JP6459691B2 - All solid state secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、全固体リチウムイオン二次電池等の全固体二次電池に関する。   The present invention relates to an all solid state secondary battery such as an all solid state lithium ion secondary battery.

近年、リチウムイオン電池等の二次電池は、携帯情報端末や携帯電子機器などの携帯端末に加えて、家庭用小型電力貯蔵装置、電動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車など、様々な用途での需要が増加している。   In recent years, secondary batteries such as lithium-ion batteries have been used in various applications such as small-sized electric power storage devices for home use, electric motorcycles, electric vehicles, and hybrid electric vehicles in addition to portable terminals such as portable information terminals and portable electronic devices. Demand is increasing.

用途が広がるに伴い、二次電池の更なる安全性の向上が要求されている。安全性を確保するために、液漏れを防止する方法や、可燃性の有機溶媒電解質に代えて、固体電解質を用いる方法が有効である。   As the use expands, further improvements in the safety of secondary batteries are required. In order to ensure safety, a method of preventing liquid leakage and a method of using a solid electrolyte instead of a flammable organic solvent electrolyte are effective.

固体電解質としては、ポリエチレンオキサイドなどを用いる高分子固体電解質が知られている(特許文献1)が、高分子固体電解質は可燃性材料である。固体電解質として、無機材料からなる無機固体電解質も提案されている(特許文献2など)。高分子固体電解質に比べ、無機固体電解質は、無機物からなる固体電解質であって不燃性物質であり、通常使用される有機溶媒電解質と比較し安全性が非常に高い。特許文献2に記載されているように、無機固体電解質を用いた高い安全性を備えた全固体二次電池の開発が進んでいる。   As a solid electrolyte, a polymer solid electrolyte using polyethylene oxide or the like is known (Patent Document 1), but the polymer solid electrolyte is a combustible material. As a solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte made of an inorganic material has also been proposed (Patent Document 2, etc.). Compared to a polymer solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte is a solid electrolyte made of an inorganic substance and is a nonflammable substance, and has a very high safety compared to a commonly used organic solvent electrolyte. As described in Patent Document 2, development of an all-solid secondary battery having high safety using an inorganic solid electrolyte is progressing.

全固体二次電池は、正極及び負極の間に、電解質層として無機固体電解質層を有する。特許文献3及び特許文献4には、固体電解質粒子と溶媒とを含む固体電解質層用スラリー組成物を、正極又は負極の上に塗布し乾燥する方法(塗布法)により固体電解質層を形成した全固体リチウム二次電池が記載されている。塗布法で電極や電解質層を形成する場合には、活物質や電解質を含むスラリー組成物の粘度や流動性が、塗布可能な条件の範囲にあることが必要である。一方、スラリー組成物を塗布したのち溶剤を乾燥してなる電極および電解質層には、電池としての特性を発現させるために活物質や電解質以外のバインダーなどの添加剤が重要である。そのために、特許文献5では、アクリレート系ポリマーをバインダーに使用することが提案されている。   The all solid state secondary battery has an inorganic solid electrolyte layer as an electrolyte layer between a positive electrode and a negative electrode. In Patent Document 3 and Patent Document 4, all the solid electrolyte layers formed by a method (coating method) in which a slurry composition for a solid electrolyte layer containing solid electrolyte particles and a solvent is applied on a positive electrode or a negative electrode and dried. A solid lithium secondary battery is described. When forming an electrode or an electrolyte layer by a coating method, it is necessary that the viscosity and fluidity of a slurry composition containing an active material and an electrolyte are within the range of conditions for coating. On the other hand, additives such as a binder other than the active material and the electrolyte are important for the electrode and the electrolyte layer formed by applying the slurry composition and then drying the solvent in order to develop the characteristics as a battery. Therefore, in patent document 5, it is proposed to use an acrylate polymer for a binder.

特許第4134617号公報Japanese Patent No. 4134617 特開昭59−151770号公報JP 59-151770 A 特開2009−176484号公報JP 2009-176484 A 特開2009−211950号公報JP 2009-2111950 A 国際公開第2011/105574号International Publication No. 2011/105574

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献3や4に記載の全固体リチウム二次電池では、固体電解質層内部や、活物質層内部のイオン伝導性が十分ではないために、電池の容量特性やサイクル特性が不十分な場合があり、また、特許文献5では電池特性の良好な全固体二次電池が提案されているが、より特性の高い電池が求められている。   However, according to the study of the present inventor, in the all solid lithium secondary battery described in Patent Documents 3 and 4, the ion conductivity inside the solid electrolyte layer and inside the active material layer is not sufficient. In some cases, capacity characteristics and cycle characteristics are insufficient, and Patent Document 5 proposes an all-solid secondary battery with good battery characteristics. However, a battery with higher characteristics is required.

本発明は、電池特性の良い全固体二次電池を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the all-solid-state secondary battery with a favorable battery characteristic.

本発明者は、鋭意検討の結果、粒子径の範囲が異なる2種の固体電解質粒子と、特定構造のバインダーとを固体電解質層に含ませることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above object can be achieved by including two types of solid electrolyte particles having different particle diameter ranges and a binder having a specific structure in the solid electrolyte layer. It came to be completed.

即ち、本発明によれば、
(1) 正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、これらの正負極活物質層間に固体電解質層とを有する全固体二次電池であって、前記固体電解質層の厚さが、2〜20μmであり、前記固体電解質層は、粒子径が0.1μm以上、1.0μm未満の粒子を10〜40wt%、粒子径が1.0μm以上、20μm未満の粒子を60〜90wt%含む固体電解質粒子と、ゲル構造を有するポリマーを含むバインダーとを含有する、全固体二次電池、
(2) 前記固体電解質粒子が、Li2SとP25とからなる硫化物ガラスである(1)に記載の全固体二次電池、
(3) 前記バインダーは、前記ゲル構造を有するポリマーを10〜90wt%含む(1)または(2)に記載の全固体二次電池、
(4) 前記ゲル構造を有するポリマーが、アクリレート系ポリマーである(1)〜(3)の何れかに記載の全固体二次電池
が提供される。
That is, according to the present invention,
(1) An all-solid secondary battery having a positive electrode having a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode active material layer, and a solid electrolyte layer between these positive and negative electrode active material layers, wherein the thickness of the solid electrolyte layer The solid electrolyte layer has a particle diameter of 10 to 40% by weight of particles having a particle diameter of 0.1 μm or more and less than 1.0 μm, and a particle diameter of 60 to less than 20 μm. An all-solid secondary battery comprising solid electrolyte particles containing 90 wt% and a binder containing a polymer having a gel structure;
(2) The all-solid-state secondary battery according to (1), wherein the solid electrolyte particles are sulfide glass composed of Li 2 S and P 2 S 5 ,
(3) The all-solid-state secondary battery according to (1) or (2), wherein the binder includes 10 to 90 wt% of the polymer having the gel structure.
(4) The all-solid-state secondary battery according to any one of (1) to (3), wherein the polymer having the gel structure is an acrylate polymer.

本発明によれば、粒子径の範囲が異なる2種の固体電解質粒子と、特定構造のバインダーとを固体電解質層に含ませることにより、充放電性能の良い固体電解質電池を得ることができる。これは、粒子径の範囲が異なる2種の固体電解質粒子を組み合わせることにより、固体電解質層を緻密化することができ、そのため、固体電解質粒子同士の接触点の数や接触面積が増加し、その結果内部抵抗の小さい全固体二次電池を提供することができるためであると思われる。また、本発明によれば、特定の粒子径を有する固体電解質粒子を用いて高い電池性能を発現させるために、ゲル構造を有するポリマーを含むバインダーを用いることで、内部抵抗の小さい全固体二次電池を提供することができる。   According to the present invention, a solid electrolyte battery having good charge / discharge performance can be obtained by including two types of solid electrolyte particles having different particle diameter ranges and a binder having a specific structure in the solid electrolyte layer. This is because the solid electrolyte layer can be densified by combining two types of solid electrolyte particles having different particle diameter ranges, so that the number of contact points and the contact area between the solid electrolyte particles increase. This seems to be because an all-solid secondary battery having a low internal resistance can be provided. In addition, according to the present invention, in order to develop high battery performance using solid electrolyte particles having a specific particle size, an all-solid secondary with low internal resistance can be obtained by using a binder containing a polymer having a gel structure. A battery can be provided.

(全固体二次電池)
本発明の全固体二次電池は、正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、これらの正負極活物質層間に固体電解質層とを有する。また、この固体電解質層は、厚さが2〜20μmであり、粒子径が0.1μm以上、1.0μm未満の粒子を10〜40wt%、粒子径が1.0μm以上、20μm未満の粒子を60〜90wt%含む固体電解質粒子と、ゲル構造を有するポリマーを含むバインダーとを含有する。正極は集電体上に正極活物質層を有し、負極は集電体上に負極活物質層を有する。以下において、(1)固体電解質層、(2)正極活物質層、(3)負極活物質層の順に説明する。
(All-solid secondary battery)
The all solid state secondary battery of the present invention includes a positive electrode having a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode active material layer, and a solid electrolyte layer between these positive and negative electrode active material layers. The solid electrolyte layer has a thickness of 2 to 20 μm, a particle diameter of 10 to 40 wt% of particles having a particle diameter of 0.1 μm or more and less than 1.0 μm, and a particle diameter of 1.0 μm or more to less than 20 μm. The solid electrolyte particle containing 60-90 wt% and the binder containing the polymer which has a gel structure are contained. The positive electrode has a positive electrode active material layer on the current collector, and the negative electrode has a negative electrode active material layer on the current collector. Hereinafter, (1) the solid electrolyte layer, (2) the positive electrode active material layer, and (3) the negative electrode active material layer will be described in this order.

(1)固体電解質層
本発明に用いる固体電解質層は、厚さが2〜20μmであり、粒子径が0.1μm以上、1.0μm未満の粒子を10〜40wt%、粒子径が1.0μm以上、20μm未満の粒子を60〜90wt%含む固体電解質粒子と、ゲル構造を有するポリマーを含むバインダーとを含有する。
また、固体電解質層は、固体電解質粒子及びバインダーを含む固体電解質層用スラリー組成物を、後述する正極活物質層または負極活物質層の上に塗布し、乾燥することにより形成される。固体電解質層用スラリー組成物は、固体電解質粒子、バインダー、有機溶媒及び必要に応じて添加される他の成分を混合することにより製造される。
(1) Solid electrolyte layer The solid electrolyte layer used in the present invention has a thickness of 2 to 20 μm, particles having a particle diameter of 0.1 μm or more and less than 1.0 μm, 10 to 40 wt%, and a particle diameter of 1.0 μm. As mentioned above, the solid electrolyte particle which contains 60-90 wt% of particles less than 20 micrometers, and the binder containing the polymer which has a gel structure are contained.
The solid electrolyte layer is formed by applying and drying a slurry composition for a solid electrolyte layer containing solid electrolyte particles and a binder on a positive electrode active material layer or a negative electrode active material layer described later. The slurry composition for a solid electrolyte layer is produced by mixing solid electrolyte particles, a binder, an organic solvent, and other components added as necessary.

(固体電解質粒子)
固体電解質は、粒子状で用いる。固体電解質粒子は、粉砕工程を経たものを用いるため、完全な球形ではなく、不定形である。一般に微粒子の大きさは、レーザー光を粒子に照射し散乱光を測定する方法などにより測定されるが、この場合の粒子径は1個の粒子としては形状を球形と仮定した値である。複数の粒子をまとめて測定した場合、相当する粒子径の粒子の存在割合を粒度分布としてあらわすことができる。固体電解質層を形成する固体電解質粒子は、この方法で測定した値で、平均粒子径として示されることが多い。
(Solid electrolyte particles)
The solid electrolyte is used in the form of particles. Since the solid electrolyte particles are those that have undergone a pulverization step, they are not completely spherical but irregular. In general, the size of the fine particles is measured by a method of measuring the scattered light by irradiating the laser light to the particles. In this case, the particle diameter is a value assuming that the shape of one particle is spherical. When a plurality of particles are measured together, the proportion of particles having a corresponding particle size can be expressed as a particle size distribution. The solid electrolyte particles forming the solid electrolyte layer are often shown as an average particle diameter as measured by this method.

