JP6944113B2 - Positive electrode material and its manufacturing method, and battery and its manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、正極材料及びその製造方法、並びに電池及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a positive electrode material and a method for producing the same, and a battery and a method for producing the same.

太陽光エネルギー、振動エネルギー、人及び動物の体温などの微小なエネルギーから発電した電気を蓄え、センサー、無線発信電力などに利用する環境発電技術には、あらゆる地球環境下において安全で信頼性の高い二次電池が必要である。 Energy harvesting technology that stores electricity generated from minute energies such as solar energy, vibration energy, and body temperature of humans and animals and uses it for sensors, wireless transmission power, etc. is safe and reliable in all global environments. A secondary battery is required.

現在、広く利用されている有機溶媒溶液を用いた液系電池では、サイクルを重ねると正極活物質が劣化し、電池容量低下が起こることが懸念される。また、前記液系電池では、デンドライト形成による電池短絡によって電池内の有機電解液に引火し、発火することが懸念される。 In a liquid-based battery using an organic solvent solution that is widely used at present, there is a concern that the positive electrode active material deteriorates as the cycle is repeated, resulting in a decrease in battery capacity. Further, in the liquid-based battery, there is a concern that the organic electrolytic solution in the battery may ignite and ignite due to a short circuit of the battery due to the formation of dendrites.

そこで、近年、構成材料をすべて固体にした全固体電池が注目されている。全固体電池は液漏れや発火などの恐れもなくサイクル特性も優れ、形状の自由度が高いことが利点である。 Therefore, in recent years, an all-solid-state battery in which all the constituent materials are solid has been attracting attention. The all-solid-state battery has the advantages of excellent cycle characteristics without fear of liquid leakage or ignition, and a high degree of freedom in shape.

全固体リチウム二次電池に用いられる固体電解質、即ち、リチウムイオン導電体としては、例えば、以下のものが知られている(例えば、非特許文献1〜3参照)。硫化物を基本とした硫化物系の固体電解質としては、LiS−B系(LiBS)、LiS−P系(Li11、LiPS、Liなど)、(Li4−XGe1−X)系などが知られている。
しかしながら、硫化物系の固体電解質は、大気中に暴露した場合、空気中の水分と直ちに反応し、毒性の高い硫化水素(HS)が発生する。このため、硫化物系の固体電解質を用いた電池は安全性に問題がある。
As the solid electrolyte used in the all-solid-state lithium secondary battery, that is, the lithium ion conductor, for example, the following are known (see, for example, Non-Patent Documents 1 to 3). Sulfide-based solid electrolytes based on sulfide include Li 2 SB 2 S 3 series (Li 3 BS 3 ), Li 2 SP 2 S 5 series (Li 7 P 3 S 11 and Li 3). PS 4 , Li 8 P 2 S 6 and the like), (Li 4-X Ge 1-X P X S 4 ) and the like are known.
However, the solid electrolyte of sulfide system, when exposed to the atmosphere, immediately reacts with moisture in the air, highly toxic hydrogen sulfide (H 2 S) is generated. Therefore, a battery using a sulfide-based solid electrolyte has a problem in safety.

そこで、大気中で加水分解することなく安定で、大気中に暴露された場合においても硫化水素が発生しない、安全性に問題のない酸化物を基本とした酸化物系の固体電解質が提案されている。酸化物系の固体電解質としては、LLTO(ペロブスカイト)、LAGP(NASICON)、LLZ(ガーネット)、LiPO−LiSiO(LISICON)などが知られている(例えば、特許文献1〜2参照)。
しかし、これらの酸化物系固体電解質は、電池作製工程において、高温により焼結(一体焼結)させる工程が必要である。焼結させる工程とは、負極/固体電解質/正極のそれぞれの粉体材料を積層して、約1,000℃で焼結して、これら粉体の粒界接続を行う工程である。このような高温で焼成し、焼結させると、電極活物質と固体電解質間で(例えばLiCoOとLAGPの界面)熱分解や拡散が起こり、高抵抗層が生成され電極全体が作用しなくなる問題がある。
このため、高温焼結させずに作製できる電池、及びそれに用いられる正極材料が求められている。
Therefore, an oxide-based solid electrolyte based on an oxide that is stable without hydrolysis in the atmosphere, does not generate hydrogen sulfide even when exposed to the atmosphere, and has no safety problem has been proposed. There is. As the oxide-based solid electrolyte, LLTO (perovskite), LAGP (NASICON), LLZ (garnet), Li 3 PO 4- Li 4 SiO 4 (LISION) and the like are known (for example, Patent Documents 1 and 2). reference).
However, these oxide-based solid electrolytes require a step of sintering (integrally sintering) at a high temperature in the battery manufacturing process. The step of sintering is a step of laminating each powder material of the negative electrode / solid electrolyte / positive electrode, sintering at about 1,000 ° C., and connecting the grain boundaries of these powders. When firing and sintering at such a high temperature, thermal decomposition and diffusion occur between the electrode active material and the solid electrolyte (for example , the interface between LiCoO 2 and LAGP), a high resistance layer is formed, and the entire electrode does not work. There is.
Therefore, there is a demand for a battery that can be manufactured without high-temperature sintering and a positive electrode material used for the battery.

特開2015−176854号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-176854 特開2013−37992号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-37792

N. Kamaya, K. Homma, et al., (2011), Nat Mater, 10(9), 682−686N. Kamaya, K.K. Homma, et al. , (2011), Nat Mater, 10 (9), 682-686 K. Homma, T. Yamamoto, et al., (2013), ECS Transactions, 50(26), 307−314K. Homma, T.M. Yamamoto, et al. , (2013), ECS Transitions, 50 (26), 307-314 M. Tatsumisago, R. Takano, et al. (2014), Journal of Power Sources, 270(0), 603−607M. Tassumisago, R.M. Takano, et al. (2014), Journal of Power Sources, 270 (0), 603-607

本発明は、高温処理を要せずに作製できる電池、及びそれに用いることのできる正極材料、並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a battery that can be manufactured without requiring high temperature treatment, a positive electrode material that can be used for the battery, and a method for manufacturing the same.

前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
1つの態様では、正極材料は、
Li、Co、P、及びOを含有する正極活物質を含有する正極活物質部位と、前記正極活物質部位の表面の少なくとも一部を被覆している被覆部位と、を有し、
前記被覆部位が、Li、及びCoを含有し、
前記正極活物質部位及び前記被覆部位についてEDS元素分析を行った際の、前記被覆部位のCoと前記正極活物質部位のCoとの原子比(被覆部位のCo/正極活物質部位のCo)が、0.37〜0.44である。
The means for solving the above-mentioned problems are as follows. That is,
In one embodiment, the positive electrode material is
It has a positive electrode active material moiety containing a positive electrode active material containing Li, Co, P, and O, and a coating moiety that covers at least a part of the surface of the positive electrode active material moiety.
The coating site contains Li and Co,
When EDS elemental analysis was performed on the positive electrode active material portion and the coating portion, the atomic ratio of Co in the coating portion to Co in the positive electrode active material portion (Co in the coating portion / Co in the positive electrode active material portion) was , 0.37 to 0.44.

