JP6575109B2 - Lithium ion conductor, electrode, battery, manufacturing method thereof, and electronic device - Google Patents

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Description

本技術は、リチウムイオン伝導体、電極、電池およびその製造方法、ならびに電子機器に関する。   The present technology relates to a lithium ion conductor, an electrode, a battery, a manufacturing method thereof, and an electronic device.

無機固体電解質は、安全性に優れ、環境への負荷も少ない材料であるため、全固体電池への適用が期待されている。現在、電池へ適用可能と考えられているリチウムイオン伝導性の固体電解質としては、リン酸チタン酸リチウムがある。   An inorganic solid electrolyte is a material that is excellent in safety and has a low environmental impact, and is expected to be applied to an all-solid battery. A lithium ion conductive solid electrolyte currently considered to be applicable to batteries is lithium phosphate titanate.

例えば特許文献1では、リン酸チタン酸リチウムとして以下の式で平均組成が表されるものが提案されている。
Li1+xM1xTi2-x(PO43
(式中、M1はアルミニウム(Al)、スカンジウム(Sc)、インジウム(In)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、ガリウム(Ga)、イットリウム(Y)、およびランタン(La)からなる群から選択される少なくとも1種を表す。xの値は、0≦x≦2.0の範囲内である。)
For example, Patent Document 1 proposes a lithium phosphate titanate whose average composition is represented by the following formula.
Li 1 + x M1 x Ti 2-x (PO 4 ) 3
Wherein M1 is from the group consisting of aluminum (Al), scandium (Sc), indium (In), iron (Fe), chromium (Cr), gallium (Ga), yttrium (Y), and lanthanum (La). Represents at least one selected, the value of x is in the range of 0 ≦ x ≦ 2.0.)

特開2009−181807号公報JP 2009-181807 A

しかしながら、リン酸チタン酸リチウムは焼結温度が高いため、リン酸チタン酸リチウムの焼結工程において電池特性の低下を招く虞がある。   However, since lithium phosphate titanate has a high sintering temperature, there is a possibility that battery characteristics are deteriorated in the sintering process of lithium phosphate titanate.

本技術の目的は、低温焼結可能なリチウムイオン伝導体、電極、電池およびその製造方法、ならびに電子機器を提供することにある。   An object of the present technology is to provide a lithium ion conductor that can be sintered at a low temperature, an electrode, a battery, a manufacturing method thereof, and an electronic apparatus.

上述の課題を解決するために、第1の技術は、iO2、B23およびP25のうち1種以上と、Li2Oとからなり、Li2Oの含有量が20mol%以上75mol%以下であるリチウムイオン伝導体である。 To solve the problems described above, the first technique consists of a least one of S iO 2, B 2 O 3 and P 2 O 5, and Li 2 O, the content of Li 2 O 20 mol It is a lithium ion conductor that is not less than 75% and not more than 75 mol%.

第2の技術は、上記リチウムイオン伝導体と、活物質とを含む電極である。   The second technique is an electrode including the lithium ion conductor and an active material.

第3の技術は、正極と、負極と、電解質とを備え、負極、正極および電解質の少なくとも1つが、上記リチウムイオン伝導体を含んでいる電池である。   A third technique is a battery that includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, and at least one of the negative electrode, the positive electrode, and the electrolyte includes the lithium ion conductor.

第4の技術は、上記電池を備え、当該電池から電力の供給を受ける電子機器である。   A fourth technique is an electronic device that includes the battery and receives power supply from the battery.

第5の技術は、正極前駆体、固体電解質前駆体および負極前駆体を積層して積層体を形成し、積層体を600℃以下で焼成することを含み、正極前駆体、固体電解質前駆体および負極前駆体の少なくとも1つが、iO2、B23およびP25のうち1種以上と、Li2Oとからなるリチウムイオン伝導体を含み、Li2Oの含有量が20mol%以上75mol%以下である電池の製造方法である。 The fifth technique includes laminating a positive electrode precursor, a solid electrolyte precursor, and a negative electrode precursor to form a laminated body, and firing the laminated body at 600 ° C. or lower. The positive electrode precursor, the solid electrolyte precursor, and at least one of the negative electrode precursor, S iO 2, B 2 O 3 and P 2 and one or more of O 5, wherein the lithium ion conductor consisting of Li 2 O, 20mol% is the Li 2 O content This is a method for producing a battery of 75 mol% or less.

以上説明したように、本技術によれば、低温焼結可能なリチウムイオン伝導体を提供できる。   As described above, according to the present technology, a lithium ion conductor that can be sintered at a low temperature can be provided.

図1は、本技術の第2の実施形態に係る電池の一構成例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a battery according to the second embodiment of the present technology. 図2Aは、本技術の第2の実施形態の変形例に係る電池の一構成例を示す断面図である。図2Bは、本技術の第2の実施形態の他の変形例に係る電池の一構成例を示す断面図である。FIG. 2A is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a battery according to a modification of the second embodiment of the present technology. FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a battery according to another modification of the second embodiment of the present technology. 図3は、本技術の第3の実施形態に係る電子機器の一構成例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of an electronic device according to the third embodiment of the present technology. 図4Aは、実施例1−2の固体電解質層のコール−コールプロットを示すグラフである。図4Bは、実施例1−3の固体電解質層のコール−コールプロットを示すグラフである。FIG. 4A is a graph showing a Cole-Cole plot of the solid electrolyte layer of Example 1-2. FIG. 4B is a graph showing a Cole-Cole plot of the solid electrolyte layer of Example 1-3. 図5A、図5Bは、実施例2−1の固体電解質層のリチウムイオン伝導率の温度依存性を示すグラフである。5A and 5B are graphs showing the temperature dependence of the lithium ion conductivity of the solid electrolyte layer of Example 2-1. 図6Aは、焼成前のLi−Si−B−O系固体電解質粉末のX線回折スペクトルの測定結果を示すグラフである。図6Bは、焼成後のLi−Si−B−O系固体電解質粉末のX線回折スペクトルの測定結果を示すグラフである。FIG. 6A is a graph showing a measurement result of an X-ray diffraction spectrum of a Li—Si—B—O-based solid electrolyte powder before firing. FIG. 6B is a graph showing the measurement results of the X-ray diffraction spectrum of the Li—Si—B—O-based solid electrolyte powder after firing. 図7Aは、LiCoO2粉末のX線回折スペクトルの測定結果を示すグラフである。図7Bは、焼成後の正極合剤粉末(LiCoO2粉末とLi−Si−B−O系固体電解質粉末との混合粉末)のX線回折スペクトルの測定結果を示すグラフである。FIG. 7A is a graph showing a measurement result of an X-ray diffraction spectrum of LiCoO 2 powder. FIG. 7B is a graph showing the measurement results of the X-ray diffraction spectrum of the fired positive electrode mixture powder (mixed powder of LiCoO 2 powder and Li—Si—B—O-based solid electrolyte powder). 図8Aは、焼成前の正極合剤粉末(Li1.3Al0.3Ti1.7(PO)3粉末とLiMn24粉末との混合粉末)のX線回折スペクトルの測定結果を示すグラフである。図8Bは、焼成後の正極合剤粉末(Li1.3Al0.3Ti1.7(PO)3粉末とLiMn24粉末との混合粉末)のX線回折スペクトルの測定結果を示すグラフである。FIG. 8A is a graph showing the measurement results of the X-ray diffraction spectrum of the positive electrode mixture powder (mixed powder of Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO) 3 powder and LiMn 2 O 4 powder) before firing. FIG. 8B is a graph showing the measurement result of the X-ray diffraction spectrum of the positive electrode mixture powder (Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO) 3 powder and LiMn 2 O 4 powder mixed powder) after firing. 図9Aは、実施例4−1の負極の熱重量分析の結果を示すグラフである。図9Bは、実施例4−1の負極の熱機械分析の結果を示すグラフである。FIG. 9A is a graph showing the results of thermogravimetric analysis of the negative electrode of Example 4-1. FIG. 9B is a graph showing the results of thermomechanical analysis of the negative electrode of Example 4-1. 図10Aは、比較例4−1の負極の熱重量分析の結果を示すグラフである。図10Bは、比較例4−1の負極の熱機械分析の結果を示すグラフである。FIG. 10A is a graph showing the results of thermogravimetric analysis of the negative electrode of Comparative Example 4-1. FIG. 10B is a graph showing the results of thermomechanical analysis of the negative electrode of Comparative Example 4-1. 図11Aは、焼成前の負極グリーンシートのSEM像である。図11Bは、焼成後の負極グリーンシートのSEM像である。図11Cは、実施例5−1の全固体電池の充放電曲線を示すグラフである。FIG. 11A is an SEM image of the negative electrode green sheet before firing. FIG. 11B is an SEM image of the negative electrode green sheet after firing. FIG. 11C is a graph showing a charge / discharge curve of the all-solid-state battery of Example 5-1. 図12Aは、焼成前の正極グリーンシートのSEM像である。図12Bは、焼成後の正極グリーンシートのSEM像である。図12Cは、実施例6−1の全固体電池の充放電曲線を示すグラフである。FIG. 12A is an SEM image of the positive green sheet before firing. FIG. 12B is an SEM image of the positive electrode green sheet after firing. FIG. 12C is a graph showing a charge / discharge curve of the all-solid-state battery of Example 6-1.

本技術の実施形態について以下の順序で説明する。
1.第1の実施形態(リチウムイオン伝導体の例)
1.1 リチウムイオン伝導体の構成
1.2 リチウムイオン伝導体の製造方法
1.3 効果
1.4 変形例
2.第2の実施形態(電池の例)
2.1 電池の構成
2.2 電池の製造方法
2.3 効果
2.4 変形例
3.第3の実施形態(電子機器の例)
3.1 電子機器の構成
3.2 変形例
Embodiments of the present technology will be described in the following order.
1. First embodiment (example of lithium ion conductor)
1.1 Configuration of Lithium Ion Conductor 1.2 Method for Producing Lithium Ion Conductor 1.3 Effect 1.4 Modification 2 Second Embodiment (Example of Battery)
2.1 Battery Configuration 2.2 Battery Manufacturing Method 2.3 Effects 2.4 Modifications Third Embodiment (Example of Electronic Device)
3.1 Configuration of electronic device 3.2 Modification

<1 第1の実施形態>
[1.1 リチウムイオン伝導体の構成]
本技術の第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体は、粉末であり、Ge(ゲルマニウム)、Si(ケイ素)、B(ホウ素)およびP(リン)のうち1種以上と、Li(リチウム)と、O(酸素)とを含んでいる。具体的には、GeO2、SiO2、B23およびP25のうち1種以上と、Li2Oとを含んでいる。なお、リチウムイオン伝導体の形態は粉末に限定されるものではなく、薄膜やブロックであってもよい。
<1 First Embodiment>
[1.1 Structure of lithium ion conductor]
The lithium ion conductor according to the first embodiment of the present technology is a powder, and one or more of Ge (germanium), Si (silicon), B (boron), and P (phosphorus), and Li (lithium) And O (oxygen). Specifically, at least one of GeO 2 , SiO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 and Li 2 O are included. The form of the lithium ion conductor is not limited to powder, and may be a thin film or a block.

第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体は、電気化学デバイスに用いて好適なものである。電気化学デバイスは、基本的にはどのようなものであってもよいが、具体的には例えば、Liなどを用いる各種の電池、キャパシタ、ガスセンサ、Liイオンフィルタなどである。電池は、例えば一次電池、二次電池、空気電池、燃料電池などである。二次電池は、例えばリチウムイオン電池であり、第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体を固体電解質として使用することで全固体リチウムイオン電池を実現することができる。但し、第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体は、全固体電池および液系電池のいずれにも使用することができる。   The lithium ion conductor according to the first embodiment is suitable for use in an electrochemical device. The electrochemical device may be basically any device, and specifically, for example, various batteries using Li or the like, a capacitor, a gas sensor, a Li ion filter, or the like. The battery is, for example, a primary battery, a secondary battery, an air battery, a fuel cell, or the like. The secondary battery is, for example, a lithium ion battery, and an all solid lithium ion battery can be realized by using the lithium ion conductor according to the first embodiment as a solid electrolyte. However, the lithium ion conductor according to the first embodiment can be used for both an all-solid battery and a liquid battery.

第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体を電池に適用する場合、例えば、電池の固体電解質、結着剤または被覆剤として用いることができる。なお、第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体は、固体電解質、結着剤および被覆剤のうちの2以上の機能を有する材料として用いることも可能である。   When the lithium ion conductor according to the first embodiment is applied to a battery, it can be used as, for example, a solid electrolyte, a binder, or a coating agent of the battery. Note that the lithium ion conductor according to the first embodiment can be used as a material having two or more functions of a solid electrolyte, a binder, and a coating agent.

具体的には例えば、第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体を用いて固体電解質層を形成してもよいし、第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体を固体電解質および/または結着剤として電極または活物質層に含ませてもよい。   Specifically, for example, the solid electrolyte layer may be formed using the lithium ion conductor according to the first embodiment, or the lithium ion conductor according to the first embodiment may be formed as a solid electrolyte and / or a binder. You may make it contain in an electrode or an active material layer as an agent.

また、第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体を用いて、固体電解質層前駆体、電極層前駆体または活物質層前駆体としてのセラミックグリーンシート(以下単に「グリーンシート」という。)または圧粉体を形成してもよいし、固体電解質層、電極または活物質層としての焼結体を形成してもよい。   Further, using the lithium ion conductor according to the first embodiment, a ceramic green sheet (hereinafter simply referred to as “green sheet”) or pressure as a solid electrolyte layer precursor, an electrode layer precursor or an active material layer precursor. Powder may be formed, and a sintered body as a solid electrolyte layer, an electrode, or an active material layer may be formed.

また、第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体を電極活物質粒子の表面の少なくとも一部を被覆するため表面被覆剤として用いてもよい。この場合、電解液と電極活物質との反応を抑制することができる。例えば、LCO(LiCoO2)系、NCM(Li[NiMnCo]O2)などの正極活物質粒子の表面被覆剤として用いた場合には、それらの正極活物質粒子からの酸素放出を抑制することができる。 Moreover, you may use the lithium ion conductor which concerns on 1st Embodiment as a surface coating agent in order to coat | cover at least one part of the surface of electrode active material particle. In this case, the reaction between the electrolytic solution and the electrode active material can be suppressed. For example, when used as a surface coating agent for positive electrode active material particles such as LCO (LiCoO 2 ) and NCM (Li [NiMnCo] O 2 ), oxygen release from the positive electrode active material particles can be suppressed. it can.

また、硫黄系全固体電池において、電極活物質と硫黄系固体電解質の反応抑制のために、第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体を電極活物質粒子に表面被覆剤として用いてもよい。   In the sulfur-based all solid state battery, the lithium ion conductor according to the first embodiment may be used as a surface coating agent for the electrode active material particles in order to suppress the reaction between the electrode active material and the sulfur-based solid electrolyte.

また、第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体を電池用セパレータに添加する添加剤、または電池用セパレータの表面を被覆する被覆剤として用いてもよい。この場合、電池の安全性を向上することができる。   Further, the lithium ion conductor according to the first embodiment may be used as an additive for adding to the battery separator, or as a coating agent for coating the surface of the battery separator. In this case, the safety of the battery can be improved.

