JP6364945B2 - Lithium ion secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、リチウムイオン二次電池に関するものである。   The present invention relates to a lithium ion secondary battery.

近年、エレクトロニクス技術の発達はめざましく、携帯電子機器の小型軽量化、薄型化、多機能化が図られている。それに伴い、電子機器の電源となる電池に対し、小型軽量化、薄型化、信頼性の向上が強く望まれており、電解質が固体電解質から成る全固体型のリチウムイオン二次電池が注目されている。   In recent years, the development of electronic technology has been remarkable, and portable electronic devices have been made smaller, lighter, thinner, and multifunctional. As a result, there is a strong demand for smaller, lighter, thinner, and more reliable batteries that serve as power sources for electronic devices, and all-solid-state lithium-ion secondary batteries that use a solid electrolyte as the electrolyte are attracting attention. Yes.

一般に、全固体型のリチウムイオン二次電池は、薄膜型とバルク型の2種類に分類される。薄膜型は、PVD法やゾルゲル法などの薄膜技術により、またバルク型は活物質や粒界抵抗の低い硫化物系固体電解質の粉末成型により作製される。しかしながら、薄膜型は活物質層を厚くすることや高積層化することが困難であるため容量が小さく、また製造コストが高いという問題がある。一方、バルク型には硫化物系固体電解質が用いられており、これが水と反応した際に硫化水素が発生するため、露点の管理されたグローブボックス内で電池を作製する必要がある。また、シート化するのが困難なため固体電解質層の薄層化や電池の高積層化が課題となっている。   In general, all solid-state lithium ion secondary batteries are classified into two types: thin film type and bulk type. The thin film type is produced by thin film technology such as PVD method or sol-gel method, and the bulk type is produced by powder molding of an active material or a sulfide-based solid electrolyte having low grain boundary resistance. However, since it is difficult to increase the thickness of the active material layer or to increase the number of layers, the thin film type has a problem that the capacity is small and the manufacturing cost is high. On the other hand, a sulfide-type solid electrolyte is used for the bulk type, and hydrogen sulfide is generated when it reacts with water. Therefore, it is necessary to produce a battery in a glove box in which the dew point is controlled. In addition, since it is difficult to form a sheet, it is a problem to reduce the thickness of the solid electrolyte layer and to increase the battery stack.

このような問題を鑑みて、特許文献1において、空気中で安定な酸化物系固体電解質を用い、各部材をシート化し、積層した後、同時に焼成するという、工業的に採用し得る量産可能な製造方法により作製される全固体電池が提唱されている。しかしながら、異種の材料を同時に焼成することから正極層及び負極層と固体電解質層とを強固に接合することが困難であった。
そこで、特許文献2では、正極層及び/または負極層と固体電解質層との界面に、活物質又は電解質として機能する物質からなる中間層を有する固体電解質電池を開示している。また、特許文献3では、少なくとも一方の電極と固体電解質との界面に少なくとも電極材料の一元素と固体電解質の一元素を含む化合物を構成する領域を形成していることを開示している。
In view of such a problem, in Patent Document 1, an oxide-based solid electrolyte that is stable in the air is used, and each member is formed into a sheet, laminated, and then fired at the same time. An all solid state battery produced by a manufacturing method has been proposed. However, since different materials are fired at the same time, it has been difficult to firmly bond the positive electrode layer, the negative electrode layer, and the solid electrolyte layer.
Therefore, Patent Document 2 discloses a solid electrolyte battery having an intermediate layer made of a substance that functions as an active material or an electrolyte at the interface between the positive electrode layer and / or the negative electrode layer and the solid electrolyte layer. Patent Document 3 discloses that a region constituting a compound containing at least one element of an electrode material and one element of a solid electrolyte is formed at the interface between at least one electrode and the solid electrolyte.

特再07−135790号公報Japanese Patent Publication No. 07-135790 国際公報第2008/143027号International Publication No. 2008/143027 特開2004−281316号公報JP 2004-281316 A

しかしながら、上述した固体電解質電池では、活物質層に含まれる活物質を用いて中間層を形成することにより活物質量が減少し、十分な電池容量を得ることができなかった。   However, in the solid electrolyte battery described above, the amount of the active material is reduced by forming the intermediate layer using the active material contained in the active material layer, and sufficient battery capacity cannot be obtained.

そこで本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、固体電解質を用いたリチウムイオン二次電池の放電容量の向上を目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to improve the discharge capacity of a lithium ion secondary battery using a solid electrolyte.

上記課題を解決するために、本発明におけるリチウムイオン二次電池は、正極集電層体と正極集電体層上に配置された正極活物質層からなる正極層と、負極集電体層と負極集電体層上に配置された負極活物質層からなる負極層と、正極層と負極層とが電解質層を介して積層されたリチウムイオン二次電池において、正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも一方は、活物質としてリン酸バナジウムリチウムからなる第一の化合物と、金属リン酸塩、金属ピロリン酸塩、金属バナジン酸塩の少なくとも1つからなる第二の化合物を含み、第一の化合物粒子の粒径Aに対する第二の化合物粒子の粒径Bの比B/Aの値が0.01<B/A<0.2であり、第二の化合物の含有量は0.1〜7.2wt%であることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a lithium ion secondary battery according to the present invention includes a positive electrode current collector layer, a positive electrode layer composed of a positive electrode active material layer disposed on the positive electrode current collector layer, a negative electrode current collector layer, In a lithium ion secondary battery in which a negative electrode layer composed of a negative electrode active material layer disposed on a negative electrode current collector layer and a positive electrode layer and a negative electrode layer are laminated via an electrolyte layer, the positive electrode active material layer and the negative electrode active material At least one of the layers includes a first compound composed of lithium vanadium phosphate as an active material and a second compound composed of at least one of a metal phosphate, a metal pyrophosphate, and a metal vanadate, The ratio B / A of the particle diameter B of the second compound particles to the particle diameter A of the compound particles is 0.01 <B / A <0.2, and the content of the second compound is 0.1 It is -7.2 wt%.

本発明によれば、これを用いた固体電池の放電容量を向上することができる。
このメカニズムについては定かではないが、以下のようなメカニズムであると考えられる。
すなわち、第一の化合物粒子間に第二の化合物粒子が充填されることにより反応接触場が増大し、第一の化合物粒子の粒径Aと第二の化合物粒子の粒径Bの比が0.01<B/A,0.2であり、第二の化合物の含有量が0.1〜7.2wt%である場合、高い活物質充填性により放電容量が向上すると考えられる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the discharge capacity of the solid battery using this can be improved.
Although this mechanism is not clear, it is considered that it is as follows.
That is, the reaction contact field is increased by filling the second compound particles between the first compound particles, and the ratio of the particle diameter A of the first compound particles to the particle diameter B of the second compound particles is 0. When .01 <B / A, 0.2 and the content of the second compound is 0.1 to 7.2 wt%, it is considered that the discharge capacity is improved due to high active material filling properties.

上記発明においては、正極活物質層及び負極活物質層が共に活物質としてリン酸バナジウムリチウムからなる第一の化合物粒子と、金属リン酸塩、金属ピロリン酸塩、金属バナジン酸塩の少なくとも1つからなる第二の化合物粒子を含むことが好ましい。   In the above invention, the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer both include first compound particles made of lithium vanadium phosphate as an active material, and at least one of metal phosphate, metal pyrophosphate, and metal vanadate. It is preferable that the 2nd compound particle which consists of is included.