また、1つの態様では、正極材料の製造方法は、
Li、Co、P、及びOを含有する正極活物質を含有する正極活物質部位と、前記正極活物質部位の表面の少なくとも一部を被覆し、Li、及びCoを含有する被覆部位と、を有し、
前記正極活物質部位及び前記被覆部位についてEDS元素分析を行った際の、前記被覆部位のCoと前記正極活物質部位のCoとの原子比(被覆部位のCo/正極活物質部位のCo)が、0.37〜0.44である正極材料の製造方法であって、
前記正極活物質部位の表面の少なくとも一部に、Liを含有する固体電解質を被覆し、前記固体電解質に前記正極活物質部位からCoを移動させて、前記被覆部位を形成する工程と、を含む。
Further, in one embodiment, the method for producing the positive electrode material is
A positive electrode active material moiety containing a positive electrode active material containing Li, Co, P, and O, and a coated moiety containing at least a part of the surface of the positive electrode active material moiety and containing Li and Co. Have and
When EDS elemental analysis was performed on the positive electrode active material portion and the coating portion, the atomic ratio of Co in the coating portion to Co in the positive electrode active material portion (Co in the coating portion / Co in the positive electrode active material portion) was , 0.37 to 0.44, which is a method for producing a positive electrode material.
A step of coating at least a part of the surface of the positive electrode active material portion with a solid electrolyte containing Li and moving Co from the positive electrode active material portion to the solid electrolyte to form the coated portion is included. ..

また、1つの態様では、電池は、
負極と、
Liを含有する固体電解質を含有する固体電解質層と、
Li、Co、P、及びOを含有する正極活物質を含有する正極活物質部位と、前記正極活物質部位の表面の少なくとも一部を被覆し、Li、及びCoを含有する被覆部位と、を有し、前記正極活物質部位及び前記被覆部位についてEDS元素分析を行った際の、前記被覆部位のCoと前記正極活物質部位のCoとの原子比(被覆部位のCo/正極活物質部位のCo)が、0.37〜0.44である正極材料を含有する正極と、
を有する。
Also, in one aspect, the battery
With the negative electrode
A solid electrolyte layer containing a solid electrolyte containing Li and a solid electrolyte layer
A positive electrode active material moiety containing a positive electrode active material containing Li, Co, P, and O, and a coating moiety that covers at least a part of the surface of the positive electrode active material moiety and contains Li and Co. When the EDS element analysis is performed on the positive electrode active material portion and the coating portion, the atomic ratio of Co of the coating portion to Co of the positive electrode active material portion (Co of the coating portion / positive electrode active material portion). A positive electrode containing a positive electrode material having a Co) of 0.37 to 0.44,
Have.

また、1つの態様では、電池の製造方法は、
負極と、
Liを含有する固体電解質を含有する固体電解質層と、
Li、Co、P、及びOを含有する正極活物質を含有する正極活物質部位と、前記正極活物質部位の表面の少なくとも一部を被覆し、Li、及びCoを含有する被覆部位と、を有し、前記正極活物質部位及び前記被覆部位についてEDS元素分析を行った際の、前記被覆部位のCoと前記正極活物質部位のCoとの原子比(被覆部位のCo/正極活物質部位のCo)が、0.37〜0.44である正極材料を含有する正極と、
を有する電池、を製造する電池の製造方法であって、
前記固体電解質層と、前記正極における前記正極材料とを圧着する圧着工程を含む。
Moreover, in one embodiment, the method of manufacturing the battery is
With the negative electrode
A solid electrolyte layer containing a solid electrolyte containing Li and a solid electrolyte layer
A positive electrode active material moiety containing a positive electrode active material containing Li, Co, P, and O, and a coating moiety that covers at least a part of the surface of the positive electrode active material moiety and contains Li and Co. When the EDS element analysis is performed on the positive electrode active material portion and the coating portion, the atomic ratio of Co of the coating portion to Co of the positive electrode active material portion (Co of the coating portion / positive electrode active material portion). A positive electrode containing a positive electrode material having a Co) of 0.37 to 0.44,
A method of manufacturing a battery, which is a method of manufacturing a battery.
The crimping step of crimping the solid electrolyte layer and the positive electrode material in the positive electrode is included.

1つの側面として、高温処理を要せずに作製できる電池を提供できる。
また、1つの側面として、高温処理を要せずに作製できる電池に用いることのできる正極材料を提供できる。
また、1つの側面として、高温処理を要せずに作製できる電池に用いることのできる正極材料の製造方法を提供できる。
また、1つの側面として、高温処理を要せずに作製できる電池の製造方法を提供できる。
As one aspect, it is possible to provide a battery that can be manufactured without requiring high temperature treatment.
Further, as one aspect, it is possible to provide a positive electrode material that can be used for a battery that can be manufactured without requiring high temperature treatment.
Further, as one aspect, it is possible to provide a method for producing a positive electrode material that can be used for a battery that can be produced without requiring high temperature treatment.
Further, as one aspect, it is possible to provide a method for manufacturing a battery that can be manufactured without requiring high temperature treatment.

図1は、正極材料の一例を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a positive electrode material. 図2は、正極材料の製造方法を説明するための概略図である。FIG. 2 is a schematic view for explaining a method for producing a positive electrode material. 図3は、電池の一例を示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a battery. 図4は、実施例2の充放電曲線である。FIG. 4 is a charge / discharge curve of the second embodiment. 図5は、実施例2の断面のTEM像、及び元素分析(EDS)結果である。FIG. 5 shows a TEM image of a cross section of Example 2 and an elemental analysis (EDS) result. 図6は、実施例2における3回目の充放電後の引張試験の結果である。FIG. 6 shows the results of the tensile test after the third charge / discharge in Example 2.

(正極材料)
開示の正極材料は、正極活物質部位と、被覆部位と、を有する。
被覆部位は、正極活物質部位の表面の少なくとも一部を被覆している。
被覆部位と、正極活物質部位の境界(界面)は、明瞭であっても不明瞭であってもよい。
(Positive electrode material)
The disclosed positive electrode material has a positive electrode active material portion and a coating portion.
The coated portion covers at least a part of the surface of the positive electrode active material portion.
The boundary (interface) between the coated portion and the positive electrode active material portion may be clear or unclear.

<正極活物質部位>
正極活物質部位は、正極材料において、正極活物質が存在する部位を意味する。
正極活物質部位は、Li、Co、P、及びOを含有する正極活物質を含有する。
正極活物質としては、Li、Co、P、及びOを含有していれば、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、リチウム含有複合酸化物などが挙げられる。リチウム含有複合酸化物としては、リチウムと他の金属とを含有する複合酸化物であれば、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、LiCoPO、LiCoP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、後述する被覆部位の形成を良好にできる点から、正極活物質としては、LiCoPが好ましい。
<Positive electrode active material part>
The positive electrode active material portion means a portion of the positive electrode material in which the positive electrode active material is present.
The positive electrode active material moiety contains a positive electrode active material containing Li, Co, P, and O.
The positive electrode active material is not particularly limited as long as it contains Li, Co, P, and O, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include lithium-containing composite oxides. The lithium-containing composite oxide is not particularly limited as long as it is a composite oxide containing lithium and another metal, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, LiCoPO 4 , Li 2 CoP 2 O. 7 and the like can be mentioned.
These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, Li 2 CoP 2 O 7 is preferable as the positive electrode active material from the viewpoint that the formation of the coating portion described later can be satisfactorily formed.

