JP6933442B2 - Inorganic solid electrolyte material, solid electrolyte sheet and all-solid-state lithium-ion battery - Google Patents

Inorganic solid electrolyte material, solid electrolyte sheet and all-solid-state lithium-ion battery Download PDF

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Description

本発明は、無機固体電解質材料、固体電解質シートおよび全固体型リチウムイオン電池に関する。 The present invention relates to inorganic solid electrolyte materials, solid electrolyte sheets and all-solid-state lithium-ion batteries.

リチウムイオン電池は、一般的に、携帯電話やノートパソコン等の小型携帯機器の電源として使用されている。また、最近では小型携帯機器以外に、電気自動車や電力貯蔵等の電源としてもリチウムイオン電池は使用され始めている。 Lithium-ion batteries are generally used as a power source for small portable devices such as mobile phones and laptop computers. Recently, in addition to small portable devices, lithium-ion batteries have begun to be used as power sources for electric vehicles and power storage.

現在市販されているリチウムイオン電池には、可燃性の有機溶媒を含む電解液が使用されている。一方、電解液を固体電解質に変えて、電池を全固体化したリチウムイオン電池(以下、全固体型リチウムイオン電池とも呼ぶ。)は、電池内に可燃性の有機溶媒を用いないので、安全装置の簡素化が図れ、製造コストや生産性に優れると考えられている。 Currently commercially available lithium ion batteries use an electrolytic solution containing a flammable organic solvent. On the other hand, a lithium-ion battery (hereinafter, also referred to as an all-solid-state lithium-ion battery) in which the electrolyte is changed to a solid electrolyte and the battery is completely solidified does not use a flammable organic solvent in the battery, and thus is a safety device. It is considered that the manufacturing cost and productivity are excellent because of the simplification of the battery.

このような全固体型リチウムイオン電池には、固体電解質層として、固体電解質材料を主に含む固体電解質シートが使用されている。以下の特許文献1には、こうした固体電解質シートの例が記載されている。 In such an all-solid-state lithium-ion battery, a solid electrolyte sheet mainly containing a solid electrolyte material is used as the solid electrolyte layer. The following Patent Document 1 describes an example of such a solid electrolyte sheet.

特許文献1(特開2008−124011号)には、ガラス状のリチウムイオン伝導性固体電解質を、シート状に成形後熱処理する、またはシート状に成形すると共に熱処理する結晶性の固体電解質シートの製造方法が記載されている。 According to Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-124011), a crystalline solid electrolyte sheet is produced in which a glass-like lithium ion conductive solid electrolyte is formed into a sheet and then heat-treated, or is formed into a sheet and then heat-treated. The method is described.

特開2008−124011号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-124011

本発明者らの検討によると、特許文献1に記載されているような固体電解質シートに関しては、得られる全固体型リチウムイオン電池の電池特性がまだまだ満足するものではないことが明らかになった。 According to the studies by the present inventors, it has become clear that the battery characteristics of the obtained all-solid-state lithium-ion battery are not yet satisfactory with respect to the solid electrolyte sheet as described in Patent Document 1.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電池特性に優れる全固体型リチウムイオン電池を実現できる無機固体電解質材料並びに固体電解質シート、および電池特性に優れる全固体型リチウムイオン電池を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an inorganic solid electrolyte material and a solid electrolyte sheet capable of realizing an all-solid-state lithium-ion battery having excellent battery characteristics, and an all-solid-state lithium-ion battery having excellent battery characteristics. It is a thing.

本発明者らは、上記課題を達成するために鋭意検討した。その結果、無機固体電解質材料や固体電解質シートの弾性率を高度に制御することにより、電池特性に優れる全固体型リチウムイオン電池が得られることを見出し、本発明に至った。 The present inventors have diligently studied to achieve the above-mentioned problems. As a result, they have found that an all-solid-state lithium-ion battery having excellent battery characteristics can be obtained by highly controlling the elastic modulus of the inorganic solid electrolyte material or the solid electrolyte sheet, and have reached the present invention.

すなわち、本発明によれば、
リチウムイオン伝導性を有する無機固体電解質材料であって、
当該無機固体電解質材料を500MPaで10分間プレス成型することにより得られる加圧成形体のナノインデーテンション法による弾性率が0.5×10Pa以上1.0×1012Pa以下であり、
上記無機固体電解質材料は、構成元素としてLi、P、およびSを含む硫化物系無機固体電解質材料を含み、
上記硫化物系無機固体電解質材料中の上記Pの含有量に対する上記Liの含有量のモル比(Li/P)が1.0以上10.0以下であり、上記Pの含有量に対する上記Sの含有量のモル比(S/P)が1.0以上10.0以下であり、
当該無機固体電解質材料は粒子状であり、
レーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における、前記無機固体電解質材料の平均粒子径d50に対する粒子径d90の比(d90/d50)が2.2以下であり、
前記平均粒子径d 50 が2μm以上40μm以下である、無機固体電解質材料が提供される。
That is, according to the present invention.
An inorganic solid electrolyte material having lithium ion conductivity.
The elastic modulus of the pressure-molded article obtained by press-molding the inorganic solid electrolyte material at 500 MPa for 10 minutes by the nanointention method is 0.5 × 10 9 Pa or more and 1.0 × 10 12 Pa or less.
The inorganic solid electrolyte material contains a sulfide-based inorganic solid electrolyte material containing Li, P, and S as constituent elements.
The molar ratio (Li / P) of the Li content to the P content in the sulfide-based inorganic solid electrolyte material is 1.0 or more and 10.0 or less, and the above S with respect to the P content. The molar ratio (S / P) of the content is 1.0 or more and 10.0 or less.
The inorganic solid electrolyte material is in the form of particles and is in the form of particles.
In weight particle size distribution by a laser diffraction scattering particle size distribution measuring method, the ratio (d 90 / d 50) of particle diameter d 90 for the mean particle size d 50 of the inorganic solid electrolyte material Ri der 2.2 or less,
An inorganic solid electrolyte material having an average particle size d 50 of 2 μm or more and 40 μm or less is provided.

また、本発明によれば、
上記無機固体電解質材料を主成分として含む固体電解質シートが提供される。
Further, according to the present invention.
A solid electrolyte sheet containing the above-mentioned inorganic solid electrolyte material as a main component is provided.

また、本発明によれば、
リチウムイオン伝導性を有する無機固体電解質材料を含む固体電解質シートであって、
ナノインデーテンション法による弾性率が0.5×10Pa以上1.0×1012Pa以下であり、
上記無機固体電解質材料が、構成元素としてLi、P、およびSを含む硫化物系無機固体電解質材料を含み、
上記硫化物系無機固体電解質材料中の上記Pの含有量に対する上記Liの含有量のモル比(Li/P)が1.0以上10.0以下であり、上記Pの含有量に対する上記Sの含有量のモル比(S/P)が1.0以上10.0以下であり、
粒子状の前記無機固体電解質材料の加圧成形体であり、
レーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における、前記無機固体電解質材料の平均粒子径d50に対する粒子径d90の比(d90/d50)が2.2以下であり、
前記平均粒子径d 50 が2μm以上40μm以下である、固体電解質シートが提供される。
Further, according to the present invention.
A solid electrolyte sheet containing an inorganic solid electrolyte material having lithium ion conductivity.
The elastic modulus by the nanointention method is 0.5 × 10 9 Pa or more and 1.0 × 10 12 Pa or less.
The inorganic solid electrolyte material contains a sulfide-based inorganic solid electrolyte material containing Li, P, and S as constituent elements.
The molar ratio (Li / P) of the Li content to the P content in the sulfide-based inorganic solid electrolyte material is 1.0 or more and 10.0 or less, and the above S with respect to the P content. The molar ratio (S / P) of the content is 1.0 or more and 10.0 or less.
It is a pressure-molded article of the inorganic solid electrolyte material in the form of particles.
In weight particle size distribution by a laser diffraction scattering particle size distribution measuring method, the ratio (d 90 / d 50) of particle diameter d 90 for the mean particle size d 50 of the inorganic solid electrolyte material Ri der 2.2 or less,
A solid electrolyte sheet having an average particle size d 50 of 2 μm or more and 40 μm or less is provided.

さらに、本発明によれば、
正極層と、固体電解質層と、負極層とがこの順番に積層された全固体型リチウムイオン電池であって、
上記固体電解質層が、上記固体電解質シートにより構成されたものである全固体型リチウムイオン電池が提供される。
Further, according to the present invention
An all-solid-state lithium-ion battery in which a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode layer are laminated in this order.
An all-solid-state lithium-ion battery in which the solid electrolyte layer is composed of the solid electrolyte sheet is provided.

本発明によれば、電池特性に優れる全固体型リチウムイオン電池を実現できる無機固体電解質材料並びに固体電解質シート、および電池特性に優れる全固体型リチウムイオン電池を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an inorganic solid electrolyte material and a solid electrolyte sheet capable of realizing an all-solid-state lithium-ion battery having excellent battery characteristics, and an all-solid-state lithium-ion battery having excellent battery characteristics.

本発明に係る実施形態の全固体型リチウムイオン電池の構造の一例を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the structure of the all-solid-state lithium ion battery of embodiment which concerns on this invention.

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図は概略図であり、実際の寸法比率とは一致していない。なお、数値範囲の「A〜B」は特に断りがなければ、A以上B以下を表す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The figure is a schematic view and does not match the actual dimensional ratio. Unless otherwise specified, "A to B" in the numerical range represent A or more and B or less.

[無機固体電解質材料]
はじめに、本実施形態に係る無機固体電解質材料について説明する。
本実施形態に係る無機固体電解質材料は、リチウムイオン伝導性を有する無機固体電解質材料であって、当該無機固体電解質材料を500MPaで10分間プレス成型することにより得られる加圧成形体のナノインデーテンション法による弾性率が0.5×10Pa以上であり、好ましくは1.0×10Pa以上であり、より好ましくは2.0×10Pa以上であり、さらに好ましくは5.0×10Pa以上であり、さらにより好ましくは1.0×1010Pa以上であり、特に好ましくは2.0×1010Pa以上である。
本実施形態に係る無機固体電解質材料において、上記ナノインデーテンション法による弾性率を上記下限値以上とすることにより、得られる固体電解質シートの強度を向上でき、充放電で生じる電極の体積変化により固体電解質層に亀裂が入り、正極と負極が接触してしまうことを抑制することができる。その結果、全固体型リチウムイオン電池の電池特性を向上できる。
また、本実施形態に係る無機固体電解質材料のナノインデーテンション法による弾性率の上限値は特に限定されないが、得られる固体電解質シートの応力緩和力を向上させる観点から、例えば1.0×1012Pa以下であり、好ましくは1.0×1011Pa以下であり、より好ましくは8.0×1010Pa以下であり、さらに好ましくは5.0×1010Pa以下である。これにより、充放電で生じる電極の体積変化による固体電解質層の亀裂をより一層抑制することができ、その結果、全固体型リチウムイオン電池の電池特性をより向上できる。
なお、本実施形態では、全固体型リチウムイオン電池の電池特性とは、例えば、放電容量密度、出力特性、サイクル特性等をいう。
[Inorganic solid electrolyte material]
First, the inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment will be described.
The inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment is an inorganic solid electrolyte material having lithium ion conductivity, and the nanoinstance of the pressure-formed body obtained by press-molding the inorganic solid electrolyte material at 500 MPa for 10 minutes. The elastic modulus according to the method is 0.5 × 10 9 Pa or more, preferably 1.0 × 10 9 Pa or more, more preferably 2.0 × 10 9 Pa or more, still more preferably 5.0 ×. It is 10 9 Pa or more, more preferably 1.0 × 10 10 Pa or more, and particularly preferably 2.0 × 10 10 Pa or more.
In the inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment, the strength of the obtained solid electrolyte sheet can be improved by setting the elastic modulus by the nanointention method to the above lower limit value or more, and the solid is formed by the volume change of the electrode caused by charging and discharging. It is possible to prevent the electrolyte layer from being cracked and the positive electrode and the negative electrode from coming into contact with each other. As a result, the battery characteristics of the all-solid-state lithium-ion battery can be improved.
Further, the upper limit of the elastic modulus of the inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment by the nanointention method is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the stress relaxation force of the obtained solid electrolyte sheet, for example, 1.0 × 10 12 It is Pa or less, preferably 1.0 × 10 11 Pa or less, more preferably 8.0 × 10 10 Pa or less, and further preferably 5.0 × 10 10 Pa or less. As a result, cracks in the solid electrolyte layer due to the volume change of the electrodes caused by charging and discharging can be further suppressed, and as a result, the battery characteristics of the all-solid-state lithium ion battery can be further improved.
In the present embodiment, the battery characteristics of the all-solid-state lithium-ion battery refer to, for example, discharge capacity density, output characteristics, cycle characteristics, and the like.

