JP6948382B2 - All-solid-state secondary battery and its manufacturing method, as well as solid-state electrolyte sheet for all-solid-state secondary battery and positive electrode active material sheet for all-solid-state secondary battery - Google Patents

All-solid-state secondary battery and its manufacturing method, as well as solid-state electrolyte sheet for all-solid-state secondary battery and positive electrode active material sheet for all-solid-state secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP6948382B2
JP6948382B2 JP2019505893A JP2019505893A JP6948382B2 JP 6948382 B2 JP6948382 B2 JP 6948382B2 JP 2019505893 A JP2019505893 A JP 2019505893A JP 2019505893 A JP2019505893 A JP 2019505893A JP 6948382 B2 JP6948382 B2 JP 6948382B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solid
inorganic insulating
inorganic
secondary battery
positive electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019505893A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2018168550A1 (en
Inventor
真二 今井
真二 今井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Publication of JPWO2018168550A1 publication Critical patent/JPWO2018168550A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6948382B2 publication Critical patent/JP6948382B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0561Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
    • H01M10/0562Solid materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/102Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574Devices or arrangements for the interruption of current
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

本発明は、全固体二次電池及びその製造方法に関する。また本発明は、全固体二次電池用固体電解質シート及び全固体二次電池用正極活物質シートに関する。 The present invention relates to an all-solid-state secondary battery and a method for manufacturing the same. The present invention also relates to a solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery and a positive electrode active material sheet for an all-solid secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、負極と、正極と、負極と正極との間に挟まれた電解質とを有し、両極間にリチウムイオンを往復移動させることにより充電と放電を可能とした蓄電池である。リチウムイオン二次電池には従来から、電解質として有機電解液が用いられてきた。しかし有機電解液は液漏れを生じやすく、また、過充電、過放電により電池内部で短絡が生じ発火するおそれもあり、信頼性と安全性のさらなる向上が求められている。
このような状況下、有機電解液に代えて、不燃性の無機固体電解質を用いた全固体二次電池の開発が進められている。全固体二次電池は負極、電解質及び正極のすべてが固体からなり、有機電解液を用いた電池の課題とされる安全性ないし信頼性を大きく改善することができ、また長寿命化も可能になるとされる。
A lithium ion secondary battery is a storage battery that has a negative electrode, a positive electrode, and an electrolyte sandwiched between the negative electrode and the positive electrode, and can be charged and discharged by reciprocating lithium ions between the two electrodes. .. Conventionally, an organic electrolyte has been used as an electrolyte in a lithium ion secondary battery. However, the organic electrolyte is liable to leak, and there is a risk of short-circuiting and ignition inside the battery due to overcharging and overdischarging, and further improvement in reliability and safety is required.
Under such circumstances, the development of an all-solid secondary battery using a nonflammable inorganic solid electrolyte instead of the organic electrolyte is being promoted. In an all-solid-state secondary battery, the negative electrode, electrolyte, and positive electrode are all made of solid, which can greatly improve the safety and reliability of batteries using organic electrolytes, and can also extend the service life. It is said that it will be.

リチウムイオン二次電池は、充電時には正極から負極へと電子が移動し、同時に正極を構成するリチウム酸化物等からリチウムイオンが放出され、このリチウムイオンは電解質を通って負極へと到達して負極に溜め込まれる。こうして負極に溜め込まれたリチウムイオンの一部は電子を取り込み金属リチウムとして析出する現象が生じる。この金属リチウムの析出物が充放電の繰り返しによりデンドライト状に成長してしまうと、やがて正極へと達し、内部短絡が生じて二次電池として機能しなくなってしまう。デンドライトは非常に細く、電解質として固体を用いる全固体二次電池においても、固体電解質層に生じた亀裂ないしピンホール等を通って成長しうる。したがって、全固体二次電池においてもデンドライトの成長を阻止することは、電池を長寿命化する上で重要である。
デンドライトによる内部短絡の問題に対処すべく特許文献1には、固体電解質層中に単体硫黄を過剰に添加し、デンドライトの成長を単体硫黄により阻止する技術が記載されている。特許文献1記載の技術では、固体電解質粉末に単体硫黄を均一に分散させた混合物を用いて固体電解質層を形成しているため、この固体電解質層は単体硫黄粉末と固体電解質粉末との混合物からなる形態である。
In a lithium ion secondary battery, electrons move from the positive electrode to the negative electrode during charging, and at the same time, lithium ions are released from lithium oxides and the like constituting the positive electrode, and these lithium ions reach the negative electrode through an electrolyte and reach the negative electrode. It is stored in. In this way, a part of the lithium ions stored in the negative electrode takes in electrons and precipitates as metallic lithium. When this metallic lithium precipitate grows like a dendrite due to repeated charging and discharging, it eventually reaches the positive electrode, causing an internal short circuit and failing to function as a secondary battery. The dendrite is very thin, and even in an all-solid-state secondary battery using a solid as an electrolyte, it can grow through cracks or pinholes formed in the solid electrolyte layer. Therefore, it is important to prevent the growth of dendrites even in the all-solid-state secondary battery in order to extend the life of the battery.
In order to deal with the problem of internal short circuit due to dendrite, Patent Document 1 describes a technique of excessively adding elemental sulfur to the solid electrolyte layer to prevent the growth of dendrite by elemental sulfur. In the technique described in Patent Document 1, a solid electrolyte layer is formed by using a mixture in which simple sulfur is uniformly dispersed in a solid electrolyte powder. Therefore, this solid electrolyte layer is made from a mixture of a single sulfur powder and a solid electrolyte powder. It is a form of

国際公開第2011/010552号International Publication No. 2011/010552

上記特許文献1記載の技術は、デンドライトの負極から正極に向けた成長を阻止することを目的としている。しかし本発明者が検討を重ねた結果、全固体二次電池は充放電を繰り返すことにより、活物質の膨張収縮が繰り返され、デンドライトが電池要素端部から徐々にはみ出ることによって電池容量が低下する場合があることがわかってきた。そして、はみ出たデンドライトが、正極や電池外装体と短絡する懸念もあることがわかってきた。
また本発明者は、全固体電池が圧壊加重を受けて電池外装体が変形し、電池外装体にクラック等が生じた際に、負極層や正極層の端部から内部へと徐々に水分が混入しうることにも着目するに至った。固体電解質として硫化物系電解質を用いた場合には、水分と電解質とが反応し、毒性を有する硫化水素が発生する懸念がある。
The technique described in Patent Document 1 aims to prevent the growth of dendrites from the negative electrode to the positive electrode. However, as a result of repeated studies by the present inventor, the all-solid-state secondary battery is repeatedly charged and discharged, so that the active material is repeatedly expanded and contracted, and the dendrite gradually protrudes from the end of the battery element, so that the battery capacity is reduced. It has become clear that there are cases. Then, it has become clear that there is a concern that the protruding dendrite may short-circuit with the positive electrode and the battery exterior.
Further, in the present invention, when an all-solid-state battery is crushed and loaded to deform the battery exterior and cracks or the like occur in the battery exterior, moisture gradually evaporates from the ends of the negative electrode layer and the positive electrode layer to the inside. We have also come to pay attention to the fact that it can be mixed. When a sulfide-based electrolyte is used as the solid electrolyte, there is a concern that water reacts with the electrolyte to generate toxic hydrogen sulfide.

本発明は、金属リチウム等のデンドライトが電極端部から徐々にはみ出ることを阻止して、電池容量の低下を抑え、また、デンドライトと正極ないし電池外装体との接触による短絡を防ぐことができる全固体二次電池及びその製造方法を提供することを課題とする。また本発明は、全固体電池に圧壊加重が加わるなどして電池外装体にクラック等が生じた場合でも、水分の侵入を効果的に防いで硫化水素(HS)の発生を抑えることができる全固体二次電池及びその製造方法を提供することを課題とする。また本発明は、上記全固体二次電池を得ることを可能とする全固体二次電池用固体電解質シート及び全固体二次電池用正極活物質シートを提供することを課題とする。The present invention can prevent dendrites such as metallic lithium from gradually protruding from the electrode ends, suppress a decrease in battery capacity, and prevent short circuits due to contact between the dendrites and the positive electrode or the battery exterior. An object of the present invention is to provide a solid-state secondary battery and a method for producing the same. Further, according to the present invention, even when a crack or the like occurs in the battery exterior due to a crushing load applied to the all-solid-state battery, it is possible to effectively prevent the invasion of water and suppress the generation of hydrogen sulfide (H 2 S). An object of the present invention is to provide an all-solid-state secondary battery capable of producing the same and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide a solid electrolyte sheet for an all-solid-state secondary battery and a positive electrode active material sheet for an all-solid-state secondary battery, which make it possible to obtain the above-mentioned all-solid-state secondary battery.

本発明者は上記課題に鑑み鋭意検討を重ねた結果、充放電の繰り返しにより負極から析出して成長してくるデンドライトが電池端部からはみ出してくる現象を、少なくとも電池端部を特定の無機絶縁被覆体で被覆することにより効果的に阻止することができる。その結果、電池容量の低下を抑えることができ、また内部短絡を十分に抑制できることを見出した。また、この電池端部の被覆によって、電池外装体にクラック等が生じた場合にも、電解質への水分の侵入を阻止することができるとの着想に至った。硫化水素の発生を抑えることができることを見出した。本発明はこれらの知見に基づき更に検討を重ね、完成されるに至ったものである。 As a result of diligent studies in view of the above problems, the present inventor has determined that at least the battery end is a specific inorganic insulation to prevent the phenomenon that dendrites that are deposited and grow from the negative electrode due to repeated charging and discharging protrude from the battery end. It can be effectively blocked by coating with a coating. As a result, it has been found that a decrease in battery capacity can be suppressed and an internal short circuit can be sufficiently suppressed. Further, it was conceived that the coating on the end portion of the battery can prevent the invasion of water into the electrolyte even when a crack or the like occurs in the battery exterior. It was found that the generation of hydrogen sulfide can be suppressed. The present invention has been further studied based on these findings and has been completed.

すなわち、上記の課題は以下の手段により解決された。
〔1〕
電池要素部材を有する全固体二次電池であって、
上記電池要素部材は、少なくとも負極集電体、固体電解質層、正極活物質層及び正極集電体を有し、
上記電池要素部材の端部に、少なくとも上記電池要素部材の端部を被覆していて、25℃におけるヤング率が1GPa以上である無機絶縁被覆体が配されていて、
上記無機絶縁被覆体は、無機絶縁粒子と、100℃において固体であり、200℃以下の温度領域において溶融する絶縁性無機材料の溶融凝固体からなり、
上記無機絶縁被覆体は、有機バインダーを含む、
全固体二次電池。
〔2〕
電池要素部材を有する全固体二次電池であって、
上記電池要素部材は、少なくとも負極集電体、固体電解質層、正極活物質層及び正極集電体を有し、
上記電池要素部材の端部に、少なくとも上記電池要素部材の端部を被覆していて、25℃におけるヤング率が1GPa以上である無機絶縁被覆体が配されていて、
上記無機絶縁被覆体は、無機絶縁粒子と、100℃において固体であり、200℃以下の温度領域において溶融する絶縁性無機材料の溶融凝固体からなり、
上記無機絶縁被覆体中の上記無機絶縁粒子の含有量が50〜90質量%であ
前記無機絶縁被覆体を構成する無機絶縁粒子が下記(a)又は(b)又は(c)である、全固体二次電池
(a)酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、ゼオライト、立方晶窒化ホウ素、六方晶窒化ホウ素、及び酸化セリウムから選ばれる無機絶縁粒子;
(b)250℃では溶融しない無機絶縁粒子;
(c)溶融凝固体ではない無機絶縁粒子
〔3〕
上記電池要素部材が内部に挿入されている電池外装体を有する、〔1〕又は〔2〕に記載の全固体二次電池。
〔4〕
上記無機絶縁粒子は、体積平均粒子径が1μm以下の酸化アルミニウムである、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の全固体二次電池。
〔5〕
上記絶縁性無機材料は、硫黄及び/又は改質硫黄を含む、〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の全固体二次電池。
〔6〕
上記無機絶縁被覆体が、充放電時に負極端部から成長する金属リチウムの成長を阻止する、〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の全固体二次電池。
〔7〕
電池外装体内に、少なくとも負極集電体と、固体電解質層と、正極活物質層と、正極集電体とを含む電池要素部材を配する工程と、
上記電池外装体内の空間に、無機絶縁粒子と、100℃において固体であり200℃以下の温度領域において溶融する絶縁性無機材料と、有機バインダーを上記電池要素部材の端部に配する工程と、
200℃以下の温度領域において上記電池外装体を加熱して、上記絶縁性無機材料を溶融凝固させて、上記電池要素部材の端部を被覆する工程とを含む、〔1〕に記載の全固体二次電池の製造方法。
〔8〕
電池外装体内に、少なくとも負極集電体と、固体電解質層と、正極活物質層と、正極集電体とを含む電池要素部材を配する工程と、
上記電池外装体内の空間に、無機絶縁粒子と、100℃において固体であり200℃以下の温度領域において溶融する絶縁性無機材料を上記電池要素部材の端部に配する工程と、
200℃以下の温度領域において上記電池外装体を加熱して、上記絶縁性無機材料を溶融凝固させて、上記電池要素部材の端部を被覆する工程と、を含
前記無機絶縁粒子が下記(a)又は(b)又は(c’)であり:
(a)酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、ゼオライト、立方晶窒化ホウ素、六方晶窒化ホウ素、及び酸化セリウムから選ばれる無機絶縁粒子;
(b)250℃では溶融しない無機絶縁粒子;
(c’)前記の電池要素部材の端部を被覆する工程において溶融しない無機絶縁粒子;
前記の電池要素部材の端部を被覆する工程により形成される無機絶縁被覆体中の前記無機絶縁粒子の含有量を50〜90質量%とする、
〔2〕に記載の全固体二次電池の製造方法。
〔9〕
〔1〕に記載の全固体二次電池に用いる固体電解質シートであって、
固体電解質層と、この固体電解質層の端部を被覆した無機絶縁被覆体とを有し、
上記無機絶縁被覆体は、無機絶縁粒子と、100℃において固体であり、200℃以下の温度領域において溶融する絶縁性無機材料の溶融凝固体と、有機バインダーからなり、25℃におけるヤング率が1GPa以上である、全固体二次電池用固体電解質シート。
〔10〕
〔2〕に記載の全固体二次電池に用いられる固体電解質シートであって、
固体電解質層と、上記固体電解質層の端部を被覆した無機絶縁被覆体とを有し、
上記無機絶縁被覆体は、無機絶縁粒子と、100℃において固体であり、200℃以下の温度領域において溶融する絶縁性無機材料の溶融凝固体とからなり、25℃におけるヤング率が1GPa以上であり、
上記無機絶縁被覆体中の上記無機絶縁粒子の含有量が50〜90質量%であ
前記無機絶縁被覆体を構成する無機絶縁粒子が下記(a)又は(b)又は(c)である、全固体二次電池用固体電解質シート
(a)酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、ゼオライト、立方晶窒化ホウ素、六方晶窒化ホウ素、及び酸化セリウムから選ばれる無機絶縁粒子;
(b)250℃では溶融しない無機絶縁粒子;
(c)溶融凝固体ではない無機絶縁粒子
〔11〕
上記絶縁性無機材料は、硫黄及び/又は改質硫黄を含む、〔9〕又は〔10〕に記載の全固体二次電池用固体電解質シート。
〔12〕
上記無機絶縁粒子は、酸化アルミニウムである、〔9〕〜〔11〕のいずれかに記載の全固体二次電池用固体電解質シート。
〔13〕
〔1〕に記載の全固体二次電池に用いられる正極活物質シートであって、
正極活物質層と、この正極活物質層の両端部を被覆する無機絶縁被覆体を有し、
上記無機絶縁被覆体は、無機絶縁粒子と、100℃において固体であり、200℃以下の温度領域において溶融する絶縁性無機材料の溶融凝固体と、有機バインダーからなり、25℃におけるヤング率が1GPa以上である、全固体二次電池用正極活物質シート。
〔14〕
〔2〕に記載の全固体二次電池に用いられる正極活物質シートであって、
正極活物質層と、上記正極活物質層の両端部を被覆する無機絶縁被覆体を有し、
上記無機絶縁被覆体は、無機絶縁粒子と、100℃において固体であり、200℃以下の温度領域において溶融する絶縁性無機材料の溶融凝固体からなり、25℃におけるヤング率が1GPa以上であり、
上記無機絶縁被覆体中の上記無機絶縁粒子の含有量が50〜90質量%であ
前記無機絶縁被覆体を構成する無機絶縁粒子が下記(a)又は(b)又は(c)である、全固体二次電池用正極活物質シート
(a)酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、ゼオライト、立方晶窒化ホウ素、六方晶窒化ホウ素、及び酸化セリウムから選ばれる無機絶縁粒子;
(b)250℃では溶融しない無機絶縁粒子;
(c)溶融凝固体ではない無機絶縁粒子
〔15〕
上記絶縁性無機材料は、硫黄及び/又は改質硫黄を含む、〔13〕又は〔14〕に記載の全固体二次電池用正極活物質シート。
〔16〕
上記無機絶縁粒子は、酸化アルミニウムである、〔13〕〜〔15〕のいずれかに記載の全固体二次電池用正極活物質シート。
That is, the above problem was solved by the following means.
[1]
An all-solid-state secondary battery having a battery element member,
The battery element member has at least a negative electrode current collector, a solid electrolyte layer, a positive electrode active material layer, and a positive electrode current collector.
An inorganic insulating coating that covers at least the end of the battery element member and has a Young's modulus of 1 GPa or more at 25 ° C. is arranged at the end of the battery element member.
The inorganic insulating coating comprises inorganic insulating particles and a melt-solidified body of an insulating inorganic material that is solid at 100 ° C. and melts in a temperature range of 200 ° C. or lower.
The inorganic insulating coating contains an organic binder.
All-solid-state secondary battery.
[2]
An all-solid-state secondary battery having a battery element member,
The battery element member has at least a negative electrode current collector, a solid electrolyte layer, a positive electrode active material layer, and a positive electrode current collector.
An inorganic insulating coating that covers at least the end of the battery element member and has a Young's modulus of 1 GPa or more at 25 ° C. is arranged at the end of the battery element member.
The inorganic insulating coating comprises inorganic insulating particles and a melt-solidified body of an insulating inorganic material that is solid at 100 ° C. and melts in a temperature range of 200 ° C. or lower.
50 to 90% by mass content of the inorganic insulating particles of the inorganic insulating coating material in is,
An all-solid-state secondary battery in which the inorganic insulating particles constituting the inorganic insulating coating are the following (a), (b) or (c) :
(A) Inorganic insulating particles selected from aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, zeolite, cubic boron nitride, hexagonal boron nitride, and cerium oxide;
(B) Inorganic insulating particles that do not melt at 250 ° C;
(C) Inorganic insulating particles that are not melt-solidified bodies .
[3]
The all-solid-state secondary battery according to [1] or [2], which has a battery exterior in which the battery element member is inserted therein.
[4]
The all-solid-state secondary battery according to any one of [1] to [3], wherein the inorganic insulating particles are aluminum oxide having a volume average particle diameter of 1 μm or less.
[5]
The all-solid-state secondary battery according to any one of [1] to [4], wherein the insulating inorganic material contains sulfur and / or modified sulfur.
[6]
The all-solid-state secondary battery according to any one of [1] to [5], wherein the inorganic insulating coating prevents the growth of metallic lithium that grows from the negative end portion during charging and discharging.
[7]
A step of arranging a battery element member including at least a negative electrode current collector, a solid electrolyte layer, a positive electrode active material layer, and a positive electrode current collector inside the battery exterior.
A step of arranging inorganic insulating particles, an insulating inorganic material that is solid at 100 ° C. and melts in a temperature range of 200 ° C. or lower, and an organic binder at the end of the battery element member in the space inside the battery exterior.
The whole according to [1] , which includes a step of heating the battery outer body in a temperature range of 200 ° C. or lower to melt and solidify the insulating inorganic material to cover the end portion of the battery element member. A method for manufacturing a solid-state secondary battery.
[8]
A step of arranging a battery element member including at least a negative electrode current collector, a solid electrolyte layer, a positive electrode active material layer, and a positive electrode current collector inside the battery exterior.
A step of arranging inorganic insulating particles and an insulating inorganic material that is solid at 100 ° C. and melts in a temperature range of 200 ° C. or lower at the end of the battery element member in the space inside the battery exterior.
In 200 ° C. below the temperature range by heating the battery exterior body, the insulating inorganic material is melted solidified seen including a step of coating the end portion of the battery element member,
The inorganic insulating particles are the following (a) or (b) or (c'):
(A) Inorganic insulating particles selected from aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, zeolite, cubic boron nitride, hexagonal boron nitride, and cerium oxide;
(B) Inorganic insulating particles that do not melt at 250 ° C;
(C') Inorganic insulating particles that do not melt in the step of coating the end portion of the battery element member;
The content of the inorganic insulating particles in the inorganic insulating coating formed by the step of coating the end portion of the battery element member is 50 to 90% by mass.
The method for manufacturing an all-solid-state secondary battery according to [2].
[9]
The solid electrolyte sheet used for the all-solid-state secondary battery according to [1].
It has a solid electrolyte layer and an inorganic insulating coating that covers the ends of the solid electrolyte layer.
The inorganic insulating coating is composed of inorganic insulating particles, a melt-solidified body of an insulating inorganic material that is solid at 100 ° C. and melts in a temperature range of 200 ° C. or lower, and an organic binder, and has a Young ratio of 1 GPa at 25 ° C. The above is the solid electrolyte sheet for all-solid secondary batteries.
[10]
The solid electrolyte sheet used in the all-solid-state secondary battery according to [2].
It has a solid electrolyte layer and an inorganic insulating coating that covers the ends of the solid electrolyte layer.
The inorganic insulating coating is composed of inorganic insulating particles and a melt-solidified body of an insulating inorganic material that is solid at 100 ° C. and melts in a temperature range of 200 ° C. or lower, and has a Young's modulus of 1 GPa or more at 25 ° C. ,
50 to 90% by mass content of the inorganic insulating particles of the inorganic insulating coating material in is,
A solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery , wherein the inorganic insulating particles constituting the inorganic insulating coating are the following (a), (b) or (c) :
(A) Inorganic insulating particles selected from aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, zeolite, cubic boron nitride, hexagonal boron nitride, and cerium oxide;
(B) Inorganic insulating particles that do not melt at 250 ° C;
(C) Inorganic insulating particles that are not melt-solidified bodies .
[11]
The solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery according to [9] or [10], wherein the insulating inorganic material contains sulfur and / or modified sulfur.
[12]
The solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery according to any one of [9] to [11], wherein the inorganic insulating particles are aluminum oxide.
[13]
The positive electrode active material sheet used in the all-solid-state secondary battery according to [1].
It has a positive electrode active material layer and an inorganic insulating coating that covers both ends of the positive electrode active material layer.
The inorganic insulating coating is composed of inorganic insulating particles, a melt-solidified body of an insulating inorganic material that is solid at 100 ° C. and melts in a temperature range of 200 ° C. or lower, and an organic binder, and has a Young ratio of 1 GPa at 25 ° C. The above is the positive electrode active material sheet for all-solid secondary batteries.
[14]
The positive electrode active material sheet used in the all-solid-state secondary battery according to [2].
It has a positive electrode active material layer and an inorganic insulating coating that covers both ends of the positive electrode active material layer.
The inorganic insulating coating is composed of inorganic insulating particles and a melt-solidified body of an insulating inorganic material that is solid at 100 ° C. and melts in a temperature range of 200 ° C. or lower, and has a Young's modulus of 1 GPa or more at 25 ° C.
50 to 90% by mass content of the inorganic insulating particles of the inorganic insulating coating material in is,
Positive electrode active material sheet for all-solid-state secondary battery in which the inorganic insulating particles constituting the inorganic insulating coating are the following (a), (b) or (c) :
(A) Inorganic insulating particles selected from aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, zeolite, cubic boron nitride, hexagonal boron nitride, and cerium oxide;
(B) Inorganic insulating particles that do not melt at 250 ° C;
(C) Inorganic insulating particles that are not melt-solidified bodies .
[15]
The positive electrode active material sheet for an all-solid-state secondary battery according to [13] or [14], wherein the insulating inorganic material contains sulfur and / or modified sulfur.
[16]
The positive electrode active material sheet for an all-solid-state secondary battery according to any one of [13] to [15], wherein the inorganic insulating particles are aluminum oxide.