本発明によれば、上記した活物質を正極活物質層及び負極活物質層に用いることにより正極活物質層及び負極活物質層ともに高い活物質充填性を有することにより放電容量が向上すると考えられる。   According to the present invention, it is considered that the discharge capacity is improved by using the active material described above for the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, so that both the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer have high active material filling properties. .

上記本発明においては、固体電解質が一般式Li1+xAlTi2−x(PO(0≦x≦0.6)で表される化合物であることが好ましい。 In the present invention, the solid electrolyte is preferably a compound represented by the general formula Li 1 + x Al x Ti 2-x (PO 4 ) 3 (0 ≦ x ≦ 0.6).

本発明によれば、上記した固体電解質材料を用いることにより、これを用いたリチウムイオン二次電池の放電容量が更に向上することができる。   According to the present invention, by using the above-described solid electrolyte material, the discharge capacity of a lithium ion secondary battery using the solid electrolyte material can be further improved.

また、上記発明においては、正極集電体層及び負極集電体層がCuを含むことが好ましい。   Moreover, in the said invention, it is preferable that a positive electrode collector layer and a negative electrode collector layer contain Cu.

本発明によれば、集電体層にCuを用いることにより、これを用いたリチウムイオン二次電池の放電容量が向上する。これは、正極集電体層及び負極集電体層を構成する材料と正極活物質又は負極活物質又は固体電解質が反応することがないため副反応による容量低下を抑制することができる。   According to the present invention, by using Cu for the current collector layer, the discharge capacity of a lithium ion secondary battery using the current collector layer is improved. This is because the materials constituting the positive electrode current collector layer and the negative electrode current collector layer do not react with the positive electrode active material, the negative electrode active material, or the solid electrolyte, so that a decrease in capacity due to a side reaction can be suppressed.

本発明によれば、高い放電容量を有するリチウムイオン二次電池を提供することができる。   According to the present invention, a lithium ion secondary battery having a high discharge capacity can be provided.

図1は、リチウムイオン二次電池の概念的構造を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a conceptual structure of a lithium ion secondary battery.

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに以下に記載した構成要素は、適宜組み合わせることができる。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined.

(リチウムイオン二次電池の構造)
図1は、本実施形態の一例に係るリチウムイオン二次電池10の概念的構造を示す断面図である。本実施形態のリチウムイオン二次電池10は、正極層1と負極層2が固体電解質層3を介して積層されており、正極層1は正極集電体層4と正極活物質層5からなり、負極層2は負極集電体層6と負極活物質層7からなる。
(Structure of lithium ion secondary battery)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a conceptual structure of a lithium ion secondary battery 10 according to an example of the present embodiment. In the lithium ion secondary battery 10 of this embodiment, a positive electrode layer 1 and a negative electrode layer 2 are laminated via a solid electrolyte layer 3, and the positive electrode layer 1 includes a positive electrode current collector layer 4 and a positive electrode active material layer 5. The negative electrode layer 2 includes a negative electrode current collector layer 6 and a negative electrode active material layer 7.

また、固体電解質層3は活物質8を含み、正極活物質層5及び負極活物質層7の一方又は両方にリン酸バナジウムリチウムを含む活物質9を含んでいる。尚、図1では正極活物質層5及び負極活物質層7の両方にリン酸バナジウムリチウムを含む活物質9を含んでいるが、どちらか一方に含まれていてもよい。   The solid electrolyte layer 3 includes an active material 8, and one or both of the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 7 include an active material 9 containing lithium vanadium phosphate. In FIG. 1, both the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 7 include the active material 9 containing lithium vanadium phosphate, but may be included in either one.

本実施形態のリチウムイオン二次電池10の固体電解質層3、正極活物質層5及び負極活物質層7を構成する材料はX線回折測定により物質同定可能である。また、チタン及びアルミニウムの拡散は、リチウムイオン二次電池10の断面のEDSやWDS元素マッピングにより分析可能である。   The materials constituting the solid electrolyte layer 3, the positive electrode active material layer 5, and the negative electrode active material layer 7 of the lithium ion secondary battery 10 of this embodiment can be identified by X-ray diffraction measurement. Further, the diffusion of titanium and aluminum can be analyzed by EDS or WDS element mapping of the cross section of the lithium ion secondary battery 10.

尚、図1では、1組の正極層及び負極層で構成されたリチウムイオン二次電池10の断面図が示されている。しかし、本実施形態のリチウムイオン二次電池10に関する技術は、図1に限らず、任意の複数層が積層したリチウムイオン二次電池10に適用でき、要求されるリチウムイオン二次電池10の容量や電流仕様に応じて幅広く変化させることが可能である。   FIG. 1 shows a cross-sectional view of a lithium ion secondary battery 10 composed of a pair of positive electrode layer and negative electrode layer. However, the technology relating to the lithium ion secondary battery 10 of the present embodiment is not limited to FIG. 1, and can be applied to the lithium ion secondary battery 10 in which an arbitrary plurality of layers are stacked, and the required capacity of the lithium ion secondary battery 10. It can be changed widely according to the current specification.

(固体電解質)
本実施形態のリチウムイオン二次電池10の固体電解質層3を構成する固体電解質8としては、電子の伝導性が小さく、リチウムイオンの伝導性が高い材料を用いるのが好ましい。例えば、Li3+x1Six11−x1(0.4≦x1≦0.6)、Li1+x2Alx2Ti2−x2(PO(0≦x2≦0.6)、リン酸ゲルマニウムリチウム(LiGe(PO)、LiO−V−SiO、LiO−P−B、LiPOよりなる群から選択される少なくとも1種であることが望ましい。
(Solid electrolyte)
As the solid electrolyte 8 constituting the solid electrolyte layer 3 of the lithium ion secondary battery 10 of the present embodiment, it is preferable to use a material having low electron conductivity and high lithium ion conductivity. For example, Li 3 + x1 Si x1 P 1-x1 O 4 (0.4 ≦ x1 ≦ 0.6), Li 1 + x2 Al x2 Ti 2-x2 (PO 4 ) 3 (0 ≦ x2 ≦ 0.6), germanium phosphate At least one selected from the group consisting of lithium (LiGe 2 (PO 4 ) 3 ), Li 2 O—V 2 O 5 —SiO 2 , Li 2 O—P 2 O 5 —B 2 O 3 , Li 3 PO 4. It is desirable to be a seed.

(正極活物質及び負極活物質)
本実施形態のリチウムイオン二次電池10の正極活物質層5及び負極活物質層7の少なくとも一方がリン酸バナジウムリチウムからなる第一の化合物と、金属リン酸塩、金属ピロリン酸塩、金属バナジン酸塩の少なくとも1つからなる第二の化合物を含む。
(Positive electrode active material and negative electrode active material)
A first compound in which at least one of the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 7 of the lithium ion secondary battery 10 of the present embodiment is composed of lithium vanadium phosphate, a metal phosphate, a metal pyrophosphate, and a metal vanazine A second compound comprising at least one of the acid salts.