本発明者らの検討によれば、無機固体電解質材料や固体電解質シートの弾性率を高度に制御すること、すなわち、無機固体電解質材料の上記ナノインデーテンション法による弾性率や後述する固体電解質シートのナノインデーテンション法による弾性率を特定の範囲内とすることにより、電池特性に優れる全固体型リチウムイオン電池が得られることを見出し、本発明に至った。
本実施形態に係る無機固体電解質材料や固体電解質シートを用いることにより、電池特性に優れる全固体型リチウムイオン電池が得られる理由は明らかではないが、以下の理由が考えられる。
まず、無機固体電解質材料や固体電解質シートの弾性率が低いと、充放電で生じる電極の体積変化により固体電解質層に亀裂が発生しやすくなると考えられる。この亀裂が発生すると、正極と負極が接触して短絡等が起こり、得られる全固体型リチウムイオン電池の電池特性が悪化してしまう。
これに対し、本実施形態に係る無機固体電解質材料や固体電解質シートは、弾性率が特定の値以上であり、強度に優れている。そのため充放電時に固体電解質層に亀裂が発生し難くなると考えられる。以上の理由から、本実施形態に係る無機固体電解質材料や固体電解質シートを用いると、得られる全固体型リチウムイオン電池の電池特性の悪化を抑制することができると考えられる。
以上から、本実施形態に係る無機固体電解質材料や固体電解質シートによれば、電池特性に優れる全固体型リチウムイオン電池を実現できる。
According to the study by the present inventors, the elastic modulus of the inorganic solid electrolyte material or the solid electrolyte sheet is highly controlled, that is, the elastic modulus of the inorganic solid electrolyte material by the nanointention method and the solid electrolyte sheet described later. We have found that an all-solid-state lithium-ion battery having excellent battery characteristics can be obtained by setting the elastic modulus by the nanointention method within a specific range, and have reached the present invention.
The reason why an all-solid-state lithium-ion battery having excellent battery characteristics can be obtained by using the inorganic solid electrolyte material or the solid electrolyte sheet according to the present embodiment is not clear, but the following reasons can be considered.
First, if the elastic modulus of the inorganic solid electrolyte material or the solid electrolyte sheet is low, it is considered that cracks are likely to occur in the solid electrolyte layer due to the volume change of the electrode caused by charging and discharging. When this crack occurs, the positive electrode and the negative electrode come into contact with each other to cause a short circuit or the like, and the battery characteristics of the obtained all-solid-state lithium-ion battery deteriorate.
On the other hand, the inorganic solid electrolyte material and the solid electrolyte sheet according to the present embodiment have an elastic modulus of a specific value or more and are excellent in strength. Therefore, it is considered that cracks are less likely to occur in the solid electrolyte layer during charging and discharging. For the above reasons, it is considered that the use of the inorganic solid electrolyte material or the solid electrolyte sheet according to the present embodiment can suppress the deterioration of the battery characteristics of the obtained all-solid-state lithium ion battery.
From the above, according to the inorganic solid electrolyte material and the solid electrolyte sheet according to the present embodiment, an all-solid-state lithium ion battery having excellent battery characteristics can be realized.

ここで、上記加圧成形体や後述の固体電解質シートのナノインデーテンション法による弾性率は、以下の条件に従い行うことができる。
測定装置としては、例えば、島津製作所製のダイナミック微小硬度計(DUH―W201)を使用し、使用圧子として三角錐の圧子(稜間角115°)を用いて、一定の試験力P(mN)による負荷−除荷試験(装置上の試験条件:MODE2)から、上記弾性率Eを測定することができる。このとき、弾性率EはE=σ/εで求められる。σは単位面積当りの力(Pa)、εは長さの変化の割合(ΔL/L)を指す。試験条件は、例えば、試験力50mN、負荷速度4.412993mN/秒、負荷保持時間2秒、試験回数3回とすることができる。試験回数3回の平均値をナノインデーテンション法による弾性率とすることができる。
Here, the elastic modulus of the pressure-molded article and the solid electrolyte sheet described later by the nanointention method can be performed according to the following conditions.
As a measuring device, for example, a dynamic microhardness meter (DUH-W201) manufactured by Shimadzu Corporation is used, and a triangular pyramid indenter (edge angle 115 °) is used as an indenter, and a constant test force P (mN) is used. The elastic modulus E can be measured from the load-unloading test (test condition on the device: MODE2). At this time, the elastic modulus E is obtained by E = σ / ε. σ is the force per unit area (Pa), and ε is the rate of change in length (ΔL / L 0 ). The test conditions can be, for example, a test force of 50 mN, a load speed of 4.412993 mN / sec, a load holding time of 2 seconds, and the number of tests of 3 times. The average value of three tests can be used as the elastic modulus by the nanointention method.

なお、本実施形態では、例えば無機固体電解質材料の種類、無機固体電解質材料の粒度分布等を適切に選択することにより、本実施形態に係る無機固体電解質材料や固体電解質シートのナノインデーテンション法による弾性率を所望の範囲に制御することが可能である。これらの中でも、例えば、後述する無機固体電解質材料におけるLi/PやS/Pの割合、無機固体電解質材料の粒度分布(d90/d50)等が、本実施形態に係る無機固体電解質材料や固体電解質シートのナノインデーテンション法による弾性率を所望の数値範囲とするための要素として挙げられる。 In the present embodiment, for example, by appropriately selecting the type of the inorganic solid electrolyte material, the particle size distribution of the inorganic solid electrolyte material, etc., the nanointention method of the inorganic solid electrolyte material or the solid electrolyte sheet according to the present embodiment is applied. It is possible to control the elastic modulus within a desired range. Among these, for example, the ratio of Li / P and S / P in the inorganic solid electrolyte material described later, the particle size distribution of the inorganic solid electrolyte material (d 90 / d 50 ), and the like are the inorganic solid electrolyte materials according to the present embodiment. It can be mentioned as an element for setting the elastic modulus of the solid electrolyte sheet by the nanoinorganic tension method in a desired numerical range.

本実施形態に係る無機固体電解質材料としては、リチウムイオン伝導性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、硫化物系無機固体電解質材料、酸化物系無機固体電解質材料、その他のリチウム系無機固体電解質材料等を挙げることができる。これらの中でも、硫化物系無機固体電解質材料が好ましい。これにより、無機固体電解質材料間の界面抵抗がより一層低下し、リチウムイオン伝導性により一層優れた固体電解質シートにすることができる。 The inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment is not particularly limited as long as it has lithium ion conductivity, and is, for example, a sulfide-based inorganic solid electrolyte material, an oxide-based inorganic solid electrolyte material, and other lithium-based inorganic materials. Examples include solid electrolyte materials. Among these, a sulfide-based inorganic solid electrolyte material is preferable. As a result, the interfacial resistance between the inorganic solid electrolyte materials is further reduced, and a solid electrolyte sheet having more excellent lithium ion conductivity can be obtained.

硫化物系無機固体電解質材料としては、例えば、LiS−P材料、LiS−SiS材料、LiS−GeS材料、LiS−Al材料、LiS−SiS−LiPO材料、LiS−P−GeS材料、LiS−LiO−P−SiS材料、LiS−GeS−P−SiS材料、LiS−SnS−P−SiS材料等が挙げられる。これらの中でも、リチウムイオン伝導性が優れており、製造方法が簡便である点から、LiS−P材料が好ましい。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中でも、リチウムイオン伝導性に優れ、かつ広い電圧範囲で分解等を起こさない安定性を有する点から、LiS−P材料が好ましい。ここで、例えば、LiS−P材料とは、少なくともLiS(硫化リチウム)とPとを含む混合物をメカノケミカル処理等の混合粉砕することにより得られる材料を意味する。
Examples of the sulfide-based inorganic solid electrolyte material include Li 2 SP 2 S 5 material, Li 2 S-SiS 2 material, Li 2 S-GeS 2 material, Li 2 S-Al 2 S 3 material, and Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 material, Li 2 S-P 2 S 5- GeS 2 material, Li 2 S-Li 2 O-P 2 S 5- SiS 2 material, Li 2 S-GeS 2- P 2 Examples thereof include S 5- SiS 2 material, Li 2 S-SnS 2- P 2 S 5- SiS 2 material and the like. Among these, the Li 2 SP 2 S 5 material is preferable because it has excellent lithium ion conductivity and the manufacturing method is simple.
These may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more type. Among these, the Li 2 SP 2 S 5 material is preferable because it has excellent lithium ion conductivity and stability that does not cause decomposition in a wide voltage range. Here, for example, the Li 2 SP 2 S 5 material means a material obtained by mixing and pulverizing a mixture containing at least Li 2 S (lithium sulfide) and P 2 S 5 by mechanochemical treatment or the like. do.

上記酸化物系無機固体電解質材料としては、例えば、LiTi(PO、LiZr(PO、LiGe(PO等のNASICON型、(La0.5+xLi0.5−3x)TiO等のペロブスカイト型等が挙げられる。
その他のリチウム系無機固体電解質材料としては、例えば、LiPON、LiNbO、LiTaO、LiPO、LiPO4−x(xは0<x≦1)、LiN、LiI、LISICON等が挙げられる。さらに、これらの無機固体電解質の結晶を析出させて得られるガラスセラミックスも無機固体電解質材料として用いることができる。
Examples of the oxide-based inorganic solid electrolyte material include NASICON type materials such as LiTi 2 (PO 4 ) 3 , LiZr 2 (PO 4 ) 3 , LiGe 2 (PO 4 ) 3 , and (La 0.5 + x Li 0.5). -3x ) Perovskite type such as TiO 3 and the like can be mentioned.
Examples of other lithium-based inorganic solid electrolyte materials include LiPON, LiNbO 3 , LiTaO 3 , Li 3 PO 4 , LiPO 4-x N x (x is 0 <x ≦ 1), LiN, LiI, and LISION. Be done. Further, glass ceramics obtained by precipitating crystals of these inorganic solid electrolytes can also be used as the inorganic solid electrolyte material.

本実施形態に係る硫化物系無機固体電解質材料は、構成元素として、Li、P、およびSを含んでいるものが好ましい。 The sulfide-based inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment preferably contains Li, P, and S as constituent elements.

また、本実施形態に係る硫化物系無機固体電解質材料は、当該固体電解質材料中の上記Pの含有量に対する上記Liの含有量のモル比(Li/P)が好ましくは1.0以上10.0以下であり、より好ましくは2.0以上5.0以下であり、さらに好ましくは3.0以上4.5以下であり、特に好ましくは3.2以上4.2以下である。また、上記Pの含有量に対する上記Sの含有量のモル比(S/P)が好ましくは1.0以上10.0以下であり、より好ましくは2.0以上6.0以下であり、さらに好ましくは3.0以上5.0以下であり、特に好ましくは3.2以上4.5以下である。
ここで、本実施形態の固体電解質材料中のLi、P、およびSの含有量は、例えば、ICP発光分光分析により求めることができる。
Further, in the sulfide-based inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment, the molar ratio (Li / P) of the Li content to the P content in the solid electrolyte material is preferably 1.0 or more. It is 0 or less, more preferably 2.0 or more and 5.0 or less, further preferably 3.0 or more and 4.5 or less, and particularly preferably 3.2 or more and 4.2 or less. Further, the molar ratio (S / P) of the content of S to the content of P is preferably 1.0 or more and 10.0 or less, more preferably 2.0 or more and 6.0 or less, and further. It is preferably 3.0 or more and 5.0 or less, and particularly preferably 3.2 or more and 4.5 or less.
Here, the contents of Li, P, and S in the solid electrolyte material of the present embodiment can be determined by, for example, ICP emission spectroscopic analysis.

無機固体電解質材料の形状としては、例えば粒子状を挙げることができる。本実施形態の粒子状の無機固体電解質材料は特に限定されないが、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における、無機固体電解質材料の平均粒子径d50に対する粒子径d90の比(d90/d50)が2.5以下であることが好ましく、2.2以下であることがより好ましい。d90/d50が上記上限値以下であることにより、無機固体電解質材料の充填密度が向上し緻密化することで、本実施形態に係る無機固体電解質材料や、本実施形態に係る固体電解質シートのナノインデーテンション法による弾性率をより大きくすることができる。
また、本実施形態の粒子状の無機固体電解質材料の平均粒子径d50は、好ましくは1μm以上40μm以下であり、より好ましくは2μm以上30μm以下、さらに好ましくは3μm以上20μm以下である。
無機固体電解質材料の平均粒子径d50を上記範囲内とすることにより、良好なハンドリング性を維持すると共に、固体電解質シートのリチウムイオン伝導性をより一層向上させることができる。
Examples of the shape of the inorganic solid electrolyte material include particulate matter. The particulate inorganic solid electrolyte material of the present embodiment is not particularly limited, but the ratio of the particle size d 90 to the average particle size d 50 of the inorganic solid electrolyte material in the weight-based particle size distribution by the laser diffraction scattering type particle size distribution measurement method ( d 90 / d 50 ) is preferably 2.5 or less, and more preferably 2.2 or less. When d 90 / d 50 is not more than the above upper limit value, the packing density of the inorganic solid electrolyte material is improved and densified, so that the inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment and the solid electrolyte sheet according to the present embodiment are formed. The elastic modulus of the nano-inorganic method can be increased.
The average particle size d 50 of the particulate inorganic solid electrolyte material of the present embodiment is preferably not 1μm or 40μm or less, more preferably 2μm or more 30μm or less, more preferably 3μm or more 20μm or less.
By setting the average particle size d 50 of the inorganic solid electrolyte material within the above range, good handleability can be maintained and the lithium ion conductivity of the solid electrolyte sheet can be further improved.