本発明において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。 In the present invention, the numerical range represented by using "~" means a range including the numerical values before and after "~" as the lower limit value and the upper limit value.

本発明の全固体二次電池は、充放電時における電池要素部材端部からのデンドライトのはみだしを効果的に阻止して電池容量の低下を抑えることができ、また、デンドライトと正極ないし電池外装体との接触による短絡を防ぐことができる。更に全固体二次電池に圧壊加重が加わり、電池にクラック等が生じた場合であっても、硫化水素(HS)の発生を抑えることができる。
また本発明の全固体二次電池の製造方法によれば、充電時に電池要素部材端部からのデンドライトのはみだしを効果的に阻止して電池容量の低下を抑え、また、デンドライトと正極ないし電池外装体との短絡を防ぐ全固体二次電池を得ることができる。更に全固体二次電池に圧壊加重が加わり、電池にクラック等が生じた場合でも、硫化水素(HS)の発生を抑えた全固体二次電池を得ることができる。
更に、本発明の全固体二次電池用固体電解質シート及び全固体二次電池用正極活物質シートは、本発明の全固体二次電池の部材(層)として好適に用いることができる。
The all-solid-state secondary battery of the present invention can effectively prevent the dendrite from protruding from the end of the battery element member during charging and discharging, and can suppress a decrease in battery capacity, and the dendrite and the positive electrode or the battery exterior body. It is possible to prevent a short circuit due to contact with. Furthermore joined by crushing weight all solid state secondary battery, even when a crack or the like occurs in the battery, it is possible to suppress the occurrence of hydrogen sulfide (H 2 S).
Further, according to the method for manufacturing an all-solid-state secondary battery of the present invention, the dendrite can be effectively prevented from protruding from the end of the battery element member during charging to suppress a decrease in battery capacity, and the dendrite and the positive electrode or the battery exterior can be suppressed. It is possible to obtain an all-solid-state secondary battery that prevents a short circuit with the body. Furthermore joined by crushing weight all solid state secondary battery, even when a crack or the like occurs in the battery, it is possible to obtain an all-solid secondary battery that suppresses generation of hydrogen sulfide (H 2 S).
Further, the solid electrolyte sheet for an all-solid-state secondary battery and the positive electrode active material sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention can be suitably used as a member (layer) of the all-solid-state secondary battery of the present invention.

本発明の上記及び他の特徴及び利点は、下記の記載及び添付の図面からより明らかになるであろう。 The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the description below and the accompanying drawings.

一般的な全固体二次電池の基本構成を模式化して示す縦断面図である。It is a vertical cross-sectional view which shows typically the basic structure of a general all-solid-state secondary battery. 本発明の好ましい実施形態に係る円筒型全固体二次電池を模式化して示す縦断面図及び図2中のA部拡大断面図である。It is a vertical sectional view which shows typically the cylindrical all-solid-state secondary battery which concerns on a preferable embodiment of this invention, and is the enlarged sectional view of part A in FIG.

本発明の全固体二次電池は、電池要素部材端部が無機絶縁被覆体によって被覆されており、この無機絶縁被覆体によって電池要素部材端部からはみ出そうとするデンドライトの成長を効果的に阻止することができる。本発明において「絶縁」とは、電子絶縁性を有すること、すなわち電子を通過させない性質をいう。また本発明において、「絶縁」、「絶縁性」もしくは「電子絶縁性」という場合、電気伝導率が、測定温度25℃において10−9S(ジーメンス)/cm以下の材料であることが好ましい。
以下、本発明の好ましい一実施形態について図1〜2を参照して説明する。
In the all-solid-state secondary battery of the present invention, the end portion of the battery element member is coated with an inorganic insulating coating, and the inorganic insulating coating effectively prevents the growth of dendrites that tend to protrude from the end portion of the battery element member. can do. In the present invention, "insulation" means having an electron insulating property, that is, a property of not allowing electrons to pass through. Further, in the present invention, when referring to "insulation", "insulation" or "electron insulation" , it is preferable that the material has an electric conductivity of 10-9 S (Siemens) / cm or less at a measurement temperature of 25 ° C.
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

[全固体二次電池]
図1に一般的な全固体二次電池の基本構成を示す。図1に示すように、本実施形態の全固体二次電池10は、負極側からみて、負極集電体1、負極活物質層2、固体電解質層3、正極活物質層4及び正極集電体5を、この順に積層した構造を有する。各層において隣接する層同士は直に接触している。
上記構造によって、充電時には、負極側に電子(e)が供給され、同時に正極活物質を構成するアルカリ金属又はアルカリ土類金属がイオン化する。イオン化したイオンは、固体電解質層3を通過(伝導)して移動し、負極に蓄積される。例えば、リチウムイオン二次電池においては負極にリチウムイオン(Li)が蓄積される。
放電時には、負極に蓄積された上記のアルカリ金属イオン又はアルカリ土類金属イオンが正極側に戻され、作動部位6に電子を供給する。図示例では、作動部位6に電球を採用しており、放電によりこれが点灯するようにされている。
[All-solid-state secondary battery]
FIG. 1 shows the basic configuration of a general all-solid-state secondary battery. As shown in FIG. 1, the all-solid-state secondary battery 10 of the present embodiment has a negative electrode current collector 1, a negative electrode active material layer 2, a solid electrolyte layer 3, a positive electrode active material layer 4, and a positive electrode current collector when viewed from the negative electrode side. The body 5 has a structure in which the bodies 5 are laminated in this order. Adjacent layers in each layer are in direct contact with each other.
With the above structure, during charging, electrons (e ) are supplied to the negative electrode side, and at the same time, the alkali metal or alkaline earth metal constituting the positive electrode active material is ionized. The ionized ions pass (conduct) through (conduct) the solid electrolyte layer 3 and move, and are accumulated in the negative electrode. For example, in a lithium ion secondary battery, lithium ions (Li + ) are accumulated in the negative electrode.
At the time of discharge, the above-mentioned alkali metal ion or alkaline earth metal ion accumulated in the negative electrode is returned to the positive electrode side, and electrons are supplied to the operating portion 6. In the illustrated example, a light bulb is used for the operating portion 6, and the light bulb is turned on by electric discharge.

また、本発明の全固体二次電池は、負極活物質層2を有さずに、固体電解質層3と負極集電体1とが直に接する形態とすることも好ましい。この形態の全固体二次電池では、充電時に負極に蓄積したアルカリ金属イオン又はアルカリ土類金属イオンの一部が電子と結合し、金属として負極集電体表面に析出する現象を利用する。すなわち、この形態の全固体二次電池は、負極表面に析出した金属を負極活物質層として機能させる。例えば金属リチウムは、負極活物質として汎用されている黒鉛に比べて10倍以上の理論容量を有するとされている。したがって、負極に金属リチウムを析出させてこの析出した金属リチウムに固体電解質層を押しつけた形態とすることにより、集電体表面に金属リチウムの層を形成することができ、高容量、高エネルギー密度の二次電池を実現することが可能になるとされる。
また、負極活物質層を取り除いた形態の全固体二次電池は、電池の厚さが薄くなるために、電池をロール状に巻いた形態とする場合には、固体電解質層の亀裂等の発生をより抑えることが可能になる利点もある。また、巻き数を増やすことができるため、電池容量を増加させることができる。
なお、本発明において負極活物質層を有しない形態の全固体二次電池とは、あくまで電池製造における層形成工程において負極活物質層を形成しないことを意味する。そして、上記の通り、充電により固体電解質層と負極集電体との間に負極活物質層が形成されるものである。
Further, it is also preferable that the all-solid-state secondary battery of the present invention has a form in which the solid electrolyte layer 3 and the negative electrode current collector 1 are in direct contact with each other without having the negative electrode active material layer 2. In this form of all-solid-state secondary battery, a phenomenon is utilized in which a part of alkali metal ions or alkaline earth metal ions accumulated in the negative electrode during charging is combined with electrons and deposited as a metal on the surface of the negative electrode current collector. That is, in this form of the all-solid-state secondary battery, the metal deposited on the surface of the negative electrode functions as the negative electrode active material layer. For example, metallic lithium is said to have a theoretical capacity 10 times or more that of graphite, which is widely used as a negative electrode active material. Therefore, by depositing metallic lithium on the negative electrode and pressing the solid electrolyte layer against the precipitated metallic lithium, the metallic lithium layer can be formed on the surface of the current collector, resulting in high capacity and high energy density. It is said that it will be possible to realize the secondary battery of.
Further, in the all-solid-state secondary battery in which the negative electrode active material layer is removed, the thickness of the battery becomes thin, so that when the battery is wound in a roll shape, cracks in the solid electrolyte layer occur. There is also an advantage that it becomes possible to further suppress. Moreover, since the number of turns can be increased, the battery capacity can be increased.
In the present invention, the all-solid-state secondary battery having no negative electrode active material layer means that the negative electrode active material layer is not formed in the layer forming step in battery manufacturing. Then, as described above, the negative electrode active material layer is formed between the solid electrolyte layer and the negative electrode current collector by charging.

図2に示すように、円筒型の全固体二次電池30は、図1に示した層構成を円筒型の形態で実現したものである。円筒型の全固体二次電池30は、図1に示した層構成を基本単位とする発電要素が軸22の周りに積層状に配されているもので、この積層体によって電池要素部材21が構成されている。すなわち、電池要素部材21は、少なくとも負極集電体21d、固体電解質層21a、正極活物質層21c及び正極集電体21bを有する。なお、図2に示す形態は、負極集電体21d、負極活物質層21e、固体電解質層21a、正極活物質層21c及び正極集電体21bがこの順に積層された発電要素が複層化されたものである。この円筒型の全固体二次電池30において、接する2つの発電要素は集電体1つを共有する形態となる。すなわち、1つの集電体の両面に負極活物質層が設けられ、また1つの集電体の両面に正極活物質層が設けられた形態となる。
更に、円筒型の全固体二次電池30は、必要により電池外装体となる電池カバー23を備えていてもよい。
電池カバー23内には、上記電池要素部材21の端部を少なくとも被覆する、25℃におけるヤング率が1GPa以上である無機絶縁被覆体24が配されている。
更に、電池要素部材21の正極集電体21bは電気的に接続する正極タブ25を介して電池正極に接続され、電池要素部材21の負極集電体21dは電気的に接続する負極タブ27を介して電池負極28に接続されている。
図2に示した積層構造を成すことにより、高電池容量とすることが可能になる。
As shown in FIG. 2, the cylindrical all-solid-state secondary battery 30 realizes the layer structure shown in FIG. 1 in a cylindrical form. All-solid secondary battery 30 of the cylindrical type, in which power generating elements as a basic unit a layer structure shown in FIG. 1 are arranged in layers around the axis 22, the battery element member 21 by the laminate Is configured. That is, the battery element member 21 has at least a negative electrode current collector 21d, a solid electrolyte layer 21a, a positive electrode active material layer 21c, and a positive electrode current collector 21b. In the form shown in FIG. 2, the power generation element in which the negative electrode current collector 21d, the negative electrode active material layer 21e, the solid electrolyte layer 21a, the positive electrode active material layer 21c, and the positive electrode current collector 21b are laminated in this order is multi-layered. It is an electrode. In the cylindrical all-solid-state secondary battery 30, the two power generation elements in contact with each other share one current collector. That is, the negative electrode active material layer is provided on both sides of one current collector, and the positive electrode active material layer is provided on both sides of one current collector.
Further, the cylindrical all-solid-state secondary battery 30 may include a battery cover 23 as a battery exterior, if necessary.
Inside the battery cover 23, an inorganic insulating coating 24 having a Young's modulus of 1 GPa or more at 25 ° C., which covers at least the end portion of the battery element member 21, is arranged.
Further, the positive electrode current collector 21b of the battery element member 21 is connected to the battery positive electrode via the positive electrode tab 25 that is electrically connected, and the negative electrode current collector 21d of the battery element member 21 is electrically connected to the negative electrode tab 27. It is connected to the battery negative electrode 28 via.
By forming the laminated structure shown in FIG. 2, it is possible to increase the battery capacity.

