JP6607694B2 - All-solid secondary battery, composition for electrode active material layer, electrode sheet for all-solid secondary battery, electrode sheet for all-solid secondary battery, and method for producing all-solid secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、全固体二次電池、これに用いる電極活物質層用組成物および全固体二次電池用電極シートならびに全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池の製造方法に関する。   The present invention relates to an all-solid secondary battery, an electrode active material layer composition used therefor, an electrode sheet for an all-solid secondary battery, an electrode sheet for an all-solid secondary battery, and a method for producing an all-solid secondary battery.

リチウムイオン電池には、電解液が用いられてきた。その電解液を固体電解質に置き換え、構成材料を全て固体にした全固体二次電池とする試みが進められている。無機の固体電解質を利用する技術の利点として挙げられるのが、電池の性能全体を総合した信頼性である。例えば、リチウムイオン二次電池に用いられる電解液には、その媒体として、カーボネート系溶媒など、可燃性の材料が適用されている。様々な安全対策が採られているものの、過充電時などに不具合を来たすおそれがないとは言えず、さらなる対応が望まれる。その抜本的な解決手段として、電解質を不燃性のものとしうる全固体二次電池が位置づけられる。
全固体二次電池のさらなる利点としては、電極のスタックによる高エネルギー密度化に適していることが挙げられる。具体的には、電極と電解質を直接並べて直列化した構造を持つ電池にすることができる。このとき、電池セルを封止する金属パッケージ、電池セルをつなぐ銅線やバスバーを省略することができるので、電池のエネルギー密度が大幅に高められる。また、高電位化が可能な正極材料との相性の良さなども利点として挙げられる。
Electrolytic solutions have been used for lithium ion batteries. Attempts have been made to replace the electrolytic solution with a solid electrolyte to obtain an all-solid-state secondary battery in which the constituent materials are all solid. An advantage of the technology using an inorganic solid electrolyte is the reliability of the overall performance of the battery. For example, a flammable material such as a carbonate-based solvent is applied as a medium to an electrolytic solution used in a lithium ion secondary battery. Although various safety measures have been taken, it cannot be said that there is no risk of problems during overcharging, and further measures are desired. An all-solid-state secondary battery that can make the electrolyte nonflammable is positioned as a fundamental solution.
A further advantage of the all-solid-state secondary battery is that it is suitable for increasing the energy density by stacking electrodes. Specifically, a battery having a structure in which an electrode and an electrolyte are directly arranged in series can be obtained. At this time, since the metal package for sealing the battery cell, the copper wire and the bus bar for connecting the battery cell can be omitted, the energy density of the battery is greatly increased. In addition, good compatibility with the positive electrode material capable of increasing the potential is also mentioned as an advantage.

上記のような各利点から、次世代のリチウムイオン電池として全固体二次電池の開発が進められている(非特許文献1)。例えば、特許文献1では、電極層と、ガーネット結晶構造を有するLi含有酸化物を含有する固体電解質層との間に特定の中間層を介在させた焼結体からなる積層体を用いた全固体二次電池が記載されている。また、特許文献2では、活物質粒子とイオン導電性助剤(固体電解質)粒子とを含む電極合材層を有する全固体リチウムイオン二次電池が記載されている。   Development of an all-solid secondary battery as a next-generation lithium ion battery has been promoted from the above advantages (Non-patent Document 1). For example, in Patent Document 1, all solids using a laminate composed of a sintered body in which a specific intermediate layer is interposed between an electrode layer and a solid electrolyte layer containing a Li-containing oxide having a garnet crystal structure. A secondary battery is described. Patent Document 2 describes an all solid lithium ion secondary battery having an electrode mixture layer containing active material particles and ion conductive auxiliary (solid electrolyte) particles.

特開2014−110149号公報JP 2014-110149 A 特開2014−035818号公報JP 2014-035818 A

NEDO技術開発機構,燃料電池・水素技術開発部,蓄電技術開発室「NEDO次世代自動車用蓄電池技術開発 ロードマップ2013」(平成25年8月)NEDO Technology Development Organization, Fuel Cell / Hydrogen Technology Development Department, Energy Storage Technology Development Office “NEDO Next-Generation Automotive Storage Battery Technology Development Roadmap 2013” (August 2013)

上記特許文献1に記載の全固体二次電池では、固体電解質層に酸化物系固体電解質を用いているためイオン伝導度が低く、電池の出力が十分ではない。
また、特許文献2に記載の全固体リチウムイオン二次電池では、電極合材層や固体電解質層をバインダーの非存在下、焼結や圧粉といったドライプロセスで作製している。そのため、活物質粒子とイオン導電性助剤粒子との間に良好な界面が形成されず、電極合材層における活物質粒子の比率を高めると、電池の容量が高くなる反面、イオン導電性助剤粒子によるイオン伝導パスが形成されにくくなり、電池の出力が低くなる問題がある。
In the all-solid-state secondary battery described in Patent Document 1, since an oxide-based solid electrolyte is used for the solid electrolyte layer, the ionic conductivity is low, and the battery output is not sufficient.
Moreover, in the all-solid-state lithium ion secondary battery described in Patent Document 2, the electrode mixture layer and the solid electrolyte layer are produced by a dry process such as sintering or compacting in the absence of a binder. Therefore, a good interface is not formed between the active material particles and the ion conductive auxiliary particles, and increasing the ratio of the active material particles in the electrode mixture layer increases the capacity of the battery. There is a problem that the ion conduction path by the agent particles is hardly formed, and the output of the battery is lowered.

そこで本発明は、電池重量あたりのエネルギー密度および出力密度がいずれも高い全固体二次電池、これに用いる電極活物質層用組成物および全固体二次電池用電極シートならびに全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池の製造方法を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention provides an all-solid secondary battery having a high energy density and output density per weight of the battery, an electrode active material layer composition used therefor, an electrode sheet for an all-solid secondary battery, and an all-solid secondary battery. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an electrode sheet and an all-solid-state secondary battery.

本発明者らが鋭意検討した結果、少なくとも1つの電極活物質層における無機固体電解質の含有量が低減され、少なくとも1つの電極活物質層が固体粒子間の密着性向上のためにバインダーを含有し、固体電解質層がイオン伝導性の高い硫化物系固体電解質を含有し、負極活物質層が特定の負極活物質を含有する全固体二次電池は、電池重量あたりのエネルギー密度および出力密度のいずれにも優れることを見出した。さらに、湿式プロセスにより固体粒子間の密着性向上効果を有する本発明の全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池の製造方法は、上記優れた性能を有する全固体二次電池の製造に優れることを見出した。本発明はこれらの知見に基づきなされたものである。
すなわち、上記の課題は以下の手段により解決された。
(1)正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層をこの順に有する全固体二次電池であって、
正極活物質層および負極活物質層の少なくとも1層が、層の全固形分中の無機固体電解質の含有量が0〜10質量%であり、
全固形分中の無機固体電解質の含有量が0〜10質量%である正極活物質層および負極活物質層の少なくとも1層が、層の全固形分中の電極活物質の含有量が90質量%以上であり、
固体電解質層は硫化物系固体電解質を含有し、硫化物系固体電解質の含有量が、固体電解質層を構成する全固形分中90質量%以上であり、
正極活物質層および負極活物質層の少なくとも1層がバインダーを含有し、
負極活物質層が下記式(α)で表される負極活物質を含有し、かつ、
正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層のうち、固体電解質層を含む少なくとも1層が分散剤を含有し、
分散剤が、分子量180以上3,000未満であり、かつ、下記官能基群(I)から選択される少なくとも1種の官能基と、炭素数8以上30以下のアルキル基または炭素数10以上30以下のアリール基とを有する化合物である、全固体二次電池。
Lixαα yαzα 式(α)
式(α)中、Mαは、Al、Ga、In、Ti、Si、Sn、Ge、Pb、Sb、Nb、W、Mo、FeおよびBiから選択される元素を表す。xα〜zαは各元素の組成比を表し、xα=0〜4、yα=0.3〜7、zα=0.5〜15を表す。
官能基群(I):酸性基、塩基性窒素原子を有する基及びシアノ基
(2)負極活物質がLiTi12である(1)に記載の全固体二次電池。
)正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層の少なくとも1層の厚みが、50μm以上500μm未満である(1)または(2)に記載の全固体二次電池。
)バインダーの少なくとも1種が、平均粒子径0.05μm〜20μmのポリマー粒子である(1)〜()のいずれか1つに記載の全固体二次電池。
)バインダーの少なくとも1種が、下記式(I)で表される部分構造を有する(1)〜()のいずれか1つに記載の全固体二次電池。
As a result of intensive studies by the present inventors, the content of the inorganic solid electrolyte in at least one electrode active material layer is reduced, and at least one electrode active material layer contains a binder for improving the adhesion between solid particles. The all-solid-state secondary battery in which the solid electrolyte layer contains a sulfide-based solid electrolyte with high ion conductivity and the negative electrode active material layer contains a specific negative electrode active material has either an energy density or a power density per battery weight. I also found it excellent. Further, the electrode sheet for an all-solid secondary battery and the method for producing an all-solid secondary battery of the present invention having an effect of improving the adhesion between solid particles by a wet process are the production of the all-solid-state secondary battery having the above excellent performance. It was found to be excellent. The present invention has been made based on these findings.
That is, the above problem has been solved by the following means.
(1) An all-solid secondary battery having a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode active material layer in this order,
In at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, the content of the inorganic solid electrolyte in the total solid content of the layer is 0 to 10% by mass,
At least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer in which the content of the inorganic solid electrolyte in the total solid content is 0 to 10% by mass, the content of the electrode active material in the total solid content of the layer is 90% by mass. % Or more,
The solid electrolyte layer contains a sulfide-based solid electrolyte, and the content of the sulfide-based solid electrolyte is 90% by mass or more in the total solid content constituting the solid electrolyte layer,
At least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer contains a binder,
The negative electrode active material layer contains a negative electrode active material represented by the following formula (α), and
Among the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer, at least one layer including the solid electrolyte layer contains a dispersant,
The dispersant has a molecular weight of 180 or more and less than 3,000, and at least one functional group selected from the following functional group group (I) and an alkyl group having 8 to 30 carbon atoms or 10 to 30 carbon atoms. An all-solid secondary battery, which is a compound having the following aryl group:
Li M α O formula (α)
In the formula (α), M α represents an element selected from Al, Ga, In, Ti, Si, Sn, Ge, Pb, Sb, Nb, W, Mo, Fe, and Bi. xα to zα represent the composition ratio of each element, and xα = 0 to 4, yα = 0.3 to 7, and zα = 0.5 to 15.
Functional group (I): an acidic group, a group having a basic nitrogen atom, and a cyano group .
(2) all-solid secondary battery according to the negative electrode active material is Li 4 Ti 5 O 12 (1 ).
( 3 ) The all solid state secondary battery according to (1) or (2) , wherein the thickness of at least one of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer is 50 μm or more and less than 500 μm.
( 4 ) The all-solid-state secondary battery according to any one of (1) to ( 3 ), wherein at least one kind of binder is polymer particles having an average particle diameter of 0.05 μm to 20 μm.
( 5 ) The all solid state secondary battery according to any one of (1) to ( 4 ), wherein at least one of the binders has a partial structure represented by the following formula (I).

Figure 0006607694
Figure 0006607694

式(I)中、Rは水素原子または1価の有機基を表す。
)固体電解質層が、非水系分散媒体によって硫化物系固体電解質が分散されたスラリーを湿式塗布し、製膜する(1)〜()のいずれか1つに記載の全固体二次電池の製造方法。
) (1)〜()のいずれか1つに記載の全固体二次電池の正極活物質層または負極活物質層を形成する電極活物質層用組成物であって、
電極活物質層用組成物は、
無機固体電解質の含有量が、電極活物質層用組成物を構成する全固形分中0〜10質量%であり、電極活物質、バインダー及び分散剤を含有し、電極活物質の含有量が、電極活物質層用組成物を構成する全固形分中90質量%以上であり、
負極活物質層を形成する電極活物質層用組成物に含有される電極活物質が、下記式(α)で表される負極活物質であって、
分散剤が、分子量180以上3,000未満であり、かつ、下記官能基群(I)から選択される少なくとも1種の官能基と、炭素数8以上30以下のアルキル基または炭素数10以上30以下のアリール基とを有する化合物である、電極活物質層用組成物。
Lixαα yαzα 式(α)
式(α)中、Mαは、Al、Ga、In、Ti、Si、Sn、Ge、Pb、Sb、Nb、W、Mo、FeおよびBiから選択される元素を表す。xα〜zαは各元素の組成比を表し、xα=0〜4、yα=0.3〜7、zα=0.5〜15を表す。
官能基群(I):酸性基、塩基性窒素原子を有する基及びシアノ基。
) ()に記載の電極活物質層用組成物を金属箔上に適用し、製膜する全固体二次電池用電極シートの製造方法。
)正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層をこの順に有する全固体二次電池用電極シートであって、
正極活物質層および負極活物質層の少なくとも1層が、層の全固形分中の無機固体電解質の含有量が0〜10質量%であり、
全固形分中の無機固体電解質の含有量が0〜10質量%である正極活物質層および負極活物質層の少なくとも1層が、層の全固形分中の電極活物質の含有量が90質量%以上であり、
固体電解質層は硫化物系固体電解質を含有し、硫化物系固体電解質の含有量が、固体電解質層を構成する全固形分中90質量%以上であり、
正極活物質層および負極活物質層の少なくとも1層がバインダーを含有し、
負極活物質層が下記式(α)で表される負極活物質を含有し、かつ、
正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層のうち、固体電解質層を含む少なくとも1層が分散剤を含有し、
分散剤が、分子量180以上3,000未満であり、かつ、下記官能基群(I)から選択される少なくとも1種の官能基と、炭素数8以上30以下のアルキル基または炭素数10以上30以下のアリール基とを有する化合物である、全固体二次電池用電極シート。
Lixαα yαzα 式(α)
式(α)中、Mαは、Al、Ga、In、Ti、Si、Sn、Ge、Pb、Sb、Nb、W、Mo、FeおよびBiから選択される元素を表す。xα〜zαは各元素の組成比を表し、xα=0〜4、yα=0.3〜7、zα=0.5〜15を表す。
官能基群(I):酸性基、塩基性窒素原子を有する基及びシアノ基。
In formula (I), R represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
( 6 ) The all-solid secondary according to any one of (1) to ( 5 ), wherein the solid electrolyte layer wet-coats a slurry in which the sulfide-based solid electrolyte is dispersed by a non-aqueous dispersion medium and forms a film. A battery manufacturing method.
( 7 ) A composition for an electrode active material layer that forms a positive electrode active material layer or a negative electrode active material layer of an all-solid-state secondary battery according to any one of (1) to ( 5 ),
The composition for the electrode active material layer is
The content of the inorganic solid electrolyte is 0 to 10% by mass in the total solid content constituting the composition for the electrode active material layer, contains the electrode active material, the binder and the dispersant, and the content of the electrode active material is 90% by mass or more in the total solid content constituting the composition for electrode active material layer,
The electrode active material contained in the composition for electrode active material layer forming the negative electrode active material layer is a negative electrode active material represented by the following formula (α),
The dispersant has a molecular weight of 180 or more and less than 3,000, and at least one functional group selected from the following functional group group (I) and an alkyl group having 8 to 30 carbon atoms or 10 to 30 carbon atoms. The composition for electrode active material layers which is a compound which has the following aryl groups.
Li M α O formula (α)
In the formula (α), M α represents an element selected from Al, Ga, In, Ti, Si, Sn, Ge, Pb, Sb, Nb, W, Mo, Fe, and Bi. xα to zα represent the composition ratio of each element, and xα = 0 to 4, yα = 0.3 to 7, and zα = 0.5 to 15.
Functional group (I): an acidic group, a group having a basic nitrogen atom, and a cyano group.
( 8 ) A method for producing an electrode sheet for an all-solid-state secondary battery, wherein the composition for electrode active material layer according to ( 7 ) is applied onto a metal foil to form a film.
( 9 ) An electrode sheet for an all-solid secondary battery having a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode active material layer in this order,
In at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, the content of the inorganic solid electrolyte in the total solid content of the layer is 0 to 10% by mass,
At least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer in which the content of the inorganic solid electrolyte in the total solid content is 0 to 10% by mass, the content of the electrode active material in the total solid content of the layer is 90% by mass. % Or more,
The solid electrolyte layer contains a sulfide-based solid electrolyte, and the content of the sulfide-based solid electrolyte is 90% by mass or more in the total solid content constituting the solid electrolyte layer,
At least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer contains a binder,
The negative electrode active material layer contains a negative electrode active material represented by the following formula (α), and
Among the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer, at least one layer including the solid electrolyte layer contains a dispersant,
The dispersant has a molecular weight of 180 or more and less than 3,000, and at least one functional group selected from the following functional group group (I) and an alkyl group having 8 to 30 carbon atoms or 10 to 30 carbon atoms. An electrode sheet for an all-solid-state secondary battery, which is a compound having the following aryl group.
Li M α O formula (α)
In the formula (α), M α represents an element selected from Al, Ga, In, Ti, Si, Sn, Ge, Pb, Sb, Nb, W, Mo, Fe, and Bi. xα to zα represent the composition ratio of each element, and xα = 0 to 4, yα = 0.3 to 7, and zα = 0.5 to 15.
Functional group (I): an acidic group, a group having a basic nitrogen atom, and a cyano group.

本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、特定の符号で表示された置換基が複数あるとき、あるいは複数の置換基等(置換基数の規定も同様)を同時もしくは択一的に規定するときには、それぞれの置換基等は互いに同一でも異なっていてもよい。また、複数の置換基等が近接するときにはそれらが互いに結合したり縮合したりして環を形成していてもよい。
本明細書において、単に「アクリル」と記載するときは、メタアクリルおよびアクリルの両方を含む意味で使用する。
In this specification, a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
In this specification, when there are a plurality of substituents indicated by a specific symbol, or when a plurality of substituents etc. (same as the definition of the number of substituents) are specified simultaneously or alternatively, each substituent etc. They may be the same or different from each other. Further, when a plurality of substituents and the like are close to each other, they may be bonded to each other or condensed to form a ring.
In this specification, when it is simply described as “acryl”, it is used in the meaning including both methacryl and acrylic.

本発明の全固体二次電池は、電池重量あたりのエネルギー密度および出力密度がいずれも高く、また、本発明の全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池の製造方法により、上記優れた性能を有する全固体二次電池を好適に製造することができる。さらに本発明の電極活物質層用組成物および全固体二次電池用電極シートは、上記優れた性能を有する全固体二次電池の提供に好適に用いることができる。   The all-solid-state secondary battery of the present invention has both high energy density and output density per weight of the battery, and the above-mentioned excellent performance is achieved by the electrode sheet for all-solid-state secondary battery and the method for producing all-solid-state secondary battery of the present invention. All-solid-state secondary batteries having excellent performance can be suitably manufactured. Furthermore, the composition for an electrode active material layer and the electrode sheet for an all solid secondary battery of the present invention can be suitably used for providing an all solid secondary battery having the above-described excellent performance.

本発明の好ましい実施形態に係る全固体リチウムイオン二次電池を模式化して示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows typically the all-solid-state lithium ion secondary battery which concerns on preferable embodiment of this invention. 実施例で利用した試験装置を模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows typically the testing apparatus utilized in the Example.

本発明の全固体二次電池は、正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層をこの順に有し、
正極活物質層および負極活物質層の少なくとも1層における無機固体電解質の含有量が、各層を構成する全固形分に対し0〜10質量%であり、
固体電解質層は硫化物系固体電解質を含有し、
正極活物質層および負極活物質層の少なくとも1層がバインダーを含有し、かつ、
負極活物質層が後述の式(α)で表される負極活物質を含有する。
ここで、本発明において、正極活物質層および負極活物質層における無機固体電解質は任意成分である。
以下、その好ましい実施形態について説明する。
The all-solid-state secondary battery of the present invention has a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode active material layer in this order,
The content of the inorganic solid electrolyte in at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is 0 to 10% by mass with respect to the total solid content constituting each layer,
The solid electrolyte layer contains a sulfide-based solid electrolyte,
At least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer contains a binder, and
The negative electrode active material layer contains a negative electrode active material represented by the formula (α) described later.
Here, in this invention, the inorganic solid electrolyte in a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer is an arbitrary component.
Hereinafter, the preferable embodiment will be described.

図1は、本発明の好ましい実施形態に係る全固体二次電池(リチウムイオン二次電池)を模式化して示す断面図である。本実施形態の全固体二次電池10は、負極側からみて、負極集電体1、負極活物質層2、固体電解質層3、正極活物質層4、正極集電体5を、この順に有する。各層はそれぞれ接触しており、積層した構造をとっている。このような構造を採用することで、充電時には、負極側に電子(e)が供給され、そこにリチウムイオン(Li)が蓄積される。一方、放電時には、負極に蓄積されたリチウムイオン(Li)が正極側に戻され、作動部位6に電子が供給される。図示した例では、作動部位6に電球を採用しており、放電によりこれが点灯するようにされている。固体電解質組成物は、上記固体電解質層の成形材料として好ましく用いることができ、電極活物質層用組成物は、上記負極活物質層、正極活物質層の成形材料として好ましく用いることができる。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an all solid state secondary battery (lithium ion secondary battery) according to a preferred embodiment of the present invention. The all-solid-state secondary battery 10 of this embodiment has a negative electrode current collector 1, a negative electrode active material layer 2, a solid electrolyte layer 3, a positive electrode active material layer 4, and a positive electrode current collector 5 in this order as viewed from the negative electrode side. . Each layer is in contact with each other and has a laminated structure. By adopting such a structure, at the time of charging, electrons (e ) are supplied to the negative electrode side, and lithium ions (Li + ) are accumulated therein. On the other hand, at the time of discharge, lithium ions (Li + ) accumulated in the negative electrode are returned to the positive electrode side, and electrons are supplied to the working part 6. In the example shown in the figure, a light bulb is adopted as the operation part 6 and is turned on by discharge. The solid electrolyte composition can be preferably used as a molding material for the solid electrolyte layer, and the composition for an electrode active material layer can be preferably used as a molding material for the negative electrode active material layer and the positive electrode active material layer.

正極活物質層4、固体電解質層3、負極活物質層2の厚さは特に限定されない。なお、一般的な電池の寸法を考慮すると、10〜1,000μmが好ましく、20μm以上500μm未満がより好ましい。本発明の全固体二次電池においては、正極活物質層4、固体電解質層3および負極活物質層2の少なくとも1層の厚さが、50μm以上500μm未満であることがさらに好ましい。   The thicknesses of the positive electrode active material layer 4, the solid electrolyte layer 3, and the negative electrode active material layer 2 are not particularly limited. In consideration of general battery dimensions, 10 to 1,000 μm is preferable, and 20 μm or more and less than 500 μm is more preferable. In the all solid state secondary battery of the present invention, it is more preferable that the thickness of at least one of the positive electrode active material layer 4, the solid electrolyte layer 3, and the negative electrode active material layer 2 is 50 μm or more and less than 500 μm.

