellow powder, was obtained by mechanical milling at 220 rpm for 20 hours using LP-4 manufactured by Ito Seisakusho.
As a result of putting the obtained solid electrolyte 2 into 1-butanol, it was confirmed that it was dissolved.

製造例4
[正極塗料の調製]
旋回型高速分散装置フィルミクス(30−25型)の容器に、正極活物質としてLiNi0.8Co0.15Al0.05(戸田工業製、NAT5050、平均粒径:5μm)を70質量部、固体電解質1を30質量部、PVDF−HFP共重合体(Kaynar製、2500)をイソブチロニトリルに溶解させたポリマー溶液(樹脂濃度:3.38wt%)を45質量部投入し、周速20m/sで30秒間分散させ、正極塗料を得た。
Production Example 4
[Preparation of positive electrode paint]
LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 (manufactured by Toda Kogyo Co., Ltd., NAT5050, average particle size: 5 μm) as a positive electrode active material in a container of a swirl type high-speed dispersion device filmics (30-25 type) 30 parts by mass of solid electrolyte 1 and 45 parts by mass of a polymer solution (resin concentration: 3.38 wt%) obtained by dissolving PVDF-HFP copolymer (manufactured by Kaynar, 2500) in isobutyronitrile, Dispersion was performed at a peripheral speed of 20 m / s for 30 seconds to obtain a positive electrode paint.

製造例5
[負極塗料の調製]
旋回型高速分散装置フィルミクス(30−25型)の容器に、負極活物質としてグラファイト(日本黒鉛社製、CGB20、平均粒径:20μm)を60質量部、固体電解質1を40質量部、PVDF−HFP共重合体(Kaynar製、2500)をイソブチロニトリルに溶解させたポリマー溶液(樹脂濃度:1.48wt%)を68.4質量部投入し、周速20m/sで30秒間分散させ、負極塗料を得た。
Production Example 5
[Preparation of negative electrode paint]
In a container of a swirl type high-speed dispersion device filmics (30-25 type), as a negative electrode active material, 60 parts by mass of graphite (manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd., CGB20, average particle size: 20 μm), 40 parts by mass of solid electrolyte 1, PVDF -68.4 parts by mass of a polymer solution (resin concentration: 1.48 wt%) in which HFP copolymer (manufactured by Kaynar 2500) is dissolved in isobutyronitrile is added and dispersed at a peripheral speed of 20 m / s for 30 seconds. A negative electrode paint was obtained.

製造例6
[固体電解質スラリーの調製]
遊星ボールミル装置(フリッチュ、P−7)の容器に、固体電解質2を40質量部、トルエンを60質量部投入し、直径10mmのジルコニアボールを入れて、350rpmで1時間分散処理を行い、固体電解質スラリーを調製した。
Production Example 6
[Preparation of solid electrolyte slurry]
40 parts by mass of solid electrolyte 2 and 60 parts by mass of toluene are put into a container of a planetary ball mill apparatus (Fritsch, P-7), zirconia balls having a diameter of 10 mm are placed, and dispersion treatment is performed at 350 rpm for 1 hour. A slurry was prepared.

製造例7
[導電性コート集電体の製造]
ドクターブレード(塗布幅:150mm、塗布厚:50μm)を用いて、アルミ箔(幅:200mm、厚み:30μm)に導電性塗料(日本黒鉛社製、商品名:バニーハイトUCC−2)を塗布し、150℃、2時間、減圧乾燥して、厚み5μmのコート層を形成し、集電体である導電性コートアルミ箔を得た。
また、アルミ箔の代わりに銅箔(幅:200mm、厚み:30μm)を用いた他は上記と同様にして集電体である導電性コート銅箔を得た。
Production Example 7
[Production of conductive coated current collector]
Using a doctor blade (application width: 150 mm, application thickness: 50 μm), an electrically conductive paint (made by Nippon Graphite Co., Ltd., trade name: Bunny Height UCC-2) is applied to an aluminum foil (width: 200 mm, thickness: 30 μm), The coating layer having a thickness of 5 μm was formed by drying under reduced pressure at 150 ° C. for 2 hours to obtain a conductive coated aluminum foil as a current collector.
Further, a conductive coated copper foil as a current collector was obtained in the same manner as above except that a copper foil (width: 200 mm, thickness: 30 μm) was used instead of the aluminum foil.