第一の化合物であるリン酸バナジウムリチウムは、LiVOPO、Li(PO、LiVOP、LiVP、Li(VO)(PO、及びLi(P(POのいずれか一つ又は複数であることが好ましく、特に、LiVOPO及びLi(POの一方又は両方であることが好ましい。また、正極活物質層5及び負極活物質7は、リン酸バナジウムリチウム以外の正極活物質及び負極活物質を含んでいても良い。 Lithium vanadium phosphate which is the first compound is LiVOPO 4 , Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 , Li 2 VOP 2 O 7 , Li 2 VP 2 O 7 , Li 4 (VO) (PO 4 ) 2 , And Li 9 V 3 (P 2 O 7 ) 3 (PO 4 ) 2 , preferably one or more of LiVOPO 4 and Li 3 V 2 (PO 4 ) 3. It is preferable. Further, the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material 7 may contain a positive electrode active material and a negative electrode active material other than lithium vanadium phosphate.

例えば、遷移金属酸化物、遷移金属複合酸化物を含んでいるのが好ましい。具体的には、リチウムマンガン複合酸化物LiMnx3Ma1−x3(0.8≦x3≦1、Ma=Co、Ni)、コバルト酸リチウム(LiCoO)、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、リチウムマンガンスピネル(LiMn)、及び、一般式:LiNix4Coy4Mnz4(x4+y4+z4=1、0≦x4≦1、0≦y4≦1、0≦z4≦1)で表される複合金属酸化物、リチウムバナジウム化合物(LiV)、オリビン型LiMbPO(ただし、Mbは、Co、Ni、Mn、Fe、Mg、Nb、Ti、Al、Zrより選ばれる1種類以上の元素)、Li過剰系固溶体正極LiMnO−LiMcO(Mc=Mn、Co、Ni)、チタン酸リチウム(LiTi12)、LiNix5Coy5Alz5(0.9<a<1.3、0.9<x5+y5+z5<1.1)で表される複合金属酸化物のいずれかであることが好ましい。 For example, it preferably contains a transition metal oxide or a transition metal composite oxide. Specifically, the lithium manganese composite oxide Li 2 Mn x3 Ma 1-x3 O 3 (0.8 ≦ x3 ≦ 1, Ma = Co, Ni), lithium cobaltate (LiCoO 2), lithium nickelate (LiNiO 2 ), Lithium manganese spinel (LiMn 2 O 4 ), and a general formula: LiNi x4 Co y4 Mn z4 O 2 (x4 + y4 + z4 = 1, 0 ≦ x4 ≦ 1, 0 ≦ y4 ≦ 1, 0 ≦ z4 ≦ 1) Composite metal oxide, lithium vanadium compound (LiV 2 O 5 ), olivine type LiMbPO 4 (where Mb is one or more selected from Co, Ni, Mn, Fe, Mg, Nb, Ti, Al, Zr) elements), Li excess solid solution positive electrode Li 2 MnO 3 -LiMcO 2 (Mc = Mn, Co, Ni), lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 2) is preferably any one of Li a Ni x5 Co y5 Al z5 O 2 (0.9 <a <1.3,0.9 <x5 + y5 + z5 composite metal oxide represented by <1.1) .

第二の化合物である金属リン酸塩、金属ピロリン酸塩、金属バナジン酸塩の少なくとも1つからなる第二の化合物は例えば、金属リン酸塩としてはLiMPO(M=Fe、Mn、Co、Ni、Al、Ti、V、VOから選ばれる少なくとも1つの元素)、MPO(M=Fe、Mn、Co、Ni、Al、Ti、V、VOから選ばれる少なくとも1つの元素)、金属ピロリン酸塩としてはLiMP(M=Fe、Mn、Co、Ni、Al、Ti、V、VOから選ばれる少なくとも1つの元素)、金属バナジン酸塩としてはLiMVO(M=Fe、Mn、Co、Ni、Al、Tiから選ばれる少なくとも1つの元素)、MVO(M=Fe、Mn、Co、Ni、Al、Tiから選ばれる少なくとも1つの元素)などが上げられ、これらのいずれか一つまたは複数であることが好ましく、特にLiVOPO、VOPOなどのVを含む化合物であることが好ましい。 The second compound consisting of at least one of metal phosphate, metal pyrophosphate, and metal vanadate as the second compound is, for example, LiMPO 4 (M = Fe, Mn, Co, At least one element selected from Ni, Al, Ti, V, VO), MPO 4 (M = at least one element selected from Fe, Mn, Co, Ni, Al, Ti, V, VO), metal pyrophosphate Li 2 MP 2 O 7 (M = Fe, Mn, Co, Ni, Al, Ti, V, VO) as the salt, and LiMVO 4 (M = Fe, Mn) as the metal vanadate , at least one element selected Co, Ni, Al, from Ti), MVO 4 (M = Fe, Mn, Co, Ni, Al, at least one element selected from Ti) etc. is increased, et al It is preferable that these be any one or more preferably, compounds especially those containing V, such as LiVOPO 4, VOPO 4.

ここで、正極活物質層5又は負極活物質層7を構成する活物質には明確な区別がなく、2種類の化合物の電位を比較して、より貴な電位を示す化合物を正極活物質として用い、より卑な電位を示す化合物を負極活物質として用いることができる。また、リチウムイオン放出能とリチウムイオン吸蔵能を同時に併せ持つ化合物であれば、正極活物質層5及び負極活物質層7に同一の化合物を用いてもよい。   Here, there is no clear distinction between the active materials constituting the positive electrode active material layer 5 or the negative electrode active material layer 7, and a compound showing a more noble potential is compared as a positive electrode active material by comparing the potentials of two types of compounds. A compound showing a lower potential can be used as the negative electrode active material. Further, the same compound may be used for the positive electrode active material layer 5 and the negative electrode active material layer 7 as long as the compound has both lithium ion releasing ability and lithium ion storage ability.

本実施形態のリチウムイオン二次電池は、正極集電層体と前記正極集電体層上に配置された正極活物質層からなる正極層と、負極集電体層と前記負極集電体層上に配置された負極活物質層からなる負極層と、前記正極層と前記負極層とが電解質層を介して積層されたリチウムイオン二次電池において、前記正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも一方は、活物質としてリン酸バナジウムリチウムからなる第一の化合物と、金属リン酸塩、金属ピロリン酸塩、金属バナジン酸塩の少なくとも1つからなる第二の化合物を含み、前記第一の化合物粒子の粒径Aに対する前記第二の化合物粒子の粒径Bの比B/Aの値が0.01<B/A<0.2であり、前記第二の化合物の含有量は0.1〜7.2wt%であることが望ましい。   The lithium ion secondary battery according to the present embodiment includes a positive electrode current collector layer, a positive electrode layer including a positive electrode active material layer disposed on the positive electrode current collector layer, a negative electrode current collector layer, and the negative electrode current collector layer. In a lithium ion secondary battery in which a negative electrode layer composed of a negative electrode active material layer disposed on the positive electrode layer and the negative electrode layer are laminated via an electrolyte layer, the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer At least one of the first compound composed of lithium vanadium phosphate as an active material and the second compound composed of at least one of metal phosphate, metal pyrophosphate, and metal vanadate, The ratio B / A of the particle diameter B of the second compound particle to the particle diameter A of the compound particle is 0.01 <B / A <0.2, and the content of the second compound is 0.00. It is desirable that it is 1 to 7.2 wt%.

