JP6969004B2 - Solid electrolyte composition, solid electrolyte-containing sheet, electrode sheet for all-solid-state secondary battery and all-solid-state secondary battery - Google Patents

Solid electrolyte composition, solid electrolyte-containing sheet, electrode sheet for all-solid-state secondary battery and all-solid-state secondary battery Download PDF

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Description

本発明は、固体電解質組成物、固体電解質含有シート、全固体二次電池用電極シート及び全固体二次電池に関する。 The present invention relates to a solid electrolyte composition, a solid electrolyte-containing sheet, an electrode sheet for an all-solid-state secondary battery, and an all-solid-state secondary battery.

リチウムイオン二次電池は、負極と、正極と、負極及び正極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、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、過充電又は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、安全性と信頼性の更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、無機固体電解質を用いた全固体二次電池が注目されている。全固体二次電池は負極、電解質及び正極の全てが固体からなり、有機電解液を用いた電池の安全性及び信頼性を大きく改善することができる。
The lithium ion secondary battery is a storage battery having 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 electrolytic solution has been used as an electrolyte in a lithium ion secondary battery. However, the organic electrolytic solution is liable to leak, and there is a possibility that a short circuit may occur inside the battery due to overcharging or overdischarging, resulting in ignition, and further improvement in safety and reliability is required.
Under such circumstances, an all-solid-state secondary battery using an inorganic solid electrolyte instead of the organic electrolyte has attracted attention. In the all-solid-state secondary battery, the negative electrode, the electrolyte, and the positive electrode are all solid, and the safety and reliability of the battery using the organic electrolytic solution can be greatly improved.

このような全固体二次電池において、負極活物質層、固体電解質層及び正極活物質層等の構成層を形成する材料として、無機固体電解質、活物質及びバインダー(結着剤)等を含有する材料が、提案されている。
例えば、特許文献1には、無機固体電解質と、有機溶媒と、平均直径が0.001〜1μmであって、平均長さが0.1〜150μmであり、平均直径に対する平均長さの比が10〜100,000であり、電気伝導度が1×10−6S/m以下である線状構造体(具体的には、セルロース、カーボン、酸化亜鉛若しくは酸化チタンの各ナノファイバー)とを含有する固体電解質組成物が記載されている。また、特許文献2には、少なくとも硫化リチウムを含む複数の化合物より合成されるリチウムイオン導電性固体電解質と、高分子弾性体(具体的にはフッ素樹脂及びポリエステル樹脂)とを乾式混練し、得られた混合体を成形してなる固体電解質成形体が記載されている。
In such an all-solid secondary battery, an inorganic solid electrolyte, an active material, a binder (binder) and the like are contained as materials for forming a constituent layer such as a negative electrode active material layer, a solid electrolyte layer and a positive electrode active material layer. The material has been proposed.
For example, Patent Document 1 describes an inorganic solid electrolyte, an organic solvent, an average diameter of 0.001 to 1 μm, an average length of 0.1 to 150 μm, and a ratio of the average length to the average diameter. Contains a linear structure (specifically, cellulose, carbon, zinc oxide or titanium oxide nanofibers) having an electric conductivity of 10 to 100,000 and an electric conductivity of 1 × 10 -6 S / m or less. The solid electrolyte composition to be used is described. Further, in Patent Document 2, a lithium ion conductive solid electrolyte synthesized from a plurality of compounds containing at least lithium sulfide and a polymer elastic body (specifically, a fluororesin and a polyester resin) are dry-kneaded to obtain the obtained product. A solid electrolyte molded body obtained by molding the obtained mixture is described.

特許文献3には、平均粒径1μm以下の金属粒子を結着材(具体的にはポリフッ化ビニリデン)によって集電体上に付着させてなる電極を負極とする非水系二次電池が記載されている。この電極を負極とした非水系二次電池は、従来の黒鉛系電極材料よりも、高容量で、かつ充放電に伴う容量の減少が小さいことが記載されている。 Patent Document 3 describes a non-aqueous secondary battery having an electrode as a negative electrode formed by adhering metal particles having an average particle size of 1 μm or less on a current collector with a binder (specifically, polyvinylidene fluoride). ing. It is described that the non-aqueous secondary battery using this electrode as a negative electrode has a higher capacity than the conventional graphite-based electrode material, and the decrease in capacity due to charging and discharging is small.

国際公開第2016/199805号International Publication No. 2016/199805 特開平6−76828号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-76828 特開2000−12014号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-12014