製造例8
[集電体、正極シート及び固体電解質層からなる積層体の形成]
ドクターブレードを用いて、導電性コートアルミ箔上に、調製した正極塗料を塗布し、150℃で2時間乾燥して、厚さ95μmの正極合材シートを得た。
Production Example 8
[Formation of a laminate comprising a current collector, a positive electrode sheet and a solid electrolyte layer]
Using the doctor blade, the prepared positive electrode paint was applied onto the conductive coated aluminum foil and dried at 150 ° C. for 2 hours to obtain a positive electrode mixture sheet having a thickness of 95 μm.

製造した正極合材シートの上に、20×20mmの開口部を設けたPETシート(厚み:200μm)を載せ、調製した固体電解質スラリーを流し込んで、スキージヘラでならし、風乾した。その後、PETシートを除去し、100℃で2時間減圧乾燥して、正極シート及び固体電解質層からなる2層シートを作製した。
固体電解質層を形成した箇所(20×20mmの大きさ)を切り出し後、油圧プレス機を用いて、500MPaの圧力で2層シートを圧密して、正極シート及び固体電解質層からなる積層体を形成した。
A PET sheet (thickness: 200 μm) provided with an opening of 20 × 20 mm was placed on the manufactured positive electrode mixture sheet, and the prepared solid electrolyte slurry was poured, leveled with a squeegee spatula, and air-dried. Thereafter, the PET sheet was removed and dried under reduced pressure at 100 ° C. for 2 hours to prepare a two-layer sheet comprising a positive electrode sheet and a solid electrolyte layer.
After cutting out the portion (20 × 20 mm in size) where the solid electrolyte layer was formed, the two-layer sheet was consolidated at a pressure of 500 MPa using a hydraulic press to form a laminate composed of the positive electrode sheet and the solid electrolyte layer. did.

製造例9
[集電体、負極シート及び固体電解質層からなる積層体の形成]
ドクターブレードを用いて、導電性コート銅箔シート上に、調製した負極塗料を塗布し、150℃で2時間乾燥して、厚さ90μmの負極塗料を塗布したシートを得た。さらに、このシートを20×20mmの大きさに切り出し後、油圧プレス機を用いて、500MPaの圧力で圧密して、負極合材シートを得た。
Production Example 9
[Formation of laminate comprising current collector, negative electrode sheet and solid electrolyte layer]
Using the doctor blade, the prepared negative electrode paint was applied onto the conductive coated copper foil sheet and dried at 150 ° C. for 2 hours to obtain a sheet coated with a 90 μm-thick negative electrode paint. Further, this sheet was cut into a size of 20 × 20 mm, and then consolidated with a pressure of 500 MPa using a hydraulic press machine to obtain a negative electrode mixture sheet.

製造した負極合材シートの上に、20×20mmの開口部を設けたPETシート(厚み:200μm)を載せ、調製した固体電解質スラリーを流し込んで、スキージヘラでならし、風乾した。その後、PETシートを除去し、100℃で2時間減圧乾燥後、負極層及び固体電解質層からなる2層シートを作製した。
固体電解質層を形成した箇所(20×20mmの大きさ)を切り出し後、油圧プレス機を用いて、500MPaの圧力で2層シートを圧密して、負極シート及び固体電解質層からなる積層体を形成した。
A PET sheet (thickness: 200 μm) having an opening of 20 × 20 mm was placed on the manufactured negative electrode composite sheet, and the prepared solid electrolyte slurry was poured into it, leveled with a squeegee spatula, and air-dried. Thereafter, the PET sheet was removed, and after drying under reduced pressure at 100 ° C. for 2 hours, a two-layer sheet comprising a negative electrode layer and a solid electrolyte layer was produced.
After cutting out the portion (20 × 20 mm in size) where the solid electrolyte layer was formed, using a hydraulic press machine, the two-layer sheet was consolidated at a pressure of 500 MPa to form a laminate composed of the negative electrode sheet and the solid electrolyte layer. did.

実施例1
正極シート及び固体電解質層からなる積層体の固体電解質層の表面、並びに固体電解質層を含まない負極シートの表面に、スプレーガンを用いて、それぞれ1−ブタノールを塗布し、表面を溶解させた後、固体電解質層と負極シートを向かい合わせてプレス機を用いて10MPaの圧力で貼り合せ、減圧下150℃で乾燥させ、電池を製造した。
Example 1
After applying 1-butanol to the surface of the solid electrolyte layer of the laminate composed of the positive electrode sheet and the solid electrolyte layer, and the surface of the negative electrode sheet not including the solid electrolyte layer using a spray gun, respectively, and dissolving the surface Then, the solid electrolyte layer and the negative electrode sheet were faced to each other and bonded together at a pressure of 10 MPa using a press, and dried at 150 ° C. under reduced pressure to produce a battery.