第一の化合物粒子間に第二の化合物粒子が充填されることにより反応接触場が増大し、また第一の化合物粒子の粒径Aと第二の化合物粒子の粒径Bの比が0.01<B/A,0.2であり、第二の化合物の含有量が0.1〜7.2wt%の場合、高い充填性により放電容量が向上すると考えられる。   The reaction contact field is increased by filling the second compound particles between the first compound particles, and the ratio of the particle size A of the first compound particles to the particle size B of the second compound particles is 0. When 01 <B / A, 0.2 and the content of the second compound is 0.1 to 7.2 wt%, it is considered that the discharge capacity is improved due to high filling properties.

前記第一の化合物粒子の粒径Aに対する前記第二の化合物粒子の粒径Bの比B/Aの値が0.03<B/A<0.15であることが更に好ましく、第二の化合物の量が1.0〜5.7wt%であることが更に好ましい。   The ratio B / A of the particle diameter B of the second compound particle to the particle diameter A of the first compound particle is more preferably 0.03 <B / A <0.15, More preferably, the amount of the compound is 1.0 to 5.7 wt%.

これにより本実施例におけるリチウムイオン二次電池の放電容量を更に向上することができる。   Thereby, the discharge capacity of the lithium ion secondary battery in the present embodiment can be further improved.

上記第一の化合物粒子の粒径A及び第二の化合物粒子の粒径Bは、本実施形態におけるリチウムイオン二次電池の断面をSEM、TEMなどにより観察することで評価することができる。   The particle diameter A of the first compound particles and the particle diameter B of the second compound particles can be evaluated by observing the cross section of the lithium ion secondary battery in the present embodiment with SEM, TEM, or the like.

本実施形態におけるリチウムイオン二次電池の断面をSEMで観察した際、正極活物質層又は負極活物質層において第一の化合物粒子及び第二の化合物粒子を観察し、第一の化合物粒子100個の平均粒子径をA、第二の化合物粒子100個の平均粒子径をBとしてB/Aの関係を計算することができる。   When the cross section of the lithium ion secondary battery in this embodiment is observed with an SEM, the first compound particles and the second compound particles are observed in the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer, and 100 first compound particles are obtained. The average particle diameter of A and the average particle diameter of 100 second compound particles as B can be calculated as B / A.

また、正極活物質層5又は負極活物質層7を構成する活物質には明確な区別がなく、2種類の化合物の電位を比較して、より貴な電位を示す化合物を正極活物質として用い、より卑な電位を示す化合物を負極活物質として用いることができる。   Moreover, there is no clear distinction in the active material which comprises the positive electrode active material layer 5 or the negative electrode active material layer 7, Comparing the electric potential of two types of compounds, and using the compound which shows a more noble electric potential as a positive electrode active material A compound exhibiting a lower potential can be used as the negative electrode active material.

(正極集電体層及び負極集電体層)
本実施形態のリチウムイオン二次電池10の正極集電体層4及び負極集電体層6を構成する集電体材料は、導電率が大きい材料を用いるのが好ましく、例えば、銀、パラジウム、金、プラチナ、アルミニウム、銅、ニッケルなどを用いるのが好ましい。特に、銅は正極活物質、負極活物質及び固体電解質と反応し難く、さらにリチウムイオン二次電池10の内部抵抗の低減に効果があるため好ましい。正極集電体層4及び負極集電体層6を構成する材料は、正極と負極で同じであってもよいし、異なっていてもよい。
(Positive electrode current collector layer and negative electrode current collector layer)
As the current collector material constituting the positive electrode current collector layer 4 and the negative electrode current collector layer 6 of the lithium ion secondary battery 10 of the present embodiment, it is preferable to use a material having a high conductivity, for example, silver, palladium, Gold, platinum, aluminum, copper, nickel, etc. are preferably used. In particular, copper is preferable because it hardly reacts with the positive electrode active material, the negative electrode active material, and the solid electrolyte, and further has an effect of reducing the internal resistance of the lithium ion secondary battery 10. The materials constituting the positive electrode current collector layer 4 and the negative electrode current collector layer 6 may be the same for the positive electrode and the negative electrode, or may be different.

本実施形態におけるリチウムイオン二次電池10の正極集電体層4及び負極集電体層6を構成する材料は、上記集電体材料の他に正極活物質又は負極活物質を含むことが好ましい。   The materials constituting the positive electrode current collector layer 4 and the negative electrode current collector layer 6 of the lithium ion secondary battery 10 in this embodiment preferably include a positive electrode active material or a negative electrode active material in addition to the current collector material. .

正極集電体層又は負極集電体層を集電体材料と活物質とを複合化したものを用いることにより、集電体層と正極活物質層又は負極活物質層との密着性が向上するため望ましい。   Adhesion between the current collector layer and the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer is improved by using a composite of the current collector material and the active material for the positive electrode current collector layer or the negative electrode current collector layer. This is desirable.

本実施形態における集電体層における集電体材料と活物質との複合比率は、集電体として機能する限り特に限定はされない。   The composite ratio of the current collector material and the active material in the current collector layer in the present embodiment is not particularly limited as long as it functions as a current collector.

(リチウムイオン二次電池の製造方法)
本実施形態のリチウムイオン二次電池10は、正極集電体層4、正極活物質層5、固体電解質層3、負極活物質層7、及び、負極集電体層6の各材料をペースト化し、塗布乾燥してグリーンシートを作製し、係るグリーンシートを積層し、作製した積層体を同時に焼成することにより製造する。
(Method for producing lithium ion secondary battery)
In the lithium ion secondary battery 10 of this embodiment, the positive electrode current collector layer 4, the positive electrode active material layer 5, the solid electrolyte layer 3, the negative electrode active material layer 7, and the negative electrode current collector layer 6 are pasted. The green sheet is produced by coating and drying, the green sheets are laminated, and the produced laminate is fired at the same time.

ペースト化の方法は、特に限定されないが、例えば、ビヒクルに上記各材料の粉末を混合してペーストを得ることができる。ここで、ビヒクルとは、液相における媒質の総称である。ビヒクルには、溶媒、バインダーが含まれる。係る方法により、正極集電体層4用のペースト、正極活物質層5用のペースト、固体電解質層3用のペースト、負極活物質層7用のペースト、及び、負極集電体層6用のペーストを作製する。   The method for forming the paste is not particularly limited, and for example, a paste can be obtained by mixing the powder of each of the above materials in a vehicle. Here, the vehicle is a general term for the medium in the liquid phase. The vehicle includes a solvent and a binder. By such a method, the paste for the positive electrode current collector layer 4, the paste for the positive electrode active material layer 5, the paste for the solid electrolyte layer 3, the paste for the negative electrode active material layer 7, and the negative electrode current collector layer 6 Make a paste.