<<各層の構成要素>>
以下、本発明の全固体二次電池を構成する正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層の構成要素を説明する。なお、各層の構成要素は、それぞれ対応する層の成形材料として用いられる固体電解質組成物、電極活物質層用組成物の含有成分として、好ましく適用される。
本明細書において、正極活物質層と負極活物質層をあわせて電極活物質層(電極層)と称することがある。
<< Constituent elements of each layer >>
Hereinafter, components of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer that constitute the all solid state secondary battery of the present invention will be described. In addition, the component of each layer is preferably applied as a component contained in the solid electrolyte composition and the electrode active material layer composition used as the molding material for the corresponding layer.
In this specification, the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer may be collectively referred to as an electrode active material layer (electrode layer).

(無機固体電解質)
無機固体電解質とは、無機の固体電解質のことであり、固体電解質とは、その内部においてイオンを移動させることができる固体のことである。
無機固体電解質は、有機物すなわち炭素原子を含まないことから、有機固体電解質(PEO(ポリエチレンオキサイド)などに代表される高分子電解質、LiTFSI〔リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド〕などに代表される有機電解質塩)とは明確に区別される。また、無機固体電解質は定常状態では固体であるため、カチオンおよびアニオンが解離または遊離しておらず、電解液やポリマー中でカチオンおよびアニオンが解離または遊離している無機電解質塩(LiPF、LiBF、LiFSI〔リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド〕、LiClなど)とも明確に区別される。無機固体電解質は周期律表第1族または第2族に属する金属のイオンの伝導性を有するものであれば特に限定されず電子伝導性を有さないものが一般的である。
(Inorganic solid electrolyte)
The inorganic solid electrolyte is an inorganic solid electrolyte, and the solid electrolyte is a solid capable of moving ions inside thereof.
Since inorganic solid electrolytes do not contain organic substances, that is, carbon atoms, organic solid electrolytes (polymer electrolytes typified by PEO (polyethylene oxide), etc., organics typified by LiTFSI [lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide], etc. It is clearly distinguished from the electrolyte salt). Further, since the inorganic solid electrolyte is solid in a steady state, the cation and the anion are not dissociated or liberated, and the cation and the anion are dissociated or liberated in the electrolyte or polymer (LiPF 6 , LiBF 4 and LiFSI [lithium bis (fluorosulfonyl) imide], LiCl, etc.). The inorganic solid electrolyte is not particularly limited as long as it has conductivity of ions of metals belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and generally does not have electron conductivity.

本発明に用いられる無機固体電解質は、なかでも、周期律表第1族または第2族に属する金属のイオンの伝導性を有する無機固体電解質が好ましい。上記無機固体電解質は、この種の製品に常用される固体電解質材料を適宜選定して用いることができる。無機固体電解質(以下、固体電解質とも称す。)は(i)硫化物系無機固体電解質(以下、硫化物系固体電解質とも称す。)と(ii)酸化物系無機固体電解質(以下、酸化物固体電解質とも称す。)が代表例として挙げられる。   The inorganic solid electrolyte used in the present invention is preferably an inorganic solid electrolyte having conductivity of ions of metals belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table. As the inorganic solid electrolyte, a solid electrolyte material commonly used for this type of product can be appropriately selected and used. An inorganic solid electrolyte (hereinafter also referred to as a solid electrolyte) includes (i) a sulfide-based inorganic solid electrolyte (hereinafter also referred to as a sulfide-based solid electrolyte) and (ii) an oxide-based inorganic solid electrolyte (hereinafter referred to as an oxide solid). A typical example is an electrolyte.

(i)硫化物系無機固体電解質
硫化物系固体電解質は、硫黄(S)を含有し、かつ、周期律表第1族または第2族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではない。例えば下記式(1)で示される組成を満たすリチウムイオン伝導性無機固体電解質が挙げられる。
(I) Sulfide-based inorganic solid electrolyte A sulfide-based solid electrolyte contains sulfur (S), has ion conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and is an electron. There is no particular limitation as long as it has insulating properties. For example, a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte that satisfies the composition represented by the following formula (1) can be given.

Li (1) Li a M b P c S d A e (1)

式(1)中、Mは、B、Zn、Sn、Si、Cu、Ga、Sb、Al及びGeから選択される元素を示す。なかでも、B、Sn、Si、Al、Geが好ましく、Sn、Al、Geがより好ましい。Aは、I、Br、Cl、Fを示し、I、Brが好ましく、Iが特に好ましい。a〜eは各元素の組成比を示し、a:b:c:d:eは1〜12:0〜1:1:2〜12:0〜5を満たす。aはさらに、1〜9が好ましく、1.5〜4がより好ましい。bは0〜0.5が好ましい。dはさらに、3〜7が好ましく、3.25〜4.5がより好ましい。eはさらに、0〜3が好ましく、0〜2がより好ましい。   In formula (1), M represents an element selected from B, Zn, Sn, Si, Cu, Ga, Sb, Al, and Ge. Of these, B, Sn, Si, Al, and Ge are preferable, and Sn, Al, and Ge are more preferable. A represents I, Br, Cl or F, preferably I or Br, and particularly preferably I. a to e indicate the composition ratio of each element, and a: b: c: d: e satisfies 1 to 12: 0 to 1: 1: 2 to 12: 0 to 5. a is further preferably 1 to 9, and more preferably 1.5 to 4. b is preferably 0 to 0.5. Further, d is preferably 3 to 7, and more preferably 3.25 to 4.5. e is further preferably 0 to 3, and more preferably 0 to 2.

式(1)において、Li、M、P、S及びAの組成比は、好ましくはb、eが0であり、より好ましくはb=0、e=0で且つa、c及びdの比(a:c:d)がa:c:d=1〜9:1:3〜7であり、さらに好ましくはb=0、e=0で且つa:c:d=1.5〜4:1:3.25〜4.5である。各元素の組成比は、下記するように、硫化物系固体電解質を製造する際の原料化合物の配合量を調整することにより制御できる。   In the formula (1), the composition ratio of Li, M, P, S and A is preferably such that b and e are 0, more preferably b = 0 and e = 0 and the ratio of a, c and d ( a: c: d) is a: c: d = 1-9: 1: 3-7, more preferably b = 0, e = 0 and a: c: d = 1.5-4: 1 : 3.25 to 4.5. The composition ratio of each element can be controlled by adjusting the blending amount of the raw material compound when producing the sulfide-based solid electrolyte as described below.

硫化物系固体電解質は、非結晶(ガラス)であっても結晶化(ガラスセラミックス化)していてもよく、一部のみが結晶化していてもよい。例えば、Li、PおよびSを含有するLi−P−S系ガラス、またはLi、PおよびSを含有するLi−P−S系ガラスセラミックスを用いることができる。   The sulfide-based solid electrolyte may be amorphous (glass) or crystallized (glass ceramic), or only a part may be crystallized. For example, Li—PS—S glass containing Li, P and S, or Li—PS glass glass ceramic containing Li, P and S can be used.

Li−P−S系ガラスおよびLi−P−S系ガラスセラミックスにおける、LiSとPとの比率は、LiS:Pのモル比で、好ましくは65:35〜85:15、より好ましくは68:32〜75:25である。LiSとPとの比率をこの範囲にすることにより、リチウムイオン伝導度を高いものとすることができる。具体的には、リチウムイオン伝導度を好ましくは1×10−4S/cm以上、より好ましくは1×10−3S/cm以上とすることができる。上限は特にないが、1×10−1以下であることが実際的である。 The ratio of Li 2 S to P 2 S 5 in the Li—PS glass and the Li—PS glass ceramics is a molar ratio of Li 2 S: P 2 S 5 , preferably 65:35 to 35:35. 85:15, more preferably 68:32 to 75:25. By setting the ratio of Li 2 S and P 2 S 5 within this range, the lithium ion conductivity can be increased. Specifically, the lithium ion conductivity can be preferably 1 × 10 −4 S / cm or more, more preferably 1 × 10 −3 S / cm or more. Although there is no particular upper limit, it is practical that it is 1 × 10 −1 or less.

具体的な化合物例としては、例えばLiSと、第13族〜第15族の元素の硫化物とを含有する原料組成物を用いてなるものを挙げることができる。具体的には、LiS−P、LiS−LiI−P、LiS−LiI−LiO−P、LiS−LiBr−P、LiS−LiO−P、LiS−LiPO−P、LiS−P−P、LiS−P−SiS、LiS−P−SnS、LiS−P−Al、LiS−GeS、LiS−GeS−ZnS、LiS−Ga、LiS−GeS−Ga、LiS−GeS−P、LiS−GeS−Sb、LiS−GeS−Al、LiS−SiS、LiS−Al、LiS−SiS−Al、LiS−SiS−P、LiS−SiS−P−LiI、LiS−SiS−LiI、LiS−SiS−LiSiO、LiS−SiS−LiPO、Li10GeP12などが挙げられる。その中でも、LiS−P、LiS−GeS−Ga、LiS−LiI−P、LiS−LiI−LiO−P、LiS−GeS−P、LiS−SiS−P、LiS−SiS−LiSiO、LiS−SiS−LiPO、LiS−LiPO−P、LiS−GeS−P、Li10GeP12からなる結晶質およびまたは非晶質の原料組成物が高いリチウムイオン伝導性を有するので好ましい。このような原料組成物を用いて硫化物固体電解質材料を合成する方法としては、例えば非晶質化法を挙げることができる。非晶質化法としては、例えば、メカニカルミリング法および溶融急冷法を挙げることができ、中でもメカニカルミリング法が好ましい。常温での処理が可能になり、製造工程の簡略化を図ることができるからである。 Specific examples of the compound include those using a raw material composition containing, for example, Li 2 S and a sulfide of an element belonging to Group 13 to Group 15. Specifically, Li 2 S-P 2 S 5, Li 2 S-LiI-P 2 S 5, Li 2 S-LiI-Li 2 O-P 2 S 5, Li 2 S-LiBr-P 2 S 5 , Li 2 S-Li 2 O -P 2 S 5, Li 2 S-Li 3 PO 4 -P 2 S 5, Li 2 S-P 2 S 5 -P 2 O 5, Li 2 S-P 2 S 5 -SiS 2, Li 2 S-P 2 S 5 -SnS, Li 2 S-P 2 S 5 -Al 2 S 3, Li 2 S-GeS 2, Li 2 S-GeS 2 -ZnS, Li 2 S-Ga 2 S 3, Li 2 S- GeS 2 -Ga 2 S 3, Li 2 S-GeS 2 -P 2 S 5, Li 2 S-GeS 2 -Sb 2 S 5, Li 2 S-GeS 2 -Al 2 S 3 , Li 2 S—SiS 2 , Li 2 S—Al 2 S 3 , Li 2 S—SiS 2 —Al 2 S 3, Li 2 S- SiS 2 -P 2 S 5, Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -LiI, Li 2 S-SiS 2 -Li 4 SiO 4 Li 2 S—SiS 2 —Li 3 PO 4 , Li 10 GeP 2 S 12 and the like. Among them, Li 2 S—P 2 S 5 , Li 2 S—GeS 2 —Ga 2 S 3 , Li 2 S—LiI—P 2 S 5 , Li 2 S—LiI—Li 2 O—P 2 S 5 , Li 2 S-GeS 2 -P 2 S 5, Li 2 S-SiS 2 -P 2 S 5, Li 2 S-SiS 2 -Li 4 SiO 4, Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4, Li 2 S-Li 3 PO 4 -P 2 S 5, Li 2 S-GeS 2 -P 2 S 5, Li 10 GeP 2 crystalline and or amorphous material composition is higher lithium ion conductivity comprised of S 12 the Since it has, it is preferable. Examples of a method for synthesizing a sulfide solid electrolyte material using such a raw material composition include an amorphization method. Examples of the amorphization method include a mechanical milling method and a melt quenching method, and among them, the mechanical milling method is preferable. This is because processing at room temperature is possible, and the manufacturing process can be simplified.

(ii)酸化物系無機固体電解質
酸化物系固体電解質は、酸素(O)を含有し、かつ、周期律表第1族または第2族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではない。
(Ii) Oxide-based inorganic solid electrolyte The oxide-based solid electrolyte contains oxygen (O), has an ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and is an electron There is no particular limitation as long as it has insulating properties.

具体的な化合物例としては、例えばLiLaTiO〔x=0.3〜0.7、y=0.3〜0.7〕(LLT)、LiLaZr(MはAl,Mg,Ca,Sr,V,Nb,Ta,Ti,Ge,In,Snの少なくとも1種以上の元素でありxは5≦x≦10を満たし、yは1≦y≦4を満たし、zは1≦z≦4を満たし、mは0≦m≦2を満たし、nは5≦n≦20を満たす。)Li(式中MはC,S,Al,Si,Ga,Ge,In,Snの少なくとも1種以上の元素でありxは0≦x≦5を満たし、yは0≦y≦1を満たし、zは0≦z≦1を満たし、nは0≦n≦6を満たす。)、Li(Al,Ga)(Ti,Ge)Si(ただし、1≦x≦3、0≦y≦1、0≦z≦2、0≦a≦1、1≦m≦7、3≦n≦13)、Li(3−2x)DO(xは0以上0.1以下の数を表し、Mは2価の金属原子を表す。Dはハロゲン原子または2種以上のハロゲン原子の組み合わせを表す。)、LiSi(1≦x≦5、0<y≦3、1≦z≦10)、Li(1≦x≦3、0<y≦2、1≦z≦10)、LiBO−LiSO、LiO−B−P、LiO−SiO、LiBaLaTa12、LiPO(4−3/2w)(wはw<1)、LISICON(Lithium super ionic conductor)型結晶構造を有するLi3.5Zn0.25GeO、ペロブスカイト型結晶構造を有するLa0.55Li0.35TiO、NASICON(Natrium super ionic conductor)型結晶構造を有するLiTi12、Li(1+x+y)(Al,Ga)(Ti,Ge)(2−x)Si(3−y)12(ただし、0≦x≦1、0≦y≦1)、ガーネット型結晶構造を有するLiLaZr12等が挙げられる。またLi、P及びOを含むリン化合物も望ましい。例えばリン酸リチウム(LiPO)、リン酸リチウムの酸素の一部を窒素で置換したLiPON、LiPOD(Dは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ru、Ag、Ta、W、Pt、Au等から選ばれた少なくとも1種)等が挙げられる。また、LiAON(Aは、Si、B、Ge、Al、C、Ga等から選ばれた少なくとも1種)等も好ましく用いることができる。
その中でも、LiLaTiO〔x=0.3〜0.7、y=0.3〜0.7〕(LLT)、LiLaZr(MはAl,Mg,Ca,Sr,V,Nb,Ta,Ti,Ge,In,Snの少なくとも1種以上の元素でありxは5≦x≦10を満たし、yは1≦y≦4を満たし、zは1≦z≦4を満たし、mは0≦m≦2を満たし、nは5≦n≦20を満たす。)、LiLaZr12(LLZ)、LiBO、LiBO−LiSO、Li(Al,Ga)(Ti,Ge)Si(ただし、1≦x≦3、0≦y≦1、0≦z≦2、0≦a≦1、1≦m≦7、3≦n≦13)が好ましい。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Specific compounds, for example Li x La y TiO 3 [x = 0.3~0.7, y = 0.3~0.7] (LLT), Li x La y Zr z M m O n (M is at least one element selected from Al, Mg, Ca, Sr, V, Nb, Ta, Ti, Ge, In, and Sn, x satisfies 5 ≦ x ≦ 10, and y satisfies 1 ≦ y ≦ 4. Z satisfies 1 ≦ z ≦ 4, m satisfies 0 ≦ m ≦ 2, and n satisfies 5 ≦ n ≦ 20. Li x B y M z O n (where M is C, S , Al, Si, Ga, Ge, In, Sn, where x satisfies 0 ≦ x ≦ 5, y satisfies 0 ≦ y ≦ 1, and z satisfies 0 ≦ z ≦ 1 , n represents satisfy 0 ≦ n ≦ 6.), Li x (Al, Ga) y (Ti, Ge) z Si a P m O n ( however, 1 ≦ x ≦ 3,0 ≦ y ≦ , 0 ≦ z ≦ 2,0 ≦ a ≦ 1,1 ≦ m ≦ 7,3 ≦ n ≦ 13), Li (3-2x) M x DO (x is a number from 0 to 0.1, M Represents a divalent metal atom, D represents a halogen atom or a combination of two or more halogen atoms), Li x Si y O z (1 ≦ x ≦ 5, 0 <y ≦ 3, 1 ≦ z ≦ 10), Li x S y O z (1 ≦ x ≦ 3, 0 <y ≦ 2, 1 ≦ z ≦ 10), Li 3 BO 3 —Li 2 SO 4 , Li 2 O—B 2 O 3 —P 2 O 5 , Li 2 O—SiO 2 , Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12 , Li 3 PO (4-3 / 2w) N w (w is w <1), LISICON (Lithium super ionic conductor) type crystal structure Li 3.5 Zn 0.25 GeO 4 having, having a perovskite crystal structure La 0.55 Li 0.35 TiO 3, NASICON (Natrium super ionic conductor) type LiTi 2 P 3 O 12 having a crystal structure, Li (1 + x + y ) (Al, Ga) x (Ti, Ge) (2-x) Examples include Si y P (3-y) O 12 (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1), Li 7 La 3 Zr 2 O 12 having a garnet-type crystal structure, and the like. Phosphorus compounds containing Li, P and O are also desirable. For example, lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), LiPON obtained by substituting part of oxygen of lithium phosphate with nitrogen, LiPOD (D is Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb) , Mo, Ru, Ag, Ta, W, Pt, Au, etc.). LiAON (A is at least one selected from Si, B, Ge, Al, C, Ga, etc.) and the like can also be preferably used.
Among them, Li x La y TiO 3 [x = 0.3~0.7, y = 0.3~0.7] (LLT), Li x La y Zr z M m O n (M is Al, Mg , Ca, Sr, V, Nb, Ta, Ti, Ge, In, and Sn, x satisfies 5 ≦ x ≦ 10, y satisfies 1 ≦ y ≦ 4, and z equals 1 ≦ z ≦ 4, m satisfies 0 ≦ m ≦ 2, and n satisfies 5 ≦ n ≦ 20.), Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZ), Li 3 BO 3 , Li 3 BO 3 -Li 2 SO 4, Li x ( Al, Ga) y (Ti, Ge) z Si a P m O n ( however, 1 ≦ x ≦ 3,0 ≦ y ≦ 1,0 ≦ z ≦ 2,0 ≦ a ≦ 1, 1 ≦ m ≦ 7, 3 ≦ n ≦ 13) is preferable. These may be used alone or in combination of two or more.

リチウムイオン伝導性の酸化物系固体電解質としてのイオン伝導度は、1×10−6S/cm以上であることが好ましく、5×10−6S/cm以上であることがより好ましく、1×10−5S/cm以上であることが特に好ましい。 The ionic conductivity of the lithium ion conductive oxide-based solid electrolyte is preferably 1 × 10 −6 S / cm or more, more preferably 5 × 10 −6 S / cm or more. It is particularly preferably 10 −5 S / cm or more.

本発明においては、固体電解質層は硫化物系固体電解質を含有する。また、正極活物質層および負極活物質層の各層は、なかでも硫化物系固体電解質を含有することが好ましい。硫化物系固体電解質は総じて酸化物系固体電解質に比べてより硬度が低いため、全固体二次電池において界面抵抗の上昇を生じにくく、本発明を適用することにより、その対応として効果がより顕著になる。
上記無機固体電解質は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
In the present invention, the solid electrolyte layer contains a sulfide-based solid electrolyte. Moreover, it is preferable that each layer of a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer contains sulfide type solid electrolyte especially. Sulfide-based solid electrolytes generally have lower hardness than oxide-based solid electrolytes, and therefore, it is less likely to cause an increase in interface resistance in all-solid-state secondary batteries. become.
The said inorganic solid electrolyte may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more type.

無機固体電解質の平均粒子径は特に限定されないが、0.01μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましい。上限としては、100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましい。   The average particle size of the inorganic solid electrolyte is not particularly limited, but is preferably 0.01 μm or more, and more preferably 0.1 μm or more. As an upper limit, it is preferable that it is 100 micrometers or less, and it is more preferable that it is 50 micrometers or less.

無機固体電解質粒子の平均粒子径の測定は、特に断らない限り、以下に記載の測定条件および定義によるものとする。
無機固体電解質粒子を、水(水に不安定な物質の場合はヘプタン)を用いて1質量%の分散液を調製する。この分散液試料を用い、「レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920」(商品名、HORIBA社製)を用いて、無機固体電解質粒子の体積平均粒子径を測定する。
The measurement of the average particle diameter of the inorganic solid electrolyte particles is based on the measurement conditions and definitions described below unless otherwise specified.
A 1% by mass dispersion of inorganic solid electrolyte particles is prepared using water (heptane in the case of a substance unstable to water). Using this dispersion liquid sample, the volume average particle diameter of the inorganic solid electrolyte particles is measured using “Laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer LA-920” (trade name, manufactured by HORIBA).

無機固体電解質の正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層の各層中での含有量は、電池性能と界面抵抗の低減・維持効果の両立を考慮したとき、含有される各層の全固形成分に対して、0質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、2質量%以上であることが特に好ましい。上限としては、同様の観点から、99.9質量%以下であることが好ましく、99.5質量%以下であることがより好ましく、99.0質量%以下であることが特に好ましい。ただし、後述の正極活物質または負極活物質とともに用いるときには、その総和が上記の濃度範囲であることが好ましい。
なお、本明細書において固形成分とは、170℃で6時間乾燥処理を行ったときに、揮発ないし蒸発して消失しない成分を言う。典型的には、後述の分散媒体以外の成分を指す。
The content of the inorganic solid electrolyte in the positive electrode active material layer, solid electrolyte layer, and negative electrode active material layer is the total solid content of each layer when considering both the battery performance and the reduction / maintenance effect of interface resistance. The content is preferably 0% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and particularly preferably 2% by mass or more based on the components. As an upper limit, it is preferable that it is 99.9 mass% or less from the same viewpoint, It is more preferable that it is 99.5 mass% or less, It is especially preferable that it is 99.0 mass% or less. However, when used together with a positive electrode active material or a negative electrode active material, which will be described later, the sum is preferably in the above concentration range.
In the present specification, the solid component refers to a component that does not disappear by volatilization or evaporation when dried at 170 ° C. for 6 hours. Typically, it refers to components other than the dispersion medium described below.

本発明において、固体電解質層は硫化物系固体電解質を含有する。固体電解質層において、全固形分に対する硫化物系固体電解質の割合は90質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましい。   In the present invention, the solid electrolyte layer contains a sulfide-based solid electrolyte. In the solid electrolyte layer, the ratio of the sulfide-based solid electrolyte to the total solid content is preferably 90% by mass or more, and more preferably 95% by mass or more.