正極活物質部位の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、層状、球状などが挙げられる。
正極活物質部位の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、後述する被覆部位の形成の点から、凹凸がない平滑な構造が好ましい。
正極活物質部位の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
The shape of the positive electrode active material portion is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include layered and spherical shapes.
The structure of the positive electrode active material portion is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but from the viewpoint of forming the coating portion described later, a smooth structure without unevenness is preferable.
The size of the positive electrode active material portion is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.

<被覆部位>
被覆部位は、Li及びCoを含有する。被覆部位は、更に、P及びOを更に含有することが好ましく、リン酸塩を含むことがより好ましい。リン酸塩としては、例えば、PO 3−、P 4−、PO 等が挙げられる。
正極活物質部位及び被覆部位についてEDS(Energy dispersive X−ray spectrometry)元素分析を行った際の、被覆部位のCoと正極活物質部位のCoとの原子比(被覆部位のCo/正極活物質部位のCo)は、0.37〜0.44である。
被覆部位のCoと正極活物質部位のCoとの原子比は、STEM(Scanning transmission electron microscope)測定の際に、EDS分析を行うことで求めることができる。具体的には、以下の測定装置及び条件を用いて求めることができる。
STEM測定条件
電子顕微鏡:JEM−2100F (日本電子製)
入射エネルギー:200kV
測定時間:40s
EDS元素分析条件
EDS検出器:シリコンドリフト検出器
検出面積:100mm
電子ビーム径:1nm
<Covered part>
The coating site contains Li and Co. The coating site further preferably further contains P and O, and more preferably contains a phosphate. The phosphates, e.g., PO 4 3-, P 2 O 7 4-, PO 3 - and the like.
Atomic ratio of Co in the coated part to Co in the positive electrode active material part (Co in the coated part / Co in the positive electrode active material part) when EDS (Energy Dispersive X-ray Spectrometry) elemental analysis was performed on the positive electrode active material part and the coated part. Co) is 0.37 to 0.44.
The atomic ratio of Co in the coating site to Co in the positive electrode active material site can be determined by performing EDS analysis at the time of STEM (Scanning transmission electron microscope) measurement. Specifically, it can be obtained using the following measuring devices and conditions.
STEM measurement conditions Electron microscope: JEM-2100F (manufactured by JEOL Ltd.)
Incident energy: 200 kV
Measurement time: 40s
EDS elemental analysis conditions EDS detector: Silicon drift detector Detection area: 100 mm 2
Electron beam diameter: 1 nm

被覆部位の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
被覆部位の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、平滑な構造が好ましい。
被覆部位の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
The shape of the covering portion is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
The structure of the covering portion is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but a smooth structure is preferable.
The size of the covering portion is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.

正極材料の形状としては、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、粒子状などが挙げられる。粒子状とは、例えば、粉末状(不定形)、球状、直方体状などが含まれる。
正極材料の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、表面が平滑であっても、溝を有していてもよい。
正極材料の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
The shape of the positive electrode material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include particulate matter. The particulate form includes, for example, a powder form (atypical shape), a spherical shape, a rectangular parallelepiped shape, and the like.
The structure of the positive electrode material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, and may have a smooth surface or may have grooves.
The size of the positive electrode material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.

図1は、開示の正極材料の一例の断面模式図である。図1の正極材料においては、正極活物質部位1を被覆部位2が被覆している。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of the disclosed positive electrode material. In the positive electrode material of FIG. 1, the coating portion 2 covers the positive electrode active material portion 1.

(正極材料の製造方法)
開示の正極材料の製造方法は、前述の正極材料を製造する方法である。正極材料の製造方法は、被覆部位を形成する工程を含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
(Manufacturing method of positive electrode material)
The disclosed method for producing a positive electrode material is the method for producing the above-mentioned positive electrode material. The method for producing a positive electrode material includes a step of forming a coating portion, and further includes other steps if necessary.

<被覆部位を形成する工程>
被覆部位を形成する工程は、正極活物質部位の表面の少なくとも一部に、Liを含有する固体電解質を被覆し、固体電解質に正極活物質部位からCoを移動させる工程である。
正極活物質部位の表面に固体電解質を被覆する方法としては、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、真空スパッタ法により蒸着させて成膜する方法、固体電解質粉末を配して、圧縮する方法などが挙げられる。
Coを正極活物質部位から固体電解質に移動させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、加熱する方法などが挙げられる。加熱する方法において、加熱温度としては、300℃〜600℃が好ましい。なお、固体電解質を被覆する際の方法が、真空スパッタ法による成膜の場合では、成膜する際の熱によりCoを正極活物質部位から固体電解質に移動させることができる。
<Step of forming the covering part>
The step of forming the coating portion is a step of coating at least a part of the surface of the positive electrode active material portion with a solid electrolyte containing Li and transferring Co from the positive electrode active material portion to the solid electrolyte.
The method of coating the surface of the positive electrode active material portion with the solid electrolyte is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. There is a method of arranging and compressing.
The method for moving Co from the positive electrode active material site to the solid electrolyte is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a heating method. In the heating method, the heating temperature is preferably 300 ° C. to 600 ° C. When the method for coating the solid electrolyte is the vacuum sputtering method, Co can be moved from the positive electrode active material portion to the solid electrolyte by the heat of the film formation.

<<固体電解質>>
固体電解質としては、Liを含有していれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、大気中で安定である点から、酸化物固体電解質が好ましい。
酸化物系固体電解質としては、例えば、ペロブスカイト型酸化物、NASICON型酸化物、LISICON型酸化物、ガーネット型酸化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。
<< Solid electrolyte >>
The solid electrolyte is not particularly limited as long as it contains Li, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. However, an oxide solid electrolyte is preferable from the viewpoint of stability in the atmosphere.
Examples of the oxide-based solid electrolyte include perovskite-type oxides, NASICON-type oxides, LISION-type oxides, and garnet-type oxides. These may be used alone or in combination of two or more.

ペロブスカイト型酸化物としては、例えば、LiLa1−aTiO等のように表されるLi−La−Ti系ペロブスカイト型酸化物、LiLa1−bTaO等のように表されるLi−La−Ta系ペロブスカイト型酸化物、LiLa1−cNbO等のように表されるLi−La−Nb系ペロブスカイト型酸化物などが挙げられる(前記式中、0<a<1、0<b<1、0<c<1である。)。 Examples of the perovskite-type oxide include Li-La-Ti-based perovskite-type oxide represented by Li a La 1-a TiO 3 and the like, and Li b La 1-b TaO 3 and the like. Examples thereof include Li-La-Ta-based perovskite-type oxides, Li -La-Nb-based perovskite-type oxides represented by Li c La 1-c NbO 3 , and the like (in the above formula, 0 <a <1). , 0 <b <1, 0 <c <1).

NASICON型酸化物としては、例えば、Li1+lAlTi2−l(PO等に代表される結晶を主晶とするLi(前記式中、Xは、B、Al、Ga、In、C、Si、Ge、Sn、Sb及びSeからなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、Yは、Ti、Zr、Ge、In、Ga、Sn及びAlからなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、0≦l≦1、m、n、o、p及びqは、任意の正数である。)で表される酸化物などが挙げられる。 As the NASICON type oxide, for example, Li m X n Y o P p O q (X in the above formula) having a crystal represented by Li 1 + l Al l Ti 2-l (PO 4 ) 3 or the like as a main crystal is used. , B, Al, Ga, In, C, Si, Ge, Sn, Sb and Se, at least one element selected from the group, Y is Ti, Zr, Ge, In, Ga, Sn and It is at least one element selected from the group consisting of Al, and examples thereof include oxides represented by 0 ≦ l ≦ 1, m, n, o, p and q). Be done.