第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体は、例えば、非晶質(アモルファス)、結晶質、または非晶質と結晶質とが混在したものである。ここで、結晶質とは、単結晶のみならず、多数の結晶粒が集合した多結晶も含むものとする。結晶質とは、X線回折や電子線回折においてピークが観測されるなど、結晶学的に単結晶や多結晶である状態をいう。非晶質とは、X線回折や電子線回折においてハローが観測されるなど、結晶学的に非晶質である状態をいう。非晶質と結晶質とが混在したものとは、X線回折や電子線回折においてピークおよびハローが観測されるなど、結晶学的に非晶質と結晶質とが混在している状態をいう。   The lithium ion conductor according to the first embodiment is, for example, amorphous (amorphous), crystalline, or a mixture of amorphous and crystalline. Here, the crystalline includes not only a single crystal but also a polycrystal in which a large number of crystal grains are aggregated. Crystalline means a crystallographic state such as a single crystal or a polycrystal such as a peak observed in X-ray diffraction or electron beam diffraction. Amorphous means a state that is amorphous in terms of crystallography, such as halo observed in X-ray diffraction or electron beam diffraction. A mixture of amorphous and crystalline means a state in which amorphous and crystalline are mixed crystallographically, such as peaks and halos observed in X-ray diffraction and electron beam diffraction. .

第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体の焼結温度は、好ましくは600℃以下、より好ましくは300℃以上600℃以下、さらに好ましくは300℃以上500℃以下である。焼結温度が600℃以下であると、焼成工程(焼結工程)においてリチウムイオン伝導体と電極活物質とが反応して、不導体などの副生成物が形成されることを抑制できる。したがって、電池特性の低下を抑制できる。また、電極活物質の種類の選択幅が広がるので、電池設計の自由度を向上できる。焼結温度が500℃以下であると、負極活物質として炭素材料を用いることが可能となる。したがって、電池のエネルギー密度を向上できる。また、導電剤として炭素材料を用いることができるので、電極層または電極活物質層に良好な電子伝導パスを形成し、電極層または電極活物質層の伝導性を向上できる。一方、焼結温度が300℃以上であると、焼成工程(焼結工程)において、電極前駆体および/または固体電解質前駆体に含まれる、アクリル樹脂などの有機結着剤を焼失させることができる。   The sintering temperature of the lithium ion conductor according to the first embodiment is preferably 600 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or higher and 600 ° C. or lower, and further preferably 300 ° C. or higher and 500 ° C. or lower. It can suppress that a lithium ion conductor and an electrode active material react in a baking process (sintering process) as the sintering temperature is 600 degrees C or less, and by-products, such as a nonconductor, are formed. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in battery characteristics. Moreover, since the selection range of the kind of electrode active material is expanded, the freedom degree of battery design can be improved. When the sintering temperature is 500 ° C. or lower, a carbon material can be used as the negative electrode active material. Therefore, the energy density of the battery can be improved. In addition, since a carbon material can be used as the conductive agent, a favorable electron conduction path can be formed in the electrode layer or the electrode active material layer, and the conductivity of the electrode layer or the electrode active material layer can be improved. On the other hand, when the sintering temperature is 300 ° C. or higher, an organic binder such as an acrylic resin contained in the electrode precursor and / or the solid electrolyte precursor can be burned out in the firing step (sintering step). .

Li2Oの含有量は、20mol%以上75mol%以下、好ましくは25mol%を超え75mol%以下、より好ましくは30mol%以上75mol%以下、さらにより好ましくは40mol%以上75mol%以下、特に好ましくは50mol%以上75mol%以下である。リチウムイオン伝導体がGeO2を含む場合、このGeO2の含有量は、0mol%を超え80mol%以下であることが好ましい。リチウムイオン伝導体がSiO2を含む場合、このSiO2の含有量は、0mol%を超え70mol%以下であることが好ましい。リチウムイオン伝導体がB23を含む場合、このB23の含有量は、0mol%を超え60mol%以下であることが好ましい。リチウムイオン伝導体がP25を含む場合、このP25の含有量は、0mol%を超え50mol%以下であることが好ましい。なお、上記各酸化物の含有量は、リチウムイオン伝導体中における各酸化物の含有量であり、具体的には、GeO2、SiO2、B23およびP25のうち1種以上と、Li2Oとの合計量(mol)に対する各酸化物の含有量(mol)の割合を百分率(mol%)で示している。各酸化物の含有量は、誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP−AES)などを用いて測定することが可能である。 The content of Li 2 O is 20 mol% or more and 75 mol% or less, preferably more than 25 mol% and 75 mol% or less, more preferably 30 mol% or more and 75 mol% or less, still more preferably 40 mol% or more and 75 mol% or less, particularly preferably 50 mol%. % Or more and 75 mol% or less. If the lithium ion conductor containing GeO 2, the content of the GeO 2 is preferably less 80 mol% exceed 0 mol%. If the lithium ion conductor comprises SiO 2, the content of the SiO 2 is preferably at most 70 mol% exceed 0 mol%. If the lithium ion conductor comprises a B 2 O 3, the content of the B 2 O 3 is preferably not more than 60 mol% exceed 0 mol%. If the lithium ion conductor comprises a P 2 O 5, the content of the P 2 O 5 is preferably less 50 mol% exceed 0 mol%. The content of each oxide is the content of each oxide in a lithium ion conductor in, specifically, one of GeO 2, SiO 2, B 2 O 3 and P 2 O 5 The ratio of the content (mol) of each oxide to the total amount (mol) with Li 2 O is shown as a percentage (mol%). The content of each oxide can be measured using inductively coupled plasma emission spectroscopy (ICP-AES) or the like.

第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体は、必要に応じて添加元素をさらに含んでいてもよい。添加元素としては、例えば、Na(ナトリウム)、Mg(マグネシウム)、Al(アルミニウム)、K(カリウム)、Ca(カルシウム)、Ti(チタン)、V(バナジウム)、Cr、Mn(マンガン)、Fe、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Zn(亜鉛)、Ga、Se(セレン)、Rb(ルビジウム)、S(硫黄)、Y、Zr(ジルコニウム)、Nb(ニオブ)、Mo(モリブデン)、Ag(銀)、In(インジウム)、Sn(スズ)、Sb(アンチモン)、Cs(セシウム)、Ba(バナジウム)、Hf(ハフニウム)、Ta(タンタル)、W(タングステン)、Pb(鉛)、Bi(ビスマス)、Au(金)、La、Nd(ネオジム)およびEu(ユーロピウム)からなる群より選ばれる1種以上が挙げられる。第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体が、これらの添加元素からなる群より選ばれる1種以上を酸化物として含んでいてもよい。   The lithium ion conductor according to the first embodiment may further contain an additional element as necessary. Examples of the additive element include Na (sodium), Mg (magnesium), Al (aluminum), K (potassium), Ca (calcium), Ti (titanium), V (vanadium), Cr, Mn (manganese), and Fe. , Co (cobalt), Ni (nickel), Cu (copper), Zn (zinc), Ga, Se (selenium), Rb (rubidium), S (sulfur), Y, Zr (zirconium), Nb (niobium), Mo (molybdenum), Ag (silver), In (indium), Sn (tin), Sb (antimony), Cs (cesium), Ba (vanadium), Hf (hafnium), Ta (tantalum), W (tungsten), One or more selected from the group consisting of Pb (lead), Bi (bismuth), Au (gold), La, Nd (neodymium), and Eu (europium) can be mentioned. The lithium ion conductor according to the first embodiment may contain one or more selected from the group consisting of these additive elements as an oxide.

[1−2 リチウムイオン伝導体の製造方法]
以下、本技術の第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体の製造方法の一例について説明する。
[1-2 Lithium ion conductor production method]
Hereinafter, an example of the manufacturing method of the lithium ion conductor which concerns on 1st Embodiment of this technique is demonstrated.

まず、原料として、GeO2、SiO2、B23およびP25のうち1種以上と、Li2Oとを混合する。これらのGeO2、SiO2、B23、P25およびLi2Oの配合量は、例えば、上述のリチウムイオン伝導体中におけるこれらの材料の含有量と同様である。なお、原料として、必要に応じて上記添加元素またはその酸化物などをさらに混合しておよい。 First, Li 2 O is mixed as a raw material with at least one of GeO 2 , SiO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 . The blending amounts of these GeO 2 , SiO 2 , B 2 O 3 , P 2 O 5 and Li 2 O are, for example, the same as the content of these materials in the above-described lithium ion conductor. In addition, you may further mix the said additional element or its oxide as a raw material as needed.

次に、原料をガラス化することで、リチウムイオン伝導体を作製する。原料をガラス化する方法として、例えば、原料を融液まで溶融し、放冷する方法、融液を金属板などでプレスする方法、水銀中に投下する方法、ストリップ炉、スプラット急冷、ロール法(シングル、ツイン)の他に、メカニカルミリング法、ゾル−ゲル法、蒸着法、スパッタリング法、レーザーアブレーション法、PLD(パルスレーザーディポジッション)法、プラズマ法などが挙げられる。   Next, a lithium ion conductor is produced by vitrifying the raw material. As a method for vitrifying the raw material, for example, a method in which the raw material is melted to a melt and allowed to cool, a method in which the melt is pressed with a metal plate, a method in which the melt is dropped into mercury, a strip furnace, a splat quench, a roll method ( In addition to single and twin), mechanical milling method, sol-gel method, vapor deposition method, sputtering method, laser ablation method, PLD (pulse laser deposition) method, plasma method and the like can be mentioned.

次に、リチウムイオン伝導体を粉体化する。粉体化の方法としては、例えばメカノケミカル法などが挙げられる。以上により、目的とするリチウムイオン伝導体の粉末が得られる。   Next, the lithium ion conductor is pulverized. Examples of the powdering method include a mechanochemical method. As described above, the target lithium ion conductor powder is obtained.

[1.3 効果]
第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体の粉末は、GeO2、SiO2、B23およびP25のうち1種以上と、Li2Oとを含み、Li2Oの含有量が20mol%以上75mol%以下である。このため、第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体の粉末は、低温で焼結することができる。したがって、第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体を用いて電極を作製する場合、電極活物質とリチウムイオン伝導体との反応を抑制でき、電池特性の低下を抑制できる。また、電極活物質の種類の選択幅が広がるので、電池設計の自由度が高くなる。また、電池の製造工程における焼成温度(焼結温度)を低温にできるので、電池製造のコストを低減できる。
[1.3 Effect]
The powder of the lithium ion conductor according to the first embodiment includes at least one of GeO 2 , SiO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 and Li 2 O, and the content of Li 2 O Is 20 mol% or more and 75 mol% or less. For this reason, the powder of the lithium ion conductor according to the first embodiment can be sintered at a low temperature. Therefore, when producing an electrode using the lithium ion conductor which concerns on 1st Embodiment, reaction with an electrode active material and a lithium ion conductor can be suppressed, and the fall of a battery characteristic can be suppressed. Moreover, since the selection range of the type of electrode active material is expanded, the degree of freedom in battery design is increased. In addition, since the firing temperature (sintering temperature) in the battery manufacturing process can be lowered, the battery manufacturing cost can be reduced.

第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体は、無機固体電解質として用いることができる。無機固体電解質は、電位窓、Liイオン輸率および安全性(不燃性)などの点で有機固体電解質に比して優れている。   The lithium ion conductor according to the first embodiment can be used as an inorganic solid electrolyte. Inorganic solid electrolytes are superior to organic solid electrolytes in terms of potential window, Li ion transport number, safety (nonflammability), and the like.

[1.4 変形例]
リチウムイオン伝導体が、Ge、Si、BおよびPのうち2種以上、3種以上または4種全てと、Liと、Oとを含んでいてもよい。具体的には、GeO2、SiO2、B23およびP25のうち2種以上、3種以上または4種全てと、Li2Oとを含んでいてもよい。
[1.4 Modification]
The lithium ion conductor may contain two or more, three or more, or all four of Ge, Si, B, and P, Li, and O. Specifically, two or more, three or more, or all four of GeO 2 , SiO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 and Li 2 O may be included.

<2 第2の実施形態>
第2の実施形態では、上述の第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体の焼結体を固体電解質として正極、負極および固体電解質層に含む電池について説明する。
<2 Second Embodiment>
In the second embodiment, a battery including the sintered body of the lithium ion conductor according to the first embodiment described above as a solid electrolyte in a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte layer will be described.

[2.1 電池の構成]
本技術の第2の実施形態に係る電池は、いわゆるバルク型全固体電池であり、図2に示すように、正極11と負極12と固体電解質層13とを備え、固体電解質層13は正極11と負極12との間に設けられている。この電池は、電極反応物質であるLiの授受により電池容量が繰り返して得られる二次電池であり、リチウムイオンの吸蔵放出により負極の容量が得られるリチウムイオン二次電池であってもよいし、リチウム金属の析出溶解により負極の容量が得られるリチウム金属二次電池であってもよい。
[2.1 Battery configuration]
The battery according to the second embodiment of the present technology is a so-called bulk type all-solid battery, and includes a positive electrode 11, a negative electrode 12, and a solid electrolyte layer 13, as shown in FIG. And the negative electrode 12. This battery is a secondary battery obtained by repeatedly receiving and transferring Li, which is an electrode reactant, and may be a lithium ion secondary battery in which the capacity of the negative electrode is obtained by occlusion and release of lithium ions, It may be a lithium metal secondary battery in which the capacity of the negative electrode is obtained by precipitation dissolution of lithium metal.

(正極)
正極11は、1種類または2種類以上の正極活物質と、固体電解質とを含んでいる正極活物質層である。固体電解質が、結着剤としての機能を有していてもよい。正極11は、必要に応じて導電剤をさらに含んでいてもよい。正極11は、例えば、正極前駆体としてのグリーンシート(以下「正極グリーンシート」という。)の焼成体である。
(Positive electrode)
The positive electrode 11 is a positive electrode active material layer containing one or more positive electrode active materials and a solid electrolyte. The solid electrolyte may have a function as a binder. The positive electrode 11 may further include a conductive agent as necessary. The positive electrode 11 is, for example, a fired body of a green sheet (hereinafter referred to as “positive electrode green sheet”) as a positive electrode precursor.

正極活物質は、例えば、電極反応物質であるリチウムイオンを吸蔵放出可能な正極材料を含んでいる。この正極材料は、高いエネルギー密度が得られる観点から、リチウム含有化合物などであることが好ましいが、これに限定されるものではない。このリチウム含有化合物は、例えば、リチウムと遷移金属元素とを構成元素として含む複合酸化物(リチウム遷移金属複合酸化物)や、リチウムと遷移金属元素とを構成元素として含むリン酸化合物(リチウム遷移金属リン酸化合物)などである。中でも、遷移金属元素は、Co、Ni、MnおよびFeのいずれか1種類または2種類以上であることが好ましい。より高い電圧が得られるからである。   The positive electrode active material includes, for example, a positive electrode material capable of occluding and releasing lithium ions that are electrode reactants. The positive electrode material is preferably a lithium-containing compound or the like from the viewpoint of obtaining a high energy density, but is not limited thereto. This lithium-containing compound is, for example, a composite oxide (lithium transition metal composite oxide) containing lithium and a transition metal element as constituent elements, or a phosphate compound (lithium transition metal) containing lithium and a transition metal element as constituent elements. Phosphate compounds). Among them, the transition metal element is preferably one or more of Co, Ni, Mn, and Fe. This is because a higher voltage can be obtained.

リチウム遷移金属複合酸化物は、例えば、LixM1O2またはLiyM2O4などで表されるものである。より具体的には例えば、リチウム遷移金属複合酸化物は、LiCoO2、LiNiO2、LiVO2、LiCrO2またはLiMn24などである。また、リチウム遷移金属リン酸化合物は、例えば、LizM3PO4などで表されるものである。より具体的には例えば、リチウム遷移金属リン酸化合物は、LiFePO4またはLiCoPO4などである。但し、M1〜M3は1種類または2種類以上の遷移金属元素であり、x〜zの値は任意である。 The lithium transition metal composite oxide is represented by, for example, Li x M1O 2 or Li y M2O 4 . More specifically, for example, the lithium transition metal composite oxide is LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiVO 2 , LiCrO 2, or LiMn 2 O 4 . Further, the lithium transition metal phosphate compound is represented by, for example, Li z M3PO 4 . More specifically, for example, the lithium transition metal phosphate compound is LiFePO 4 or LiCoPO 4 . However, M1 to M3 are one kind or two or more kinds of transition metal elements, and the values of x to z are arbitrary.