[無機固体電解質材料の製造方法]
つづいて、本実施形態に係る無機固体電解質材料の製造方法について説明する。
以下、構成元素として、Li、P、およびSを含む硫化物系無機固体電解質材料の製造方法を例に説明する。
本実施形態に係るLi、P、およびSを含む硫化物系無機固体電解質材料は、例えば、原料であるLiSおよびPを特定の割合で含み、必要に応じてLiNをさらに含む混合物Aをガラス化し、分級して粒度分布を調整することにより得ることができる。
また、得られたガラス状態の混合物Bを加熱(熱処理とも呼ぶ)してもよい。より具体的には、本実施形態に係る硫化物系無機固体電解質材料は、以下の(1)および(2)の工程を含む製造方法により得ることができる。また、本実施形態に係る硫化物系無機固体電解質材料の製造方法は、以下の(3)の工程をさらに含んでもよい。
[Manufacturing method of inorganic solid electrolyte material]
Subsequently, a method for producing the inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment will be described.
Hereinafter, a method for producing a sulfide-based inorganic solid electrolyte material containing Li, P, and S as constituent elements will be described as an example.
The sulfide-based inorganic solid electrolyte material containing Li, P, and S according to the present embodiment contains, for example, Li 2 S and P 2 S 5 as raw materials in a specific ratio, and contains Li 3 N as necessary. Further, it can be obtained by vitrifying the containing mixture A, classifying it, and adjusting the particle size distribution.
Further, the obtained mixture B in a glass state may be heated (also referred to as heat treatment). More specifically, the sulfide-based inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment can be obtained by a production method including the following steps (1) and (2). In addition, the method for producing a sulfide-based inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment may further include the following step (3).

(1)LiSおよびPを特定の割合で含み、必要に応じてLiNをさらに含む混合物Aをガラス化する工程
(2)得られたガラス状態の混合物Bを分級して粒度分布を調整する工程
(3)ガラス状態の混合物Bを加熱することにより、上記混合物Bの少なくとも一部を結晶化する工程
以下、各工程について説明する。
(1) Step of vitrifying the mixture A containing Li 2 S and P 2 S 5 in a specific ratio and further containing Li 3 N if necessary (2) The obtained mixture B in a glass state is classified. Step of adjusting particle size distribution (3) Step of crystallizing at least a part of the mixture B by heating the mixture B in a glass state Each step will be described below.

<混合物Aをガラス化する工程>
はじめに、LiSおよびPを特定の割合で含み、必要に応じてLiNをさらに含む混合物Aを調製する。LiS、PおよびLiNの混合割合は、所望の組成比を有する硫化物系無機固体電解質材料によって適宜設定される。
つぎに、混合物Aをガラス化する。
混合物Aをガラス化する方法としては特に限定されないが、例えば、メカノケミカル処理、溶融急冷法等によりおこなうことができる。
これらの中でも、メカノケミカル処理によりおこなうことが好ましい。常温での処理が可能であり、製造工程の簡略化を図ることができるからである。また、メカノケミカル処理は、乾式メカノケミカル処理であっても、湿式メカノケミカル処理であってもよい。
メカノケミカル処理を用いると、LiS、PおよびLiNを微粒子状に粉砕しながら混合することができるため、LiS、PおよびLiNの接触面積を大きくすることができる。これにより、LiS、PおよびLiNの反応を促進することができるため、より一層効率良く本実施形態に係る無機固体電解質材料を得ることができる。
<Step of vitrifying mixture A>
First, a mixture A containing Li 2 S and P 2 S 5 in a specific proportion and, if necessary, further Li 3 N is prepared. The mixing ratio of Li 2 S, P 2 S 5 and Li 3 N is appropriately set by a sulfide-based inorganic solid electrolyte material having a desired composition ratio.
Next, the mixture A is vitrified.
The method for vitrifying the mixture A is not particularly limited, but for example, it can be carried out by a mechanochemical treatment, a melt quenching method, or the like.
Among these, it is preferable to carry out by mechanochemical treatment. This is because the treatment at room temperature is possible and the manufacturing process can be simplified. Further, the mechanochemical treatment may be a dry mechanochemical treatment or a wet mechanochemical treatment.
When the mechanochemical treatment is used, Li 2 S, P 2 S 5 and Li 3 N can be mixed while being pulverized into fine particles, so that the contact area of Li 2 S, P 2 S 5 and Li 3 N is increased. can do. As a result, the reaction of Li 2 S, P 2 S 5 and Li 3 N can be promoted, so that the inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment can be obtained even more efficiently.

ここで、メカノケミカル処理とは、混合対象に、せん断力、衝突力または遠心力のような機械的エネルギーを加えつつガラス化する方法である。メカノケミカル処理によるガラス化をおこなう装置としては、ボールミル、ビーズミル、振動ミル、ターボミル、メカノフュージョン、ディスクミル等の粉砕・分散機が挙げられる。これらの中でもボールミルが好ましく、遊星型ボールミルが特に好ましい。遊星型ボールミルでは、ポットが自転回転しながら、台盤が公転回転するので、非常に高い衝撃エネルギーを効率良く発生させることができる。そのため、所望の無機固体電解質材料を効率良く得ることができる。 Here, the mechanochemical treatment is a method of vitrifying a mixture object while applying mechanical energy such as shear force, collision force or centrifugal force. Examples of devices that perform vitrification by mechanochemical treatment include crushers / dispersers such as ball mills, bead mills, vibration mills, turbo mills, mechanofusions, and disc mills. Among these, a ball mill is preferable, and a planetary ball mill is particularly preferable. In a planetary ball mill, the base rotates while the pot rotates on its axis, so that extremely high impact energy can be efficiently generated. Therefore, a desired inorganic solid electrolyte material can be efficiently obtained.

混合物Aをガラス化するときの回転速度や処理時間、温度、反応圧力、混合物に加えられる重力加速度等の混合条件は、混合物Aの処理量によって適宜決定することができる。一般的には、回転速度が速いほど、ガラスの生成速度は速くなり、処理時間が長いほどガラスヘの転化率は高くなる。例えば、一般的な遊星型ボールミル機を使用した場合は、回転速度を数十〜数百rpmとし、0.5時間〜500時間処理すればよい。通常は、線源としてCuKα線を用いたX線回折分析をしたとき、原料であるPおよびLiNの回折ピークが消失していたら、上記混合物Aはガラス化され、混合物Bが得られていると判断することができる。 Mixing conditions such as rotation speed, processing time, temperature, reaction pressure, and gravitational acceleration applied to the mixture when vitrifying the mixture A can be appropriately determined depending on the processing amount of the mixture A. In general, the faster the rotation speed, the faster the glass formation rate, and the longer the processing time, the higher the conversion rate to glass. For example, when a general planetary ball mill machine is used, the rotation speed may be several tens to several hundreds rpm, and the processing may be performed for 0.5 hours to 500 hours. Typically, when the X-ray diffraction analysis using CuKα rays as a radiation source, when the diffraction peak of P 2 S 5 and Li 3 N is a raw material disappeared, the mixture A is vitrified, mixtures B It can be judged that it has been obtained.

本実施形態の無機固体電解質材料は、リチウムイオンの伝導性をより一層向上できる観点から、非晶質性がより高いほど好ましい。 The inorganic solid electrolyte material of the present embodiment is preferably more amorphous, from the viewpoint of further improving the conductivity of lithium ions.

<分級して粒度分布を調整する工程>
つづいて、得られたガラス状態の混合物Bを分級して粒度分布を調整する。上記分級方法としては特に限定されず、篩等公知の方法を用いることができる。ここで、分級して粒度分布を調整する工程では、無機固体電解質材料の平均粒子径d50に対する粒子径d90の比(d90/d50)を2.5以下に調整することが好ましく、2.2以下に調整することがより好ましい。
これらの分級は、空気中の水分との接触を防ぐことができる点から、不活性ガス雰囲気下または真空雰囲気下で行うことが好ましい。
また、分級して粒度分布を調整する工程は、上記(1)の工程の前に、原料であるLiS、PおよびLiNに対しておこなってもよいし、上記(1)の工程の後に、上記混合物Bに対しておこなってもよい。また、上記(3)の工程の後に、加熱処理後の上記混合物Bに対しておこなってもよい。
<Process of classifying and adjusting particle size distribution>
Subsequently, the obtained mixture B in the glass state is classified to adjust the particle size distribution. The classification method is not particularly limited, and a known method such as a sieve can be used. Here, in the step of classifying and adjusting the particle size distribution, it is preferable to adjust the ratio of the particle size d 90 to the average particle size d 50 of the inorganic solid electrolyte material (d 90 / d 50 ) to 2.5 or less. It is more preferable to adjust it to 2.2 or less.
These classifications are preferably performed in an inert gas atmosphere or a vacuum atmosphere from the viewpoint of preventing contact with moisture in the air.
Further, the step of classifying and adjusting the particle size distribution may be performed on the raw materials Li 2 S, P 2 S 5 and Li 3 N before the step (1) above, or may be performed on the raw materials Li 2 S, P 2 S 5 and Li 3 N. ) May be followed by the above mixture B. Further, after the step (3), the mixture B may be subjected to the heat treatment.

<混合物Bの少なくとも一部を結晶化する工程>
つづいて、得られたガラス状態の混合物Bを加熱することにより、上記混合物Bの少なくとも一部を結晶化する工程について説明する。
本実施形態に係る無機固体電解質材料の製造方法では、ガラス状態の混合物Bを加熱することにより、混合物Bの少なくとも一部を結晶化させてもよい。こうすることにより、より一層リチウムイオン伝導性に優れた無機固体電解質材料を得ることができる。
<Step of crystallizing at least a part of mixture B>
Subsequently, a step of crystallizing at least a part of the mixture B by heating the obtained mixture B in a glass state will be described.
In the method for producing an inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment, at least a part of the mixture B may be crystallized by heating the mixture B in a glass state. By doing so, it is possible to obtain an inorganic solid electrolyte material having further excellent lithium ion conductivity.

上記混合物Bを加熱する際の温度としては、280℃以上500℃以下の範囲内であることが好ましく、280℃以上350℃以下の範囲内であることがより好ましい。
上記混合物Bを加熱する際の温度が上記範囲内であると、より一層優れたリチウムイオン伝導性を得ることができる。
The temperature at which the mixture B is heated is preferably in the range of 280 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, and more preferably in the range of 280 ° C. or higher and 350 ° C. or lower.
When the temperature at which the mixture B is heated is within the above range, even more excellent lithium ion conductivity can be obtained.

上記混合物Bを加熱する時間は、所望の無機固体電解質材料が得られる時間であれば特に限定されるものではないが、例えば、1分間以上24時間以下の範囲内であり、好ましくは0.5時間以上3時間以下である。加熱の方法は特に限定されるものではないが、例えば、焼成炉を用いる方法を挙げることができる。なお、このような加熱する際の温度、時間等の条件は、本実施形態の無機固体電解質材料の特性を最適なものにするため適宜調整することができる。 The time for heating the mixture B is not particularly limited as long as the desired inorganic solid electrolyte material can be obtained, but is, for example, in the range of 1 minute or more and 24 hours or less, preferably 0.5. It is more than an hour and less than 3 hours. The heating method is not particularly limited, and examples thereof include a method using a firing furnace. The conditions such as temperature and time for heating can be appropriately adjusted in order to optimize the characteristics of the inorganic solid electrolyte material of the present embodiment.

本実施形態に係る無機固体電解質材料を得るためには、上記の各工程を適切に調整することが重要である。ただし、本実施形態に係る無機固体電解質材料の製造方法は、上記のような方法には限定されず、種々の条件を適切に調整することにより、本実施形態に係る無機固体電解質材料を得ることができる。 In order to obtain the inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment, it is important to appropriately adjust each of the above steps. However, the method for producing the inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment is not limited to the above method, and the inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment can be obtained by appropriately adjusting various conditions. Can be done.

[固体電解質シート]
次に、本実施形態に係る固体電解質シートについて説明する。
本実施形態に係る固体電解質シートは、前述した本実施形態に係る無機固体電解質材料を主成分として含む固体電解質シート、あるいはリチウムイオン伝導性を有する無機固体電解質材料を主成分として含む固体電解質シートであって、ナノインデーテンション法による弾性率が0.5×10Pa以上である固体電解質シートである。
ここで、上記リチウムイオン伝導性を有する無機固体電解質材料としては、前述した本実施形態に係る無機固体電解質材料を挙げることができる。
[Solid electrolyte sheet]
Next, the solid electrolyte sheet according to this embodiment will be described.
The solid electrolyte sheet according to the present embodiment is a solid electrolyte sheet containing the above-mentioned inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment as a main component, or a solid electrolyte sheet containing an inorganic solid electrolyte material having lithium ion conductivity as a main component. there are, modulus of elasticity as measured by nano-Day tension method is a solid electrolyte sheet is 0.5 × 10 9 Pa or more.
Here, examples of the inorganic solid electrolyte material having lithium ion conductivity include the above-mentioned inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment.