固体電解質層において、イオン伝導の抵抗を小さくすることが、電池性能の向上に有効である。固体電解質層のイオン伝導抵抗は固体電解質粒子の粒子径に大きく影響される。一般に固体電解質粒子内部のイオン移動抵抗は粒子間の移動抵抗よりも小さい。しかし、固体電解質粒子の平均粒子径が大きすぎると、電解質層内部の空隙が大きくなり、イオンの移動抵抗値は大きくなってしまう。一方、平均粒子径が小さすぎると、粒子間抵抗が大きくなりすぎたり、固体電解質層用スラリー組成物の粘度が高くなり、固体電解質層の厚さ制御が難しくなる課題がある。そこで、平均粒子径を適切な範囲にすることが必要であるが、平均粒子径だけでなく、粒子径の分布状態も特定の範囲に制御することで電池性能が向上する。   In the solid electrolyte layer, reducing the resistance of ion conduction is effective for improving battery performance. The ionic conduction resistance of the solid electrolyte layer is greatly influenced by the particle diameter of the solid electrolyte particles. In general, the ion transfer resistance inside the solid electrolyte particles is smaller than the transfer resistance between the particles. However, if the average particle size of the solid electrolyte particles is too large, the voids in the electrolyte layer become large and the ion migration resistance value becomes large. On the other hand, when the average particle size is too small, there is a problem that the resistance between particles becomes too large, the viscosity of the slurry composition for the solid electrolyte layer becomes high, and the thickness control of the solid electrolyte layer becomes difficult. Therefore, it is necessary to set the average particle size within an appropriate range, but the battery performance is improved by controlling not only the average particle size but also the particle size distribution state within a specific range.

本発明においては、粒子径が0.1μm以上、1.0μm未満の粒子を10〜40wt%、1.0μm以上、20μm未満の粒子を90〜60wt%の割合で組み合わせることにより、固体電解質層内の粒子を緻密化することができるために、内部抵抗を小さくできる。   In the present invention, particles having a particle diameter of 0.1 μm or more and less than 1.0 μm are combined in a proportion of 10 to 40 wt%, and particles of 1.0 μm or more and less than 20 μm are combined in a ratio of 90 to 60 wt%. Since the particles can be densified, the internal resistance can be reduced.

本発明において、固体電解質粒子は、粒度分布が単峰性でも良いし、平均粒子径の異なる複数種類の固体電解質粒子を混合し、多峰性の粒度分布を持つ固体電解質粒子として、粒子径が0.1μm以上、1.0μm未満の粒子を10〜40wt%、1.0μm以上、20μm未満の粒子を90〜60wt%にすることもできる。   In the present invention, the solid electrolyte particles may have a single particle size distribution, or a mixture of a plurality of types of solid electrolyte particles having different average particle diameters to obtain solid electrolyte particles having a multimodal particle size distribution. Particles having a size of 0.1 μm or more and less than 1.0 μm may be 10 to 40 wt%, and particles having a size of 1.0 μm or more and less than 20 μm may be 90 to 60 wt%.

固体電解質粒子の粒度分布が単峰性の場合の平均粒子径は、好ましくは0.5〜10μmである。固体電解質粒子の平均粒子径が上記範囲にあることで、分散性及び塗工性の良好な固体電解質層用スラリー組成物を得ることができる。   When the particle size distribution of the solid electrolyte particles is unimodal, the average particle size is preferably 0.5 to 10 μm. When the average particle diameter of the solid electrolyte particles is in the above range, a slurry composition for a solid electrolyte layer having good dispersibility and coating property can be obtained.

固体電解質粒子は、リチウムイオンの伝導性を有していれば特に限定されないが、結晶性の無機リチウムイオン伝導体、又は非晶性の無機リチウムイオン伝導体を含むことが好ましい。   The solid electrolyte particles are not particularly limited as long as they have lithium ion conductivity, but preferably contain a crystalline inorganic lithium ion conductor or an amorphous inorganic lithium ion conductor.

結晶性の無機リチウムイオン伝導体としては、Li3N、LISICON(Li14Zn(GeO44)、ペロブスカイト型Li0.5La0.5TiO3、LIPON(Li3+yPO4-xx)、Thio−LISICON(Li3.25Ge0.250.754)などが挙げられる。 Examples of crystalline inorganic lithium ion conductors include Li 3 N, LIICON (Li 14 Zn (GeO 4 ) 4 ), perovskite type Li 0.5 La 0.5 TiO 3 , LIPON (Li 3 + y PO 4-x N x ), Thio-LISICON (Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 ) and the like.

非晶性の無機リチウムイオン伝導体としては、S(硫黄原子)を含有し、かつ、イオン伝導性を有するもの(硫化物固体電解粒子)であれば特に限定されるものではない。ここで、本発明における全固体二次電池が、全固体リチウム二次電池である場合、用いられる硫化物固体電解質材料として、Li2Sと、第13族〜第15族の元素の硫化物とを含有する原料組成物を用いてなるものを挙げることができる。このような原料組成物を用いて硫化物固体電解質材料を合成する方法としては、例えば非晶質化法を挙げることができる。非晶質化法としては、例えば、メカニカルミリング法および溶融急冷法を挙げることができ、中でもメカニカルミリング法が好ましい。メカニカルミリング法によれば、常温での処理が可能になり、製造工程の簡略化を図ることができるからである。 The amorphous inorganic lithium ion conductor is not particularly limited as long as it contains S (sulfur atom) and has ion conductivity (sulfide solid electrolytic particles). Here, when the all-solid secondary battery in the present invention is an all-solid lithium secondary battery, as the sulfide solid electrolyte material to be used, Li 2 S and sulfides of elements of Groups 13 to 15 are used. What uses the raw material composition containing this can be mentioned. Examples of a method for synthesizing a sulfide solid electrolyte material using such a raw material composition include an amorphization method. Examples of the amorphization method include a mechanical milling method and a melt quenching method, and among them, the mechanical milling method is preferable. This is because according to the mechanical milling method, processing at room temperature is possible, and the manufacturing process can be simplified.

上記第13族〜第15族の元素としては、例えばAl、Si、Ge、P、As、Sb等を挙げることができる。また、第13族〜第15族の元素の硫化物としては、具体的には、Al23、SiS2、GeS2、P23、P25、As23、Sb23等を挙げることができる。中でも、本発明においては、第14族または第15族の硫化物を用いることが好ましい。特に、本発明においては、Li2Sと、第13族〜第15族の元素の硫化物とを含有する原料組成物を用いてなる硫化物固体電解質材料は、Li2S−P25材料、Li2S−SiS2材料、Li2S−GeS2材料またはLi2S−Al23材料であることが好ましく、Li2S−P25材料であることがより好ましい。これらは、Liイオン伝導性が優れているからである。 Examples of the Group 13 to Group 15 elements include Al, Si, Ge, P, As, and Sb. Specific examples of the sulfides of elements belonging to Group 13 to Group 15 include Al 2 S 3 , SiS 2 , GeS 2 , P 2 S 3 , P 2 S 5 , As 2 S 3 , and Sb 2. S 3 etc. can be mentioned. Among these, in the present invention, it is preferable to use a Group 14 or Group 15 sulfide. In particular, in the present invention, a sulfide solid electrolyte material using a raw material composition containing Li 2 S and a sulfide of an element belonging to Group 13 to Group 15 is Li 2 S—P 2 S 5. The material is preferably a Li 2 S—SiS 2 material, a Li 2 S—GeS 2 material or a Li 2 S—Al 2 S 3 material, and more preferably a Li 2 S—P 2 S 5 material. This is because Li ion conductivity is excellent.

また、本発明における硫化物固体電解質材料は、架橋硫黄を有することが好ましい。架橋硫黄を有することで、イオン伝導性が高くなるからである。さらに、硫化物固体電解質材料が架橋硫黄を有する場合、通常正極活物質との反応性が高く、高抵抗層が生じやすい。しかし、本発明においては、粒子径の範囲が異なる2種の固体電解質粒子を特定の割合で用いるため、高抵抗層の発生を抑制でき、その結果、全固体二次電池の内部抵抗を低減させるという本発明の効果を充分に発揮することができる。なお、「架橋硫黄を有する」ことは、例えば、ラマン分光スペクトルによる測定結果、原料組成比、NMRによる測定結果等を考慮することでも判断することができる。   Moreover, it is preferable that the sulfide solid electrolyte material in this invention has bridge | crosslinking sulfur. It is because ion conductivity becomes high by having bridge | crosslinking sulfur. Furthermore, when the sulfide solid electrolyte material has cross-linked sulfur, the reactivity with the positive electrode active material is usually high, and a high resistance layer is likely to occur. However, in the present invention, since two types of solid electrolyte particles having different particle diameter ranges are used at a specific ratio, the generation of a high resistance layer can be suppressed, and as a result, the internal resistance of the all-solid secondary battery is reduced. The effects of the present invention can be sufficiently exhibited. Note that “having bridging sulfur” can also be determined by taking into consideration, for example, a measurement result by a Raman spectrum, a raw material composition ratio, a measurement result by NMR, and the like.

Li2S−P25材料またはLi2S−Al23材料におけるLi2Sのモル分率は、より確実に架橋硫黄を有する硫化物固体電解質材料を得ることができる観点から、例えば50〜74%の範囲内、中でも60〜74%の範囲内であることが好ましい。 The molar fraction of Li 2 S in the Li 2 S—P 2 S 5 material or the Li 2 S—Al 2 S 3 material is, for example, from the viewpoint of obtaining a sulfide solid electrolyte material having crosslinked sulfur more reliably. It is preferable to be in the range of 50 to 74%, particularly in the range of 60 to 74%.

また、本発明における硫化物固体電解質材料は、硫化物ガラスであっても良く、その硫化物ガラスを熱処理して得られる結晶化硫化物ガラスであっても良い。硫化物ガラスは、例えば、上述した非晶質化法により得ることができる。結晶化硫化物ガラスは、例えば、硫化物ガラスを熱処理することにより得ることができる。   The sulfide solid electrolyte material in the present invention may be sulfide glass, or may be crystallized sulfide glass obtained by heat-treating the sulfide glass. The sulfide glass can be obtained, for example, by the above-described amorphization method. Crystallized sulfide glass can be obtained, for example, by heat-treating sulfide glass.

特に、本発明においては、硫化物固体電解質材料が、Li7311で表される結晶化硫化物ガラスであることが好ましい。Liイオン伝導度が特に優れているからである。Li7311を合成する方法としては、例えば、Li2SおよびP25を、モル比70:30で混合し、ボールミルで非晶質化することで、硫化物ガラスを合成し、得られた硫化物ガラスを150℃〜360℃で熱処理することにより、Li7311を合成することができる。 In particular, in the present invention, the sulfide solid electrolyte material is preferably a crystallized sulfide glass represented by Li 7 P 3 S 11 . This is because the Li ion conductivity is particularly excellent. As a method for synthesizing Li 7 P 3 S 11 , for example, a sulfide glass is synthesized by mixing Li 2 S and P 2 S 5 at a molar ratio of 70:30 and amorphizing with a ball mill. Li 7 P 3 S 11 can be synthesized by heat-treating the obtained sulfide glass at 150 ° C. to 360 ° C.

(バインダー)
バインダーは、固体電解質粒子同士を結着して固体電解質層を形成するためのものである。バインダーとしては、アクリレート系ポリマーが好適であることが特許文献5などで知られている。アクリレート系ポリマーをバインダーとして用いることが、耐電圧を高くでき、かつ全固体二次電池のエネルギー密度を高くすることができる点で好ましいが、より高性能化することが求められている。
(binder)
The binder is for binding solid electrolyte particles to form a solid electrolyte layer. As a binder, it is known from Patent Document 5 that an acrylate polymer is suitable. Although it is preferable to use an acrylate polymer as a binder from the standpoint that the withstand voltage can be increased and the energy density of the all-solid-state secondary battery can be increased, there is a demand for higher performance.

アクリレート系ポリマーは溶液重合法あるいは乳化重合法などにより得ることができる。通常得られるポリマーは、直鎖状のポリマーであり、有機溶媒に可溶である。このようなポリマーをバインダーとして用いる場合は、有機溶媒に溶解させてバインダーとして用いている。   The acrylate polymer can be obtained by a solution polymerization method or an emulsion polymerization method. The polymer usually obtained is a linear polymer and is soluble in an organic solvent. When such a polymer is used as a binder, it is dissolved in an organic solvent and used as a binder.

本発明においては、ゲル構造を有するポリマーをバインダーとして用いるものであるが、ゲル構造を有するポリマーとして、アクリレート系ポリマーを用いることが好ましい。   In the present invention, a polymer having a gel structure is used as a binder, but an acrylate polymer is preferably used as the polymer having a gel structure.