この他、正極活物質は、例えば、酸化物、二硫化物、カルコゲン化物または導電性高分子などでもよい。酸化物は、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムまたは二酸化マンガンなどである。二硫化物は、例えば、二硫化チタンまたは硫化モリブデンなどである。カルコゲン化物は、例えば、セレン化ニオブなどである。導電性高分子は、例えば、硫黄、ポリアニリンまたはポリチオフェンなどである。   In addition, the positive electrode active material may be, for example, an oxide, disulfide, chalcogenide, or conductive polymer. Examples of the oxide include titanium oxide, vanadium oxide, and manganese dioxide. Examples of the disulfide include titanium disulfide and molybdenum sulfide. An example of the chalcogenide is niobium selenide. Examples of the conductive polymer include sulfur, polyaniline, and polythiophene.

正極活物質は、正極活物質粒子の粉末である。正極活物質粒子の表面が、被覆剤により被覆されていてもよい。ここで、被覆は、正極活物質粒子の表面の全体に限定されるものではなく、正極活物質粒子の表面の一部であってもよい。被覆剤は、例えば、固体電解質および導電剤のうち少なくとも1種である。正極活物質粒子の表面を被覆剤で被覆することで、正極活物質粒子と固体電解質との界面抵抗を低減することができる。また、正極活物質粒子の構造の崩壊を抑制できるので、掃引電位幅を広げ、多くのリチウムを反応に使えるようになると共に、サイクル特性も向上できる。   The positive electrode active material is a powder of positive electrode active material particles. The surface of the positive electrode active material particles may be coated with a coating agent. Here, the coating is not limited to the entire surface of the positive electrode active material particles, and may be a part of the surface of the positive electrode active material particles. The coating agent is at least one of a solid electrolyte and a conductive agent, for example. By covering the surfaces of the positive electrode active material particles with a coating agent, the interface resistance between the positive electrode active material particles and the solid electrolyte can be reduced. In addition, since the collapse of the structure of the positive electrode active material particles can be suppressed, the sweep potential width can be widened so that more lithium can be used for the reaction, and the cycle characteristics can be improved.

固体電解質は、上述の第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体の焼結体である。このリチウムイオン伝導体の焼結体は、例えば、非晶質、結晶質、または非晶質と結晶質とが混在したものである。なお、上記正極活物質粒子の被覆剤としての固体電解質も、上述の第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体の焼結体であってもよい。   The solid electrolyte is a sintered body of the lithium ion conductor according to the first embodiment described above. The sintered body of the lithium ion conductor is, for example, amorphous, crystalline, or a mixture of amorphous and crystalline. The solid electrolyte as the coating agent for the positive electrode active material particles may also be a sintered body of the lithium ion conductor according to the first embodiment described above.

導電剤は、例えば、炭素材料、金属、金属酸化物および導電性高分子などを単独でまたは2種以上含んでいる。炭素材料としては、例えば、黒鉛、炭素繊維、カーボンブラックおよびカーボンナノチューブなどを単独でまたは2種以上組み合わせて用いることができる。炭素繊維としては、例えば、気相成長炭素繊維(Vapor Growth Carbon Fiber:VGCF)などを用いることができる。カーボンブラックとしては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどを用いることができる。カーボンナノチューブとしては、例えば、シングルウォールカーボンナノチューブ(SWCNT)、ダブルウォールカーボンナノチューブ(DWCNT)などのマルチウォールカーボンナノチューブ(MWCNT)などを用いることができる。金属としては、例えば、Ni粉末などを用いることができる。金属酸化物としては、例えば、SnO2などを用いることができる。導電性高分子としては、例えば、置換または無置換のポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、およびこれらから選ばれる1種または2種からなる(共)重合体などを用いることができる。なお、導電剤は、導電性を有する材料であればよく、上述の例に限定されるものではない。 The conductive agent includes, for example, a carbon material, a metal, a metal oxide, a conductive polymer, or the like alone or in combination. As the carbon material, for example, graphite, carbon fiber, carbon black, carbon nanotube and the like can be used alone or in combination of two or more. As the carbon fiber, for example, vapor growth carbon fiber (VGCF) can be used. As carbon black, acetylene black, Ketjen black, etc. can be used, for example. As the carbon nanotube, for example, a multi-wall carbon nanotube (MWCNT) such as a single wall carbon nanotube (SWCNT) or a double wall carbon nanotube (DWCNT) can be used. As the metal, for example, Ni powder can be used. For example, SnO 2 can be used as the metal oxide. As the conductive polymer, for example, substituted or unsubstituted polyaniline, polypyrrole, polythiophene, and one or two (co) polymers selected from these can be used. Note that the conductive agent may be any material having conductivity, and is not limited to the above example.

(負極)
負極12は、1種類または2種類以上の負極活物質と、固体電解質とを含んでいる負極活物質層である。固体電解質が、結着剤としての機能を有していてもよい。負極12は、必要に応じて導電剤をさらに含んでいてもよい。負極12は、例えば、負極前駆体としてのグリーンシート(以下「負極グリーンシート」という。)の焼成体である。
(Negative electrode)
The negative electrode 12 is a negative electrode active material layer containing one type or two or more types of negative electrode active materials and a solid electrolyte. The solid electrolyte may have a function as a binder. The negative electrode 12 may further contain a conductive agent as necessary. The negative electrode 12 is, for example, a fired body of a green sheet (hereinafter referred to as “negative electrode green sheet”) as a negative electrode precursor.

負極活物質は、例えば、電極反応物質であるリチウムイオンを吸蔵放出可能な負極材料を含んでいる。この負極材料は、高いエネルギー密度が得られる観点から、炭素材料または金属系材料などであることが好ましいが、これに限定されるものではない。   The negative electrode active material includes, for example, a negative electrode material capable of occluding and releasing lithium ions that are electrode reactants. The negative electrode material is preferably a carbon material or a metal-based material from the viewpoint of obtaining a high energy density, but is not limited thereto.

炭素材料は、例えば、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素、黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)または高配向性グラファイト(HOPG)などである。   Examples of the carbon material include graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, graphite, mesocarbon microbeads (MCMB), and highly oriented graphite (HOPG).

金属系材料は、例えば、リチウムと合金を形成可能な金属元素または半金属元素を構成元素として含む材料である。より具体的には、金属系材料は、例えば、Si、Sn、Al、In、Mg、B、Ga、Ge、Pb、Bi、Cd(カドミウム)、Ag、Zn、Hf、Zr、Y、Pd(パラジウム)またはPt(白金)などの単体、合金または化合物のいずれか1種類または2種類以上である。但し、単体は、純度100%に限らず、微量の不純物を含んでいてもよい。金属系材料の具体例としては、Si、Sn、SiB4、TiSi2、SiC、Si34、SiOv(0<v≦2)、LiSiO、SnOw(0<w≦2)、SnSiO3、LiSnO、Mg2Snなどが挙げられる。 The metal-based material is a material containing, for example, a metal element or a metalloid element capable of forming an alloy with lithium as a constituent element. More specifically, the metal-based material is, for example, Si, Sn, Al, In, Mg, B, Ga, Ge, Pb, Bi, Cd (cadmium), Ag, Zn, Hf, Zr, Y, Pd ( One or two or more of a simple substance such as palladium) or Pt (platinum), an alloy, or a compound. However, the simple substance is not limited to 100% purity, and may contain a small amount of impurities. Specific examples of the metal material include Si, Sn, SiB 4 , TiSi 2 , SiC, Si 3 N 4 , SiO v (0 <v ≦ 2), LiSiO, SnO w (0 <w ≦ 2), SnSiO 3. , LiSnO, Mg 2 Sn and the like.

金属系材料は、リチウム含有化合物またはリチウム金属(リチウムの単体)でもよい。リチウム含有化合物は、リチウムと遷移金属元素とを構成元素として含む複合酸化物(リチウム遷移金属複合酸化物)である。この複合酸化物としては、例えば、Li4Ti512などが挙げられる。 The metal-based material may be a lithium-containing compound or lithium metal (lithium simple substance). The lithium-containing compound is a composite oxide (lithium transition metal composite oxide) containing lithium and a transition metal element as constituent elements. Examples of this composite oxide include Li 4 Ti 5 O 12 .

負極活物質は、負極活物質粒子の粉末である。負極活物質粒子の表面が、被覆剤で被覆されていてもよい。ここで、被覆は、負極活物質粒子の表面の全体に限定されるものではなく、負極活物質粒子の表面の一部であってもよい。被覆剤は、例えば、固体電解質および導電剤のうち少なくとも1種である。負極活物質粒子の表面を被覆剤で被覆することで、負極活物質粒子と固体電解質との界面抵抗を低減することができる。また、負極活物質粒子の構造の崩壊を抑制できるので、掃引電位幅を広げ、多くのリチウムを反応に使えるようになると共に、サイクル特性も向上できる。   The negative electrode active material is a powder of negative electrode active material particles. The surface of the negative electrode active material particles may be coated with a coating agent. Here, the coating is not limited to the entire surface of the negative electrode active material particles, and may be a part of the surface of the negative electrode active material particles. The coating agent is at least one of a solid electrolyte and a conductive agent, for example. By covering the surface of the negative electrode active material particles with a coating agent, the interface resistance between the negative electrode active material particles and the solid electrolyte can be reduced. In addition, since the collapse of the structure of the negative electrode active material particles can be suppressed, the sweep potential width can be widened so that a large amount of lithium can be used for the reaction, and the cycle characteristics can be improved.

固体電解質は、上述の第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体の焼結体である。このリチウムイオン伝導体の焼結体は、例えば、非晶質、結晶質、または非晶質と結晶質とが混在したものである。なお、上記負極活物質粒子の被覆剤としての固体電解質も、上述の第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体の焼結体であってもよい。   The solid electrolyte is a sintered body of the lithium ion conductor according to the first embodiment described above. The sintered body of the lithium ion conductor is, for example, amorphous, crystalline, or a mixture of amorphous and crystalline. The solid electrolyte as the coating agent for the negative electrode active material particles may also be a sintered body of the lithium ion conductor according to the first embodiment described above.

導電剤は、上述の正極11における導電剤と同様である。   The conductive agent is the same as the conductive agent in the positive electrode 11 described above.

(固体電解質層)
固体電解質層13は、上述の第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体の焼結体を含んでいる。このリチウムイオン伝導体の焼結体は、例えば、非晶質、結晶質、または非晶質と結晶質とが混在したものである。固体電解質層13は、例えば、固体電解質層前駆体としてのグリーンシート(以下「固体電解質グリーンシート」という。)の焼成体である。
(Solid electrolyte layer)
The solid electrolyte layer 13 includes the sintered body of the lithium ion conductor according to the first embodiment described above. The sintered body of the lithium ion conductor is, for example, amorphous, crystalline, or a mixture of amorphous and crystalline. The solid electrolyte layer 13 is, for example, a fired body of a green sheet (hereinafter referred to as “solid electrolyte green sheet”) as a solid electrolyte layer precursor.

(電池の動作)
この電池では、例えば、充電時において、正極11から放出されたリチウムイオンが固体電解質層13を介して負極12に取り込まれると共に、放電時において、負極12から放出されたリチウムイオンが固体電解質層13を介して正極11に取り込まれる。
(Battery operation)
In this battery, for example, at the time of charging, lithium ions released from the positive electrode 11 are taken into the negative electrode 12 through the solid electrolyte layer 13, and at the time of discharging, lithium ions released from the negative electrode 12 are taken into the solid electrolyte layer 13. Is taken into the positive electrode 11.

[2.2 電池の製造方法]
次に、本技術の第2の実施形態に係る電池の製造方法の一例について説明する。この製造方法は、正極前駆体、負極前駆体および固体電解質層前駆体を形成する工程と、これらの前駆体を積層して焼成する工程とを備える。なお、この電池の製造方法では、正極前駆体、負極前駆体および固体電解質層前駆体がすべて、第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体を含んでいる場合を例として説明する。
[2.2 Battery Manufacturing Method]
Next, an example of a method for manufacturing a battery according to the second embodiment of the present technology will be described. This manufacturing method includes a step of forming a positive electrode precursor, a negative electrode precursor, and a solid electrolyte layer precursor, and a step of laminating and firing these precursors. In this battery manufacturing method, a case where the positive electrode precursor, the negative electrode precursor, and the solid electrolyte layer precursor all include the lithium ion conductor according to the first embodiment will be described as an example.

(正極前駆体の形成工程)
正極前駆体としての正極グリーンシートを次のようにして形成する。まず、正極活物質と、第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体(固体電解質)と、有機系結着剤と、必要に応じて導電剤とを混合して、原料粉末としての正極合剤粉末を調製したのち、この正極合剤粉末を有機溶剤などに分散させて、正極グリーンシート形成用組成物としての正極スラリーを得る。なお、正極合剤粉末の分散性を向上させるため、分散を数回に分けて行ってもよい。
(Formation process of positive electrode precursor)
A positive electrode green sheet as a positive electrode precursor is formed as follows. First, a positive electrode active material, a lithium ion conductor (solid electrolyte) according to the first embodiment, an organic binder, and a conductive agent as necessary are mixed to form a positive electrode mixture as a raw material powder. After preparing the powder, the positive electrode mixture powder is dispersed in an organic solvent or the like to obtain a positive electrode slurry as a positive electrode green sheet forming composition. In addition, in order to improve the dispersibility of positive mix powder, dispersion | distribution may be performed in several times.

有機系結着剤としては、例えば、アクリル樹脂などの有機結着剤を用いることができる。溶媒としては、正極合剤粉末を分散できるものであれば特に限定されないが、グリーンシートの焼成温度よりも低い温度領域で焼失するものが好ましい。溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノールなどの炭素数が4以下の低級アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール(1,3−プロパンジオール)、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオールなどの脂肪族グリコール、メチルエチルケトンなどのケトン類、ジメチルエチルアミンなどのアミン類、テルピネオールなどの脂環族アルコールなどを単独または2種以上混合して用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。分散方法としては、例えば、攪拌処理、超音波分散処理、ビーズ分散処理、混錬処理、ホモジナイザー処理などが挙げられる。   As the organic binder, for example, an organic binder such as an acrylic resin can be used. The solvent is not particularly limited as long as it can disperse the positive electrode mixture powder, but is preferably one that burns away in a temperature range lower than the firing temperature of the green sheet. Examples of the solvent include lower alcohols having 4 or less carbon atoms such as methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, t-butanol, ethylene glycol, propylene glycol (1,3-propanediol), 1, Aliphatic glycols such as 3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, ketones such as methyl ethyl ketone, dimethylethylamine Amines such as alicyclic alcohols such as terpineol can be used alone or in admixture of two or more, but the invention is not particularly limited thereto. Examples of the dispersion method include stirring treatment, ultrasonic dispersion treatment, bead dispersion treatment, kneading treatment, and homogenizer treatment.

次に、必要に応じて、フィルタにより正極スラリーをろ過し、正極スラリー中の異物を除去するようにしてもよい。次に、必要に応じて、正極スラリーに対して、内部の気泡を除去するための真空脱泡を行うようにしてもよい。   Next, if necessary, the positive electrode slurry may be filtered with a filter to remove foreign substances in the positive electrode slurry. Next, if necessary, vacuum deaeration may be performed on the positive electrode slurry to remove internal bubbles.