また、本発明において、正極活物質層および負極活物質層の少なくとも1層における無機固体電解質の含有量は、各層を構成する全固形成分に対して0〜10質量%であり、1〜10質量%が好ましく、2〜10質量%がより好ましい。   Moreover, in this invention, content of the inorganic solid electrolyte in at least 1 layer of a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer is 0-10 mass% with respect to the total solid component which comprises each layer, and is 1-10 mass. % Is preferable, and 2 to 10% by mass is more preferable.

(バインダー)
本発明において、正極活物質層および負極活物質層の少なくとも1層がバインダーを含有する。
本発明に用いられるバインダーは、有機ポリマーであれば特に限定されない。
本発明に用いることができるバインダーは、通常、電池材料の正極または負極用結着剤として用いられるバインダーが好ましく、特に制限されない。バインダーを構成する樹脂は、例えば、フッ素系樹脂(例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVdF−HFP))、炭化水素系樹脂(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム(SBR)、水素添加スチレンブタジエンゴム(HSBR)、ブチレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン)、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、アミド系樹脂、イミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ウレア系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂またはそれらの組み合わせなどが挙げられる。これらのなかでも特にアクリル系樹脂とウレタン系樹脂が好ましく、ウレタン系樹脂が最も好ましい。
(binder)
In the present invention, at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer contains a binder.
The binder used in the present invention is not particularly limited as long as it is an organic polymer.
The binder that can be used in the present invention is preferably a binder that is usually used as a binder for a positive electrode or a negative electrode of a battery material, and is not particularly limited. The resin constituting the binder is, for example, a fluorine-based resin (for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP)), or hydrocarbon-based resin. Resins (eg, polyethylene, polypropylene, styrene butadiene rubber (SBR), hydrogenated styrene butadiene rubber (HSBR), butylene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, polybutadiene, polyisoprene), acrylic resins, styrene resins, amide resins, imide resins Examples include resins, urethane resins, urea resins, polyester resins, polyether resins, phenol resins, epoxy resins, polycarbonate resins, silicone resins, or combinations thereof. Among these, acrylic resins and urethane resins are particularly preferable, and urethane resins are most preferable.

本発明に用いられるバインダーは、下記式(I)で表される部分構造を有することがさらに好ましい。   The binder used in the present invention further preferably has a partial structure represented by the following formula (I).

Figure 0006607694
Figure 0006607694

式(I)中、Rは、水素原子または1価の有機基を表す。   In formula (I), R represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.

式(I)で表される部分構造を有するポリマーとしては、例えば、アミド結合を有するポリマー、ウレア結合を有するポリマー、イミド結合を有するポリマー、ウレタン結合を有するポリマー等が挙げられる。   Examples of the polymer having a partial structure represented by the formula (I) include a polymer having an amide bond, a polymer having a urea bond, a polymer having an imide bond, and a polymer having a urethane bond.

本発明では、正極活物質層および負極活物質層の少なくとも1層に含まれるバインダーの少なくとも1種が、式(I)で表される部分構造を有することが好ましく、正極活物質層および負極活物質層に含まれる全てのバインダーが、式(I)で表される部分構造を有することがより好ましい。   In the present invention, it is preferable that at least one binder contained in at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer has a partial structure represented by the formula (I). More preferably, all binders contained in the material layer have a partial structure represented by the formula (I).

Rにおける有機基は、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロアリール基が挙げられる。Rはなかでも水素原子が好ましい。   Examples of the organic group in R include an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, and a heteroaryl group. R is preferably a hydrogen atom.

・アミド結合を有するポリマー
アミド結合を有するポリマーとして、ポリアミド、ポリアクリルアミドなどが挙げられる。
ポリアミドは、ジアミン化合物とジカルボン酸化合物とを縮合重合するか、ラクタムを開環重合することによって得ることができる。
ジアミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン、1−メチルエチルジアミン、1,3−プロピレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミンなどの脂肪族ジアミン化合物、シクロヘキサンジアミン、ビス−(4,4’−アミノヘキシル)メタン、パラキシリレンジアミンが挙げられる。また、ポリプロピレンオキシ鎖を有するジアミンとして、例えば、上市されている市販品として、「ジェファーミン」シリーズ(商品名、ハンツマン社製、三井化学ファイン社製)を用いることができる。「ジェファーミン」シリーズの例として、ジェファーミンD−230、ジェファーミンD−400、ジェファーミンD−2000、ジェファーミンXTJ−510、ジェファーミンXTJ−500、ジェファーミンXTJ−501、ジェファーミンXTJ−502、ジェファーミンHK−511、ジェファーミンEDR−148、ジェファーミンXTJ−512、ジェファーミンXTJ−542、ジェファーミンXTJ−533、ジェファーミンXTJ−536等が挙げられる。
ジカルボン酸化合物としては、例えば、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、セバシン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、ウンデカン酸、ウンデカジオン酸、ドデカジオン酸、ダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸類、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、パラキシリレンジカルボン酸、メタキシリレンジカルボン酸、フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸が挙げられる。
-Polymer having amide bond Examples of the polymer having an amide bond include polyamide and polyacrylamide.
Polyamide can be obtained by condensation polymerization of a diamine compound and a dicarboxylic acid compound or ring-opening polymerization of a lactam.
Examples of the diamine compound include ethylenediamine, 1-methylethyldiamine, 1,3-propylenediamine, tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, heptamethylenediamine, octamethylenediamine, nonamethylenediamine, decamethylenediamine, and undecamethylenediamine. And aliphatic diamine compounds such as dodecamethylenediamine, cyclohexanediamine, bis- (4,4′-aminohexyl) methane, and paraxylylenediamine. Moreover, as a diamine having a polypropyleneoxy chain, for example, a commercially available product “Jeffamine” series (trade name, manufactured by Huntsman, Mitsui Chemicals Fine) can be used. Examples of the “Jeffamine” series include Jeffamine D-230, Jeffamine D-400, Jeffamine D-2000, Jeffamine XTJ-510, Jeffamine XTJ-500, Jeffamine XTJ-501, Jeffamine XTJ-502. , Jeffamine HK-511, Jeffamine EDR-148, Jeffamine XTJ-512, Jeffamine XTJ-542, Jeffamine XTJ-533, Jeffamine XTJ-536, and the like.
Examples of dicarboxylic acid compounds include aliphatic dicarboxylic acids such as malonic acid, succinic acid, glutaric acid, sebacic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, undecanoic acid, undecadioic acid, dodecadioic acid, and dimer acid, 1,4 -Cyclohexanedicarboxylic acid, paraxylylene dicarboxylic acid, metaxylylene dicarboxylic acid, phthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 4,4'-diphenyldicarboxylic acid.

ポリアクリルアミドの具体例としては、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアクリルアミド、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテルアクリルアミド、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルメタクリルアミド、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテルメタクリルアミド、ポリエステルメタクリルアミド、ポリカーボネートメタクリルアミドなどが好適に挙げられる。   Specific examples of the polyacrylamide include polyethylene glycol monomethyl ether acrylamide, polypropylene glycol monomethyl ether acrylamide, polyethylene glycol monomethyl ether methacrylamide, polypropylene glycol monomethyl ether methacrylamide, polyester methacrylamide, polycarbonate methacrylamide and the like.

・ウレア結合を有するポリマー
ウレア結合を有するポリマーとしてはポリウレアが挙げられる。ジイソシアネート化合物とジアミン化合物とをアミン触媒存在下で縮合重合することによってポリウレアを合成することができる。
ジイソシアネート化合物の具体例としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、2,4−トリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネートの二量体、2,6−トリレンジレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、1,5−ナフチレンジイソシアネート、3,3’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート化合物;ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート化合物;イソホロンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチルシクロヘキサン−2,4(又は2,6)−ジイルジイソシアネート、1,3−(イソシアネートメチル)シクロヘキサン等の脂環族ジイソシアネート化合物;1,3−ブチレングリコール1モルとトリレンジイソシアネート2モルとの付加体等のジオールとジイソシアネートとの反応物であるジイソシアネート化合物;などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)が好ましい。
ジアミン化合物の具体例としては、上述の化合物例等が挙げられる。
-Polymer having a urea bond Polyurea may be mentioned as a polymer having a urea bond. Polyurea can be synthesized by condensation polymerization of a diisocyanate compound and a diamine compound in the presence of an amine catalyst.
Specific examples of the diisocyanate compound are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate dimer, 2,6- Tolylene diisocyanate, p-xylylene diisocyanate, m-xylylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 1,5-naphthylene diisocyanate, 3,3′-dimethylbiphenyl-4,4′-diisocyanate Aromatic diisocyanate compounds such as hexamethylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, dimer acid diisocyanate; isophorone diisocyanate, 4,4′-methylenebis (Si Cyclohexyl isocyanate), alicyclic diisocyanate compounds such as methylcyclohexane-2,4 (or 2,6) -diyl diisocyanate, 1,3- (isocyanatomethyl) cyclohexane; 1 mol of 1,3-butylene glycol and tolylene diisocyanate And a diisocyanate compound which is a reaction product of diol and diisocyanate such as an adduct of 2 mol. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI) and 4,4′-methylenebis (cyclohexyl isocyanate) are preferable.
Specific examples of the diamine compound include the compound examples described above.

・イミド結合を有するポリマー
イミド結合を有するポリマーとしては、ポリイミドが挙げられる。ポリイミドは、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを付加反応させてポリアミック酸を形成した後、閉環することで得られる。
テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(s−BPDA)およびピロメリット酸二無水物(PMDA)、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(a−BPDA)、オキシジフタル酸二無水物、ジフェニルスルホン−3,4,3’,4’−テトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルフィド二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,3,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、p−フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、p−ビフェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、m−ターフェニル−3,4,3’,4’−テトラカルボン酸二無水物、p−ターフェニル−3,4,3’,4’−テトラカルボン酸二無水物、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ビフェニル二無水物、2,2−ビス〔(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル〕プロパン二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、4,4’−(2,2−ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物、などを挙げることができる。これらは単独でも、2種以上を混合して用いることもできる。
テトラカルボン酸成分としては、s−BPDAおよびPMDAの少なくとも一方を含むことが好ましく、例えばテトラカルボン酸成分100モル%中にs−BPDAを好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モル%以上、特に好ましくは75モル%以上含む。テトラカルボン酸二無水物は、剛直なベンゼン環を有していることが好ましい。
-Polymer which has an imide bond As a polymer which has an imide bond, a polyimide is mentioned. A polyimide is obtained by ring-closing after forming a polyamic acid by addition-reacting a tetracarboxylic dianhydride and a diamine compound.
Specific examples of tetracarboxylic dianhydrides include 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (s-BPDA) and pyromellitic dianhydride (PMDA), 2,3,3. ', 4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (a-BPDA), oxydiphthalic dianhydride, diphenylsulfone-3,4,3', 4'-tetracarboxylic dianhydride, bis (3,4- Dicarboxyphenyl) sulfide dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, 2,2-bis ( 3,4-dicarboki Ciphenyl) propane dianhydride, p-phenylenebis (trimellitic acid monoester anhydride), p-biphenylenebis (trimellitic acid monoester anhydride), m-terphenyl-3,4,3 ′, 4 '-Tetracarboxylic dianhydride, p-terphenyl-3,4,3', 4'-tetracarboxylic dianhydride, 1,3-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) benzene dianhydride, 1,4-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) benzene dianhydride, 1,4-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) biphenyl dianhydride, 2,2-bis [(3,4-di Carboxyphenoxy) phenyl] propane dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 4,4 ′-(2, 2-F Sa fluoro isopropylidene) diphthalic acid dianhydride, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
The tetracarboxylic acid component preferably includes at least one of s-BPDA and PMDA. For example, s-BPDA is preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more in 100 mol% of the tetracarboxylic acid component, Especially preferably, it contains 75 mol% or more. The tetracarboxylic dianhydride preferably has a rigid benzene ring.

ジアミン化合物の具体例としては、上述の化合物例等が挙げられる。
ジアミン化合物は、ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレンオキシド鎖、ポリカーボネート鎖、又はポリエステル鎖の両末端にアミノ基を有する構造が好ましい。
Specific examples of the diamine compound include the compound examples described above.
The diamine compound preferably has a structure having amino groups at both ends of a polyethylene oxide chain, a polypropylene oxide chain, a polycarbonate chain, or a polyester chain.

・ウレタン結合を有するポリマー
ウレタン結合を有するポリマーとしては、ポリウレタンが挙げられる。ポリウレタンは、ジイソシアネート化合物とジオール化合物とをチタン、スズ、ビスマス触媒存在下で縮合重合することで得られる。
ジイソシアネート化合物としては、上述の化合物例が挙げられる。
ジオール化合物の具体例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール(例えば、平均分子量200、400、600、1000、1500、2000、3000、7500のポリエチレングリコール)、ポリプロピレングリコール(例えば、平均分子量400、700、1000、2000、3000、または4000のポリプロピレングリコール)、ネオペンチルグリコール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−ブテン−1,4−ジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、1,4−ビス−β−ヒドロキシエトキシシクロヘキサン、シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールF、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加体、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加体、ビスフェノールFのエチレンオキサイド付加体、ビスフェノールFのプロピレンオキサイド付加体などが挙げられる。
-Polymer which has a urethane bond As a polymer which has a urethane bond, a polyurethane is mentioned. Polyurethane is obtained by condensation polymerization of a diisocyanate compound and a diol compound in the presence of a titanium, tin, or bismuth catalyst.
Examples of the diisocyanate compound include the compound examples described above.
Specific examples of the diol compound include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, and polyethylene glycol (for example, average molecular weight 200, 400, 600, 1000, 1500, 2000, 3000, 7500 Polyethylene glycol), polypropylene glycol (eg, polypropylene glycol having an average molecular weight of 400, 700, 1000, 2000, 3000, or 4000), neopentyl glycol, 1,3-butylene glycol, 1,4-butanediol, 1,3 -Butanediol, 1,6-hexanediol, 2-butene-1,4-diol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, 1,4-bis- -Hydroxyethoxycyclohexane, cyclohexanedimethanol, tricyclodecane dimethanol, hydrogenated bisphenol A, hydrogenated bisphenol F, ethylene oxide adduct of bisphenol A, propylene oxide adduct of bisphenol A, ethylene oxide adduct of bisphenol F, bisphenol And propylene oxide adduct of F.

ジオール化合物は市販品としても入手可能であり、例えば、ポリエーテルジオール化合物、ポリエステルジオール化合物、ポリカーボネートジオール化合物、ポリアルキレンジオール化合物、シリコーンジオール化合物が挙げられる。   The diol compound is also available as a commercial product, and examples thereof include polyether diol compounds, polyester diol compounds, polycarbonate diol compounds, polyalkylene diol compounds, and silicone diol compounds.

ジオール化合物としては、ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレンオキシド鎖、ポリカーボネート鎖、ポリエステル鎖、ポリブタジエン鎖、ポリイソプレン鎖、ポリアルキレン鎖およびシリコーン鎖の少なくとも1種を有していることが好ましい。また、ジオール化合物は、硫化物系固体電解質や活物質との吸着性向上の観点から、炭素−炭素不飽和結合や極性基(アルコール性水酸基、フェノール性水酸基、チオール基、カルボキシル基、スルホン酸基、スルホンアミド基、リン酸基、ニトリル基、アミノ基、双性イオン含有基、金属ヒドロキシド、金属アルコキシド)を有していることが好ましい。ジオール化合物は、例えば、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸を用いることができる。炭素−炭素不飽和結合を含有するジオール化合物は、市販品としてブレンマーGLM(日油株式会社製)、特開2007−187836号公報に記載の化合物を好適に用いることができる。   The diol compound preferably has at least one of a polyethylene oxide chain, a polypropylene oxide chain, a polycarbonate chain, a polyester chain, a polybutadiene chain, a polyisoprene chain, a polyalkylene chain, and a silicone chain. In addition, the diol compound is a carbon-carbon unsaturated bond or a polar group (alcoholic hydroxyl group, phenolic hydroxyl group, thiol group, carboxyl group, sulfonic acid group from the viewpoint of improving the adsorptivity with a sulfide solid electrolyte or an active material. , Sulfonamide group, phosphoric acid group, nitrile group, amino group, zwitterion-containing group, metal hydroxide, metal alkoxide). As the diol compound, for example, 2,2-bis (hydroxymethyl) propionic acid can be used. As the diol compound containing a carbon-carbon unsaturated bond, the compounds described in Bremer GLM (manufactured by NOF Corporation) and JP-A No. 2007-187836 can be suitably used as commercial products.

ポリウレタンの場合、重合停止剤として、モノアルコールやモノアミンを用いることができる。重合停止剤は、ポリウレタン主鎖の末端部位に導入される。ソフトセグメントをポリウレタン末端に導入する手法として、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル(ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレンモノアルキルエーテルが好ましい)や、ポリカーボネートジオールモノアルキルエーテル、ポリエステルジオールモノアルキルエーテル、ポリエステルモノアルコールなどを用いることができる。   In the case of polyurethane, monoalcohol or monoamine can be used as a polymerization terminator. The polymerization terminator is introduced into the terminal site of the polyurethane main chain. Polyalkylene glycol monoalkyl ether (polyethylene glycol monoalkyl ether and polypropylene monoalkyl ether are preferred), polycarbonate diol monoalkyl ether, polyester diol monoalkyl ether, polyester monoalcohol, etc. Can be used.

また、極性基や炭素−炭素不飽和結合を有するモノアルコールやモノアミンを用いることで、ポリウレタン主鎖の末端に極性基や炭素−炭素不飽和結合の導入が可能である。たとえば、ヒドロキシ酢酸、ヒドロキシプロピオン酸、4−ヒドロキシベンジルアルコール、3−メルカプト−1プロパノール、2,3−ジメルカプト−1−プロパノール、3−メルカプト−1−ヘキサノール、3−ヒドロキシプロパンスルホン酸、2−シアノエタノール、3−ヒドロキシグルタロニトリル、2−アミノエタノール、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、N−メタクリレンジアミンなどが挙げられる。   In addition, by using a monoalcohol or monoamine having a polar group or a carbon-carbon unsaturated bond, it is possible to introduce a polar group or a carbon-carbon unsaturated bond at the end of the polyurethane main chain. For example, hydroxyacetic acid, hydroxypropionic acid, 4-hydroxybenzyl alcohol, 3-mercapto-1-propanol, 2,3-dimercapto-1-propanol, 3-mercapto-1-hexanol, 3-hydroxypropanesulfonic acid, 2-cyano Examples include ethanol, 3-hydroxyglutaronitrile, 2-aminoethanol, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, and N-methacrylenediamine.

本発明に用いられるバインダーはポリマー粒子であることが好ましく、ポリマー粒子の平均粒子径は、0.01μm〜100μmが好ましく、0.05μm〜50μmがより好ましく、0.05μm〜20μmがさらに好ましい。平均粒子径が上記好ましい範囲内にあることが出力密度向上の観点から好ましい。
本発明では、正極活物質層および負極活物質層の少なくとも1層に含まれるバインダーの少なくとも1種が、平均粒子径0.05μm〜20μmのポリマー粒子であることが好ましく、正極活物質層および負極活物質層に含まれる全てのバインダーが、平均粒子径0.05μm〜20μmのポリマー粒子であることがより好ましい。
The binder used in the present invention is preferably polymer particles, and the average particle size of the polymer particles is preferably 0.01 μm to 100 μm, more preferably 0.05 μm to 50 μm, and further preferably 0.05 μm to 20 μm. It is preferable from a viewpoint of an output density improvement that an average particle diameter exists in the said preferable range.
In the present invention, at least one binder contained in at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is preferably polymer particles having an average particle diameter of 0.05 μm to 20 μm. It is more preferable that all binders contained in the active material layer are polymer particles having an average particle diameter of 0.05 μm to 20 μm.

本発明に用いられるポリマー粒子の平均粒子径は、特に断らない限り、以下に記載の測定条件および定義によるものとする。
ポリマー粒子を任意の溶媒(固体電解質組成物の調製に用いる分散媒体。例えば、ヘプタン)を用いて20mlサンプル瓶中で1質量%の分散液を希釈調製する。希釈後の分散試料は、1kHzの超音波を10分間照射し、その直後に試験に使用する。この分散液試料を用い、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(商品名、HORIBA社製)を用いて、温度25℃で測定用石英セルを使用してデータ取り込みを50回行い、得られた体積平均粒子径を平均粒子径とする。その他の詳細な条件等は必要によりJISZ8828:2013「粒子径解析−動的光散乱法」の記載を参照する。1水準につき5つの試料を作製して測定し、その平均値を採用する。
なお、作製された全固体二次電池からの測定は、例えば、電池を分解し電極を剥がした後、その電極材料について上記ポリマー粒子の平均粒子径の測定方法に準じてその測定を行い、あらかじめ測定していたポリマー粒子以外の粒子の平均粒子径の測定値を排除することにより行うことができる。
Unless otherwise specified, the average particle size of the polymer particles used in the present invention shall be based on the measurement conditions and definitions described below.
Dilute the 1% by weight dispersion of polymer particles in a 20 ml sample bottle using any solvent (dispersion medium used to prepare the solid electrolyte composition, eg, heptane). The diluted dispersion sample is irradiated with 1 kHz ultrasonic waves for 10 minutes and used immediately after that. Using this dispersion sample, using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device LA-920 (trade name, manufactured by HORIBA), data acquisition was performed 50 times using a quartz cell for measurement at a temperature of 25 ° C. Let the obtained volume average particle diameter be an average particle diameter. For other detailed conditions and the like, refer to the description of JISZ8828: 2013 “Particle Size Analysis—Dynamic Light Scattering Method” as necessary. Five samples are prepared for each level and measured, and the average value is adopted.
In addition, the measurement from the produced all-solid-state secondary battery is performed, for example, after disassembling the battery and peeling off the electrode, then measuring the electrode material according to the measurement method of the average particle diameter of the polymer particles, This can be done by eliminating the measured value of the average particle diameter of the particles other than the polymer particles that have been measured.

ポリマー粒子は、有機ポリマー粒子であれば構造は特に限定されない。有機ポリマー粒子を構成する樹脂は、上記バインダーを構成する樹脂として記載した樹脂が挙げられ、好ましい樹脂も適用される。   The structure of the polymer particle is not particularly limited as long as it is an organic polymer particle. Examples of the resin constituting the organic polymer particles include the resins described as the resin constituting the binder, and preferred resins are also applied.

ポリマー粒子は固形を保持していれば、形状は限定されない。ポリマー粒子は単一分散であっても多分散であってもよい。ポリマー粒子は真球状であっても扁平形状であってもよく、さらに無定形であってもよい。ポリマー粒子の表面は平滑であっても凹凸形状を形成していてもよい。ポリマー粒子はコアシェル構造を取ってもよく、コア(内核)とシェル(外殻)が同様の材料で構成されていても、異なる材質で構成されていてもよい。また中空であっても良く、中空率についても限定されない。   The shape of the polymer particles is not limited as long as the polymer particles are kept solid. The polymer particles may be monodispersed or polydispersed. The polymer particles may be spherical or flat and may be amorphous. The surface of the polymer particles may be smooth or may have an uneven shape. The polymer particles may have a core-shell structure, and the core (inner core) and the shell (outer shell) may be made of the same material or different materials. Moreover, it may be hollow and the hollow ratio is not limited.