アクリレート系ポリマーは、アクリレートまたはメタクリレート(以降、「(メタ)アクリレート」と略記することがある)およびこれらの誘導体を重合して得られる繰り返し単位(重合単位)を含むポリマーであり、具体的には、(メタ) アクリレートのホモポリマー、(メタ) アクリレートのコポリマー、並びに(メタ) アクリレートと該(メタ) アクリレートと共重合可能な他の単量体とのコポリマーなどが挙げられる。   An acrylate-based polymer is a polymer containing an acrylate or methacrylate (hereinafter sometimes abbreviated as “(meth) acrylate”) and a repeating unit (polymerized unit) obtained by polymerizing these derivatives. , (Meth) acrylate homopolymers, copolymers of (meth) acrylates, and copolymers of (meth) acrylates with other monomers copolymerizable with the (meth) acrylates.

(メタ)アクリレートとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、ベンジルアクリレートなどのアクリル酸アルキルエステル;アクリル酸−2−メトキシエチル、アクリル酸−2−エトキシエチルなどのアクリル酸アルコキシアルキルエステル;アクリル酸2−(パーフルオロブチル)エチル、アクリル酸2−(パーフルオロペンチル)エチルなどのアクリル酸2−(パーフルオロアルキル)エチル;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、およびメタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ステアリル、ベンジルメタクリレートなどのメタクリル酸アルキルエステル;メタクリル酸2−(パーフルオロブチル)エチル、メタクリル酸2−(パーフルオロペンチル)エチルなどのメタクリル酸2−(パーフルオロアルキル)エチル;が挙げられる。これらの中でも、本発明においては固体電解質との密着性の高さからアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n −ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、ベンジルアクリレートなどのアクリル酸アルキルエステル;アクリル酸−2−メトキシエチル、アクリル酸−2−エトキシエチルなどのアクリル酸アルコキシアルキルエステルが好ましい。   Examples of (meth) acrylates include acrylic acid such as methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, and benzyl acrylate. Alkyl esters; acrylic acid alkoxyalkyl esters such as 2-methoxyethyl acrylate and 2-ethoxyethyl acrylate; acrylics such as 2- (perfluorobutyl) ethyl acrylate and 2- (perfluoropentyl) ethyl acrylate 2- (perfluoroalkyl) ethyl acid; methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, and t-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate Methacrylic acid alkyl esters such as lauryl methacrylate, tridecyl methacrylate, stearyl methacrylate and benzyl methacrylate; 2- (methacrylic acid 2- (perfluorobutyl) ethyl methacrylate and 2- (perfluoropentyl) ethyl methacrylate 2- ( Perfluoroalkyl) ethyl; Among these, in the present invention, methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, acrylic acid due to high adhesion to the solid electrolyte. Preferred are alkyl acrylates such as 2-ethylhexyl and benzyl acrylate; alkoxyalkyl acrylates such as -2-methoxyethyl acrylate and -2-ethoxyethyl acrylate.

アクリレート系ポリマーにおける(メタ)アクリレートから導かれるモノマー単位の含有割合は、通常40質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上である。なお、アクリレート系ポリマーにおける(メタ)アクリレートから導かれるモノマー単位の含有割合の上限は、通常100質量%以下、好ましくは99質量%以下である。   The content ratio of the monomer unit derived from (meth) acrylate in the acrylate polymer is usually 40% by mass or more, preferably 50% by mass or more, and more preferably 60% by mass or more. In addition, the upper limit of the content ratio of the monomer unit derived from (meth) acrylate in the acrylate polymer is usually 100% by mass or less, and preferably 99% by mass or less.

また、アクリレート系ポリマーとしては、(メタ)アクリレートと、該(メタ)アクリレートと共重合可能なモノマーとのコポリマーとする事も可能である。前記共重合可能なモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸などの不飽和カルボン酸類;エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレートなどの2つ以上の炭素−炭素二重結合を有するカルボン酸エステル類;スチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン、ビニル安息香酸、ビニル安息香酸メチル、ビニルナフタレン、ヒドロキシメチルスチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン等のスチレン系モノマー; アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸などのアミド系モノマー;アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのα,β−不飽和ニトリル化合物;エチレン、プロピレン等のオレフィン類;ブタジエン、イソプレン等のジエン系単量体;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、ブチルビニルケトン、ヘキシルビニルケトン、イソプロペニルビニルケトン等のビニルケトン類;N−ビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール等の複素環含有ビニル化合物が挙げられる。その中でも、有機溶媒への親和性の観点から、スチレン系モノマー、アミド系モノマー、α,β−不飽和ニトリル化合物が好ましい。アクリレート系ポリマーにおける、前記共重合可能なモノマーの含有割合は、通常40質量%以下、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下である。   The acrylate polymer may be a copolymer of (meth) acrylate and a monomer copolymerizable with the (meth) acrylate. Examples of the copolymerizable monomer include unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, and fumaric acid; two or more carbon-carbons such as ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, and trimethylolpropane triacrylate. Carboxylic acid esters having a double bond; styrene monomers such as styrene, vinyl toluene, t-butyl styrene, vinyl benzoic acid, methyl vinyl benzoate, vinyl naphthalene, hydroxymethyl styrene, α-methyl styrene, divinylbenzene; acrylamide Amide monomers such as methacrylamide, N-methylolacrylamide and acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid; α, β-unsaturated nitrification of acrylonitrile, methacrylonitrile, etc. Compound; Olefin such as ethylene and propylene; Diene monomer such as butadiene and isoprene; Vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate and vinyl benzoate; Methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, butyl vinyl ether, etc. Vinyl ketones such as methyl vinyl ketone, ethyl vinyl ketone, butyl vinyl ketone, hexyl vinyl ketone, and isopropenyl vinyl ketone; and heterocyclic ring-containing vinyl compounds such as N-vinyl pyrrolidone, vinyl pyridine, and vinyl imidazole. Among these, styrene monomers, amide monomers, and α, β-unsaturated nitrile compounds are preferable from the viewpoint of affinity for organic solvents. The content of the copolymerizable monomer in the acrylate polymer is usually 40% by mass or less, preferably 30% by mass or less, and more preferably 20% by mass or less.

本発明に用いるバインダーは、ゲル構造を有するポリマーを含むものである。ゲル構造を有していることの指標はゲル分率である。ゲル分率は、ポリマー鎖同志が結合していたり、絡みあったり等しているために有機溶媒に不溶な成分の全体に対する重量比を示す値であり、本発明におけるゲル構造を有するポリマーのゲル分率は50〜95%であり、好ましくは70〜85%である。ゲル分率が小さ過ぎると高温時に流動しやすくなる。また、ゲル分率が高すぎると、バインダーとしての結着力が低下するおそれがある。   The binder used in the present invention includes a polymer having a gel structure. An indicator of having a gel structure is the gel fraction. The gel fraction is a value indicating the weight ratio of the components insoluble in the organic solvent because the polymer chains are bonded or entangled, and is a polymer gel having a gel structure in the present invention. The fraction is 50 to 95%, preferably 70 to 85%. If the gel fraction is too small, it tends to flow at high temperatures. Moreover, when the gel fraction is too high, the binding force as a binder may be reduced.

本発明において、バインダーに含まれるポリマーにゲル構造を持たせるためには、一般的に架橋剤として機能し得る化合物や自己架橋構造を形成し得るモノマーを、ポリマーの重合の際に共重合する方法が挙げられる。   In the present invention, in order to give the polymer contained in the binder a gel structure, generally a method of copolymerizing a compound capable of functioning as a crosslinking agent or a monomer capable of forming a self-crosslinking structure upon polymerization of the polymer Is mentioned.

ゲル分率を所定の範囲に調整するためには、前記のように架橋剤を共重合させることが好ましい。架橋剤としては、二重結合を2以上有するモノマーが挙げられる。たとえば、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エチレングリコールジメタクリレートなどの多官能アクリレート化合物、ジビニルベンゼンなどの多官能芳香族化合物があげられる。好ましくはエチレングリコールジメタクリレートなどの多官能アクリレート化合物である。   In order to adjust the gel fraction to a predetermined range, it is preferable to copolymerize the crosslinking agent as described above. Examples of the crosslinking agent include monomers having two or more double bonds. Examples thereof include polyfunctional acrylate compounds such as polyethylene glycol diacrylate, polypropylene glycol diacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, and ethylene glycol dimethacrylate, and polyfunctional aromatic compounds such as divinylbenzene. A polyfunctional acrylate compound such as ethylene glycol dimethacrylate is preferred.

架橋剤の使用量は、その種類によって異なるが、モノマーの合計量100質量部に対して、好ましくは0.01〜5質量部、より好ましくは0.05〜1質量部である。   Although the usage-amount of a crosslinking agent changes with the kinds, Preferably it is 0.01-5 mass parts with respect to 100 mass parts of total amounts of a monomer, More preferably, it is 0.05-1 mass part.

自己架橋構造を形成しやすいモノマーとしては、ブタジエン、イソプレン等のジエン系単量体や、アクリロニトリルなどの不飽和ニトリル化合物がある。好ましくは、アクリロニトリルを共重合する方法である。   Examples of monomers that can easily form a self-crosslinking structure include diene monomers such as butadiene and isoprene, and unsaturated nitrile compounds such as acrylonitrile. A method of copolymerizing acrylonitrile is preferable.

本発明においては、バインダーとして、前記ゲル構造を有するポリマーと、ゲル構造を有しないポリマーとを併用することで、スラリーの塗工性を良好なものにすることができる。ゲル構造を有するポリマーの割合は、ゲル構造を有しないポリマーとの合計の10〜90wt%である。ゲル構造を有しないポリマーの割合が多すぎると、ゲル構造を有するポリマーの特性が発揮しにくいため、電池性能が低下してしまう。
なお、ゲル構造を有しないポリマーとしては、上記したアクリレート系ポリマーにおいて、架橋剤として機能し得る化合物や自己架橋構造を形成し得るモノマーを、ポリマーの重合の際に共重合していないポリマー、即ち、ゲル構造を持たせていないものを用いることができる。
In the present invention, the use of the polymer having the gel structure and the polymer not having the gel structure as the binder can improve the coatability of the slurry. The ratio of the polymer having a gel structure is 10 to 90 wt% of the total with the polymer having no gel structure. If the ratio of the polymer not having the gel structure is too large, the characteristics of the polymer having the gel structure are difficult to be exhibited, so that the battery performance is deteriorated.
In addition, as the polymer having no gel structure, in the above-mentioned acrylate polymer, a compound that can function as a crosslinking agent or a monomer that can form a self-crosslinking structure is not copolymerized at the time of polymerization of the polymer, that is, Those having no gel structure can be used.

アクリレート系ポリマーの製造方法は、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法などの分散系で重合する方法のいずれの方法も用いることができる。重合方法としては、イオン重合、ラジカル重合、リビングラジカル重合などいずれの方法も用いることができる。   As a method for producing the acrylate polymer, any method of polymerization in a dispersion system such as a suspension polymerization method, a bulk polymerization method, and an emulsion polymerization method can be used. As the polymerization method, any method such as ionic polymerization, radical polymerization, and living radical polymerization can be used.

重合に用いる重合開始剤としては、たとえば過酸化ラウロイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシピバレート、3,3,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイドなどの有機過酸化物、α,α’−アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物、または過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどがあげられる。   Examples of the polymerization initiator used for polymerization include lauroyl peroxide, diisopropyl peroxydicarbonate, di-2-ethylhexyl peroxydicarbonate, t-butyl peroxypivalate, 3,3,5-trimethylhexanoyl peroxide, and the like. Organic peroxides, azo compounds such as α, α′-azobisisobutyronitrile, ammonium persulfate, potassium persulfate, and the like.

バインダーのガラス転移温度(Tg)は、優れた強度と柔軟性を有し、高い出力特性の全固体二次電池を得ることができる観点から、好ましくは−50〜25℃、より好ましくは−45〜15℃、特に好ましくは−40〜5℃である。なお、バインダーのガラス転移温度は、様々なモノマーを組み合わせることによって調製可能である。   The glass transition temperature (Tg) of the binder is preferably −50 to 25 ° C., more preferably −45 from the viewpoint of obtaining an all-solid secondary battery having excellent strength and flexibility and high output characteristics. -15 ° C, particularly preferably -40 to 5 ° C. The glass transition temperature of the binder can be adjusted by combining various monomers.