LISICON型酸化物としては、例えば、LiXO−LiYO(前記式中、Xは、Si、Ge、及びTiから選択される少なくとも1種の元素であり、Yは、P、As及びVから選択される少なくとも1種の元素である。)で表される酸化物などが挙げられる。これらの中でも、LiPOが好ましい。 As the LISION type oxide, for example, Li 4 XO 4- Li 3 YO 4 (in the above formula, X is at least one element selected from Si, Ge, and Ti, and Y is P, As. And an oxide represented by at least one element selected from V). Among these, Li 3 PO 4 is preferable.

ガーネット型酸化物としては、例えば、ランタンジルコン酸リチウム(LiLaZr12)等に代表されるLi−La−Zr系酸化物などが挙げられる。 Examples of the garnet-type oxide include Li-La-Zr-based oxides represented by lithium lanthanum dilconate (Li 7 La 3 Zr 2 O 12) and the like.

<その他の工程>
その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、正極活物質部位を形成する工程などが挙げられる。
正極活物質部位を形成する工程としては、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、真空スパッタ法により任意の基材に蒸着させて成膜する方法、正極活物質粉末を圧着して、正極活物質の圧粉体を形成する工程などが挙げられる。
<Other processes>
The other steps are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a step of forming a positive electrode active material site.
The step of forming the positive electrode active material portion is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a method of depositing and forming a film on an arbitrary substrate by a vacuum sputtering method, a positive electrode active material powder. Examples thereof include a step of forming a green compact of the positive electrode active material by crimping.

開示の正極材料の製造方法の一例について、図面を用いて説明する。図2は、正極活物質部位1に固体電解質3を被覆した模式図である。次に、固体電解質が被覆された正極活物質部位を、例えば、300℃でアニールし、正極活物質部位からコバルト原子を固体電解質に移動させる。その結果、Li及びCoを含有する被覆部位によって被覆された、Li、Co、P、及びOを含有する正極活物質部位を有する正極材料が得られる。なお、真空スパッタ法による固体電解質の成膜の場合には、成膜する際の熱によりCoを正極活物質部位から固体電解質に移動させることができるため、正極活物質部位から固体電解質へのCoの移動は、固体電解質を真空スパッタ法により蒸着させて成膜させると同時に行われる可能性がある。 An example of the disclosed positive electrode material manufacturing method will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic view in which the positive electrode active material portion 1 is coated with the solid electrolyte 3. Next, the positive electrode active material portion coated with the solid electrolyte is annealed at, for example, 300 ° C., and the cobalt atom is transferred from the positive electrode active material portion to the solid electrolyte. As a result, a positive electrode material having a positive electrode active material moiety containing Li, Co, P, and O, which is coated with a coating moiety containing Li and Co, is obtained. In the case of forming a solid electrolyte by the vacuum sputtering method, Co can be moved from the positive electrode active material portion to the solid electrolyte by the heat of the film formation, so that Co can be transferred from the positive electrode active material portion to the solid electrolyte. There is a possibility that the movement of the solid electrolyte is carried out at the same time as the solid electrolyte is vapor-deposited by the vacuum sputtering method to form a film.

(電池)
開示の電池は、負極と、固体電解質層と、正極と、を少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
開示の電池は、全固体電池とも呼ばれる。
(battery)
The disclosed battery has at least a negative electrode, a solid electrolyte layer, and a positive electrode, and further includes other members, if necessary.
The disclosed batteries are also referred to as all-solid-state batteries.

<負極>
前記負極としては、例えば、負極活物質層を少なくとも有し、更に必要に応じて、負極集電体などのその他の部材を有する。
<Negative electrode>
The negative electrode has, for example, at least a negative electrode active material layer, and, if necessary, other members such as a negative electrode current collector.

<<負極活物質層>>
前記負極活物質層としては、負極活物質を含有する層であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記負極活物質層は、前記負極活物質自体であってもよい。
<< Negative electrode active material layer >>
The negative electrode active material layer is not particularly limited as long as it is a layer containing the negative electrode active material, and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
The negative electrode active material layer may be the negative electrode active material itself.

前記負極活物質としては、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、リチウム、リチウムアルミニウム合金、非晶質カーボン、天然黒鉛、人造黒鉛などが挙げられる。 The negative electrode active material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include lithium, lithium aluminum alloy, amorphous carbon, natural graphite and artificial graphite.

前記負極活物質層の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.05μm〜3.0μmが好ましく、0.1μm〜2.0μmがより好ましい。 The average thickness of the negative electrode active material layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0.05 μm to 3.0 μm, and more preferably 0.1 μm to 2.0 μm.

前記負極活物質層の形成方法としては、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、前記負極活物質のターゲット材料を用いたスパッタリング、前記負極活物質を圧縮成形する方法、前記負極活物質を蒸着する方法などが挙げられる。 The method for forming the negative electrode active material layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, sputtering using the target material of the negative electrode active material or compression molding of the negative electrode active material. , A method of depositing the negative electrode active material and the like.

<<負極集電体>>
前記負極集電体の大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記負極集電体の材質としては、例えば、ダイス鋼、金、インジウム、ニッケル、銅、ステンレス鋼などが挙げられる。
前記負極集電体の形状としては、例えば、箔状、板状、メッシュ状などが挙げられる。
前記負極集電体の平均厚みとしては、例えば、10μm〜500μmなどが挙げられる。
<< Negative electrode current collector >>
The size and structure of the negative electrode current collector are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
Examples of the material of the negative electrode current collector include die steel, gold, indium, nickel, copper, and stainless steel.
Examples of the shape of the negative electrode current collector include a foil shape, a plate shape, and a mesh shape.
Examples of the average thickness of the negative electrode current collector include 10 μm to 500 μm.

<固体電解質層>
固体電解質層は、Liを含有する固体電解質を含有する。固体電解質は、前述のものを用いることができる。
<Solid electrolyte layer>
The solid electrolyte layer contains a solid electrolyte containing Li. As the solid electrolyte, the above-mentioned ones can be used.

<正極>
正極は、正極材料を含有し、更に必要に応じて正極集電体などのその他の材料を含有する。
正極材料は、前述のものを用いることができる。
<Positive electrode>
The positive electrode contains a positive electrode material and, if necessary, other materials such as a positive electrode current collector.
As the positive electrode material, those mentioned above can be used.

<<正極集電体>>
前記正極集電体の大きさ、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記正極集電体の材質としては、例えば、ダイス鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン合金、銅、ニッケルなどが挙げられる。
前記正極集電体の形状としては、例えば、箔状、板状、メッシュ状などが挙げられる。
前記正極集電体の平均厚みとしては、例えば、10μm〜500μmなどが挙げられる。
<< Positive Electrode Current Collector >>
The size and structure of the positive electrode current collector are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
Examples of the material of the positive electrode current collector include die steel, stainless steel, aluminum, aluminum alloy, titanium alloy, copper, nickel and the like.
Examples of the shape of the positive electrode current collector include a foil shape, a plate shape, and a mesh shape.
Examples of the average thickness of the positive electrode current collector include 10 μm to 500 μm.

<その他の部材>
前記その他の部材としては、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、電池ケースなどが挙げられる。
<Other parts>
The other member is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a battery case.