ポリマー粒子は、界面活性剤、乳化剤または分散剤の存在下で重合する方法、分子量が増大するにしたがって結晶状に析出させる方法、によって合成することができる。
また既存のポリマーを機械的に破砕する方法や、ポリマー液を再沈殿によって微粒子状にする方法を用いてもよい。
The polymer particles can be synthesized by a method of polymerizing in the presence of a surfactant, an emulsifier or a dispersant, or a method of depositing in a crystalline form as the molecular weight increases.
Moreover, you may use the method of crushing the existing polymer mechanically, and the method of making a polymer liquid fine particle by reprecipitation.

ポリマー粒子は、例えば、市販品を用いることができ、具体的には、以下に記載の市販品(いずれも商品名で、括弧書きの数値は平均粒子径を表す。)が挙げられる。本発明に用いることの出来るポリマー粒子はこれらに限定されるものではない。   As the polymer particles, for example, commercially available products can be used, and specific examples include the following commercially available products (both are trade names, and the numerical values in parentheses represent the average particle diameter). The polymer particles that can be used in the present invention are not limited to these.

・フッ素系樹脂粒子
マイクロディスパーズシリーズ(テクノケミカル(株)社製、例えば、マイクロディスパーズ−200(PTFE粒子、200nm)、マイクロディスパーズ−3000(PTFE粒子3μm)、マイクロディスパーズ−8000(PTFE粒子、8μm))、ディスパーズイージー−300(PTFE粒子、200nm、テクノケミカル(株)社製)、
FluonADシリーズ(旭硝子(株)社製、例えば、FluonAD911E、FluonAD915E、FluonAD916E、FluonAD939E)、
アルゴフロンシリーズ(ソルベイ(株)社製、例えば、アルゴフロンF(PTFE粒子、15〜35μm)、アルゴフロンS(PTFE粒子、15〜35μm))、
ルブロンシリーズ(ダイキン(株)社製、例えば、ルブロンL−2(PTFE粒子、3.5μm)、ルブロンL−5(PTFE粒子、5μm)、ルブロンL−5F(PTFE粒子、4.5μm))
Fluorine-based resin particle microdispers series (manufactured by Techno Chemical Co., Ltd., for example, microdispers-200 (PTFE particles, 200 nm), microdispers-3000 (PTFE particles 3 μm), microdispers-8000 (PTFE) Particles, 8 μm)), Disperse Easy-300 (PTFE particles, 200 nm, manufactured by Techno Chemical Co., Ltd.),
FluonAD series (Asahi Glass Co., Ltd., for example, FluonAD911E, FluonAD915E, FluonAD916E, FluonAD939E),
Algoflon series (manufactured by Solvay Co., Ltd., for example, Algoflon F (PTFE particles, 15 to 35 μm), Algoflon S (PTFE particles, 15 to 35 μm)),
Lubron series (Daikin Co., Ltd., for example, Lubron L-2 (PTFE particles, 3.5 μm), Lubron L-5 (PTFE particles, 5 μm), Lubron L-5F (PTFE particles, 4.5 μm))

・炭化水素系樹脂粒子
ソフトビーズ、ザイクセン(ポリオレフィンエマルジョン)、セポルジョンG(ポリオレフィンエマルジョン)、セポレックスIR100(ポリイソプレンラテックス)、セポレックスCSM(クロロスルホン化ポリエチレンラテックス)、フローセン(ポリエチレン粉末)、フローセンUF(ポリエチレン粉末)、フローブレン(ポリプロピレン粉末)、フロービーズ(ポリエチレン−アクリル共重合粉末)(いずれも住友精化(株)社製)
・ Hydrocarbon resin particle soft beads, Saixen (polyolefin emulsion), Sepoljon G (polyolefin emulsion), Sepolex IR100 (polyisoprene latex), Sepolex CSM (chlorosulfonated polyethylene latex), Frocene (polyethylene powder), Frocene UF (polyethylene) Powder), flowbrene (polypropylene powder), flow beads (polyethylene-acrylic copolymer powder) (all manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd.)

・アクリル系樹脂粒子
アートパールシリーズ(根上工業(株)社製、例えば、アートパールGR、アートパールSE、アートパールG、アートパールGR、アートパールGR、アートパールGS、アートパールJ、アートパールMF、アートパールBE)、
タフチックシリーズ(東洋紡(株)社製、例えば、タフチックAR−650、タフチックAR−750、タフチックFH−S、
ケミスノーシリーズ(総研化学(株)社製、例えば、ケミスノーMP−1451、ケミスノーMP−2200、ケミスノーMP−1000、ケミスノーMP−2701、ケミスノーMP−5000、ケミスノーMP−5500、ケミスノーMP−300、ケミスノーKMR−3TA、ケミスノーMX−80H3wT、ケミスノーMX−150、ケミスノーMX−180TA、ケミスノーMX−300、ケミスノーMX−500、ケミスノーMX−500H、ケミスノーMX−1000、ケミスノーMX−1500H、ケミスノーMX−2000、ケミスノーMX−3000、
FSシリーズ(日本ペイント(株)社製、例えば、FS−101、FS−102、FS−106、FS−107、FS−201、FS−301、FS−501、FS−701)、
MGシリーズ(日本ペイント(株)社製、例えば、MG−155E、MG−451、MG−351)、
テクポリマーシリーズ(積水化成品工業(株)社製、例えば、テクポリマーMBX、テクポリマーSBX、テクポリマーMSX、テクポリマーSSX、テクポリマーBMX、テクポリマーABX、テクポリマーARX、テクポリマーAFX、テクポリマーMB、テクポリマーMBP)、アドバンセルHB−2051(積水化学(株)社製)、
ハヤビーズL−11、ハヤビーズM−11(いずれも早川ゴム(株)社製)、
アロンTシリーズ、アロンAシリーズ、アロンSD−10、アロンACシリーズ、ジュリマーACシリーズ(いずれも東亜合成(株)社製)、
エポスターMA、エポスターMX(いずれも日本触媒(株)社製)
Acrylic resin particle art pearl series (manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd., for example, art pearl GR, art pearl SE, art pearl G, art pearl GR, art pearl GR, art pearl GS, art pearl J, art pearl MF , Art Pearl BE),
Tuftic series (Toyobo Co., Ltd., for example, Tuftic AR-650, Tuftic AR-750, Tuftic FH-S,
Chemisnow series (manufactured by Soken Chemical Co., Ltd., for example, Chemisnow MP-1451, Chemisnow MP-2200, Chemisnow MP-1000, Chemisnow MP-2701, Chemisnow MP-5000, Chemisnow MP-5500, Chemisnow MP-300, Chemisnow KMR-3TA, Chemisnow MX-80H3wT, Chemisnow MX-150, Chemisnow MX-180TA, Chemisnow MX-300, Chemisnow MX-500, Chemisnow MX-500H, Chemisnow MX-1000, Chemisnow MX-1500H, Chemisnow MX-2000, Chemisnow MX-3000,
FS series (Nippon Paint Co., Ltd., for example, FS-101, FS-102, FS-106, FS-107, FS-201, FS-301, FS-501, FS-701),
MG series (manufactured by Nippon Paint Co., Ltd., for example, MG-155E, MG-451, MG-351),
Techpolymer series (manufactured by Sekisui Plastics Co., Ltd., for example, Techpolymer MBX, Techpolymer SBX, Techpolymer MSX, Techpolymer SSX, Techpolymer BMX, Techpolymer ABX, Techpolymer ARX, Techpolymer AFX, Techpolymer MB, Techpolymer MBP), Advancel HB-2051 (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.),
Haya beads L-11, Haya beads M-11 (both manufactured by Hayakawa Rubber Co., Ltd.),
Aron T series, Aron A series, Aron SD-10, Aron AC series, Jurimer AC series (all manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.),
E poster MA, E poster MX (both made by Nippon Shokubai Co., Ltd.)

アクリル系樹脂粒子は、国際公開第2015/046314号に記載のアクリル系樹脂粒子を用いることも好ましい。   It is also preferable to use the acrylic resin particles described in International Publication No. 2015/046314 as the acrylic resin particles.

・スチレン系樹脂粒子
ケミスノーKSR−3A(総研化学(株)社製)、エポスターST(日本触媒(株)社製)
Styrene resin particle Chemisnow KSR-3A (manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.), Eposta ST (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.)

・アミド系樹脂粒子
セポルジョンPA(共重合ナイロンエマルジョン、住友精化(株)社製)、トレパールPAI(ポリアミドイミド粒子、東レ(株)社製)
・ Amide resin particles Sephojon PA (copolymer nylon emulsion, manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd.), Trepearl PAI (polyamideimide particles, manufactured by Toray Industries, Inc.)

・イミド系樹脂粒子
ポリイミドパウダーP84(R)NT(ダイセルエヴォニック(株)社製)、
ポリイミドパウダーPIP−3、ポリイミドパウダーPIP−25、ポリイミドパウダーPIP−60(いずれもセイシン企業(株)社製)、
ポリイミドパウダーUIP−R、ポリイミドパウダーUIP−S(いずれも宇部興産(株)社製)
-Imide resin particle polyimide powder P84 (R) NT (manufactured by Daicel Evonik Co., Ltd.),
Polyimide powder PIP-3, polyimide powder PIP-25, polyimide powder PIP-60 (all manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.)
Polyimide powder UIP-R, polyimide powder UIP-S (both manufactured by Ube Industries, Ltd.)

・ウレタン系樹脂粒子
ダイミックビーズUCN−8070CM(7μm)、ダイミックビーズUCN−8150CM(15μm)(いずれも大日精化(株)社製)、
アートパールシリーズ(根上工業(株)社製、例えば、アートパールC、アートパールP、アートパールJB、アートパールU、アートパールCE、アートパールAK、アートパールHI、アートパールMM、アートパールFF、アートパールTK、アートパールC−TH、アートパールRW、アートパールRX、アートパールRY、アートパールRZ、アートパールRU、アートパールRV、アートパールBP)、
グロスデールSシリーズ、グロスデールMシリーズ、グロスデールVシリーズ、グロスデールTシリーズ(いずれも三井化学(株)社製)、
インフィナジー(BASF社製)
-Urethane resin particle dimic beads UCN-8070CM (7 μm), dimic beads UCN-8150CM (15 μm) (both manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd.),
Art Pearl Series (Negami Kogyo Co., Ltd., for example, Art Pearl C, Art Pearl P, Art Pearl JB, Art Pearl U, Art Pearl CE, Art Pearl AK, Art Pearl HI, Art Pearl MM, Art Pearl FF, Art Pearl TK, Art Pearl C-TH, Art Pearl RW, Art Pearl RX, Art Pearl RY, Art Pearl RZ, Art Pearl RU, Art Pearl RV, Art Pearl BP),
Grosdale S Series, Grosdale M Series, Grosdale V Series, Grosdale T Series (all manufactured by Mitsui Chemicals)
Infinergy (BASF)

・ウレア系樹脂粒子
ウレア系樹脂粒子は、国際公開第2015/046313号に記載のウレア結合を有するポリマーの粒子が好ましく用いられる。
-Urea-based resin particles As the urea-based resin particles, polymer particles having a urea bond described in International Publication No. 2015/046313 are preferably used.

・ポリエステル系樹脂粒子
セポルジョンES(共重合ポリエステルエマルジョン、住友精化(株)社製)
・ Polyester resin particle Sepulsion ES (copolyester emulsion, manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd.)

・ポリエーテル系樹脂粒子
トレパールPPS(ポリフェニレンスルフィド粒子、東レ(株)社製)、トレパールPES(ポリエーテルスルホン粒子、東レ(株)社製)
-Polyether resin particles Trepal PPS (polyphenylene sulfide particles, manufactured by Toray Industries, Inc.), Trepal PES (Polyethersulfone particles, manufactured by Toray Industries, Inc.)

・フェノール樹脂粒子
LPSシリーズ(リグナイト(株)社製)、マリリンFMシリーズ(群栄化学工業(株)社製)、マリリンHFシリーズ(群栄化学工業(株)社製)
・ Phenolic resin particle LPS series (manufactured by Lignite Co., Ltd.), Marilyn FM series (manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd.), Marilyn HF series (manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd.)

・エポキシ樹脂粒子
トレパールEP(エポキシ樹脂粒子、東レ(株)社製)
・ Epoxy resin particles Trepal EP (epoxy resin particles, manufactured by Toray Industries, Inc.)

・ポリカーボネート樹脂粒子
ポリカーボネート樹脂粒子は、例えば、国際公開2011/004730号パンフレットに記載の方法で合成できる。具体的にはエポキシ化合物に二酸化炭素を反応させることで重合することが可能である。
-Polycarbonate resin particle Polycarbonate resin particle is compoundable by the method as described in international publication 2011/004730 pamphlet, for example. Specifically, it is possible to polymerize by reacting an epoxy compound with carbon dioxide.

・シリコーン樹脂粒子
シーホスターKEシリーズ(日本触媒(株)社製、例えば、シーホスターKE−Eシリーズ、シーホスターKE−Wシリーズ、シーホスターKE−Pシリーズ、シーホスターKE−Sシリーズ)、
シリコーン複合パウダーシリーズ(例えば、シリコーン複合パウダーKMP−600、シリコーン複合パウダーKMP−601、シリコーン複合パウダーKMP−602、シリコーン複合パウダーKMP−605、シリコーン複合パウダーX−52−7030)、シリコーンレジンパウダーシリーズ(例えば、シリコーンレジンパウダーKMP−590、シリコーンレジンパウダーKMP−701、シリコーンレジンパウダーX−52−854、シリコーンレジンパウダーX−52−1621)、シリコーンゴムパウダーシリーズ(例えば、シリコーンゴムパウダーKMP−597、シリコーンゴムパウダーKMP−598、シリコーンゴムパウダーKMP−594、シリコーンゴムパウダーX−52−875)(いずれも信越シリコーン(株)社製)、
シャリーヌR−170S(シリコーンアクリル共重合、日信化学工業(株)社製)
・ Silicone resin particle Seahoster KE series (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., for example, Seahoster KE-E series, Seahoster KE-W series, Seahoster KE-P series, Seahoster KE-S series),
Silicone composite powder series (for example, silicone composite powder KMP-600, silicone composite powder KMP-601, silicone composite powder KMP-602, silicone composite powder KMP-605, silicone composite powder X-52-7030), silicone resin powder series ( For example, silicone resin powder KMP-590, silicone resin powder KMP-701, silicone resin powder X-52-854, silicone resin powder X-52-1621), silicone rubber powder series (for example, silicone rubber powder KMP-597, silicone Rubber powder KMP-598, silicone rubber powder KMP-594, silicone rubber powder X-52-875 ) Made by the company),
Charine R-170S (silicone acrylic copolymer, manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.)

バインダーのガラス転移温度は、上限は50℃以下が好ましく、0℃以下がさらに好ましく、−20℃以下が最も好ましい。下限は−100℃以上が好ましく、−70℃以上がさらに好ましく、−50℃以上が最も好ましい。   The upper limit of the glass transition temperature of the binder is preferably 50 ° C or lower, more preferably 0 ° C or lower, and most preferably -20 ° C or lower. The lower limit is preferably −100 ° C. or higher, more preferably −70 ° C. or higher, and most preferably −50 ° C. or higher.

ガラス転移温度(Tg)は、乾燥試料を用いて、示差走査熱量計「X−DSC7000」(SII・ナノテクノロジー(株)社製)を用いて下記の条件で測定する。測定は同一の試料で二回実施し、二回目の測定結果を採用する。
測定室内の雰囲気:窒素(50mL/min)
昇温速度:5℃/min
測定開始温度:−100℃
測定終了温度:200℃
試料パン:アルミニウム製パン
測定試料の質量:5mg
Tgの算定:DSCチャートの下降開始点と下降終了点の中間温度の小数点以下を四捨五入することでTgを算定する。
The glass transition temperature (Tg) is measured under the following conditions using a differential sample using a differential scanning calorimeter “X-DSC7000” (manufactured by SII Nanotechnology Co., Ltd.). The measurement is performed twice on the same sample, and the second measurement result is adopted.
Measurement chamber atmosphere: Nitrogen (50 mL / min)
Temperature increase rate: 5 ° C / min
Measurement start temperature: -100 ° C
Measurement end temperature: 200 ° C
Sample pan: Aluminum pan Mass of measurement sample: 5 mg
Calculation of Tg: Tg is calculated by rounding off the decimal point of the intermediate temperature between the descent start point and descent end point of the DSC chart.

本発明に用いられるバインダーを構成するポリマー(好ましくはポリマー粒子)の水分濃度は、100ppm(質量基準)以下が好ましく、Tgは100℃以下が好ましい。
また、本発明に用いられるバインダーを構成するポリマーは、晶析させて乾燥させてもよい、ポリマー溶液をそのまま用いてもよい。金属系触媒(ウレタン化、ポリエステル化触媒であるスズ、チタン、ビスマス触媒)は少ない方が好ましい。重合時に少なくするか、晶析で触媒を除くことで、共重合体中の金属濃度を、100ppm(質量基準)以下とすることが好ましい。
The water concentration of the polymer (preferably polymer particles) constituting the binder used in the present invention is preferably 100 ppm (mass basis) or less, and Tg is preferably 100 ° C. or less.
Moreover, the polymer which comprises the binder used for this invention may be crystallized and dried, and the polymer solution may be used as it is. It is preferable that the amount of metal catalyst (urethane or polyester catalyst, tin, titanium, bismuth catalyst) is small. It is preferable that the metal concentration in the copolymer be 100 ppm (mass basis) or less by reducing the amount during polymerization or removing the catalyst by crystallization.

ポリマーの重合反応に用いる溶媒は、特に限定されない。なお、無機固体電解質や活物質と反応しないこと、さらにそれらを分解しない溶媒を用いることが望ましい。例えば、炭化水素系溶媒(トルエン、ヘプタン、キシレン)やエステル系溶媒(酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)、エーテル系溶媒(テトラヒドロフラン、ジオキサン、1,2−ジエトキシエタン)、ケトン系溶媒(アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン)、ニトリル系溶媒(アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル)、ハロゲン系溶媒(ジクロロメタン、クロロホルム)などを用いることができる。   The solvent used for the polymerization reaction of the polymer is not particularly limited. It is desirable to use a solvent that does not react with the inorganic solid electrolyte or the active material and that does not decompose them. For example, hydrocarbon solvents (toluene, heptane, xylene), ester solvents (ethyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate), ether solvents (tetrahydrofuran, dioxane, 1,2-diethoxyethane), ketone solvents (acetone) , Methyl ethyl ketone, cyclohexanone), nitrile solvents (acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, isobutyronitrile), halogen solvents (dichloromethane, chloroform) and the like can be used.

本発明に用いられるバインダーを構成するポリマーの質量平均分子量は10,000以上が好ましく、20,000以上がより好ましく、50,000以上がさらに好ましい。上限としては、1,000,000以下が好ましく、200,000以下がより好ましく、100,000以下がさらに好ましい。
本発明において、ポリマーの分子量は、特に断らない限り、質量平均分子量を意味する。質量平均分子量は、GPCによってポリスチレン換算の分子量として計測することができる。このとき、GPC装置HLC−8220(東ソー(株)社製)を用い、カラムはG3000HXL+G2000HXLを用い、23℃で流量は1mL/minで、RIで検出することとする。溶離液としては、THF(テトラヒドロフラン)、クロロホルム、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)、m−クレゾール/クロロホルム(湘南和光純薬(株)社製)から選定することができ、溶解するものであればTHFを用いることとする。
The polymer constituting the binder used in the present invention preferably has a mass average molecular weight of 10,000 or more, more preferably 20,000 or more, and even more preferably 50,000 or more. As an upper limit, 1,000,000 or less is preferable, 200,000 or less is more preferable, and 100,000 or less is more preferable.
In the present invention, the molecular weight of the polymer means a mass average molecular weight unless otherwise specified. The mass average molecular weight can be measured as a molecular weight in terms of polystyrene by GPC. At this time, GPC apparatus HLC-8220 (manufactured by Tosoh Corporation) is used, the column is G3000HXL + G2000HXL, the flow rate is 1 mL / min at 23 ° C., and detection is performed by RI. The eluent can be selected from THF (tetrahydrofuran), chloroform, NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), m-cresol / chloroform (manufactured by Shonan Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and dissolves. If present, use THF.

バインダーの正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層の各層中での含有量は、全固体二次電池における良好な界面抵抗の低減性とその維持性を考慮すると、含有される層の全固形成分に対して、0.01質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、1質量%以上がさらに好ましい。上限としては、電池特性の観点から、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下がさらに好ましい。
本発明では、バインダーの質量に対する、無機固体電解質と必要により含有させる電極活物質の合計質量(総量)の質量比[(無機固体電解質の質量+電極活物質の質量)/バインダーの質量]は、1,000〜1の範囲が好ましい。この質量比はさらに500〜2がより好ましく、100〜10がさらに好ましい。
The content of the binder in each layer of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer is determined in consideration of the good reduction in the interfacial resistance and the maintainability of the all-solid secondary battery. 0.01 mass% or more is preferable with respect to all the solid components, 0.1 mass% or more is more preferable, and 1 mass% or more is further more preferable. As an upper limit, from a viewpoint of a battery characteristic, 10 mass% or less is preferable, 5 mass% or less is more preferable, and 3 mass% or less is further more preferable.
In the present invention, the mass ratio of the total mass (total amount) of the inorganic solid electrolyte and the electrode active material to be included if necessary relative to the mass of the binder [(mass of inorganic solid electrolyte + mass of electrode active material) / mass of binder] is: A range of 1,000 to 1 is preferred. This mass ratio is more preferably 500 to 2, and more preferably 100 to 10.

本発明では、正極活物質層および負極活物質層の少なくとも1層に含まれるバインダーの含有量は、含有される層の全固形成分に対して0.01〜10質量%が好ましく、0.1〜10質量%がより好ましく、1〜5質量%が特に好ましい。   In the present invention, the content of the binder contained in at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is preferably 0.01 to 10% by mass with respect to the total solid components of the contained layer, 10 mass% is more preferable, and 1-5 mass% is especially preferable.

(分散剤)
本発明において、正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層の少なくとも1層が分散剤を含有することが好ましい。分散剤を添加することで電極活物質および無機固体電解質のいずれかの濃度が高い場合においてもその凝集を抑制し、均一な電極層および固体電解質層を形成することができるため、出力密度向上に寄与すると考えられる。
(Dispersant)
In the present invention, it is preferable that at least one of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer contains a dispersant. By adding a dispersant, even when the concentration of either the electrode active material or the inorganic solid electrolyte is high, the aggregation can be suppressed, and a uniform electrode layer and solid electrolyte layer can be formed. It is thought to contribute.