固体電解質層用スラリー組成物中のバインダーの含有量は、固体電解質粒子同士の結着性を維持しながら、リチウムの移動を阻害して固体電解質層の抵抗が増大することを抑制できる観点から、固体電解質粒子100質量部に対して、好ましくは0.1〜10質量部、より好ましくは0.5〜7質量部、特に好ましくは0.5〜5質量部である。   From the viewpoint of suppressing the increase in the resistance of the solid electrolyte layer by inhibiting the movement of lithium while maintaining the binding property between the solid electrolyte particles, the content of the binder in the slurry composition for the solid electrolyte layer, Preferably it is 0.1-10 mass parts with respect to 100 mass parts of solid electrolyte particles, More preferably, it is 0.5-7 mass parts, Most preferably, it is 0.5-5 mass parts.

(有機溶媒)
有機溶媒としては、シクロペンタン、シクロヘキサンなどの環状脂肪族炭化水素類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;ジメチルエーテル、メチルエチルエーテル、ジエチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテルなどのエーテル類;酢酸エチル、酢酸ブチル、などのエステル類が挙げられる。これらの溶媒は、単独または2種以上を混合して、乾燥速度や環境上の観点から適宜選択して用いることができ、中でも、本発明においてはスラリーの乾燥しやすさなどの観点から、芳香族炭化水素類から選ばれる非極性溶媒を用いることが好ましい。
(Organic solvent)
Examples of the organic solvent include cycloaliphatic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; ethers such as dimethyl ether, methyl ethyl ether, diethyl ether, and cyclopentyl methyl ether; ethyl acetate and acetic acid And esters such as butyl. These solvents can be used singly or in combination of two or more, and can be appropriately selected and used from the viewpoint of drying speed and environment. Among them, in the present invention, from the viewpoint of easiness of drying of the slurry, the fragrance It is preferable to use a nonpolar solvent selected from group hydrocarbons.

固体電解質層用スラリー組成物中の有機溶媒の含有量は、固体電解質層用スラリー組成物中の固体電解質粒子の分散性を保持しながら、良好な塗料特性を得ることができる観点から、固体電解質粒子100質量部に対して、好ましくは10〜700質量部、より好ましくは30〜500質量部である。   The content of the organic solvent in the solid electrolyte layer slurry composition is determined from the viewpoint of obtaining good coating properties while maintaining the dispersibility of the solid electrolyte particles in the solid electrolyte layer slurry composition. Preferably it is 10-700 mass parts with respect to 100 mass parts of particle | grains, More preferably, it is 30-500 mass parts.

固体電解質層用スラリー組成物は、上記成分の他に、必要に応じて添加される他の成分として、分散剤、レベリング剤及び消泡剤の機能を有する成分を含んでいてもよい。これらの成分は、電池反応に影響を及ぼさないものであれば、特に制限されない。   In addition to the above components, the solid electrolyte layer slurry composition may contain components having functions of a dispersant, a leveling agent, and an antifoaming agent as other components added as necessary. These components are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction.

(分散剤)
分散剤としてはアニオン性化合物、カチオン性化合物、非イオン性化合物、高分子化合物が例示される。分散剤は、用いる固体電解質粒子に応じて選択される。固体電解質層用スラリー組成物中の分散剤の含有量は、電池特性に影響が及ばない範囲が好ましく、具体的には、固体電解質粒子100質量部に対して10質量部以下である。
(Dispersant)
Examples of the dispersant include an anionic compound, a cationic compound, a nonionic compound, and a polymer compound. A dispersing agent is selected according to the solid electrolyte particle to be used. The content of the dispersant in the slurry composition for the solid electrolyte layer is preferably within a range that does not affect the battery characteristics. Specifically, the content is 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the solid electrolyte particles.

(レベリング剤)
レベリング剤としてはアルキル系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、金属系界面活性剤などの界面活性剤が挙げられる。上記界面活性剤を混合することにより、固体電解質層用スラリー組成物を後述する正極活物質層又は負極活物質層の表面に塗工する際に発生するはじきを防止でき、正負極の平滑性を向上させることができる。固体電解質層用スラリー組成物中のレベリング剤の含有量は、電池特性に影響が及ばない範囲が好ましく、具体的には、固体電解質粒子100質量部に対して10質量部以下である。
(Leveling agent)
Examples of the leveling agent include surfactants such as alkyl surfactants, silicone surfactants, fluorine surfactants, and metal surfactants. By mixing the surfactant, it is possible to prevent the repelling that occurs when the slurry composition for the solid electrolyte layer is applied to the surface of the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer, which will be described later. Can be improved. The content of the leveling agent in the solid electrolyte layer slurry composition is preferably in a range that does not affect the battery characteristics, and specifically, is 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the solid electrolyte particles.

(消泡剤)
消泡剤としてはミネラルオイル系消泡剤、シリコーン系消泡剤、ポリマー系消泡剤が例示される。消泡剤は、用いる固体電解質粒子に応じて選択される。固体電解質層用スラリー組成物中の消泡剤の含有量は、電池特性に影響が及ばない範囲が好ましく、具体的には、固体電解質粒子100質量部に対して10質量部以下である。
(Defoamer)
Examples of the antifoaming agent include mineral oil antifoaming agents, silicone antifoaming agents, and polymer antifoaming agents. An antifoaming agent is selected according to the solid electrolyte particle to be used. The content of the antifoaming agent in the solid electrolyte layer slurry composition is preferably in a range that does not affect the battery characteristics, and specifically, 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the solid electrolyte particles.

(2)正極活物質層
正極活物質層は、正極活物質、固体電解質粒子及び正極用バインダーを含む正極活物質層用スラリー組成物を、後述する集電体表面に塗布し、乾燥することにより形成される。正極活物質層用スラリー組成物は、正極活物質、固体電解質粒子、正極用バインダー、有機溶媒及び必要に応じて添加される他の成分を混合することにより製造される。
(2) Positive electrode active material layer The positive electrode active material layer is formed by applying a slurry composition for a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material, solid electrolyte particles, and a positive electrode binder to the surface of a current collector, which will be described later, and drying. It is formed. The positive electrode active material layer slurry composition is produced by mixing a positive electrode active material, solid electrolyte particles, a positive electrode binder, an organic solvent, and other components added as necessary.

(正極活物質)
正極活物質は、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な化合物である。正極活物質は、無機化合物からなるものと有機化合物からなるものとに大別される。
(Positive electrode active material)
The positive electrode active material is a compound that can occlude and release lithium ions. The positive electrode active material is roughly classified into those made of inorganic compounds and those made of organic compounds.

無機化合物からなる正極活物質としては、遷移金属酸化物、リチウムと遷移金属との複合酸化物、遷移金属硫化物などが挙げられる。上記の遷移金属としては、Fe、Co、Ni、Mn等が使用される。正極活物質に使用される無機化合物の具体例としては、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn24、LiFePO4、LiFeVO4などのリチウム含有複合金属酸化物;TiS2、TiS3、非晶質MoS2等の遷移金属硫化物;Cu223、非晶質V2O−P25、MoO3、V25、V613などの遷移金属酸化物が挙げられる。これらの化合物は、部分的に元素置換したものであってもよい。 Examples of the positive electrode active material made of an inorganic compound include transition metal oxides, composite oxides of lithium and transition metals, and transition metal sulfides. As the transition metal, Fe, Co, Ni, Mn and the like are used. Specific examples of inorganic compounds used in the positive electrode active material include lithium-containing composite metal oxides such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4 , LiFeVO 4 ; TiS 2 , TiS 3 , non- Transition metal sulfides such as crystalline MoS 2 ; transition metal oxides such as Cu 2 V 2 O 3 , amorphous V 2 O—P 2 O 5 , MoO 3 , V 2 O 5 , V 6 O 13 It is done. These compounds may be partially element-substituted.

有機化合物からなる正極活物質としては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセン、ジスルフィド系化合物、ポリスルフィド系化合物、N−フルオロピリジニウム塩などが挙げられる。正極活物質は、上記の無機化合物と有機化合物の混合物であってもよい。   Examples of the positive electrode active material made of an organic compound include polyaniline, polypyrrole, polyacene, disulfide compounds, polysulfide compounds, and N-fluoropyridinium salts. The positive electrode active material may be a mixture of the above inorganic compound and organic compound.

本発明で用いる正極活物質の平均粒子径は、負荷特性、サイクル特性などの電池特性の向上の観点、また、充放電容量が大きい全固体二次電池を得ることができ、かつ正極活物質層用スラリー組成物の取扱い、および正極を製造する際の取扱いが容易である観点から、通常0.1〜50μm、好ましくは1〜20μmである。平均粒子径は、レーザー回折で粒度分布を測定することにより求めることができる。   The average particle size of the positive electrode active material used in the present invention is such that the all-solid-state secondary battery having a large charge / discharge capacity can be obtained from the viewpoint of improving battery characteristics such as load characteristics and cycle characteristics, and the positive electrode active material layer From the viewpoint of easy handling of the slurry composition for use and easy handling when producing the positive electrode, it is usually 0.1 to 50 μm, preferably 1 to 20 μm. The average particle size can be determined by measuring the particle size distribution by laser diffraction.

(固体電解質粒子)
固体電解質粒子は、固体電解質層において例示したものと同じものを用いることができる。
(Solid electrolyte particles)
The same solid electrolyte particles as those exemplified in the solid electrolyte layer can be used.

正極活物質と固体電解質粒子との重量比率は、好ましくは正極活物質:固体電解質粒子=90:10〜50:50、より好ましくは正極活物質:固体電解質粒子=60:40〜80:20である。正極活物質の重量比率が少なすぎると、電池内の正極活物質量が低減し、電池としての容量低下につながる。また、固体電解質粒子の重量比率が少なすぎると、導電性が十分に得られず、正極活物質を有効に利用することができない為、電池としての容量低下につながる。   The weight ratio of the positive electrode active material to the solid electrolyte particles is preferably positive electrode active material: solid electrolyte particles = 90: 10 to 50:50, more preferably positive electrode active material: solid electrolyte particles = 60: 40 to 80:20. is there. When the weight ratio of the positive electrode active material is too small, the amount of the positive electrode active material in the battery is reduced, leading to a decrease in capacity as a battery. On the other hand, if the weight ratio of the solid electrolyte particles is too small, sufficient conductivity cannot be obtained, and the positive electrode active material cannot be used effectively, leading to a decrease in capacity as a battery.

(正極用バインダー)
正極用バインダーとしては、固体電解質層で例示したものを用いることができる。
(Binder for positive electrode)
As the binder for the positive electrode, those exemplified for the solid electrolyte layer can be used.

正極活物質層用スラリー組成物中の正極用バインダーの含有量は、電池反応を阻害せずに、電極から正極活物質が脱落するのを防ぐことができる観点から、正極活物質100質量部に対して、好ましくは0.1〜5質量部、より好ましくは0.2〜4質量部である。   The content of the positive electrode binder in the positive electrode active material layer slurry composition is 100 mass parts of the positive electrode active material from the viewpoint of preventing the positive electrode active material from falling off the electrode without inhibiting the battery reaction. On the other hand, it is preferably 0.1 to 5 parts by mass, more preferably 0.2 to 4 parts by mass.

正極活物質層用スラリー組成物中の有機溶媒及び必要に応じて添加される他の成分は、上記の固体電解質層で例示するものと同様のものを用いることができる。正極活物質層用スラリー組成物中の有機溶媒の含有量は、固体電解質の分散性を保持しながら、良好な塗料特性を得ることができる観点から、正極活物質100質量部に対して、好ましくは20〜80質量部、より好ましくは30〜70質量部である。   The organic solvent in the positive electrode active material layer slurry composition and other components added as necessary can be the same as those exemplified for the solid electrolyte layer. The content of the organic solvent in the positive electrode active material layer slurry composition is preferably based on 100 parts by mass of the positive electrode active material from the viewpoint of obtaining good coating properties while maintaining the dispersibility of the solid electrolyte. Is 20 to 80 parts by mass, more preferably 30 to 70 parts by mass.

正極活物質層用スラリー組成物は、上記成分の他に、必要に応じて添加される他の成分として、導電剤、補強材などの各種の機能を発現する添加剤を含んでいてもよい。これらは電池反応に影響を及ぼさないものであれば特に限られない。   In addition to the above components, the positive electrode active material layer slurry composition may contain additives that exhibit various functions, such as a conductive agent and a reinforcing material, as other components added as necessary. These are not particularly limited as long as they do not affect the battery reaction.

(導電剤)
導電剤は、導電性を付与できるものであれば特に制限されないが、通常、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛などの炭素粉末、各種金属のファイバーや箔などが挙げられる。
(Conductive agent)
The conductive agent is not particularly limited as long as it can impart conductivity, and usually includes carbon powders such as acetylene black, carbon black and graphite, and fibers and foils of various metals.