次に、例えば、支持基材の表面に正極スラリーを均一に塗布または印刷することにより、正極スラリー層を成形する。支持基体としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの高分子樹脂フィルムなどを用いることができる。塗布または印刷の方法としては、簡便で量産性に適した方法を用いることが好ましい。塗布方法としては、例えば、ダイコート法、マイクログラビアコート法、ワイヤーバーコート法、ダイレクトグラビアコート法、リバースロールコート法、コンマコート法、ナイフコート法、スプレーコート法、カーテンコート法、ディップ法、スピンコート法などを用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。印刷方法としては、例えば、凸版印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、凹版印刷法、ゴム版印刷法、スクリーン印刷法などを用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。   Next, for example, the positive electrode slurry layer is formed by uniformly applying or printing the positive electrode slurry on the surface of the support substrate. As the support substrate, for example, a polymer resin film such as polyethylene terephthalate (PET) can be used. As a coating or printing method, it is preferable to use a simple and suitable method for mass production. Examples of coating methods include die coating, micro gravure coating, wire bar coating, direct gravure coating, reverse roll coating, comma coating, knife coating, spray coating, curtain coating, dipping, and spin. A coating method or the like can be used, but is not particularly limited thereto. As a printing method, for example, a relief printing method, an offset printing method, a gravure printing method, an intaglio printing method, a rubber plate printing method, a screen printing method, and the like can be used, but the invention is not particularly limited thereto.

後工程にて正極グリーンシートを支持基材の表面から剥がしやすくするために、支持基材の表面に剥離処理を予め施しておくことが好ましい。剥離処理としては、例えば、剥離性を付与する組成物を支持基材の表面に予め塗布または印刷する方法が挙げられる。剥離性を付与する組成物としては、例えば、バインダーを主成分とし、ワックスやフッ素などが添加された塗料、またはシリコーン樹脂などが挙げられる。   In order to make it easier to peel the positive electrode green sheet from the surface of the supporting substrate in a subsequent step, it is preferable to perform a peeling treatment on the surface of the supporting substrate in advance. As a peeling process, the method of apply | coating or printing in advance on the surface of a support base material is mentioned, for example. Examples of the composition that imparts releasability include paints containing a binder as a main component and added with wax, fluorine, or the like, or silicone resins.

次に、正極スラリー層を乾燥させることにより、支持基材の表面に正極グリーンシートを形成する。乾燥方法としては、例えば、自然乾燥、熱風などによる送風乾燥、赤外線や遠赤外線などによる加熱乾燥、真空乾燥などが挙げられる。これらの乾燥方法を単独で用いてもよいし、2以上組み合わせて用いてもよい。   Next, a positive electrode green sheet is formed on the surface of the support substrate by drying the positive electrode slurry layer. Examples of the drying method include natural drying, blow drying with hot air, heating drying with infrared rays or far infrared rays, vacuum drying, and the like. These drying methods may be used alone or in combination of two or more.

(負極前駆体の形成工程)
負極前駆体としての負極グリーンシートを次のようにして形成する。まず、負極活物質と、第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体(固体電解質)と、有機系結着剤と、必要に応じて導電剤とを混合して、原料粉末としての負極合剤粉末を調製したのち、この負極合剤粉末を有機溶剤などに分散させて、負極グリーンシート形成用組成物としての負極スラリーを得る。この負極スラリーを用いる以外のことは上述の「正極前駆体の形成工程」と同様にして、負極グリーンシートを得る。
(Formation process of negative electrode precursor)
A negative electrode green sheet as a negative electrode precursor is formed as follows. First, a negative electrode active material, a lithium ion conductor (solid electrolyte) according to the first embodiment, an organic binder, and, if necessary, a conductive agent are mixed to form a negative electrode mixture as a raw material powder. After preparing the powder, the negative electrode mixture powder is dispersed in an organic solvent or the like to obtain a negative electrode slurry as a negative electrode green sheet forming composition. Except for using this negative electrode slurry, a negative electrode green sheet is obtained in the same manner as in the “positive electrode precursor forming step” described above.

(固体電解質前駆体の形成工程)
固体電解質層前駆体としての固体電解質グリーンシートを次のようにして形成する。まず、第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体(固体電解質)と、有機系結着剤とを混合して、原料粉末としての電解質合剤粉末を調製したのち、この電解質合剤粉末を有機溶剤などに分散させて、固体電解質グリーンシート形成用組成物としての電解質合剤スラリーを得る。この電解質合剤スラリーを用いる以外のことは上述の「正極前駆体の形成工程」と同様にして、固体電解質グリーンシートを得る。
(Solid electrolyte precursor formation process)
A solid electrolyte green sheet as a solid electrolyte layer precursor is formed as follows. First, the lithium ion conductor (solid electrolyte) according to the first embodiment and an organic binder are mixed to prepare an electrolyte mixture powder as a raw material powder. Disperse in a solvent or the like to obtain an electrolyte mixture slurry as a solid electrolyte green sheet forming composition. A solid electrolyte green sheet is obtained in the same manner as in the “positive electrode precursor forming step” except that this electrolyte mixture slurry is used.

(前駆体の積層および焼成工程)
上述のようにして得られた正極グリーンシート、負極グリーンシートおよび固体電解質グリーンシートを用いて、次のようにして電池を作製する。まず、固体電解質グリーンシートを挟むように正極グリーンシートと負極グリーンシートとを積層して積層体する。その後、積層体を加熱するとともに、少なくとも積層体の厚さ方向に圧力が加わるように積層体をプレスする。これにより、積層体を構成する各グリーンシートに含まれる有機系結着剤が溶融されるとともに、積層体を構成する各グリーンシート間が密着される。積層体を加熱しながらプレスする具体的な方法としては、例えば、ホットプレス法、温間等方圧プレス(Warm Isostatic Press:WIP)などが挙げられる。
(Precursor lamination and firing step)
Using the positive electrode green sheet, the negative electrode green sheet, and the solid electrolyte green sheet obtained as described above, a battery is manufactured as follows. First, a positive electrode green sheet and a negative electrode green sheet are laminated to sandwich a solid electrolyte green sheet. Then, while heating a laminated body, a laminated body is pressed so that a pressure may be applied to the thickness direction of a laminated body at least. Thereby, the organic binder contained in each green sheet constituting the laminate is melted, and the green sheets constituting the laminate are brought into close contact with each other. Specific methods for pressing the laminate while heating include, for example, a hot press method, a warm isostatic press (WIP), and the like.

次に、必要に応じて積層体を所定の大きさおよび形状に切断する。次に、積層体を焼成することにより、積層体を構成する各グリーンシート中に含まれるリチウムイオン伝導体を焼結させるとともに、有機系結着剤を焼失させる。   Next, the laminate is cut into a predetermined size and shape as necessary. Next, by firing the laminate, the lithium ion conductor contained in each green sheet constituting the laminate is sintered and the organic binder is burned out.

積層体の焼成温度は、リチウムイオン伝導体の焼結温度以上、好ましくはリチウムイオン伝導体の焼結温度以上600℃以下、より好ましくはリチウムイオン伝導体の焼結温度以上500℃以下である。ここで、リチウムイオン伝導体の焼結温度とは、積層体に含まれるリチウムイオン伝導体が一種類である場合には、そのリチウムイオン伝導体の焼結温度を意味する。これに対して、積層体に含まれるリチウムイオン伝導体が2種以上である場合には、それらのリチウムイオン伝導体の焼結温度のうち最大のものを意味する。   The firing temperature of the laminate is not less than the sintering temperature of the lithium ion conductor, preferably not less than the sintering temperature of the lithium ion conductor and not more than 600 ° C., more preferably not less than the sintering temperature of the lithium ion conductor. Here, the sintering temperature of a lithium ion conductor means the sintering temperature of the lithium ion conductor when the lithium ion conductor contained in the laminate is one kind. On the other hand, when there are two or more types of lithium ion conductors included in the laminate, it means the maximum of the sintering temperatures of those lithium ion conductors.

積層体の焼成温度がリチウムイオン伝導体の焼結温度以上であると、リチウムイオン伝導体の焼結が進行するので、正極、負極および固体電解質層のリチウムイオン伝導性を向上できる。また、正極、負極および固体電解質層の強度を高めることができる。積層体の焼成温度を600℃以下または500℃以下とする理由は、第1の実施形態において述べたリチウムイオン伝導体の焼結温度を600℃以下または500℃以下とする理由と同様である。   When the firing temperature of the laminate is equal to or higher than the sintering temperature of the lithium ion conductor, the lithium ion conductor proceeds, so that the lithium ion conductivity of the positive electrode, the negative electrode, and the solid electrolyte layer can be improved. Moreover, the intensity | strength of a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte layer can be raised. The reason why the firing temperature of the laminate is 600 ° C. or lower or 500 ° C. or lower is the same as the reason for setting the sintering temperature of the lithium ion conductor described in the first embodiment to 600 ° C. or lower or 500 ° C. or lower.

焼成工程前において積層体に含まれるリチウムイオン伝導体が非晶質である場合には、焼成工程においてリチウムイオン伝導体を結晶質、または非晶質と結晶質とが混在したものとしてもよい。また、焼成工程前において積層体に含まれるリチウムイオン伝導体が非晶質と結晶質とが混在したものである場合には、焼成工程においてリチウムイオン伝導体を結晶質としてもよい。以上により、目的とする電池が得られる。   In the case where the lithium ion conductor contained in the laminate is amorphous before the firing step, the lithium ion conductor may be crystalline or a mixture of amorphous and crystalline in the firing step. Moreover, when the lithium ion conductor contained in the laminate before the firing step is a mixture of amorphous and crystalline, the lithium ion conductor may be crystalline in the firing step. Thus, the target battery is obtained.

[2.3 効果]
本技術の第2の実施形態では、正極グリーンシート、負極グリーンシートおよび固体電解質グリーンシートに含まれる固体電解質が、第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体、すなわち低温焼結可能なリチウムイオン伝導体である。したがって、正極グリーンシート、負極グリーンシートおよび固体電解質グリーンシートの焼成温度を低温にすることができる。これにより、積層体の焼成工程における正極活物質および負極活物質のダメージを抑制し、電池特性の低下を抑制できる。また、正極活物質および負極活物質の種類の選択幅が広がり、電池設計の自由度が向上する。
[2.3 Effects]
In the second embodiment of the present technology, the solid electrolyte contained in the positive electrode green sheet, the negative electrode green sheet, and the solid electrolyte green sheet is the lithium ion conductor according to the first embodiment, that is, lithium ion conduction that can be sintered at a low temperature. Is the body. Therefore, the firing temperature of the positive electrode green sheet, the negative electrode green sheet, and the solid electrolyte green sheet can be lowered. Thereby, the damage of the positive electrode active material and the negative electrode active material in the baking process of a laminated body can be suppressed, and the fall of a battery characteristic can be suppressed. In addition, the selection range of the positive electrode active material and the negative electrode active material is widened, and the degree of freedom in battery design is improved.

正極グリーンシート、負極グリーンシートおよび固体電解グリーンシートを低温にて一括焼成して全固体電池を作製することができる。したがって、焼成による正極11、負極12および固体電解質層13に対するダメージを抑制しつつ、正極11と固体電解質層13の間の界面抵抗、および負極12と固体電解質層13の間の界面抵抗を下げることができる。   A positive electrode green sheet, a negative electrode green sheet, and a solid electrolytic green sheet can be collectively fired at a low temperature to produce an all-solid battery. Therefore, the interface resistance between the positive electrode 11 and the solid electrolyte layer 13 and the interface resistance between the negative electrode 12 and the solid electrolyte layer 13 are reduced while suppressing damage to the positive electrode 11, the negative electrode 12, and the solid electrolyte layer 13 due to firing. Can do.

正極11および負極12内において、第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体が焼結されているため、正極11および負極12の膜強度が高い。したがって、正極11および負極12の層厚を厚くした場合にも、電池性能を維持することができる。   Since the lithium ion conductor according to the first embodiment is sintered in the positive electrode 11 and the negative electrode 12, the film strength of the positive electrode 11 and the negative electrode 12 is high. Therefore, even when the layer thickness of the positive electrode 11 and the negative electrode 12 is increased, the battery performance can be maintained.

グリーンシートプロセスを用いて全固体電池を作製することで、電池容量に寄与しない外装材などの部材を無くす、または一般的な円筒型、角型またはスタック型のリチウムイオン電池に比べて電池容量に寄与しない外装材などの部材を減らすことができる。したがって、電池または電池パック全体に対する正極活物質および負極活物質の占有率を高めて、電池容量(エネルギー密度)を向上できる。   By producing an all-solid-state battery using the green sheet process, members such as exterior materials that do not contribute to the battery capacity are eliminated, or the battery capacity is increased compared to general cylindrical, square, or stack type lithium ion batteries. Members such as exterior materials that do not contribute can be reduced. Therefore, the occupation ratio of the positive electrode active material and the negative electrode active material with respect to the entire battery or battery pack can be increased, and the battery capacity (energy density) can be improved.

電解質として固体電解質を用いているため、安全性が向上する。このため、電池構造や制御回路などを簡素化できる。したがって、電池の体積エネルギー密度および重量エネルギー密度が向上する。   Since a solid electrolyte is used as the electrolyte, safety is improved. For this reason, a battery structure, a control circuit, etc. can be simplified. Therefore, the volume energy density and weight energy density of the battery are improved.

[2.4 変形例]
上述の第2の実施形態では、正極、負極がそれぞれ正極活物質層、負極活物質層のみにより構成された例について説明したが、正極および負極の構成はこれに限定されるものではない。例えば、図2Aに示すように、正極21が、正極集電体21Aと、この正極集電体21Aの一方の面に設けられた正極活物質層21Bとを備えていてもよい。また、負極22が、負極集電体22Aと、この負極集電体22Aの一方の面に設けられた負極活物質層22Bとを備えるようにしてもよい。この場合、正極活物質層21Bと負極活物質層22Bとが対向するように、正極21と負極22とが固体電解質層13を介して積層される。なお、上述の第2の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
[2.4 Modification]
In the above-described second embodiment, the example in which the positive electrode and the negative electrode are each composed of only the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer has been described. However, the configurations of the positive electrode and the negative electrode are not limited thereto. For example, as shown in FIG. 2A, the positive electrode 21 may include a positive electrode current collector 21A and a positive electrode active material layer 21B provided on one surface of the positive electrode current collector 21A. The negative electrode 22 may include a negative electrode current collector 22A and a negative electrode active material layer 22B provided on one surface of the negative electrode current collector 22A. In this case, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are laminated via the solid electrolyte layer 13 so that the positive electrode active material layer 21B and the negative electrode active material layer 22B face each other. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the location similar to the above-mentioned 2nd Embodiment, and description is abbreviate | omitted.

正極集電体21Aは、例えば、Al、Ni、ステンレス鋼などの金属を含んでいる。正極集電体21Aの形状は、例えば、箔状、板状、メッシュ状などである。正極活物質層21Bは、第2の実施形態における正極(正極活物質層)11と同様である。   The positive electrode current collector 21A includes, for example, a metal such as Al, Ni, and stainless steel. The shape of the positive electrode current collector 21A is, for example, a foil shape, a plate shape, or a mesh shape. The positive electrode active material layer 21B is the same as the positive electrode (positive electrode active material layer) 11 in the second embodiment.

負極集電体22Aは、例えば、Cu、ステンレス鋼などの金属を含んでいる。負極集電体22Aの形状は、例えば、箔状、板状、メッシュ状などである。負極活物質層22Bは、第2の実施形態における負極(負極活物質層)12と同様である。   The negative electrode current collector 22A includes, for example, a metal such as Cu or stainless steel. The shape of the anode current collector 22A is, for example, a foil shape, a plate shape, or a mesh shape. The negative electrode active material layer 22B is the same as the negative electrode (negative electrode active material layer) 12 in the second embodiment.