本発明の全固体二次電池において、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層の厚さは特に限定されない。一般的な電池の寸法を考慮すると、上記各層の厚さは10〜1000μmが好ましく、20μm以上500μm未満がより好ましい。 In the all-solid-state secondary battery of the present invention, the thicknesses of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer are not particularly limited. Considering the dimensions of a general battery, the thickness of each layer is preferably 10 to 1000 μm, more preferably 20 μm or more and less than 500 μm.

本発明において、正極活物質層と負極活物質層とを合わせて電極層と称することがある。正極活物質層には正極活物質が含有され、負極活物質層には負極活物質が含有される。正極活物質及び負極活物質のいずれかを示すのに、あるいは両方を合わせて示すのに、単に活物質又は電極活物質と称することがある。固体電解質層は通常は正極活物質及び/又は負極活物質を含まない。固体電解質層を構成する無機固体電解質、もしくは固体電解質層を構成する無機固体電解質と活物質との組み合わせを無機固体電解質材料という。 In the present invention, the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer may be collectively referred to as an electrode layer. The positive electrode active material layer contains a positive electrode active material, and the negative electrode active material layer contains a negative electrode active material. To indicate either the positive electrode active material and the negative electrode active material, or both, they may be simply referred to as an active material or an electrode active material. The solid electrolyte layer usually does not contain a positive electrode active material and / or a negative electrode active material. The inorganic solid electrolyte constituting the solid electrolyte layer, or the combination of the inorganic solid electrolyte constituting the solid electrolyte layer and the active material is referred to as an inorganic solid electrolyte material.

(無機絶縁被覆体)
上記無機絶縁被覆体は、無機絶縁粒子と、絶縁性無機材料とを有している。絶縁性無機材料としては、電子絶縁性を有し、100℃において固体(すなわち融点が100℃越え)である一方、200℃以下の温度領域において熱溶融する物性をもつ無機材料である。「200℃以下の温度領域において熱溶融する」とは、1気圧下において、200℃以下の温度領域で熱溶融することを意味する。
この絶縁性無機材料を用いることにより、絶縁性無機材料が溶融する温度まで容易に加熱することができる。この加熱により、溶融した絶縁性無機材料が電池要素部材の端部を被覆するように広がる。それとともに、溶融した絶縁性無機材料を毛細管現象によって電池要素部材内の隙間へと移動させることもできる。その後冷却して絶縁性無機材料を固化させることにより、電池要素部材端部の形状に沿って事実上隙間なく、電子絶縁性材料を被覆した状態を作り出すことができる。
すなわち、本発明の全固体二次電池において、無機絶縁被覆体は、100℃において固体状態でかつ200℃以下の温度領域で熱溶融する絶縁性無機材料の熱溶融凝固物を用いて形成されたものである。
(Inorganic insulation coating)
The inorganic insulating coating has inorganic insulating particles and an insulating inorganic material. The insulating inorganic material is an inorganic material having electronic insulating properties and having physical properties of being solid at 100 ° C. (that is, having a melting point exceeding 100 ° C.) and thermally melting in a temperature range of 200 ° C. or lower. "Thermal melting in the temperature range of 200 ° C. or lower" means that the thermal melting is performed in the temperature range of 200 ° C. or lower under 1 atm.
By using this insulating inorganic material, it is possible to easily heat the insulating inorganic material to a temperature at which it melts. By this heating, the molten insulating inorganic material spreads so as to cover the end portion of the battery element member. At the same time, the molten insulating inorganic material can be moved to the gap in the battery element member by the capillary phenomenon. After that, by cooling and solidifying the insulating inorganic material, it is possible to create a state in which the electronic insulating material is covered with substantially no gap along the shape of the end portion of the battery element member.
That is, in the all-solid-state secondary battery of the present invention, the inorganic insulating coating was formed by using a heat-melted solidified product of an insulating inorganic material that is in a solid state at 100 ° C. and heat-melts in a temperature range of 200 ° C. or lower. It is a thing.

本発明において、無機絶縁被覆体は、デンドライトの成長を阻止するために、固体状態においてデンドライトよりも硬い材料からなることが好ましい。そのため、本発明において無機絶縁被覆体のヤング率は1GPa以上であり、4〜400GPaであることが好ましい。
上記無機絶縁被覆体を構成する上記の絶縁性無機材料として、硫黄及び/又は改質硫黄、ヨウ素、ヨウ素と硫黄の混合物などが挙げられ、硫黄及び/又は改質硫黄を好適に用いることができる。絶縁性無機材料として用いうる硫黄は単体硫黄そのものを意味する。
また、改質硫黄は、硫黄と改質剤とを混練して得られるものである。例えば、純硫黄と改質添加剤であるオレフィン系ポリマーとを混練し、硫黄の一部を硫黄ポリマーに改質した改質硫黄を得ることができる。なお、改質硫黄は有機ポリマーを含み得るものであるが、本発明において「改質硫黄」は無機材料に含まれるものとする。 無機絶縁被覆体に硫黄ないし改質硫黄が存在することによって、無機絶縁被覆体に対して成長してきたデンドライト(アルカリ金属ないしアルカリ土類金属)をより効果的に阻止することができる。
In the present invention, the inorganic insulating coating is preferably made of a material that is harder than dendrite in the solid state in order to prevent the growth of dendrite. Therefore, in the present invention, the Young's modulus of the inorganic insulating coating is 1 GPa or more, preferably 4 to 400 GPa.
Examples of the insulating inorganic material constituting the inorganic insulating coating include sulfur and / or modified sulfur, iodine, and a mixture of iodine and sulfur, and sulfur and / or modified sulfur can be preferably used. .. Sulfur that can be used as an insulating inorganic material means elemental sulfur itself.
The modified sulfur is obtained by kneading sulfur and a modifier. For example, pure sulfur and an olefin polymer as a modifying additive can be kneaded to obtain modified sulfur in which a part of sulfur is modified into a sulfur polymer. The modified sulfur may contain an organic polymer, but in the present invention, the "modified sulfur" is included in the inorganic material. The presence of sulfur or modified sulfur in the inorganic insulating coating can more effectively block dendrites (alkali metals or alkaline earth metals) that have grown on the inorganic insulating coating.

また、デンドライトと硫黄とが接触すると、デンドライトと硫黄とが反応する。例えば金属リチウムのデンドライトと硫黄とが接触すると、2Li+S→LiSの反応が生じ、無機絶縁被覆体においてデンドライトの成長が止まる。この反応によって、無機絶縁被覆体中には反応生成物も共存した状態となる。この反応生成物はデンドライト金属よりも硬い電子絶縁性の化合物であるため、デンドライトの成長を阻止することができる。すなわち、上記無機絶縁被覆体は、上記の反応により生じたアルカリ金属を含む化合物及び/又はアルカリ土類金属を含む化合物を含有する形態であることも好ましい。このような形態をとることにより、無機絶縁被覆体の体積が広がり、無機絶縁被覆体中の粒子間、あるいは無機絶縁被覆体と電池要素部材とのわずかな隙間も塞ぐ効果が期待できる。したがって、無機絶縁被覆体によって、電池要素部材の端部を確実に被覆することができる。
無機絶縁被覆体中、上記絶縁性無機材料の含有量は5〜50質量%が好ましく、10〜50質量%がより好ましく、10〜20質量%が更に好ましい。
Further, when the dendrite and sulfur come into contact with each other, the dendrite and sulfur react with each other. For example, the dendrites and the sulfur of the metal lithium is in contact, 2Li + S → Li 2 S reaction occurs, the growth of dendrite in the inorganic insulating coating material stops. By this reaction, the reaction product also coexists in the inorganic insulating coating. Since this reaction product is an electron-insulating compound that is harder than the dendrite metal, it can prevent the growth of dendrites. That is, it is also preferable that the inorganic insulating coating contains a compound containing an alkali metal and / or a compound containing an alkaline earth metal generated by the above reaction. By taking such a form, the volume of the inorganic insulating coating is expanded, and the effect of closing the gap between the particles in the inorganic insulating coating or the slight gap between the inorganic insulating coating and the battery element member can be expected. Therefore, the end portion of the battery element member can be reliably covered with the inorganic insulating coating.
The content of the insulating inorganic material in the inorganic insulating coating is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 10 to 50% by mass, still more preferably 10 to 20% by mass.

上記無機絶縁被覆体は、有機バインダーを含有してもよい。有機バインダーを含有することにより、粒子同士の結着性等を高めることができ、よりまとまりのある層構成とすることができるため好ましい。 The inorganic insulating coating may contain an organic binder. By containing an organic binder, it is possible to enhance the binding property between particles and to form a more cohesive layer structure, which is preferable.

(有機バインダー)
上記有機バインダーとしては有機ポリマーが挙げられる。例えば、以下に述べる樹脂からなる有機バインダーが好ましく使用される。
(Organic binder)
Examples of the organic binder include organic polymers. For example, an organic binder made of the resin described below is preferably used.

含フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリビニレンジフルオリド(PVdF)、ポリビニレンジフルオリドとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体(PVdF−HFP)が挙げられる。
炭化水素系熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム(SBR)、水素添加スチレンブタジエンゴム(HSBR)、ブチレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレンが挙げられる。
アクリル樹脂としては、各種の(メタ)アクリルモノマー類、(メタ)アクリルアミドモノマー類、及びこれら樹脂を構成するモノマーの共重合体(好ましくは、アクリル酸とアクリル酸メチルとの共重合体)が挙げられる。
また、そのほかのビニル系モノマーとの共重合体(コポリマー)も好適に用いられる。例えば、(メタ)アクリル酸メチルとスチレンとの共重合体、(メタ)アクリル酸メチルとアクリロニトリルとの共重合体、(メタ)アクリル酸ブチルとアクリロニトリルとスチレンとの共重合体が挙げられる。本願明細書において、コポリマーは、統計コポリマー及び周期コポリマーのいずれでもよく、ブロックコポリマーが好ましい。
その他の樹脂としては例えばポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース誘導体樹脂等が挙げられる。
これらは1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the fluororesin include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), and a copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene (PVdF-HFP).
Examples of the hydrocarbon-based thermoplastic resin include polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber (SBR), hydrogenated styrene-butadiene rubber (HSBR), butylene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, polybutadiene, and polyisoprene.
Examples of the acrylic resin include various (meth) acrylic monomers, (meth) acrylamide monomers, and copolymers of the monomers constituting these resins (preferably copolymers of acrylic acid and methyl acrylate). Be done.
Further, a copolymer (copolymer) with other vinyl-based monomers is also preferably used. For example, a copolymer of methyl (meth) acrylate and styrene, a polymer of methyl (meth) acrylate and acrylonitrile, and a polymer of butyl (meth) acrylate, acrylonitrile and styrene can be mentioned. In the present specification, the copolymer may be either a statistical copolymer or a periodic copolymer, and a block copolymer is preferable.
Examples of other resins include polyurethane resin, polyurea resin, polyamide resin, polyimide resin, polyester resin, polyether resin, polycarbonate resin, cellulose derivative resin and the like.
These may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more type.

上記有機バインダーは、強い結着性を示す、集電体からの剥離抑制及び、固体界面の結着によるサイクル寿命の向上のため、上述の樹脂が選択される。すなわち、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリイミド樹脂、含フッ素樹脂及び炭化水素系熱可塑性樹脂からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。 As the organic binder, the above-mentioned resin is selected in order to suppress peeling from the current collector and improve the cycle life by binding the solid interface, which exhibits strong binding property. That is, it is preferably at least one selected from the group consisting of acrylic resins, polyurethane resins, polyurea resins, polyimide resins, fluororesins and hydrocarbon-based thermoplastic resins.

上記有機バインダーは、粒子表面への濡れ性や吸着性を高めるため、極性基を有することが好ましい。極性基とは、ヘテロ原子を含む1価の基、例えば、酸素原子、窒素原子及び硫黄原子のいずれかと水素原子が結合した構造を含む1価の基が好ましく、具体例としては、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基、リン酸基及びスルホ基が挙げられる。 The organic binder preferably has a polar group in order to enhance the wettability and adsorptivity to the particle surface. The polar group is preferably a monovalent group containing a hetero atom, for example, a monovalent group containing a structure in which a hydrogen atom is bonded to any one of an oxygen atom, a nitrogen atom and a sulfur atom, and specific examples thereof include a carboxy group. Examples include a hydroxy group, an amino group, a phosphoric acid group and a sulfo group.

上記有機バインダーの平均粒子径は、通常10nm〜30μmが好ましく、10〜1000nmのナノ粒子がより好ましい。 The average particle size of the organic binder is usually preferably 10 nm to 30 μm, and more preferably nanoparticles of 10 to 1000 nm.

上記有機バインダーの重量平均分子量(Mw)は10,000以上が好ましく、20,000以上がより好ましく、30,000以上が更に好ましい。上限としては、1,000,000以下が好ましく、200,000以下がより好ましく、100,000以下が更に好ましい。
上記無機絶縁被覆体が有機バインダーを含む場合、無機絶縁被覆体中の有機バインダーの含有量として、0.5〜6質量%が好ましく、1〜3質量%がより好ましい。
The weight average molecular weight (Mw) of the organic binder is preferably 10,000 or more, more preferably 20,000 or more, and even more preferably 30,000 or more. The upper limit is preferably 1,000,000 or less, more preferably 200,000 or less, still more preferably 100,000 or less.
When the inorganic insulating coating contains an organic binder, the content of the organic binder in the inorganic insulating coating is preferably 0.5 to 6% by mass, more preferably 1 to 3% by mass.

本発明において、無機絶縁被覆体は上記絶縁性無機材料の他に、上記絶縁性無機材料とは異なる無機絶縁粒子を含むことが好ましい。この無機絶縁粒子もデンドライトの成長を阻止する作用を有する。この無機絶縁粒子として、例えば、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、ゼオライト、立方晶窒化ホウ素、六方晶窒化ホウ素、酸化セリウム等を挙げることができる。この無機絶縁粒子は通常は微粒子であり、その体積平均粒子径は1μm以下が好ましく、700nm以下がより好ましい。これらの材料を無機絶縁被覆体内に存在させることにより、熱溶融物が毛細管現象によって無機絶縁被覆体の隙間に染み込みやすくなり、より隙間が少ないデンドライト耐性の高い状態とすることができる。
無機絶縁被覆体中、無機絶縁粒子の含有量は50〜90質量%とすることが好ましく、70〜85質量%とすることがより好ましい。
In the present invention, the inorganic insulating coating preferably contains inorganic insulating particles different from the insulating inorganic material in addition to the insulating inorganic material. These inorganic insulating particles also have an action of inhibiting the growth of dendrites. Examples of the inorganic insulating particles include aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, zeolite, cubic boron nitride, hexagonal boron nitride, and cerium oxide. The inorganic insulating particles are usually fine particles, and the volume average particle diameter thereof is preferably 1 μm or less, more preferably 700 nm or less. By allowing these materials to exist in the inorganic insulating coating, the thermal melt easily permeates into the gaps of the inorganic insulating coating due to the capillary phenomenon, and it is possible to obtain a state with less gaps and high dendrite resistance.
The content of the inorganic insulating particles in the inorganic insulating coating is preferably 50 to 90% by mass, more preferably 70 to 85% by mass.

(固体電解質層)
本発明の固体電解質層は、無機固体電解質材料を含む。固体電解質層を構成する無機固体電解質材料は、無機固体電解質であるか、あるいは無機固体電解質と活物質との混合物であり、通常は無機固体電解質からなる。無機固体電解質の好ましい形態について以下に説明する。なお、活物質については後述する。
(Solid electrolyte layer)
The solid electrolyte layer of the present invention contains an inorganic solid electrolyte material. The inorganic solid electrolyte material constituting the solid electrolyte layer is an inorganic solid electrolyte or a mixture of the inorganic solid electrolyte and the active material, and usually consists of the inorganic solid electrolyte. Preferred forms of the inorganic solid electrolyte will be described below. The active material will be described later.

無機固体電解質とは、無機の固体電解質のことであり、固体電解質とは、その内部においてイオンを移動させることができる固体状の電解質のことである。主たるイオン伝導性材料として有機物を含むものではないことから、有機固体電解質(ポリエチレンオキシド(PEO)などに代表される高分子電解質、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI)などに代表される有機電解質塩)とは明確に区別される。また、無機固体電解質は定常状態では固体であるため、通常カチオン及びアニオンに解離又は遊離していない。この点においては、電解液やポリマー中においてカチオン及びアニオンが解離又は遊離している無機電解質塩(LiPF、LiBF、LiFSI、LiClなど)とも明確に区別される。無機固体電解質は周期律表第1族又は第2族に属する金属のイオンの伝導性を有するものであれば特に限定されず電子伝導性を有さないものが一般的である。The inorganic solid electrolyte is an inorganic solid electrolyte, and the solid electrolyte is a solid electrolyte capable of transferring ions inside the solid electrolyte. Since it does not contain organic substances as the main ionic conductive material, it is an organic solid electrolyte (polyelectrolyte represented by polyethylene oxide (PEO), organic such as lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI)). It is clearly distinguished from electrolyte salts). Further, since the inorganic solid electrolyte is a solid in a steady state, it is usually not dissociated or liberated into cations and anions. In this respect, it is also clearly distinguished from inorganic electrolyte salts (LiPF 6 , LiBF 4 , LiFSI, LiCl, etc.) in which cations and anions are dissociated or liberated in the electrolytic solution or polymer. The inorganic solid electrolyte is not particularly limited as long as it has the ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, and is generally one that does not have electron conductivity.

本発明において、無機固体電解質は、周期律表第1族又は第2族に属する金属のイオン伝導性を有する。上記無機固体電解質は、この種の製品に適用される固体電解質材料を適宜選定して用いることができる。無機固体電解質として、一般的には(i)硫化物系無機固体電解質及び/又は(ii)酸化物系無機固体電解質が用いられる。 In the present invention, the inorganic solid electrolyte has ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table. As the inorganic solid electrolyte, a solid electrolyte material applicable to this type of product can be appropriately selected and used. As the inorganic solid electrolyte, (i) a sulfide-based inorganic solid electrolyte and / or (ii) an oxide-based inorganic solid electrolyte are generally used.