(補強材)
補強材としては、各種の無機および有機の球状、板状、棒状または繊維状のフィラーが使用できる。
(Reinforcing material)
As the reinforcing material, various inorganic and organic spherical, plate-like, rod-like or fibrous fillers can be used.

(3)負極活物質層
負極活物質層は、負極活物質を含む。
(3) Negative electrode active material layer The negative electrode active material layer contains a negative electrode active material.

(負極活物質)
負極活物質としては、グラファイトやコークス等の炭素の同素体が挙げられる。前記炭素の同素体からなる負極活物質は、金属、金属塩、酸化物などとの混合体や被覆体の形態で利用することも出来る。また、負極活物質としては、ケイ素、錫、亜鉛、マンガン、鉄、ニッケル等の酸化物や硫酸塩、金属リチウム、Li−Al、Li−Bi−Cd、Li−Sn−Cd等のリチウム合金、リチウム遷移金属窒化物、シリコン等を使用できる。金属材料の場合は金属箔または金属板をそのまま電極として用いることができるが、粒子状でも良い。
(Negative electrode active material)
Examples of the negative electrode active material include carbon allotropes such as graphite and coke. The negative electrode active material composed of the allotrope of carbon can also be used in the form of a mixture with a metal, a metal salt, an oxide, or the like or a cover. Moreover, as a negative electrode active material, lithium alloys, such as oxides and sulfates, such as silicon, tin, zinc, manganese, iron, nickel, lithium metal, Li-Al, Li-Bi-Cd, Li-Sn-Cd, Lithium transition metal nitride, silicon, etc. can be used. In the case of a metal material, a metal foil or a metal plate can be used as an electrode as it is, but it may be in the form of particles.

この場合、負極活物質層は、負極活物質、固体電解質粒子及び負極用バインダーを含む負極活物質層用スラリー組成物を、後述する集電体表面に塗布し、乾燥することにより形成される。負極活物質層用スラリー組成物は、負極活物質、固体電解質粒子、負極用バインダー、有機溶媒及び必要に応じて添加される他の成分を混合することにより製造される。なお、負極活物質層用スラリー組成物中の固体電解質粒子、有機溶媒及び必要に応じて添加される他の成分は、上記の正極活物質層で例示するものと同様のものを用いることができる。   In this case, the negative electrode active material layer is formed by applying a slurry composition for a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material, solid electrolyte particles, and a negative electrode binder to the surface of a current collector, which will be described later, and drying. The slurry composition for a negative electrode active material layer is produced by mixing a negative electrode active material, solid electrolyte particles, a negative electrode binder, an organic solvent, and other components added as necessary. The solid electrolyte particles, the organic solvent, and other components added as necessary in the slurry composition for the negative electrode active material layer can be the same as those exemplified for the positive electrode active material layer. .

負極活物質が粒子状の場合、負極活物質の平均粒子径は、初期効率、負荷特性、サイクル特性などの電池特性の向上の観点から、通常1〜50μm、好ましくは15〜30μmである。   When the negative electrode active material is in the form of particles, the average particle size of the negative electrode active material is usually 1 to 50 μm, preferably 15 to 30 μm, from the viewpoint of improving battery characteristics such as initial efficiency, load characteristics, and cycle characteristics.

負極活物質と固体電解質粒子との重量比率は、好ましくは負極活物質:固体電解質粒子=90:10〜50:50、より好ましくは負極活物質:固体電解質粒子=60:40〜80:20である。負極活物質の重量比率が少なすぎると、電池内の負極活物質量が低減し、電池としての容量低下につながる。また、固体電解質粒子の重量比率が少なすぎると、導電性が十分に得られず、負極活物質を有効に利用することができない為、電池としての容量低下につながる。   The weight ratio of the negative electrode active material to the solid electrolyte particles is preferably negative electrode active material: solid electrolyte particles = 90: 10 to 50:50, more preferably negative electrode active material: solid electrolyte particles = 60: 40 to 80:20. is there. If the weight ratio of the negative electrode active material is too small, the amount of the negative electrode active material in the battery is reduced, leading to a decrease in capacity as a battery. On the other hand, if the weight ratio of the solid electrolyte particles is too small, sufficient conductivity cannot be obtained and the negative electrode active material cannot be used effectively, leading to a reduction in capacity as a battery.

(負極用バインダー)
負極活物質が粒子状の場合、負極用バインダーとしては、固体電解質層で例示したものを用いることができる。
(Binder for negative electrode)
When the negative electrode active material is in the form of particles, those exemplified for the solid electrolyte layer can be used as the negative electrode binder.

負極活物質が粒子状の場合、負極活物質層用スラリー組成物中の負極用バインダーの含有量は、電池反応を阻害せずに、電極から電極活物質が脱落するのを防ぐことができる観点から、負極活物質100質量部に対して、好ましくは0.1〜5質量部、より好ましくは0.2〜4質量部である。   When the negative electrode active material is in a particulate form, the content of the negative electrode binder in the slurry composition for the negative electrode active material layer can prevent the electrode active material from dropping from the electrode without inhibiting the battery reaction. From 0.1 to 5 parts by mass, more preferably 0.2 to 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material.

(集電体)
正極活物質層および負極活物質層の形成に用いる集電体は、電気導電性を有しかつ電気化学的に耐久性のある材料であれば特に制限されないが、耐熱性を有する観点から、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、タンタル、金、白金などの金属材料が好ましい。中でも、正極用としてはアルミニウムが特に好ましく、負極用としては銅が特に好ましい。集電体の形状は特に制限されないが、厚さ0.001〜0.5mm程度のシート状のものが好ましい。集電体は、上述した正・負極活物質層との接着強度を高めるため、予め粗面化処理して使用するのが好ましい。粗面化方法としては、機械的研磨法、電解研磨法、化学研磨法などが挙げられる。機械的研磨法においては、研磨剤粒子を固着した研磨布紙、砥石、エメリバフ、鋼線などを備えたワイヤーブラシ等が使用される。また、集電体と正・負極活物質層との接着強度や導電性を高めるために、集電体表面に中間層を形成してもよい。
(Current collector)
The current collector used for forming the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is not particularly limited as long as it has electrical conductivity and is electrochemically durable, but from the viewpoint of heat resistance, for example, Metal materials such as iron, copper, aluminum, nickel, stainless steel, titanium, tantalum, gold, and platinum are preferable. Among these, aluminum is particularly preferable for the positive electrode, and copper is particularly preferable for the negative electrode. The shape of the current collector is not particularly limited, but a sheet shape having a thickness of about 0.001 to 0.5 mm is preferable. In order to increase the adhesive strength between the current collector and the positive and negative electrode active material layers described above, the current collector is preferably used after being subjected to a roughening treatment. Examples of the roughening method include a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, and a chemical polishing method. In the mechanical polishing method, an abrasive cloth paper with a fixed abrasive particle, a grindstone, an emery buff, a wire brush provided with a steel wire or the like is used. Further, an intermediate layer may be formed on the surface of the current collector in order to increase the adhesive strength and conductivity between the current collector and the positive / negative electrode active material layer.

(固体電解質層用スラリー組成物の製造)
固体電解質層用スラリー組成物は、上述した固体電解質粒子、バインダー、有機溶媒及び必要に応じて添加される他の成分を混合して得られる。
(Production of slurry composition for solid electrolyte layer)
The solid electrolyte layer slurry composition is obtained by mixing the above-described solid electrolyte particles, a binder, an organic solvent, and other components added as necessary.

(正極活物質層用スラリー組成物の製造)
正極活物質層用スラリー組成物は、上述した正極活物質、固体電解質粒子、正極用バインダー、有機溶媒及び必要に応じて添加される他の成分を混合して得られる。
(Production of slurry composition for positive electrode active material layer)
The slurry composition for the positive electrode active material layer is obtained by mixing the positive electrode active material, the solid electrolyte particles, the positive electrode binder, the organic solvent, and other components added as necessary.

(負極活物質層用スラリー組成物の製造)
負極活物質層用スラリー組成物は、上述した負極活物質、固体電解質粒子、負極用バインダー、有機溶媒及び必要に応じて添加される他の成分を混合して得られる。
(Manufacture of slurry composition for negative electrode active material layer)
The slurry composition for the negative electrode active material layer is obtained by mixing the negative electrode active material, the solid electrolyte particles, the negative electrode binder, the organic solvent, and other components added as necessary.

上記のスラリー組成物の混合法は特に限定はされないが、例えば、撹拌式、振とう式、および回転式などの混合装置を使用した方法が挙げられる。また、ホモジナイザー、ボールミル、ビーズミル、プラネタリーミキサー、サンドミル、ロールミル、および遊星式混練機などの分散混練装置を使用した方法が挙げられ、固体電解質粒子の凝集を抑制できるという観点からプラネタリーミキサー、ボールミル又はビーズミルを使用した方法が好ましい。   The method for mixing the slurry composition is not particularly limited, and examples thereof include a method using a mixing apparatus such as a stirring type, a shaking type, and a rotary type. In addition, a method using a dispersion kneader such as a homogenizer, a ball mill, a bead mill, a planetary mixer, a sand mill, a roll mill, and a planetary kneader may be used. From the viewpoint of suppressing aggregation of solid electrolyte particles, a planetary mixer and a ball mill Alternatively, a method using a bead mill is preferable.

上記により製造された固体電解質層用スラリー組成物の粘度は、該スラリー組成物の分散性及び塗工性が良好になる観点から、10〜500mPa・s、好ましくは15〜400mPa・s、より好ましくは20〜300mPa・sである。該スラリー組成物の粘度が低すぎると、固体電解質層用スラリー組成物が垂れやすい。また、該スラリー組成物の粘度が高すぎると、固体電解質層の薄膜化が困難になる。   The viscosity of the slurry composition for a solid electrolyte layer produced as described above is 10 to 500 mPa · s, preferably 15 to 400 mPa · s, more preferably from the viewpoint of improving the dispersibility and coating property of the slurry composition. Is 20 to 300 mPa · s. If the viscosity of the slurry composition is too low, the slurry composition for the solid electrolyte layer tends to sag. On the other hand, when the viscosity of the slurry composition is too high, it is difficult to reduce the thickness of the solid electrolyte layer.

上記により製造された正極活物質層用スラリー組成物及び負極活物質層用スラリー組成物の粘度は、該スラリー組成物の分散性及び塗工性が良好になる観点から、3000〜50000mPa・s、好ましくは4000〜30000mPa・s、より好ましくは5000〜100000mPa・sである。該スラリー組成物の粘度が低すぎると、該スラリー組成物中の活物質及び固体電解質粒子が沈降しやすくなる。また、該スラリー組成物の粘度が高すぎると、塗膜の均一性が失われる。   The viscosity of the slurry composition for a positive electrode active material layer and the slurry composition for a negative electrode active material layer produced as described above is from 3000 to 50000 mPa · s, from the viewpoint of improving the dispersibility and coatability of the slurry composition. Preferably it is 4000-30000 mPa * s, More preferably, it is 5000-100000 mPa * s. If the viscosity of the slurry composition is too low, the active material and solid electrolyte particles in the slurry composition will easily settle. Moreover, when the viscosity of this slurry composition is too high, the uniformity of a coating film will be lost.

(全固体二次電池)
本発明の全固体二次電池は、正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、これらの正負極活物質層間に固体電解質層とを有する。固体電解質層の厚さは2〜20μm、好ましくは3〜15μm、より好ましくは5〜12μmである。固体電解質層の厚さが上記範囲にあることで、全固体二次電池の内部抵抗を小さくすることができる。固体電解質層の厚さが薄すぎると、全固体二次電池がショートしやすくなる。また、固体電解質層の厚さが厚すぎると、電池の内部抵抗が大きくなる。
(All-solid secondary battery)
The all solid state secondary battery of the present invention includes a positive electrode having a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode active material layer, and a solid electrolyte layer between these positive and negative electrode active material layers. The thickness of the solid electrolyte layer is 2 to 20 μm, preferably 3 to 15 μm, more preferably 5 to 12 μm. When the thickness of the solid electrolyte layer is in the above range, the internal resistance of the all-solid secondary battery can be reduced. If the thickness of the solid electrolyte layer is too thin, the all-solid secondary battery is likely to be short-circuited. Moreover, when the thickness of the solid electrolyte layer is too thick, the internal resistance of the battery increases.