なお、正極21および負極22のうち一方が集電体と活物質層とを備え、他方が活物質層のみを備える構成としてもよい。   Note that one of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 may include a current collector and an active material layer, and the other may include only an active material layer.

図2Bに示すように、電池が、正極31と、この正極31の両面に設けられた負極32と、正極31および負極32の間に設けられた固体電解質層13とからなる積層体を備える構成としてもよい。電池が、この積層体の両端に外装材33をさらに備えるようにしてもよい。固体電解質層13が積層体表面を覆っていてもよい。この場合、固体電解質層13が負極32の一方の端面を覆うように設けられて、積層体表面の固体電解質層13と、正極31と負極32との間に設けられた固体電解質層13とが繋がっていてもよい。また、固体電解質層13が正極31の他方の端面を覆うように設けられて、正極31の両面に設けられた固体電解質層13が繋がっていてもよい。なお、上述の変形例と同様の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。   As shown in FIG. 2B, the battery includes a laminated body including a positive electrode 31, a negative electrode 32 provided on both surfaces of the positive electrode 31, and a solid electrolyte layer 13 provided between the positive electrode 31 and the negative electrode 32. It is good. The battery may further include an exterior material 33 at both ends of the laminate. The solid electrolyte layer 13 may cover the laminate surface. In this case, the solid electrolyte layer 13 is provided so as to cover one end face of the negative electrode 32, and the solid electrolyte layer 13 on the surface of the laminate and the solid electrolyte layer 13 provided between the positive electrode 31 and the negative electrode 32 are provided. It may be connected. The solid electrolyte layer 13 may be provided so as to cover the other end face of the positive electrode 31, and the solid electrolyte layer 13 provided on both surfaces of the positive electrode 31 may be connected. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the location similar to the above-mentioned modification, and description is abbreviate | omitted.

正極31は、正極集電体21Aと、この正極集電体21Aの両面に設けられた正極活物質層21Bとを備える。負極32は、負極集電体22Aと、この負極集電体22Aの一方の面に設けられた負極活物質層22Bとを備える。外装材33は、例えばアクリル樹脂などの樹脂材料により構成されている。   The positive electrode 31 includes a positive electrode current collector 21A and a positive electrode active material layer 21B provided on both surfaces of the positive electrode current collector 21A. The negative electrode 32 includes a negative electrode current collector 22A and a negative electrode active material layer 22B provided on one surface of the negative electrode current collector 22A. The packaging material 33 is made of a resin material such as an acrylic resin.

上述の第2の実施形態では、電極反応物質としてリチウムを用いる電池に対して本技術を適用した例について説明したが、本技術はこの例に限定されるものではない。電極反応物質として、例えば、NaもしくはKなどの他のアルカリ金属、MgもしくはCaなどのアルカリ土類金属、またはAlもしくはAgなどのその他の金属を用いる電池に本技術を適用してもよい。   In the above-described second embodiment, the example in which the present technology is applied to the battery using lithium as the electrode reactant is described, but the present technology is not limited to this example. For example, the present technology may be applied to a battery using another alkali metal such as Na or K, an alkaline earth metal such as Mg or Ca, or another metal such as Al or Ag as an electrode reactant.

上述の第2の実施形態では、正極前駆体、負極前駆体および固体電解質層前駆体がグリーンシートである場合を例として説明したが、正極前駆体、負極前駆体および固体電解質層前駆体が圧粉体であってもよい。正極前駆体、負極前駆体および固体電解質層前駆体のうち1層または2層の前駆体がグリーンシートであり、残りが圧粉体であってもよい。正極前駆体としての圧粉体は、プレス機などで正極合剤粉末を加圧成形することで作製される。負極前駆体としての圧粉体は、プレス機などで負極合剤粉末を加圧成形することで作製される。固体電解質層前駆体としての圧粉体は、プレス機などで電解質合剤粉末を加圧成形することで作製される。なお、正極合剤粉末、負極合剤粉末および電解質合剤粉末は、有機系結着剤を含んでいなくてもよい。   In the second embodiment described above, the case where the positive electrode precursor, the negative electrode precursor, and the solid electrolyte layer precursor are green sheets has been described as an example. However, the positive electrode precursor, the negative electrode precursor, and the solid electrolyte layer precursor are pressurized. Powder may be sufficient. Of the positive electrode precursor, the negative electrode precursor, and the solid electrolyte layer precursor, one or two layers of precursors may be green sheets, and the rest may be green compacts. The green compact as the positive electrode precursor is produced by pressure-molding the positive electrode mixture powder with a press or the like. The green compact as the negative electrode precursor is produced by pressure-molding the negative electrode mixture powder with a press or the like. The green compact as the solid electrolyte layer precursor is produced by pressure-molding the electrolyte mixture powder with a press or the like. Note that the positive electrode mixture powder, the negative electrode mixture powder, and the electrolyte mixture powder may not contain an organic binder.

上述の第2の実施形態では、正極前駆体、固体電解質層前駆体および負極前駆体を積層してから焼成する例について説明したが、正極前駆体、固体電解質層前駆体および負極前駆体を焼成して焼成体(焼結体)としてから、これらの焼成体を積層して積層体を形成してもよい。この場合、積層体のプレス後に積層体を焼成しなくてもよいし、必要に応じて積層体のプレス後に積層体を焼成するようにしてもよい。   In the second embodiment, the example in which the positive electrode precursor, the solid electrolyte layer precursor, and the negative electrode precursor are stacked and then fired has been described. However, the positive electrode precursor, the solid electrolyte layer precursor, and the negative electrode precursor are fired. Then, after forming a fired body (sintered body), these fired bodies may be laminated to form a laminated body. In this case, the laminate may not be fired after pressing the laminate, or the laminate may be fired after pressing the laminate as necessary.

正極前駆体、固体電解質層前駆体および負極前駆体のうち1層または2層の前駆体を予め焼成して焼成体(焼結体)とし、それ以外の残りの層を未焼成の前駆体のままとしておき、それらの焼成体と前駆体とを積層して積層体を形成してもよい。この場合、積層体のプレス後に積層体を焼成することが好ましい。   Of the positive electrode precursor, the solid electrolyte layer precursor, and the negative electrode precursor, one or two layers of precursors are pre-fired to obtain a fired body (sintered body), and the remaining layers are the unfired precursors. Alternatively, the fired body and the precursor may be laminated to form a laminated body. In this case, it is preferable to fire the laminate after pressing the laminate.

正極前駆体、固体電解質層前駆体および負極前駆体のうちの2層を予め積層し焼成しておき、この積層体に残りの未焼成の1層を積層して積層体を形成してもよい。この場合、積層体のプレス後に積層体を焼成することが好ましい。   Two layers of the positive electrode precursor, the solid electrolyte layer precursor, and the negative electrode precursor may be laminated and fired in advance, and the remaining unfired layer may be laminated on this laminate to form a laminate. . In this case, it is preferable to fire the laminate after pressing the laminate.

正極前駆体、固体電解質層前駆体および負極前駆体のうちの2層の前駆体を予め積層し焼成するとともに、残り1層の前駆体を別途焼成して焼成体としておき、それらを積層して積層体を形成してもよい。この場合、積層体のプレス後に積層体を焼成しなくてもよいし、必要に応じて積層体のプレス後に積層体を焼成するようにしてもよい。   Two precursors of the positive electrode precursor, the solid electrolyte layer precursor and the negative electrode precursor are laminated and fired in advance, and the remaining one precursor is separately fired to obtain a fired body, which are then laminated. A laminate may be formed. In this case, the laminate may not be fired after pressing the laminate, or the laminate may be fired after pressing the laminate as necessary.

上述の第2の実施形態では、正極前駆体、負極前駆体をそれぞれ正極グリーンシート、負極グリーンシートにより形成する場合を例として説明したが、正極前駆体および負極前駆体の少なくとも一方を以下のようにして形成してもよい。すなわち、固体電解質層前駆体または固体電解質層の一方の面に正極スラリーを塗布または印刷した後、乾燥させて正極前駆体を形成するようにしてもよい。また、固体電解質層前駆体または固体電解質層の他方の面に負極スラリーを塗布または印刷した後、乾燥させて負極前駆体を形成するようにしてもよい。   In the above-described second embodiment, the case where the positive electrode precursor and the negative electrode precursor are respectively formed by the positive electrode green sheet and the negative electrode green sheet has been described as an example. However, at least one of the positive electrode precursor and the negative electrode precursor is as follows. May be formed. That is, the positive electrode slurry may be formed by applying or printing the positive electrode slurry on one surface of the solid electrolyte layer precursor or the solid electrolyte layer and then drying the positive electrode slurry. Moreover, after apply | coating or printing a negative electrode slurry to the other surface of a solid electrolyte layer precursor or a solid electrolyte layer, you may make it dry and form a negative electrode precursor.

上述の第2の実施形態では、正極、負極および固体電解質層のすべてが、第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体の焼結体を固体電解質として含んでいる構成を例として説明したが、本技術はこの構成に限定されるものではない。例えば、正極、負極および固体電解質層のうちの少なくとも1層が第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体の焼結体を固体電解質として含んでいてもよい。より具体的には例えば、正極、負極および固体電解質層のうちの1層または2層が第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体の焼結体を固体電解質として含み、それ以外の残りの層が第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体以外のリチウムイオン伝導体を固体電解質として含むようにしてもよい。   In the second embodiment described above, the positive electrode, the negative electrode, and the solid electrolyte layer have all been described as an example of a configuration including the sintered body of the lithium ion conductor according to the first embodiment as a solid electrolyte. The present technology is not limited to this configuration. For example, at least one of the positive electrode, the negative electrode, and the solid electrolyte layer may include a sintered body of the lithium ion conductor according to the first embodiment as a solid electrolyte. More specifically, for example, one or two of the positive electrode, the negative electrode, and the solid electrolyte layer include the sintered body of the lithium ion conductor according to the first embodiment as the solid electrolyte, and the other remaining layers. However, a lithium ion conductor other than the lithium ion conductor according to the first embodiment may be included as a solid electrolyte.

上述の第2の実施形態では、正極前駆体、負極前駆体および固体電解質層前駆体のすべてが、第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体を含んでいる構成を例として説明したが、本技術はこの構成に限定されるものではない。例えば、正極前駆体、負極前駆体および固体電解質層前駆体のうちの少なくとも1層が第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体を含んでいてもよい。より具体的には例えば、正極前駆体、負極前駆体および固体電解質層前駆体のうちの1層または2層が第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体を含み、それ以外の残りの層が第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体以外のリチウムイオン伝導体を含むようにしてもよい。   In the second embodiment described above, the positive electrode precursor, the negative electrode precursor, and the solid electrolyte layer precursor are all described as an example including the lithium ion conductor according to the first embodiment. The technology is not limited to this configuration. For example, at least one of the positive electrode precursor, the negative electrode precursor, and the solid electrolyte layer precursor may include the lithium ion conductor according to the first embodiment. More specifically, for example, one or two of the positive electrode precursor, the negative electrode precursor, and the solid electrolyte layer precursor include the lithium ion conductor according to the first embodiment, and the other remaining layers are A lithium ion conductor other than the lithium ion conductor according to the first embodiment may be included.

第1の実施形態に係るリチウムイオン伝導体以外のリチウムイオン伝導体は、リチウムイオンを伝導可能なものであればよく特に限定されず、無機系または高分子系のリチウムイオン伝導体のいずれであってもよい。無機系のリチウムイオン伝導体としては、例えば、Li2S−P25、Li2S−SiS2−Li3PO4、Li7311、Li3.25Ge0.250.75S、Li10GeP212などの硫化物や、Li7La3Zr212、Li6.75La3Zr1.75Nb0.2512、Li6BaLa2Ta212、Li1+xAlxTi2-x(PO43、La2/3-xLi3xTiO3などの酸化物が挙げられる。高分子のリチウムイオン伝導体としては、例えば、ポリエチレンオキシド(PEO)などが挙げられる。 The lithium ion conductor other than the lithium ion conductor according to the first embodiment is not particularly limited as long as it can conduct lithium ions, and may be either an inorganic or polymer lithium ion conductor. May be. Examples of the inorganic lithium ion conductor include Li 2 S—P 2 S 5 , Li 2 S—SiS 2 —Li 3 PO 4 , Li 7 P 3 S 11 , Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S, Li 10. Sulfides such as GeP 2 S 12 , Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , Li 6.75 La 3 Zr 1.75 Nb 0.25 O 12 , Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12 , Li 1 + x Al x Ti 2-x ( Examples thereof include oxides such as PO 4 ) 3 and La 2 / 3-x Li 3x TiO 3 . Examples of the polymer lithium ion conductor include polyethylene oxide (PEO).

上述の第2の実施形態では、正極および負極の両方が固体電解質を含む電極である場合を例として説明したが、正極および負極のうちの少なくとも一方が固体電解質を含まない電極であってもよい。この場合、固体電解質を含まない電極は、例えば蒸着法またはスパッタ法などの気相成長法で作製されていてもよい。   In the above-described second embodiment, the case where both the positive electrode and the negative electrode are electrodes including a solid electrolyte has been described as an example. However, at least one of the positive electrode and the negative electrode may be an electrode not including a solid electrolyte. . In this case, the electrode not including the solid electrolyte may be produced by a vapor phase growth method such as a vapor deposition method or a sputtering method.

上述の第2の実施形態では、積層体をプレスした後、焼成する工程を例として説明したが、積層体をプレスしながら、焼成する工程を採用してもよい。   In the second embodiment described above, the step of firing after pressing the laminated body has been described as an example, but a step of firing while pressing the laminated body may be employed.

上述の第2の実施形態に係る電池を複数積層して、積層型電池を構成してもよい。   A stacked battery may be configured by stacking a plurality of the batteries according to the second embodiment described above.

<3 第3の実施形態>
第3の実施形態では、第2の実施形態またはその変形例に係る二次電池を備える電子機器について説明する。
<3 Third Embodiment>
In the third embodiment, an electronic device including the secondary battery according to the second embodiment or a modification thereof will be described.

[3.1 電子機器の構成]
以下、図3を参照して、本技術の第3の実施形態に係る電子機器400の構成の一例について説明する。電子機器400は、電子機器本体の電子回路401と、電池パック300とを備える。電池パック300は、正極端子331aおよび負極端子331bを介して電子回路401に対して電気的に接続されている。電子機器400は、例えば、ユーザにより電池パック300を着脱自在な構成を有している。なお、電子機器400の構成はこれに限定されるものではなく、ユーザにより電池パック300を電子機器400から取り外しできないように、電池パック300が電子機器400内に内蔵されている構成を有していてもよい。
[3.1 Configuration of electronic equipment]
Hereinafter, with reference to FIG. 3, an example of the configuration of the electronic apparatus 400 according to the third embodiment of the present technology will be described. The electronic device 400 includes an electronic circuit 401 of the electronic device body and a battery pack 300. The battery pack 300 is electrically connected to the electronic circuit 401 via the positive terminal 331a and the negative terminal 331b. For example, the electronic device 400 has a configuration in which the battery pack 300 is detachable by a user. The configuration of the electronic device 400 is not limited to this, and the battery pack 300 is built in the electronic device 400 so that the user cannot remove the battery pack 300 from the electronic device 400. May be.

電池パック300の充電時には、電池パック300の正極端子331a、負極端子331bがそれぞれ、充電器(図示せず)の正極端子、負極端子に接続される。一方、電池パック300の放電時(電子機器400の使用時)には、電池パック300の正極端子331a、負極端子331bがそれぞれ、電子回路401の正極端子、負極端子に接続される。   When the battery pack 300 is charged, the positive terminal 331a and the negative terminal 331b of the battery pack 300 are connected to the positive terminal and the negative terminal of a charger (not shown), respectively. On the other hand, when the battery pack 300 is discharged (when the electronic apparatus 400 is used), the positive terminal 331a and the negative terminal 331b of the battery pack 300 are connected to the positive terminal and the negative terminal of the electronic circuit 401, respectively.