作製したペーストをPETなどの基材上に所望の順序で塗布し、必要に応じ乾燥させた後、基材を剥離し、グリーンシートを作製する。ペーストの塗布方法は、特に限定されず、スクリーン印刷、塗布、転写、ドクターブレード等の公知の方法を採用することができる。   The prepared paste is applied in a desired order on a substrate such as PET and dried as necessary, and then the substrate is peeled off to produce a green sheet. The paste application method is not particularly limited, and a known method such as screen printing, application, transfer, doctor blade, or the like can be employed.

作製した正極集電体層4用、正極活物質層5用、固体電解質層3用、負極活物質層7用、及び、負極集電体層6用のそれぞれのグリーンシートを所望の順序、積層数で積み重ね、必要に応じアライメント、切断等を行い、積層体を作製する。並列型又は直並列型の電池を作製する場合は、正極層の端面と負極層の端面が一致しないようにアライメントを行い積み重ねるのが好ましい。   The green sheets for the positive electrode current collector layer 4, the positive electrode active material layer 5, the solid electrolyte layer 3, the negative electrode active material layer 7, and the negative electrode current collector layer 6 that are produced are laminated in a desired order. Stacked by number, alignment, cutting, etc. are performed as necessary to produce a laminate. In the case of manufacturing a parallel type or series-parallel type battery, it is preferable to align and stack the end surfaces of the positive electrode layer and the negative electrode layer so that they do not coincide with each other.

作製した積層体を一括して圧着する。圧着は加熱しながら行うが、加熱温度は、例えば、40〜90℃とする。   The produced laminate is pressed together. The pressure bonding is performed while heating, and the heating temperature is, for example, 40 to 90 ° C.

圧着した積層体を、例えば、窒素雰囲気下で加熱し焼成を行う。本実施形態のリチウムイオン二次電池10の製造では、焼成温度は、720〜1000℃の範囲とするのが好ましい。720℃未満ではチタン及びアルミニウムの拡散や焼結が十分進まず、1000℃を超えるとリン酸バナジウムリチウムが融解するなどの問題が発生するためである。さらに750〜900℃の範囲とするのがより好ましい。750〜900℃の範囲とする方が、チタン及びアルミニウムの拡散や焼結の促進、製造コストの低減により好適である。焼成時間は、例えば、0.1〜3時間とする。   For example, the pressure-bonded laminate is heated and fired in a nitrogen atmosphere. In manufacture of the lithium ion secondary battery 10 of this embodiment, it is preferable that a calcination temperature shall be the range of 720-1000 degreeC. When the temperature is lower than 720 ° C., diffusion and sintering of titanium and aluminum do not proceed sufficiently, and when the temperature exceeds 1000 ° C., problems such as melting of lithium vanadium phosphate occur. Furthermore, it is more preferable to set it as the range of 750-900 degreeC. A range of 750 to 900 ° C. is more preferable for accelerating diffusion and sintering of titanium and aluminum and reducing manufacturing costs. The firing time is, for example, 0.1 to 3 hours.

(実施例1)
以下に、実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。なお、部表示は、断りのない限り、重量部である。
Example 1
EXAMPLES The present invention will be described in detail below using examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, unless otherwise indicated, a part display is a weight part.

(第一の化合物の作製)
第一の化合物として、以下の方法で作製したLi(POを用いた。LiCOとVとNHPOとを出発材料とし、これらをモル比3:2:6となるように秤量し、水を溶媒としてボールミルで16時間湿式混合を行った後、脱水乾燥した。得られた粉体を850℃で2時間、窒素水素混合ガス中で仮焼した。仮焼品を粗粉砕し、水を溶媒としてボールミルで120分湿式粉砕を行った後、脱水乾燥して第一の化合物粉体を得た。この粉体の平均粒径は3.0μmであった。作製した粉体の組成がLi(POであることを、X線回折装置を使用して確認した。
(Preparation of the first compound)
As the first compound, Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 prepared by the following method was used. Using Li 2 CO 3 , V 2 O 5 and NH 4 H 2 PO 4 as starting materials, these were weighed so as to have a molar ratio of 3: 2: 6, and wet mixed in a ball mill for 16 hours using water as a solvent. And then dehydrated and dried. The obtained powder was calcined in a nitrogen-hydrogen mixed gas at 850 ° C. for 2 hours. The calcined product was roughly pulverized, wet-ground by a ball mill for 120 minutes using water as a solvent, and then dehydrated and dried to obtain a first compound powder. The average particle size of this powder was 3.0 μm. The composition of the powder produced is Li 3 V 2 (PO 4) is 3, was confirmed using X-ray diffractometer.

(第二の化合物の作製)
第二の化合物として、以下の方法で作製したLiVOPOを用いた。LiCOとVとNHPOとを出発材料とし、これらをモル比1:1:2となるように秤量し、水を溶媒としてボールミルで16時間湿式混合を行った後、脱水乾燥した。得られた粉体を550℃で4時間、大気中で焼成した。焼成品を瑪瑙乳鉢で粗粉砕し、ボールミルで60分乾式粉砕を行い第二の化合物粉体を得た。この粉体の平均粒径は0.33μmであった。作製した粉体の組成がLiVOPOであることを、X線回折装置を使用して確認した。
(Preparation of the second compound)
As the second compound, LiVOPO 4 prepared by the following method was used. Using Li 2 CO 3 , V 2 O 5 and NH 4 H 2 PO 4 as starting materials, these were weighed so as to have a molar ratio of 1: 1: 2, and wet-mixed for 16 hours in a ball mill using water as a solvent. And then dehydrated and dried. The obtained powder was baked in the air at 550 ° C. for 4 hours. The fired product was coarsely pulverized in an agate mortar and dry pulverized for 60 minutes with a ball mill to obtain a second compound powder. The average particle size of this powder was 0.33 μm. The composition of the powder produced is LiVOPO 4, was confirmed using X-ray diffractometer.

(活物質ペーストの作製)
活物質ペーストは、第一の化合物粉末100部に対して第二の化合物粉末5部に、バインダーとしてエチルセルロース15部と、溶媒としてジヒドロターピネオール65部とを加えて、三本ロールで混練・分散して活物質ペーストを作製した。
(Production of active material paste)
The active material paste is kneaded and dispersed with three rolls by adding 15 parts of ethyl cellulose as a binder and 65 parts of dihydroterpineol as a solvent to 5 parts of the second compound powder with respect to 100 parts of the first compound powder. An active material paste was prepared.

(固体電解質シートの作製)
固体電解質として、以下の方法で作製したLi1.3Al0.3Ti1.7(POを用いた。LiCOとAlとTiOとNHPOを出発材料として、これらをモル比0.65:0.15:1.7:3となるように秤量し、水を溶媒としてボールミルで16時間湿式混合を行った後、脱水乾燥した。得られた粉体を800℃で2時間、空気中で仮焼した。仮焼品を粗粉砕し、水を溶媒としてボールミルで24時間湿式粉砕を行った後、脱水乾燥して固体電解質の粉末を得た。この粉体の平均粒径は0.2μmであった。作製した粉体の組成がLi1.3Al0.3Ti1.7(POであることを、X線回折装置を使用して確認した。
(Preparation of solid electrolyte sheet)
As the solid electrolyte, Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO 4 ) 3 prepared by the following method was used. Using Li 2 CO 3 , Al 2 O 3 , TiO 2 and NH 4 H 2 PO 4 as starting materials, these were weighed to a molar ratio of 0.65: 0.15: 1.7: 3, and water was added. After wet mixing with a ball mill as a solvent for 16 hours, it was dehydrated and dried. The obtained powder was calcined in air at 800 ° C. for 2 hours. The calcined product was coarsely pulverized, wet pulverized with a ball mill for 24 hours using water as a solvent, and then dehydrated to obtain a solid electrolyte powder. The average particle size of this powder was 0.2 μm. The composition of the powder produced is Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO 4) is 3, was confirmed using X-ray diffractometer.