本発明の全固体二次電池における正極は、上記の正極活物質層用スラリー組成物を集電体上に塗布、乾燥して正極活物質層を形成して製造される。また、本発明の全固体二次電池における負極は、金属箔を用いる場合はそのまま用いることができる。負極活物質が粒子状である場合は、上記の負極活物質層用スラリー組成物を、正極の集電体とは別の集電体上に塗布、乾燥して負極活物質層を形成して製造される。次いで、形成した正極活物質層または負極活物質層の上に、固体電解質層用スラリー組成物を塗布し、乾燥して固体電解質層を形成する。そして、固体電解質層を形成しなかった電極と、上記の固体電解質層を形成した電極とを貼り合わせることで、全固体二次電池素子を製造する。   The positive electrode in the all-solid-state secondary battery of the present invention is manufactured by applying the positive electrode active material layer slurry composition onto a current collector and drying to form a positive electrode active material layer. Moreover, the negative electrode in the all-solid-state secondary battery of this invention can be used as it is, when using metal foil. When the negative electrode active material is in the form of particles, the negative electrode active material layer slurry composition is applied onto a current collector different from the positive electrode current collector and dried to form a negative electrode active material layer. Manufactured. Next, the solid electrolyte layer slurry composition is applied on the formed positive electrode active material layer or negative electrode active material layer and dried to form a solid electrolyte layer. And an all-solid-state secondary battery element is manufactured by bonding together the electrode which did not form a solid electrolyte layer, and the electrode which formed said solid electrolyte layer.

正極活物質層用スラリー組成物および負極活物質層用スラリー組成物の集電体への塗布方法は特に限定されず、例えば、ドクターブレード法、ディップ法、リバースロール法、ダイレクトロール法、グラビア法、エクストルージョン法、ハケ塗りなどによって塗布される。塗布する量も特に制限されないが、有機溶媒を除去した後に形成される活物質層の厚さが通常5〜300μm、好ましくは10〜250μmになる程度の量である。乾燥方法も特に制限されず、例えば温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、(遠)赤外線や電子線などの照射による乾燥が挙げられる。乾燥条件は、通常は応力集中が起こって活物質層に亀裂が入ったり、活物質層が集電体から剥離しない程度の速度範囲の中で、できるだけ早く有機溶媒が揮発するように調整する。更に、乾燥後の電極をプレスすることにより電極を安定させてもよい。プレス方法は、金型プレスやカレンダープレスなどの方法が挙げられるが、限定されるものではない。   The method for applying the slurry composition for the positive electrode active material layer and the slurry composition for the negative electrode active material layer to the current collector is not particularly limited. For example, the doctor blade method, the dip method, the reverse roll method, the direct roll method, the gravure method It is applied by the extrusion method, brush coating or the like. The amount to be applied is not particularly limited, but is such an amount that the thickness of the active material layer formed after removing the organic solvent is usually 5 to 300 μm, preferably 10 to 250 μm. The drying method is not particularly limited, and examples thereof include drying with warm air, hot air, low-humidity air, vacuum drying, and drying by irradiation with (far) infrared rays or electron beams. The drying conditions are usually adjusted so that the organic solvent volatilizes as quickly as possible within a speed range in which stress concentration occurs and the active material layer cracks or the active material layer does not peel from the current collector. Furthermore, you may stabilize an electrode by pressing the electrode after drying. Examples of the pressing method include, but are not limited to, a mold press and a calendar press.

乾燥温度は、有機溶媒が十分に揮発する温度で行う。具体的には正・負極用バインダーの熱分解なく良好な活物質層を形成することが可能となる観点から、50〜250℃が好ましく、さらには80〜200℃が好ましい。乾燥時間については、特に限定されることはないが、通常10〜60分の範囲で行われる。   The drying temperature is a temperature at which the organic solvent is sufficiently volatilized. Specifically, from the viewpoint that a good active material layer can be formed without thermal decomposition of the positive and negative electrode binders, 50 to 250 ° C is preferable, and 80 to 200 ° C is more preferable. Although it does not specifically limit about drying time, Usually, it is performed in the range for 10 to 60 minutes.

固体電解質層用スラリー組成物を、正極活物質層又は負極活物質層へ塗布する方法は特に限定されず、上述した正極活物質層用スラリー組成物および負極活物質層用スラリー組成物の集電体への塗布方法と同様の方法により行われるが、薄膜の固体電解質層を形成できるという観点からグラビア法が好ましい。塗布する量も特に制限されないが、有機溶媒を除去した後に形成される固体電解質層の厚さが2〜20μm、好ましくは3〜15μmになる程度の量である。乾燥方法、乾燥条件及び乾燥温度も、上述の正極活物質層用スラリー組成物および負極活物質層用スラリー組成物と同様である。   The method for applying the slurry composition for the solid electrolyte layer to the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer is not particularly limited, and the current collection of the slurry composition for the positive electrode active material layer and the slurry composition for the negative electrode active material layer described above is performed. The gravure method is preferable from the viewpoint that a thin solid electrolyte layer can be formed. The amount to be applied is not particularly limited, but is such an amount that the thickness of the solid electrolyte layer formed after removing the organic solvent is 2 to 20 μm, preferably 3 to 15 μm. The drying method, drying conditions, and drying temperature are also the same as those of the positive electrode active material layer slurry composition and the negative electrode active material layer slurry composition described above.

更に、上記の固体電解質層を形成した電極と固体電解質層を形成しなかった電極とを貼り合わせた積層体を、加圧してもよい。加圧方法としては特に限定されず、例えば、平板プレス、ロールプレス、CIP(Cold Isostatic Press)などが挙げられる。加圧プレスする圧力としては、電極と固体電解質層との各界面における抵抗、更には各層内の粒子間の接触抵抗が低くなり良好な電池特性を示す観点から、好ましくは5〜700MPa、より好ましくは7〜500MPaである。なお、プレスにより固体電解質層および活物質層は圧縮され、プレス前よりも厚みが薄くなることがある。プレスを行う場合、本発明における固体電解質層および活物質層の厚みは、プレス後の厚みが前記範囲にあればよい。   Furthermore, you may pressurize the laminated body which bonded together the electrode which formed said solid electrolyte layer, and the electrode which did not form a solid electrolyte layer. The pressurizing method is not particularly limited, and examples thereof include a flat plate press, a roll press, and a CIP (Cold Isostatic Press). The pressure for press-pressing is preferably 5 to 700 MPa, more preferably from the viewpoint that the resistance at each interface between the electrode and the solid electrolyte layer, and further, the contact resistance between particles in each layer is reduced to show good battery characteristics. Is 7 to 500 MPa. Note that the solid electrolyte layer and the active material layer may be compressed by pressing, and may be thinner than before pressing. When pressing is performed, the thickness of the solid electrolyte layer and the active material layer in the present invention may be such that the thickness after pressing is in the above range.

正極活物質層または負極活物質層のどちらに固体電解質層用スラリー組成物を塗布するかは特に限定されないが、使用する電極活物質の粒子径が大きい方の活物質層に固体電解質層用スラリー組成物を塗布することが好ましい。電極活物質の粒子径が大きいと、活物質層表面に凹凸が形成されるため、スラリー組成物を塗布することで、活物質層表面の凹凸を緩和することができる。そのため、固体電解質層を形成した電極と固体電解質層を形成しなかった電極とを貼り合わせて積層する際に、固体電解質層と電極との接触面積が大きくなり、界面抵抗を抑制することができる。   There is no particular limitation on whether the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer is coated with the slurry composition for the solid electrolyte layer, but the solid electrolyte layer slurry is applied to the active material layer having the larger particle diameter of the electrode active material to be used. It is preferable to apply the composition. When the particle diameter of the electrode active material is large, irregularities are formed on the surface of the active material layer. Therefore, the irregularities on the surface of the active material layer can be reduced by applying the slurry composition. Therefore, when the electrode formed with the solid electrolyte layer and the electrode not formed with the solid electrolyte layer are bonded and laminated, the contact area between the solid electrolyte layer and the electrode is increased, and the interface resistance can be suppressed. .

得られた全固体二次電池素子を、電池形状に応じてそのままの状態又は巻く、折るなどして電池容器に入れ、封口して全固体二次電池が得られる。また、必要に応じてエキスパンドメタルや、ヒューズ、PTC素子などの過電流防止素子、リード板などを電池容器に入れ、電池内部の圧力上昇、過充放電の防止をする事もできる。電池の形状は、コイン型、ボタン型、シート型、円筒型、角形、扁平型など何れであってもよい。   The obtained all-solid-state secondary battery element is put into a battery container as it is or wound or folded according to the shape of the battery, and sealed to obtain an all-solid-state secondary battery. If necessary, an expanded metal, an overcurrent prevention element such as a fuse or a PTC element, a lead plate or the like can be placed in the battery container to prevent an increase in pressure inside the battery and overcharge / discharge. The shape of the battery may be any of a coin shape, a button shape, a sheet shape, a cylindrical shape, a square shape, a flat shape, and the like.

以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。各特性は、以下の方法により評価する。なお、本実施例における「部」および「%」は、特に断りのない限り、それぞれ、「質量部」および「質量%」である。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples. Each characteristic is evaluated by the following method. Note that “parts” and “%” in this example are “parts by mass” and “mass%”, respectively, unless otherwise specified.

<固体電解質層の厚さ測定>
JIS K5600−1−7:1999に準じて、プレス後の全固体二次電池固体電解質層断面を走査型電子顕微鏡(日立ハイテクフィールディング社製 S−4700)を用いて5000倍で電解質層膜厚をランダムに10点計測し、その平均値から算出した。
<Measurement of thickness of solid electrolyte layer>
According to JIS K5600-1-7: 1999, the cross-section of the solid electrolyte layer of the all-solid-state secondary battery after pressing is set to 5000 times by using a scanning electron microscope (S-4700, manufactured by Hitachi High-Tech Fielding Co., Ltd.). Ten points were randomly measured and calculated from the average value.

<粒子径測定>
JIS Z8825−1:2001に準じて、レーザー解析装置(島津製作所社製 レーザー回折式粒度分布測定装置 SALD−3100)により粒子径を測定した。
<Particle size measurement>
In accordance with JIS Z8825-1: 2001, the particle size was measured with a laser analyzer (Laser diffraction particle size distribution analyzer SALD-3100 manufactured by Shimadzu Corporation).

<電池特性:出力特性>
5セルの全固体二次電池を0.1Cの定電流法によって4.3Vまで充電しその後0.1Cにて3.0Vまで放電し、0.1C放電容量aを求めた。その後0.1Cにて4.3Vまで充電しその後10Cにて3.0Vまで放電し10C放電容量bを求めた。5セルの平均値を測定値とし、10C放電容量bと0.1C放電容量aの電気容量の比(b/a(%))で表される容量保持率を求めた。
<Battery characteristics: Output characteristics>
A 5-cell all solid state secondary battery was charged to 4.3 V by a constant current method of 0.1 C, and then discharged to 3.0 V at 0.1 C to obtain a 0.1 C discharge capacity a. Thereafter, the battery was charged to 4.3 V at 0.1 C, and then discharged to 3.0 V at 10 C to obtain a 10 C discharge capacity b. Using the average value of the five cells as a measured value, the capacity retention represented by the ratio (b / a (%)) of the electric capacity between 10C discharge capacity b and 0.1C discharge capacity a was determined.

<電池特性:充放電サイクル特性>
得られた全固体二次電池を用いて、それぞれ25℃ で0.5Cの定電流定電圧充電法という方式で、4.2Vになるまで定電流で充電、その後定電圧で充電し、また0.5Cの定電流で3.0Vまで放電する充放電サイクルを行った。充放電サイクルは50サイクルまで行い、初期放電容量に対する50サイクル目の放電容量の比を容量維持率として求めた。この値が大きいほど繰り返し充放電による容量減が少ない、すなわち、内部抵抗が小さいことにより活物質、バインダーの劣化が抑制でき、充放電サイクル特性に優れることを示す。
<Battery characteristics: Charging / discharging cycle characteristics>
Using the obtained all-solid-state secondary battery, the battery was charged at a constant current until it reached 4.2 V by a method of constant current constant voltage charging at 25 ° C. and 0.5 C, and then charged at a constant voltage. A charge / discharge cycle was carried out to discharge to 3.0 V at a constant current of 5 C. The charge / discharge cycle was performed up to 50 cycles, and the ratio of the discharge capacity at the 50th cycle to the initial discharge capacity was determined as the capacity retention rate. The larger the value, the smaller the capacity loss due to repeated charging / discharging, that is, the smaller the internal resistance, so that the deterioration of the active material and the binder can be suppressed, and the charge / discharge cycle characteristics are excellent.