本実施形態に係る固体電解質シートのナノインデーテンション法による弾性率は、好ましくは1.0×10Pa以上であり、より好ましくは2.0×10Pa以上であり、さらに好ましくは5.0×10Pa以上であり、さらにより好ましくは1.0×1010Pa以上であり、特に好ましくは2.0×1010Pa以上である。
本実施形態に係る固体電解質シートにおいて、上記ナノインデーテンション法による弾性率を上記下限値以上とすることにより、得られる固体電解質層の強度を向上でき、充放電で生じる電極の体積変化により固体電解質層に亀裂が入り、正極と負極が接触してしまうことを抑制することができる。その結果、全固体型リチウムイオン電池の電池特性を向上できる。
また、本実施形態に係る固体電解質シートのナノインデーテンション法による弾性率の上限値は特に限定されないが、得られる固体電解質シートの応力緩和力を向上させる観点から、例えば1.0×1012Pa以下であり、好ましくは1.0×1011Pa以下であり、より好ましくは8.0×1010Pa以下であり、さらに好ましくは5.0×1010Pa以下である。これにより、充放電で生じる電極の体積変化による固体電解質層の亀裂をより一層抑制することができ、その結果、全固体型リチウムイオン電池の電池特性をより向上できる。
The elastic modulus of the solid electrolyte sheet according to the present embodiment by the nanointention method is preferably 1.0 × 10 9 Pa or more, more preferably 2.0 × 10 9 Pa or more, and further preferably 5. It is 0 × 10 9 Pa or more, more preferably 1.0 × 10 10 Pa or more, and particularly preferably 2.0 × 10 10 Pa or more.
In the solid electrolyte sheet according to the present embodiment, the strength of the obtained solid electrolyte layer can be improved by setting the elastic modulus by the nanointention method to the above lower limit value or more, and the solid electrolyte is caused by the volume change of the electrode caused by charging and discharging. It is possible to prevent the layer from being cracked and the positive electrode and the negative electrode from coming into contact with each other. As a result, the battery characteristics of the all-solid-state lithium-ion battery can be improved.
The upper limit of the elastic modulus of the solid electrolyte sheet according to the present embodiment by the nanointention method is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the stress relaxation force of the obtained solid electrolyte sheet, for example, 1.0 × 10 12 Pa. It is less than or equal to, preferably 1.0 × 10 11 Pa or less, more preferably 8.0 × 10 10 Pa or less, and further preferably 5.0 × 10 10 Pa or less. As a result, cracks in the solid electrolyte layer due to the volume change of the electrodes caused by charging and discharging can be further suppressed, and as a result, the battery characteristics of the all-solid-state lithium ion battery can be further improved.

本実施形態に係る固体電解質シートは、例えば、全固体型リチウムイオン電池を構成する固体電解質層に用いられる。
本実施形態に係る固体電解質シートを適用した全固体型リチウムイオン電池の例としては、正極層と、固体電解質層と、負極層とがこの順番に積層されたものが挙げられる。この場合、固体電解質層が固体電解質シートにより構成されたものである。
The solid electrolyte sheet according to the present embodiment is used, for example, in the solid electrolyte layer constituting the all-solid-state lithium ion battery.
An example of an all-solid-state lithium-ion battery to which the solid electrolyte sheet according to the present embodiment is applied includes a battery in which a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode layer are laminated in this order. In this case, the solid electrolyte layer is composed of a solid electrolyte sheet.

本実施形態に係る固体電解質シートの平均厚みは、好ましくは5μm以上500μm以下であり、より好ましくは10μm以上200μm以下であり、さらに好ましくは20μm以上100μm以下である。上記固体電解質シートの平均厚みが上記下限値以上であると、無機固体電解質材料の欠落や、固体電解質シート表面のひび割れをより一層抑制できる。また、上記固体電解質シートの平均厚みが上記上限値以下であると、固体電解質シートのインピーダンスをより一層低下させることができる。その結果、得られる全固体型リチウムイオン電池の電池特性をより一層向上できる。 The average thickness of the solid electrolyte sheet according to the present embodiment is preferably 5 μm or more and 500 μm or less, more preferably 10 μm or more and 200 μm or less, and further preferably 20 μm or more and 100 μm or less. When the average thickness of the solid electrolyte sheet is at least the above lower limit value, the lack of the inorganic solid electrolyte material and the cracking on the surface of the solid electrolyte sheet can be further suppressed. Further, when the average thickness of the solid electrolyte sheet is not more than the upper limit value, the impedance of the solid electrolyte sheet can be further lowered. As a result, the battery characteristics of the obtained all-solid-state lithium-ion battery can be further improved.

本実施形態に係る固体電解質シートは、粒子状の無機固体電解質材料の加圧成形体であることが好ましい。すなわち、粒子状の無機固体電解質材料を加圧し、無機固体電解質材料同士のアンカー効果で一定の強度を有する固体電解質シートとすることが好ましい。
加圧成形体とすることにより、無機固体電解質材料同士の結合が起こり、得られる固体電解質シートの強度はより一層高くなる。その結果、無機固体電解質材料の欠落や、無機固体電解質材料表面のひび割れをより一層抑制できる。
The solid electrolyte sheet according to the present embodiment is preferably a pressure-molded body of a particulate inorganic solid electrolyte material. That is, it is preferable to pressurize the particulate inorganic solid electrolyte material to obtain a solid electrolyte sheet having a certain strength due to the anchor effect between the inorganic solid electrolyte materials.
By forming the pressure-molded body, the inorganic solid electrolyte materials are bonded to each other, and the strength of the obtained solid electrolyte sheet is further increased. As a result, the lack of the inorganic solid electrolyte material and the cracking on the surface of the inorganic solid electrolyte material can be further suppressed.

本実施形態に係る固体電解質シート中の上記無機固体電解質材料の含有量は、固体電解質シートの全体を100質量%としたとき、好ましくは98質量%以上、より好ましくは99質量%以上、さらに好ましくは100質量%である。これにより、無機固体電解質材料間の接触性が改善され、固体電解質シートの界面接触抵抗を低下させることができる。その結果、固体電解質シートのリチウムイオン伝導性をより一層向上させることができる。そして、このようなリチウムイオン伝導性に優れた固体電解質シートを用いることにより、得られる全固体型リチウムイオン電池の電池特性をより一層向上できる。 The content of the inorganic solid electrolyte material in the solid electrolyte sheet according to the present embodiment is preferably 98% by mass or more, more preferably 99% by mass or more, still more preferably, when the whole solid electrolyte sheet is 100% by mass. Is 100% by mass. As a result, the contact property between the inorganic solid electrolyte materials can be improved, and the interfacial contact resistance of the solid electrolyte sheet can be reduced. As a result, the lithium ion conductivity of the solid electrolyte sheet can be further improved. Then, by using such a solid electrolyte sheet having excellent lithium ion conductivity, the battery characteristics of the obtained all-solid-state lithium ion battery can be further improved.

固体電解質シートの平面形状は、特に限定されず、電極層や集電体層の形状に合わせて適宜選択することが可能であるが、例えば、矩形とすることができる。 The planar shape of the solid electrolyte sheet is not particularly limited and can be appropriately selected according to the shape of the electrode layer or the current collector layer, but can be, for example, a rectangle.

また、本実施形態に係る固体電解質シートにはバインダー樹脂が含まれてもよいが、バインダー樹脂の含有量は、固体電解質シートの全体を100質量%としたとき、好ましくは0.5質量%未満であり、より好ましくは0.1質量%以下であり、さらに好ましくは0.05質量%以下、よりさらに好ましくは0.01質量%以下である。また、本実施形態に係る固体電解質シートは、バインダー樹脂を実質的に含まないことがよりさらに好ましく、バインダー樹脂を含まないことが最も好ましい。
これにより、無機固体電解質材料間の接触性が改善され、固体電解質シートの界面接触抵抗を低下させることができる。その結果、固体電解質シートのリチウムイオン伝導性をより一層向上させることができる。そして、このようなリチウムイオン伝導性に優れた固体電解質シートを用いることにより、得られる全固体型リチウムイオン電池の電池特性を向上できる。
なお、「バインダー樹脂を実質的に含まない」とは、本発明の効果が損なわれない程度には含有してもよいことを意味する。また、固体電解質層と正極層または負極層との間に粘着性樹脂層を設ける場合、固体電解質層と粘着性樹脂層との界面近傍に存在する粘着性樹脂層由来の粘着性樹脂は、「固体電解質シート中のバインダー樹脂」から除かれる。
Further, the solid electrolyte sheet according to the present embodiment may contain a binder resin, but the content of the binder resin is preferably less than 0.5% by mass when the whole solid electrolyte sheet is 100% by mass. It is more preferably 0.1% by mass or less, further preferably 0.05% by mass or less, and even more preferably 0.01% by mass or less. Further, it is more preferable that the solid electrolyte sheet according to the present embodiment substantially does not contain a binder resin, and most preferably it does not contain a binder resin.
As a result, the contact property between the inorganic solid electrolyte materials can be improved, and the interfacial contact resistance of the solid electrolyte sheet can be reduced. As a result, the lithium ion conductivity of the solid electrolyte sheet can be further improved. Then, by using such a solid electrolyte sheet having excellent lithium ion conductivity, the battery characteristics of the obtained all-solid-state lithium ion battery can be improved.
In addition, "substantially free of binder resin" means that the binder resin may be contained to the extent that the effect of the present invention is not impaired. When the adhesive resin layer is provided between the solid electrolyte layer and the positive electrode layer or the negative electrode layer, the adhesive resin derived from the adhesive resin layer existing near the interface between the solid electrolyte layer and the adhesive resin layer is ". It is removed from the "binder resin in the solid electrolyte sheet".

上記バインダー樹脂とは無機固体電解質材料間を結着させるために、リチウムイオン電池に一般的に使用される結着剤のことをいい、例えば、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、スチレン・ブタジエン系ゴム、ポリイミド等が挙げられる。 The binder resin refers to a binder generally used in lithium ion batteries for binding inorganic solid electrolyte materials, for example, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, carboxymethyl cellulose, and polytetrafluoro. Examples thereof include ethylene, polyvinylidene fluoride, styrene / butadiene rubber, and polyimide.

[固体電解質シートの製造方法]
つぎに、本実施形態に係る固体電解質シートの製造方法について説明する。
本実施形態に係る固体電解質シートは、例えば、下記(A)、(B)および(C)の工程を含む製造方法により作製することができる。
(A)粒子状の本実施形態に係る無機固体電解質材料を多孔体の空隙に充填する工程
(B)多孔体の空隙に充填された無機固体電解質材料を金型のキャビティ表面上または基材表面上に篩い落とすことにより、金型のキャビティ表面上または基材表面上に無機固体電解質材料を膜状に堆積させる工程
(C)膜状に堆積した無機固体電解質材料を加圧する工程
以下、各工程について詳細に説明する。
[Manufacturing method of solid electrolyte sheet]
Next, a method for producing the solid electrolyte sheet according to the present embodiment will be described.
The solid electrolyte sheet according to the present embodiment can be produced, for example, by a production method including the following steps (A), (B) and (C).
(A) Step of filling the voids of the porous body with the inorganic solid electrolyte material according to the present embodiment in the form of particles (B) The inorganic solid electrolyte material filled in the voids of the porous body is placed on the cavity surface of the mold or the surface of the base material. Step of depositing the inorganic solid electrolyte material in the form of a film on the cavity surface of the mold or on the surface of the base material by sieving it off (C) Step of pressurizing the inorganic solid electrolyte material deposited in the form of a film The following steps Will be described in detail.

はじめに、(A)粒子状の無機固体電解質材料を多孔体の空隙に充填する。粒子状の無機固体電解質材料を多孔体の空隙に充填する方法としては特に限定されないが、例えば、空気中または不活性雰囲気中で多孔体の空隙内に粒子状の無機固体電解質材料を直接供給する方法や、粒子状の無機固体電解質材料を溶媒に分散させてスラリー状態にし、次いで、そのスラリーを多孔体上に塗布し、空隙内にスラリーを浸透させた後、溶媒を乾燥する方法等が挙げられる。 First, (A) a particulate inorganic solid electrolyte material is filled in the voids of the porous body. The method for filling the voids of the porous body with the particulate inorganic solid electrolyte material is not particularly limited, and for example, the particulate inorganic solid electrolyte material is directly supplied into the voids of the porous body in the air or in an inert atmosphere. Examples thereof include a method in which a particulate inorganic solid electrolyte material is dispersed in a solvent to form a slurry, then the slurry is applied onto a porous body, the slurry is allowed to permeate into the voids, and then the solvent is dried. Be done.

空気中または不活性雰囲気中で多孔体の空隙内に粒子状の無機固体電解質材料を直接供給する方法としては、多孔体上に無機固体電解質材料を粉体塗工し、スキージにより、多孔体上の過剰な無機固体電解質材料を取り除きつつ、空隙内に無機固体電解質材料を充填する方法等が挙げられる。
上記スラリーを塗布する方法としては、ドクターブレード塗工法、浸漬塗工法、スプレー塗工法、バーコーター塗工法等の一般的に公知の方法を使用できる。
これらの方法により、多孔体の空隙内に無機固体電解質材料を連続的に充填することができる。
As a method of directly supplying the particulate inorganic solid electrolyte material into the voids of the porous body in the air or in an inert atmosphere, the inorganic solid electrolyte material is powder-coated on the porous body, and the inorganic solid electrolyte material is powder-coated on the porous body, and the porous body is squeezed. Examples thereof include a method of filling the voids with the inorganic solid electrolyte material while removing the excess inorganic solid electrolyte material.
As a method for applying the slurry, generally known methods such as a doctor blade coating method, a dip coating method, a spray coating method, and a bar coater coating method can be used.
By these methods, the inorganic solid electrolyte material can be continuously filled in the voids of the porous body.