得られた電池の各集電体に電極タブを取り付け、アルミラミネートフィルムで封止し、電池セルを形成したところ、内部短絡が無かった。この電池セルについて、25℃、電流密度100μA/cmで充放電を行い、電池特性(初期充放電効率)を調べた結果、初期充放電効率は85%であった。
上記初期充放電効率は、正極活物質1g当たりの充電された容量(mAh/g)を100%とし、その後に放電された容量の割合より算出した。
When an electrode tab was attached to each current collector of the obtained battery and sealed with an aluminum laminate film to form a battery cell, there was no internal short circuit. This battery cell was charged / discharged at 25 ° C. and a current density of 100 μA / cm 2 , and the battery characteristics (initial charge / discharge efficiency) were examined. As a result, the initial charge / discharge efficiency was 85%.
The initial charge / discharge efficiency was calculated from the ratio of the capacity discharged thereafter, with the charged capacity (mAh / g) per gram of the positive electrode active material being 100%.

実施例2
固体電解質層を形成していない負極シートの代わりに、負極シート及び固体電解質層からなる積層体を用い、当該積層体の固体電解質層に1−ブタノールを塗布した以外は、実施例1と同様にして電池セルを製造し、評価した。
得られた電池セルの初期充放電効率は70%だった。
Example 2
Instead of the negative electrode sheet not forming the solid electrolyte layer, a laminate composed of the negative electrode sheet and the solid electrolyte layer was used, and 1-butanol was applied to the solid electrolyte layer of the laminate, as in Example 1. Battery cells were manufactured and evaluated.
The initial charge / discharge efficiency of the obtained battery cell was 70%.

比較例1
正極シート及び固体電解質層からなる積層体、並びに固体電解質層を形成していない負極シートをプレス機を用いて、10MPaの圧力で貼り合せリチウムイオン電池を製造した。得られたリチウムイオン電池の各集電体に電極タブを取り付け、アルミラミネートフィルムで封止し、電池セルを形成した。充放電特性を評価したところ、作動しなかった。
Comparative Example 1
A laminated body composed of a positive electrode sheet and a solid electrolyte layer, and a negative electrode sheet not formed with a solid electrolyte layer were bonded together at a pressure of 10 MPa using a press to produce a lithium ion battery. An electrode tab was attached to each current collector of the obtained lithium ion battery and sealed with an aluminum laminate film to form a battery cell. When the charge / discharge characteristics were evaluated, it did not work.

固体電解質層を形成していない負極シートの代わりに、負極シート及び固体電解質層からなる積層体を用いた以外は、比較例1と同様にして電池セルを製造し、評価した。
しかしながら、得られた電池セルは電池として作動しなかった。
A battery cell was produced and evaluated in the same manner as in Comparative Example 1 except that a laminate composed of a negative electrode sheet and a solid electrolyte layer was used instead of the negative electrode sheet on which the solid electrolyte layer was not formed.
However, the obtained battery cell did not operate as a battery.

10 粉砕機
20 反応槽
22 容器
24 撹拌翼
26 冷却管
30 ヒータ
40 オイルバス
50 連結管
52 連結管
54 ポンプ
60 熱交換器
100 第1の部材
110 第1の電極層
120 第1の固体電解質層
130 集電体
200 第2の部材
210 第2の電極層
220 第2の固体電解質層
230 集電体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Crusher 20 Reaction tank 22 Container 24 Stirring blade 26 Cooling pipe 30 Heater 40 Oil bath 50 Connecting pipe 52 Connecting pipe 54 Pump 60 Heat exchanger 100 1st member 110 1st electrode layer 120 1st solid electrolyte layer 130 Current collector 200 Second member 210 Second electrode layer 220 Second solid electrolyte layer 230 Current collector

Claims (11)