電子機器400としては、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータ、携帯電話(例えばスマートフォンなど)、携帯情報端末(Personal Digital Assistants:PDA)、撮像装置(例えばデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなど)、オーディオ機器(例えばポータブルオーディオプレイヤー)、ゲーム機器、コードレスフォン子機、電子書籍、電子辞書、ラジオ、ヘッドホン、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、照明機器、玩具、医療機器、ロボットなどが挙げられるが、これに限定されるものでなない。   Examples of the electronic device 400 include a notebook personal computer, a tablet computer, a mobile phone (for example, a smartphone), a portable information terminal (Personal Digital Assistants: PDA), an imaging device (for example, a digital still camera, a digital video camera, etc.), Audio devices (for example, portable audio players), game devices, cordless phones, electronic books, electronic dictionaries, radios, headphones, navigation systems, memory cards, pacemakers, hearing aids, lighting devices, toys, medical devices, robots, etc. However, it is not limited to this.

(電子回路)
電子回路401は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、周辺ロジック部、インターフェース部および記憶部などを備え、電子機器400の全体を制御する。
(Electronic circuit)
The electronic circuit 401 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a peripheral logic unit, an interface unit, a storage unit, and the like, and controls the entire electronic device 400.

(電池パック)
電池パック300は、組電池301と、充放電回路302とを備える。組電池301は、複数の二次電池301aを直列および/または並列に接続して構成されている。複数の二次電池301aは、例えばn並列m直列(n、mは正の整数)に接続される。なお、図3では、6個の二次電池301aが2並列3直列(2P3S)に接続された例が示されている。複数の二次電池301aが積層型二次電池を構成していてもよい。二次電池301aとしては、第2の実施形態またはその変形例に係る電池が用いられる。
(Battery pack)
The battery pack 300 includes an assembled battery 301 and a charge / discharge circuit 302. The assembled battery 301 is configured by connecting a plurality of secondary batteries 301a in series and / or in parallel. The plurality of secondary batteries 301a are connected, for example, in n parallel m series (n and m are positive integers). FIG. 3 shows an example in which six secondary batteries 301a are connected in two parallel three series (2P3S). A plurality of secondary batteries 301a may constitute a stacked secondary battery. As the secondary battery 301a, the battery according to the second embodiment or its modification is used.

充電時には、充放電回路302は、組電池301に対する充電を制御する。一方、放電時(すなわち電子機器400の使用時)には、充放電回路302は、電子機器400に対する放電を制御する。   At the time of charging, the charging / discharging circuit 302 controls charging of the assembled battery 301. On the other hand, at the time of discharging (that is, when the electronic device 400 is used), the charging / discharging circuit 302 controls the discharging of the electronic device 400.

[3.2 変形例]
上述の第3の実施形態では、電子機器400が複数の二次電池301aにより構成される組電池301を備える場合を例として説明したが、電子機器400が、組電池301に代えて、一つの二次電池301aのみを備える構成としてもよい。
[3.2 Modification]
In the above-described third embodiment, the case where the electronic device 400 includes the assembled battery 301 including a plurality of secondary batteries 301 a has been described as an example. It is good also as a structure provided only with the secondary battery 301a.

上述の第3の実施形態では、第2の実施形態またはその変形例に係る二次電池を電子機器に適用した例について説明したが、第2の実施形態またはその変形例に係る二次電池は電子機器以外のものにも適用可能である。例えば、電気自動車(ハイブリッド自動車を含む)、鉄道車両、ゴルフカート、電動カート、ロードコンディショナー、信号機などの駆動用電源または補助用電源、住宅をはじめとする建築物または発電設備用の電力貯蔵用電源などに搭載し、あるいは、これらに電力を供給するために使用することができる。第2の実施形態またはその変形例に係る二次電池は、いわゆるスマートグリッドにおける蓄電装置としても用いることができる。このような蓄電装置は、電力を供給するだけでなく、他の電力源から電力の供給を受けることにより蓄電することができる。他の電力源としては、例えば、火力発電、原子力発電、水力発電、太陽電池、風力発電、地熱発電、燃料電池(バイオ燃料電池を含む)などを用いることができる。   In the above-described third embodiment, the example in which the secondary battery according to the second embodiment or the modification thereof is applied to an electronic device has been described. However, the secondary battery according to the second embodiment or the modification thereof is It can also be applied to devices other than electronic devices. For example, electric power sources for electric vehicles (including hybrid vehicles), railway vehicles, golf carts, electric carts, road conditioners, traffic lights, etc., power supplies for auxiliary use, and power storage power sources for buildings and power generation facilities such as houses Or can be used to supply power to them. The secondary battery according to the second embodiment or its modification can also be used as a power storage device in a so-called smart grid. Such a power storage device can not only supply power but also store power by receiving power from another power source. As other power sources, for example, thermal power generation, nuclear power generation, hydroelectric power generation, solar cells, wind power generation, geothermal power generation, fuel cells (including biofuel cells) and the like can be used.

以下、実施例により本技術を具体的に説明するが、本技術はこれらの実施例のみに限定されるものではない。   Hereinafter, the present technology will be specifically described by way of examples. However, the present technology is not limited only to these examples.

本技術の実施例について以下の順序で説明する。
i イオン伝導率の評価(1)
ii イオン伝導率の評価(2)
iii 焼成時の副反応
iv 焼成時のカーボン焼失
v 全固体電池の充放電特性(1)
vi 全固体電池の充放電特性(2)
Examples of the present technology will be described in the following order.
i Evaluation of ionic conductivity (1)
ii Evaluation of ionic conductivity (2)
iii Side reactions during firing
iv Carbon burnout during firing v Charge / discharge characteristics of all solid state battery (1)
vi Charge / Discharge Characteristics of All Solid-state Battery (2)

<i イオン伝導率の評価(1)>
参考例1−1)
まず、Li2OとGeO2とをモル分率でLi2O:GeO2=23.3mol%:76.7mol%となるように混合し、大気中にて加熱溶融した。次に、この溶融物をツインローラで急冷した後、ボールミルで粉砕を行って、固体電解質として非晶質のLi−Ge−O系固体電解質の粉末を得た。次に、得られたLi−Ge−O系固体電解質の粉末を直径10mm、厚さ約1mmの円盤状にペレット成型し、窒素雰囲気下にて550℃で1時間焼成した。その後、ペレットの両面を研磨することにより、目的とする固体電解質層を得た。
<Evaluation of ionic conductivity (1)>
( Reference Example 1-1)
First, Li 2 O and GeO 2 were mixed at a molar fraction of Li 2 O: GeO 2 = 23.3 mol%: 76.7 mol%, and heated and melted in the atmosphere. Next, this melt was quenched with a twin roller and then pulverized with a ball mill to obtain an amorphous Li—Ge—O-based solid electrolyte powder as a solid electrolyte. Next, the obtained Li—Ge—O-based solid electrolyte powder was pellet-molded into a disk shape having a diameter of 10 mm and a thickness of about 1 mm, and fired at 550 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. Then, the target solid electrolyte layer was obtained by grind | polishing both surfaces of a pellet.

(実施例1−2)
Li2OとSiO2とをモル分率でLi2O:SiO2=35.5mol%:64.5mol%となるように混合したこと以外は参考例1−1と同様にして、固体電解質層を得た。
(Example 1-2)
A solid electrolyte layer was obtained in the same manner as in Reference Example 1-1 except that Li 2 O and SiO 2 were mixed at a molar fraction of Li 2 O: SiO 2 = 35.5 mol%: 64.5 mol%. Got.

(実施例1−3)
Li2OとB23とをモル分率でLi2O:B23=42.7mol%:57.3mol%となるように混合したこと以外は参考例1−1と同様にして、固体電解質層を得た。
(Example 1-3)
Li 2 O and B 2 O 3 Li 2 and in the mole fraction O: B 2 O 3 = 42.7mol %: except that the mixed so that 57.3Mol% in the same manner as in Reference Example 1-1 A solid electrolyte layer was obtained.

(実施例1−4)
Li2OとP25とをモル分率でLi2O:P25=50mol%:50mol%となるように混合したこと以外は参考例1−1と同様にして、固体電解質層を得た。
(Example 1-4)
A solid electrolyte layer was obtained in the same manner as in Reference Example 1-1 except that Li 2 O and P 2 O 5 were mixed at a molar fraction of Li 2 O: P 2 O 5 = 50 mol%: 50 mol%. Got.

(実施例1−5)
Li2OとP25とをモル分率でLi2O:P25=60mol%:40mol%となるように混合したこと以外は参考例1−1と同様にして、固体電解質層を得た。
(Example 1-5)
A solid electrolyte layer was obtained in the same manner as in Reference Example 1-1 except that Li 2 O and P 2 O 5 were mixed at a molar fraction of Li 2 O: P 2 O 5 = 60 mol%: 40 mol%. Got.

(SEM観察)
上述の実施例1−〜1−5、参考例1−1の固体電解質層の作製工程において、焼成前後のペレットをSEM(Scanning Electron Microscope)観察した。その結果、低温550℃で固体電解質の粉末が焼結されていることが確認された。
(SEM observation)
Above Example 1 2 ~1-5, in the manufacturing process of the solid electrolyte layer of Example 1-1, the pellets before and after firing were SEM (Scanning Electron Microscope) observation. As a result, it was confirmed that the solid electrolyte powder was sintered at a low temperature of 550 ° C.

(イオン伝導率)
評価サンプルとしての固体電解質層の両面に電極として金(Au)を蒸着したのち、温度25℃にて交流インピーダンス測定を行い、コール−コールプロットを作成した。図4A、図4Bにそれぞれ、実施例1−2、1−3の固体電解質層のコール−コールプロットを示す。次に、このコール−コールプロットからリチウムイオン伝導率を求めた。その結果を表1に示す。なお、イオン伝導率は、コール−コールプロットのグラフの半円の直径の長さで評価した。測定装置としてはソーラトロン社製のSolartron 1260/1287を用い、測定周波数を1MHz〜1Hzとした。
(Ionic conductivity)
After depositing gold (Au) as electrodes on both surfaces of the solid electrolyte layer as an evaluation sample, AC impedance measurement was performed at a temperature of 25 ° C. to create a Cole-Cole plot. FIGS. 4A and 4B show Cole-Cole plots of the solid electrolyte layers of Examples 1-2 and 1-3, respectively. Next, lithium ion conductivity was determined from this Cole-Cole plot. The results are shown in Table 1. In addition, ion conductivity was evaluated by the length of the diameter of the semicircle of the graph of the Cole-Cole plot. Solartron 1260/1287 manufactured by Solartron was used as the measuring device, and the measurement frequency was 1 MHz to 1 Hz.

上記評価結果から、GeO2、SiO2、B23およびP25のうち1種と、Li2Oとを組み合わせることで、低温焼結可能な固体電解質(リチウムイオン伝導体)が得られることがわかる。 From the above evaluation results, a solid electrolyte (lithium ion conductor) that can be sintered at low temperature is obtained by combining Li 2 O with one of GeO 2 , SiO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5. I understand that

<ii イオン伝導率の評価(2)>
(実施例2−1)
まず、Li2OとSiO2とB23とをモル分率でLi2O:SiO2:B23=70.83mol%:16.67mol%:12.5mol%となるように混合し、大気中にて加熱溶融した。次に、この溶融物をツインローラで急冷した後、ボールミルで粉砕を行って、固体電解質として非晶質のLi−Si−B−O系固体電解質の粉末を得た。次に、得られたLi−Si−B−O系固体電解質の粉末を直径10mm、厚さ約1mmの円盤状にペレット成型し、窒素雰囲気下にて380℃で1時間焼成した。その後、ペレットの両面を研磨することにより、目的とする固体電解質層を得た。
<Ii Evaluation of Ionic Conductivity (2)>
(Example 2-1)
First, Li 2 O, SiO 2, and B 2 O 3 are mixed at a molar fraction of Li 2 O: SiO 2 : B 2 O 3 = 70.83 mol%: 16.67 mol%: 12.5 mol%. And heated and melted in the atmosphere. Next, this melt was quenched with a twin roller and then pulverized with a ball mill to obtain amorphous Li—Si—B—O-based solid electrolyte powder as a solid electrolyte. Next, the obtained Li—Si—B—O-based solid electrolyte powder was pelletized into a disk shape having a diameter of 10 mm and a thickness of about 1 mm, and fired at 380 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. Then, the target solid electrolyte layer was obtained by grind | polishing both surfaces of a pellet.

(SEM観察)
上述の実施例2−1の固体電解質層の作製工程において、焼成前後のペレットをSEM観察した。その結果、低温380℃で固体電解質の粉末が焼結されていることが確認された。
(SEM observation)
In the manufacturing process of the solid electrolyte layer of Example 2-1 described above, the pellets before and after firing were observed by SEM. As a result, it was confirmed that the solid electrolyte powder was sintered at a low temperature of 380 ° C.

(イオン伝導率)
温度−30℃〜80℃の範囲にて交流インピーダンス測定を行う以外は実施例1−〜1−5、参考例1−1と同様にして、実施例2−1の固体電解質層のリチウムイオン伝導率を求めた。その結果を図5A、図5Bに示す。
(Ionic conductivity)
Except by alternating current impedance measurement at a temperature ranging from -30 ° C. to 80 ° C. Example 1 2 ~1-5, in the same manner as in Reference Example 1-1, a lithium ion solid electrolyte layer of Examples 2-1 The conductivity was determined. The results are shown in FIGS. 5A and 5B.

上記評価結果から、Li2OとSiO2とB23とを組み合わせることで、低温焼結可能な固体電解質(リチウムイオン伝導体)が得られることがわかる。 From the above evaluation results, it is understood that a solid electrolyte (lithium ion conductor) that can be sintered at low temperature can be obtained by combining Li 2 O, SiO 2, and B 2 O 3 .

<iii 焼成時の副反応>
(X線回折)
本実施例において、X線回折パターンの測定には、株式会社リガク製のSmartLab(3kw)を用いた。なお、線源としてはCuKαを用いた。
<Iii Side reaction during firing>
(X-ray diffraction)
In this example, a SmartLab (3 kw) manufactured by Rigaku Corporation was used for measurement of the X-ray diffraction pattern. Note that CuKα was used as the radiation source.

(実施例3−1)
まず、Li2OとSiO2とB23とをモル分率でLi2O:SiO2:B23=54mol%:11mol%:35mol%となるように混合し、大気中にて加熱溶融した。次に、この溶融物をツインローラで急冷した後、ボールミルで粉砕を行って、固体電解質として非晶質のLi−Si−B−O系固体電解質の粉末を得た。次に、得られたLi−Si−B−O系固体電解質の粉末を直径10mm、厚さ約1mmの円盤状にペレット成型し、窒素雰囲気下にて430℃で1時間焼成した。ペレットの焼成前後のX線回折パターンの測定結果を図6A(焼成前)、図6B(焼成後)に示す。なお、焼成前後のペレットをSEM観察して、上記焼成温度にてLi−Si−B−O系固体電解質の粉末が焼結されていることを確認した。
(Example 3-1)
First, Li 2 O, SiO 2, and B 2 O 3 are mixed in a molar fraction of Li 2 O: SiO 2 : B 2 O 3 = 54 mol%: 11 mol%: 35 mol%, and Melted by heating. Next, this melt was quenched with a twin roller and then pulverized with a ball mill to obtain amorphous Li—Si—B—O-based solid electrolyte powder as a solid electrolyte. Next, the obtained Li—Si—B—O-based solid electrolyte powder was pelleted into a disk shape having a diameter of 10 mm and a thickness of about 1 mm, and fired at 430 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. The measurement result of the X-ray diffraction pattern before and after firing the pellet is shown in FIG. 6A (before firing) and FIG. 6B (after firing). The pellets before and after firing were observed by SEM, and it was confirmed that the Li—Si—B—O-based solid electrolyte powder was sintered at the firing temperature.