(実施例1)
<ゲル構造を有するポリマーの製造>
攪拌機付きガラス容器に、エチルアクリレート55部、ブチルアクリレート45部、架橋剤としてのエチレングリコールジメタクリレート1部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部、イオン交換水150部、および、重合開始剤としての過硫酸カリウム0.5部を添加し、十分に攪拌した後、70℃に加温して重合を開始した。重合転化率が96%になった時点で冷却を開始し反応を停止して、ゲル構造を有するポリマーの水分散液を得た。
そして、得られた水分散液に10wt%のNaOH水溶液を用いてpHを7に調整した。
Example 1
<Production of polymer having gel structure>
In a glass container with a stirrer, 55 parts of ethyl acrylate, 45 parts of butyl acrylate, 1 part of ethylene glycol dimethacrylate as a crosslinking agent, 1 part of sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier, 150 parts of ion-exchanged water, and as a polymerization initiator After adding 0.5 parts of potassium persulfate and stirring sufficiently, the mixture was heated to 70 ° C. to initiate polymerization. When the polymerization conversion rate reached 96%, cooling was started and the reaction was stopped to obtain an aqueous dispersion of a polymer having a gel structure.
And pH was adjusted to 7 using 10 wt% NaOH aqueous solution to the obtained aqueous dispersion.

得られたポリマーの水分散液を、PTFE製シャーレを用いて乾燥させて、フィルムを作製した。得られたフィルムをTHFに24時間浸漬したのち、200メッシュのSUS金網で濾過した。濾過後の金網を100℃で1時間乾燥し、金網の重量増加分のフィルムの重量で割った値をゲル分率とすると、ゲル分率は95wt%であった。   The obtained aqueous dispersion of polymer was dried using a petri dish made of PTFE to produce a film. The obtained film was immersed in THF for 24 hours and then filtered through a 200 mesh SUS wire mesh. The filtered wire mesh was dried at 100 ° C. for 1 hour, and the value obtained by dividing the weight of the wire mesh by the weight of the film was the gel fraction, and the gel fraction was 95 wt%.

重合反応終了後、pHを7に調整したポリマーの水分散液に対しては、未反応単量体及び溶媒を水から有機溶媒に交換するため、キシレンをポリマーの固形分100質量部に対して500質量部添加して加熱減圧蒸留を行い、ゲル構造を有するポリマーのキシレン分散体を得た。   After the completion of the polymerization reaction, for the polymer aqueous dispersion whose pH is adjusted to 7, xylene is added to 100 parts by mass of the solid content of the polymer in order to exchange the unreacted monomer and solvent from water to an organic solvent. 500 parts by mass was added and distillation under reduced pressure was performed to obtain a xylene dispersion of a polymer having a gel structure.

<ゲル構造を有しないポリマーの製造>
攪拌機付き5MPa耐圧容器に、エチルアクリレート55部、ブチルアクリレート45部、乳化剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部、イオン交換水150部、および、重合開始剤としての過硫酸カリウム0.5部を添加し、十分に攪拌した後、70℃に加温して重合を開始した。重合転化率が97%になった時点で冷却を開始し反応を停止して、ポリマーの水分散液を得た。
そして、得られた水分散液に10wt%のNaOH水溶液を用いてpHを7に調整した。
<Production of polymer having no gel structure>
To a 5 MPa pressure vessel with a stirrer, 55 parts of ethyl acrylate, 45 parts of butyl acrylate, 1 part of sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier, 150 parts of ion-exchanged water, and 0.5 part of potassium persulfate as a polymerization initiator are added After sufficiently stirring, the polymerization was started by heating to 70 ° C. When the polymerization conversion rate reached 97%, cooling was started and the reaction was stopped to obtain an aqueous dispersion of polymer.
And pH was adjusted to 7 using 10 wt% NaOH aqueous solution to the obtained aqueous dispersion.

次いで、未反応単量体及び溶媒を水から有機溶媒に交換するため、キシレンをポリマーの固形分100質量部に対して500質量部添加して加熱減圧蒸留を行い、ゲル構造を有しないポリマーのキシレン溶液を得た。     Next, in order to exchange the unreacted monomer and the solvent from water to an organic solvent, 500 parts by mass of xylene is added to 100 parts by mass of the solid content of the polymer, and heating and vacuum distillation is performed. A xylene solution was obtained.

<正極活物質層用スラリー組成物の製造>
正極活物質としてコバルト酸リチウム(平均粒子径:11.5μm)100部と、固体電解質粒子としてLi2SとP25とからなる硫化物ガラス(Li2S/P25=70 mol%/30mol%、粒子径が0.1μm以上、1.0μm未満の割合が35%、粒子径が1.0μm以上、20μm未満の割合が65%、平均粒子径が2.2μm)150部と、導電剤としてアセチレンブラック13部と、正極用バインダーとして上述のゲル構造を有するポリマーのキシレン溶液を固形分相当で2部と、ゲル構造を有しないポリマーのキシレン溶液を固形分相当で1部とを加え、さらに有機溶媒としてキシレンで固形分濃度78%に調整した後にプラネタリーミキサーで60分混合した。さらにキシレンで固形分濃度74%に調整した後に10分間混合して正極活物質層用スラリー組成物を調製した。
<Manufacture of slurry composition for positive electrode active material layer>
Sulfide glass (Li 2 S / P 2 S 5 = 70 mol) composed of 100 parts of lithium cobaltate (average particle size: 11.5 μm) as the positive electrode active material and Li 2 S and P 2 S 5 as the solid electrolyte particles. % / 30 mol%, the particle diameter is 0.1 μm or more, the ratio of less than 1.0 μm is 35%, the particle diameter is 1.0 μm or more, the ratio of less than 20 μm is 65%, the average particle diameter is 2.2 μm) and 150 parts 13 parts of acetylene black as a conductive agent, 2 parts of a xylene solution of a polymer having the above-described gel structure as a positive electrode binder, and 1 part of a xylene solution of a polymer not having a gel structure corresponding to a solid part After adjusting the solid content concentration to 78% with xylene as an organic solvent, the mixture was mixed for 60 minutes with a planetary mixer. Further, the solid content concentration was adjusted to 74% with xylene, and then mixed for 10 minutes to prepare a slurry composition for a positive electrode active material layer.

<負極活物質層用スラリー組成物の製造>
負極活物質としてグラファイト(平均粒子径:20μm)100部と、固体電解質粒子としてLi2SとP25とからなる硫化物ガラス(Li2S/P25=70mol%/30mol%、粒子径が0.1μm以上、1.0μm未満の割合が35%、粒子径が1.0μm以上、20μm未満の割合が65%、平均粒子径が2.2μm)50部と、負極用バインダーとして上述のゲル構造を有するポリマーのキシレン溶液を固形分相当で2部と、ゲル構造を有しないポリマーのキシレン溶液を固形分相当で1部とを加え、さらに有機溶媒としてキシレンを加えて固形分濃度60%に調整した後にプラネタリーミキサーで混合して負極活物質層用スラリー組成物を調製した。
<Manufacture of slurry composition for negative electrode active material layer>
Sulfide glass (Li 2 S / P 2 S 5 = 70 mol% / 30 mol%) composed of 100 parts of graphite (average particle size: 20 μm) as a negative electrode active material and Li 2 S and P 2 S 5 as solid electrolyte particles, As a negative electrode binder, 50 parts of particles having a particle diameter of 0.1 μm or more and less than 1.0 μm are 35%, the particle diameter is 1.0 μm or more and the ratio of less than 20 μm is 65%, and the average particle diameter is 2.2 μm. Add 2 parts of the xylene solution of the polymer having the above gel structure corresponding to the solid content, 1 part of the xylene solution of the polymer not having the gel structure corresponding to the solid content, and further add xylene as the organic solvent to obtain a solid content concentration. After adjusting to 60%, it was mixed with a planetary mixer to prepare a slurry composition for a negative electrode active material layer.

<固体電解質層用スラリー組成物の製造>
固体電解質粒子として、Li2SとP25とからなる硫化物ガラス(Li2S/P25=70mol%/30mol%、粒子径が0.1μm以上、1.0μm未満の割合が35%、1.0μm以上、20μm未満の割合が65%、平均粒子径が2.2μm)100部と、バインダーとして上述のゲル構造を有するポリマーのキシレン溶液を固形分相当で2部と、ゲル構造を有しないポリマーのキシレン溶液を固形分相当で1部とを加え、さらに有機溶媒としてキシレンを加えて固形分濃度30%に調整した後にプラネタリーミキサーで混合して固体電解質層用スラリー組成物を調製した。
<Manufacture of slurry composition for solid electrolyte layer>
As a solid electrolyte particle, a sulfide glass composed of Li 2 S and P 2 S 5 (Li 2 S / P 2 S 5 = 70 mol% / 30 mol%, the particle diameter is 0.1 μm or more and less than 1.0 μm) 35%, a ratio of 1.0 μm or more and less than 20 μm is 65%, and the average particle size is 2.2 μm) and 100 parts of a xylene solution of the polymer having the gel structure described above as a binder in a solid content equivalent of 2 parts A solid electrolyte layer slurry composition is prepared by adding 1 part of a xylene solution of a polymer having no structure corresponding to the solid content, further adding xylene as an organic solvent to adjust the solid content concentration to 30%, and mixing with a planetary mixer. Was prepared.

<全固体二次電池の製造>
集電体表面に上記正極活物質層用スラリー組成物を塗布し、乾燥(110℃、20分)させて厚さが50μmの正極活物質層を形成して正極を製造した。また、別の集電体表面に上記負極活物質層用スラリー組成物を塗布し、乾燥(110℃、20分)させて厚さが30μmの負極活物質層を形成して負極を製造した。
<Manufacture of all-solid-state secondary batteries>
The positive electrode active material layer slurry composition was applied to the current collector surface and dried (110 ° C., 20 minutes) to form a positive electrode active material layer having a thickness of 50 μm to produce a positive electrode. Further, the negative electrode active material layer slurry composition was applied to another current collector surface and dried (110 ° C., 20 minutes) to form a negative electrode active material layer having a thickness of 30 μm to produce a negative electrode.

次いで、上記正極活物質層の表面に、上記固体電解質層用スラリー組成物を塗布し、乾燥(110℃、10分)させて厚さが11μmの固体電解質層を形成した。   Next, the solid electrolyte layer slurry composition was applied to the surface of the positive electrode active material layer and dried (110 ° C., 10 minutes) to form a solid electrolyte layer having a thickness of 11 μm.

正極活物質層の表面に積層された固体電解質層と、上記負極の負極活物質層とを貼り合わせ、プレスして全固体二次電池を得た。プレス後の全固体二次電池の固体電解質層の厚さは9μmであった。この電池を用いて出力特性及び充放電サイクル特性を評価した。結果を表1に示す。   The solid electrolyte layer laminated | stacked on the surface of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer of the said negative electrode were bonded together, and it pressed, and obtained the all-solid-state secondary battery. The thickness of the solid electrolyte layer of the all-solid secondary battery after pressing was 9 μm. Using this battery, output characteristics and charge / discharge cycle characteristics were evaluated. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
以下で得られた固体電解質層用スラリー組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様に全固体二次電池を製造し、評価を行った。なお、プレス後の全固体二次電池の固体電解質層の厚さは7μmであった。結果を表1に示す。
(Example 2)
An all-solid secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the slurry composition for a solid electrolyte layer obtained below was used. In addition, the thickness of the solid electrolyte layer of the all-solid-state secondary battery after pressing was 7 μm. The results are shown in Table 1.

<固体電解質層用スラリー組成物の製造>
固体電解質粒子としてLi2SとP25とからなる硫化物ガラス(Li2S/P25=70mol%/30mol%、粒子径が0.1μm以上、1.0μm未満の割合が15%、1.0μm以上、20μm未満の割合が85%、平均粒子径が3.5μm)100部と、バインダーとして実施例1のゲル構造を有するポリマーのキシレン溶液を固形分相当で2部と、ゲル構造を有しないポリマーのキシレン溶液を固形分相当で1部とを加え、さらに有機溶媒としてキシレンを加えて固形分濃度30%に調整した後にプラネタリーミキサーで混合して実施例2の固体電解質層用スラリー組成物を調製した。固体電解質層用スラリー組成物の粘度は、100mPa・sであった。
<Manufacture of slurry composition for solid electrolyte layer>
As a solid electrolyte particle, a sulfide glass composed of Li 2 S and P 2 S 5 (Li 2 S / P 2 S 5 = 70 mol% / 30 mol%, a particle diameter of 0.1 μm or more and less than 1.0 μm is 15%. %, 1.0 μm or more, a ratio of less than 20 μm is 85%, and the average particle size is 3.5 μm) 100 parts, and xylene solution of the polymer having the gel structure of Example 1 as a binder as 2 parts in solids, The solid electrolyte of Example 2 was prepared by adding 1 part of a xylene solution of a polymer having no gel structure corresponding to the solid content, further adding xylene as an organic solvent to adjust the solid content concentration to 30%, and mixing with a planetary mixer. A slurry composition for the layer was prepared. The viscosity of the solid electrolyte layer slurry composition was 100 mPa · s.