分散剤は、分子量180以上3,000未満であって、かつ、下記官能基群(I)から選択される少なくとも1種の官能基と、炭素数8以上のアルキル基または炭素数10以上のアリール基とを有する化合物である。
官能基群(I):酸性基、塩基性窒素原子を有する基、(メタ)アクリル基、(メタ)アクリルアミド基、アルコキシシリル基、エポキシ基、オキセタニル基、イソシアネート基、シアノ基、チオール基及びヒドロキシ基
本発明に用いられる分散剤は、低分子、オリゴマーおよびポリマーのいずれに分類される化合物であってもよい。なお、分散剤がオリゴマーおよびポリマーである場合、分子量とは質量平均分子量のことを意味し、質量平均分子量はGPCにより測定することができる。
以下、分散剤についてより詳細に記載する。
The dispersant has a molecular weight of 180 or more and less than 3,000, and has at least one functional group selected from the following functional group group (I), an alkyl group having 8 or more carbon atoms, or an aryl having 10 or more carbon atoms. And a compound having a group.
Functional group (I): acidic group, group having basic nitrogen atom, (meth) acryl group, (meth) acrylamide group, alkoxysilyl group, epoxy group, oxetanyl group, isocyanate group, cyano group, thiol group and hydroxy Group The dispersant used in the present invention may be a compound classified into any of low molecules, oligomers and polymers. In addition, when a dispersing agent is an oligomer and a polymer, molecular weight means a mass average molecular weight, and a mass average molecular weight can be measured by GPC.
Hereinafter, the dispersant will be described in more detail.

本発明に用いられる分散剤の分子量は、好ましくは200以上2,000未満であり、より好ましくは250以上1,500未満であり、さらに好ましくは250以上1,000未満である。上記上限値以下であると、電極活物質や無機固体電解質の粒子の凝集が生じにくくなり、出力密度の低下を効果的に抑制することができる。また上記下限値以上であると、固体電解質組成物スラリーを塗布し乾燥する段階で揮発しやすくなり、全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池の製造の観点から好ましい。   The molecular weight of the dispersant used in the present invention is preferably 200 or more and less than 2,000, more preferably 250 or more and less than 1,500, and even more preferably 250 or more and less than 1,000. When the amount is not more than the above upper limit, aggregation of the electrode active material and the particles of the inorganic solid electrolyte is less likely to occur, and a decrease in output density can be effectively suppressed. Moreover, when it is more than the said lower limit, it becomes easy to volatilize in the step which apply | coats and dries a solid electrolyte composition slurry, and is preferable from a viewpoint of manufacture of the electrode sheet for all-solid-state secondary batteries, and all-solid-state secondary batteries.

官能基群(I)において、酸性基としては、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基などが挙げられ、塩基性窒素原子を有する基としては、アミノ基、ピリジル基などが挙げられる。
官能基群(I)のなかでも酸性基、塩基性窒素原子を有する基、シアノ基が好ましく、より好ましくは酸性基である。酸性基のなかでもカルボキシ基が最も好ましい。
In the functional group (I), examples of the acidic group include a carboxy group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group, and examples of the group having a basic nitrogen atom include an amino group and a pyridyl group.
Of the functional group (I), an acidic group, a group having a basic nitrogen atom, and a cyano group are preferable, and an acidic group is more preferable. Of the acidic groups, a carboxy group is most preferred.

・炭素数8以上のアルキル基
分散剤が有する炭素数8以上のアルキル基は、総炭素数が8以上のアルキル基であればよく、直鎖状でもよく、分岐状でもよく、環状でもよく、炭化水素である場合に限らず、炭素−炭素結合間にヘテロ原子を介した結合を含有してもよい。また、炭素数8以上のアルキル基は、無置換でもよく、さらに置換基を有していてもよく、さらに途中に不飽和炭素−炭素結合を有していても良い。
-Alkyl group having 8 or more carbon atoms The alkyl group having 8 or more carbon atoms in the dispersant may be an alkyl group having 8 or more carbon atoms in total, and may be linear, branched or cyclic, Not only when it is a hydrocarbon, but also a bond via a hetero atom may be contained between carbon-carbon bonds. The alkyl group having 8 or more carbon atoms may be unsubstituted, may further have a substituent, and may further have an unsaturated carbon-carbon bond in the middle.

炭素数8以上のアルキル基としては、炭素数8以上50以下のアルキル基が好ましく、炭素数8以上30以下のアルキル基がより好ましく、炭素数8以上20以下のアルキル基がさらに好ましく、炭素数8以上18以下のアルキル基が特に好ましい。
具体的には、ノルマルオクチル基、ノルマルデシル基、ノルマルドデシル基、ノルマルテトラデシル基、ノルマルヘキサデシル基、ステアリル基、ラウリル基、リノール基、リノレン基、2−エチルヘキシル基、2−エチルオクチル基、2−エチルドデシル基、ポリエチレングリコールモノメチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロドデシル基等が挙げられる。
The alkyl group having 8 or more carbon atoms is preferably an alkyl group having 8 to 50 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 8 to 30 carbon atoms, still more preferably an alkyl group having 8 to 20 carbon atoms, 8 to 18 alkyl groups are particularly preferred.
Specifically, normal octyl group, normal decyl group, normal dodecyl group, normal tetradecyl group, normal hexadecyl group, stearyl group, lauryl group, linole group, linolene group, 2-ethylhexyl group, 2-ethyloctyl group, Examples include 2-ethyldodecyl group, polyethylene glycol monomethyl group, perfluorooctyl group, perfluorododecyl group and the like.

これらの中でも、ノルマルオクチル基、2−エチルヘキシル基、ノルマルノニル基、ノルマルデシル基、ノルマルウンデシル基、ノルマルドデシル基、ノルマルテトラデシル基、及びノルマルオクタデシル基(ステアリル基)が好ましい。   Among these, normal octyl group, 2-ethylhexyl group, normal nonyl group, normal decyl group, normal undecyl group, normal dodecyl group, normal tetradecyl group, and normal octadecyl group (stearyl group) are preferable.

炭素数8以上のアルキル基が置換基を有する場合、置換基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等の炭素数6以上アリール基、ハロゲン原子等が挙げられ、なかでもハロゲン原子が好ましい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
置換基を有する炭素数8以上のアルキル基としては、例えば、アリール基で置換されたアルキル基、ハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルキル基が挙げられる。
When the alkyl group having 8 or more carbon atoms has a substituent, examples of the substituent include aryl groups having 6 or more carbon atoms such as a phenyl group and a naphthyl group, a halogen atom, and the like, and a halogen atom is particularly preferable.
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
Examples of the alkyl group having 8 or more carbon atoms having a substituent include an alkyl group substituted with an aryl group and a halogenated alkyl group substituted with a halogen atom.

・炭素数10以上のアリール基
分散剤が有する炭素数10以上のアリール基は、総炭素数が10以上のアリール基であればよく、炭化水素である場合に限らず炭素−炭素結合間にヘテロ原子を含有してもよい。また、炭素数10以上のアリール基は、無置換でもよく、さらに置換基を有していてもよい。
-Aryl group having 10 or more carbon atoms The aryl group having 10 or more carbon atoms in the dispersant may be an aryl group having a total carbon number of 10 or more, and is not limited to being a hydrocarbon. It may contain atoms. Further, the aryl group having 10 or more carbon atoms may be unsubstituted or may further have a substituent.

炭素数10以上のアリール基としては、炭素数10以上50以下のアリール基が好ましく、炭素数10以上30以下のアリール基がより好ましく、炭素数10以上20以下のアリール基がさらに好ましく、炭素数10以上18以下のアリール基が特に好ましい。
具体的には、ナフチル基、アントラセニル基、ピレニル基、ターフェニル基、ナフタセニル基、ペンタセニル基、ベンゾピレニル基、クリセニル基、トリフェニレニル基、コランニュレニル基、コロネニル基、オバレニル基等が挙げられる。
The aryl group having 10 or more carbon atoms is preferably an aryl group having 10 to 50 carbon atoms, more preferably an aryl group having 10 to 30 carbon atoms, still more preferably an aryl group having 10 to 20 carbon atoms, An aryl group of 10 to 18 is particularly preferred.
Specific examples include a naphthyl group, anthracenyl group, pyrenyl group, terphenyl group, naphthacenyl group, pentacenyl group, benzopyrenyl group, chrysenyl group, triphenylenyl group, corannulenyl group, coronenyl group, and obalenyl group.

これらの中でも、縮環式芳香族炭化水素基が好ましい。   Among these, a condensed aromatic hydrocarbon group is preferable.

炭素数10以上のアリール基が置換基を有する場合、置換基としては、例えば、ノルマルオクチル基等の炭素数8以上のアルキル基、ハロゲン原子等が挙げられ、なかでもハロゲン原子が好ましい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
置換基を有する炭素数10以上のアリール基としては、例えば、アルキル基で置換されたアリール基が挙げられる。
When the aryl group having 10 or more carbon atoms has a substituent, examples of the substituent include an alkyl group having 8 or more carbon atoms such as a normal octyl group, a halogen atom, and the like, and among them, a halogen atom is preferable.
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
Examples of the aryl group having 10 or more carbon atoms having a substituent include an aryl group substituted with an alkyl group.

分散剤としては、カルボキシ基と炭素数8以上のアルキル基とを同一分子内に含有する化合物であることが最も好ましく、具体的には、長鎖飽和脂肪酸(例えば、ステアリン酸)、長鎖不飽和脂肪酸(例えば、オレイン酸、リノレン酸)をより好適に用いることができる。   The dispersant is most preferably a compound containing a carboxy group and an alkyl group having 8 or more carbon atoms in the same molecule. Specifically, a long-chain saturated fatty acid (for example, stearic acid), a long-chain immiscible compound. Saturated fatty acids (for example, oleic acid and linolenic acid) can be used more suitably.

本発明に用いられる分散剤は、官能基群(I)で表される基を1つ以上有し、かつ、炭素数8以上のアルキル基または炭素数10以上のアリール基を2つ以上有する化合物であることがより好ましい。   The dispersant used in the present invention is a compound having one or more groups represented by the functional group (I) and two or more alkyl groups having 8 or more carbon atoms or aryl groups having 10 or more carbon atoms. It is more preferable that

本発明では、正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層の少なくとも1層に含まれる分散剤の含有量は、各層の全固形成分に対して0.01〜10質量%が好ましく、0.1〜5質量%が好ましく、1〜3質量%がより好ましい。   In the present invention, the content of the dispersant contained in at least one of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer is preferably 0.01 to 10% by mass with respect to the total solid components of each layer. 1 to 5% by mass is preferable, and 1 to 3% by mass is more preferable.

(リチウム塩)
本発明においては、正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層の少なくとも1層がリチウム塩を含有することも好ましい。
リチウム塩としては、通常この種の製品に用いられるリチウム塩が好ましく、特に制限はなく、例えば、以下に述べるものが好ましい。
(Lithium salt)
In the present invention, it is also preferable that at least one of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer contains a lithium salt.
As a lithium salt, the lithium salt normally used for this kind of product is preferable, and there is no restriction | limiting in particular, For example, what is described below is preferable.

(L−1)無機リチウム塩:LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF等の無機フッ化物塩;LiClO、LiBrO、LiIO等の過ハロゲン酸塩;LiAlCl等の無機塩化物塩等。 (L-1) Inorganic lithium salts: inorganic fluoride salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 ; perhalogenates such as LiClO 4 , LiBrO 4 , LiIO 4 ; inorganic chloride salts such as LiAlCl 4 etc.

(L−2)含フッ素有機リチウム塩:LiCFSO等のパーフルオロアルカンスルホン酸塩;LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(FSO、LiN(CFSO)(CSO)等のパーフルオロアルカンスルホニルイミド塩;LiC(CFSO等のパーフルオロアルカンスルホニルメチド塩;Li[PF(CFCFCF)]、Li[PF(CFCFCF]、Li[PF(CFCFCF]、Li[PF(CFCFCFCF)]、Li[PF(CFCFCFCF]、Li[PF(CFCFCFCF]等のフルオロアルキルフッ化リン酸塩等。 (L-2) Fluorine-containing organic lithium salt: Perfluoroalkane sulfonate such as LiCF 3 SO 3 ; LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) 2 , Perfluoroalkanesulfonylimide salts such as LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ); perfluoroalkanesulfonylmethide salts such as LiC (CF 3 SO 2 ) 3 ; Li [PF 5 (CF 2 CF 2 CF 3 )], Li [PF 4 (CF 2 CF 2 CF 3 ) 2 ], Li [PF 3 (CF 2 CF 2 CF 3 ) 3 ], Li [PF 5 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3 )], Li [PF 4 ( CF 2 CF 2 CF 2 CF 3) 2], Li [PF 3 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3) 3] fluoroalkyl fluoride such as potash Acid salts, and the like.

(L−3)オキサラトボレート塩:リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート等。
これらのなかで、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF、LiClO、Li(RfSO)、LiN(RfSO、LiN(FSO、及びLiN(RfSO)(RfSO)が好ましく、LiPF、LiBF、LiN(RfSO、LiN(FSO、及びLiN(RfSO)(RfSO)などのリチウムイミド塩がさらに好ましい。ここで、RfおよびRfはそれぞれ独立にパーフルオロアルキル基を表す。
なお、リチウム塩は、1種を単独で使用しても、2種以上を任意に組み合わせてもよい。
(L-3) Oxalatoborate salt: lithium bis (oxalato) borate, lithium difluorooxalatoborate and the like.
Among these, LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiClO 4 , Li (Rf 1 SO 3 ), LiN (Rf 1 SO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) 2 , and LiN (Rf 1 SO 2 ) (Rf 2 SO 2 ), preferably LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (Rf 1 SO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) 2 , and LiN (Rf 1 SO 2 ) (Rf 2 SO 2 ) More preferred are imide salts. Here, Rf 1 and Rf 2 each independently represents a perfluoroalkyl group.
In addition, lithium salt may be used individually by 1 type, or may combine 2 or more types arbitrarily.

リチウム塩の含有量は、固体電解質100質量部に対して0質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましい。上限としては、50質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましい。   The content of the lithium salt is preferably 0 part by mass or more and more preferably 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the solid electrolyte. As an upper limit, 50 mass parts or less are preferable, and 20 mass parts or less are more preferable.

(電極活物質)
本発明に用いられる電極活物質は、正極活物質層に含有される正極活物質と、負極活物質層に含有される負極活物質がある。
(正極活物質)
正極活物質には遷移金属酸化物を用いることが好ましく、中でも、遷移元素M(Co、Ni、Fe、Mn、Cu、Vから選択される1種以上の元素)を有することが好ましい。また、混合元素M(リチウム以外の金属周期律表の第1(Ia)族の元素、第2(IIa)族の元素、Al、Ga、In、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Si、P、Bなど)を混合してもよい。
遷移金属酸化物は、例えば、下記式(MA)〜(MC)のいずれかで表されるものを含む特定遷移金属酸化物、またはその他の遷移金属酸化物としてV、MnO等が挙げられる。正極活物質には、粒子状の正極活性物質を用いてもよい。
具体的に、可逆的にリチウムイオンを挿入・放出できる遷移金属酸化物を用いることができ、上記特定遷移金属酸化物を用いることが好ましい。
(Electrode active material)
The electrode active material used in the present invention includes a positive electrode active material contained in the positive electrode active material layer and a negative electrode active material contained in the negative electrode active material layer.
(Positive electrode active material)
It is preferable to use a transition metal oxide for the positive electrode active material, and it is preferable to have a transition element M a (one or more elements selected from Co, Ni, Fe, Mn, Cu, and V). Further, mixed element M b (elements of the first (Ia) group of the metal periodic table other than lithium, elements of the second (IIa) group, Al, Ga, In, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Si , P, B, etc.) may be mixed.
Transition metal oxides include, for example, specific transition metal oxides including those represented by any of the following formulas (MA) to (MC), or other transition metal oxides such as V 2 O 5 and MnO 2. Can be mentioned. As the positive electrode active material, a particulate positive electrode active material may be used.
Specifically, a transition metal oxide capable of reversibly inserting and releasing lithium ions can be used, and the specific transition metal oxide is preferably used.

遷移金属酸化物は、上記遷移元素Mを含む酸化物等が好適に挙げられる。このとき混合元素M(好ましくはAl)などを混合してもよい。混合量としては、遷移金属の量に対して0〜30mol%が好ましい。Li/Mのモル比が0.3〜2.2になるように混合して合成されたものが、より好ましい。 Transition metal oxides, oxides containing the above transition element M a is preferably exemplified. At this time, a mixed element M b (preferably Al) or the like may be mixed. The mixing amount is preferably 0 to 30 mol% with respect to the amount of the transition metal. That the molar ratio of li / M a is synthesized by mixing so that 0.3 to 2.2 is more preferable.

〔式(MA)で表される遷移金属酸化物(層状岩塩型構造)〕
リチウム含有遷移金属酸化物としては中でも下式で表されるものが好ましい。
[Transition metal oxide represented by formula (MA) (layered rock salt structure)]
As the lithium-containing transition metal oxide, those represented by the following formula are preferable.

Li ・・・ 式(MA) Li a M 1 O b Formula (MA)

式(MA)中、Mは上記Mと同義であり、好ましい範囲も同じである。aは0〜1.2(0.2〜1.2が好ましい)を表し、0.6〜1.1が好ましい。bは1〜3を表し、2が好ましい。Mの一部は上記混合元素Mで置換されていてもよい。
式(MA)で表される遷移金属酸化物は典型的には層状岩塩型構造を有する。
Wherein (MA), M 1 are as defined above M a, and the preferred range is also the same. a represents 0 to 1.2 (preferably 0.2 to 1.2), and preferably 0.6 to 1.1. b represents 1-3 and 2 is preferable. A part of M 1 may be substituted with the mixed element M b .
The transition metal oxide represented by the formula (MA) typically has a layered rock salt structure.

式(MA)で表される遷移金属酸化物は、下記の各式で表されるものがより好ましい。   The transition metal oxide represented by the formula (MA) is more preferably represented by the following formulas.

(MA−1) LiCoO
(MA−2) LiNiO
(MA−3) LiMnO
(MA−4) LiCoNi1−j
(MA−5) LiNiMn1−j
(MA−6) LiCoNiAl1−j−i
(MA−7) LiCoNiMn1−j−i
(MA-1) Li g CoO k
(MA-2) Li g NiO k
(MA-3) Li g MnO k
(MA-4) Li g Co j Ni 1-j O k
(MA-5) Li g Ni j Mn 1-j O k
(MA-6) Li g Co j Ni i Al 1-j-i O k
(MA-7) Li g Co j Ni i Mn 1-j-i O k

ここで、gは上記aと同義であり、好ましい範囲も同じである。jは0.1〜0.9を表す。iは0〜1を表す。ただし、1−j−iは0以上になる。kは上記bと同義であり、好ましい範囲も同じである。
これらの遷移金属化合物の具体例としては、LiCoO(コバルト酸リチウム[LCO])、LiNi(ニッケル酸リチウム)、LiNi0.85Co0.10Al0.05(ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム[NCA])、LiNi0.33Co0.33Mn0.33(ニッケルマンガンコバルト酸リチウム[NMC])、LiNi0.5Mn0.5(マンガンニッケル酸リチウム)が挙げられる。
Here, g is synonymous with the above-mentioned a, and its preferable range is also the same. j represents 0.1 to 0.9. i represents 0-1. However, 1-j-i is 0 or more. k has the same meaning as b above, and the preferred range is also the same.
Specific examples of these transition metal compounds include LiCoO 2 (lithium cobaltate [LCO]), LiNi 2 O 2 (lithium nickelate), LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 (nickel cobalt aluminum). Lithium acid [NCA]), LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 (nickel manganese lithium cobaltate [NMC]), LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 (lithium manganese nickelate) It is done.

式(MA)で表される遷移金属酸化物は、一部重複するが、表記を変えて示すと、下記で表されるものも好ましい例として挙げられる。   The transition metal oxide represented by the formula (MA) partially overlaps, but when represented by changing the notation, those represented by the following are also preferable examples.

(i)LiNixcMnycCozc(xc>0.2,yc>0.2,zc≧0,xc+yc+zc=1)
代表的なもの:
LiNi1/3Mn1/3Co1/3
LiNi1/2Mn1/2
(I) Li g Ni xc Mn yc Co zc O 2 (xc> 0.2, yc> 0.2, zc ≧ 0, xc + yc + zc = 1)
Representative:
Li g Ni 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2
Li g Ni 1/2 Mn 1/2 O 2

(ii)LiNixdCoydAlzd(xd>0.7,yd>0.1,0.1>zd≧0.05,xd+yd+zd=1)
代表的なもの:
LiNi0.8Co0.15Al0.05
(Ii) Li g Ni xd Co yd Al zd O 2 (xd> 0.7, yd>0.1,0.1> zd ≧ 0.05, xd + yd + zd = 1)
Representative:
Li g Ni 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2

〔式(MB)で表される遷移金属酸化物(スピネル型構造)〕
リチウム含有遷移金属酸化物としては中でも下記式(MB)で表されるものも好ましい。
[Transition metal oxide represented by formula (MB) (spinel structure)]
Among the lithium-containing transition metal oxides, those represented by the following formula (MB) are also preferable.

Li ・・・ 式(MB) Li c M 2 2 O d Formula (MB)

式(MB)中、Mは上記Mと同義であり、好ましい範囲も同じである。cは0〜2を表し、0.2〜2が好ましく、0.6〜1.5がより好ましい。dは3〜5を表し、4が好ましい。 Wherein (MB), M 2 are as defined above M a, and the preferred range is also the same. c represents 0-2, 0.2-2 are preferable and 0.6-1.5 are more preferable. d represents 3-5, and 4 is preferable.

式(MB)で表される遷移金属酸化物は、下記の各式で表されるものがより好ましい。   The transition metal oxide represented by the formula (MB) is more preferably represented by the following formulas.

(MB−1) LiMn
(MB−2) LiMnAl2−p
(MB−3) LiMnNi2−p
(MB-1) Li m Mn 2 O n
(MB-2) Li m Mn p Al 2-p O n
(MB-3) Li m Mn p Ni 2-p O n

mはcと同義であり、好ましい範囲も同じである。nはdと同義であり、好ましい範囲も同じである。pは0〜2を表す。
これらの遷移金属酸化物は、例えば、LiMn、LiMn1.5Ni0.5が挙げられる。
m is synonymous with c, and its preferable range is also the same. n is synonymous with d, and its preferable range is also the same. p represents 0-2.
Examples of these transition metal oxides include LiMn 2 O 4 and LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 .

式(MB)で表される遷移金属酸化物は、さらに下記の各式で表されるものも好ましい例として挙げられる。   Preferred examples of the transition metal oxide represented by the formula (MB) include those represented by the following formulas.