(i)硫化物系無機固体電解質
硫化物系無機固体電解質は、硫黄原子(S)を含有し、周期律表第1族又は第2族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有するものが好ましい。硫化物系無機固体電解質は、元素として少なくともLi、S及びPを含有し、リチウムイオン伝導性を有しているものが好ましいが、目的又は場合に応じて、Li、S及びP以外の他の元素を含んでもよい。
例えば下記式(I)で示される組成を満たすリチウムイオン伝導性無機固体電解質が挙げられる。

a1b1c1d1e1 式(I)

式中、LはLi、Na及びKから選択される元素を示し、Liが好ましい。Mは、B、Zn、Sn、Si、Cu、Ga、Sb、Al及びGeから選択される元素を示す。Aは、I、Br、Cl及びFから選択される元素を示す。a1〜e1は各元素の組成比を示し、a1:b1:c1:d1:e1は1〜12:0〜5:1:2〜12:0〜10を満たす。a1は更に、1〜9が好ましく、1.5〜7.5がより好ましい。b1は0〜3が好ましい。d1は更に、2.5〜10が好ましく、3.0〜8.5がより好ましい。e1は更に、0〜5が好ましく、0〜3がより好ましい。
(I) Sulfide-based inorganic solid electrolyte The sulfide-based inorganic solid electrolyte contains a sulfur atom (S), has ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table, and has electrons. Those having insulating properties are preferable. The sulfide-based inorganic solid electrolyte preferably contains at least Li, S and P as elements and has lithium ion conductivity, but other than Li, S and P may be used depending on the purpose or case. It may contain elements.
For example, a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte satisfying the composition represented by the following formula (I) can be mentioned.

La1 M b1 P c1 S d1 A e1 equation (I)

In the formula, L represents an element selected from Li, Na and K, with Li being preferred. M represents an element selected from B, Zn, Sn, Si, Cu, Ga, Sb, Al and Ge. A represents an element selected from I, Br, Cl and F. a1 to e1 indicate the composition ratio of each element, and a1: b1: c1: d1: e1 satisfy 1 to 12:00 to 5: 1: 2 to 12:00 to 10. Further, a1 is preferably 1 to 9, and more preferably 1.5 to 7.5. b1 is preferably 0 to 3. d1 is further preferably 2.5 to 10 and more preferably 3.0 to 8.5. e1 is further preferably 0 to 5, more preferably 0 to 3.

各元素の組成比は、下記のように、硫化物系無機固体電解質を製造する際の原料化合物の配合量を調整することにより制御できる。 The composition ratio of each element can be controlled by adjusting the blending amount of the raw material compound when producing the sulfide-based inorganic solid electrolyte as described below.

硫化物系無機固体電解質は、非結晶(ガラス)であっても結晶化(ガラスセラミックス化)していてもよく、一部のみが結晶化していてもよい。例えば、Li、P及びSを含有するLi−P−S系ガラス、又はLi、P及びSを含有するLi−P−S系ガラスセラミックスを用いることができる。
硫化物系無機固体電解質は、例えば硫化リチウム(LiS)、硫化リン(例えば五硫化二燐(P))、単体燐、単体硫黄、硫化ナトリウム、硫化水素、ハロゲン化リチウム(例えばLiI、LiBr、LiCl)及び上記Mによって表される元素の硫化物(例えばSiS、SnS、GeS)の中の少なくとも2つ以上の原料の反応により製造することができる。
The sulfide-based inorganic solid electrolyte may be amorphous (glass) or crystallized (glass-ceramic), or only a part thereof may be crystallized. For example, Li-PS-based glass containing Li, P and S, or Li-PS-based glass ceramics containing Li, P and S can be used.
Sulfide-based inorganic solid electrolytes include, for example, lithium sulfide (Li 2 S), phosphorus sulfide (for example, diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 )), simple phosphorus, simple sulfur, sodium sulfide, hydrogen sulfide, and lithium halide (eg, lithium halide). It can be produced by the reaction of at least two or more raw materials in the sulfides of the elements represented by LiI, LiBr, LiCl) and M above (for example, SiS 2 , SnS, GeS 2).

Li−P−S系ガラス及びLi−P−S系ガラスセラミックスにおける、LiSとPとの比率は、LiS:Pのモル比で、好ましくは60:40〜90:10、より好ましくは68:32〜78:22である。LiSとPとの比率をこの範囲にすることにより、リチウムイオン伝導度を高いものとすることができる。具体的には、リチウムイオン伝導度を好ましくは1×10−4S/cm以上、より好ましくは1×10−3S/cm以上とすることができる。上限は特にないが、1×10−1S/cm以下であることが実際的である。The ratio of Li 2 S to P 2 S 5 in Li-PS-based glass and Li-PS-based glass ceramics is the molar ratio of Li 2 S: P 2 S 5, preferably 60:40 to It is 90:10, more preferably 68:32 to 78:22. By setting the ratio of Li 2 S and P 2 S 5 in this range, the lithium ion conductivity can be made high. Specifically, the lithium ion conductivity can be preferably 1 × 10 -4 S / cm or more, and more preferably 1 × 10 -3 S / cm or more. There is no particular upper limit, but it is practical that it is 1 × 10 -1 S / cm or less.

具体的な硫化物系無機固体電解質の例として、原料の組み合わせ例を下記に示す。例えば、LiS−P、LiS−P−LiCl、LiS−P−HS、LiS−P−HS−LiCl、LiS−LiI−P、LiS−LiI−LiO−P、LiS−LiBr−Pが挙げられる。またLiS−LiO−P、LiS−LiPO−P、LiS−P−P、LiS−P−SiS、LiS−P−SiS−LiCl、LiS−P−SnS、LiS−P−Alが挙げられる。更にLiS−GeS、LiS−GeS−ZnS、LiS−Ga、LiS−GeS−Ga、LiS−GeS−P、LiS−GeS−Sb、LiS−GeS−Alが挙げられる。また更に、LiS−SiS、LiS−Al、LiS−SiS−Al、LiS−SiS−P−LiI、LiS−SiS−LiI、LiS−SiS−LiSiO、LiS−SiS−LiPO、Li10GeP12、などが挙げられる。ただし、各原料の混合比は問わない。このような原料組成物を用いて硫化物系無機固体電解質材料を合成する方法としては、例えば非晶質化法を挙げることができる。非晶質化法としては、例えば、メカニカルミリング法、溶液法及び溶融急冷法のいずれかを挙げることができる。これらの方法は、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。As an example of a specific sulfide-based inorganic solid electrolyte, a combination example of raw materials is shown below. For example, Li 2 S-P 2 S 5, Li 2 S-P 2 S 5 -LiCl, Li 2 S-P 2 S 5 -H 2 S, Li 2 S-P 2 S 5 -H 2 S-LiCl, Examples thereof include Li 2 S-LiI-P 2 S 5 , Li 2 S-LiI-Li 2 O-P 2 S 5 , and Li 2 S-LiBr-P 2 S 5. In addition, Li 2 S-Li 2 O-P 2 S 5 , Li 2 S-Li 3 PO 4- P 2 S 5 , Li 2 S-P 2 S 5- P 2 O 5 , Li 2 S-P 2 S 5 -SiS 2 , Li 2 S-P 2 S 5- SiS 2- LiCl, Li 2 S-P 2 S 5- SnS, Li 2 S-P 2 S 5- Al 2 S 3 can be mentioned. Furthermore Li 2 S-GeS 2, Li 2 S-GeS 2 -ZnS, Li 2 S-Ga 2 S 3, Li 2 S-GeS 2 -Ga 2 S 3, Li 2 S-GeS 2 -P 2 S 5, Examples thereof include Li 2 S-GeS 2- Sb 2 S 5 and Li 2 S-GeS 2- Al 2 S 3. Furthermore, Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-Al 2 S 3 , Li 2 S-SiS 2- Al 2 S 3 , Li 2 S-SiS 2- P 2 S 5- LiI, Li 2 S-SiS Examples thereof include 2- LiI, Li 2 S-SiS 2 -Li 4 SiO 4 , Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 , Li 10 GeP 2 S 12 . However, the mixing ratio of each raw material does not matter. As a method for synthesizing a sulfide-based inorganic solid electrolyte material using such a raw material composition, for example, an amorphization method can be mentioned. Examples of the amorphization method include any of a mechanical milling method, a solution method and a melt quenching method. This is because these methods can be processed at room temperature and can simplify the manufacturing process.

(ii)酸化物系無機固体電解質
酸化物系無機固体電解質は、酸素原子(O)を含有し、かつ、周期律表第1族又は第2族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有する化合物が好ましい。
(Ii) Oxide-based inorganic solid electrolyte The oxide-based inorganic solid electrolyte contains an oxygen atom (O), has ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table, and has ionic conductivity. , A compound having an electron insulating property is preferable.

具体的な化合物例としては、例えば、LixaLayaTiO〔xa=0.3〜0.7、ya=0.3〜0.7〕(LLT)が挙げられる。また、LixbLaybZrzbbb mbnb(MbbはAl,Mg,Ca,Sr,V,Nb,Ta,Ti,Ge,In,Sn等から選択された少なくとも1種以上の元素であり、xbは5≦xb≦10、ybは1≦yb≦4、zbは1≦zb≦4、mbは0≦mb≦2、及びnbは5≦nb≦20を満たす。)が挙げられる。また、Lixcyccc zcnc(MccはC,S,Al,Si,Ga,Ge,In,Sn等から選択された少なくとも1種以上の元素であり、xcは0≦xc≦5、ycは0≦yc≦1、zcは0≦zc≦1、及びncは0≦nc≦6を満たし、かつxc+yc+zc+nc≠0である。)が挙げられる。更に、Lixd(Al,Ga)yd(Ti,Ge)zdSiadmdnd(1≦xd≦3、0≦yd≦1、0≦zd≦2、0≦ad≦1、1≦md≦7、及び3≦nd≦13)、Li(3−2xe)ee xeeeO(xeは0以上0.1以下の数を表し、Meeは2価の金属原子を表し、Deeはハロゲン原子又は2種以上のハロゲン原子の組み合わせを表す。)が挙げられる。更にまた、LixfSiyfzf(1≦xf≦5、0<yf≦3、1≦zf≦10)、Lixgygzg(1≦xg≦3、0<yg≦2、1≦zg≦10)、LiBO−LiSO、LiO−B−P、LiO−SiO、LiBaLaTa12、LiPO(4−3/2w)(wはw<1)、LISICON(Lithium super ionic conductor)型結晶構造を有するLi3.5Zn0.25GeO、ペロブスカイト型結晶構造を有するLa0.55Li0.35TiO、NASICON(Natrium super ionic conductor)型結晶構造を有するLiTi12、Li1+xh+yh(Al,Ga)xh(Ti,Ge)2−xhSiyh3−yh12(ただし、0≦xh≦1、0≦yh≦1)、ガーネット型結晶構造を有するLiLaZr12(LLZ)等が挙げられる。またLi、P及びOを含むリン化合物も望ましい。例えばリン酸リチウム(LiPO)、リン酸リチウムの酸素の一部を窒素によって置換したLiPON、LiPOD(Dは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ru、Ag、Ta、W、Pt、Au等から選ばれた少なくとも1種)等が挙げられる。また、LiAON(Aは、Si、B、Ge、Al、C、Ga等から選ばれた少なくとも1種)等も好ましく用いることができる。Specific examples of the compound include Li xa La ya TiO 3 [xa = 0.3 to 0.7, ya = 0.3 to 0.7] (LLT). Further, Li xb Layb Zr zb M bb mb Onb (M bb is at least one element selected from Al, Mg, Ca, Sr, V, Nb, Ta, Ti, Ge, In, Sn and the like. Xb is 5 ≦ xb ≦ 10, yb is 1 ≦ yb ≦ 4, zb is 1 ≦ zb ≦ 4, mb is 0 ≦ mb ≦ 2, and nb is 5 ≦ nb ≦ 20). Further, Li xc Byc M cc zc Onc (M cc is at least one element selected from C, S, Al, Si, Ga, Ge, In, Sn and the like, and xc is 0 ≦ xc ≦. 5. yc satisfies 0 ≦ yc ≦ 1, zc satisfies 0 ≦ zc ≦ 1, and nc satisfies 0 ≦ nc ≦ 6, and xc + yc + zc + nc ≠ 0). Furthermore, Li xd (Al, Ga) yd (Ti, Ge) zd Si ad P md O nd (1 ≦ xd ≦ 3,0 ≦ yd ≦ 1,0 ≦ zd ≦ 2,0 ≦ ad ≦ 1,1 ≦ md ≦ 7, and 3 ≦ nd ≦ 13), Li (3-2xe) M ee xe D ee O (xe represents a number of 0 to 0.1, M ee represents a divalent metal atom, D ee Represents a halogen atom or a combination of two or more kinds of halogen atoms.). Furthermore, Li xf Si yf Ozf (1 ≦ xf ≦ 5, 0 <yf ≦ 3, 1 ≦ zf ≦ 10), Li xg S yg O zg (1 ≦ xg ≦ 3, 0 <yg ≦ 2, 1 ≦) zg ≤ 10), Li 3 BO 3- Li 2 SO 4 , Li 2 O-B 2 O 3- P 2 O 5 , Li 2 O-SiO 2 , Li 6 BaLa 2 Ta 2 O 12 , Li 3 PO (4) -3 / 2w) N w (w is w <1), Li 3.5 Zn 0.25 GeO 4 having a LISION (Lithium super ionic controller) type crystal structure, La 0.55 Li 0 having a perovskite type crystal structure .35 TiO 3, NASICON (Natrium super ionic conductor) type LiTi having a crystalline structure 2 P 3 O 12, Li 1 + xh + yh (Al, Ga) xh (Ti, Ge) 2-xh Si yh P 3-yh O 12 ( provided that , 0 ≦ xh ≦ 1, 0 ≦ yh ≦ 1), Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZ) having a garnet-type crystal structure and the like. Phosphorus compounds containing Li, P and O are also desirable. For example, lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), LiPON in which a part of oxygen of lithium phosphate is replaced with nitrogen, LiPOD 1 (D 1 is Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr. , Nb, Mo, Ru, Ag, Ta, W, Pt, Au and the like (at least one selected from) and the like. Further, LiA 1 ON (A 1 is at least one selected from Si, B, Ge, Al, C, Ga and the like) and the like can also be preferably used.

無機固体電解質の粒子径(体積平均粒子径)は特に限定されないが、0.01μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましい。上限としては、100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましい。なお、無機固体電解質粒子の平均粒子径の測定は、以下の手順で行う。無機固体電解質粒子を、水(水に不安定な物質の場合はヘプタン)を用いて20mlサンプル瓶中で1質量%の分散液を希釈調整する。希釈後の分散試料は、1kHzの超音波を10分間照射し、その直後に試験に使用する。この分散液試料を用い、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(HORIBA社製)を用いて、温度25℃で測定用石英セルを使用してデータ取り込みを50回行い、体積平均粒子径を得る。その他の詳細な条件等は必要によりJISZ8828:2013「粒子径解析−動的光散乱法」の記載を参照する。1水準につき5つの試料を作製しその平均値を採用する。 The particle size (volume average particle size) of the inorganic solid electrolyte is not particularly limited, but is preferably 0.01 μm or more, and more preferably 0.1 μm or more. The upper limit is preferably 100 μm or less, and more preferably 50 μm or less. The average particle size of the inorganic solid electrolyte particles is measured by the following procedure. The inorganic solid electrolyte particles are diluted and adjusted by 1% by mass of a dispersion in a 20 ml sample bottle with water (heptane in the case of a water-unstable substance). The diluted dispersed sample is irradiated with 1 kHz ultrasonic waves for 10 minutes, and immediately after that, it is used for the test. Using this dispersion sample, data was captured 50 times using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device LA-920 (manufactured by HORIBA) at a temperature of 25 ° C. using a measuring quartz cell, and the volume average particles were used. Get the diameter. For other detailed conditions and the like, refer to the description of JISZ8828: 2013 "Particle size analysis-Dynamic light scattering method" as necessary. Five samples are prepared for each level and the average value is adopted.

(正極活物質層)
上記正極活物質層4は、上述した無機固体電解質と、正極活物質とを含有する。
正極活物質の好ましい形態について説明する。
(Positive electrode active material layer)
The positive electrode active material layer 4 contains the above-mentioned inorganic solid electrolyte and the positive electrode active material.
A preferable form of the positive electrode active material will be described.

−正極活物質−
上記正極活物質は、可逆的にリチウムイオンを挿入及び放出できるものが好ましい。その材料は、上記特性を有するものであれば、特に制限はなく、遷移金属酸化物や、有機物、硫黄などのLiと複合化できる元素や硫黄と金属の複合物などでもよい。
中でも、正極活物質としては、遷移金属酸化物を用いることが好ましく、遷移金属元素M(Co、Ni、Fe、Mn、Cu及びVから選択される1種以上の元素)を有する遷移金属酸化物がより好ましい。また、この遷移金属酸化物に元素M(リチウム以外の金属周期律表の第1(Ia)族の元素、第2(IIa)族の元素、Al、Ga、In、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Si、P又はBなどの元素)を混合してもよい。混合量としては、遷移金属元素Mの量(100mol%)に対して0〜30mol%が好ましい。Li/Maのモル比が0.3〜2.2になるように混合して合成されたものが、より好ましい。
遷移金属酸化物の具体例としては、(MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物、(MB)スピネル型構造を有する遷移金属酸化物、(MC)リチウム含有遷移金属リン酸化合物、(MD)リチウム含有遷移金属ハロゲン化リン酸化合物及び(ME)リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物等が挙げられる。
-Positive electrode active material-
The positive electrode active material is preferably one capable of reversibly inserting and releasing lithium ions. The material is not particularly limited as long as it has the above-mentioned properties, and may be a transition metal oxide, an organic substance, an element that can be composited with Li such as sulfur, or a composite of sulfur and a metal.
Among them, as the positive electrode active material, a transition metal oxide having preferably used a transition metal oxide, a transition metal element M a (Co, Ni, Fe , Mn, 1 or more elements selected from Cu and V) the The thing is more preferable. Further, the 1 (Ia) group elements of the transition metal oxide to elemental M b (Table metal periodic other than lithium, the elements of the 2 (IIa) group, Al, Ga, In, Ge , Sn, Pb, Elements such as Sb, Bi, Si, P or B) may be mixed. The mixing amount, 0~30mol% is preferred for the amount of the transition metal element M a (100mol%). It is more preferable that the mixture is synthesized by mixing so that the molar ratio of Li / Ma is 0.3 to 2.2.
Specific examples of the transition metal oxide include (MA) a transition metal oxide having a layered rock salt type structure, (MB) a transition metal oxide having a spinel type structure, (MC) a lithium-containing transition metal phosphoric acid compound, and (MD). ) Lithium-containing transition metal halide phosphoric acid compound, (ME) lithium-containing transition metal silicic acid compound and the like can be mentioned.

(MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物の具体例として、LiCoO(コバルト酸リチウム[LCO])、LiNi(ニッケル酸リチウム)、LiNi0.85Co0.10Al0.05(ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム[NCA])、LiNi1/3Co1/3Mn1/3(ニッケルマンガンコバルト酸リチウム[NMC])及びLiNi0.5Mn0.5(マンガンニッケル酸リチウム)が挙げられる。
(MB)スピネル型構造を有する遷移金属酸化物の具体例として、LiMn(LMO)、LiCoMnO4、LiFeMn、LiCuMn、LiCrMn及びLiNiMnが挙げられる。
(MC)リチウム含有遷移金属リン酸化合物としては、例えば、LiFePO及びLiFe(PO等のオリビン型リン酸鉄塩、LiFeP等のピロリン酸鉄類、LiCoPO等のリン酸コバルト類ならびにLi(PO(リン酸バナジウムリチウム)等の単斜晶ナシコン型リン酸バナジウム塩が挙げられる。
(MD)リチウム含有遷移金属ハロゲン化リン酸化合物としては、例えば、LiFePOF等のフッ化リン酸鉄塩、LiMnPOF等のフッ化リン酸マンガン塩及びLiCoPOF等のフッ化リン酸コバルト類が挙げられる。
(ME)リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物としては、例えば、LiFeSiO、LiMnSiO及びLiCoSiO等が挙げられる。
本発明では、(MA)層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物が好ましく、LCO、LMO、NCA又はNMCがより好ましい。
(MA) Specific examples of the transition metal oxide having a layered rock salt structure include LiCoO 2 (lithium cobalt oxide [LCO]), LiNi 2 O 2 (lithium nickel oxide), LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0. 05 O 2 (Lithium Nickel Cobalt Aluminate [NCA]), LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide [NMC]) and LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 ( Lithium manganese nickel oxide).
(MB) Specific examples of the transition metal oxide having a spinel structure, LiMn 2 O 4 (LMO) , LiCoMnO 4, Li 2 FeMn 3 O 8, Li 2 CuMn 3 O 8, Li 2 CrMn 3 O 8 and Li 2 Nimn 3 O 8 can be mentioned.
Examples of the (MC) lithium-containing transition metal phosphate compound include olivine-type iron phosphate salts such as LiFePO 4 and Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 , iron pyrophosphates such as LiFeP 2 O 7 , and LiCoPO 4. Examples thereof include cobalt phosphates of Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 (lithium vanadium phosphate) and other monoclinic pachicon-type vanadium phosphate salts.
(MD) as the lithium-containing transition metal halogenated phosphate compound, for example, Li 2 FePO 4 F such fluorinated phosphorus iron salt, Li 2 MnPO 4 hexafluorophosphate manganese salts such as F and Li 2 CoPO 4 F Fluorophosphate cobalts such as.
Examples of the (ME) lithium-containing transition metal silicic acid compound include Li 2 FeSiO 4 , Li 2 MnSiO 4, and Li 2 CoSiO 4 .
In the present invention, a transition metal oxide having a (MA) layered rock salt type structure is preferable, and LCO, LMO, NCA or NMC is more preferable.

正極活物質の形状は特に制限されないが粒子状が好ましい。正極活物質の体積平均粒子径(球換算平均粒子径)は特に限定されない。例えば、0.1〜50μmとすることができる。正極活物質を所定の粒子径にするには、通常の粉砕機や分級機を用いればよい。焼成法によって得られた正極活物質は、水、酸性水溶液、アルカリ性水溶液、有機溶剤にて洗浄した後使用してもよい。正極活物質粒子の体積平均粒子径(球換算平均粒子径)は、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(商品名、HORIBA社製)を用いて測定することができる。 The shape of the positive electrode active material is not particularly limited, but is preferably in the form of particles. The volume average particle size (sphere-equivalent average particle size) of the positive electrode active material is not particularly limited. For example, it can be 0.1 to 50 μm. In order to make the positive electrode active material have a predetermined particle size, a normal crusher or classifier may be used. The positive electrode active material obtained by the firing method may be used after being washed with water, an acidic aqueous solution, an alkaline aqueous solution, or an organic solvent. The volume average particle size (sphere-equivalent average particle size) of the positive electrode active material particles can be measured using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device LA-920 (trade name, manufactured by HORIBA).

上記正極活物質は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
正極活物質層を形成する場合、正極活物質層の単位面積(cm)当たりの正極活物質の質量(mg)(目付量)は特に限定されるものではない。設計された電池容量に応じて、適宜に決めることができる。
The positive electrode active material may be used alone or in combination of two or more.
When forming the positive electrode active material layer, the mass (mg) (grain amount) of the positive electrode active material per unit area (cm 2) of the positive electrode active material layer is not particularly limited. It can be appropriately determined according to the designed battery capacity.

正極活物質の、正極活物質層中における含有量は、特に限定されず、10〜95質量%が好ましく、30〜90質量%がより好ましく、50〜85質量が更に好ましく、55〜80質量%が特に好ましい。 The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is not particularly limited, and is preferably 10 to 95% by mass, more preferably 30 to 90% by mass, further preferably 50 to 85% by mass, and 55 to 80% by mass. Is particularly preferable.

(負極活物質層)
上記負極活物質層2は、上述した無機固体電解質と、負極活物質とを含有する。なお、上述した通り、本発明の全固体二次電池は負極活物質層を予め形成しない形態とすることも好ましい。
負極活物質の好ましい形態について説明する。
(Negative electrode active material layer)
The negative electrode active material layer 2 contains the above-mentioned inorganic solid electrolyte and the negative electrode active material. As described above, it is also preferable that the all-solid-state secondary battery of the present invention has a form in which the negative electrode active material layer is not formed in advance.
A preferable form of the negative electrode active material will be described.

−負極活物質−
上記負極活物質は、可逆的にリチウムイオンを貯蔵及び放出できるものが好ましい。その材料は、上記特性を有するものであれば、特に制限はない。その材料には、炭素質材料、酸化錫等の金属酸化物、酸化ケイ素、金属複合酸化物、リチウム単体及びリチウムアルミニウム合金等のリチウム合金、並びに、Sn、Si、Al及びIn等のリチウムと合金形成可能な金属等が挙げられる。中でも、炭素質材料又はリチウム複合酸化物が信頼性の点から好ましく用いられる。また、金属複合酸化物としては、リチウムを吸蔵及び放出可能であることが好ましい。その材料は、特には制限されないが、構成成分としてチタン及び/又はリチウムを含有していることが、高電流密度充放電特性の観点で好ましい。
-Negative electrode active material-
The negative electrode active material is preferably one that can reversibly store and release lithium ions. The material is not particularly limited as long as it has the above-mentioned properties. The materials include carbonaceous materials, metal oxides such as tin oxide, silicon oxide, metal composite oxides, lithium alloys such as lithium simplex and lithium-aluminum alloys, and lithium alloys such as Sn, Si, Al and In. Examples include metal that can be formed. Of these, carbonaceous materials or lithium composite oxides are preferably used from the viewpoint of reliability. Further, as the metal composite oxide, it is preferable that lithium can be occluded and released. The material is not particularly limited, but it is preferable that the material contains titanium and / or lithium as a constituent component from the viewpoint of high current density charge / discharge characteristics.

負極活物質として用いられる炭素質材料とは、実質的に炭素からなる材料である。例えば、石油ピッチ、アセチレンブラック(AB)等のカーボンブラック、黒鉛(天然黒鉛、気相成長黒鉛等の人造黒鉛等)、及びPAN(ポリアクリロニトリル)系の樹脂やフルフリルアルコール樹脂等の各種の合成樹脂を焼成した炭素質材料を挙げることができる。更に、PAN系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、脱水PVA(ポリビニルアルコール)系炭素繊維、リグニン炭素繊維、ガラス状炭素繊維及び活性炭素繊維等の各種炭素繊維類を挙げることができる。また、メソフェーズ微小球体、グラファイトウィスカーならびに平板状の黒鉛等を挙げることもできる。 The carbonaceous material used as the negative electrode active material is a material substantially composed of carbon. For example, various synthesis of petroleum pitch, carbon black such as acetylene black (AB), graphite (artificial graphite such as natural graphite and vapor-grown graphite), and PAN (polyacrylonitrile) -based resin and furfuryl alcohol resin. A carbonaceous material obtained by firing a resin can be mentioned. Furthermore, various carbon fibers such as PAN-based carbon fibers, cellulose-based carbon fibers, pitch-based carbon fibers, vapor-grown carbon fibers, dehydrated PVA (polypoly alcohol) -based carbon fibers, lignin carbon fibers, glassy carbon fibers, and activated carbon fibers. Kind can be mentioned. Further, mesophase microspheres, graphite whiskers, flat graphite and the like can also be mentioned.

負極活物質として適用される金属酸化物及び金属複合酸化物としては、特に非晶質酸化物が好ましく、更に金属元素と周期律表第16族の元素との反応生成物であるカルコゲナイトも好ましく用いられる。ここでいう非晶質とは、CuKα線を用いたX線回折法において、回折角2θが20°〜40°の領域に頂点を有するブロードな散乱帯を有するものを意味し、結晶性の回折線を有してもよい。 As the metal oxide and the metal composite oxide applied as the negative electrode active material, an amorphous oxide is particularly preferable, and chalcogenite, which is a reaction product of a metal element and an element of Group 16 of the periodic table, is also preferably used. Be done. The term "amorphous" as used herein means that in an X-ray diffraction method using CuKα rays, a diffraction angle 2θ has a broad scattering zone having an apex in a region of 20 ° to 40 °, and is crystalline diffraction. It may have a line.

上記非晶質酸化物及びカルコゲナイドからなる化合物群の中でも、半金属元素の非晶質酸化物、及びカルコゲナイドがより好ましい。特に、周期律表第13(IIIA)族〜15(VA)族の元素、Al、Ga、Si、Sn、Ge、Pb、Sb及びBiから選択される1種単独もしくはそれらの2種以上の組み合わせからなる酸化物、ならびにカルコゲナイドが好ましい。好ましい非晶質酸化物及びカルコゲナイドの具体例としては、Ga、SiO、GeO、SnO、SnO、PbO、PbO、Pb、Pb、Pb、Sb、Sb、SbBi、SbSi、Bi、SnSiO、GeS、SnS、SnS、PbS、PbS、Sb、Sb及びSnSiSが挙げられる。また、これらは、酸化リチウムとの複合酸化物、例えば、LiSnOであってもよい。Among the compound group consisting of the amorphous oxide and the chalcogenide, the amorphous oxide of the metalloid element and the chalcogenide are more preferable. In particular, one species selected from the elements of Groups 13 (IIIA) to 15 (VA) of the Periodic Table, Al, Ga, Si, Sn, Ge, Pb, Sb and Bi, or a combination of two or more thereof. Oxides consisting of, as well as chalcogenides are preferred. Specific examples of preferable amorphous oxides and chalcogenides include Ga 2 O 3 , SiO, GeO, SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 2 O 4 , Pb 3 O 4 , Sb 2. O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 8 Bi 2 O 3 , Sb 2 O 8 Si 2 O 3 , Bi 2 O 4 , SnSiO 3 , GeS, SnS, SnS 2 , PbS, PbS 2 , Sb 2 S 3 , Sb 2 S 5 and SnSi S 3 . Further, these may be a composite oxide with lithium oxide, for example, Li 2 SnO 2 .

負極活物質はチタン原子を含有することも好ましい。より具体的にはLiTi12(チタン酸リチウム[LTO])がリチウムイオンの吸蔵放出時の体積変動が小さいことから急速充放電特性に優れ、電極の劣化が抑制されリチウムイオン二次電池の寿命向上が可能となる点で好ましい。It is also preferable that the negative electrode active material contains a titanium atom. More specifically, Li 4 Ti 5 O 12 (lithium titanate [LTO]) has excellent rapid charge / discharge characteristics due to small volume fluctuations during storage and release of lithium ions, and electrode deterioration is suppressed and lithium ion secondary This is preferable in that the battery life can be improved.

本発明においては、Si系の負極を適用することもまた好ましい。一般的にSi負極は、炭素負極(黒鉛、アセチレンブラックなど)に比べて、より多くのLiイオンを吸蔵できる。すなわち、単位質量あたりのLiイオンの吸蔵量が増加する。そのため、電池容量を大きくすることができる。その結果、バッテリー駆動時間を長くすることができるという利点がある。 In the present invention, it is also preferable to apply a Si-based negative electrode. In general, the Si negative electrode can occlude more Li ions than the carbon negative electrode (graphite, acetylene black, etc.). That is, the amount of Li ions occluded per unit mass increases. Therefore, the battery capacity can be increased. As a result, there is an advantage that the battery drive time can be lengthened.

負極活物質の形状は特に制限されないが粒子状が好ましい。負極活物質の粒子径(体積平均粒子径)は、0.1〜60μmが好ましい。所定の粒子径にするには、通常の粉砕機や分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、衛星ボールミル、遊星ボールミル及び旋回気流型ジェットミルや篩などが好適に用いられる。粉砕時には水、もしくはメタノール等の有機溶媒を共存させた湿式粉砕も必要に応じて行うことができる。所望の粒子径とするためには分級を行うことが好ましい。分級方法としては特に限定はなく、篩、風力分級機などを必要に応じて用いることができる。分級は乾式及び湿式ともに用いることができる。負極活物質粒子の体積平均粒子径は、前述の正極活物質の体積平均粒子径の測定方法と同様の方法により測定することができる。 The shape of the negative electrode active material is not particularly limited, but is preferably in the form of particles. The particle size (volume average particle size) of the negative electrode active material is preferably 0.1 to 60 μm. A normal crusher or classifier is used to obtain a predetermined particle size. For example, a mortar, a ball mill, a sand mill, a vibrating ball mill, a satellite ball mill, a planetary ball mill, a swirling airflow type jet mill, a sieve, and the like are preferably used. At the time of pulverization, wet pulverization in which water or an organic solvent such as methanol coexists can also be performed, if necessary. It is preferable to perform classification in order to obtain a desired particle size. The classification method is not particularly limited, and a sieve, a wind power classifier, or the like can be used as needed. Both dry and wet classifications can be used. The volume average particle size of the negative electrode active material particles can be measured by the same method as the above-mentioned method for measuring the volume average particle size of the positive electrode active material.

上記負極活物質は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
負極活物質層を形成する場合、負極活物質層の単位面積(cm)当たりの負極活物質の質量(mg)(目付量)は特に限定されるものではない。設計された電池容量に応じて、適宜に決めることができる。
The negative electrode active material may be used alone or in combination of two or more.
When the negative electrode active material layer is formed, the mass (mg) (grain amount) of the negative electrode active material per unit area (cm 2) of the negative electrode active material layer is not particularly limited. It can be appropriately determined according to the designed battery capacity.

負極活物質の、固体電解質組成物中における含有量は、特に限定されず、固形分100質量%において、10〜80質量%であることが好ましく、20〜80質量%がより好ましい。 The content of the negative electrode active material in the solid electrolyte composition is not particularly limited, and is preferably 10 to 80% by mass, more preferably 20 to 80% by mass, based on 100% by mass of the solid content.

正極活物質又は負極活物質を含む電極表面は硫黄又はリンで表面処理されていてもよい。また、正極活物質又は負極活物質の粒子表面は、上記表面被覆の前後において活性光線又は活性気体(プラズマ等)により表面処理が施されていても良い。 The surface of the electrode containing the positive electrode active material or the negative electrode active material may be surface-treated with sulfur or phosphorus. Further, the particle surface of the positive electrode active material or the negative electrode active material may be surface-treated with active light rays or an active gas (plasma or the like) before and after the surface coating.

本発明の全固体二次電池において、固体電解質層、正極活物質層及び負極活物質層には、リチウム塩、導電助剤、バインダー(上記無機絶縁被覆体に含まれ得る有機バインダーが好ましい)、分散剤等が含まれていることも好ましい。 In the all-solid-state secondary battery of the present invention, the solid electrolyte layer, the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer include a lithium salt, a conductive auxiliary agent, a binder (preferably an organic binder that can be contained in the above-mentioned inorganic insulating coating), and the like. It is also preferable that a dispersant or the like is contained.

〔集電体(金属箔)〕
正極集電体5及び負極集電体1は、電子伝導体が好ましい。
本発明において、正極集電体及び負極集電体のいずれか、又は、両方を合わせて、単に、集電体と称することがある。
正極集電体を形成する材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル及びチタンなどの他に、アルミニウム又はステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたもの(薄膜を形成したもの)が好ましい。その中でも、アルミニウム及びアルミニウム合金がより好ましい。
負極集電体を形成する材料としては、アルミニウム、銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケル及びチタンなどの他に、アルミニウム、銅、銅合金又はステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたものが好ましい。その中でも、アルミニウム、銅、銅合金及びステンレス鋼がより好ましい。
[Current collector (metal leaf)]
The positive electrode current collector 5 and the negative electrode current collector 1 are preferably electron conductors.
In the present invention, either or both of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector may be collectively referred to as a current collector.
As a material for forming the positive electrode current collector, in addition to aluminum, aluminum alloy, stainless steel, nickel and titanium, the surface of aluminum or stainless steel is treated with carbon, nickel, titanium or silver (a thin film is formed). ) Is preferable. Among them, aluminum and aluminum alloys are more preferable.
As a material for forming the negative electrode current collector, in addition to aluminum, copper, copper alloy, stainless steel, nickel and titanium, carbon, nickel, titanium or silver is treated on the surface of aluminum, copper, copper alloy or stainless steel. The one that has been made is preferable. Among them, aluminum, copper, copper alloy and stainless steel are more preferable.