<<電池ケース>>
前記電池ケースとしては、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、従来の全固体電池で使用可能な公知のラミネートフィルムなどが挙げられる。前記ラミネートフィルムとしては、例えば、樹脂製のラミネートフィルム、樹脂製のラミネートフィルムに金属を蒸着させたフィルムなどが挙げられる。
<< Battery case >>
The battery case is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a known laminated film that can be used in a conventional all-solid-state battery. Examples of the laminated film include a resin-made laminated film and a film in which a metal is vapor-deposited on a resin-made laminated film.

電池の形状としては、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、円筒型、角型、ボタン型、コイン型、扁平型などが挙げられる。 The shape of the battery is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a cylindrical type, a square type, a button type, a coin type, and a flat type.

図3は、開示の電池の一例の断面模式図である。図3の電池においては、負極13上に、固体電解質層12、及び正極11がこの順で積層されている。正極11は、正極活物質部位15と被覆部位14とを有している。被覆部位14は、正極活物質部位15と固体電解質層12との間に存在する。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an example of the disclosed battery. In the battery of FIG. 3, the solid electrolyte layer 12 and the positive electrode 11 are laminated in this order on the negative electrode 13. The positive electrode 11 has a positive electrode active material portion 15 and a coating portion 14. The coating portion 14 exists between the positive electrode active material portion 15 and the solid electrolyte layer 12.

(電池の製造方法)
開示の電池の製造方法は、上述の電池を製造する方法である。
開示の電池の製造方法は、圧着工程を含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
(Battery manufacturing method)
The disclosed battery manufacturing method is the method for manufacturing the above-mentioned battery.
The disclosed battery manufacturing method includes a crimping step and, if necessary, other steps.

<圧着工程>
圧着工程とは、固体電解質層と、正極における正極材料とを圧着する工程である。
圧着する方法としては、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、万力、クリップなどで力を加えつつ固定する方法などが挙げられる。
<Crimping process>
The crimping step is a step of crimping the solid electrolyte layer and the positive electrode material in the positive electrode.
The crimping method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a method of fixing while applying a force with a vise or a clip.

<その他の工程>
その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、1回目の充放電工程が挙げられる。
1回目の充放電工程とは、製造した直後の電池に対して、通常の充電時よりも高い電圧をかけて充電を行い、放電をする工程である。開示の電池は、製造した直後に、正極活物質部位のCoが固体電解質へと拡散した状態となるため、電池動作が可能である。この電池に、電圧を印加し、充電することにより、正極活物質部位から固体電解質層中へCo原子が拡散したCo拡散領域が増加する。このCo拡散領域が、被覆部位に相当する。このようにして得られた電池は、被覆部位と固体電解質層との間の抵抗が低くなり、被覆部位が存在しない電池と比較して性能が向上する。
1回目の充放電工程における充電電圧としては、負極をLTO基板にした場合において、3.5V〜4.5Vが好ましい。この数値範囲より低いと、充電することができず、この数値範囲より大きいと、正極活物質、固体電解質などの材料の損傷が起き、電池として機能しなくなる恐れが出てくる。
1回目の充放電工程における温度としては、50℃〜120℃が好ましい。
<Other processes>
The other steps are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, and examples thereof include a first charge / discharge step.
The first charge / discharge step is a step of charging and discharging a battery immediately after it is manufactured by applying a voltage higher than that during normal charging. Immediately after the manufactured battery, the disclosed battery is in a state in which Co in the positive electrode active material portion is diffused into the solid electrolyte, so that the battery can be operated. By applying a voltage to this battery and charging it, the Co diffusion region in which Co atoms are diffused from the positive electrode active material portion into the solid electrolyte layer increases. This Co diffusion region corresponds to the covering site. The battery thus obtained has a low resistance between the coated portion and the solid electrolyte layer, and the performance is improved as compared with the battery having no coated portion.
The charging voltage in the first charge / discharge step is preferably 3.5 V to 4.5 V when the negative electrode is an LTO substrate. If it is lower than this numerical range, it cannot be charged, and if it is larger than this numerical range, materials such as the positive electrode active material and the solid electrolyte may be damaged and the battery may not function.
The temperature in the first charge / discharge step is preferably 50 ° C to 120 ° C.

(実施例1)
<正極材料の製造>
Si/SiO上にPt/Tiが180nm/20nm成膜された基板にLiCoPを室温下で100nm真空スパッタ成膜した。成膜されたLiCoPは結晶化のためにAr雰囲気下500℃でアニール処理を行い、結晶質のLiCoPを得た。
次に、結晶質LiCoP上にLiPO固体電解質を、LiCoPと同様にして、室温下で100nm成膜し、正極材料を得た。
(Example 1)
<Manufacturing of positive electrode material>
Li 2 CoP 2 O 7 was vacuum sputtered at room temperature on a substrate on which Pt / Ti was formed on Si / SiO 2 at 180 nm / 20 nm. The formed Li 2 CoP 2 O 7 was annealed at 500 ° C. in an Ar atmosphere for crystallization to obtain crystalline Li 2 CoP 2 O 7.
Next, the Li 3 PO 4 solid electrolyte on the crystalline Li 2 CoP 2 O 7, in the same manner as Li 2 CoP 2 O 7, and 100nm deposited at room temperature, to obtain a positive electrode material.

<正極材料の分析>
得られた正極材料の表面から100nmの部分をFIB(focusing ion beam)によって断面を切りだし、元素分析(EDS)を行った。その結果、得られた正極材料の表面から100nmの部分は、Li4.46Co0.377.6(Li量のみ推定)になったことが判明した。これは、被覆部位のCoと正極活物質部位のCoとの原子比(被覆部位のCo/正極活物質部位のCo)が、0.37であること示している。なお、Liの推定値は、コバルトの価数が2であり、被覆部位のチャージバランスが取れている(全体で0)ことを仮定した場合の値である。
Coの原子比が上記のようになった理由は、LiCoP上にLiPO固体電解質を成膜した際に、LiPOはLiCoPと相互拡散したことによると考えられる。
また、上記と同様にして何度か正極材料を製造し、同様に分析すると、被覆部位のCoと正極活物質部位のCoとの原子比(被覆部位のCo/正極活物質部位のCo)は、0.37〜0.44の範囲内になることがわかった。
<Analysis of positive electrode material>
A cross section of a portion 100 nm from the surface of the obtained positive electrode material was cut out by FIB (focusing ion beam), and elemental analysis (EDS) was performed. As a result, it was found that the portion 100 nm from the surface of the obtained positive electrode material was Li 4.46 Co 0.37 P 2 O 7.6 (only the amount of Li was estimated). This indicates that the atomic ratio of Co in the coating site to Co in the positive electrode active material site (Co in the coating site / Co in the positive electrode active material site) is 0.37. The estimated value of Li is a value assuming that the valence of cobalt is 2 and the charge balance of the coated portion is balanced (0 as a whole).
Why the atomic ratio of Co became as described above, when depositing the Li 3 PO 4 solid electrolyte on the Li 2 CoP 2 O 7, Li 3 PO 4 was interdiffused Li 2 CoP 2 O 7 It is thought that this is the case.
Further, when the positive electrode material is manufactured several times in the same manner as described above and analyzed in the same manner, the atomic ratio of Co in the coated portion to Co in the positive electrode active material portion (Co in the coated portion / Co in the positive electrode active material portion) is obtained. , 0.37 to 0.44.