第1の電極層及び第1の固体電解質層を含み、前記第1の固体電解質層が表面層である第1の部材、及び第2の電極層を含む第2の部材をそれぞれ製造する工程、
前記第1の固体電解質層の表面に固体電解質を溶解する溶媒を塗布する工程、及び
前記第1の部材と前記第2の部材を、前記第1の固体電解質層の溶媒を塗布した面で貼り合わせる工程を含む全固体電池の製造方法。
Producing a first member including a first electrode layer and a first solid electrolyte layer, wherein the first solid electrolyte layer is a surface layer, and a second member including a second electrode layer;
Applying the solvent for dissolving the solid electrolyte on the surface of the first solid electrolyte layer; and bonding the first member and the second member on the surface to which the solvent of the first solid electrolyte layer is applied. A method for producing an all-solid battery including a step of combining.
前記第2の部材が、表面層として第2の固体電解質層を含み、
前記第2の固体電解質層の表面に固体電解質を溶解する溶媒を塗布する工程、及び
前記第1の部材と前記第2の部材を、前記第1の固体電解質層の溶媒を塗布した面及び前記第2の固体電解質層の溶媒を塗布した面で貼り合わせる工程を含む請求項1に記載の全固体電池の製造方法。
The second member includes a second solid electrolyte layer as a surface layer;
Applying a solvent that dissolves the solid electrolyte on the surface of the second solid electrolyte layer; and applying the first member and the second member to the surface of the first solid electrolyte layer applied with the solvent; The manufacturing method of the all-solid-state battery of Claim 1 including the process of bonding on the surface which apply | coated the solvent of the 2nd solid electrolyte layer.
前記第1の固体電解質層が、硫化物系固体電解質を含む請求項1又は2に記載の全固体電池の製造方法。   The manufacturing method of the all-solid-state battery of Claim 1 or 2 in which a said 1st solid electrolyte layer contains sulfide type solid electrolyte. 前記第2の固体電解質層が、硫化物系固体電解質を含む請求項2に記載の全固体電池の製造方法。   The manufacturing method of the all-solid-state battery of Claim 2 in which a said 2nd solid electrolyte layer contains sulfide type solid electrolyte. 固体電解質及び活物質からなる電極合材を含む第1の電極層を含み、前記第1の電極層が表面層である第1の部材、並びに第2の電極層及び第2の固体電解質層を含み、前記第2の固体電解質層が表面層である第2の部材をそれぞれ製造する工程、
前記第1の電極層の表面に固体電解質を溶解する溶媒を塗布する工程、及び
前記第1の部材と前記第2の部材を、前記第1の電極層の溶媒を塗布した面と前記第2の固体電解質層の表面で貼り合わせる工程を含む全固体電池の製造方法。
Includes a first electrode layer including the electrode composite comprising a solid electrolyte and the active material, the first member and the first electrode layer is the surface layer, and the second electrode layer and the second solid electrolyte layer unrealized, step the second solid electrolyte layer is produced respectively the second member is a surface layer,
Applying a solvent to dissolve the solid electrolyte to the surface of the first electrode layer process, and the first member and the second member, wherein the first solvent The coated surface of the electrode layer and the second The manufacturing method of the all-solid-state battery including the process bonded together on the surface of the solid electrolyte layer .
前記固体電解質が、硫化物系固体電解質である請求項5に記載の全固体電池の製造方法。   The method for producing an all-solid battery according to claim 5, wherein the solid electrolyte is a sulfide-based solid electrolyte. 前記硫化物系固体電解質が、Li、P及びSを含むリチウムイオン伝導性無機固体電解質である請求項3、4又は6に記載の全固体電池の製造方法。   The method for producing an all solid state battery according to claim 3, 4 or 6, wherein the sulfide solid electrolyte is a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte containing Li, P and S. 前記硫化物系固体電解質が、Li、P、S及びハロゲン元素を含むリチウムイオン伝導性無機固体電解質である請求項3、4、6又は7に記載の全固体電池の製造方法。   The method for producing an all-solid-state battery according to claim 3, 4, 6, or 7, wherein the sulfide-based solid electrolyte is a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte containing Li, P, S and a halogen element. 前記溶媒が、非プロトン性溶媒である請求項3、4及び6〜8のいずれかに記載の全固体電池の製造方法。 The method for producing an all solid state battery according to any one of claims 3, 4, and 6 to 8 , wherein the solvent is an aprotic solvent. 前記溶媒が、1価のアルコールである請求項3、4及び6〜8のいずれかに記載の全固体電池の製造方法。 The method for producing an all solid state battery according to any one of claims 3, 4, and 6 to 8 , wherein the solvent is a monovalent alcohol. 前記1価のアルコールが下記式で表わされるアルコールである請求項10に記載の全固体電池。
−OH
(式中、Rは、置換もしくは無置換の炭素数1〜20の炭化水素基である。)
The all-solid-state battery according to claim 10, wherein the monovalent alcohol is an alcohol represented by the following formula.
R 2 —OH
(In the formula, R 2 is a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.)
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