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

本発明において、負極集電体、負極活物質層、固体電解質層、正極活物質層及び正極集電体の各層の間又はその外側には、機能性の層や部材等を適宜介在ないし配設してもよい。また、各層は単層で構成されていても、複層で構成されていてもよい。 In the present invention, a functional layer, a member, or the like is appropriately interposed or arranged between or outside each of the negative electrode current collector, the negative electrode active material layer, the solid electrolyte layer, the positive electrode active material layer, and the positive electrode current collector. You may. Further, each layer may be composed of a single layer or a plurality of layers.

<全固体二次電池の製造方法>
本発明の全固体二次電池の製造方法の一例を以下に示すが、本発明の全固体二次電池の製造方法はこれらの形態に限定されるものではない。
(電池要素部材の端部全体を無機絶縁被覆体で被覆する態様)
基材(例えば、集電体となる金属箔)上に、正極活物質層を構成する成分を含む組成物(正極用組成物)を塗布して正極活物質層を形成し、全固体二次電池用正極シートを作製する。次いで、正極活物質層の上に、少なくとも上記無機固体電解質材料を含有する組成物を塗布して固体電解質層を形成する。
その後、固体電解質層の上に、負極活物質層、負極集電体(金属箔)を重ねることにより、正極活物質層と負極活物質層の間に固体電解質層が挟まれた構造の全固体二次電池を得る。ついで、これらの電池要素部材を電池外装体となる筐体に詰める。
次いで、筺体内の、上記電池要素部材の端部に、上述した絶縁性無機材料と無機絶縁粒子の混合物を配する。次いで絶縁性無機材料が熱溶融する温度(好ましくは200℃以下)まで加熱し、絶縁性無機材料の溶融物を、上記混合物を構成する粒子間に行き渡らせて、上記電池要素部材の端部に無機絶縁被覆体を形成する。
<Manufacturing method of all-solid-state secondary battery>
An example of the method for manufacturing the all-solid-state secondary battery of the present invention is shown below, but the method for manufacturing the all-solid-state secondary battery of the present invention is not limited to these forms.
(Aspect in which the entire end of the battery element member is covered with an inorganic insulating coating)
A composition (composition for a positive electrode) containing components constituting a positive electrode active material layer is applied onto a base material (for example, a metal foil serving as a current collector) to form a positive electrode active material layer, and an all-solid secondary A positive electrode sheet for a battery is produced. Next, a composition containing at least the above-mentioned inorganic solid electrolyte material is applied onto the positive electrode active material layer to form a solid electrolyte layer.
After that, by superimposing the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector (metal foil) on the solid electrolyte layer, the solid electrolyte layer is sandwiched between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. Get a secondary battery. Then, these battery element members are packed in a housing that becomes a battery exterior.
Next, a mixture of the above-mentioned insulating inorganic material and the above-mentioned inorganic insulating particles is arranged at the end of the battery element member in the housing. Next, the insulating inorganic material is heated to a temperature at which it is thermally melted (preferably 200 ° C. or lower), and the melt of the insulating inorganic material is spread between the particles constituting the mixture to reach the end of the battery element member. Form an inorganic insulating coating.

また、各層の形成方法を逆にして、負極集電体上に、負極活物質層、固体電解質層及び正極活物質層を形成し、正極集電体を重ねて、全固体二次電池を製造することもできる。また、基材/負極活物質層からなる2層構造の積層体と、基材/正極活物質層/固体電解質層からなる3層構造の積層体とを調製し、これらを重ねあわせて本発明の全固体二次電池を得ることもできる。また基材/正極活物質層からなる2層構造の積層体と、基材/負極活物質層/固体電解質層からなる3層構造の積層体とを調製し、これらを重ねあわせて電池要素部材を得ることもできる。 Further, by reversing the forming method of each layer, a negative electrode active material layer, a solid electrolyte layer and a positive electrode active material layer are formed on the negative electrode current collector, and the positive electrode current collectors are superposed to manufacture an all-solid secondary battery. You can also do it. Further, a two-layer structure laminate composed of a base material / negative electrode active material layer and a three-layer structure laminate composed of a base material / positive electrode active material layer / solid electrolyte layer are prepared, and these are laminated to form the present invention. All-solid-state secondary batteries can also be obtained. Further, a two-layer structure laminate composed of a base material / positive electrode active material layer and a three-layer structure laminate composed of a base material / negative electrode active material layer / solid electrolyte layer are prepared, and these are superposed to form a battery element member. You can also get.

また、以下のように無機絶縁被覆体を、(a)固体電荷脂質層の端部のみ、(b)正極活物質層の端部と固体電荷脂質層の端部のみ、もしくは(c)正極集電体の端部と正極活物質層の端部と固体電荷脂質層の端部のみに設けた形態とすることもできる。これらの形態も本発明の全固体二次電池の形態として好ましい。
(電池要素部材の端部の一部を無機絶縁被覆体で被覆する態様)
基材(例えば、集電体となる金属箔)上に、正極活物質層を構成する成分を含む組成物(正極用組成物)を塗布して正極活物質層を形成し、全固体二次電池用正極シートを作製する。次いで、正極活物質層の上に、少なくとも上記無機固体電解質材料を含有する組成物を塗布して固体電解質層を形成する。更に、固体電解質層の両端に上述した絶縁性無機材料と無機絶縁粒子の混合物を配する。上記混合物は、基材端部及び/又は正極活物質層の端部にまで形成してもよい。次いで絶縁性無機材料が熱溶融する温度(好ましくは200℃以下)まで加熱し、絶縁性無機材料の溶融物を無機固体電解質材料の端部に行き渡らせ、また上記混合物を構成する粒子間に行き渡らせる。そして、固体電解質層端部、もしくは正極活物質層端部と固体電解質層端部、もしくは正極集電体端部と正極活物質層端部と固体電質層端部に無機絶縁被覆体を形成する。
その後、固体電解質層の上に、負極用材料として、負極活物質層を形成する成分を含有する組成物を塗布して、負極活物質層を形成する。負極活物質層の上に、負極集電体(金属箔)を重ねることにより、正極活物質層と負極活物質層の間に固体電解質層が挟まれた構造の全固体二次電池を得ることができる。必要によりこれを電池外装体となる筐体に封入して所望の全固体二次電池とすることができる。
Further, as shown below, the inorganic insulating coating is applied to (a) only the end of the solid-charged lipid layer, (b) only the end of the positive electrode active material layer and the end of the solid-charged lipid layer, or (c) the positive electrode collection. It may be provided only at the end of the electric body, the end of the positive electrode active material layer, and the end of the solid-charged lipid layer. These forms are also preferable as the forms of the all-solid-state secondary battery of the present invention.
(A mode in which a part of the end portion of the battery element member is covered with an inorganic insulating coating)
A composition (composition for a positive electrode) containing components constituting a positive electrode active material layer is applied onto a base material (for example, a metal foil serving as a current collector) to form a positive electrode active material layer, and an all-solid secondary A positive electrode sheet for a battery is produced. Next, a composition containing at least the above-mentioned inorganic solid electrolyte material is applied onto the positive electrode active material layer to form a solid electrolyte layer. Further, a mixture of the above-mentioned insulating inorganic material and inorganic insulating particles is arranged at both ends of the solid electrolyte layer. The mixture may be formed up to the edge of the substrate and / or the edge of the positive electrode active material layer. The insulating inorganic material is then heated to a temperature at which it thermally melts (preferably 200 ° C. or lower) to spread the melt of the insulating inorganic material to the edges of the inorganic solid electrolyte material and between the particles constituting the mixture. Let me. Then, the solid electrolyte layer end or the positive electrode active material layer end and the solid electrolyte layer end or cathode current collector end and the positive electrode active material layer end and the solid electrolytic membrane layer end in the inorganic insulating coating body Form.
Then, a composition containing a component forming the negative electrode active material layer as a negative electrode material is applied onto the solid electrolyte layer to form the negative electrode active material layer. By superimposing a negative electrode current collector (metal foil) on the negative electrode active material layer, an all-solid secondary battery having a structure in which a solid electrolyte layer is sandwiched between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer can be obtained. Can be done. If necessary, this can be enclosed in a housing that serves as a battery exterior to obtain a desired all-solid-state secondary battery.

更に、後述する、端部に無機絶縁被覆体を有する固体電解質シート、及び/又は端部に無機絶縁被覆体を有する正極活物質シートを予め用意しておき、これらのシートを用いて電池要素部材を作製し、本発明の全固体二次電池とすることもできる。 Further, a solid electrolyte sheet having an inorganic insulating coating at the end and / or a positive electrode active material sheet having an inorganic insulating coating at the end, which will be described later, are prepared in advance, and the battery element member is used by using these sheets. Can also be produced to obtain the all-solid-state secondary battery of the present invention.

上記絶縁性無機材料を溶融させるための加熱は、上記の例では、上記混合物を目的の端部に配した直後に行っている。また本発明はこの実施形態に限定されない。すなわち、上記混合物を用いて目的の端部に配した後であれば、全固体二次電池の製造工程のどの段階で加熱してもよい。また、上記混合物を目的の端部に配する工程を上記絶縁性無機材料の溶融温度以上の温度で行うこともでき、この場合は絶縁性無機材料を溶融させるための加熱工程を別途設ける必要がない場合もある。 In the above example, the heating for melting the insulating inorganic material is performed immediately after the mixture is placed on the target end portion. Further, the present invention is not limited to this embodiment. That is, the mixture may be heated at any stage in the manufacturing process of the all-solid-state secondary battery as long as it is placed at the target end using the mixture. Further, the step of arranging the mixture at the target end portion can be performed at a temperature equal to or higher than the melting temperature of the insulating inorganic material. In this case, it is necessary to separately provide a heating step for melting the insulating inorganic material. It may not be there.

(各層の形成方法)
本発明の全固体二次電池の製造において、固体電解質層及び活物質層の形成方法は特に限定されず、適宜に選択できる。例えば、塗布(好ましくは湿式塗布)、スプレー塗布、スピンコート塗布、ディップコート、スリット塗布、ストライプ塗布及びバーコート塗布が挙げられる。
このとき、塗布した後に乾燥処理を施してもよいし、重層塗布した後に乾燥処理をしてもよい。乾燥温度は特に限定されない。下限は30℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、80℃以上が更に好ましい。上限は、300℃以下が好ましく、250℃以下がより好ましく、200℃以下が更に好ましい。このような温度範囲で加熱することで、(C)分散媒を除去し、固体状態にすることができる。また、温度を高くしすぎず、全固体二次電池の各部材を損傷せずに済むため好ましい。これにより、全固体二次電池において、優れた総合性能を示し、かつ良好な結着性を得ることができる。
(Formation method of each layer)
In the production of the all-solid-state secondary battery of the present invention, the method for forming the solid electrolyte layer and the active material layer is not particularly limited and can be appropriately selected. For example, coating (preferably wet coating), spray coating, spin coating coating, dip coating, slit coating, stripe coating and bar coating coating can be mentioned.
At this time, the drying treatment may be performed after the coating, or the drying treatment may be performed after the multi-layer coating. The drying temperature is not particularly limited. The lower limit is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, and even more preferably 80 ° C. or higher. The upper limit is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower, and even more preferably 200 ° C. or lower. By heating in such a temperature range, the dispersion medium (C) can be removed and the solid state can be obtained. Further, it is preferable because the temperature is not raised too high and each member of the all-solid-state secondary battery is not damaged. As a result, in the all-solid-state secondary battery, excellent overall performance can be exhibited and good binding property can be obtained.

作製した全固体二次電池は、加圧することが好ましい。加圧方法としては油圧シリンダープレス機等が挙げられる。加圧力としては、特に限定されず、一般的には50〜1500MPaの範囲であることが好ましい。
また、塗布した固体電解質組成物は、加圧と同時に加熱してもよい。加熱温度としては、特に限定されず、一般的には30〜300℃の範囲である。無機固体電解質のガラス転移温度よりも高い温度でプレスすることもできる。
加圧は塗布溶媒又は分散媒をあらかじめ乾燥させた状態で行ってもよいし、溶媒又は分散媒が残存している状態で行ってもよい。
The produced all-solid-state secondary battery is preferably pressurized. Examples of the pressurizing method include a hydraulic cylinder press machine and the like. The pressing force is not particularly limited, and is generally preferably in the range of 50 to 1500 MPa.
Further, the applied solid electrolyte composition may be heated at the same time as pressurization. The heating temperature is not particularly limited, and is generally in the range of 30 to 300 ° C. It can also be pressed at a temperature higher than the glass transition temperature of the inorganic solid electrolyte.
The pressurization may be performed in a state where the coating solvent or the dispersion medium is dried in advance, or may be performed in a state where the solvent or the dispersion medium remains.

加圧中の雰囲気としては、特に限定されず、大気下、乾燥空気下(露点−20℃以下)及び不活性ガス中(例えばアルゴンガス中、ヘリウムガス中、窒素ガス中)などいずれでもよい。
プレス時間は短時間(例えば数時間以内)で高い圧力をかけてもよいし、長時間(1日以上)かけて中程度の圧力をかけてもよい。全固体二次電池用シート以外、例えば全固体二次電池の場合には、中程度の圧力をかけ続けるために、全固体二次電池の拘束具(ネジ締め圧等)を用いることもできる。
プレス圧はシート面等の被圧部に対して均一であっても異なる圧であってもよい。
プレス圧は被圧部の面積や膜厚に応じて変化させることができる。また同一部位を段階的に異なる圧力で変えることもできる。
プレス面は平滑であっても粗面化されていてもよい。
The atmosphere during pressurization is not particularly limited, and may be any of air, dry air (dew point −20 ° C. or lower), inert gas (for example, argon gas, helium gas, nitrogen gas) and the like.
The pressing time may be short (for example, within several hours) and high pressure may be applied, or medium pressure may be applied for a long time (1 day or more). In the case of an all-solid-state secondary battery other than the all-solid-state secondary battery sheet, for example, in the case of an all-solid-state secondary battery, an all-solid-state secondary battery restraint (screw tightening pressure, etc.) can be used in order to continue applying a medium pressure.
The press pressure may be uniform or different with respect to the pressed portion such as the sheet surface.
The press pressure can be changed according to the area and film thickness of the pressed portion. It is also possible to change the same part step by step with different pressures.
The pressed surface may be smooth or roughened.

また、電池をシート状に形成し、この電池シートを軸の外周にロール状に巻いた状態とした円筒型とし、この円筒型電池の最外層から軸方向に圧力をかける形態とすることもできる。
Also, the battery is formed into a sheet, the battery seat a cylindrical type in which the state wound into a roll on the outer periphery of the axis, a form put pressure on the axial direction from the outermost layer of the cylindrical battery You can also.

(初期化)
上記のようにして製造した全固体二次電池は、製造後又は使用前に初期化を行うことが好ましい。初期化の方法は特に限定されず、例えば、プレス圧を高めた状態で初充放電を行い、その後、全固体二次電池の一般使用圧力になるまで圧力を開放することにより行うことができる。
(Initialize)
The all-solid-state secondary battery manufactured as described above is preferably initialized after manufacturing or before use. The initialization method is not particularly limited, and for example, the initial charge / discharge may be performed with the press pressure increased, and then the pressure may be released until the pressure reaches the general working pressure of the all-solid-state secondary battery.

<全固体二次電池の用途>
本発明の全固体二次電池は種々の用途に適用することができる。適用態様には特に限定はないが、例えば、電子機器に搭載される。電子機器としては、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、コードレスフォン子機、ページャー、ハンディーターミナル、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンターなどが挙げられる。また、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ポータブルCDプレーヤー、ミニディスクプレーヤー、携帯テープレコーダー、ラジオ等の音響、映像機器に搭載される。更に搭載機器として、ハンディークリーナー、電気シェーバー、トランシーバー、電子手帳、卓上電子計算機、メモリーカード、バックアップ電源などが挙げられる。その他民生用として、自動車、電動車両、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、ロードコンディショナー、時計、ストロボ、カメラ、医療機器(ペースメーカー、補聴器、肩もみ機など)などが挙げられる。更に、各種軍需用、宇宙用として用いることができる。また、太陽電池と組み合わせることもできる。
<Use of all-solid-state secondary battery>
The all-solid-state secondary battery of the present invention can be applied to various applications. The application mode is not particularly limited, but is mounted on, for example, an electronic device. Examples of electronic devices include laptop computers, pen input personal computers, mobile personal computers, electronic book players, mobile phones, cordless phone handsets, pagers, handy terminals, mobile fax machines, mobile copies, and mobile printers. It is also installed in audio and video equipment such as headphone stereos, video movies, LCD TVs, portable CD players, mini disc players, portable tape recorders, and radios. Further, on-board devices include handy cleaners, electric shavers, transceivers, electronic organizers, desktop computers, memory cards, backup power supplies, and the like. Other consumer products include automobiles, electric vehicles, motors, lighting equipment, toys, game equipment, road conditioners, watches, strobes, cameras, medical equipment (pacemakers, hearing aids, shoulder massagers, etc.). Furthermore, it can be used for various munitions and space. It can also be combined with a solar cell.

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

[全固体二次電池用固体電解質シート]
本発明の全固体二次電池用固体電解質シート(以下、単に「本発明の電解質シート」ともいう。)は、本発明の全固体二次電池の固体電解質層を提供する部材として好適に用いることができる。すなわち、本発明の電解質シートは、固体電解質層と、この固体電解質層の両端部を被覆した無機絶縁被覆体とを有するものである。この無機絶縁被覆体は、ヤング率が1GPa以上である。このような無機絶縁被覆体には、前述したものがある。
[Solid electrolyte sheet for all-solid secondary batteries]
The solid electrolyte sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention (hereinafter, also simply referred to as "electrolyte sheet of the present invention") is suitably used as a member for providing a solid electrolyte layer of the all-solid-state secondary battery of the present invention. Can be done. That is, the electrolyte sheet of the present invention has a solid electrolyte layer and an inorganic insulating coating that covers both ends of the solid electrolyte layer. This inorganic insulating coating has a Young's modulus of 1 GPa or more. Such inorganic insulating coatings include those described above.