(a) LiCoMnO
(b) LiFeMn
(c) LiCuMn
(d) LiCrMn
(e) LiNiMn
(A) LiCoMnO 4
(B) Li 2 FeMn 3 O 8
(C) Li 2 CuMn 3 O 8
(D) Li 2 CrMn 3 O 8
(E) Li 2 NiMn 3 O 8

高容量、高出力の観点で上記のうちNiを含む電極がさらに好ましい。   Of these, an electrode containing Ni is more preferable from the viewpoint of high capacity and high output.

〔式(MC)で表される遷移金属酸化物〕
リチウム含有遷移金属酸化物は、リチウム含有遷移金属リン酸化物が好ましく、なかでも下記式(MC)で表されるものも好ましい。
[Transition metal oxide represented by formula (MC)]
The lithium-containing transition metal oxide is preferably a lithium-containing transition metal phosphate, and among them, one represented by the following formula (MC) is also preferable.

Li(PO ・・・ 式(MC) Li e M 3 (PO 4) f ··· formula (MC)

式(MC)中、eは0〜2(0.2〜2が好ましい)を表し、0.5〜1.5が好ましい。fは1〜5を表し、1〜2が好ましい。   In formula (MC), e represents 0 to 2 (preferably 0.2 to 2), and preferably 0.5 to 1.5. f represents 1-5, and 1-2 are preferable.

はV、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、NiおよびCuからなる群から選択される1種以上の元素を表す。Mは、上記の混合元素Mの他、Ti、Cr、Zn、Zr、Nb等の他の金属で置換していてもよい。具体例としては、例えば、LiFePO、LiFe(PO等のオリビン型リン酸鉄塩、LiFeP等のピロリン酸鉄類、LiCoPO等のリン酸コバルト類、Li(PO(リン酸バナジウムリチウム)等の単斜晶ナシコン型リン酸バナジウム塩が挙げられる。 M 3 represents one or more elements selected from the group consisting of V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu. M 3 represents, other mixing element M b above, Ti, Cr, Zn, Zr, may be substituted by other metals such as Nb. Specific examples include, for example, olivine-type iron phosphates such as LiFePO 4 and Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 , iron pyrophosphates such as LiFeP 2 O 7 , cobalt phosphates such as LiCoPO 4 , and Li 3. Monoclinic Nasicon type vanadium phosphate salts such as V 2 (PO 4 ) 3 (lithium vanadium phosphate) can be mentioned.

なお、Liの組成を表す上記a、c、g、m、e値は、充放電により変化する値であり、典型的には、Liを含有したときの安定な状態の値で評価される。式(a)〜(e)では特定値としてLiの組成を示しており、これも同様に電池の動作により変化するものである。   The a, c, g, m, and e values representing the composition of Li are values that change due to charge and discharge, and are typically evaluated as values in a stable state when Li is contained. In the formulas (a) to (e), the composition of Li is shown as a specific value, which also changes depending on the operation of the battery.

本発明の全固体二次電池で使用する正極活物質の平均粒子径は特に限定されないが、0.1μm〜50μmが好ましい。正極活性物質を所定の粒子径にするには、通常の粉砕機や分級機を用いればよい。焼成法によって得られた正極活物質は、水、酸性水溶液、アルカリ性水溶液、有機溶剤にて洗浄した後使用してもよい。正極活物質の平均粒子径は、前述の無機固体電解質の平均粒子径の測定方法と同様の方法により測定する。   The average particle diameter of the positive electrode active material used in the all solid state secondary battery of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm to 50 μm. In order to make the positive electrode active substance have a predetermined particle size, a normal pulverizer or classifier may be used. The positive electrode active material obtained by the firing method may be used after being washed with water, an acidic aqueous solution, an alkaline aqueous solution, or an organic solvent. The average particle size of the positive electrode active material is measured by the same method as the above-described method for measuring the average particle size of the inorganic solid electrolyte.

正極活物質の濃度は特に限定されない。なお、正極活物質の含有量は、正極活物質層を構成する全固形成分に対して、固形成分100質量%において、20〜100質量%が好ましく、40〜100質量%がより好ましく、90〜100質量%がさらに好ましい。   The concentration of the positive electrode active material is not particularly limited. In addition, the content of the positive electrode active material is preferably 20 to 100% by mass, more preferably 40 to 100% by mass, and more preferably 90 to 100% by mass with respect to 100% by mass of the solid component with respect to the total solid components constituting the positive electrode active material layer. 100 mass% is more preferable.

(負極活物質)
負極活物質としては、可逆的にリチウムイオンを挿入・放出できるものが好ましい。このような材料は、特に制限はなく、炭素質材料、酸化錫や酸化ケイ素等の金属酸化物、金属複合酸化物、リチウム単体やリチウムアルミニウム合金等のリチウム合金、及び、SnやSi等のリチウムと合金形成可能な金属等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。なかでも炭素質材料又はリチウム複合酸化物が安全性の点から好ましく用いられる。また、金属複合酸化物としては、リチウムを吸蔵、放出可能であることが好ましい。その材料は、特には制限されるものではなく、構成成分としてチタン及び/又はリチウムを含有していることが、高電流密度充放電特性の観点で好ましい。
(Negative electrode active material)
As the negative electrode active material, those capable of reversibly inserting and releasing lithium ions are preferable. Such materials are not particularly limited, and are carbonaceous materials, metal oxides such as tin oxide and silicon oxide, metal composite oxides, lithium alloys such as lithium alone and lithium aluminum alloys, and lithium such as Sn and Si. And metals capable of forming an alloy. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. Of these, carbonaceous materials or lithium composite oxides are preferably used from the viewpoint of safety. In addition, the metal composite oxide is preferably capable of inserting and extracting lithium. The material is not particularly limited, and preferably contains titanium and / or lithium as a constituent component from the viewpoint of high current density charge / discharge characteristics.

負極活物質として用いられる炭素質材料とは、実質的に炭素からなる材料である。例えば、石油ピッチ、天然黒鉛、気相成長黒鉛等の人造黒鉛およびPAN系の樹脂やフルフリルアルコール樹脂等の各種の合成樹脂を焼成した炭素質材料を挙げることができる。さらに、PAN系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、脱水PVA系炭素繊維、リグニン炭素繊維、ガラス状炭素繊維、活性炭素繊維等の各種炭素繊維類、メソフェーズ微小球体、グラファイトウィスカー、平板状の黒鉛等を挙げることもできる。   The carbonaceous material used as the negative electrode active material is a material substantially made of carbon. Examples thereof include carbonaceous materials obtained by firing artificial graphite such as petroleum pitch, natural graphite, and vapor-grown graphite, and various synthetic resins such as PAN-based resins and furfuryl alcohol resins. Furthermore, various carbon fibers such as PAN-based carbon fiber, cellulose-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, vapor-grown carbon fiber, dehydrated PVA-based carbon fiber, lignin carbon fiber, glassy carbon fiber, activated carbon fiber, mesophase micro Examples thereof include spheres, graphite whiskers, and flat graphite.

これらの炭素質材料は、黒鉛化の程度により難黒鉛化炭素材料と黒鉛系炭素材料に分けることもできる。また炭素質材料は、特開昭62−22066号公報、特開平2−6856号公報、同3−45473号公報に記載されている面間隔や密度、結晶子の大きさを有することが好ましい。炭素質材料は、単一の材料である必要はなく、特開平5−90844号公報に記載の天然黒鉛と人造黒鉛の混合物、特開平6−4516号公報に記載の被覆層を有する黒鉛等を用いることもできる。   These carbonaceous materials can be divided into non-graphitizable carbon materials and graphite-based carbon materials depending on the degree of graphitization. Further, the carbonaceous material preferably has the surface spacing, density, and crystallite size described in JP-A-62-222066, JP-A-2-6856, and 3-45473. The carbonaceous material does not need to be a single material, and a mixture of natural graphite and artificial graphite described in JP-A-5-90844, graphite having a coating layer described in JP-A-6-4516, and the like. It can also be used.

負極活物質として適用される金属酸化物及び金属複合酸化物としては、特に非晶質酸化物が好ましく、さらに金属元素と周期律表第16族の元素との反応生成物であるカルコゲナイトも好ましく用いられる。ここでいう非晶質とは、CuKα線を用いたX線回折法で、2θ値で20°〜40°の領域に頂点を有するブロードな散乱帯を有するものを意味し、結晶性の回折線を有してもよい。2θ値で40°以上70°以下に見られる結晶性の回折線の内最も強い強度が、2θ値で20°以上40°以下に見られるブロードな散乱帯の頂点の回折線強度の100倍以下が好ましく、5倍以下がより好ましく、結晶性の回折線を有さないことがさらに好ましい。   As the metal oxide and metal composite oxide applied as the negative electrode active material, an amorphous oxide is particularly preferable, and chalcogenite, which is a reaction product of a metal element and an element of Group 16 of the periodic table, is also preferably used. It is done. The term “amorphous” as used herein means an X-ray diffraction method using CuKα rays, which has a broad scattering band having an apex in the region of 20 ° to 40 ° in terms of 2θ values, and is a crystalline diffraction line. You may have. The strongest intensity of crystalline diffraction lines seen from 2 ° to 40 ° to 70 ° is 100 times the diffraction line intensity at the peak of the broad scattering band seen from 2 ° to 20 °. Is preferably 5 times or less, and more preferably not having a crystalline diffraction line.

上記非晶質酸化物及びカルコゲナイドからなる化合物群のなかでも、半金属元素の非晶質酸化物、及びカルコゲナイドがより好ましく、周期律表第13(IIIB)族〜第15(VB)族の元素、Al、Ga、Si、Sn、Ge、Pb、Sb、Biの1種単独あるいはそれらの2種以上の組み合わせからなる酸化物、及びカルコゲナイドがさらに好ましい。好ましい非晶質酸化物及びカルコゲナイドの具体例としては、例えば、Ga、SiO、GeO、SnO、SnO、PbO、PbO、Pb、Pb、Pb、Sb、Sb、Sb、Bi、Bi、SnSiO、GeS、SnS、SnS、PbS、PbS、Sb、Sb、SnSiSなどが好ましく挙げられる。また、これらは、酸化リチウムとの複合酸化物、例えば、LiSnOであってもよい。 Among the group of compounds consisting of the above amorphous oxide and chalcogenide, amorphous metal oxides and chalcogenides are more preferable, and elements in groups 13 (IIIB) to 15 (VB) of the periodic table are preferred. Further preferred are oxides and chalcogenides composed of one kind of Al, Ga, Si, Sn, Ge, Pb, Sb, Bi or a combination of two or more kinds thereof. Specific examples of preferable amorphous oxides and chalcogenides include, for example, Ga 2 O 3 , SiO, GeO, SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 2 O 4 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , SnSiO 3 , GeS, SnS, SnS 2 , PbS, PbS 2 , Sb 2 S 3 , Sb 2 S 5 , such as SnSiS 3 may preferably be mentioned. Moreover, these may be a complex oxide with lithium oxide, for example, Li 2 SnO 2 .

負極活物質の平均粒子径は、0.1μm〜60μmが好ましい。所定の粒子径にするには、よく知られた粉砕機や分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、衛星ボールミル、遊星ボールミル、旋回気流型ジェットミルや篩などが好適に用いられる。粉砕時には水またはメタノール等の有機溶媒を共存させた湿式粉砕も必要に応じて行うことができる。所望の粒径にするためには分級を行うことが好ましい。分級方法としては特に限定はなく、篩、風力分級機などを必要に応じて用いることができる。分級は乾式、湿式ともに用いることができる。負極活物質粒子の平均粒子径は、前述の無機固体電解質粒子の平均粒子径の測定方法と同様の方法により測定する。   The average particle diameter of the negative electrode active material is preferably 0.1 μm to 60 μm. In order to obtain a predetermined particle size, a well-known pulverizer or classifier is used. For example, a mortar, a ball mill, a sand mill, a vibrating ball mill, a satellite ball mill, a planetary ball mill, a swirling air flow type jet mill or a sieve is preferably used. When pulverizing, wet pulverization in the presence of water or an organic solvent such as methanol can be performed as necessary. In order to obtain a desired particle size, classification is preferably performed. The classification method is not particularly limited, and a sieve, an air classifier, or the like can be used as necessary. Classification can be used both dry and wet. The average particle diameter of the negative electrode active material particles is measured by the same method as the above-described method for measuring the average particle diameter of the inorganic solid electrolyte particles.

上記焼成法により得られた化合物の組成式は、測定方法として誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法、簡便法として、焼成前後の粉体の質量差から算出できる。   The composition formula of the compound obtained by the above firing method can be calculated from an inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopic analysis method as a measurement method and a mass difference between powders before and after firing as a simple method.

Sn、Si、Geを中心とする非晶質酸化物負極活物質に併せて用いることができる負極活物質としては、リチウムイオン又はリチウム金属を吸蔵・放出できる炭素材料や、リチウム、リチウム合金、リチウムと合金可能な金属が好適に挙げられる。   Examples of the negative electrode active material that can be used in combination with the amorphous oxide negative electrode active material centering on Sn, Si, and Ge include carbon materials that can occlude and release lithium ions or lithium metal, lithium, lithium alloys, lithium A metal that can be alloyed with is preferable.

本発明において、負極活物質層は下記式(α)で表される負極活物質を含有する。
Lixαα yαzα 式(α)
式(α)中、Mαは、Al、Ga、In、Ti、Si、Sn、Ge、Pb、Sb、Nb、W、Mo、FeおよびBiから選択される元素を表す。xα〜zαは各元素の組成比を表し、xα=0〜4、yα=0.3〜7、zα=0.5〜15を表す。
In the present invention, the negative electrode active material layer contains a negative electrode active material represented by the following formula (α).
Li M α O formula (α)
In the formula (α), M α represents an element selected from Al, Ga, In, Ti, Si, Sn, Ge, Pb, Sb, Nb, W, Mo, Fe, and Bi. xα to zα represent the composition ratio of each element, and xα = 0 to 4, yα = 0.3 to 7, and zα = 0.5 to 15.

このような負極活物質としては例えば、Nb、TiO、LiTi12[LTO]、WO、MoO、Feなどが挙げられる。 Examples of such a negative electrode active material include Nb 2 O 5 , TiO 2 , Li 4 Ti 5 O 12 [LTO], WO 2 , MoO 2 , Fe 2 O 3 and the like.

負極活物質はチタン原子を含有することが好ましい。本発明においては、上記式(α)で表される負極活物質のなかでも、チタン酸リチウム(LiTi12[LTO])がリチウムイオンの吸蔵放出時の体積変動が小さいことから急速充放電特性に優れ、電極の劣化が抑制されリチウムイオン二次電池の寿命向上が可能となる点で好ましい。特定の負極とさらに特定の電解液を組合せることにより、様々な使用条件においても二次電池の安定性が向上する。 The negative electrode active material preferably contains a titanium atom. In the present invention, among the negative electrode active materials represented by the above formula (α), lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 [LTO]) is rapid because the volume fluctuation at the time of occlusion and release of lithium ions is small. It is preferable in that the charge / discharge characteristics are excellent, the electrode deterioration is suppressed, and the life of the lithium ion secondary battery can be improved. By combining a specific negative electrode and a specific electrolyte, the stability of the secondary battery is improved even under various usage conditions.

本発明の全固体二次電池においては、Si元素を含有する負極活物質を適用することも好ましい。一般的にSi負極は、現行の炭素負極(黒鉛、アセチレンブラックなど)に比べて、より多くのLiイオンを吸蔵できる。すなわち、質量あたりのLiイオン吸蔵量が増加するため、電池容量を大きくすることができる。その結果、バッテリー駆動時間を長くすることができるという利点があり、車用のバッテリー等への使用が今後期待されている。   In the all solid state secondary battery of the present invention, it is also preferable to apply a negative electrode active material containing Si element. In general, a Si negative electrode can occlude more Li ions than current carbon negative electrodes (graphite, acetylene black, etc.). That is, since the amount of Li ion storage per mass increases, the battery capacity can be increased. As a result, there is an advantage that the battery driving time can be extended, and use in a battery for vehicles is expected in the future.

負極活物質の濃度は特に限定されない。なお、負極活物質の含有量は、負極活物質層を構成する全固形成分に対して、20〜100質量%が好ましく、40〜100質量%がより好ましく、90〜100質量%がさらに好ましい。   The concentration of the negative electrode active material is not particularly limited. In addition, 20-100 mass% is preferable with respect to the total solid component which comprises a negative electrode active material layer, content of a negative electrode active material has more preferable 40-100 mass%, and 90-100 mass% is further more preferable.

本発明においては、正極活物質層および負極活物質層の少なくとも1層に含まれる電極活物質の含有量が、各層を構成する全固形分に対し90質量%以上であることが好ましく、正極活物質層および負極活物質層に含まれる電極活物質の含有量がいずれも、各層を構成する全固形分に対し90質量%以上であることがより好ましい。   In the present invention, the content of the electrode active material contained in at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is preferably 90% by mass or more based on the total solid content constituting each layer. As for content of the electrode active material contained in a material layer and a negative electrode active material layer, it is more preferable that all are 90 mass% or more with respect to the total solid which comprises each layer.

(分散媒体)
本発明においては、各層の成形材料として用いられる固体電解質組成物が、上記の各成分を分散させる分散媒体を含有していてもよい。分散媒体の具体例としては、例えば、下記の溶媒が挙げられる。
アルコール化合物溶媒は、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、1−プロピルアルコール、2−プロピルアルコール、2−ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、1,6−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジオール、ソルビトール、キシリトール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオールが挙げられる。
(Dispersion medium)
In the present invention, the solid electrolyte composition used as a molding material for each layer may contain a dispersion medium in which the above components are dispersed. Specific examples of the dispersion medium include the following solvents.
Examples of the alcohol compound solvent include methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propyl alcohol, 2-propyl alcohol, 2-butanol, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, 1,6-hexanediol, cyclohexanediol, sorbitol, xylitol, 2 -Methyl-2,4-pentanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol.

エーテル化合物溶媒は、例えば、アルキレングリコールアルキルエーテル(エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等)、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル、ジメトキシエタン、1,4−ジオキサンが挙げられる。   Examples of the ether compound solvent include alkylene glycol alkyl ether (ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol, dipropylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol, Propylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, etc.), dimethyl ether, diethyl ether, tetrahydrofuran, cyclopentyl methyl ether, dimethoxyethane, and 1,4-dioxane.

アミド化合物溶媒は、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、2−ピロリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ε−カプロラクタム、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミドが挙げられる。   Examples of the amide compound solvent include N, N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-ethyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, ε-caprolactam, Examples include formamide, N-methylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpropionamide, and hexamethylphosphoric triamide.

ケトン化合物溶媒は、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノンが挙げられる。   Examples of the ketone compound solvent include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diethyl ketone, dipropyl ketone, diisopropyl ketone, diisobutyl ketone, and cyclohexanone.

芳香族化合物溶媒は、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンが挙げられる。   Examples of the aromatic compound solvent include benzene, toluene, xylene, chlorobenzene, and dichlorobenzene.

脂肪族化合物溶媒は、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカンが挙げられる。   Examples of the aliphatic compound solvent include hexane, heptane, octane, decane, and dodecane.

ニトリル化合物溶媒は、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、ベンゾニトリルが挙げられる。   Examples of the nitrile compound solvent include acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, isobutyronitrile, and benzonitrile.

本発明においては、非水系分散媒体によって硫化物系固体電解質が分散されたスラリーを湿式塗布し、固体電解質層を製膜することも好ましい。非水系分散媒体としては、上記芳香族化合物溶媒、脂肪族化合物溶媒等が挙げられる。   In the present invention, it is also preferable to form a solid electrolyte layer by wet-coating a slurry in which a sulfide-based solid electrolyte is dispersed in a non-aqueous dispersion medium. Examples of the non-aqueous dispersion medium include the above aromatic compound solvents and aliphatic compound solvents.

<集電体(金属箔)>
正・負極の集電体は、化学変化を起こさない電子伝導体が好ましい。正極の集電体は、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタンなどの他にアルミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたものが好ましく、その中でも、アルミニウム、アルミニウム合金がより好ましい。負極の集電体は、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタンが好ましく、アルミニウム、銅、銅合金がより好ましい。
<Current collector (metal foil)>
The positive and negative current collectors are preferably electron conductors that do not cause chemical changes. The positive electrode current collector is preferably made by treating the surface of aluminum or stainless steel with carbon, nickel, titanium or silver in addition to aluminum, stainless steel, nickel, titanium, etc. Among them, aluminum and aluminum alloys are more preferable. preferable. The current collector of the negative electrode is preferably aluminum, copper, stainless steel, nickel, or titanium, and more preferably aluminum, copper, or a copper alloy.

集電体の形状は、通常フィルムシート状のものが使用されるが、ネット、パンチされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体なども用いることができる。
集電体の厚みは、特に限定されないが、1μm〜500μmが好ましい。また、集電体表面は、表面処理により凹凸を付けることも好ましい。
The current collector is usually in the form of a film sheet, but a net, a punched one, a lath, a porous body, a foam, a fiber group molded body, or the like can also be used.
Although the thickness of a collector is not specifically limited, 1 micrometer-500 micrometers are preferable. Moreover, it is also preferable that the current collector surface is roughened by surface treatment.

<全固体二次電池の作製>
全固体二次電池の作製は常法によればよい。具体的には、本発明の電極活物質層用組成物(正極活物質層用組成物、負極活物質層用組成物)を集電体となる金属箔上に塗布し、塗膜を形成した全固体二次電池用電極シートとする方法が挙げられる。
例えば、正極集電体である金属箔上に正極材料となる組成物(正極活物質層用組成物)を塗布し、正極活物質層を形成し、電池用正極シートを作製する。正極活物質層の上に、固体電解質組成物を塗布し、固体電解質層を形成する。さらに、固体電解質層の上に、負極材料となる組成物(負極活物質層用組成物)を塗布し、負極活物質層を形成する。負極活物質層の上に、負極側の集電体(金属箔)を重ねることで、正極層と負極層の間に、固体電解質層が挟まれた全固体二次電池の構造を得ることができる。
<Preparation of all-solid secondary battery>
The all-solid-state secondary battery may be manufactured by a conventional method. Specifically, the composition for an electrode active material layer of the present invention (a composition for a positive electrode active material layer, a composition for a negative electrode active material layer) was applied onto a metal foil serving as a current collector to form a coating film. The method of setting it as the electrode sheet for all-solid-state secondary batteries is mentioned.
For example, a composition (a composition for a positive electrode active material layer) serving as a positive electrode material is applied onto a metal foil that is a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer is formed, and a positive electrode sheet for a battery is produced. A solid electrolyte composition is applied on the positive electrode active material layer to form a solid electrolyte layer. Furthermore, on the solid electrolyte layer, a composition (a composition for a negative electrode active material layer) to be a negative electrode material is applied to form a negative electrode active material layer. It is possible to obtain a structure of an all-solid-state secondary battery in which a solid electrolyte layer is sandwiched between a positive electrode layer and a negative electrode layer by overlapping a negative electrode side current collector (metal foil) on the negative electrode active material layer. it can.