次いで、この粉末100部に、溶媒としてエタノール100部、トルエン200部をボールミルで加えて湿式混合した。その後ポリビニールブチラール系バインダー16部とフタル酸ベンジルブチル4.8部をさらに投入し、混合して固体電解質ペーストを調製した。この固体電解質ペーストをドクターブレード法でPETフィルムを基材としてシート成形し、厚さ15μmの固体電解質シートを得た。   Next, 100 parts of ethanol and 200 parts of toluene were added to 100 parts of the powder by a ball mill and wet mixed. Thereafter, 16 parts of polyvinyl butyral binder and 4.8 parts of benzylbutyl phthalate were further added and mixed to prepare a solid electrolyte paste. This solid electrolyte paste was formed into a sheet by a doctor blade method using a PET film as a base material to obtain a solid electrolyte sheet having a thickness of 15 μm.

(集電体ペーストの作製)
集電体としてCu粉末とLi(POとを体積比率で60:40となるように混合した後、バインダーとしてエチルセルロース10部と、溶媒としてジヒドロターピネオール50部を加えて三本ロールで混練・分散して集電体ペーストを作製した。Cuの平均粒径は0.6μmであった。
(Preparation of current collector paste)
After mixing Cu powder and Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 as a current collector so as to have a volume ratio of 60:40, 10 parts of ethyl cellulose as a binder and 50 parts of dihydroterpineol as a solvent were added, and three of them were added. A current collector paste was prepared by kneading and dispersing with a roll. The average particle diameter of Cu was 0.6 μm.

(端子電極ペーストの作製)
銀粉末とエポキシ樹脂、溶剤とを三本ロールで混錬・分散し、熱硬化型の導電ペーストを作製した。
(Preparation of terminal electrode paste)
Silver powder, epoxy resin, and solvent were kneaded and dispersed with three rolls to produce a thermosetting conductive paste.

これらのペーストを用いて、以下のようにしてリチウムイオン二次電池を作製した。   Using these pastes, lithium ion secondary batteries were produced as follows.

(活物質ユニットの作製)
上記の固体電解質シート上に、スクリーン印刷により厚さ5μmで活物質ペーストを印刷した。次に、印刷した活物質ペーストを80〜100℃で5〜10分間乾燥し、その上に、スクリーン印刷により厚さ5μmで集電体ペーストを印刷した。次に、印刷した集電体ペーストを80〜100℃で5〜10分間乾燥し、更にその上に、スクリーン印刷により厚さ5μmで活物質ペーストを再度印刷した。印刷した活物質ペーストを80〜100℃で5〜10分間乾燥し、次いでPETフィルムを剥離した。このようにして、固体電解質シート上に、活物質ペースト、集電体ペースト、活物質ペーストがこの順に印刷・乾燥された活物質ユニットのシートを得た。
(Production of active material unit)
An active material paste was printed on the solid electrolyte sheet with a thickness of 5 μm by screen printing. Next, the printed active material paste was dried at 80 to 100 ° C. for 5 to 10 minutes, and the current collector paste was printed thereon with a thickness of 5 μm by screen printing. Next, the printed current collector paste was dried at 80 to 100 ° C. for 5 to 10 minutes, and further, the active material paste was printed again at a thickness of 5 μm by screen printing. The printed active material paste was dried at 80 to 100 ° C. for 5 to 10 minutes, and then the PET film was peeled off. In this way, an active material unit sheet in which the active material paste, the current collector paste, and the active material paste were printed and dried in this order on the solid electrolyte sheet was obtained.

(積層体の作製)
活物質ユニット二枚を、固体電解質を介するようにして積み重ねた。このとき、一枚目の活物質ユニットの集電体ペースト層が一の端面にのみ延出し、二枚目の活物質ユニットの集電体ペースト層が他の面にのみ延出するように、各ユニットをずらして積み重ねた。この積み重ねられたユニットの両面に厚さ500μmとなるように固体電解質シートを重ね、その後、これを温度80℃で圧力1000kgf/cm〔98MPa〕で成形し、次いで切断して積層ブロックを作製した。その後、積層ブロックを同時焼成して積層体を得た。同時焼成は、窒素中で昇温速度200℃/時間で焼成温度840℃まで昇温して、その温度に2時間保持し、焼成後は自然冷却した。同時焼成後の電池外観サイズは、3.2mm×2.5mm×0.4mmであった。
(Production of laminate)
Two active material units were stacked with a solid electrolyte interposed therebetween. At this time, the current collector paste layer of the first active material unit extends only to one end surface, and the current collector paste layer of the second active material unit extends only to the other surface, Each unit was staggered and stacked. A solid electrolyte sheet was stacked on both surfaces of the stacked unit so as to have a thickness of 500 μm, and then this was molded at a temperature of 80 ° C. and a pressure of 1000 kgf / cm 2 [98 MPa], and then cut to prepare a laminated block. . Thereafter, the laminated block was simultaneously fired to obtain a laminated body. In the simultaneous firing, the temperature was increased to a firing temperature of 840 ° C. at a temperature rise rate of 200 ° C./hour in nitrogen, maintained at that temperature for 2 hours, and naturally cooled after firing. The battery appearance size after co-firing was 3.2 mm × 2.5 mm × 0.4 mm.

(端子電極形成工程)
積層体の端面に端子電極ペーストを塗布し、150℃、30分の熱硬化を行い、一対の端子電極を形成してリチウムイオンニ次電池を得た。
(Terminal electrode formation process)
A terminal electrode paste was applied to the end face of the laminate, and thermosetting was performed at 150 ° C. for 30 minutes to form a pair of terminal electrodes to obtain a lithium ion secondary battery.

(第一の化合物粒子及び第二の化合物粒子の粒径比計算)
実施例1により得られたリチウムイオン二次電池の断面をXRDにて解析した所、活物質層にLi(PO及びLiVOPOを、固体電解質層にLi1.3Al0.3Ti1.7(POを確認した。また、SEMで観察した際、活物質層における第一の化合物粒子と第二の化合物粒子それぞれ100個を観察し、その平均粒径を観察した所、第一化合物粒子の平均粒径A=3.0μm、第二化合物粒子の平均粒径B=0.33μmであり、0.01<B/A<0.2であることを確認した。
(Calculation of particle size ratio of first compound particle and second compound particle)
When the cross section of the lithium ion secondary battery obtained in Example 1 was analyzed by XRD, Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 and LiVOPO 4 were used for the active material layer, and Li 1.3 Al 0 was used for the solid electrolyte layer. .3 Ti 1.7 (PO 4 ) 3 was confirmed. Further, when observed by SEM, 100 each of the first compound particles and the second compound particles in the active material layer were observed, and the average particle diameter thereof was observed. The average particle diameter A of the first compound particles A = 3 It was confirmed that 0.0 μm and the average particle diameter B of the second compound particles were 0.33 μm, and 0.01 <B / A <0.2.