[全固体二次電池用正極活物質シート]
本発明の全固体二次電池用正極活物質シート(以下、単に「本発明の正極活物質シート」ともいう。)は、本発明の全固体二次電池の正極活物質層を提供する部材として好適に用いることができる。すなわち、本発明の正極活物質シートは、正極活物質層の両端部を被覆した無機絶縁被覆体を有するものである。この無機絶縁被覆体は、ヤング率が1GPa以上を有するものである。このような無機絶縁被覆体には、前述したものがある。
[Positive electrode active material sheet for all-solid-state secondary batteries]
The positive electrode active material sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “the positive electrode active material sheet of the present invention”) is a member that provides the positive electrode active material layer of the all-solid-state secondary battery of the present invention. It can be preferably used. That is, the positive electrode active material sheet of the present invention has an inorganic insulating coating that covers both ends of the positive electrode active material layer. This inorganic insulating coating has a Young's modulus of 1 GPa or more. Such inorganic insulating coatings include those described above.

上記固体電解質シートは、例えば次のように作製することができる。
基材(例えば、負極集電体となる金属箔)上に、上記無機固体電解質材料を含有する組成物を塗布して固体電解質層を形成し、全固体二次電池用固体電解質シートを作製する。次いで、固体電解質層の両端に上述した絶縁性無機材料と無機絶縁粒子の混合物を塗布により配する。上記混合物は、基材端部にまで形成してもよい。次いで絶縁性無機材料が熱溶融する温度(好ましくは200℃以下)まで加熱し、絶縁性無機材料の溶融物を無機固体電解質材料の端部に行き渡らせ、また上記混合物を構成する粒子間に行き渡らせて、固体電解質層端部に無機絶縁被覆体を形成する。
また、上記正極活物質シートは、例えば次のように作製することができる。
基材(例えば、集電体となる金属箔)上に、正極活物質層を構成する成分を含む組成物(正極用組成物)を塗布して正極活物質層を形成し、全固体二次電池用正極活物質シートを作製する。次いで、正極活物質層の両端に上述した絶縁性無機材料と無機絶縁粒子の混合物を塗布により配する。上記混合物は、基材端部にまで形成してもよい。次いで絶縁性無機材料が熱溶融する温度(好ましくは200℃以下)まで加熱し、絶縁性無機材料の溶融物を正極活物質層の端部に行き渡らせ、また上記混合物を構成する粒子間に行き渡らせて、正極活物質層端部に無機絶縁被覆体を形成する。
絶縁性無機材料の混合物の塗布は、例えば、硫黄と酸化アルミニウム(アルミナ)の粒子の混合物をトルエンで分散させた分散液を使って行うことができる。
The solid electrolyte sheet can be produced, for example, as follows.
A composition containing the above-mentioned inorganic solid electrolyte material is applied onto a base material (for example, a metal foil serving as a negative electrode current collector) to form a solid electrolyte layer to prepare a solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery. .. Next, a mixture of the above-mentioned insulating inorganic material and inorganic insulating particles is applied to both ends of the solid electrolyte layer. The mixture may be formed up to the edge of the substrate. The insulating inorganic material is then heated to a temperature at which it thermally melts (preferably 200 ° C. or lower) to spread the melt of the insulating inorganic material to the edges of the inorganic solid electrolyte material and between the particles constituting the mixture. Then, an inorganic insulating coating is formed at the end of the solid electrolyte layer.
Further, the positive electrode active material sheet can be produced, for example, as follows.
A composition (composition for a positive electrode) containing components constituting a positive electrode active material layer is applied onto a base material (for example, a metal foil serving as a current collector) to form a positive electrode active material layer, and an all-solid secondary A positive electrode active material sheet for a battery is prepared. Next, a mixture of the above-mentioned insulating inorganic material and inorganic insulating particles is applied to both ends of the positive electrode active material layer. The mixture may be formed up to the edge of the substrate. The insulating inorganic material is then heated to a temperature at which it thermally melts (preferably 200 ° C. or lower) to spread the melt of the insulating inorganic material to the edges of the positive electrode active material layer and between the particles constituting the mixture. At the same time, an inorganic insulating coating is formed at the end of the positive electrode active material layer.
The application of the mixture of the insulating inorganic material can be carried out, for example, by using a dispersion liquid in which a mixture of sulfur and aluminum oxide (alumina) particles is dispersed with toluene.

本発明を実施例に基づき更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these embodiments.

[参考例1] 無機固体電解質の合成
アルゴン雰囲気下(露点−70℃)のグローブボックス内で、硫化リチウム(LiS、Aldrich社製、純度>99.98%)2.42g、五硫化二リン(P、Aldrich社製、純度>99%)3.90gをそれぞれ秤量し、メノウ製乳鉢に投入した。LiS及びPはモル比でLiS:P=75:25である。メノウ製乳鉢上において、メノウ製乳棒を用いて、5分間混合した。
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを66個投入し、上記混合物全量を投入し、アルゴン雰囲気下で容器を完全に密閉した。フリッチュ社製遊星ボールミルP−7に容器をセットし、25℃で、回転数510rpmで20時間メカニカルミリングを行うことで黄色粉体の硫化物系無機固体電解質(Li/P/Sガラス、以下「LPS」ともいう。)6.2gを得た。
得られたLPSの体積平均粒子径を、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(商品名、HORIBA社製)を用いて測定した結果、8μmであった。
[Reference Example 1] Inorganic solid electrolyte argon atmosphere in a glove box (dew point -70 ° C.), lithium sulfide (Li 2 S, Aldrich Corp., purity> 99.98%) 2.42 g, pentasulfide phosphorus (P 2 S 5, Aldrich Co., purity> 99%) of 3.90g were weighed, were placed in an agate mortar. Li 2 S and P 2 S 5 have a molar ratio of Li 2 S: P 2 S 5 = 75: 25. On the agate mortar, the mixture was mixed for 5 minutes using an agate pestle.
66 zirconia beads having a diameter of 5 mm were put into a 45 mL container made of zirconia (manufactured by Fritsch), the whole amount of the above mixture was put into the container, and the container was completely sealed under an argon atmosphere. A container is set in a planetary ball mill P-7 manufactured by Fritsch, and mechanical milling is performed at 25 ° C. at a rotation speed of 510 rpm for 20 hours to obtain a yellow powder sulfide-based inorganic solid electrolyte (Li / P / S glass, hereinafter "Li / P / S glass". Also referred to as "LPS") 6.2 g was obtained.
The volume average particle size of the obtained LPS was measured using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device LA-920 (trade name, manufactured by HORIBA) and found to be 8 μm.

[参考例2] 硫黄と無機絶縁粒子との混合物の調製
大気下で、硫黄(S、Aldrich社製、純度>99.98%)1.2g、酸化アルミニウムナノ粒子(Al、純度>99%、粒子サイズ500nm、EMジャパン社製)1.2gをそれぞれ秤量した。それらをメノウ製乳鉢に投入し、メノウ製乳棒を用いて10分間混合した。
[Reference Example 2] Preparation of a mixture of sulfur and inorganic insulating particles Under air, 1.2 g of sulfur (S, manufactured by Aldrich, purity> 99.98%), aluminum oxide nanoparticles (Al 2 O 3 , purity> 99%, particle size 500 nm, manufactured by EM Japan Co., Ltd.) 1.2 g were weighed. They were placed in an agate mortar and mixed for 10 minutes using an agate pestle.

[製造例] 全固体二次電池の製造
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、上記で合成したLPS2.0gと、スチレンブタジエンゴム(商品コード182907、アルドリッチ社製)0.1gと、分散媒としてオクタン22gとを投入した。その後に、この容器をフリッチュ社製遊星ボールミルP−7にセットし、温度25℃で、回転数300rpmで2時間攪拌した。その後、正極活物質LiNi0.85Co0.10Al0.05(ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム)7.9gを容器に投入し、再びこの容器を遊星ボールミルP−7にセットし、温度25℃、回転数100rpmで15分間混合を続けた。このようにして、正極用組成物を得た。
次に常法により、集電体となる厚み20μmのアルミ箔上に、上記で得られた正極活物質を構成する成分を含む組成物(正極用組成物)をバインダー2質量%とともにベーカー式アプリケーターにより塗布し、80℃2時間加熱して、正極用組成物を乾燥させた。その後、ヒートプレス機を用いて、所定の密度になるように乾燥させた正極層用組成物を加熱(120℃)しながら加圧(600MPa、1分)した。このようにして、膜厚110μmの正極活物質を有する全固体二次電池用正極シートを作製した。
[Manufacturing example] Manufacture of all-solid-state secondary battery 180 zirconia beads with a diameter of 5 mm were placed in a zirconia 45 mL container (manufactured by Fritsch), and 2.0 g of LPS synthesized above and styrene-butadiene rubber (product code 182907, 0.1 g (manufactured by Aldrich) and 22 g of octane as a dispersion medium were added. After that, this container was set in a planetary ball mill P-7 manufactured by Fritsch, and stirred at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 300 rpm for 2 hours. Then, 7.9 g of the positive electrode active material LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 (lithium nickel cobalt aluminate) was put into a container, and this container was set in the planetary ball mill P-7 again, and the temperature was 25. Mixing was continued for 15 minutes at ° C. and 100 rpm. In this way, a composition for a positive electrode was obtained.
Next, by a conventional method, a composition (composition for positive electrode) containing the components constituting the positive electrode active material obtained above was placed on an aluminum foil having a thickness of 20 μm as a current collector together with 2% by mass of a binder in a baker type applicator. And heated at 80 ° C. for 2 hours to dry the positive electrode composition. Then, using a heat press machine, the composition for the positive electrode layer dried to a predetermined density was pressurized (600 MPa, 1 minute) while heating (120 ° C.). In this way, a positive electrode sheet for an all-solid secondary battery having a positive electrode active material having a film thickness of 110 μm was produced.

次いで、上記参考例1によって調整した無機固体電解質を、常温にてトルエン中でバインダー2質量%とともに分散し固形分20質量%の塗布液を得た。この塗布液を、常温にて正極上にバーコート塗布し、120℃に加熱して乾燥し、幅50mm、膜厚100μmの固体電解質層を得た。
次いで、負極集電体となる、幅50mm、ステンレス(SUS)箔を固体電解質層の上に重ね、全固体二次電池用積層体シートを形成した。
この積層体シートの正極集電体の外周に、市販の絶縁性セパレータ(幅50mm)を重ね、ステンレス製の円筒軸芯の外周に、集電体が短絡しないよう巻き、直径26mm、厚み0.1mm、長さ65mmのステンレス製の円筒電池ケース内に詰めた。円筒軸心は、直径18mm、厚み0.1mm、長さ65mmの円筒にスリット(長さ9mm、幅0.1mm、スリット間の間隔1mm)を入れ、内部からの圧力で破壊できるようにしたものである。
その後、円筒電池ケースの外側に、ステンレス製、肉厚5mmの補強円筒カバーをはめた。
Next, the inorganic solid electrolyte prepared according to Reference Example 1 was dispersed in toluene at room temperature together with 2% by mass of the binder to obtain a coating liquid having a solid content of 20% by mass. This coating liquid was bar-coated on the positive electrode at room temperature, heated to 120 ° C. and dried to obtain a solid electrolyte layer having a width of 50 mm and a film thickness of 100 μm.
Next, a stainless steel (SUS) foil having a width of 50 mm, which serves as a negative electrode current collector, was laminated on the solid electrolyte layer to form a laminated body sheet for an all-solid secondary battery.
A commercially available insulating separator (width 50 mm) is superposed on the outer circumference of the positive electrode current collector of this laminated body sheet, and wound around the outer circumference of a stainless steel cylindrical shaft core so that the current collector is not short-circuited, and has a diameter of 26 mm and a thickness of 0. It was packed in a 1 mm, 65 mm long stainless steel cylindrical battery case. The center of the cylinder is a cylinder with a diameter of 18 mm, a thickness of 0.1 mm, and a length of 65 mm, with slits (length 9 mm, width 0.1 mm, spacing between slits 1 mm) so that it can be broken by internal pressure. Is.
Then, a reinforced cylindrical cover made of stainless steel and having a wall thickness of 5 mm was fitted on the outside of the cylindrical battery case.

そして、上記円筒軸芯の中に活性炭を詰め、プレス機で活性炭を円筒軸の両側から24Paの圧力にて圧縮し、円筒軸芯のスリット幅を広げて、円筒軸芯の直径を増加させた。その直径の増加によって、外装ケースと円筒軸芯の間にある積層体に所定の拘束圧をかけた。
負極集電体は電池外装ケースと導通させ、正極集電体は軸芯と導通させ、電流を外部に取り出せるようにした。
円筒軸芯と外装ケースの間にある電池要素部材の両端部に、参考例2で得た混合物を配し、プレス機を用いて24Paの圧力にて圧縮し、押しつけた。
絶縁被覆体で被覆された状態の積層体を、ホットプレート上で150℃30分間加熱し、充填材である硫黄を熱溶融させた。
その後、自然冷却して、ケースを封止し、無機絶縁被覆体を有する全固体二次電池を得た。自然冷却後の無機絶縁被覆体は、25℃におけるヤング率が50GPaであった。
また、比較用に、無機絶縁体被覆体を配す工程を行わない以外は同じ工程で得た、無機絶縁被覆体を有さない全固体二次電池を得た。
Then, activated carbon is filled in the cylindrical shaft core, and the activated carbon is compressed from both sides of the cylindrical shaft core at a pressure of 24 Pa with a press machine to widen the slit width of the cylindrical shaft core and increase the diameter of the cylindrical shaft core. rice field. Due to the increase in diameter, a predetermined restraining pressure was applied to the laminate between the outer case and the cylindrical shaft core.
The negative electrode current collector was made conductive with the battery outer case, and the positive electrode current collector was made conductive with the shaft core so that the current could be taken out to the outside.
The mixture obtained in Reference Example 2 was arranged at both ends of the battery element member between the cylindrical shaft core and the outer case, compressed with a press machine at a pressure of 24 Pa, and pressed.
The laminate coated with the insulating coating was heated on a hot plate at 150 ° C. for 30 minutes to thermally melt sulfur as a filler.
Then, it was naturally cooled to seal the case to obtain an all-solid-state secondary battery having an inorganic insulating coating. The inorganic insulating coating after natural cooling had a Young's modulus of 50 GPa at 25 ° C.
Further, for comparison, an all-solid-state secondary battery having no inorganic insulating coating, which was obtained in the same step except that the step of arranging the inorganic insulating coating was not performed, was obtained.

[試験例1]充放電試験
(試験方法)
上記によって作製した各全固体二次電池を用いて、下記条件により充放電を行い、初回充電容量に対する初回放電容量の割合(放電効率(%)=100×[初回放電容量/初回充電容量])を算出した。
充放電条件は、測定環境の温度30℃、電流密度0.09mA/cm(0.05Cに相当)、4.2V、一定電流条件における充放電とした。
[Test Example 1] Charge / discharge test (test method)
Using each all-solid-state secondary battery produced as described above, charge and discharge are performed under the following conditions, and the ratio of the initial discharge capacity to the initial charge capacity (discharge efficiency (%) = 100 x [initial discharge capacity / initial charge capacity]). Was calculated.
The charging / discharging conditions were a temperature of 30 ° C. in the measurement environment, a current density of 0.09 mA / cm 2 (corresponding to 0.05 C), 4.2 V, and a constant current condition.

[試験例2]充放電サイクル特性試験
(試験方法)
上記製造例と同様にして作製した全固体二次電池(無機絶縁被覆体を有するものと、有しないものを1つずつ作製)を用いて、下記条件により充放電サイクル特性試験を行った。そして、充放電サイクルにおける初回放電容量に対する、2サイクルめの放電容量の割合(放電容量維持率(%)=100×[2サイクルめの放電容量/初回放電容量])を算出した。
充放電条件は、測定環境の温度30℃、電流密度0.09mA/cm(0.05Cに相当)、4.2V、一定電流条件における充放電とした。
結果を下表に示す。
[Test Example 2] Charge / discharge cycle characteristic test (test method)
Using an all-solid-state secondary battery (one having an inorganic insulating coating and one without an inorganic insulating coating) manufactured in the same manner as in the above production example, a charge / discharge cycle characteristic test was conducted under the following conditions. Then, the ratio of the discharge capacity of the second cycle to the first discharge capacity in the charge / discharge cycle (discharge capacity retention rate (%) = 100 × [discharge capacity of the second cycle / initial discharge capacity]) was calculated.
The charging / discharging conditions were a temperature of 30 ° C. in the measurement environment, a current density of 0.09 mA / cm 2 (corresponding to 0.05 C), 4.2 V, and a constant current condition.
The results are shown in the table below.

Figure 0006948382
Figure 0006948382

上記表に示されるように、電池要素部材の端部に無機絶縁被覆体を有することにより、放電効率が高められ、また放電容量維持率も高められることがわかった。 As shown in the above table, it was found that the discharge efficiency is enhanced and the discharge capacity retention rate is also enhanced by having the inorganic insulating coating at the end of the battery element member.

本願は、2017年3月13日に日本国で特許出願された特願2017−047772に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。 The present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-047772 filed in Japan on March 13, 2017, which is referred to herein and is described herein. Incorporate as a part.