(実施例2)
<全固体電池の製造>
Si/SiO上にPt/Tiが180nm/20nm成膜された基板に、正極活物質となるLiCoP(LCPO)を室温下で100nm真空スパッタ成膜した。成膜されたLiCoPは結晶化のためにAr雰囲気下500℃でアニール処理を行い、結晶質のLiCoPを得た。
結晶質LiCoP上に、LiPO固体電解質を同様に室温下で100nm成膜した。この時、LiPOはLiCoPと相互拡散し、成膜した100nm膜の組成は、Li4.46Co0.377.6(Li量のみ推定)であった(得られた基板を基板1(正極側)とする)。
Si/SiO上にPt/Tiが180nm/20nm成膜された基板に、負極となるLiTi12(LTO)を室温下で100nm真空スパッタ成膜し、600℃において1時間アニール処理を行い、結晶化した後、LiPO固体電解質を1μm成膜した(得られた基板を基板2(負極側)とする)。
基板1及び基板2は、10mm×20mmになるよう切断加工した。その後、基板1の被覆層(Li4.46Co0.377.6)が存在する面と、基板2の固体電解質が存在する面とを、10mm四方(1cm)分貼り合わせた。貼り合わせた基板1及び基板2の4つの角のうち2つの角を目玉クリップ極豆口幅20mm(KOKUYO クリ−17)で固定し、充電前の状態の電池を得た。
(Example 2)
<Manufacturing of all-solid-state batteries>
Li 2 CoP 2 O 7 (LCPO), which is a positive electrode active material, was formed by vacuum sputtering at room temperature on a substrate in which Pt / Ti was formed on Si / SiO 2 at 180 nm / 20 nm. The formed Li 2 CoP 2 O 7 was annealed at 500 ° C. in an Ar atmosphere for crystallization to obtain crystalline Li 2 CoP 2 O 7.
A Li 3 PO 4 solid electrolyte was similarly formed on the crystalline Li 2 CoP 2 O 7 at 100 nm at room temperature. At this time, Li 3 PO 4 interdiffused with Li 2 CoP 2 O 7, and the composition of the formed 100 nm film was Li 4.46 Co 0.37 P 2 O 7.6 (estimated only for the amount of Li). (The obtained substrate is designated as substrate 1 (positive electrode side)).
Li 4 Ti 5 O 12 (LTO), which is a negative electrode, is vacuum spattered at room temperature for 100 nm on a substrate on which Pt / Ti is formed on Si / SiO 2 at 180 nm / 20 nm, and annealed at 600 ° C. for 1 hour. After crystallization, a 1 μm film of Li 3 PO 4 solid electrolyte was formed (the obtained substrate is designated as substrate 2 (negative electrode side)).
The substrate 1 and the substrate 2 were cut so as to have a size of 10 mm × 20 mm. After that, the surface of the substrate 1 on which the coating layer (Li 4.46 Co 0.37 P 2 O 7.6 ) is present and the surface of the substrate 2 on which the solid electrolyte is present are bonded together by 10 mm square (1 cm 2). rice field. Two of the four corners of the bonded substrate 1 and substrate 2 were fixed with an eyeball clip pole bean mouth width of 20 mm (KOKUYO CLI17) to obtain a battery in a state before charging.

得られた充電前の状態の電池に、120℃、Ar雰囲気下において、以下の条件で充放電を行った。
充電条件は、4.5V(対LTO(LiTi12)まで1uA CC(定電流充電)、その後、4.5V CV(定電圧充電)とした。終始条件は、0.1uAとした。
放電条件は、1uA CC放電、終始条件を0.5Vとした。
放電後、上記と同様の条件で2回目の充電及び放電を行った。更に、3回目の充電及び放電を行った。充放電1回目から3回目の充放電カーブを図4に示す。
得られた充放電カーブから、充放電1回目のカーブは、充放電2、3回目とは異なり、充電時と放電時との容量が大きく異なることがわかった。これは、被覆部位とLiPOとの間でリチウムが拡散し、接触のみしていた時の抵抗からさらに抵抗が下がり、スパッタによる成膜と同等の界面接続状態になったことによる。この密な界面が実現されると、初回放電時には放電が可能になる。
The obtained battery in the state before charging was charged and discharged under the following conditions at 120 ° C. in an Ar atmosphere.
The charging conditions were 1uA CC (constant current charging) up to 4.5V (vs. LTO (Li 4 Ti 5 O 12 )) and then 4.5V CV (constant voltage charging). The charging conditions were 0.1uA from beginning to end. ..
The discharge conditions were 1 uAC CC discharge, and the condition was 0.5 V from beginning to end.
After the discharge, the second charge and discharge were performed under the same conditions as above. Further, the charging and discharging were performed for the third time. FIG. 4 shows the charge / discharge curves from the first to the third charge / discharge.
From the obtained charge / discharge curves, it was found that the first charge / discharge curve was different from the second / third charge / discharge curves, and the capacities during charging and discharging were significantly different. This is because lithium diffused between the coating site and Li 3 PO 4, and the resistance was further reduced from the resistance when only contact was made, resulting in an interfacial connection state equivalent to that of film formation by sputtering. When this dense interface is realized, it becomes possible to discharge at the first discharge.

<界面の断面評価>
実施例2の全固体電池をFIBによって断面を切りだし、TEM観察、及び元素分析(EDS)を行った。結果を図5及び表1に示す。なお、表1中の位置No.とは、図5中の番号を示している。例えば、位置No.152の元素の割合は、図5中の152の枠内の分析結果(元素の割合)を示している。
<Evaluation of cross section of interface>
A cross section of the all-solid-state battery of Example 2 was cut out by FIB, and TEM observation and elemental analysis (EDS) were performed. The results are shown in FIG. 5 and Table 1. In addition, the position No. in Table 1 Indicates a number in FIG. For example, the position No. The ratio of elements of 152 shows the analysis result (ratio of elements) in the frame of 152 in FIG.

Figure 0006944113
Figure 0006944113

<引張試験>
3回目の充放電試験後の電池を、装置(RSA−G2、TAインスツルメント社製)に供し、基板接合面に対して水平方向にせん断試験を行った。結果を図6に示した。
この結果、接合部1cmに対して、2,000gの接続強度が観測された。
<Tensile test>
The battery after the third charge / discharge test was subjected to an apparatus (RSA-G2, manufactured by TA Instruments), and a shear test was conducted in the horizontal direction with respect to the substrate bonding surface. The results are shown in FIG.
As a result, a connection strength of 2,000 g was observed for 1 cm 2 of the joint.

(比較例1)
実施例2の基板1において、LiPO固体電解質を成膜しなかった以外は、実施例2と同様にして電池を作製した。
被覆層を持たないLCPOとLiPOとの界面では抵抗が高く電池動作ができなかった。また、実施例2と同様にして引張試験を行い、接続強度は0gであった。
(Comparative Example 1)
A battery was produced in the same manner as in Example 2 except that the Li 3 PO 4 solid electrolyte was not formed on the substrate 1 of Example 2.
At the interface between LCPO without a coating layer and Li 3 PO 4 , the resistance was high and the battery could not be operated. Further, a tensile test was conducted in the same manner as in Example 2, and the connection strength was 0 g.