(第二の化合物含有量計算)
実施例1により得られたリチウムイオン二次電池の断面をXRDにて解析し、得られた結果を定量分析したところ、混合した第二の化合物と同量の第二の化合物が活物質層に含有していることが分かった。
(Second compound content calculation)
When the cross section of the lithium ion secondary battery obtained in Example 1 was analyzed by XRD and the obtained results were quantitatively analyzed, the same amount of the second compound as the mixed second compound was found in the active material layer. It was found that it contained.

(実施例2)
第二の化合物の作製工程において、ボールミルによる乾式粉砕の時間を45分としたこと以外、実施例1と同様にして実施例2のリチウムイオン二次電池を作製した。得られた第二の化合物の平均粒径Bは0.57μmであり、B/Aの値は0.19であった。
(Example 2)
A lithium ion secondary battery of Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the time of dry pulverization by a ball mill was 45 minutes in the production process of the second compound. The average particle diameter B of the obtained second compound was 0.57 μm, and the value of B / A was 0.19.

(実施例3)
第二の化合物の作製工程において、ボールミルによる乾式粉砕の時間を80分としたこと以外、実施例1と同様にして実施例2のリチウムイオン二次電池を作製した。得られた第二の化合物の平均粒径Bは0.42μmであり、B/Aの値は0.14であった。
(Example 3)
A lithium ion secondary battery of Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the time of dry pulverization with a ball mill was set to 80 minutes in the production process of the second compound. The average particle diameter B of the obtained second compound was 0.42 μm, and the value of B / A was 0.14.

(実施例4)
第二の化合物の作製工程において、ボールミルによる乾式粉砕の時間を150分としたこと以外、実施例1と同様にして実施例2のリチウムイオン二次電池を作製した。得られた第二の化合物の平均粒径Bは0.12μmであり、B/Aの値は0.04であった。
Example 4
A lithium ion secondary battery of Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the time of dry pulverization with a ball mill was set to 150 minutes in the production process of the second compound. The average particle diameter B of the obtained second compound was 0.12 μm, and the value of B / A was 0.04.

(実施例5)
第二の化合物の作製工程において、ボールミルによる乾式粉砕の時間を300分としたこと以外、実施例1と同様にして実施例2のリチウムイオン二次電池を作製した。得られた第二の化合物の平均粒径Bは0.06μmであり、B/Aの値は0.02であった。
(Example 5)
A lithium ion secondary battery of Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the time of dry pulverization with a ball mill was 300 minutes in the production process of the second compound. The average particle size B of the obtained second compound was 0.06 μm, and the value of B / A was 0.02.

(実施例6)
活物質ペーストの作製において、第一の化合物100重量部に対して第二の化合物の混合量を0.1重量部としたこと以外は実施例1と同様にして実施例6のリチウムイオン二次電池を作製した。
(Example 6)
In the production of the active material paste, the lithium ion secondary of Example 6 was used in the same manner as in Example 1 except that the amount of the second compound mixed was 0.1 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the first compound. A battery was produced.

(実施例7)
活物質ペーストの作製において、第一の化合物100重量部に対して第二の化合物の混合量を0.3重量部としたこと以外は実施例1と同様にして実施例6のリチウムイオン二次電池を作製した。
(Example 7)
In the production of the active material paste, the lithium ion secondary of Example 6 was made in the same manner as in Example 1 except that the amount of the second compound mixed was 0.3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the first compound. A battery was produced.

(実施例8)
活物質ペーストの作製において、第一の化合物100重量部に対して第二の化合物の混合量を1重量部としたこと以外は実施例1と同様にして実施例6のリチウムイオン二次電池を作製した。
(Example 8)
In the production of the active material paste, the lithium ion secondary battery of Example 6 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the second compound mixed was 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the first compound. Produced.

(実施例9)
活物質ペーストの作製において、第一の化合物100重量部に対して第二の化合物の混合量を3重量部としたこと以外は実施例1と同様にして実施例6のリチウムイオン二次電池を作製した。
Example 9
In the production of the active material paste, the lithium ion secondary battery of Example 6 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the amount of the second compound mixed was 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the first compound. Produced.

(実施例10)
活物質ペーストの作製において、第一の化合物100重量部に対して第二の化合物の混合量を5.5重量部としたこと以外は実施例1と同様にして実施例6のリチウムイオン二次電池を作製した。
(Example 10)
In the production of the active material paste, the lithium ion secondary of Example 6 was made in the same manner as Example 1 except that the amount of the second compound mixed was 5.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the first compound. A battery was produced.

(実施例11)
活物質ペーストの作製において、第一の化合物100重量部に対して第二の化合物の混合量を7.2重量部としたこと以外は実施例1と同様にして実施例6のリチウムイオン二次電池を作製した。
(Example 11)
In the production of the active material paste, the lithium ion secondary of Example 6 was used in the same manner as in Example 1 except that the amount of the second compound mixed was 7.2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the first compound. A battery was produced.

(実施例12〜15)
活物質ペーストの作製において、混合する第二の化合物を変更したこと以外は実施例1と同様にして実施例12〜15のリチウムイオン二次電池を作製した。
(Examples 12 to 15)
In producing the active material paste, lithium ion secondary batteries of Examples 12 to 15 were produced in the same manner as in Example 1 except that the second compound to be mixed was changed.

(比較例1)
活物質ペーストの作製において、第二の化合物を混合しなかったこと以外は実施例1と同様にして比較例1のリチウムイオン二次電池を作製した。
(Comparative Example 1)
In the production of the active material paste, a lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the second compound was not mixed.

(比較例2)
活物質ペーストの作製において、第一の化合物100重量部に対して第二の化合物の混合量を7.4重量部としたこと以外は実施例1と同様にして実施例6のリチウムイオン二次電池を作製した。
(Comparative Example 2)
In the production of the active material paste, the lithium ion secondary of Example 6 was used in the same manner as in Example 1 except that the amount of the second compound mixed was 7.4 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the first compound. A battery was produced.

(比較例3)
活物質ペーストの作製において、第一の化合物100重量部に対して第二の化合物の混合量を9.3重量部としたこと以外は実施例1と同様にして実施例6のリチウムイオン二次電池を作製した。
(Comparative Example 3)
In the production of the active material paste, the lithium ion secondary of Example 6 was used in the same manner as in Example 1 except that the amount of the second compound mixed was 9.3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the first compound. A battery was produced.

(比較例4)
第二の化合物の作製工程において、ボールミルによる粉砕方法を水を溶媒とした湿式粉砕とし、粉砕時間を300分としたこと以外、実施例1と同様にして実施例2のリチウムイオン二次電池を作製した。得られた第二の化合物の平均粒径Bは0.027μmであり、B/Aの値は0.009であった。
(Comparative Example 4)
In the production process of the second compound, the lithium ion secondary battery of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the grinding method using a ball mill was wet grinding using water as a solvent and the grinding time was 300 minutes. Produced. The average particle size B of the obtained second compound was 0.027 μm, and the value of B / A was 0.009.