ここで、多孔体は、空隙内に無機固体電解質材料を充填できるものである。
多孔体の形状は特に限定されないが、取り扱いのし易さの観点から、好ましくはシート状である。
多孔体の形態としては、例えば、織布、不織布、メッシュクロス、多孔性膜、エキスパンドシート、パンチングシート等から選択される一種または二種以上が挙げられる。
Here, the porous body is capable of filling the voids with the inorganic solid electrolyte material.
The shape of the porous body is not particularly limited, but from the viewpoint of ease of handling, it is preferably in the form of a sheet.
Examples of the form of the porous body include one or more selected from woven fabrics, non-woven fabrics, mesh cloths, porous films, expanding sheets, punching sheets and the like.

次に、(B)多孔体の空隙に充填された無機固体電解質材料を金型のキャビティ表面上または基材表面上に篩い落とすことにより、金型のキャビティ表面上または基材表面上に無機固体電解質材料を膜状に堆積させる。ここで、所望の厚みが得られるまで、多孔体の空隙に充填された無機固体電解質材料を金型のキャビティ表面上または基材表面上に篩い落とす。
無機固体電解質材料は多孔体の開口部によって少量ずつ篩い落とされるため、金型のキャビティ表面上または基材表面上に成に均一な厚みで膜状に堆積することができる。
Next, (B) the inorganic solid electrolyte material filled in the voids of the porous body is sieved onto the cavity surface of the mold or the surface of the base material, so that the inorganic solid is formed on the cavity surface of the mold or the surface of the base material. The electrolyte material is deposited in a film form. Here, the inorganic solid electrolyte material filled in the voids of the porous body is sieved onto the cavity surface of the mold or the surface of the base material until the desired thickness is obtained.
Since the inorganic solid electrolyte material is screened off little by little by the openings of the porous body, it can be deposited in a film shape with a uniform thickness on the cavity surface of the mold or on the surface of the base material.

無機固体電解質材料を金型のキャビティ表面上または基材表面上に篩い落とす方法としては、例えば、多孔体を振動させることにより、多孔体の空隙に充填された無機固体電解質材料を金型のキャビティ表面上または基材表面上に篩い落とす方法等が挙げられる。 As a method of sieving the inorganic solid electrolyte material onto the cavity surface of the mold or the surface of the base material, for example, the inorganic solid electrolyte material filled in the voids of the porous body is placed in the cavity of the mold by vibrating the porous body. Examples thereof include a method of sieving off on the surface or the surface of the base material.

また、工程(B)では、膜状に堆積した無機固体電解質材料を振動させることにより、粒子状の無機固体電解質材料を流動させて、膜状に堆積した無機固体電解質材料を緻密化させる工程をさらに含んでもよい。これにより得られる固体電解質シートの厚みをより一層均一にすることができる。振動させる方法としては、例えば、超音波振動やハンマーによる軽い打撃のような小さな振幅の振動が挙げられる。 Further, in the step (B), the step of vibrating the inorganic solid electrolyte material deposited in the form of a film to cause the particulate inorganic solid electrolyte material to flow and densify the inorganic solid electrolyte material deposited in the form of a film. Further may be included. The thickness of the solid electrolyte sheet thus obtained can be made even more uniform. Examples of the method of vibrating include vibration with a small amplitude such as ultrasonic vibration and light impact by a hammer.

上記基材としては、例えば、正極層、負極層、金属箔、プラスチックフィルム、カーボン等が挙げられる。 Examples of the base material include a positive electrode layer, a negative electrode layer, a metal foil, a plastic film, carbon and the like.

次いで、(C)膜状に堆積した無機固体電解質材料を加圧する。これにより、無機固体電解質材料同士のアンカー効果で一定の強度を有する固体電解質シートになる。ここで、粒子状の無機固体電解質材料を基材表面上に堆積させた場合、基材が積層された状態で加圧してもよいし、基材を剥離してから加圧してもよい。
加圧を行えば無機固体電解質材料同士の結合が起こり、得られる固体電解質シートの強度はより一層高くなる。その結果、無機固体電解質材料の欠落や、無機固体電解質材料表面のひび割れをより一層抑制できる。
上記無機固体電解質材料を加圧する方法は特に限定されず、例えば、金型のキャビティ表面上に無機固体電解質材料を堆積させた場合は金型と押し型によるプレス、粒子状の無機固体電解質材料を基材表面上に堆積させた場合は金型と押し型によるプレスやロールプレス、平板プレス等を用いることができる。
無機固体電解質材料を加圧する圧力は、例えば、10MPa以上500MPa以下である。
Next, (C) the inorganic solid electrolyte material deposited in the form of a film is pressurized. As a result, the solid electrolyte sheet has a certain strength due to the anchor effect between the inorganic solid electrolyte materials. Here, when the particulate inorganic solid electrolyte material is deposited on the surface of the base material, the base material may be pressurized in a laminated state, or the base material may be peeled off and then pressurized.
When pressure is applied, the inorganic solid electrolyte materials are bonded to each other, and the strength of the obtained solid electrolyte sheet is further increased. As a result, the lack of the inorganic solid electrolyte material and the cracking on the surface of the inorganic solid electrolyte material can be further suppressed.
The method of pressurizing the above-mentioned inorganic solid electrolyte material is not particularly limited. For example, when the inorganic solid electrolyte material is deposited on the cavity surface of the die, a press by a die and a stamping die, or a particulate inorganic solid electrolyte material is applied. When deposited on the surface of the base material, a press using a die and a pressing die, a roll press, a flat plate press, or the like can be used.
The pressure for pressurizing the inorganic solid electrolyte material is, for example, 10 MPa or more and 500 MPa or less.

また、必要に応じて、膜状に堆積した無機固体電解質材料を加圧するとともに加熱してもよい。加熱加圧を行えば無機固体電解質材料同士の融着・結合が起こり、得られる固体電解質シートの強度はより一層高くなる。その結果、無機固体電解質材料の欠落や、無機固体電解質材料表面のひび割れをより一層抑制できる。
無機固体電解質材料を加熱する温度は、例えば、40℃以上500℃以下である。
Further, if necessary, the inorganic solid electrolyte material deposited in the form of a film may be pressurized and heated. When heat and pressure are applied, the inorganic solid electrolyte materials are fused and bonded to each other, and the strength of the obtained solid electrolyte sheet is further increased. As a result, the lack of the inorganic solid electrolyte material and the cracking on the surface of the inorganic solid electrolyte material can be further suppressed.
The temperature at which the inorganic solid electrolyte material is heated is, for example, 40 ° C. or higher and 500 ° C. or lower.

[全固体型リチウムイオン電池]
つぎに、本実施形態に係る全固体型リチウムイオン電池200について説明する。図1は、本発明に係る実施形態の全固体型リチウムイオン電池200の構造の一例を模式的に示した断面図である。本実施形態に係る全固体型リチウムイオン電池200はリチウムイオン二次電池であるが、リチウムイオン一次電池であってもよい。
[All-solid-state lithium-ion battery]
Next, the all-solid-state lithium-ion battery 200 according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the structure of the all-solid-state lithium-ion battery 200 according to the embodiment of the present invention. The all-solid-state lithium-ion battery 200 according to the present embodiment is a lithium-ion secondary battery, but may be a lithium-ion primary battery.

本実施形態に係る全固体型リチウムイオン電池200は、正極層210と、固体電解質層220と、負極層230とがこの順番に積層されてなる。そして、固体電解質層220が、本実施形態に係る固体電解質シートにより構成されたものである。
また、実施形態に係る全固体型リチウムイオン電池200は、正極層210と、固体電解質層220と、負極層230とにより構成される単位セルを2つ以上積層させることにより、バイポーラ型リチウムイオン電池とすることもできる。
全固体型リチウムイオン電池200の形状は特に限定されず、円筒型、コイン型、角型、フィルム型その他任意の形状が挙げられる。
In the all-solid-state lithium-ion battery 200 according to the present embodiment, the positive electrode layer 210, the solid electrolyte layer 220, and the negative electrode layer 230 are laminated in this order. The solid electrolyte layer 220 is composed of the solid electrolyte sheet according to the present embodiment.
Further, the all-solid-state lithium ion battery 200 according to the embodiment is a bipolar lithium ion battery by laminating two or more unit cells composed of a positive electrode layer 210, a solid electrolyte layer 220, and a negative electrode layer 230. It can also be.
The shape of the all-solid-state lithium-ion battery 200 is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical type, a coin type, a square type, a film type, and any other shape.

本実施形態に係る全固体型リチウムイオン電池200は、一般的に公知の方法に準じて製造される。例えば、正極層210と、固体電解質層220と、負極層230とを重ねたものを、円筒型、コイン型、角型、フィルム型その他任意の形状に形成することにより作製される。 The all-solid-state lithium-ion battery 200 according to the present embodiment is manufactured according to a generally known method. For example, it is produced by forming a stack of a positive electrode layer 210, a solid electrolyte layer 220, and a negative electrode layer 230 into a cylindrical shape, a coin shape, a square shape, a film shape, or any other shape.

正極層210は特に限定されず、全固体型リチウムイオン電池に一般的に用いられている正極を使用することができる。正極層210は特に限定されないが、一般的に公知の方法に準じて製造することができる。例えば、正極活物質を含む正極活物質層をアルミ箔等の集電体上に形成することにより得ることができる。
正極活物質層の厚みや密度は、電池の使用用途等に応じて適宜決定されるため特に限定されず、一般的に公知の情報に準じて設定することができる。
The positive electrode layer 210 is not particularly limited, and a positive electrode generally used for an all-solid-state lithium ion battery can be used. The positive electrode layer 210 is not particularly limited, but can be manufactured according to a generally known method. For example, it can be obtained by forming a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material on a current collector such as an aluminum foil.
The thickness and density of the positive electrode active material layer are appropriately determined according to the intended use of the battery and the like, and are not particularly limited, and can be set according to generally known information.

上記正極活物質層は正極活物質を必須成分として含んでいる。
正極活物質としては特に限定されず、全固体型リチウムイオン電池の正極層に使用可能な一般的に公知の正極活物質を用いることができる。例えば、リチウムコバルト酸化物(LiCoO)、リチウムニッケル酸化物(LiNiO)、リチウムマンガン酸化物(LiMn)、固溶体酸化物(LiMnO−LiMO(M=Co、Ni等))、リチウム−マンガン−ニッケル酸化物(LiNi1/3Mn1/3Co1/3)、オリビン型リチウムリン酸化物(LiFePO)等の複合酸化物;ポリアニリン、ポリピロール等の導電性高分子;LiS、CuS、Li−Cu−S化合物、TiS、FeS、MoS、Li−Mo−S化合物、Li−Ti−S化合物、Li−V−S化合物等の硫化物系正極活物質;硫黄を含浸したアセチレンブラック、硫黄を含浸した多孔質炭素、硫黄と炭素の混合粉等の硫黄を活物質とした材料;等を用いることができる。これらの正極活物質は1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
これらの中でも、より高い放電容量密度を有し、かつ、サイクル特性により優れる観点から、硫化物系正極活物質が好ましく、Li−Mo−S化合物、Li−Ti−S化合物、Li−V−S化合物から選択される一種または二種以上がより好ましい。
The positive electrode active material layer contains a positive electrode active material as an essential component.
The positive electrode active material is not particularly limited, and a generally known positive electrode active material that can be used for the positive electrode layer of the all-solid-state lithium ion battery can be used. For example, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ), solid solution oxide (Li 2 MnO 3- LiMO 2 (M = Co, Ni, etc.)). ), Lithium-manganese-nickel oxide (LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ), olivine type lithium phosphorus oxide (LiFePO 4 ) and other composite oxides; molecule; Li 2 S, CuS, Li -CuS compounds, TiS 2, FeS, MoS 2 , Li-MoS compounds, Li-TiS compound, sulfide-based positive active such as Li-V-S compound Substances; acetylene black impregnated with sulfur, porous carbon impregnated with sulfur, materials using sulfur as an active material such as a mixed powder of sulfur and carbon; and the like can be used. These positive electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.
Among these, a sulfide-based positive electrode active material is preferable from the viewpoint of having a higher discharge capacity density and being superior in cycle characteristics, and Li-Mo-S compound, Li-Ti-S compound, and Li-VS. More preferably, one or more selected from the compounds.