実施例2と比較例2との結果から、被覆部位を有さないと全固体電池として作動しないことが明らかになった。これは、以下の理由から、被覆部位と固体電解質層及び正極活物質部位との接着が強固であったことによるものと考えられる。
引張試験の結果は、実施例2の接続強度が2,000gであるのに対し、比較例1の接続強度が0gであった。これは、実施例2の全固体電池を構成する各部位間の接着が強固であることを意味しており、特に、被覆部位の役割が大きいと考えられる。正極活物質部位と固体電解質層との間に被覆部位を有することにより、正極活物質部位と被覆部位と固体電解質層との接着がより強固になったと考えられる。被覆部位と固体電解質層及び正極活物質部位との接着がより強固になった背景としては、正極活物質部位から固体電解質層へCo原子が拡散した領域が増えたことが考えられる。
また、実施例2の断面のTEM観察の結果から、被覆部位と固体電解質層及び正極活物質部位が、ミクロの視点からでは、ボイド等を形成することなく接着していることが見てとれる。被覆部位と固体電解質層及び正極活物質部位との間にボイド等が形成されると、ボイドが障壁となって被覆部位と固体電解質層及び正極活物質部位との間の抵抗が上がり、電池としての性能は下がる。実施例2の全固体電池が、電池としての性能が得られていることからも、被覆部位と固体電解質層及び正極活物質部位とが、ボイド等を形成することなく強固に接着していると考えられる。
From the results of Example 2 and Comparative Example 2, it was clarified that the battery does not operate as an all-solid-state battery without a coated portion. It is considered that this is because the adhesion between the coating portion and the solid electrolyte layer and the positive electrode active material portion was strong for the following reasons.
As a result of the tensile test, the connection strength of Example 2 was 2,000 g, whereas the connection strength of Comparative Example 1 was 0 g. This means that the adhesion between the respective parts constituting the all-solid-state battery of Example 2 is strong, and it is considered that the covered part plays a particularly large role. It is considered that the adhesion between the positive electrode active material portion, the coating portion and the solid electrolyte layer became stronger by having the coating portion between the positive electrode active material portion and the solid electrolyte layer. It is considered that the reason why the adhesion between the coating portion and the solid electrolyte layer and the positive electrode active material portion became stronger is that the region where Co atoms were diffused from the positive electrode active material portion to the solid electrolyte layer increased.
Further, from the result of TEM observation of the cross section of Example 2, it can be seen that the coated portion, the solid electrolyte layer and the positive electrode active material portion are adhered to each other without forming voids or the like from a microscopic point of view. When a void or the like is formed between the coating portion and the solid electrolyte layer and the positive electrode active material portion, the void acts as a barrier to increase the resistance between the coating portion and the solid electrolyte layer and the positive electrode active material portion, so that the battery can be used as a battery. Performance is reduced. Since the all-solid-state battery of Example 2 has obtained the performance as a battery, it is said that the coating portion, the solid electrolyte layer, and the positive electrode active material portion are firmly adhered to each other without forming voids or the like. Conceivable.

更に以下の付記を開示する。
(付記1)
Li、Co、P、及びOを含有する正極活物質を含有する正極活物質部位と、前記正極活物質部位の表面の少なくとも一部を被覆している被覆部位と、を有し、
前記被覆部位が、Li、及びCoを含有し、
前記正極活物質部位及び前記被覆部位についてEDS元素分析を行った際の、前記被覆部位のCoと前記正極活物質部位のCoとの原子比(被覆部位のCo/正極活物質部位のCo)が、0.37〜0.44であることを特徴とする正極材料。
(付記2)
前記被覆部位が、P、及びOを更に含む付記1に記載の正極材料。
(付記3)
前記被覆部位が、リン酸塩を含む付記1又は2に記載の正極材料。
(付記4)
前記正極活物質部位が、LiCoPを含む付記1から3のいずれかに記載の正極材料。
(付記5)
Li、Co、P、及びOを含有する正極活物質を含有する正極活物質部位と、前記正極活物質部位の表面の少なくとも一部を被覆し、Li、及びCoを含有する被覆部位と、を有し、
前記正極活物質部位及び前記被覆部位についてEDS元素分析を行った際の、前記被覆部位のCoと前記正極活物質部位のCoとの原子比(被覆部位のCo/正極活物質部位のCo)が、0.37〜0.44である正極材料の製造方法であって、
前記正極活物質部位の表面の少なくとも一部に、Liを含有する固体電解質を被覆し、前記固体電解質に前記正極活物質部位からCoを移動させて、前記被覆部位を形成する工程と、を含むことを特徴とする正極材料の製造方法。
(付記6)
負極と、
Liを含有する固体電解質を含有する固体電解質層と、
Li、Co、P、及びOを含有する正極活物質を含有する正極活物質部位と、前記正極活物質部位の表面の少なくとも一部を被覆し、Li、及びCoを含有する被覆部位と、を有し、前記正極活物質部位及び前記被覆部位についてEDS元素分析を行った際の、前記被覆部位のCoと前記正極活物質部位のCoとの原子比(被覆部位のCo/正極活物質部位のCo)が、0.37〜0.44である正極材料を含有する正極と、を有することを特徴とする電池。
(付記7)
負極と、
Liを含有する固体電解質を含有する固体電解質層と、
Li、Co、P、及びOを含有する正極活物質を含有する正極活物質部位と、前記正極活物質部位の表面の少なくとも一部を被覆し、Li、及びCoを含有する被覆部位と、を有し、前記正極活物質部位及び前記被覆部位についてEDS元素分析を行った際の、前記被覆部位のCoと前記正極活物質部位のCoとの原子比(被覆部位のCo/正極活物質部位のCo)が、0.37〜0.44である正極材料を含有する正極と、
を有する電池、を製造する電池の製造方法であって、
前記固体電解質層と、前記正極における前記正極材料とを圧着する圧着工程を含むことを特徴とする電池の製造方法。
Further, the following additional notes will be disclosed.
(Appendix 1)
It has a positive electrode active material moiety containing a positive electrode active material containing Li, Co, P, and O, and a coating moiety that covers at least a part of the surface of the positive electrode active material moiety.
The coating site contains Li and Co,
When EDS elemental analysis was performed on the positive electrode active material portion and the coating portion, the atomic ratio of Co in the coating portion to Co in the positive electrode active material portion (Co in the coating portion / Co in the positive electrode active material portion) was , 0.37 to 0.44, a positive electrode material.
(Appendix 2)
The positive electrode material according to Appendix 1, wherein the covering portion further contains P and O.
(Appendix 3)
The positive electrode material according to Appendix 1 or 2, wherein the coating site contains a phosphate.
(Appendix 4)
The positive electrode material according to any one of Supplementary note 1 to 3, wherein the positive electrode active material portion contains Li 2 CoP 2 O 7.
(Appendix 5)
A positive electrode active material moiety containing a positive electrode active material containing Li, Co, P, and O, and a coated moiety containing at least a part of the surface of the positive electrode active material moiety and containing Li and Co. Have and
When EDS elemental analysis was performed on the positive electrode active material portion and the coating portion, the atomic ratio of Co in the coating portion to Co in the positive electrode active material portion (Co in the coating portion / Co in the positive electrode active material portion) was , 0.37 to 0.44, which is a method for producing a positive electrode material.
A step of coating at least a part of the surface of the positive electrode active material portion with a solid electrolyte containing Li and moving Co from the positive electrode active material portion to the solid electrolyte to form the coated portion is included. A method for producing a positive electrode material.
(Appendix 6)
With the negative electrode
A solid electrolyte layer containing a solid electrolyte containing Li and a solid electrolyte layer
A positive electrode active material moiety containing a positive electrode active material containing Li, Co, P, and O, and a coating moiety that covers at least a part of the surface of the positive electrode active material moiety and contains Li and Co. When the EDS element analysis is performed on the positive electrode active material portion and the coating portion, the atomic ratio of Co of the coating portion to Co of the positive electrode active material portion (Co of the coating portion / positive electrode active material portion). A battery comprising: a positive electrode containing a positive electrode material having a Co) of 0.37 to 0.44.
(Appendix 7)
With the negative electrode
A solid electrolyte layer containing a solid electrolyte containing Li and a solid electrolyte layer
A positive electrode active material moiety containing a positive electrode active material containing Li, Co, P, and O, and a coating moiety that covers at least a part of the surface of the positive electrode active material moiety and contains Li and Co. When the EDS element analysis is performed on the positive electrode active material portion and the coating portion, the atomic ratio of Co of the coating portion to Co of the positive electrode active material portion (Co of the coating portion / positive electrode active material portion). A positive electrode containing a positive electrode material having a Co) of 0.37 to 0.44,
A method of manufacturing a battery, which is a method of manufacturing a battery.
A method for manufacturing a battery, which comprises a crimping step of crimping the solid electrolyte layer and the positive electrode material at the positive electrode.