(比較例5)
第二の化合物の作製工程において、ボールミルによる乾式粉砕を行わなかったこと以外、実施例1と同様にして実施例2のリチウムイオン二次電池を作製した。得られた第二の化合物の平均粒径Bは0.66μmであり、B/Aの値は0.22であった。
(Comparative Example 5)
A lithium ion secondary battery of Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that in the production process of the second compound, dry pulverization by a ball mill was not performed. The average particle diameter B of the obtained second compound was 0.66 μm, and the value of B / A was 0.22.

(電池の評価)
それぞれの端子電極にリード線を取り付け、繰り返し充放電試験を行った。測定条件は、充電及び放電時の電流を0.2μAで、充電時及び放電時の打ち切り電圧をそれぞれ4.0V及び0Vとした。上記条件において、充放電挙動が安定する2回目の充放電サイクルにおける放電容量の値を表1に示す。
(Battery evaluation)
Lead wires were attached to the respective terminal electrodes, and repeated charge / discharge tests were conducted. The measurement conditions were such that the current during charging and discharging was 0.2 μA, and the cutoff voltage during charging and discharging was 4.0 V and 0 V, respectively. Table 1 shows values of discharge capacity in the second charge / discharge cycle in which the charge / discharge behavior is stabilized under the above conditions.

Figure 0006364945
Figure 0006364945

表1より、正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも一方は、活物質としてリン酸バナジウムリチウムからなる第一の化合物と、金属リン酸塩、金属ピロリン酸塩、金属バナジン酸塩の少なくとも1つからなる第二の化合物を含み、前記第一の化合物粒子の粒径Aに対する前記第二の化合物粒子の粒径Bの比B/Aの値が0.01<B/A<0.2であり、前記第二の化合物の含有量は0.1〜7.2wt%である場合に、高い放電容量を示すことが分かった。また、実施例2、5から、前記第一の化合物粒子の粒径Aに対する前記第二の化合物粒子の粒径の比B/Aの値が0.03<B/A<0.15であり、第二の化合物の含有量が1.0〜5.7である場合、特に良好な放電容量を示すことも確認できた。   From Table 1, at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer includes at least one of a first compound composed of lithium vanadium phosphate as an active material, a metal phosphate, a metal pyrophosphate, and a metal vanadate. The ratio B / A of the particle size B of the second compound particle to the particle size A of the first compound particle is 0.01 <B / A <0.2. It was found that when the content of the second compound is 0.1 to 7.2 wt%, a high discharge capacity is exhibited. Further, from Examples 2 and 5, the ratio B / A of the particle diameter of the second compound particle to the particle diameter A of the first compound particle is 0.03 <B / A <0.15. Moreover, when content of the 2nd compound is 1.0-5.7, it has also confirmed that a favorable discharge capacity was shown.

以上のように、本発明に係るリチウムイオン二次電池は放電容量の向上に効果がある。高容量を提供することにより、特に、エレクトロニクスの分野で大きく寄与する。   As described above, the lithium ion secondary battery according to the present invention is effective in improving the discharge capacity. Providing high capacity contributes greatly, especially in the field of electronics.

1 正極層
2 負極層
3 固体電解質層
4 正極集電体層
5 正極活物質層
6 負極集電体層
7 負極活物質層
8 固体電解質
9 活物質
10 リチウムイオン二次電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode layer 2 Negative electrode layer 3 Solid electrolyte layer 4 Positive electrode collector layer 5 Positive electrode active material layer 6 Negative electrode collector layer 7 Negative electrode active material layer 8 Solid electrolyte 9 Active material 10 Lithium ion secondary battery

Claims (4)

正極集電層体と前記正極集電体層上に配置された正極活物質層からなる正極層と、負極集電体層と前記負極集電体層上に配置された負極活物質層からなる負極層と、前記正極層と前記負極層とが固体電解質層を介して積層されたリチウムイオン二次電池において、
前記正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも一方は、活物質としてリン酸バナジウムリチウムからなる第一の化合物と、金属リン酸塩、金属ピロリン酸塩、金属バナジン酸塩の少なくとも1つからなる第二の化合物を含み、
前記第二の化合物は、LiMPO4(M=Fe、Mn、Co、Ni、Al、Ti、V、VOから選ばれる少なくとも1つの元素)、MPO4(M=Fe、Mn、Co、Ni、Al、Ti、V、VOから選ばれる少なくとも1つの元素)、Li2MP2O7(M=Fe、Mn、Co、Ni、Al、Ti、V、VOから選ばれる少なくとも1つの元素)、LiMVO4(M=Fe、Mn、Co、Ni、Al、Tiから選ばれる少なくとも1つの元素)、MVO4(M=Fe、Mn、Co、Ni、Al、Tiから選ばれる少なくとも1つの元素)から選ばれる少なくとも一種であり、
前記第一の化合物粒子の粒径Aに対する前記第二の化合物粒子の粒径の比B/Aの値が0.01<B/A<0.2であり、
前記第一の化合物の含有量に対する、前記第二の化合物の含有量は0.1〜7.2wt%であることを特徴とする、
リチウムイオン二次電池。
A positive electrode layer comprising a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer disposed on the positive electrode current collector layer, and a negative electrode current collector layer and a negative electrode active material layer disposed on the negative electrode current collector layer. In a lithium ion secondary battery in which a negative electrode layer, the positive electrode layer, and the negative electrode layer are stacked via a solid electrolyte layer,
At least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is made of at least one of a first compound made of lithium vanadium phosphate as an active material and a metal phosphate, a metal pyrophosphate, and a metal vanadate. Including a second compound;
Said second compound is LiMPO4 (at least one element selected from M = Fe, Mn, Co, Ni, Al, Ti, V, VO), MPO4 (M = Fe, Mn, Co, Ni, Al, Ti, Ti). , V, VO), Li2MP2O7 (M = Fe, Mn, Co, Ni, Al, Ti, V, VO), LiMVO4 (M = Fe, Mn, Co) , At least one element selected from Ni, Al, Ti), MVO4 (M = at least one element selected from Fe, Mn, Co, Ni, Al, Ti),
The ratio of the particle size ratio B / A of the second compound particles to the particle size A of the first compound particles is 0.01 <B / A <0.2,
The content of the second compound with respect to the content of the first compound is 0.1 to 7.2 wt%,
Lithium ion secondary battery.
前記正極層及び前記負極層が共に活物質としてリン酸バナジウムリチウムからなる第一の化合物粒子と、金属リン酸塩、金属バナジン酸塩の少なくとも1つからなる第二の化合物粒子を含むことを特徴とする、
請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。
The positive electrode layer and the negative electrode layer both include first compound particles made of lithium vanadium phosphate as active materials and second compound particles made of at least one of metal phosphate and metal vanadate. And
The lithium ion secondary battery according to claim 1.
前記固体電解質層が一般式Li1+xAlxTi2−x(PO4)3(0≦x≦0.6)で表される化合物であることを特徴とする請求項1または2記載のリチウムイオン二次電池。   3. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the solid electrolyte layer is a compound represented by a general formula Li1 + xAlxTi2-x (PO4) 3 (0 ≦ x ≦ 0.6). 前記正極集電体層及び負極集電体層がCuを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode current collector layer and the negative electrode current collector layer contain Cu.
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