ここで、Li−Mo−S化合物は構成元素としてLi、Mo、およびSを含んでいるものであり、通常は原料であるモリブデン硫化物および硫化リチウムをメカノケミカル処理等の混合粉砕することにより得ることができる。
また、Li−Ti−S化合物は構成元素としてLi、Ti、およびSを含んでいるものであり、通常は原料であるチタン硫化物と硫化リチウムをメカノケミカル処理等の混合粉砕することにより得ることができる。
Li−V−S化合物は構成元素としてLi、V、およびSを含んでいるものであり、通常は原料であるバナジウム硫化物と硫化リチウムをメカノケミカル処理等の混合粉砕することにより得ることができる。
Here, the Li-Mo-S compound contains Li, Mo, and S as constituent elements, and is usually obtained by mixing and pulverizing molybdenum sulfide and lithium sulfide, which are raw materials, by mechanochemical treatment or the like. be able to.
Further, the Li-Ti-S compound contains Li, Ti, and S as constituent elements, and is usually obtained by mixing and pulverizing titanium sulfide and lithium sulfide, which are raw materials, by mechanochemical treatment or the like. Can be done.
The Li-VS compound contains Li, V, and S as constituent elements, and can be obtained by mixing and pulverizing vanadium sulfide and lithium sulfide, which are usually raw materials, by mechanochemical treatment or the like. ..

上記正極活物質層は特に限定されないが、正極活物質以外の成分として、例えば、固体電解質材料、バインダー、導電助剤等から選択される一種または二種以上の材料を含んでもよい。
正極活物質層中の各種材料の配合割合は、電池の使用用途等に応じて、適宜決定されるため特に限定されず、一般的に公知の情報に準じて設定することができる。
The positive electrode active material layer is not particularly limited, but may contain one or more materials selected from, for example, a solid electrolyte material, a binder, a conductive auxiliary agent, and the like as components other than the positive electrode active material.
The blending ratio of various materials in the positive electrode active material layer is appropriately determined according to the intended use of the battery and the like, and is not particularly limited, and can be set according to generally known information.

負極層230は特に限定されず、全固体型リチウムイオン電池に一般的に用いられているものを使用することができる。負極層230は特に限定されないが、一般的に公知の方法に準じて製造することができる。例えば、負極活物質を含む負極活物質層を銅等の集電体上に形成することにより得ることができる。
負極活物質層の厚みや密度は、電池の使用用途等に応じて適宜決定されるため特に限定されず、一般的に公知の情報に準じて設定することができる。
The negative electrode layer 230 is not particularly limited, and those generally used for all-solid-state lithium ion batteries can be used. The negative electrode layer 230 is not particularly limited, but can be manufactured according to a generally known method. For example, it can be obtained by forming a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material on a current collector such as copper.
The thickness and density of the negative electrode active material layer are appropriately determined according to the intended use of the battery and the like, and are not particularly limited, and can be set according to generally known information.

上記負極活物質層は負極活物質を必須成分として含んでいる。
負極活物質としては特に限定されず、全固体型リチウムイオン電池の負極層に使用可能な一般的に公知の負極活物質を用いることができる。例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、樹脂炭、炭素繊維、活性炭、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素質材料;スズ、スズ合金、シリコン、シリコン合金、ガリウム、ガリウム合金、インジウム、インジウム合金、アルミニウム、アルミニウム合金等を主体とした金属系材料;ポリアセン、ポリアセチレン、ポリピロール等の導電性ポリマー;金属リチウム;リチウムチタン複合酸化物(例えばLiTi12)等が挙げられる。これらの負極活物質は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
The negative electrode active material layer contains a negative electrode active material as an essential component.
The negative electrode active material is not particularly limited, and a generally known negative electrode active material that can be used for the negative electrode layer of the all-solid-state lithium ion battery can be used. For example, carbonaceous materials such as natural graphite, artificial graphite, resin charcoal, carbon fiber, activated charcoal, hard carbon, soft carbon; tin, tin alloy, silicon, silicon alloy, gallium, gallium alloy, indium, indium alloy, aluminum, aluminum. Metal-based materials mainly composed of alloys and the like; conductive polymers such as polyacene, polyacetylene and polypyrrole; metallic lithium; lithium titanium composite oxide (for example, Li 4 Ti 5 O 12 ) and the like can be mentioned. These negative electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.

上記負極活物質層は特に限定されないが、負極活物質以外の成分として、例えば、固体電解質材料、バインダー、導電助剤等から選択される一種または二種以上の材料を含んでもよい。
負極活物質層中の各種材料の配合割合は、電池の使用用途等に応じて、適宜決定されるため特に限定されず、一般的に公知の情報に準じて設定することができる。
The negative electrode active material layer is not particularly limited, but may contain one or more materials selected from, for example, a solid electrolyte material, a binder, a conductive auxiliary agent, and the like as components other than the negative electrode active material.
The blending ratio of various materials in the negative electrode active material layer is appropriately determined according to the intended use of the battery and the like, and is not particularly limited, and can be set according to generally known information.

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
Although the embodiments of the present invention have been described above, these are examples of the present invention, and various configurations other than the above can be adopted.
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within the range in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.

以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.

[1]測定方法
はじめに、以下の実施例、比較例における測定方法を説明する。
[1] Measurement method First, the measurement methods in the following examples and comparative examples will be described.

(1)ICP発光分光分析
ICP発光分光分析装置(セイコーインスツルメント社製、SPS3000)を用いて、ICP発光分光分析法により測定し、固体電解質材料や正極活物質中の各元素の質量%をそれぞれ求め、それに基づいて、各元素のモル比をそれぞれ計算した。
(1) ICP emission spectroscopic analysis Using an ICP emission spectrophotometer (SPS3000 manufactured by Seiko Instruments), the mass% of each element in the solid electrolyte material and the positive electrode active material was measured by ICP emission spectroscopic analysis. Each was obtained, and based on that, the molar ratio of each element was calculated.

(2)粒度分布
レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(マルバーン社製、マスターサイザー3000)を用いて、レーザー回折法により、実施例および比較例で使用した無機固体電解質材料の粒度分布を測定した。測定結果から、無機固体電解質材料について、重量基準の累積分布における50%累積時の粒径(D50、平均粒子径)および重量基準の累積分布における90%累積時の粒径(D90)を求めた。
(2) Particle Size Distribution Using a laser diffraction scattering type particle size distribution measuring device (Mastersizer 3000 manufactured by Malvern Co., Ltd.), the particle size distribution of the inorganic solid electrolyte material used in Examples and Comparative Examples was measured by a laser diffraction method. From the measurement results, for the inorganic solid electrolyte material, the 50% cumulative particle size (D 50 , average particle size) in the weight-based cumulative distribution and the 90% cumulative particle size (D 90 ) in the weight-based cumulative distribution are determined. I asked.

(3)ナノインデーテンション法による弾性率の測定
精製したアルゴンガスが充満されたステンレス製グローブボックス中で、実施例および比較例で得られた無機固体電解質材料200mgをφ14mmのプレス治具に入れ、500MPaで10分間プレス成型した。次いで、得られた円形のペレット(加圧成形体)を密閉容器に入れた。
測定装置として、島津製作所製ダイナミック微小硬度計(DUH―W201)を使用し、使用圧子として三角錐の圧子(稜間角115°)を用いた。ダイナミック超微小硬度計は、予めラミネート製簡易型グローブボックスに入れ、精製アルゴンを導入しながら乾燥を行った。
密閉容器に入れた円形のペレットをステンレス製グローブボックスから取出し、簡易型グローブボックス内のダイナミック超微小硬度計にセットし、試験力50mN、負荷速度4.412993mN/秒、負荷保持時間2秒、試験回数3回の試験条件で負荷―除荷試験を実施した。
ここで、一定の試験力P(mN)による負荷−除荷試験(装置上の試験条件:MODE2)から弾性率Eを求めることができる。このとき、弾性率EはE=σ/εで求められる。σは単位面積当りの力(Pa)、εは長さの変化の割合(ΔL/L)を指す。試験回数3回の平均値をナノインデーテンション法による弾性率とした。
(3) Measurement of elastic modulus by nanointention method In a stainless steel glove box filled with purified argon gas, 200 mg of the inorganic solid electrolyte material obtained in Examples and Comparative Examples was placed in a press jig having a diameter of 14 mm. Press molding was performed at 500 MPa for 10 minutes. Then, the obtained circular pellet (pressure molded product) was placed in a closed container.
A dynamic microhardness meter (DUH-W201) manufactured by Shimadzu Corporation was used as a measuring device, and a triangular pyramid indenter (interridge angle 115 °) was used as an indenter. The dynamic ultra-micro hardness tester was placed in a simple laminated glove box in advance and dried while introducing purified argon.
Take out the circular pellets in the airtight container from the stainless steel glove box, set them in the dynamic ultra-micro hardness tester in the simple glove box, test force 50 mN, load speed 4.412993 mN / sec, load holding time 2 seconds, The load-unloading test was performed under the test conditions of 3 times.
Here, the elastic modulus E can be obtained from the load-unloading test (test condition on the apparatus: MODE2) with a constant test force P (mN). At this time, the elastic modulus E is obtained by E = σ / ε. σ is the force per unit area (Pa), and ε is the rate of change in length (ΔL / L 0 ). The average value of 3 tests was taken as the elastic modulus by the nanointention method.

(4)電池特性評価
導電性銅箔導電テープ(寺岡製作所製8313 0.03、外寸法:25.0mm×25.0mm、厚み:30μm、銅箔:0.009mm、導電性アクリル系粘着剤層:0.021mm、粘着剤層面に黒鉛(日本黒鉛工業社製、CGC−20、8mg)を付着)、負極活物質層(インジウム箔、ニラコ社製、23.0mm×23.0mm、平均厚み:20μm)、実施例および比較例で得られた固体電解質シート、正極活物質層(Li14MoS:ケッチェンブラック(KB):Li1112=1:0.5:1.2(質量比)、平均厚み:30μm)、導電性銅箔導電テープ(寺岡製作所製8313 0.03、外寸法:25.0mm×25.0mm、厚み:30μm、銅箔:0.009mm、導電性アクリル系粘着剤層:0.021mm、粘着剤層面にケッチェンブラック(ライオン社製、325メッシュ、0.1mg)を付着)をこの順で積層させた。次いで、得られた積層体を320MPaで加圧して第一単位セルを作製した。ここで、第一単位セルの作製と同様の方法で、第一単位セルと同じ構成の第二単位セルを作製した。
次いで、中央に直径15mmの円形状の貫通孔を形成した粘着性樹脂層(日東電工社製、極薄両面テープNo.5600、層構成:アクリル系粘着剤層/PETフィルム基材/アクリル系粘着剤層、総厚み:5μm、外寸法:25.0mm×25.0mm)を介して、得られた第一単位セルと第二単位セルを積層して積層体を作製し、得られた積層体を80MPaで加圧した。次いで、得られた積層体をアルミラミネートフィルムで真空ラミネートし、バイポーラ型の全固体型リチウムイオン電池を得た。
次いで、得られた全固体型リチウムイオン電池について、25℃で、電流密度65μA/cmの条件で充電終止電位4.5Vまで充電した後、電流密度65μA/cmの条件で、放電終止電位2.0Vまで放電させる条件で充放電を35回以上行った。
ここで、1回目の放電容量を100%としたときの20回目の放電容量を放電容量変化率[%]とし、放電容量変化率が100%のものを◎、放電容量変化率が80%以上100%未満のものを〇、放電容量変化率が80%未満のものを×と評価した。
(4) Evaluation of battery characteristics Conductive copper foil conductive tape (8313 0.03 manufactured by Teraoka Mfg. Co., Ltd., external dimensions: 25.0 mm x 25.0 mm, thickness: 30 μm, copper foil: 0.009 mm, conductive acrylic adhesive layer : 0.021 mm, graphite (CGC-20, 8 mg manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd.) adhered to the pressure-sensitive adhesive layer surface), negative electrode active material layer (indium foil, manufactured by Niraco Co., Ltd., 23.0 mm × 23.0 mm, average thickness: 20 μm), solid electrolyte sheet obtained in Examples and Comparative Examples, positive electrode active material layer (Li 14 MoS 9 : Ketjen Black (KB): Li 11 P 3 S 12 = 1: 0.5: 1.2 ( Mass ratio), average thickness: 30 μm), conductive copper foil conductive tape (Teraoka Mfg. Co., Ltd. 8313 0.03, external dimensions: 25.0 mm × 25.0 mm, thickness: 30 μm, copper foil: 0.009 mm, conductive acrylic Adhesive layer: 0.021 mm, Ketjen Black (325 mesh manufactured by Lion Co., Ltd., 0.1 mg) was adhered to the surface of the adhesive layer) in this order. Next, the obtained laminate was pressurized at 320 MPa to prepare a first unit cell. Here, a second unit cell having the same configuration as the first unit cell was produced by the same method as for producing the first unit cell.
Next, an adhesive resin layer (manufactured by Nitto Denko, ultra-thin double-sided tape No. 5600, layer structure: acrylic adhesive layer / PET film base material / acrylic adhesive) having a circular through hole with a diameter of 15 mm formed in the center. A laminate was prepared by laminating the obtained first unit cell and second unit cell via an agent layer, total thickness: 5 μm, outer dimensions: 25.0 mm × 25.0 mm), and the obtained laminate was obtained. Was pressurized at 80 MPa. Next, the obtained laminate was vacuum-laminated with an aluminum laminate film to obtain a bipolar all-solid-state lithium-ion battery.
Next, the obtained all-solid-state lithium-ion battery was charged to a charge termination potential of 4.5 V at a current density of 65 μA / cm 2 at 25 ° C., and then discharged at a current density of 65 μA / cm 2. Charging and discharging were performed 35 times or more under the condition of discharging to 2.0 V.
Here, when the first discharge capacity is 100%, the 20th discharge capacity is the discharge capacity change rate [%], the one with the discharge capacity change rate of 100% is ⊚, and the discharge capacity change rate is 80% or more. Those with less than 100% were evaluated as ◯, and those with a discharge capacity change rate of less than 80% were evaluated as x.