(実施例3)
以下で得られた固体電解質用スラリー組成物を用い、全固体二次電池の製造において、厚さが18μmの固体電解質層を形成したこと以外は、実施例1と同様に全固体二次電池を製造し、評価を行った。なお、プレス後の全固体二次電池の固体電解質層の厚さは14μmであった。結果を表1に示す。
(Example 3)
The all-solid-state secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the solid electrolyte layer having a thickness of 18 μm was formed in the production of the all-solid-state secondary battery using the slurry composition for solid electrolyte obtained below. Manufactured and evaluated. In addition, the thickness of the solid electrolyte layer of the all-solid-state secondary battery after pressing was 14 μm. The results are shown in Table 1.

<固体電解質層用スラリー組成物の製造>
固体電解質粒子としてLi2SとP25とからなる硫化物ガラス(Li2S/P25=70mol%/30mol%、粒子径が0.1μm以上、1.0μm未満の割合が20%、1.0μm以上、20μm未満の割合が80%、平均粒子径が3.3μm)100部と、バインダーとして実施例1のゲル構造を有するポリマーのキシレン溶液を固形分相当で2部と、ゲル構造を有しないポリマーのキシレン溶液を固形分相当で5部とを加え、さらに有機溶媒としてキシレンを加えて固形分濃度35%に調整した後にプラネタリーミキサーで混合して実施例3の固体電解質層用スラリー組成物を調製した。
<Manufacture of slurry composition for solid electrolyte layer>
Sulfide glass composed of Li 2 S and P 2 S 5 as solid electrolyte particles (Li 2 S / P 2 S 5 = 70 mol% / 30 mol%, the ratio of particle diameter is 0.1 μm or more and less than 1.0 μm is 20 %, 1.0 μm or more, less than 20 μm is 80%, average particle size is 3.3 μm) and 100 parts of a xylene solution of the polymer having the gel structure of Example 1 as a binder, corresponding to a solid content of 2 parts, The solid electrolyte of Example 3 was prepared by adding 5 parts of a xylene solution of a polymer having no gel structure corresponding to the solid content, further adding xylene as an organic solvent to adjust the solid content concentration to 35%, and mixing with a planetary mixer. A slurry composition for the layer was prepared.

(実施例4)
ゲル構造を有するポリマーの製造において、モノマーを2−エチルヘキシルアクリレート70部およびスチレン30部に変更したこと以外は実施例1同様にゲル構造を有するポリマーを製造した。なお、このポリマーのゲル分率は93wt%であった。また、固体電解質層用スラリー組成物の製造において、バインダーとして、このゲル構造を有するポリマーのキシレン溶液を固形分相当で2部と、実施例1に用いたものと同様のゲル構造を有しないポリマーのキシレン溶液を固形分相当で1部とを用いたこと以外は実施例3と同様に固体電解質層用スラリー組成物を調整した。得られた固体電解質層用スラリー組成物を用いて、実施例3と同様に全固体二次電池を製造し、評価を行った。なお、プレス後の全固体二次電池の固体電解質層の厚さは12μmであった。結果を表1に示す。
(Example 4)
In the production of the polymer having a gel structure, a polymer having a gel structure was produced in the same manner as in Example 1 except that the monomer was changed to 70 parts of 2-ethylhexyl acrylate and 30 parts of styrene. The gel fraction of this polymer was 93 wt%. In addition, in the production of the slurry composition for a solid electrolyte layer, as a binder, a polymer having no gel structure similar to that used in Example 1, with 2 parts of the xylene solution of the polymer having the gel structure corresponding to the solid content. A slurry composition for a solid electrolyte layer was prepared in the same manner as in Example 3 except that 1 part of the xylene solution was used corresponding to the solid content. Using the obtained slurry composition for a solid electrolyte layer, an all-solid secondary battery was produced in the same manner as in Example 3 and evaluated. In addition, the thickness of the solid electrolyte layer of the all-solid-state secondary battery after pressing was 12 μm. The results are shown in Table 1.

(実施例5)
固体電解質層用スラリー組成物の製造において、バインダーとして、実施例4に用いたものと同様のゲル構造を有するポリマーのキシレン溶液を固形分相当で2部と、実施例1に用いたものと同様のゲル構造を有しないポリマーのキシレン溶液を固形分相当で3部とを用いたこと以外は実施例4と同様に固体電解質層用スラリー組成物を調整した。得られた固体電解質層用スラリー組成物を用いて、実施例4と同様に全固体二次電池を製造し、評価を行った。なお、プレス後の全固体二次電池の固体電解質層の厚さは11μmであった。結果を表1に示す。
(Example 5)
In the production of the slurry composition for the solid electrolyte layer, as a binder, xylene solution of a polymer having a gel structure similar to that used in Example 4 is equivalent to 2 parts in solid content, which is the same as that used in Example 1 A slurry composition for a solid electrolyte layer was prepared in the same manner as in Example 4 except that 3 parts of a xylene solution of a polymer having no gel structure was used in an amount corresponding to the solid content. Using the obtained slurry composition for a solid electrolyte layer, an all-solid secondary battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 4. In addition, the thickness of the solid electrolyte layer of the all-solid-state secondary battery after pressing was 11 μm. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
固体電解質層用スラリー組成物の製造において、バインダーとして、ゲル構造を有するポリマーを使用せず、ゲル構造を有しないポリマーのみを固形分相当で7部使用したこと以外は、実施例1と同様に固体電解質層用スラリー組成物を調整した。得られた固体電解質層用スラリー組成物を用いて、実施例1と同様に全固体二次電池を製造し、評価を行った。なお、プレス後の全固体二次電池の固体電解質層の厚さは18μmであった。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
In the production of the slurry composition for the solid electrolyte layer, as in Example 1, except that the polymer having a gel structure was not used as the binder and only 7 parts of the polymer having no gel structure was used corresponding to the solid content. A slurry composition for a solid electrolyte layer was prepared. Using the obtained slurry composition for a solid electrolyte layer, an all-solid secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 and evaluated. In addition, the thickness of the solid electrolyte layer of the all-solid-state secondary battery after pressing was 18 μm. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
固体電解質層用スラリー組成物の製造において、固体電解質粒子として、Li2SとP25とからなる硫化物ガラス(Li2S/P25=70mol%/30mol%、粒子径が0.1μm以上、1.0μm未満の割合が0%、1.0μm以上、20μm未満の割合が100%、平均粒子径が16μm)100部を使用したこと以外は、実施例1と同様に固体電解質層用スラリー組成物を調整した。得られた固体電解質層用スラリー組成物を用いて、実施例1と同様に全固体二次電池を製造し、評価を行った。なお、プレス後の全固体二次電池の固体電解質層の厚さは25μmであった。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
In the production of the slurry composition for the solid electrolyte layer, as the solid electrolyte particles, sulfide glass composed of Li 2 S and P 2 S 5 (Li 2 S / P 2 S 5 = 70 mol% / 30 mol%, particle diameter is 0) The solid electrolyte was the same as in Example 1 except that 100 parts of 0.1 μm or more and less than 1.0 μm was 0%, 1.0 μm or more and less than 20 μm was 100%, and the average particle size was 16 μm. A slurry composition for the layer was prepared. Using the obtained slurry composition for a solid electrolyte layer, an all-solid secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 and evaluated. In addition, the thickness of the solid electrolyte layer of the all-solid-state secondary battery after pressing was 25 μm. The results are shown in Table 1.

(比較例3)
固体電解質層用スラリー組成物の製造において、固体電解質粒子として、Li2SとP25とからなる硫化物ガラス(Li2S/P25=70mol%/30mol%、粒子径が0.1μm以上、1.0μm未満の割合が100%、1.0μm以上、20μm未満の割合が0%、平均粒子径が0.7μm)100部を用いたこと、バインダーとして上述のゲル構造を有するポリマーのキシレン溶液を固形分相当で1部と、ゲル構造を有しないポリマーのキシレン溶液を固形分相当で7部とを用いたこと以外は、実施例1と同様に固体電解質層用スラリー組成物を調整した。得られた固体電解質層用スラリー組成物を用いて、実施例1と同様に全固体二次電池を製造し、評価を行った。なお、プレス後の全固体二次電池の固体電解質層の厚さは7μmであった。結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
In the production of the slurry composition for the solid electrolyte layer, as the solid electrolyte particles, sulfide glass composed of Li 2 S and P 2 S 5 (Li 2 S / P 2 S 5 = 70 mol% / 30 mol%, particle diameter is 0) (1 μm or more, less than 1.0 μm is 100%, 1.0 μm or more, less than 20 μm is 0%, average particle size is 0.7 μm) A slurry composition for a solid electrolyte layer as in Example 1, except that 1 part of the xylene solution of the polymer was used in an amount corresponding to the solid content and 7 parts of the xylene solution of the polymer having no gel structure was used in an amount equivalent to the solid content. Adjusted. Using the obtained slurry composition for a solid electrolyte layer, an all-solid secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 and evaluated. In addition, the thickness of the solid electrolyte layer of the all-solid-state secondary battery after pressing was 7 μm. The results are shown in Table 1.

Figure 0006459691
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表1に示すように、正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、これらの正負極活物質層間に固体電解質層とを有する全固体二次電池であって、前記固体電解質層の厚さが、2〜20μmであり、前記固体電解質層は、粒子径が0.1μm以上、1.0μm未満の粒子を10〜40wt%、粒子径が1.0μm以上、20μm未満の粒子を60〜90wt%含む固体電解質粒子と、ゲル構造を有するポリマーを含むバインダーとを含有する全固体二次電池は、出力特性および充放電サイクル特性のいずれもが良好であった。   As shown in Table 1, an all-solid-state secondary battery having a positive electrode having a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode active material layer, and a solid electrolyte layer between these positive and negative electrode active material layers, The thickness of the electrolyte layer is 2 to 20 μm, and the solid electrolyte layer has a particle size of 10 to 40 wt% of particles of 0.1 μm or more and less than 1.0 μm, and a particle size of 1.0 μm or more and less than 20 μm. The all-solid-state secondary battery containing solid electrolyte particles containing 60 to 90 wt% of particles and a binder containing a polymer having a gel structure was excellent in both output characteristics and charge / discharge cycle characteristics.

Claims (4)

正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、これらの正負極活物質層間に固体電解質層とを有する全固体二次電池であって、
前記固体電解質層の厚さが、2〜20μmであり、
前記固体電解質層は、粒子径が0.1μm以上、1.0μm未満の粒子を10〜40wt%、粒子径が1.0μm以上、20μm未満の粒子を60〜90wt%含む固体電解質粒子と、
ゲル構造を有するポリマーを含むバインダーと
を含有する、全固体二次電池。
An all-solid secondary battery having a positive electrode having a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode active material layer, and a solid electrolyte layer between these positive and negative electrode active material layers,
The thickness of the solid electrolyte layer is 2 to 20 μm,
The solid electrolyte layer has a particle diameter of 0.1 μm or more and less than 1.0 μm, 10 to 40 wt%, a particle diameter of 1.0 μm or more and less than 20 μm, and 60 to 90 wt% of solid electrolyte particles,
An all solid state secondary battery comprising a binder containing a polymer having a gel structure.
前記固体電解質粒子が、Li2SとP25とからなる硫化物ガラスである請求項1に記載の全固体二次電池。 The all-solid-state secondary battery according to claim 1, wherein the solid electrolyte particles are sulfide glass composed of Li 2 S and P 2 S 5 . 前記バインダーは、前記ゲル構造を有するポリマーを10〜90wt%含む請求項1または2に記載の全固体二次電池。   The all-solid-state secondary battery according to claim 1, wherein the binder contains 10 to 90 wt% of the polymer having the gel structure. 前記ゲル構造を有するポリマーが、アクリレート系ポリマーである請求項1〜3の何れかに記載の全固体二次電池。   The all-solid-state secondary battery according to claim 1, wherein the polymer having a gel structure is an acrylate polymer.
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