10 全固体二次電池
1 負極集電体
2 負極活物質層
3 固体電解質層
4 正極活物質層
5 正極集電体
6 作動部位
21a 固体電解質層
21b 正極集電体
21c 正極活物質層
21d 負極集電体
21e 負極活物質層
22 軸
23 電池カバー
24 無機絶縁被覆体
25 正極タブ
26 電極正極
27 負極タブ
28 電池負極
10 All-solid secondary battery 1 Negative electrode current collector 2 Negative electrode active material layer 3 Solid electrolyte layer 4 Positive electrode active material layer 5 Positive electrode current collector 6 Working part 21a Solid electrolyte layer 21b Positive electrode current collector 21c Positive electrode active material layer 21d Negative electrode collection collector 21e the anode active material layer 22 axis 23 battery cover 24 inorganic insulating coating material 25 positive electrode tab 26 electrode positive 27 negative electrode tab 28 battery negative

Claims (16)

電池要素部材を有する全固体二次電池であって、
前記電池要素部材は、少なくとも負極集電体、固体電解質層、正極活物質層及び正極集電体を有し、
前記電池要素部材の端部に、少なくとも前記電池要素部材の端部を被覆していて、25℃におけるヤング率が1GPa以上である無機絶縁被覆体が配されていて、
前記無機絶縁被覆体は、無機絶縁粒子と、100℃において固体であり、200℃以下の温度領域において溶融する絶縁性無機材料の溶融凝固体からなり、
前記無機絶縁被覆体は、有機バインダーを含む、
全固体二次電池。
An all-solid-state secondary battery having a battery element member,
The battery element member has at least a negative electrode current collector, a solid electrolyte layer, a positive electrode active material layer, and a positive electrode current collector.
An inorganic insulating coating that covers at least the end of the battery element member and has a Young's modulus of 1 GPa or more at 25 ° C. is arranged at the end of the battery element member.
The inorganic insulating coating comprises inorganic insulating particles and a melt-solidified body of an insulating inorganic material that is solid at 100 ° C. and melts in a temperature range of 200 ° C. or lower.
The inorganic insulating coating contains an organic binder.
All-solid-state secondary battery.
電池要素部材を有する全固体二次電池であって、
前記電池要素部材は、少なくとも負極集電体、固体電解質層、正極活物質層及び正極集電体を有し、
前記電池要素部材の端部に、少なくとも前記電池要素部材の端部を被覆していて、25℃におけるヤング率が1GPa以上である無機絶縁被覆体が配されていて、
前記無機絶縁被覆体は、無機絶縁粒子と、100℃において固体であり、200℃以下の温度領域において溶融する絶縁性無機材料の溶融凝固体からなり、
前記無機絶縁被覆体中の前記無機絶縁粒子の含有量が50〜90質量%であ
前記無機絶縁被覆体を構成する無機絶縁粒子が下記(a)又は(b)又は(c)である、全固体二次電池
(a)酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、ゼオライト、立方晶窒化ホウ素、六方晶窒化ホウ素、及び酸化セリウムから選ばれる無機絶縁粒子;
(b)250℃では溶融しない無機絶縁粒子;
(c)溶融凝固体ではない無機絶縁粒子
An all-solid-state secondary battery having a battery element member,
The battery element member has at least a negative electrode current collector, a solid electrolyte layer, a positive electrode active material layer, and a positive electrode current collector.
An inorganic insulating coating that covers at least the end of the battery element member and has a Young's modulus of 1 GPa or more at 25 ° C. is arranged at the end of the battery element member.
The inorganic insulating coating comprises inorganic insulating particles and a melt-solidified body of an insulating inorganic material that is solid at 100 ° C. and melts in a temperature range of 200 ° C. or lower.
Ri is 50 to 90% by mass amount of the inorganic insulating particles of the inorganic insulating coating material in,
An all-solid-state secondary battery in which the inorganic insulating particles constituting the inorganic insulating coating are the following (a), (b) or (c) :
(A) Inorganic insulating particles selected from aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, zeolite, cubic boron nitride, hexagonal boron nitride, and cerium oxide;
(B) Inorganic insulating particles that do not melt at 250 ° C;
(C) Inorganic insulating particles that are not melt-solidified bodies .
前記電池要素部材が内部に挿入されている電池外装体を有する、請求項1又は2に記載の全固体二次電池。 The all-solid-state secondary battery according to claim 1 or 2, which has a battery exterior in which the battery element member is inserted therein. 前記無機絶縁粒子は、体積平均粒子径が1μm以下の酸化アルミニウムである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の全固体二次電池。 The all-solid-state secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the inorganic insulating particles are aluminum oxide having a volume average particle diameter of 1 μm or less. 前記絶縁性無機材料は、硫黄及び/又は改質硫黄を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の全固体二次電池。 The all-solid-state secondary battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the insulating inorganic material contains sulfur and / or modified sulfur. 前記無機絶縁被覆体が、充放電時に負極端部から成長する金属リチウムの成長を阻止する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の全固体二次電池。 The all-solid-state secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the inorganic insulating coating prevents the growth of metallic lithium that grows from the negative end end during charging and discharging. 電池外装体内に、少なくとも負極集電体と、固体電解質層と、正極活物質層と、正極集電体とを含む電池要素部材を配する工程と、
前記電池外装体内の空間に、無機絶縁粒子と、100℃において固体であり200℃以下の温度領域において溶融する絶縁性無機材料と、有機バインダーを前記電池要素部材の端部に配する工程と、
200℃以下の温度領域において前記電池外装体を加熱して、前記絶縁性無機材料を溶融凝固させて、前記電池要素部材の端部を被覆する工程と、を含む請求項1に記載の全固体二次電池の製造方法。
A step of arranging a battery element member including at least a negative electrode current collector, a solid electrolyte layer, a positive electrode active material layer, and a positive electrode current collector inside the battery exterior.
A step of arranging inorganic insulating particles, an insulating inorganic material that is solid at 100 ° C. and melts in a temperature range of 200 ° C. or lower, and an organic binder at the end of the battery element member in the space inside the battery exterior.
In 200 ° C. below the temperature range by heating the battery outer body, wherein the insulating inorganic material is melted solidifying includes the step of covering the end portion of the battery element member, according to claim 1 total A method for manufacturing a solid-state secondary battery.
電池外装体内に、少なくとも負極集電体と、固体電解質層と、正極活物質層と、正極集電体とを含む電池要素部材を配する工程と、
前記電池外装体内の空間に、無機絶縁粒子と、100℃において固体であり200℃以下の温度領域において溶融する絶縁性無機材料を前記電池要素部材の端部に配する工程と、
200℃以下の温度領域において前記電池外装体を加熱して、前記絶縁性無機材料を溶融凝固させて、前記電池要素部材の端部を被覆する工程と、を含
前記無機絶縁粒子が下記(a)又は(b)又は(c’)であり:
(a)酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、ゼオライト、立方晶窒化ホウ素、六方晶窒化ホウ素、及び酸化セリウムから選ばれる無機絶縁粒子;
(b)250℃では溶融しない無機絶縁粒子;
(c’)前記の電池要素部材の端部を被覆する工程において溶融しない無機絶縁粒子;
前記の電池要素部材の端部を被覆する工程により形成される無機絶縁被覆体中の前記無機絶縁粒子の含有量を50〜90質量%とする、
請求項2に記載の全固体二次電池の製造方法。
A step of arranging a battery element member including at least a negative electrode current collector, a solid electrolyte layer, a positive electrode active material layer, and a positive electrode current collector inside the battery exterior.
A step of arranging inorganic insulating particles and an insulating inorganic material that is solid at 100 ° C. and melts in a temperature range of 200 ° C. or lower at the end of the battery element member in the space inside the battery exterior.
And heating the battery exterior body at 200 ° C. below the temperature region, the insulating inorganic material is melted solidified, see containing and a step of covering the end portion of the battery element member,
The inorganic insulating particles are the following (a) or (b) or (c'):
(A) Inorganic insulating particles selected from aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, zeolite, cubic boron nitride, hexagonal boron nitride, and cerium oxide;
(B) Inorganic insulating particles that do not melt at 250 ° C;
(C') Inorganic insulating particles that do not melt in the step of coating the end portion of the battery element member;
The content of the inorganic insulating particles in the inorganic insulating coating formed by the step of coating the end portion of the battery element member is 50 to 90% by mass.
The method for manufacturing an all-solid-state secondary battery according to claim 2.
請求項1に記載の全固体二次電池に用いられる固体電解質シートであって、
固体電解質層と、前記固体電解質層の端部を被覆した無機絶縁被覆体とを有し、
前記無機絶縁被覆体は、無機絶縁粒子と、100℃において固体であり、200℃以下の温度領域において溶融する絶縁性無機材料の溶融凝固体と、有機バインダーからなり、25℃におけるヤング率が1GPa以上である、全固体二次電池用固体電解質シート。
A solid electrolyte sheet used in the all-solid-state secondary battery according to claim 1.
It has a solid electrolyte layer and an inorganic insulating coating that covers the ends of the solid electrolyte layer.
The inorganic insulating coating is composed of inorganic insulating particles, a melt-solidified body of an insulating inorganic material that is solid at 100 ° C. and melts in a temperature range of 200 ° C. or lower, and an organic binder, and has a Young ratio of 1 GPa at 25 ° C. The above is the solid electrolyte sheet for all-solid secondary batteries.
請求項2に記載の全固体二次電池に用いられる固体電解質シートであって、
固体電解質層と、前記固体電解質層の端部を被覆した無機絶縁被覆体とを有し、
前記無機絶縁被覆体は、無機絶縁粒子と、100℃において固体であり、200℃以下の温度領域において溶融する絶縁性無機材料の溶融凝固体からなり、25℃におけるヤング率が1GPa以上であり、
前記無機絶縁被覆体中の前記無機絶縁粒子の含有量が50〜90質量%であ
前記無機絶縁被覆体を構成する無機絶縁粒子が下記(a)又は(b)又は(c)である、全固体二次電池用固体電解質シート
(a)酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、ゼオライト、立方晶窒化ホウ素、六方晶窒化ホウ素、及び酸化セリウムから選ばれる無機絶縁粒子;
(b)250℃では溶融しない無機絶縁粒子;
(c)溶融凝固体ではない無機絶縁粒子
A solid electrolyte sheet used in the all-solid-state secondary battery according to claim 2.
It has a solid electrolyte layer and an inorganic insulating coating that covers the ends of the solid electrolyte layer.
The inorganic insulating coating is composed of inorganic insulating particles and a melt-solidified body of an insulating inorganic material that is solid at 100 ° C. and melts in a temperature range of 200 ° C. or lower, and has a Young's modulus of 1 GPa or more at 25 ° C.
Ri is 50 to 90% by mass amount of the inorganic insulating particles of the inorganic insulating coating material in,
A solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery , wherein the inorganic insulating particles constituting the inorganic insulating coating are the following (a), (b) or (c) :
(A) Inorganic insulating particles selected from aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, zeolite, cubic boron nitride, hexagonal boron nitride, and cerium oxide;
(B) Inorganic insulating particles that do not melt at 250 ° C;
(C) Inorganic insulating particles that are not melt-solidified bodies .
前記絶縁性無機材料は、硫黄及び/又は改質硫黄を含む、請求項9又は10記載の全固体二次電池用固体電解質シート。 The solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery according to claim 9 or 10, wherein the insulating inorganic material contains sulfur and / or modified sulfur. 前記無機絶縁粒子は、酸化アルミニウムである、請求項9〜11のいずれか1項に記載の全固体二次電池用固体電解質シート。 The solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery according to any one of claims 9 to 11, wherein the inorganic insulating particles are aluminum oxide. 請求項1に記載の全固体二次電池に用いられる正極活物質シートであって、
正極活物質層と、前記正極活物質層の両端部を被覆する無機絶縁被覆体を有し、
前記無機絶縁被覆体は、無機絶縁粒子と、100℃において固体であり、200℃以下の温度領域において溶融する絶縁性無機材料の溶融凝固体と、有機バインダーからなり、25℃におけるヤング率が1GPa以上である、全固体二次電池用正極活物質シート。
A positive electrode active material sheet used in the all-solid-state secondary battery according to claim 1.
It has a positive electrode active material layer and an inorganic insulating coating that covers both ends of the positive electrode active material layer.
The inorganic insulating coating is composed of inorganic insulating particles, a melt-solidified body of an insulating inorganic material that is solid at 100 ° C. and melts in a temperature range of 200 ° C. or lower, and an organic binder, and has a Young ratio of 1 GPa at 25 ° C. The above is the positive electrode active material sheet for all-solid secondary batteries.
請求項2に記載の全固体二次電池に用いられる正極活物質シートであって、
正極活物質層と、前記正極活物質層の両端部を被覆する無機絶縁被覆体を有し、
前記無機絶縁被覆体は、無機絶縁粒子と、100℃において固体であり、200℃以下の温度領域において溶融する絶縁性無機材料の溶融凝固体からなり、25℃におけるヤング率が1GPa以上であり、
前記無機絶縁被覆体中の前記無機絶縁粒子の含有量が50〜90質量%であ
前記無機絶縁被覆体を構成する無機絶縁粒子が下記(a)又は(b)又は(c)である、全固体二次電池用正極活物質シート
(a)酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、ゼオライト、立方晶窒化ホウ素、六方晶窒化ホウ素、及び酸化セリウムから選ばれる無機絶縁粒子;
(b)250℃では溶融しない無機絶縁粒子;
(c)溶融凝固体ではない無機絶縁粒子
A positive electrode active material sheet used in the all-solid-state secondary battery according to claim 2.
It has a positive electrode active material layer and an inorganic insulating coating that covers both ends of the positive electrode active material layer.
The inorganic insulating coating is composed of inorganic insulating particles and a melt-solidified body of an insulating inorganic material that is solid at 100 ° C. and melts in a temperature range of 200 ° C. or lower, and has a Young's modulus of 1 GPa or more at 25 ° C.
Ri is 50 to 90% by mass amount of the inorganic insulating particles of the inorganic insulating coating material in,
Positive electrode active material sheet for all-solid-state secondary battery in which the inorganic insulating particles constituting the inorganic insulating coating are the following (a), (b) or (c) :
(A) Inorganic insulating particles selected from aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide, zeolite, cubic boron nitride, hexagonal boron nitride, and cerium oxide;
(B) Inorganic insulating particles that do not melt at 250 ° C;
(C) Inorganic insulating particles that are not melt-solidified bodies .
前記絶縁性無機材料は、硫黄及び/又は改質硫黄を含む、請求項13又は14に記載の全固体二次電池用正極活物質シート。 The positive electrode active material sheet for an all-solid secondary battery according to claim 13 or 14, wherein the insulating inorganic material contains sulfur and / or modified sulfur. 前記無機絶縁粒子は、酸化アルミニウムである、請求項13〜15のいずれか1項に記載の全固体二次電池用正極活物質シート。
The positive electrode active material sheet for an all-solid-state secondary battery according to any one of claims 13 to 15, wherein the inorganic insulating particles are aluminum oxide.
JP2019505893A 2017-03-13 2018-03-05 All-solid-state secondary battery and its manufacturing method, as well as solid-state electrolyte sheet for all-solid-state secondary battery and positive electrode active material sheet for all-solid-state secondary battery Active JP6948382B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017047772 2017-03-13
JP2017047772 2017-03-13
PCT/JP2018/008327 WO2018168550A1 (en) 2017-03-13 2018-03-05 All-solid secondary battery and production method therefor, and solid electrolyte sheet for all-solid secondary battery, and positive electrode active material sheet for all-solid secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018168550A1 JPWO2018168550A1 (en) 2019-11-07
JP6948382B2 true JP6948382B2 (en) 2021-10-13

Family

ID=63523423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019505893A Active JP6948382B2 (en) 2017-03-13 2018-03-05 All-solid-state secondary battery and its manufacturing method, as well as solid-state electrolyte sheet for all-solid-state secondary battery and positive electrode active material sheet for all-solid-state secondary battery

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6948382B2 (en)
WO (1) WO2018168550A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2590373B (en) * 2019-12-11 2022-05-18 Dyson Technology Ltd Energy storage device
JP7149317B2 (en) * 2020-11-19 2022-10-06 本田技研工業株式会社 solid state battery
WO2022190378A1 (en) 2021-03-12 2022-09-15 日産自動車株式会社 All-solid-state battery

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4092620B2 (en) * 2002-02-22 2008-05-28 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション Polymer electrolyte battery
JP4238645B2 (en) * 2003-06-12 2009-03-18 日産自動車株式会社 Bipolar battery
CN103531847B (en) * 2012-07-06 2015-12-16 微宏动力系统(湖州)有限公司 Lithium ion solid battery and synthetic method thereof and synthesizer
JP6315572B2 (en) * 2014-06-04 2018-04-25 セイコーインスツル株式会社 Electrochemical cell
JP6593626B2 (en) * 2015-06-17 2019-10-23 セイコーインスツル株式会社 Electrochemical cell

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018168550A1 (en) 2018-09-20
JPWO2018168550A1 (en) 2019-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6912658B2 (en) All-solid-state secondary battery and its manufacturing method
JP6895533B2 (en) Electrode laminate, all-solid-state laminated secondary battery and its manufacturing method
JP6799713B2 (en) Manufacturing method of solid electrolyte sheet, negative electrode sheet for all-solid secondary battery and all-solid secondary battery
JP6966502B2 (en) A solid electrolyte sheet, a negative electrode sheet for an all-solid-state secondary battery, an all-solid-state secondary battery, and a method for manufacturing these.
JP7064613B2 (en) Manufacturing method of laminated member for all-solid-state secondary battery and manufacturing method of all-solid-state secondary battery
JP6799714B2 (en) Manufacturing method of solid electrolyte sheet, negative electrode sheet for all-solid secondary battery and all-solid secondary battery
WO2020196040A1 (en) All-solid-state lithium ion secondary battery and method for manufacturing same, and negative electrode laminate sheet
JP6948382B2 (en) All-solid-state secondary battery and its manufacturing method, as well as solid-state electrolyte sheet for all-solid-state secondary battery and positive electrode active material sheet for all-solid-state secondary battery
JP7014899B2 (en) Solid electrolyte-containing sheets, electrode sheets for all-solid-state secondary batteries, all-solid-state secondary batteries, electronic devices and electric vehicles, and methods for manufacturing these.
US20200006718A1 (en) All-solid state secondary battery and manufacturing method therefor
JP7119214B2 (en) All-solid secondary battery and manufacturing method thereof
WO2018164050A1 (en) Inorganic solid electrolyte material, slurry using same, solid electrolyte film for all-solid-state secondary battery, solid electrolyte sheet for all-solid-state secondary battery, positive electrode active material film for all-solid-state secondary battery, negative electrode active material film for all-solid-state secondary battery, electrode sheet for all-solid-state secondary battery, all-solid-state secondary battery, and production method for all-solid-state secondary battery
JP6920413B2 (en) All-solid-state secondary battery and its manufacturing method, and solid-state electrolyte membrane for all-solid-state secondary battery and its manufacturing method
WO2022202901A1 (en) Solid electrolyte layered sheet, all solid secondary battery, and method for producing all solid secondary battery
JPWO2019098299A1 (en) Method for manufacturing solid electrolyte composition, solid electrolyte-containing sheet and all-solid secondary battery, and solid electrolyte-containing sheet and all-solid secondary battery
JP7078801B2 (en) Manufacturing method of all-solid-state secondary battery sheet and all-solid-state secondary battery, as well as all-solid-state secondary battery sheet and all-solid-state secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190604

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190604

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200804

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201002

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210216

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210414

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210907

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210917

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6948382

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150