[2]材料
つぎに、以下の実施例、比較例において使用した材料について説明する。
[2] Materials Next, the materials used in the following Examples and Comparative Examples will be described.

(1)正極活物質(Li14MoS
アルゴン雰囲気下で、Al製ポットに、MoS(和光純薬工業社製、4.7mmol)と、LiS(シグマアルドリッチジャパン社製、32.5mmol)と、を秤量して加え、さらにZrOボールを入れ、Al製ポットを密閉した。
次いで、Al製ポットを、ボールミル回転台に乗せ120rpmで、4日間処理を行い、混合物を得た。
得られたLi−Mo−S化合物は乳鉢により粉砕し、目開き43μmの篩により分級してLi−Mo−S化合物を得た。
Moの含有量に対するLiの含有量のモル比(Li/Mo)は14であり、Moの含有量に対するSの含有量のモル比(S/Mo)は9であった。
(1) Positive electrode active material (Li 14 MoS 9 )
In an argon atmosphere , add MoS 2 (4.7 mmol manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and Li 2 S (32.5 mmol manufactured by Sigma-Aldrich Japan Co., Ltd.) to a pot made of Al 2 O 3 by weighing. , Further, a ZrO 2 ball was put in, and the Al 2 O 3 pot was sealed.
Next, the Al 2 O 3 pot was placed on a ball mill rotary table and treated at 120 rpm for 4 days to obtain a mixture.
The obtained Li-Mo-S compound was pulverized in a mortar and classified by a sieve having a mesh size of 43 μm to obtain a Li-Mo-S compound.
The molar ratio of Li content to Mo content (Li / Mo) was 14, and the molar ratio of S content to Mo content (S / Mo) was 9.

(2)多孔体
多孔体としては、ナイロンメッシュクロス(田中三次郎商店社製13XX‐100、厚み105μm、空隙率36%、目開き100μm)を用いた。
(2) Porous body As the porous body, nylon mesh cloth (13XX-100 manufactured by Sanjiro Tanaka Shoten Co., Ltd., thickness 105 μm, porosity 36%, opening 100 μm) was used.

<実施例1>
(1)硫化物系無機固体電解質材料の作製
硫化物系無機固体電解質材料であるLiS−P材料を以下の手順で作製した。
原料には、LiS(シグマアルドリッチジャパン製、純度99.9%)、P(関東化学製試薬)を使用した。LiNは、以下の手順で作製した。
まず、窒素雰囲気のグローブボックス中で、Li箔(本城金属社製、純度99.8%、厚み0.5mm)にステンレス製の剣山を使用しφ1mm以下の穴を多数開けた。Li箔は穴の部分から黒紫色に変化し始め、そのまま、常温で24時間放置することでLi箔すべてが黒紫色のLiNに変化した。LiNは、メノウ乳鉢で粉砕後、ステンレス製篩で篩い分けし、75μm以下の粉末を回収し無機固体電解質材料の原料とした。
つづいて、アルゴングローブボックス中で各原料をLiS:P:LiN=67.5:22.5:10.0(モル%)になるように精秤し、これら粉末を20分間メノウ乳鉢で混合した。次いで、混合粉末2gを秤量し、φ10mmのジルコニア製ボール500gとともに、遊星ボールミル(フリッチュ社製、P−7)にて100rpmで1時間混合粉砕した。次いで、400rpmで15時間混合粉砕して、Li1112組成のLiS−P材料を得た。得られたLi1112組成のLiS−P材料を、精製したアルゴンガスが充満されたステンレス製グローブボックス中で、ナイロン製メッシュ(目開き100μm)で篩に掛け、粒子状の無機固体電解質材料(Li1112)を得た。なお、前述したナノインデーテンション法による弾性率の測定におけるプレス成型は、無機固体電解質材料をステンレス製グローブボックス内から取り出さずに、このステンレス製グローブボックス内でおこなった。得られた粒子状の無機固体電解質材料(Li1112)について各評価をおこなった。得られた結果を表1に示す。
<Example 1>
(1) Preparation of Sulfide-based Inorganic Solid Electrolyte Material A Li 2 SP 2 S 5 material, which is a sulfide-based inorganic solid electrolyte material, was prepared by the following procedure.
As raw materials, Li 2 S (manufactured by Sigma-Aldrich Japan, purity 99.9%) and P 2 S 5 (reagent manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) were used. Li 3 N was prepared by the following procedure.
First, in a glove box with a nitrogen atmosphere, a stainless steel swordsman was used for Li foil (manufactured by Honjo Metal Co., Ltd., purity 99.8%, thickness 0.5 mm) to make many holes of φ1 mm or less. The Li foil began to change to black-purple from the hole portion, and when left as it was at room temperature for 24 hours, all of the Li foil changed to black-purple Li 3 N. Li 3 N was pulverized in an agate mortar and then sieved with a stainless steel sieve, and a powder of 75 μm or less was recovered and used as a raw material for an inorganic solid electrolyte material.
Next, each raw material was precisely weighed in an argon glove box so that Li 2 S: P 2 S 5 : Li 3 N = 67.5: 22.5: 10.0 (mol%), and these powders were added. Mix in agate mortar for 20 minutes. Next, 2 g of the mixed powder was weighed and mixed and pulverized at 100 rpm for 1 hour with a planetary ball mill (Fritsch, P-7) together with 500 g of zirconia balls having a diameter of 10 mm. Then, the mixture was mixed and pulverized at 400 rpm for 15 hours to obtain a Li 2 SP 2 S 5 material having a Li 11 P 3 S 12 composition. The obtained Li 2 SP 2 S 5 material having a composition of Li 11 P 3 S 12 is sieved with a nylon mesh (opening 100 μm) in a stainless glove box filled with purified argon gas. A particulate inorganic solid electrolyte material (Li 11 P 3 S 12 ) was obtained. The press molding in the measurement of the elastic modulus by the nanointention method described above was performed in the stainless steel glove box without taking out the inorganic solid electrolyte material from the stainless steel glove box. Each evaluation was performed on the obtained particulate inorganic solid electrolyte material (Li 11 P 3 S 12). The results obtained are shown in Table 1.

(2)固体電解質シートの作製
ナイロンメッシュクロスの一方の面に、厚み75μmのスペーサ(厚み60μmのマスキングテープと厚み15μmのベースレス両面テープ)を介してポリエチレンテレフタレート(PET)板を貼り付けたものを作製した。なお、ナイロンメッシュクロスには25mm×25mm以外の部分の開口部を樹脂で充填し、粉末が25mm×25mmのみを通過できるようにしておいた。
次いで、ナイロンメッシュクロスとPET板の間に設けた空間部(スペーサにより確保した空間)と、ナイロンメッシュクロスの開口部(空隙)に、スキージを使用して粒子状の無機固体電解質材料(Li1112)を充填した。
次いで、粒子状の無機固体電解質材料が充填されたナイロンメッシュクロスを反転してプレス金型の上に設置し、PET板を木槌で叩き、振動させることでプレス金型のキャビティ表面上に無機固体電解質材料を篩い落とすことにより、プレス金型のキャビティ表面上に無機固体電解質材料を膜状に堆積させた。ここで、無機固体電解質材料はプレス金型のキャビティ(25mm×25mm)に均一な厚みで膜状に堆積した。
次いで、油圧平板プレスを使用して、320MPaでプレスすることで固体電解質シートを得た。得られた固体電解質シートについて電池特性評価をおこなった。得られた結果を表1に示す。
(2) Preparation of solid electrolyte sheet A polyethylene terephthalate (PET) plate is attached to one surface of a nylon mesh cloth via a spacer with a thickness of 75 μm (masking tape with a thickness of 60 μm and baseless double-sided tape with a thickness of 15 μm). Was produced. The nylon mesh cloth was filled with a resin at openings other than 25 mm × 25 mm so that the powder could pass through only 25 mm × 25 mm.
Next, a particulate inorganic solid electrolyte material (Li 11 P 3 ) is used in the space provided between the nylon mesh cloth and the PET plate (the space secured by the spacer) and the opening (void) of the nylon mesh cloth using a squeegee. S 12 ) was filled.
Next, the nylon mesh cloth filled with the particulate inorganic solid electrolyte material is inverted and placed on the press die, and the PET plate is beaten with a wooden mallet and vibrated to be inorganic on the cavity surface of the press die. By sieving off the solid electrolyte material, the inorganic solid electrolyte material was deposited in the form of a film on the cavity surface of the press die. Here, the inorganic solid electrolyte material was deposited in a film shape with a uniform thickness in the cavity (25 mm × 25 mm) of the press die.
Then, a solid electrolyte sheet was obtained by pressing at 320 MPa using a hydraulic flat plate press. The battery characteristics of the obtained solid electrolyte sheet were evaluated. The results obtained are shown in Table 1.

<実施例2〜7>
また、Li1112組成のLiS−P材料の作製方法に準じた方法により、表1に記載の組成を有する粒子状の無機固体電解質材料をそれぞれ得た。得られた粒子状の無機固体電解質材料について各評価をおこなった。得られた結果を表1にそれぞれ示す。
また、無機固体電解質材料の種類を表1に示す無機固体電解質材料とした以外は、実施例1と同様の方法で固体電解質シートをそれぞれ作製し、電池特性評価をそれぞれおこなった。得られた結果を表1にそれぞれ示す。
<Examples 2 to 7>
Further, a particulate inorganic solid electrolyte material having the composition shown in Table 1 was obtained by a method according to the method for producing the Li 2 SP 2 S 5 material having the composition of Li 11 P 3 S 12. Each evaluation was performed on the obtained particulate inorganic solid electrolyte material. The results obtained are shown in Table 1.
Further, solid electrolyte sheets were prepared in the same manner as in Example 1 except that the types of the inorganic solid electrolyte materials were the inorganic solid electrolyte materials shown in Table 1, and the battery characteristics were evaluated respectively. The results obtained are shown in Table 1.

<比較例1>
ナイロン製メッシュ(目開き100μm)で篩に掛ける操作をおこなわなかった以外は実施例1と同様の方法で粒子状の無機固体電解質材料および固体電解質シートを作製し、各評価をそれぞれおこなった。得られた結果を表2に示す。
<Comparative example 1>
Particulate inorganic solid electrolyte materials and solid electrolyte sheets were prepared in the same manner as in Example 1 except that the operation of sieving with a nylon mesh (opening 100 μm) was not performed, and each evaluation was performed. The results obtained are shown in Table 2.

<比較例2〜7>
ナイロン製メッシュ(目開き100μm)で篩に掛ける操作をおこなわなかった以外は、実施例2〜7と同様の方法で粒子状の無機固体電解質材料をそれぞれ作製し、各評価をそれぞれおこなった。得られた結果を表2にそれぞれ示す。
また、無機固体電解質材料の種類を表2に示す無機固体電解質材料とした以外は、実施例1と同様の方法で固体電解質シートをそれぞれ作製し、各評価をそれぞれおこなった。得られた結果を表2にそれぞれ示す。
<Comparative Examples 2 to 7>
Particulate inorganic solid electrolyte materials were prepared in the same manner as in Examples 2 to 7 except that the operation of sieving with a nylon mesh (opening 100 μm) was not performed, and each evaluation was performed. The results obtained are shown in Table 2.
In addition, solid electrolyte sheets were prepared in the same manner as in Example 1 except that the type of the inorganic solid electrolyte material was the inorganic solid electrolyte material shown in Table 2, and each evaluation was performed. The results obtained are shown in Table 2.