なお、上記の各組成物の塗布方法は常法によればよい。このとき、正極活物質層を形成するための組成物、無機固体電解質層を形成するための組成物および負極活物質層を形成するための組成物は、それぞれ塗布した後に乾燥処理を施してもよいし、重層塗布した後に乾燥処理をしてもよい。乾燥温度は特に限定されない。なお、下限は30℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、上限は、300℃以下が好ましく、250℃以下がより好ましい。このような温度範囲で加熱することで、分散媒体を除去し、固体状態にすることができる。   In addition, the application | coating method of said each composition should just follow a conventional method. At this time, the composition for forming the positive electrode active material layer, the composition for forming the inorganic solid electrolyte layer, and the composition for forming the negative electrode active material layer may be subjected to a drying treatment after being applied. Alternatively, after the multilayer coating, a drying process may be performed. The drying temperature is not particularly limited. The lower limit is preferably 30 ° C or higher, more preferably 60 ° C or higher, and the upper limit is preferably 300 ° C or lower, more preferably 250 ° C or lower. By heating in such a temperature range, a dispersion medium can be removed and it can be set as a solid state.

<全固体二次電池の用途>
本発明の全固体二次電池は種々の用途に適用することができる。適用態様には特に限定はないが、例えば、電子機器に搭載する場合、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、コードレスフォン子機、ページャー、ハンディーターミナル、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、電気シェーバー、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、メモリーカードなどが挙げられる。その他民生用として、自動車、電動車両、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、ロードコンディショナー、時計、ストロボ、カメラ、医療機器(ペースメーカー、補聴器、肩もみ機など)などが挙げられる。更に、各種軍需用、宇宙用として用いることができる。また、太陽電池と組み合わせることもできる。
<Uses of all-solid-state secondary batteries>
The all solid state secondary battery of the present invention can be applied to various uses. Although there is no particular limitation on the application mode, for example, when installed in an electronic device, a notebook computer, pen input personal computer, mobile personal computer, electronic book player, mobile phone, cordless phone, pager, handy terminal, mobile fax, mobile phone Copy, portable printer, headphone stereo, video movie, LCD TV, handy cleaner, portable CD, minidisc, electric shaver, transceiver, electronic notebook, calculator, memory card, portable tape recorder, radio, backup power supply, memory card, etc. It is done. Other consumer products include automobiles, electric vehicles, motors, lighting equipment, toys, game equipment, road conditioners, watches, strobes, cameras, medical equipment (such as pacemakers, hearing aids, and shoulder grinders). Furthermore, it can be used for various military use and space use. Moreover, it can also combine with a solar cell.

なかでも、高容量かつ高レート放電特性が要求されるアプリケーションに適用することが好ましい。例えば、今後大容量化が予想される蓄電設備等においては高い安全性が必須となりさらに電池性能の両立が要求される。また、電気自動車などは高容量の二次電池を搭載し、家庭で日々充電が行われる用途が想定され、過充電時に対して一層の安全性が求められる。本発明によれば、このような使用形態に好適に対応してその優れた効果を発揮することができる。   In particular, it is preferable to apply to applications that require high capacity and high rate discharge characteristics. For example, in power storage facilities and the like that are expected to increase in capacity in the future, high safety is essential, and further compatibility of battery performance is required. In addition, electric vehicles and the like are equipped with a high-capacity secondary battery and are expected to be charged every day at home, and further safety is required against overcharging. According to the present invention, it is possible to exhibit the excellent effect correspondingly to such a usage pattern.

本発明の好ましい実施形態によれば、例えば、以下のような各応用形態が導かれる。
〔1〕正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層の少なくとも1層がリチウム塩を含有する全固体二次電池。
〔2〕固体電解質層が、非水系分散媒体によって硫化物系固体電解質が分散されたスラリーを湿式塗布し製膜される全固体二次電池の製造方法。
〔3〕上記全固体二次電池作製用の電極活物質層用組成物。
〔4〕上記電極活物質層用組成物を金属箔上に適用し、製膜してなる全固体二次電池用電極シート。
〔5〕上記電極活物質層用組成物を金属箔上に適用し、製膜する全固体二次電池用電極シートの製造方法。
なお、金属箔上に電極活物質層用組成物を適用する方法には、例えば、塗布(湿式塗布、スプレー塗布、スピンコート塗布、スリット塗布、ストライプ塗布、バーコート塗布ディップコート)が挙げられ、湿式塗布が好ましい。
According to a preferred embodiment of the present invention, for example, the following applications are derived.
[1] An all-solid secondary battery in which at least one of a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode active material layer contains a lithium salt.
[2] A method for producing an all-solid-state secondary battery in which a solid electrolyte layer is wet-coated with a slurry in which a sulfide-based solid electrolyte is dispersed in a non-aqueous dispersion medium.
[3] A composition for an electrode active material layer for producing the all-solid secondary battery.
[4] An electrode sheet for an all-solid-state secondary battery obtained by applying the composition for an electrode active material layer on a metal foil and forming a film.
[5] A method for producing an electrode sheet for an all-solid-state secondary battery, wherein the composition for electrode active material layer is applied onto a metal foil to form a film.
Examples of the method for applying the electrode active material layer composition on the metal foil include coating (wet coating, spray coating, spin coating coating, slit coating, stripe coating, bar coating coating dip coating), Wet coating is preferred.

上記好ましい実施形態の〔2〕および〔5〕に記載するように、本発明の全固体二次電池および全固体二次電池用電極シートの製造方法は、いずれも湿式プロセスである。これにより、正極活物質層および負極活物質層の少なくとも1層における無機固体電解質の含有量が10質量%以下の低い領域でも、活物質と固体電解質の密着性が高まり効率的なイオン伝導パスを維持することができ、電池重量あたりのエネルギー密度(Wh/kg)および出力密度(W/kg)が高い全固体二次電池を製造することができる。   As described in [2] and [5] of the preferred embodiments, both the all-solid-state secondary battery and the method for producing the all-solid-state secondary battery electrode sheet of the present invention are wet processes. As a result, even in a region where the content of the inorganic solid electrolyte in at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is as low as 10% by mass or less, the adhesion between the active material and the solid electrolyte is increased and an efficient ion conduction path is achieved. An all-solid-state secondary battery that can be maintained and has high energy density (Wh / kg) and high power density (W / kg) per weight of the battery can be manufactured.

全固体二次電池とは、正極、負極、電解質がともに固体で構成された二次電池を言う。換言すれば、電解質としてカーボネート系の溶媒を用いるような電解液型の二次電池とは区別される。このなかで、本発明は無機全固体二次電池を前提とする。全固体二次電池には、電解質としてポリエチレンオキサイド等の高分子化合物を用いる有機(高分子)全固体二次電池と、上記のLi−P−S系ガラス、LLTやLLZ等を用いる無機全固体二次電池とに区分される。なお、無機全固体二次電池に高分子化合物を適用することは妨げられず、正極活物質、負極活物質、無機固体電解質のバインダーとして高分子化合物を適用することができる。
無機固体電解質とは、上述した高分子化合物をイオン伝導媒体とする電解質(高分子電解質)とは区別されるものであり、無機化合物がイオン伝導媒体となるものである。具体例としては、上記のLi−P−S系ガラス、LLTやLLZが挙げられる。無機固体電解質は、それ自体が陽イオン(Liイオン)を放出するものではなく、イオンの輸送機能を示すものである。これに対して、電解液ないし固体電解質層に添加して陽イオン(Liイオン)を放出するイオンの供給源となる材料を電解質と呼ぶことがある。上記のイオン輸送材料としての電解質と区別する際には、これを「電解質塩」または「支持電解質」と呼ぶ。電解質塩としては、例えばLiTFSIが挙げられる。
本発明において「組成物」というときには、2種以上の成分が均一に混合された混合物を意味する。ただし、実質的に均一性が維持されていればよく、所望の効果を奏する範囲で、一部において凝集や偏在が生じていてもよい。
An all-solid secondary battery refers to a secondary battery in which the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte are all solid. In other words, it is distinguished from an electrolyte type secondary battery using a carbonate-based solvent as an electrolyte. In this, this invention presupposes an inorganic all-solid-state secondary battery. The all-solid-state secondary battery includes an organic (polymer) all-solid-state secondary battery that uses a polymer compound such as polyethylene oxide as an electrolyte, and an inorganic all-solid-state that uses the above Li-PS-based glass, LLT, LLZ, or the like. It is divided into secondary batteries. Note that the application of the polymer compound to the inorganic all-solid secondary battery is not hindered, and the polymer compound can be applied as a binder for the positive electrode active material, the negative electrode active material, and the inorganic solid electrolyte.
The inorganic solid electrolyte is distinguished from an electrolyte (polymer electrolyte) using the above-described polymer compound as an ion conductive medium, and the inorganic compound serves as an ion conductive medium. Specific examples include Li-PS-based glass, LLT, and LLZ. The inorganic solid electrolyte itself does not release cations (Li ions) but exhibits an ion transport function. On the other hand, a material that is added to the electrolytic solution or the solid electrolyte layer and serves as a source of ions that release cations (Li ions) is sometimes called an electrolyte. When distinguishing from the electrolyte as the above ion transport material, this is called “electrolyte salt” or “supporting electrolyte”. An example of the electrolyte salt is LiTFSI.
In the present invention, the “composition” means a mixture in which two or more components are uniformly mixed. However, as long as the uniformity is substantially maintained, aggregation or uneven distribution may partially occur within a range in which a desired effect is achieved.

以下に、実施例に基づき本発明についてさらに詳細に説明する。なお、本発明がこれにより限定して解釈されるものではない。以下の実施例において「部」および「%」というときには、特に断らない限り質量基準である。   Below, based on an Example, it demonstrates still in detail about this invention. The present invention is not construed as being limited thereby. In the following examples, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified.

<硫化物系無機固体電解質の合成>
− Li−P−S系ガラスの合成 −
硫化物系の無機固体電解質として、T.Ohtomo,A.Hayashi,M.Tatsumisago,Y.Tsuchida,S.Hama,K.Kawamoto,Journal of Power Sources,233,(2013),pp231−235及びA.Hayashi,S.Hama,H.Morimoto,M.Tatsumisago,T.Minami,Chem.Lett.,(2001),pp872−873の非特許文献を参考にして、Li−P−S系ガラスを合成した。
<Synthesis of sulfide-based inorganic solid electrolyte>
-Synthesis of Li-PS-S glass-
As a sulfide-based inorganic solid electrolyte, T.I. Ohtomo, A .; Hayashi, M .; Tatsumisago, Y. et al. Tsuchida, S .; Hama, K .; Kawamoto, Journal of Power Sources, 233, (2013), pp231-235 and A.K. Hayashi, S .; Hama, H .; Morimoto, M .; Tatsumisago, T .; Minami, Chem. Lett. , (2001), pp 872-873, Li-PS glass was synthesized with reference to non-patent literature.

具体的には、アルゴン雰囲気下(露点−70℃)のグローブボックス内で、硫化リチウム(LiS、Aldrich社製、純度>99.98%)2.42g及び五硫化二リン(P、Aldrich社製、純度>99%)3.90gをそれぞれ秤量し、メノウ製乳鉢に投入し、メノウ製乳棒を用いて、5分間混合した。なお、LiS及びPの混合比は、モル比でLiS:P=75:25とした。
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを66個投入し、次いで上記の硫化リチウムと五硫化二リンの混合物の全量を投入し、アルゴン雰囲気下で容器を完全に密閉した。この容器を遊星ボールミルP−7(フリッチュ社製)にセットし、温度25℃、回転数510rpmで20時間メカニカルミリングを行い、黄色粉末のLi−P−S系ガラス(硫化物系無機固体電解質)6.20gを得た。
Specifically, in a glove box under an argon atmosphere (dew point −70 ° C.), 2.42 g of lithium sulfide (Li 2 S, manufactured by Aldrich, purity> 99.98%) and diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 , 3.90 g manufactured by Aldrich, purity> 99%) was weighed, put into an agate mortar, and mixed for 5 minutes using an agate pestle. Note that the mixing ratio of Li 2 S and P 2 S 5 was set to Li 2 S: P 2 S 5 = 75: 25 in terms of molar ratio.
Into a 45 mL zirconia container (manufactured by Fritsch), 66 zirconia beads having a diameter of 5 mm were charged, and then the entire amount of the mixture of lithium sulfide and diphosphorus pentasulfide was charged, and the container was completely sealed under an argon atmosphere. . This container is set on a planetary ball mill P-7 (manufactured by Fritsch), mechanical milling is performed at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 510 rpm for 20 hours, and yellow powder Li—PS glass (sulfide-based inorganic solid electrolyte) 6.20 g was obtained.

(実施例1)
−固体電解質組成物の調製−
(1)固体電解質組成物(K−1)の調製
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、Li−P−S系ガラス9.5g、PVdF−HFP(ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)0.5g、及び分散媒体として1,4−ジオキサン15.0gを投入した。その後、この容器を遊星ボールミルP−7(フリッチュ社製)にセットし、温度25℃、回転数300rpmにて2時間攪拌を続け、固体電解質組成物(K−1)を調製した。
Example 1
-Preparation of solid electrolyte composition-
(1) Preparation of Solid Electrolyte Composition (K-1) 180 zirconia beads having a diameter of 5 mm were placed in a 45 mL container (manufactured by Fritsch) made of zirconia, 9.5 g of Li-PS-based glass, PVdF-HFP (Polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer) 0.5 g and 1,4-dioxane 15.0 g as a dispersion medium were added. Thereafter, this container was set in a planetary ball mill P-7 (manufactured by Fritsch), and stirring was continued for 2 hours at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 300 rpm to prepare a solid electrolyte composition (K-1).

(2)固体電解質組成物(K−2)〜(K−6)および(HK−1)の調製
固体電解質組成物(K−1)の調製において、組成を表1に示すように変更したこと以外は、固体電解質組成物(K−1)と同様にして、固体電解質組成物(K−2)〜(K−6)および(HK−1)を調製した。
(2) Preparation of solid electrolyte compositions (K-2) to (K-6) and (HK-1) In preparation of the solid electrolyte composition (K-1), the composition was changed as shown in Table 1. Otherwise, solid electrolyte compositions (K-2) to (K-6) and (HK-1) were prepared in the same manner as in the solid electrolyte composition (K-1).

Figure 0006607694
Figure 0006607694

<表の注釈>
・LLT:Li0.33La0.55TiO(平均粒径3.25μm)
・Li−P−S:上記で合成したLi−P−S系ガラス
・B−1:PVdF−HFP(ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体) アルケマ(株)社製 質量平均分子量10万
・B−2:SBR(スチレンブタジエンゴム) アルドリッチ(株)社製 質量平均分子量15万
・B−3:アクリル系ポリマー(メタクリル酸メチル−アクリル酸ブチル共重合体)(ラジカル重合品、開始剤:V−601(和光純薬(株)製)、モノマー構成比:メタクリル酸メチル70モル%、アクリル酸ブチル30モル%)
・B−4:ウレタン系ポリマー(メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)−ブタンジオール−ポリエチレングリコール1000の共重合体)(重縮合品、開始剤:ネオスタンU−600(日東化成(株)製)、モノマー構成比:メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)50モル%、ブタンジオール25モル%、ポリエチレングリコール1000 25モル%)
・B−5:アクリル系樹脂微粒子:テクポリマーMBX−5(商品名、平均粒子径5μm、積水化成品工業(株)社製)
・B−6:ウレタン系樹脂微粒子:ダイミックビーズUCN−8070CM(商品名、平均粒子径7μm、大日精化(株)社製)
<Table notes>
LLT: Li 0.33 La 0.55 TiO 3 (average particle size 3.25 μm)
Li-PS: Li-PS-based glass synthesized above B-1: PVdF-HFP (polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer) Arkema Co., Ltd. mass average molecular weight 100,000 B-2: SBR (styrene butadiene rubber) manufactured by Aldrich Co., Ltd. Mass average molecular weight 150,000 / B-3: Acrylic polymer (methyl methacrylate-butyl acrylate copolymer) (radical polymer, initiator: V -601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), monomer composition ratio: 70 mol% methyl methacrylate, 30 mol% butyl acrylate)
B-4: Urethane polymer (copolymer of methylenebis (cyclohexyl isocyanate) -butanediol-polyethylene glycol 1000) (polycondensation product, initiator: Neostan U-600 (manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd.)), monomer composition ratio : Methylene bis (cyclohexyl isocyanate) 50 mol%, butanediol 25 mol%, polyethylene glycol 1000 25 mol%)
B-5: Acrylic resin fine particles: Techpolymer MBX-5 (trade name, average particle diameter of 5 μm, manufactured by Sekisui Plastics Co., Ltd.)
B-6: Urethane resin fine particles: Dimic beads UCN-8070CM (trade name, average particle diameter 7 μm, manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd.)

−二次電池正極用組成物の調製−
(1)正極用組成物(U−1)の調製
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、無機固体電解質LLZ(LiLaZr12、平均粒子径5.06μm、(株)豊島製作所製)0.5g、PVdF−HFP(ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)0.5g、及び分散媒体として1,4−ジオキサン12.3gを投入した。この容器を遊星ボールミルP−7(フリッチュ社製)にセットし、温度25℃、回転数300rpmの条件にて2時間機械分散を続けた。その後、活物質としてコバルト酸リチウム(LCO、日本化学工業(株)製)9.0gを容器に投入し、再びこの容器を遊星ボールミルP−7にセットし、温度25℃、回転数100rpmにて15分間混合を続けた。このようにして、正極用組成物(U−1)を調製した。
-Preparation of composition for positive electrode of secondary battery-
(1) Preparation of composition for positive electrode (U-1) 180 zirconia beads having a diameter of 5 mm were put into a 45 mL container (manufactured by Fritsch) made of zirconia, and an inorganic solid electrolyte LLZ (Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , An average particle size of 5.06 μm, manufactured by Toshima Seisakusho Co., Ltd. 0.5 g, PVdF-HFP (polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer) 0.5 g, and 1,4-dioxane 12.3 g as a dispersion medium. I put it in. This container was set in a planetary ball mill P-7 (manufactured by Fritsch), and machine dispersion was continued for 2 hours under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 300 rpm. Thereafter, 9.0 g of lithium cobalt oxide (LCO, manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as an active material is put into the container, and the container is set again on the planetary ball mill P-7, at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 100 rpm. Mixing continued for 15 minutes. In this way, a positive electrode composition (U-1) was prepared.

(2)正極用組成物(U−2)〜(U−6)、(HU−1)及び(HU−2)の調製
正極用組成物(U−1)の調製において、組成を表2に示すように変更したこと以外は、正極用組成物(U−1)と同様にして、正極用組成物(U−2)〜(U−6)、(HU−1)及び(HU−2)を調製した。なお、正極用組成物(U−1)〜(U−6)は実施例となる正極用組成物であり、正極用組成物(HU−1)〜(HU−2)は比較用の正極用組成物である。
(2) Preparation of composition for positive electrode (U-2) to (U-6), (HU-1) and (HU-2) In preparation of composition for positive electrode (U-1), the composition is shown in Table 2. Except having changed as shown, it is the same as the positive electrode composition (U-1), and the positive electrode compositions (U-2) to (U-6), (HU-1), and (HU-2). Was prepared. The positive electrode compositions (U-1) to (U-6) are examples of positive electrode compositions, and the positive electrode compositions (HU-1) to (HU-2) are for comparative positive electrodes. It is a composition.

Figure 0006607694
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<表の注釈>
・LLZ:LiLaZr12(平均粒子径5.06μm、(株)豊島製作所製)
なお、下記はいずれも活物質の略称である。
LCO:LiCoO コバルト酸リチウム
NMC:Li(Ni1/3Mn1/3Co1/3)O ニッケル、マンガン、コバルト酸リチウム
NCA:LiNi0.85Co0.10Al0.05 ニッケル、コバルト、アルミニウム酸リチウム
<Table notes>
LLZ: Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (average particle diameter 5.06 μm, manufactured by Toshima Seisakusho)
The following are abbreviations for active materials.
LCO: LiCoO 2 lithium cobaltate NMC: Li (Ni 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 ) O 2 nickel, manganese, lithium cobaltate NCA: LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 nickel , Cobalt, lithium aluminate

−二次電池負極用組成物の調製−
(1)負極用組成物(S−1)の調製
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、上記で合成したLi−P−S系ガラス0.9g、PVdF−HFP(ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)0.1g、及び分散媒体としてトルエン12.3gを投入した。この容器を遊星ボールミルP−7(フリッチュ社製)にセットし、温度25℃、回転数300rpmにて2時間、機械分散を続けた。その後、活物質としてチタン酸リチウム(LTO、石原産業(株)社製)9.0gを容器に投入し、再びこの容器を遊星ボールミルP−7にセットし、温度25℃、回転数100rpmで15分間混合を続けた。このようにして、負極用組成物(S−1)を調製した。
-Preparation of secondary battery negative electrode composition-
(1) Preparation of composition for negative electrode (S-1) In a zirconia 45 mL container (manufactured by Fritsch), 180 pieces of zirconia beads having a diameter of 5 mm were charged, and 0.9 g of the Li—PS system glass synthesized above. PVdF-HFP (polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer) (0.1 g) and toluene (12.3 g) as a dispersion medium were added. This container was set in a planetary ball mill P-7 (manufactured by Fritsch), and mechanical dispersion was continued for 2 hours at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 300 rpm. Thereafter, 9.0 g of lithium titanate (LTO, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) as an active material was put into the container, and this container was set again on the planetary ball mill P-7. Mixing continued for a minute. In this way, a negative electrode composition (S-1) was prepared.

(2)負極用組成物(S−2)〜(S−5)及び(HS−1)の調製
負極用組成物(S−1)の調製において、組成を表3に示すように変更したこと以外は、負極用組成物(S−1)と同様にして、負極用組成物(S−2)〜(S−5)及び(HS−1)を調製した。なお、負極用組成物(S−1)〜(S−5)は実施例となる負極用組成物であり、負極用組成物(HS−1)は比較用の負極用組成物である。
(2) Preparation of negative electrode compositions (S-2) to (S-5) and (HS-1) In preparation of the negative electrode composition (S-1), the composition was changed as shown in Table 3. Except for the above, negative electrode compositions (S-2) to (S-5) and (HS-1) were prepared in the same manner as the negative electrode composition (S-1). In addition, the composition for negative electrodes (S-1) to (S-5) is a composition for negative electrode serving as an example, and the composition for negative electrode (HS-1) is a composition for negative electrode for comparison.