図6Aでは、ブロードなピーク(ハロー)が観察される。一方、図6Bでは、図6Aよりも明瞭なピークが観察される。この結果から、焼結により固体電解質の結晶化が進行したことがわかる。   In FIG. 6A, a broad peak (halo) is observed. On the other hand, a clearer peak is observed in FIG. 6B than in FIG. 6A. From this result, it is understood that the crystallization of the solid electrolyte has progressed by sintering.

(実施例3−2)
まず、正極活物質としてのLiCoO2粉末を準備した。このLiCoO2のX線回折パターンの測定結果を図7Aに示す。次に、実施例3−1と同様にしてLi−Si−B−O系固体電解質の粉末を得た。次に、正極活物質としてのLiCoO2粉末とLi−Si−B−O系固体電解質の粉末とを混合して正極合剤粉末を調製した後、この正極合剤粉末を直径10mm、厚さ約1mmの円盤状にペレット成型し、窒素雰囲気下にて430℃で1時間焼成した。ペレットの焼結後のX線回折パターンの測定結果を図7Bに示す。なお、焼成前後のペレットをSEM観察して、上記焼成温度にてLi−Si−B−O系固体電解質の粉末が焼結されていることを確認した。
(Example 3-2)
First, LiCoO 2 powder as a positive electrode active material was prepared. The measurement result of the X-ray diffraction pattern of this LiCoO 2 is shown in FIG. 7A. Next, a Li—Si—B—O-based solid electrolyte powder was obtained in the same manner as in Example 3-1. Next, LiCoO 2 powder as a positive electrode active material and Li—Si—B—O-based solid electrolyte powder were mixed to prepare a positive electrode mixture powder, and then this positive electrode mixture powder was about 10 mm in diameter and about thickness. The pellet was molded into a 1 mm disk shape and fired at 430 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. The measurement result of the X-ray diffraction pattern after sintering the pellet is shown in FIG. 7B. The pellets before and after firing were observed by SEM, and it was confirmed that the Li—Si—B—O-based solid electrolyte powder was sintered at the firing temperature.

図7Bに示されたX線回折ピークは、図6Bと図7AとのX線回折ピークの総和となっている。この結果から、固体電解質としてLi−Si−B−O系固体電解質の粉末を用いた場合には、正極活物質と固体電解質とを反応させることなく、固体電解質の粉末を焼結できることがわかる。   The X-ray diffraction peak shown in FIG. 7B is the sum of the X-ray diffraction peaks of FIG. 6B and FIG. 7A. From this result, it is understood that when a Li—Si—B—O-based solid electrolyte powder is used as the solid electrolyte, the solid electrolyte powder can be sintered without reacting the positive electrode active material with the solid electrolyte.

(比較例3−1)
まず、固体電解質としてLi1.3Al0.3Ti1.7(PO)3粉末を準備した。また正極活物質としてLiMn24粉末を準備した。次に、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO)3とLiMn24とを混合して正極合剤粉末を調製し後、この正極合剤粉末を直径10mm、厚さ約1mmの円盤状にペレット成型し、アルゴン雰囲気下にて温度830℃で2時間焼成した。ペレットの焼結前後のX線回折パターンの測定結果を図8A(焼成前)、図8B(焼成後)に示す。なお、焼成前後のペレットをSEM観察して、上記焼成温度にてLi1.3Al0.3Ti1.7(PO)3粉末が焼結されていることを確認した。
(Comparative Example 3-1)
First, Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO) 3 powder was prepared as a solid electrolyte. Moreover, LiMn 2 O 4 powder was prepared as a positive electrode active material. Next, Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO) 3 and LiMn 2 O 4 are mixed to prepare a positive electrode mixture powder, and then the positive electrode mixture powder is pelletized into a disk shape having a diameter of 10 mm and a thickness of about 1 mm. Molded and fired at 830 ° C. for 2 hours in an argon atmosphere. The measurement results of the X-ray diffraction patterns before and after sintering the pellet are shown in FIG. 8A (before firing) and FIG. 8B (after firing). Note that the pellets before and after firing were observed by SEM, and it was confirmed that Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO) 3 powder was sintered at the firing temperature.

図8Aでは、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO)3およびLiMn24それぞれに起因するX線回折ピークが観察される。一方、図8Bでは、一部LiMn(PO4)3に起因するX線回折ピークが観察される。この結果から、固体電解質としてLi1.3Al0.3Ti1.7(PO)3を用いた場合には、焼成工程において固体電解質と正極活物質とが反応していることがわかる。したがって、焼成工程において不導体などの副生成物が形成され、固体電解質および/または正極活物質の本来の特性が得られなくなる虞があることがわかる。 In FIG. 8A, X-ray diffraction peaks caused by Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO) 3 and LiMn 2 O 4 are observed. On the other hand, in FIG. 8B, an X-ray diffraction peak partially attributed to LiMn (PO 4) 3 is observed. From this result, it is understood that when Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO) 3 is used as the solid electrolyte, the solid electrolyte and the positive electrode active material are reacted in the firing step. Therefore, it can be seen that byproducts such as nonconductors are formed in the firing step, and the original characteristics of the solid electrolyte and / or the positive electrode active material may not be obtained.

<iv 焼成時のカーボン焼失>
(実施例4−1)
まず、実施例1−3と同様にして、固体電解質としてLi−B−O系固体電解質の粉末を得た。次に、このLi−B−O系固体電解質の粉末と負極活物質としてのカーボン粉末とを混合して負極合剤粉末を調製した後、この負極合剤粉末を直径10mm、厚さ約1mmの円盤状にペレット成型することにより、負極前駆体を得た。
<Iv Carbon burnt during firing>
(Example 4-1)
First, in the same manner as in Example 1-3, a Li—B—O-based solid electrolyte powder was obtained as a solid electrolyte. Next, this Li—B—O-based solid electrolyte powder and a carbon powder as a negative electrode active material were mixed to prepare a negative electrode mixture powder, and then this negative electrode mixture powder was 10 mm in diameter and about 1 mm in thickness. A negative electrode precursor was obtained by pellet-molding into a disk shape.

(比較例4−1)
まず、固体電解質としてLi1.3Al0.3Ti1.7(PO)3を準備した。次に、このLi1.3Al0.3Ti1.7(PO)3と負極活物質としてのカーボン粉末とを混合して負極合剤粉末を調製した後、この負極合剤粉末を直径10mm、厚さ約1mmの円盤状にペレット成型することにより、負極前駆体を得た。
(Comparative Example 4-1)
First, Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO) 3 was prepared as a solid electrolyte. Next, this Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO) 3 and carbon powder as a negative electrode active material were mixed to prepare a negative electrode mixture powder, and then this negative electrode mixture powder was 10 mm in diameter and about 1 mm in thickness. A negative electrode precursor was obtained by pellet-molding into a disk shape.

(TGAおよびTMA測定)
上述のようにして得られた実施例4−1、比較例4−1の負極前駆体の熱重量分析(Thermo Gravimetry Analysis:TGA)および熱機械分析(Thermomechanical Analysis:TMA)を窒素雰囲気下で行った。実施例4−1の負極前駆体の分析結果を図9A、図9Bに示す。また、比較例4−1の負極前駆体の分析結果を図10A、図10Bに示す。なお、図9A、図10A中の縦軸に示した負極の重量は、温度0℃における負極の初期重量に対する負極の重量変化量を百分率で表している。また、図9B、図10B中の縦軸に示した負極の長さは、温度0℃における負極の初期長さに対する負極の長さ変化量を百分率で表している。
(TGA and TMA measurement)
Thermogravimetric analysis (Thermo Gravimetry Analysis: TGA) and thermomechanical analysis (Thermomechanical Analysis: TMA) of the negative electrode precursors of Example 4-1 and Comparative Example 4-1 obtained as described above were performed in a nitrogen atmosphere. It was. The analysis results of the negative electrode precursor of Example 4-1 are shown in FIGS. 9A and 9B. Moreover, the analysis result of the negative electrode precursor of Comparative Example 4-1 is shown in FIGS. 10A and 10B. Note that the weight of the negative electrode shown on the vertical axis in FIGS. 9A and 10A represents the change in weight of the negative electrode with respect to the initial weight of the negative electrode at a temperature of 0 ° C. as a percentage. Moreover, the length of the negative electrode shown on the vertical axis in FIGS. 9B and 10B represents the amount of change in the length of the negative electrode with respect to the initial length of the negative electrode at a temperature of 0 ° C. as a percentage.

図9Aから、実施例4−1では、TGA曲線が温度上昇に伴って550℃付近から減少していることから、550℃付近からカーボンが焼失し始めていることがわかる。また、図9Bから、TMA曲線が450℃付近で急激に減少していることから、焼結温度が約450℃であることがわかる。   From FIG. 9A, it can be seen that in Example 4-1, the TGA curve decreases from around 550 ° C. as the temperature rises, so that carbon begins to burn out from around 550 ° C. Further, from FIG. 9B, it can be seen that the sintering temperature is about 450 ° C. because the TMA curve rapidly decreases around 450 ° C.

図10Aから、比較例3−1では、TGA曲線が温度上昇に伴って700℃付近から減少していることから、700℃付近からカーボンが焼失し始めていることがわかる。このカーボンの焼失は、カーボンが大気中の酸素と反応、または固体電解質に含まれる酸素と反応して二酸化炭素となったためである。また、図10Bから、TMA曲線が750℃付近で急激に減少していることから、焼結温度が約750℃であることがわかる。   From FIG. 10A, it can be seen that in Comparative Example 3-1, the TGA curve decreases from around 700 ° C. as the temperature rises, so that carbon begins to burn out from around 700 ° C. This carbon burnout is because carbon reacts with oxygen in the atmosphere or reacts with oxygen contained in the solid electrolyte to form carbon dioxide. Further, from FIG. 10B, it can be seen that the sintering temperature is about 750 ° C. because the TMA curve rapidly decreases around 750 ° C.

上記結果から、固体電解質としてLi−B−O系固体電解質を用いた場合には、固体電解質の焼結温度が低いため、負極活物質としてカーボンを用いることが可能であることがわかる。固体電解質としてLi1.3Al0.3Ti1.7(PO)3を用いた場合には、固体電解質の焼成温度が高いため、負極活物質としてカーボンを用いることは困難であることがわかる。 From the above results, it is understood that when a Li—B—O based solid electrolyte is used as the solid electrolyte, carbon can be used as the negative electrode active material because the sintering temperature of the solid electrolyte is low. It can be seen that when Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO) 3 is used as the solid electrolyte, it is difficult to use carbon as the negative electrode active material because the firing temperature of the solid electrolyte is high.

<v 全固体電池の充放電特性(1)>
(実施例5−1)
[固体電解質層前駆体の作製工程]
まず、Li−Si−B−O系固体電解質の粉末90質量部と、結着剤としてのアクリル樹脂10質量部とを混合して、固体電解質合剤の粉末を調製したのち、その固体電解質合剤の粉末を有機溶剤としてのテルピネオールに分散させて、ペースト状の固体電解質スラリーを得た。なお、Li−Si−B−O系固体電解質の粉末としては、実施例3−1と同様のものを用いた。
<Charge / discharge characteristics of all-solid-state battery (1)>
(Example 5-1)
[Preparation process of solid electrolyte layer precursor]
First, 90 parts by mass of a Li—Si—B—O-based solid electrolyte powder and 10 parts by mass of an acrylic resin as a binder are mixed to prepare a solid electrolyte mixture powder. The powder of the agent was dispersed in terpineol as an organic solvent to obtain a paste-like solid electrolyte slurry. Note that the same Li-Si-B-O-based solid electrolyte powder as in Example 3-1 was used.

次に、得られた固体電解質スラリーを高分子樹脂フィルム上に塗布し、100℃で乾燥させすることにより、高分子樹脂フィルム上にグリーンシートを形成した。次に、高分子フィルムとともにグリーンシートを円盤状に打ち抜いた後、グリーンシートを高分子樹脂フィルムから剥離した。これにより、固体電解質層前駆体としての固体電解質グリーンシートが得られた。   Next, the obtained solid electrolyte slurry was applied on a polymer resin film and dried at 100 ° C., thereby forming a green sheet on the polymer resin film. Next, the green sheet was punched into a disk shape together with the polymer film, and then the green sheet was peeled from the polymer resin film. Thereby, the solid electrolyte green sheet as a solid electrolyte layer precursor was obtained.

[負極前駆体の作製工程]
まず、負極活物質としてグラファイト粉末45質量部と、固体電解質としてLi−Si−B−O系固体電解質の粉末45質量部と、結着剤としてアクリル樹脂粉末10質量部とを混合して、負極合剤の粉末を調製したのち、その負極合剤の粉末を有機溶剤としてのテルピネオールに分散させて、ペースト状の負極スラリーを得た。なお、Li−Si−B−O系固体電解質の粉末としては、実施例3−1と同様のものを用いた。
[Preparation process of negative electrode precursor]
First, 45 parts by mass of graphite powder as a negative electrode active material, 45 parts by mass of Li-Si-B-O-based solid electrolyte powder as a solid electrolyte, and 10 parts by mass of acrylic resin powder as a binder are mixed. After preparing the powder of the mixture, the powder of the negative electrode mixture was dispersed in terpineol as an organic solvent to obtain a paste-like negative electrode slurry. Note that the same Li-Si-B-O-based solid electrolyte powder as in Example 3-1 was used.

次に、得られた負極スラリーを高分子樹脂フィルム上に塗布し、100℃で乾燥させすることにより、高分子樹脂フィルム上にグリーンシートを形成した。次に、高分子フィルムとともにグリーンシートを円盤状に打ち抜いた後、グリーンシートを高分子樹脂フィルムから剥離した。これにより、負極前駆体としての負極グリーンシートが得られた。   Next, the obtained negative electrode slurry was applied on a polymer resin film and dried at 100 ° C., thereby forming a green sheet on the polymer resin film. Next, the green sheet was punched into a disk shape together with the polymer film, and then the green sheet was peeled from the polymer resin film. Thereby, a negative electrode green sheet as a negative electrode precursor was obtained.

[前駆体の積層および焼成工程]
まず、固体電解質グルーンシートと負極グリーンシートとを積層して、積層体を温間等方圧プレスにより加圧した。次に、窒素雰囲気下にて430℃で1時間焼成した。これにより、固体電解質層と負極とからなる積層体が得られた。図11A、図11Bに、焼成前後の負極グリーンシートのSEM像を示す。図11A、図11Bから、430℃の低温焼成でLi−B−O系固体電解質の粉末が焼結されていることがわかる。
[Precursor lamination and firing process]
First, a solid electrolyte green sheet and a negative electrode green sheet were laminated, and the laminate was pressed by a warm isostatic press. Next, it was baked at 430 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. Thereby, the laminated body which consists of a solid electrolyte layer and a negative electrode was obtained. 11A and 11B show SEM images of the negative electrode green sheet before and after firing. From FIG. 11A and FIG. 11B, it can be seen that the Li—B—O-based solid electrolyte powder is sintered by low-temperature firing at 430 ° C.