Figure 0006933442
Figure 0006933442

Figure 0006933442
Figure 0006933442

実施例で得られた固体電解質シートを用いた全固体型リチウムイオン電池は、比較例で得られた固体電解質シートを用いた全固体型リチウムイオン電池に比べて、電池特性に優れていた。
以上から、本実施形態に係る無機固体電解質材料および固体電解質シートによれば、電池特性に優れる全固体型リチウムイオン電池が得られることが確認できた。
以下、参考形態の例を付記する。
1.
リチウムイオン伝導性を有する無機固体電解質材料であって、
当該無機固体電解質材料を500MPaで10分間プレス成型することにより得られる加圧成形体のナノインデーテンション法による弾性率が0.5×10 Pa以上である無機固体電解質材料。
2.
1.に記載の無機固体電解質材料において、
硫化物系無機固体電解質材料を含む無機固体電解質材料。
3.
2.に記載の無機固体電解質材料において、
前記硫化物系無機固体電解質材料は構成元素として、Li、P、およびSを含む無機固体電解質材料。
4.
3.に記載の無機固体電解質材料において、
前記硫化物系無機固体電解質材料中の前記Pの含有量に対する前記Liの含有量のモル比(Li/P)が1.0以上10.0以下であり、前記Pの含有量に対する前記Sの含有量のモル比(S/P)が1.0以上10.0以下である無機固体電解質材料。
5.
1.乃至4.いずれか一つに記載の無機固体電解質材料において、
当該無機固体電解質材料は粒子状であり、
レーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における、前記無機固体電解質材料の平均粒子径d 50 に対する粒子径d 90 の比(d 90 /d 50 )が2.5以下である無機固体電解質材料。
6.
5.に記載の無機固体電解質材料において、
前記無機固体電解質材料の平均粒子径d 50 が1μm以上40μm以下である無機固体電解質材料。
7.
1.乃至6.いずれか一つに記載の無機固体電解質材料を主成分として含む固体電解質シート。
8.
リチウムイオン伝導性を有する無機固体電解質材料を主成分として含む固体電解質シートであって、
ナノインデーテンション法による弾性率が0.5×10 Pa以上である固体電解質シート。
9.
8.に記載の固体電解質シートにおいて、
前記無機固体電解質材料が硫化物系無機固体電解質材料を含む固体電解質シート。
10.
9.に記載の固体電解質シートにおいて、
前記硫化物系無機固体電解質材料は構成元素として、Li、P、およびSを含む固体電解質シート。
11.
10.に記載の固体電解質シートにおいて、
前記硫化物系無機固体電解質材料中の前記Pの含有量に対する前記Liの含有量のモル比(Li/P)が1.0以上10.0以下であり、前記Pの含有量に対する前記Sの含有量のモル比(S/P)が1.0以上10.0以下である固体電解質シート。
12.
7.乃至11.いずれか一つに記載の固体電解質シートにおいて、
粒子状の前記無機固体電解質材料の加圧成形体である固体電解質シート。
13.
7.乃至12.いずれか一つに記載の固体電解質シートにおいて、
当該固体電解質シート中のバインダー樹脂の含有量が、前記固体電解質シートの全体を100質量%としたとき、0.5質量%未満である固体電解質シート。
14.
7.乃至13.いずれか一つに記載の固体電解質シートにおいて、
当該固体電解質シート中の前記無機固体電解質材料の含有量が、前記固体電解質シートの全体を100質量%としたとき、98質量%以上である固体電解質シート。
15.
7.乃至14.いずれか一つに記載の固体電解質シートにおいて、
当該固体電解質シートの平均厚みが5μm以上500μm以下である固体電解質シート。
16.
7.乃至15.いずれか一つに記載の固体電解質シートにおいて、
全固体型リチウムイオン電池を構成する固体電解質層に用いられる固体電解質シート。
17.
正極層と、固体電解質層と、負極層とがこの順番に積層された全固体型リチウムイオン電池であって、
前記固体電解質層が、7.乃至16.いずれか一つに記載の固体電解質シートにより構成されたものである全固体型リチウムイオン電池。
The all-solid-state lithium-ion battery using the solid-state electrolyte sheet obtained in the examples was superior in battery characteristics to the all-solid-state lithium-ion battery using the solid-state electrolyte sheet obtained in the comparative example.
From the above, it was confirmed that the all-solid-state lithium-ion battery having excellent battery characteristics can be obtained according to the inorganic solid electrolyte material and the solid electrolyte sheet according to the present embodiment.
Hereinafter, an example of the reference form will be added.
1. 1.
An inorganic solid electrolyte material having lithium ion conductivity.
Inorganic solid electrolyte material elastic modulus is 0.5 × 10 9 Pa or more by nano-Day tension method of pressed compact obtained by the inorganic solid press 10 minutes molding an electrolyte material 500 MPa.
2.
1. 1. In the inorganic solid electrolyte material described in
Inorganic solid electrolyte material including sulfide-based inorganic solid electrolyte material.
3. 3.
2. In the inorganic solid electrolyte material described in
The sulfide-based inorganic solid electrolyte material is an inorganic solid electrolyte material containing Li, P, and S as constituent elements.
4.
3. 3. In the inorganic solid electrolyte material described in
The molar ratio (Li / P) of the Li content to the P content in the sulfide-based inorganic solid electrolyte material is 1.0 or more and 10.0 or less, and the S of the S with respect to the P content. An inorganic solid electrolyte material having a molar ratio (S / P) of 1.0 or more and 10.0 or less.
5.
1. 1. To 4. In the inorganic solid electrolyte material described in any one of them,
The inorganic solid electrolyte material is in the form of particles and is in the form of particles.
Inorganic solid electrolyte in which the ratio (d 90 / d 50 ) of the particle size d 90 to the average particle size d 50 of the inorganic solid electrolyte material in the weight-based particle size distribution measured by the laser diffraction / scattering type particle size distribution measurement method is 2.5 or less. material.
6.
5. In the inorganic solid electrolyte material described in
An inorganic solid electrolyte material having an average particle diameter d 50 of the inorganic solid electrolyte material of 1 μm or more and 40 μm or less.
7.
1. 1. To 6. A solid electrolyte sheet containing the inorganic solid electrolyte material according to any one as a main component.
8.
A solid electrolyte sheet containing an inorganic solid electrolyte material having lithium ion conductivity as a main component.
The solid electrolyte sheet modulus by nano-Day tension method is 0.5 × 10 9 Pa or more.
9.
8. In the solid electrolyte sheet described in
A solid electrolyte sheet in which the inorganic solid electrolyte material contains a sulfide-based inorganic solid electrolyte material.
10.
9. In the solid electrolyte sheet described in
The sulfide-based inorganic solid electrolyte material is a solid electrolyte sheet containing Li, P, and S as constituent elements.
11.
10. In the solid electrolyte sheet described in
The molar ratio (Li / P) of the Li content to the P content in the sulfide-based inorganic solid electrolyte material is 1.0 or more and 10.0 or less, and the S of the S with respect to the P content. A solid electrolyte sheet having a molar ratio (S / P) of 1.0 or more and 10.0 or less.
12.
7. To 11. In the solid electrolyte sheet according to any one,
A solid electrolyte sheet which is a pressure-molded body of the inorganic solid electrolyte material in the form of particles.
13.
7. To 12. In the solid electrolyte sheet according to any one,
A solid electrolyte sheet in which the content of the binder resin in the solid electrolyte sheet is less than 0.5% by mass when the total content of the solid electrolyte sheet is 100% by mass.
14.
7. To 13. In the solid electrolyte sheet according to any one,
A solid electrolyte sheet in which the content of the inorganic solid electrolyte material in the solid electrolyte sheet is 98% by mass or more when the total content of the solid electrolyte sheet is 100% by mass.
15.
7. To 14. In the solid electrolyte sheet according to any one,
A solid electrolyte sheet having an average thickness of 5 μm or more and 500 μm or less.
16.
7. To 15. In the solid electrolyte sheet according to any one,
A solid electrolyte sheet used for the solid electrolyte layer that constitutes an all-solid-state lithium-ion battery.
17.
An all-solid-state lithium-ion battery in which a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode layer are laminated in this order.
The solid electrolyte layer is 7. To 16. An all-solid-state lithium-ion battery composed of the solid electrolyte sheet according to any one of them.

200 全固体型リチウムイオン電池
210 正極層
220 負極層
230 固体電解質層
200 All-solid-state lithium-ion battery 210 Positive electrode layer 220 Negative electrode layer 230 Solid electrolyte layer

Claims (8)

リチウムイオン伝導性を有する無機固体電解質材料であって、
当該無機固体電解質材料を500MPaで10分間プレス成型することにより得られる加圧成形体のナノインデーテンション法による弾性率が0.5×10Pa以上1.0×1012Pa以下であり、
前記無機固体電解質材料は、構成元素としてLi、P、およびSを含む硫化物系無機固体電解質材料を含み、
前記硫化物系無機固体電解質材料中の前記Pの含有量に対する前記Liの含有量のモル比(Li/P)が1.0以上10.0以下であり、前記Pの含有量に対する前記Sの含有量のモル比(S/P)が1.0以上10.0以下であり、
当該無機固体電解質材料は粒子状であり、
レーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における、前記無機固体電解質材料の平均粒子径d50に対する粒子径d90の比(d90/d50)が2.2以下であり、
前記平均粒子径d 50 が2μm以上40μm以下である、無機固体電解質材料。
An inorganic solid electrolyte material having lithium ion conductivity.
The elastic modulus of the pressure-formed body obtained by press-molding the inorganic solid electrolyte material at 500 MPa for 10 minutes by the nanointention method is 0.5 × 10 9 Pa or more and 1.0 × 10 12 Pa or less.
The inorganic solid electrolyte material contains a sulfide-based inorganic solid electrolyte material containing Li, P, and S as constituent elements.
The molar ratio (Li / P) of the Li content to the P content in the sulfide-based inorganic solid electrolyte material is 1.0 or more and 10.0 or less, and the S of the S with respect to the P content. The molar ratio (S / P) of the content is 1.0 or more and 10.0 or less.
The inorganic solid electrolyte material is in the form of particles and is in the form of particles.
In weight particle size distribution by a laser diffraction scattering particle size distribution measuring method, the ratio (d 90 / d 50) of particle diameter d 90 for the mean particle size d 50 of the inorganic solid electrolyte material Ri der 2.2 or less,
An inorganic solid electrolyte material having an average particle diameter d 50 of 2 μm or more and 40 μm or less.
請求項1に記載の無機固体電解質材料を含む固体電解質シート。 A solid electrolyte sheet containing the inorganic solid electrolyte material according to claim 1. リチウムイオン伝導性を有する無機固体電解質材料を含む固体電解質シートであって、
ナノインデーテンション法による弾性率が0.5×10Pa以上1.0×1012Pa以下であり、
前記無機固体電解質材料が、構成元素としてLi、P、およびSを含む硫化物系無機固体電解質材料を含み、
前記硫化物系無機固体電解質材料中の前記Pの含有量に対する前記Liの含有量のモル比(Li/P)が1.0以上10.0以下であり、前記Pの含有量に対する前記Sの含有量のモル比(S/P)が1.0以上10.0以下であり、
粒子状の前記無機固体電解質材料の加圧成形体であり、
レーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における、前記無機固体電解質材料の平均粒子径d50に対する粒子径d90の比(d90/d50)が2.2以下であり、
前記平均粒子径d 50 が2μm以上40μm以下である、固体電解質シート。
A solid electrolyte sheet containing an inorganic solid electrolyte material having lithium ion conductivity.
The elastic modulus by the nanointention method is 0.5 × 10 9 Pa or more and 1.0 × 10 12 Pa or less.
The inorganic solid electrolyte material contains a sulfide-based inorganic solid electrolyte material containing Li, P, and S as constituent elements.
The molar ratio (Li / P) of the Li content to the P content in the sulfide-based inorganic solid electrolyte material is 1.0 or more and 10.0 or less, and the S of the S with respect to the P content. The molar ratio (S / P) of the content is 1.0 or more and 10.0 or less.
It is a pressure-molded article of the inorganic solid electrolyte material in the form of particles.
In weight particle size distribution by a laser diffraction scattering particle size distribution measuring method, the ratio (d 90 / d 50) of particle diameter d 90 for the mean particle size d 50 of the inorganic solid electrolyte material Ri der 2.2 or less,
A solid electrolyte sheet having an average particle diameter d 50 of 2 μm or more and 40 μm or less.
請求項3に記載の固体電解質シートにおいて、
当該固体電解質シート中のバインダー樹脂の含有量が、前記固体電解質シートの全体を100質量%としたとき、0.5質量%未満である固体電解質シート。
In the solid electrolyte sheet according to claim 3,
A solid electrolyte sheet in which the content of the binder resin in the solid electrolyte sheet is less than 0.5% by mass when the total content of the solid electrolyte sheet is 100% by mass.
請求項3または4に記載の固体電解質シートにおいて、
当該固体電解質シート中の前記無機固体電解質材料の含有量が、前記固体電解質シートの全体を100質量%としたとき、98質量%以上である固体電解質シート。
In the solid electrolyte sheet according to claim 3 or 4.
A solid electrolyte sheet in which the content of the inorganic solid electrolyte material in the solid electrolyte sheet is 98% by mass or more when the total content of the solid electrolyte sheet is 100% by mass.
請求項3乃至いずれか一項に記載の固体電解質シートにおいて、
当該固体電解質シートの平均厚みが5μm以上500μm以下である固体電解質シート。
In the solid electrolyte sheet according to any one of claims 3 to 5,
A solid electrolyte sheet having an average thickness of 5 μm or more and 500 μm or less.
請求項3乃至いずれか一項に記載の固体電解質シートにおいて、
全固体型リチウムイオン電池を構成する固体電解質層に用いられる固体電解質シート。
In the solid electrolyte sheet according to any one of claims 3 to 6.
A solid electrolyte sheet used for the solid electrolyte layer that constitutes an all-solid-state lithium-ion battery.
正極層と、固体電解質層と、負極層とがこの順番に積層された全固体型リチウムイオン電池であって、
前記固体電解質層が、請求項3乃至いずれか一項に記載の固体電解質シートにより構成されたものである全固体型リチウムイオン電池。
An all-solid-state lithium-ion battery in which a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode layer are laminated in this order.
An all-solid-state lithium-ion battery in which the solid electrolyte layer is formed of the solid electrolyte sheet according to any one of claims 3 to 7.
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