1 正極活物質部位
2 被覆部位
3 固体電解質
4 コバルト原子
11 正極
12 固体電解質層
13 負極
1 Positive electrode active material part 2 Coating part 3 Solid electrolyte 4 Cobalt atom 11 Positive electrode 12 Solid electrolyte layer 13 Negative electrode

Claims (7)

Li、Co、P、及びOを含有する正極活物質を含有する正極活物質部位と、前記正極活物質部位の表面の少なくとも一部を被覆している被覆部位と、を有し、
前記被覆部位が、Li、及びCoを含有し、
前記正極活物質部位及び前記被覆部位についてEDS元素分析を行った際の、前記被覆部位のCoと前記正極活物質部位のCoとの原子比(被覆部位のCo/正極活物質部位のCo)が、0.37〜0.44であることを特徴とする正極材料。
It has a positive electrode active material moiety containing a positive electrode active material containing Li, Co, P, and O, and a coating moiety that covers at least a part of the surface of the positive electrode active material moiety.
The coating site contains Li and Co,
When EDS elemental analysis was performed on the positive electrode active material portion and the coating portion, the atomic ratio of Co in the coating portion to Co in the positive electrode active material portion (Co in the coating portion / Co in the positive electrode active material portion) was , 0.37 to 0.44, a positive electrode material.
前記被覆部位が、P、及びOを更に含む請求項1に記載の正極材料。 The positive electrode material according to claim 1, wherein the covering portion further contains P and O. 前記被覆部位が、リン酸塩を含む請求項1又は2に記載の正極材料。 The positive electrode material according to claim 1 or 2, wherein the coating site contains a phosphate. 前記正極活物質が、LiCoPを含む請求項1から3のいずれかに記載の正極材料。 The positive electrode material according to any one of claims 1 to 3, wherein the positive electrode active material contains Li 2 CoP 2 O 7. Li、Co、P、及びOを含有する正極活物質を含有する正極活物質部位と、前記正極活物質部位の表面の少なくとも一部を被覆し、Li、及びCoを含有する被覆部位と、を有し、
前記正極活物質部位及び前記被覆部位についてEDS元素分析を行った際の、前記被覆部位のCoと前記正極活物質部位のCoとの原子比(被覆部位のCo/正極活物質部位のCo)が、0.37〜0.44である正極材料の製造方法であって、
前記正極活物質部位の表面の少なくとも一部に、Liを含有する固体電解質を被覆し、前記固体電解質に前記正極活物質部位からCoを移動させて、前記被覆部位を形成する工程と、を含むことを特徴とする正極材料の製造方法。
A positive electrode active material moiety containing a positive electrode active material containing Li, Co, P, and O, and a coated moiety containing at least a part of the surface of the positive electrode active material moiety and containing Li and Co. Have and
When EDS elemental analysis was performed on the positive electrode active material portion and the coating portion, the atomic ratio of Co in the coating portion to Co in the positive electrode active material portion (Co in the coating portion / Co in the positive electrode active material portion) was , 0.37 to 0.44, which is a method for producing a positive electrode material.
A step of coating at least a part of the surface of the positive electrode active material portion with a solid electrolyte containing Li and moving Co from the positive electrode active material portion to the solid electrolyte to form the coated portion is included. A method for producing a positive electrode material.
負極と、
Liを含有する固体電解質を含有する固体電解質層と、
Li、Co、P、及びOを含有する正極活物質を含有する正極活物質部位と、前記正極活物質部位の表面の少なくとも一部を被覆し、Li、及びCoを含有する被覆部位と、を有し、前記正極活物質部位及び前記被覆部位についてEDS元素分析を行った際の、前記被覆部位のCoと前記正極活物質部位のCoとの原子比(被覆部位のCo/正極活物質部位のCo)が、0.37〜0.44である正極材料を含有する正極と、を有することを特徴とする電池。
With the negative electrode
A solid electrolyte layer containing a solid electrolyte containing Li and a solid electrolyte layer
A positive electrode active material moiety containing a positive electrode active material containing Li, Co, P, and O, and a coating moiety that covers at least a part of the surface of the positive electrode active material moiety and contains Li and Co. When the EDS element analysis is performed on the positive electrode active material portion and the coating portion, the atomic ratio of Co of the coating portion to Co of the positive electrode active material portion (Co of the coating portion / positive electrode active material portion). A battery comprising: a positive electrode containing a positive electrode material having a Co) of 0.37 to 0.44.
負極と、
Liを含有する固体電解質を含有する固体電解質層と、
Li、Co、P、及びOを含有する正極活物質を含有する正極活物質部位と、前記正極活物質部位の表面の少なくとも一部を被覆し、Li、及びCoを含有する被覆部位と、を有し、前記正極活物質部位及び前記被覆部位についてEDS元素分析を行った際の、前記被覆部位のCoと前記正極活物質部位のCoとの原子比(被覆部位のCo/正極活物質部位のCo)が、0.37〜0.44である正極材料を含有する正極と、
を有する電池、を製造する電池の製造方法であって、
前記固体電解質層と、前記正極における前記正極材料とを圧着する圧着工程を含むことを特徴とする電池の製造方法。
With the negative electrode
A solid electrolyte layer containing a solid electrolyte containing Li and a solid electrolyte layer
A positive electrode active material moiety containing a positive electrode active material containing Li, Co, P, and O, and a coating moiety that covers at least a part of the surface of the positive electrode active material moiety and contains Li and Co. When the EDS element analysis is performed on the positive electrode active material portion and the coating portion, the atomic ratio of Co of the coating portion to Co of the positive electrode active material portion (Co of the coating portion / positive electrode active material portion). A positive electrode containing a positive electrode material having a Co) of 0.37 to 0.44,
A method of manufacturing a battery, which is a method of manufacturing a battery.
A method for manufacturing a battery, which comprises a crimping step of crimping the solid electrolyte layer and the positive electrode material at the positive electrode.
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