次に、積層体の表面のうち負極側の表面に銅箔を貼付けるとともに、固体電解質層側の表面に対極としてリチウム金属箔を貼付けた後、積層体を油圧プレスにより加圧した。以上により、目的とする全固体電池(全固体リチウムイオン二次電池)が得られた。   Next, a copper foil was affixed to the negative electrode side of the surface of the laminate, and a lithium metal foil was affixed to the surface of the solid electrolyte layer as a counter electrode, and then the laminate was pressurized by a hydraulic press. Thus, the intended all solid state battery (all solid state lithium ion secondary battery) was obtained.

(充放電特性)
以下の測定条件により評価サンプルに対して充放電を行い、充放電曲線を求めた。その結果を図11Cに示す。
環境温度:25℃
充放電範囲:0.03V〜2.0V
充放電レート:0.1C
(Charge / discharge characteristics)
The evaluation sample was charged / discharged under the following measurement conditions to obtain a charge / discharge curve. The result is shown in FIG. 11C.
Environmental temperature: 25 ° C
Charging / discharging range: 0.03V to 2.0V
Charge / discharge rate: 0.1C

図11Cから、実施例5−1の全固体電池では、高い充放電容量が得られることがわかる。   From FIG. 11C, it turns out that a high charging / discharging capacity | capacitance is obtained in the all-solid-state battery of Example 5-1.

<vi 全固体電池の充放電特性(2)>
(実施例6−1)
[固体電解質層前駆体および負極前駆体の作製工程]
実施例5−1と同様にして、固体電解質層前駆体としての固体電解質グリーンシートおよび負極前駆体としての正極グリーンシートを得た。
<Charge / discharge characteristics of all-solid-state battery (2)>
(Example 6-1)
[Production process of solid electrolyte layer precursor and negative electrode precursor]
In the same manner as in Example 5-1, a solid electrolyte green sheet as a solid electrolyte layer precursor and a positive electrode green sheet as a negative electrode precursor were obtained.

[正極前駆体の作製工程]
まず、正極活物質としてLiCO2粉末45質量部と、固体電解質としてLi−Si−B−O系固体電解質の粉末45質量部と、結着剤としてアクリル樹脂粉末10質量部とを混合して、正極合剤の粉末を調製したのち、その正極合剤の粉末を有機溶剤としてのテルピネオールに分散させて、ペースト状の正極スラリーを得た。なお、Li−Si−B−O系固体電解質の粉末としては、実施例3−1と同様のものを用いた。
[Preparation process of positive electrode precursor]
First, 45 parts by mass of LiCO 2 powder as a positive electrode active material, 45 parts by mass of Li—Si—B—O-based solid electrolyte powder as a solid electrolyte, and 10 parts by mass of acrylic resin powder as a binder, After preparing the positive electrode mixture powder, the positive electrode mixture powder was dispersed in terpineol as an organic solvent to obtain a paste-like positive electrode slurry. Note that the same Li-Si-B-O-based solid electrolyte powder as in Example 3-1 was used.

次に、得られた正極スラリーを高分子樹脂フィルム上に塗布し、100℃で乾燥させすることにより、高分子樹脂フィルム上にグリーンシートを形成した。次に、高分子フィルムとともにグリーンシートを円盤状に打ち抜いた後、グリーンシートを高分子樹脂フィルムから剥離した。これにより、正極前駆体としての正極グリーンシートが得られた。   Next, the obtained positive electrode slurry was applied on a polymer resin film and dried at 100 ° C., thereby forming a green sheet on the polymer resin film. Next, the green sheet was punched into a disk shape together with the polymer film, and then the green sheet was peeled from the polymer resin film. Thereby, the positive electrode green sheet as a positive electrode precursor was obtained.

[前駆体の積層および焼成工程]
まず、固体電解質グリーンシートを挟むように正極グリーンシートと負極グリーンシートとを積層して、積層体を温間等方圧プレスにより加圧した。次に、窒素雰囲気下にて430℃で1時間焼成した。これにより、正極と負極と固体電解質層とからなる積層体が得られた。図12A、図12Bに、焼成前後の正極グリーンシートのSEM像を示す。図12A、図12Bから、430℃の低温焼成でLi−B−O系固体電解質の粉末が焼結されていることがわかる。
[Precursor lamination and firing process]
First, a positive electrode green sheet and a negative electrode green sheet were laminated so as to sandwich the solid electrolyte green sheet, and the laminate was pressed by a warm isostatic press. Next, it was baked at 430 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. Thereby, the laminated body which consists of a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte layer was obtained. 12A and 12B show SEM images of the positive electrode green sheet before and after firing. From FIG. 12A and FIG. 12B, it can be seen that the Li—B—O-based solid electrolyte powder is sintered by low-temperature firing at 430 ° C.

次に、積層体の表面のうち負極側の表面に銅箔を貼付けるとともに、正極側の表面にアルミニウム箔を貼付けた後、積層体を油圧プレスにより加圧した。以上により、目的とする全固体電池(全固体リチウムイオン二次電池)が得られた。   Next, while sticking copper foil on the negative electrode side surface among the surfaces of a laminated body, after sticking aluminum foil on the positive electrode side surface, the laminated body was pressurized with the hydraulic press. Thus, the intended all solid state battery (all solid state lithium ion secondary battery) was obtained.

(充放電特性)
以下の測定条件により評価サンプルに対して充放電を行い、充放電曲線を求めた。その結果を図12Cに示す。
環境温度:25℃
充放電範囲:2.5V〜4.2V
充放電レート:0.1C
(Charge / discharge characteristics)
The evaluation sample was charged / discharged under the following measurement conditions to obtain a charge / discharge curve. The result is shown in FIG. 12C.
Environmental temperature: 25 ° C
Charge / discharge range: 2.5V to 4.2V
Charge / discharge rate: 0.1C

図12Cから、実施例6−1の全固体電池では、良好な充放電特性が得られることがわかる。   From FIG. 12C, it turns out that a favorable charging / discharging characteristic is acquired in the all-solid-state battery of Example 6-1.

以上、本技術の実施形態およびその変形例、ならびに実施例について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施形態およびその変形例、ならびに実施例に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this art, its modification, and an example were explained concretely, this art is not limited to the above-mentioned embodiment, its modification, and an example. Various modifications based on technical ideas are possible.

例えば、上述の実施形態およびその変形例、ならびに実施例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。   For example, the configurations, methods, processes, shapes, materials, numerical values, and the like given in the above-described embodiment and its modified examples and examples are merely examples, and different configurations, methods, processes, and shapes are necessary as necessary. , Materials and numerical values may be used.

また、上述の実施形態およびその変形例、ならびに実施例の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。   In addition, the above-described embodiment and its modified examples, and the configurations, methods, processes, shapes, materials, numerical values, and the like of the examples can be combined with each other without departing from the gist of the present technology.

また、本技術は以下の構成を採用することもできる。
(1)
GeO2、SiO2、B23およびP25のうち1種以上と、Li2Oとを含み、
上記Li2Oの含有量が20mol%以上75mol%以下であるリチウムイオン伝導体。
(2)
上記リチウムイオン伝導体が上記GeO2を含む場合、該GeO2の含有量が80mol%以下であり、
上記リチウムイオン伝導体が上記SiO2を含む場合、該SiO2の含有量が70mol%以下であり、
上記リチウムイオン伝導体が上記B23を含む場合、該B23の含有量が60mol%以下であり、
上記リチウムイオン伝導体が上記P25を含む場合、該P25の含有量が50mol%以下である(1)に記載のリチウムイオン伝導体。
(3)
上記Li2Oの含有量が25mol%を超え75mol%以下である(1)または(2)に記載のリチウムイオン伝導体。
(4)
上記リチウムイオン伝導体の焼結温度が、600℃以下である(1)から(3)のいずれかに記載のリチウムイオン伝導体。
(5)
上記リチウムイオン伝導体の焼結温度が、300℃以上500℃以下である(1)から(3)のいずれかに記載のリチウムイオン伝導体。
(6)
GeO2、SiO2、B23およびP25のうち2種以上と、Li2Oとを含む(1)から(5)のいずれかに記載のリチウムイオン伝導体。
(7)
(1)から(6)のいずれかに記載のリチウムイオン伝導体と、
活物質と
を含む電極。
(8)
上記活物質が、炭素材料を含んでいる(7)に記載の電極。
(9)
上記リチウムイオン伝導体は、焼結されている(7)または(8)に記載の電極。
(10)
上記リチウムイオン伝導体が、非晶質である(7)から(9)のいずれかに記載の電極。
(11)
上記リチウムイオン伝導体が、非晶質と結晶質との混合状態である(7)から(9)のいずれかに記載の電極。
(12)
正極と、負極と、電解質とを備え、
上記負極、上記正極および上記電解質の少なくとも1つが、(1)から(6)のいずれかに記載のリチウムイオン伝導体を含んでいる電池。
(13)
(12)に記載の電池を備え、
上記電池から電力の供給を受ける電子機器。
(14)
正極前駆体、固体電解質前駆体および負極前駆体を積層して積層体を形成し、
上記積層体を600℃以下で焼成する
ことを含み、
上記正極前駆体、上記固体電解質前駆体および上記負極前駆体の少なくとも1つが、GeO2、SiO2、B23およびP25のうち1種以上と、Li2Oとを含み、
上記Li2Oの含有量が20mol%以上75mol%以下である電池の製造方法。
The present technology can also employ the following configurations.
(1)
One or more of GeO 2 , SiO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 and Li 2 O,
The Li 2 O Li ion conductor content is less than 20 mol% 75 mol% of.
(2)
If the lithium ion conductor comprises the GeO 2, the content of the GeO 2 is not more than 80 mol%,
If the lithium ion conductor including the SiO 2, the content of the SiO 2 is less 70 mol%,
If the lithium ion conductor including the B 2 O 3, the content of the B 2 O 3 is not more than 60 mol%,
If the lithium ion conductor comprises the P 2 O 5, lithium ion conductor according to the content of the P 2 O 5 is not more than 50mol% (1).
(3)
The lithium ion conductor according to (1) or (2), wherein the content of Li 2 O is more than 25 mol% and 75 mol% or less.
(4)
The lithium ion conductor according to any one of (1) to (3), wherein a sintering temperature of the lithium ion conductor is 600 ° C. or lower.
(5)
The lithium ion conductor according to any one of (1) to (3), wherein a sintering temperature of the lithium ion conductor is 300 ° C. or higher and 500 ° C. or lower.
(6)
The lithium ion conductor according to any one of (1) to (5), comprising two or more of GeO 2 , SiO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 and Li 2 O.
(7)
(1) to the lithium ion conductor according to any one of (6),
An electrode containing an active material.
(8)
The electrode according to (7), wherein the active material contains a carbon material.
(9)
The lithium ion conductor is an electrode according to (7) or (8), which is sintered.
(10)
The electrode according to any one of (7) to (9), wherein the lithium ion conductor is amorphous.
(11)
The electrode according to any one of (7) to (9), wherein the lithium ion conductor is in a mixed state of amorphous and crystalline.
(12)
A positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte;
A battery in which at least one of the negative electrode, the positive electrode, and the electrolyte includes the lithium ion conductor according to any one of (1) to (6).
(13)
(12) including the battery according to
An electronic device that receives power from the battery.
(14)
Laminating a positive electrode precursor, a solid electrolyte precursor and a negative electrode precursor to form a laminate,
Firing the laminate at 600 ° C. or lower,
At least one of the positive electrode precursor, the solid electrolyte precursor, and the negative electrode precursor includes one or more of GeO 2 , SiO 2 , B 2 O 3, and P 2 O 5 , and Li 2 O;
The Li 2 O production method of a battery content is less 20 mol% or more 75 mol% of.

11、21、31 正極
12、22、32 負極
13 固体電解質層
21A 正極集電体
21B 正極活物質層
22A 負極集電体
22B 負極活物質層
300 電池パック
301 組電池
301a 二次電池
302 充放電回路
400 電子機器
401 電子回路
11, 21, 31 Positive electrode 12, 22, 32 Negative electrode 13 Solid electrolyte layer 21A Positive electrode current collector 21B Positive electrode active material layer 22A Negative electrode current collector 22B Negative electrode active material layer 300 Battery pack 301 Battery pack 301a Secondary battery 302 Charge / discharge circuit 400 Electronic equipment 401 Electronic circuit

Claims (12)

SiO2、B23およびP25のうち1種以上と、Li2Oとからなり、
上記Li2Oの含有量が20mol%以上75mol%以下であるリチウムイオン伝導体。
It consists of one or more of SiO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 and Li 2 O,
The Li 2 O Li ion conductor content is less than 20 mol% 75 mol% of.
上記リチウムイオン伝導体が上記SiO2を含む場合、該SiO2の含有量が70mol%以下であり、
上記リチウムイオン伝導体が上記B23を含む場合、該B23の含有量が60mol%以下であり、
上記リチウムイオン伝導体が上記P25を含む場合、該P25の含有量が50mol%以下である請求項1に記載のリチウムイオン伝導体。
If the lithium ion conductor including the SiO 2, the content of the SiO 2 is less 70 mol%,
If the lithium ion conductor including the B 2 O 3, the content of the B 2 O 3 is not more than 60 mol%,
If the lithium ion conductor comprises the P 2 O 5, Li-ion conductor according to claim 1, wherein the content of the P 2 O 5 is less than 50 mol%.
上記Li2Oの含有量が25mol%を超え75mol%以下である請求項1に記載のリチウムイオン伝導体。 2. The lithium ion conductor according to claim 1, wherein the content of Li 2 O is more than 25 mol% and 75 mol% or less. SiO2、B23およびP25のうち2種以上と、Li2Oとからなる請求項1に記載のリチウムイオン伝導体。 The lithium ion conductor according to claim 1, comprising at least two of SiO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 and Li 2 O. 請求項1に記載のリチウムイオン伝導体と、
活物質と
を含む電極。
A lithium ion conductor according to claim 1;
An electrode containing an active material.
上記活物質が、炭素材料を含んでいる請求項に記載の電極。 The electrode according to claim 5 , wherein the active material contains a carbon material. 上記リチウムイオン伝導体は、焼結されている請求項に記載の電極。 The electrode according to claim 5 , wherein the lithium ion conductor is sintered. 上記リチウムイオン伝導体が、非晶質である請求項に記載の電極。 The electrode according to claim 5 , wherein the lithium ion conductor is amorphous. 上記リチウムイオン伝導体が、非晶質と結晶質との混合状態である請求項に記載の電極。 The electrode according to claim 5 , wherein the lithium ion conductor is in a mixed state of amorphous and crystalline. 正極と、負極と、電解質とを備え、
上記負極、上記正極および上記電解質の少なくとも1つが、請求項1に記載のリチウムイオン伝導体を含んでいる電池。
A positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte;
The battery in which at least one of the negative electrode, the positive electrode, and the electrolyte includes the lithium ion conductor according to claim 1.
請求項10に記載の電池を備え、
上記電池から電力の供給を受ける電子機器。
A battery according to claim 10 ,
An electronic device that receives power from the battery.
正極前駆体、固体電解質前駆体および負極前駆体を積層して積層体を形成し、
上記積層体を600℃以下で焼成する
ことを含み、
上記正極前駆体、上記固体電解質前駆体および上記負極前駆体の少なくとも1つが、SiO2、B23およびP25のうち1種以上と、Li2Oとからなるリチウムイオン伝導体を含み、
上記Li2Oの含有量が20mol%以上75mol%以下である電池の製造方法。
Laminating a positive electrode precursor, a solid electrolyte precursor and a negative electrode precursor to form a laminate,
Firing the laminate at 600 ° C. or lower,
A lithium ion conductor in which at least one of the positive electrode precursor, the solid electrolyte precursor, and the negative electrode precursor is composed of one or more of SiO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 and Li 2 O is used. Including
The Li 2 O production method of a battery content is less 20 mol% or more 75 mol% of.
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