Figure 0006607694
Figure 0006607694

<表の注釈>
なお、下記はいずれも活物質の略称である
・AB:アセチレンブラック
・LTO:LiTi12 チタン酸リチウム(商品名「エナマイトLT−106」、石原産業(株)社製)
・C−1:下記構造を有する分散剤(分子量1335.7)
<Table notes>
The following are abbreviations for active materials: AB: acetylene black, LTO: Li 4 Ti 5 O 12 lithium titanate (trade name “Enamite LT-106”, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.)
C-1: Dispersant having the following structure (molecular weight 1335.7)

Figure 0006607694
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−二次電池用正極シートの作製−
上記で調製した二次電池正極用組成物(U−1)を厚み20μmのアルミ箔(集電体)上に、クリアランスが調節可能なアプリケーターにより塗布し、80℃で1時間加熱した後、さらに110℃で1時間加熱し、分散媒体を乾燥させた。その後、ヒートプレス機を用いて、任意の密度になるように加熱及び加圧し、正極活物質層/アルミ箔の積層構造を有する厚み150μmの二次電池用正極シートを製造した。
-Production of positive electrode sheet for secondary battery-
The secondary battery positive electrode composition (U-1) prepared above was applied onto an aluminum foil (current collector) having a thickness of 20 μm with an applicator capable of adjusting the clearance, heated at 80 ° C. for 1 hour, and further The dispersion medium was dried by heating at 110 ° C. for 1 hour. Then, using a heat press machine, it heated and pressurized so that it might become arbitrary density, and manufactured the positive electrode sheet for secondary batteries of thickness 150micrometer which has the laminated structure of a positive electrode active material layer / aluminum foil.

−全固体二次電池用電極シートの製造−
上記で製造した二次電池用正極シートの正極活物質層の上に、上記で調製した固体電解質組成物(K−1)を、クリアランスが調節可能なアプリケーターにより塗布し、80℃で1時間加熱した後、さらに110℃で1時間加熱し、厚み10μmの固体電解質層を形成した。その後、上記で調製した二次電池負極用組成物(S−1)を、乾燥後の固体電解質層上にさらに塗布し、80℃で1時間加熱後、さらに110℃で1時間加熱し、厚み100μmの負極活物質層を形成した。負極活物質層上に厚み20μmの銅箔(負極側の集電体)を載置し、ヒートプレス機を用いて、固体電解質層及び負極活物質層が任意の密度になるように加熱及び加圧し、下記表4に示す試験No.101の全固体二次電池用電極シートを製造した。
試験No.101の全固体二次電池用電極シートの製造において、組成物および膜厚を表4に示すように変更したこと以外は、試験No.101の全固体二次電池用電極シートと同様にして、試験No.102〜106およびc11〜c12の全固体二次電池用電極シートを製造した。
全固体二次電池用電極シートの層構造を図1に示す。全固体二次電池用電極シートは、銅箔/負極活物質層/固体電解質層/二次電池用正極シート(正極活物質層/アルミ箔)の積層構造を有している。
-Manufacture of electrode sheets for all-solid-state secondary batteries-
On the positive electrode active material layer of the positive electrode sheet for a secondary battery produced above, the solid electrolyte composition (K-1) prepared above is applied with an applicator with adjustable clearance, and heated at 80 ° C. for 1 hour. Then, it was further heated at 110 ° C. for 1 hour to form a solid electrolyte layer having a thickness of 10 μm. Thereafter, the secondary battery negative electrode composition (S-1) prepared above was further applied onto the dried solid electrolyte layer, heated at 80 ° C. for 1 hour, and further heated at 110 ° C. for 1 hour to obtain a thickness. A 100 μm negative electrode active material layer was formed. A 20 μm thick copper foil (current collector on the negative electrode side) is placed on the negative electrode active material layer, and heated and heated using a heat press so that the solid electrolyte layer and the negative electrode active material layer have an arbitrary density. Test No. shown in Table 4 below. 101, an electrode sheet for an all-solid-state secondary battery was produced.
Test No. In the production of the electrode sheet for an all-solid-state secondary battery of No. 101, Test No. In the same manner as the electrode sheet for an all-solid-state secondary battery of No. 101, the test No. Electrode sheets for all-solid-state secondary batteries of 102 to 106 and c11 to c12 were produced.
The layer structure of the electrode sheet for an all-solid-state secondary battery is shown in FIG. The electrode sheet for an all-solid secondary battery has a laminated structure of copper foil / negative electrode active material layer / solid electrolyte layer / secondary battery positive electrode sheet (positive electrode active material layer / aluminum foil).

−全固体二次電池の製造−
上記で製造した全固体二次電池用電極シートを直径14.5mmの円板状に切り出し、図2に示すように、スペーサーとワッシャーを組み込んだステンレス製の2032型コインケース14に入れて、トルクレンチで8ニュートンメートル(N・m)の力で締め付け、下記表4に記載の試験No.101〜106およびc11〜c12の全固体二次電池を製造した。
-Manufacture of all-solid-state secondary batteries-
The electrode sheet for the all-solid-state secondary battery produced above is cut into a disk shape having a diameter of 14.5 mm, and is placed in a stainless steel 2032 type coin case 14 incorporating a spacer and a washer as shown in FIG. Tighten with a wrench with a force of 8 Newton meters (N · m) and test No. in Table 4 below. 101 to 106 and c11 to c12 all solid state secondary batteries were manufactured.

<評価>
上記で製造した試験No.101〜106およびc11〜c12の全固体二次電池に対して以下の評価を行った。評価結果は、下記表4に示す。
<Evaluation>
Test No. manufactured above. The following evaluation was performed on the all-solid secondary batteries 101 to 106 and c11 to c12. The evaluation results are shown in Table 4 below.

<電池重量あたりの出力密度の評価>
上記で製造した全固体二次電池を、東洋システム(株)社製の充放電評価装置「TOSCAT−3000」(商品名)を用い、温度30℃で測定した。
充電は電池電圧が3.8Vになるまで、電流値0.05mAで行ない、放電は0.05mAで10秒行い、その際の電圧値を読み取った。同じ電流量で再度3.8Vになるまで充電する。これを0.1mA、0.2mA、0.5mAの各電流量で行い、10秒放電で電圧が2.5Vとなるときの電流量を外挿して求めた。電池重量あたりの出力密度は(2.5V)×(外挿で求めた電流量)/(電池重量)から算出し、以下の基準で評価した。なお、評価「C」以上が本試験の合格レベルである。下記表4において、電池重量あたりの出力密度を「出力密度」と記載した。
<Evaluation of power density per battery weight>
The all-solid-state secondary battery produced above was measured at a temperature of 30 ° C. using a charge / discharge evaluation apparatus “TOSCAT-3000” (trade name) manufactured by Toyo System Co., Ltd.
Charging was performed at a current value of 0.05 mA until the battery voltage reached 3.8 V, and discharging was performed at 0.05 mA for 10 seconds, and the voltage value at that time was read. Charge again to 3.8V with the same amount of current. This was performed at each current amount of 0.1 mA, 0.2 mA, and 0.5 mA, and obtained by extrapolating the current amount when the voltage was 2.5 V after 10 seconds of discharge. The power density per battery weight was calculated from (2.5 V) × (current amount obtained by extrapolation) / (battery weight), and evaluated according to the following criteria. In addition, evaluation "C" or more is a pass level of this test. In Table 4 below, the power density per battery weight is described as “power density”.

(評価基準)
A:80W/kg以上
B:50W/kg以上80W/kg未満
C:20W/kg以上50W/kg未満
D:20W/kg未満
(Evaluation criteria)
A: 80 W / kg or more B: 50 W / kg or more and less than 80 W / kg C: 20 W / kg or more and less than 50 W / kg D: Less than 20 W / kg

<電池重量あたりのエネルギー密度の評価>
上記で製造した全固体二次電池を、東洋システム(株)社製の充放電評価装置「TOSCAT−3000」(商品名)を用い、温度30℃で測定した。
充電は電池電圧が4.2Vになるまで、電流値0.2mAで行ない、放電は電池電圧が3.0Vになるまで、電流値0.2mAで行なった。同様の充放電を繰り返し、3サイクル目の放電容量を電池の放電容量とした。放電エネルギー(Wh)は、放電時10秒あたりの平均電圧(V)と平均放電容量(Ah)の積を放電が終了するまで足し合わせることで算出した。得られた放電エネルギーを電池重量で割ることで、エネルギー密度(Wh/kg)を求め、以下の基準で評価した。
なお、評価「C」以上が本試験の合格レベルである。下記表4において、電池重量あたりのエネルギー密度を「エネルギー密度」と記載した。
<Evaluation of energy density per battery weight>
The all-solid-state secondary battery produced above was measured at a temperature of 30 ° C. using a charge / discharge evaluation apparatus “TOSCAT-3000” (trade name) manufactured by Toyo System Co., Ltd.
Charging was performed at a current value of 0.2 mA until the battery voltage reached 4.2 V, and discharging was performed at a current value of 0.2 mA until the battery voltage reached 3.0 V. The same charge / discharge was repeated, and the discharge capacity at the third cycle was defined as the battery discharge capacity. The discharge energy (Wh) was calculated by adding the product of the average voltage (V) per 10 seconds during discharge and the average discharge capacity (Ah) until the discharge was completed. By dividing the obtained discharge energy by the battery weight, the energy density (Wh / kg) was determined and evaluated according to the following criteria.
In addition, evaluation "C" or more is a pass level of this test. In Table 4 below, the energy density per weight of the battery is described as “energy density”.

(評価基準)
A:20Wh/kg以上
B:10Wh/kg以上20Wh/kg未満
C:5Wh/kg以上10Wh/kg未満
D:5Wh/kg未満
(Evaluation criteria)
A: 20 Wh / kg or more B: 10 Wh / kg or more and less than 20 Wh / kg C: 5 Wh / kg or more and less than 10 Wh / kg D: Less than 5 Wh / kg

<サイクル特性の評価>
上記で製造した全固体二次電池のサイクル特性を、東洋システム(株)社製の充放電評価装置「TOSCAT−3000」(商品名)を用い、温度30℃で測定した。
充放電は、上記放電容量の算出と同様に行った。3サイクル目の放電容量を100とし、放電容量が80未満となったときのサイクル数から、以下の基準で評価した。なお、評価「B」以上が本試験の合格レベルである。
<Evaluation of cycle characteristics>
The cycle characteristics of the all-solid-state secondary battery produced above were measured at a temperature of 30 ° C. using a charge / discharge evaluation apparatus “TOSCAT-3000” (trade name) manufactured by Toyo System Co., Ltd.
Charging / discharging was performed similarly to the calculation of the discharge capacity. The discharge capacity at the third cycle was set to 100, and the following criteria were evaluated from the number of cycles when the discharge capacity was less than 80. In addition, evaluation "B" or more is a pass level of this test.

(評価基準)
A:50回以上
B:40回以上50回未満
C:30回以上40回未満
D:30回未満
(Evaluation criteria)
A: 50 times or more B: 40 times or more and less than 50 times C: 30 times or more and less than 40 times D: Less than 30 times

Figure 0006607694
Figure 0006607694

表4から明らかなように、本発明の要件を満たす構成を有する試験No.103〜106の全固体二次電池は、電池重量あたりの出力密度およびエネルギー密度が高く、かつ、サイクル特性に優れることが分かる。
これに対して、正極活物質層および負極活物質層における無機固体電解質の含有量がいずれも10質量%を超え、負極活物質層に含有される負極活物質が式(α)で表されない試験No.c11の全固体二次電池、ならびに、正極活物質層および負極活物質層における無機固体電解質の含有量がいずれも10質量%を超え、固体電解質層が硫化物系固体電解質を含有せず、負極活物質層に含有される負極活物質が式(α)で表されない試験No.c12の全固体二次電池は、いずれも電池重量あたりの出力密度およびエネルギー密度が低く、かつ、サイクル特性に優れなかった。
As apparent from Table 4, the test No. having a configuration satisfying the requirements of the present invention. It can be seen that the all-solid secondary batteries 103 to 106 have high output density and energy density per battery weight and excellent cycle characteristics.
On the other hand, the content of the inorganic solid electrolyte in the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer both exceeds 10% by mass, and the negative electrode active material contained in the negative electrode active material layer is not represented by the formula (α). No. The all solid secondary battery of c11, and the content of the inorganic solid electrolyte in the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer both exceed 10% by mass, the solid electrolyte layer does not contain a sulfide solid electrolyte, and the negative electrode Test No. in which the negative electrode active material contained in the active material layer is not represented by the formula (α). All the c12 all-solid-state secondary batteries had low power density and energy density per battery weight, and were not excellent in cycle characteristics.

1 負極集電体
2 負極活物質層
3 固体電解質層
4 正極活物質層
5 正極集電体
6 作動部位
10 全固体二次電池
11 上部支持板
12 下部支持板
13 コイン電池
14 コインケース
15 全固体二次電池用電極シート
S ネジ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Negative electrode collector 2 Negative electrode active material layer 3 Solid electrolyte layer 4 Positive electrode active material layer 5 Positive electrode collector 6 Working part 10 All-solid secondary battery 11 Upper support plate 12 Lower support plate 13 Coin battery 14 Coin case 15 All solid Secondary battery electrode sheet S Screw

Claims (9)

正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層をこの順に有する全固体二次電池であって、
該正極活物質層および該負極活物質層の少なくとも1層が、当該層の全固形分中の無機固体電解質の含有量が0〜10質量%であり、
前記の全固形分中の無機固体電解質の含有量が0〜10質量%である前記正極活物質層および前記負極活物質層の少なくとも1層が、当該層の全固形分中の電極活物質の含有量が90質量%以上であり、
前記固体電解質層は硫化物系固体電解質を含有し、該硫化物系固体電解質の含有量が、該固体電解質層を構成する全固形分中90質量%以上であり、
前記正極活物質層および前記負極活物質層の少なくとも1層がバインダーを含有し、
前記負極活物質層が下記式(α)で表される負極活物質を含有し、かつ、
前記正極活物質層、前記固体電解質層および前記負極活物質層のうち、該固体電解質層を含む少なくとも1層が分散剤を含有し、
該分散剤が、分子量180以上3,000未満であり、かつ、下記官能基群(I)から選択される少なくとも1種の官能基と、炭素数8以上30以下のアルキル基または炭素数10以上30以下のアリール基とを有する化合物である、全固体二次電池。
Lixαα yαzα 式(α)
式(α)中、Mαは、Al、Ga、In、Ti、Si、Sn、Ge、Pb、Sb、Nb、W、Mo、FeおよびBiから選択される元素を表す。xα〜zαは各元素の組成比を表し、xα=0〜4、yα=0.3〜7、zα=0.5〜15を表す。
官能基群(I):酸性基、塩基性窒素原子を有する基及びシアノ基。
An all-solid secondary battery having a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode active material layer in this order,
In at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, the content of the inorganic solid electrolyte in the total solid content of the layer is 0 to 10% by mass,
At least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer in which the content of the inorganic solid electrolyte in the total solid content is 0 to 10% by mass is the electrode active material in the total solid content of the layer. The content is 90% by mass or more,
The solid electrolyte layer contains a sulfide-based solid electrolyte, and the content of the sulfide-based solid electrolyte is 90% by mass or more in the total solid content constituting the solid electrolyte layer,
At least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer contains a binder,
The negative electrode active material layer contains a negative electrode active material represented by the following formula (α), and
Of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer, at least one layer including the solid electrolyte layer contains a dispersant,
The dispersant has a molecular weight of 180 or more and less than 3,000, and at least one functional group selected from the following functional group group (I), an alkyl group having 8 to 30 carbon atoms, or 10 or more carbon atoms An all-solid secondary battery, which is a compound having 30 or less aryl groups.
Li M α O formula (α)
In the formula (α), M α represents an element selected from Al, Ga, In, Ti, Si, Sn, Ge, Pb, Sb, Nb, W, Mo, Fe, and Bi. xα to zα represent the composition ratio of each element, and xα = 0 to 4, yα = 0.3 to 7, and zα = 0.5 to 15.
Functional group (I): an acidic group, a group having a basic nitrogen atom, and a cyano group.
前記負極活物質がLiTi12である請求項に記載の全固体二次電池。 The all-solid-state secondary battery according to claim 1 , wherein the negative electrode active material is Li 4 Ti 5 O 12 . 前記正極活物質層、前記固体電解質層および前記負極活物質層の少なくとも1層の厚みが、50μm以上500μm未満である請求項1または2に記載の全固体二次電池。 The positive active material layer, at least one layer thickness of the solid electrolyte layer and the anode active material layer, all-solid secondary battery according to claim 1 or 2 or more and less than 50 [mu] m 500 [mu] m. 前記バインダーの少なくとも1種が、平均粒子径0.05μm〜20μmのポリマー粒子である請求項1〜のいずれか1項に記載の全固体二次電池。 At least one kind, all-solid secondary battery according to any one of claims 1 to 3 which is a polymer particle having an average particle diameter 0.05μm~20μm of the binder. 前記バインダーの少なくとも1種が、下記式(I)で表される部分構造を有する請求項1〜のいずれか1項に記載の全固体二次電池。
Figure 0006607694
式(I)中、Rは水素原子または1価の有機基を表す。
The all-solid-state secondary battery according to any one of claims 1 to 4 , wherein at least one of the binders has a partial structure represented by the following formula (I).
Figure 0006607694
In formula (I), R represents a hydrogen atom or a monovalent organic group.
前記固体電解質層が、非水系分散媒体によって前記硫化物系固体電解質が分散されたスラリーを湿式塗布し、製膜する請求項1〜のいずれか1項に記載の全固体二次電池の製造方法。 The production of the all-solid-state secondary battery according to any one of claims 1 to 5 , wherein the solid electrolyte layer is wet-coated with a slurry in which the sulfide-based solid electrolyte is dispersed by a non-aqueous dispersion medium to form a film. Method. 請求項1〜のいずれか1項に記載の全固体二次電池の正極活物質層または負極活物質層を形成する電極活物質層用組成物であって、
該電極活物質層用組成物は、
無機固体電解質の含有量が、前記電極活物質層用組成物を構成する全固形分中0〜10質量%であり、電極活物質、バインダー及び分散剤を含有し、該電極活物質の含有量が、前記電極活物質層用組成物を構成する全固形分中90質量%以上であり、
前記負極活物質層を形成する電極活物質層用組成物に含有される電極活物質が、下記式(α)で表される負極活物質であって、
前記分散剤が、分子量180以上3,000未満であり、かつ、下記官能基群(I)から選択される少なくとも1種の官能基と、炭素数8以上30以下のアルキル基または炭素数10以上30以下のアリール基とを有する化合物である、電極活物質層用組成物。
Lixαα yαzα 式(α)
式(α)中、Mαは、Al、Ga、In、Ti、Si、Sn、Ge、Pb、Sb、Nb、W、Mo、FeおよびBiから選択される元素を表す。xα〜zαは各元素の組成比を表し、xα=0〜4、yα=0.3〜7、zα=0.5〜15を表す。
官能基群(I):酸性基、塩基性窒素原子を有する基及びシアノ基。
It is a composition for electrode active material layers which forms the positive electrode active material layer or negative electrode active material layer of the all-solid-state secondary battery of any one of Claims 1-5 ,
The electrode active material layer composition is:
Content of inorganic solid electrolyte is 0-10 mass% in the total solid which comprises the said composition for electrode active material layers, contains an electrode active material, a binder, and a dispersing agent, Content of this electrode active material Is 90% by mass or more in the total solid content constituting the composition for an electrode active material layer,
The electrode active material contained in the composition for electrode active material layer forming the negative electrode active material layer is a negative electrode active material represented by the following formula (α),
The dispersant has a molecular weight of 180 or more and less than 3,000, and at least one functional group selected from the following functional group group (I), an alkyl group having 8 to 30 carbon atoms, or 10 or more carbon atoms The composition for electrode active material layers which is a compound which has 30 or less aryl groups.
Li M α O formula (α)
In the formula (α), M α represents an element selected from Al, Ga, In, Ti, Si, Sn, Ge, Pb, Sb, Nb, W, Mo, Fe, and Bi. xα to zα represent the composition ratio of each element, and xα = 0 to 4, yα = 0.3 to 7, and zα = 0.5 to 15.
Functional group (I): an acidic group, a group having a basic nitrogen atom, and a cyano group.
請求項に記載の電極活物質層用組成物を金属箔上に適用し、製膜する全固体二次電池用電極シートの製造方法。 The manufacturing method of the electrode sheet for all-solid-state secondary batteries which applies the composition for electrode active material layers of Claim 7 on metal foil, and forms into a film. 正極活物質層、固体電解質層および負極活物質層をこの順に有する全固体二次電池用電極シートであって、
該正極活物質層および該負極活物質層の少なくとも1層が、当該層の全固形分中の無機固体電解質の含有量が0〜10質量%であり、
前記の全固形分中の無機固体電解質の含有量が0〜10質量%である前記正極活物質層および前記負極活物質層の少なくとも1層が、当該層の全固形分中の電極活物質の含有量が90質量%以上であり、
前記固体電解質層は硫化物系固体電解質を含有し、該硫化物系固体電解質の含有量が、該固体電解質層を構成する全固形分中90質量%以上であり、
前記正極活物質層および前記負極活物質層の少なくとも1層がバインダーを含有し、
前記負極活物質層が下記式(α)で表される負極活物質を含有し、かつ、
前記正極活物質層、前記固体電解質層および前記負極活物質層のうち、該固体電解質層を含む少なくとも1層が分散剤を含有し、
該分散剤が、分子量180以上3,000未満であり、かつ、下記官能基群(I)から選択される少なくとも1種の官能基と、炭素数8以上30以下のアルキル基または炭素数10以上30以下のアリール基とを有する化合物である、全固体二次電池用電極シート。
Lixαα yαzα 式(α)
式(α)中、Mαは、Al、Ga、In、Ti、Si、Sn、Ge、Pb、Sb、Nb、W、Mo、FeおよびBiから選択される元素を表す。xα〜zαは各元素の組成比を表し、xα=0〜4、yα=0.3〜7、zα=0.5〜15を表す。
官能基群(I):酸性基、塩基性窒素原子を有する基及びシアノ基。
An electrode sheet for an all-solid secondary battery having a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode active material layer in this order,
In at least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, the content of the inorganic solid electrolyte in the total solid content of the layer is 0 to 10% by mass,
At least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer in which the content of the inorganic solid electrolyte in the total solid content is 0 to 10% by mass is the electrode active material in the total solid content of the layer. The content is 90% by mass or more,
The solid electrolyte layer contains a sulfide-based solid electrolyte, and the content of the sulfide-based solid electrolyte is 90% by mass or more in the total solid content constituting the solid electrolyte layer,
At least one of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer contains a binder,
The negative electrode active material layer contains a negative electrode active material represented by the following formula (α), and
Of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer, at least one layer including the solid electrolyte layer contains a dispersant,
The dispersant has a molecular weight of 180 or more and less than 3,000, and at least one functional group selected from the following functional group group (I), an alkyl group having 8 to 30 carbon atoms, or 10 or more carbon atoms An electrode sheet for an all-solid-state secondary battery, which is a compound having 30 or less aryl groups.
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In the formula (α), M α represents an element selected from Al, Ga, In, Ti, Si, Sn, Ge, Pb, Sb, Nb, W, Mo, Fe, and Bi. xα to zα represent the composition ratio of each element, and xα = 0 to 4, yα = 0.3 to 7, and zα = 0.5 to 15.
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