全固体二次電池の構成層は、無機固体電解質、必要により活物質、更には粒子状のバインダーを含有する場合はバインダー等の固体粒子で形成されるため、固体粒子間に良好な界面状態を形成しにくい。例えば、無機固体電解質、活物質等の界面接触が十分でないと界面抵抗が高くなる(イオン伝導度、電池容量が低下する。)。また、固体粒子同士の結着性が弱いと、十分な強度の構成層とならない。更には、全固体二次電池の充放電(リチウムイオンの放出吸収)に伴う構成層、とりわけ活物質層の収縮膨張による固体粒子同士の接触不良が起こる。こうして、電気抵抗が上昇し、更には電池性能が急速に低下して電池寿命の短命化を招く。
しかも、近年、全固体二次電池の開発が急速に進展しており、上記問題の克服に加えて、放電容量及び放電容量密度等の電池性能の更なる改善も求められている。
Since the constituent layer of the all-solid secondary battery is formed of solid particles such as an inorganic solid electrolyte, an active material if necessary, and a binder when a particulate binder is contained, a good interface state is maintained between the solid particles. Hard to form. For example, if the interfacial contact between the inorganic solid electrolyte and the active material is not sufficient, the interfacial resistance increases (ion conductivity and battery capacity decrease). Further, if the binding property between the solid particles is weak, the constituent layer does not have sufficient strength. Further, poor contact between solid particles occurs due to shrinkage and expansion of the constituent layer, particularly the active material layer, which accompanies the charging / discharging (release / absorption of lithium ions) of the all-solid-state secondary battery. In this way, the electrical resistance increases, and the battery performance rapidly decreases, resulting in a shortened battery life.
Moreover, in recent years, the development of all-solid-state secondary batteries has been rapidly progressing, and in addition to overcoming the above problems, further improvement of battery performance such as discharge capacity and discharge capacity density is required.

本発明は、全固体二次電池の構成層を形成する材料として用いることにより、得られる全固体二次電池において、固体粒子間の界面抵抗の上昇を抑えて固体粒子を強固に結着させ、充放電を繰り返しても優れた放電容量及び放電容量密度を維持できる固体電解質組成物を提供することを課題とする。また、本発明は、この固体電解質組成物で構成した層を有する、固体電解質含有シート、全固体二次電池用電極シート及び全固体二次電池を提供することを課題とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention suppresses an increase in interfacial resistance between solid particles in the obtained all-solid secondary battery by using it as a material for forming a constituent layer of the all-solid secondary battery, and firmly binds the solid particles. An object of the present invention is to provide a solid electrolyte composition capable of maintaining an excellent discharge capacity and discharge capacity density even after repeated charging and discharging. Another object of the present invention is to provide a solid electrolyte-containing sheet, an electrode sheet for an all-solid-state secondary battery, and an all-solid-state secondary battery having a layer composed of the solid electrolyte composition.

本発明者らは、種々検討を重ねた結果、特定の弾性率及び弾性変形率を満たすポリマーで、特定のサイズ(平均径D、平均長さL、及び平均径Dに対する平均長さLの比)を満たす繊維状に形成したバインダーと無機固体電解質及び分散媒とを組み合わせて調製した固体電解質組成物が、固体粒子間の界面抵抗を抑制しつつ、固体粒子が強固に結着した高強度の層を形成できること、を見出した。しかも、この層を構成層として備えた全固体二次電池が、充放電を繰り返しても高い放電容量及び放電容量密度を維持でき、良好な電池寿命を示すこと、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 various studies, the present inventors have made a polymer satisfying a specific elastic modulus and elastic deformation rate, and have a specific size (average diameter D, average length L, and ratio of average length L to average diameter D). A solid electrolyte composition prepared by combining a fibrous binder forming the above) with an inorganic solid electrolyte and a dispersion medium has a high strength in which the solid particles are firmly bonded while suppressing the interfacial resistance between the solid particles. We have found that layers can be formed. Moreover, it has been found that an all-solid-state secondary battery provided with this layer as a constituent layer can maintain a high discharge capacity and a discharge capacity density even after repeated charging and discharging, and exhibits a good battery life. 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>周期律表第一族若しくは第二族に属する金属のイオンの伝導性を有する無機固体電解質と、
下記特性(P1)及び(P2)を満たすポリマーからなるバインダーであって、下記特性(B1)〜(B3)を満たす繊維状のバインダーと、
分散媒と、を含む固体電解質組成物。
(P1)弾性率:0.1〜1,000MPa
(P2)弾性変形率:0.01〜10,000%
(B1)平均径D:0.001〜10μm
(B2)平均長さL:0.1μm〜1,000mm
(B3)平均径Dに対する平均長さLの比L/D:10〜100,000
<2>ポリマーが、炭素数5以上の脂肪族炭化水素基を含む構成成分を少なくとも一つ有する<1>に記載の固体電解質組成物。
<3>ポリマーが、下記官能基群(a)から選ばれる少なくとも1つの官能基を有する<1>又は<2>に記載の固体電解質組成物。
官能基群(a)
酸性官能基、塩基性官能基、ヒドロキシ基、シアノ基、アルコキシシリル基、アリール基、ヘテロアリール基、3環以上が縮環した脂肪族炭化水素環基
That is, the above problem was solved by the following means.
<1> Periodic table Inorganic solid electrolytes with ionic conductivity of metals belonging to Group 1 or Group 2
A binder made of a polymer satisfying the following properties (P1) and (P2), and a fibrous binder satisfying the following properties (B1) to (B3).
A solid electrolyte composition comprising a dispersion medium.
(P1) Elastic modulus: 0.1 to 1,000 MPa
(P2) Elastic deformation rate: 0.01 to 10,000%
(B1) Average diameter D: 0.001 to 10 μm
(B2) Average length L: 0.1 μm to 1,000 mm
(B3) Ratio of average length L to average diameter D L / D: 10 to 100,000
<2> The solid electrolyte composition according to <1>, wherein the polymer has at least one component containing an aliphatic hydrocarbon group having 5 or more carbon atoms.
<3> The solid electrolyte composition according to <1> or <2>, wherein the polymer has at least one functional group selected from the following functional group group (a).
Functional group (a)
Acidic functional group, basic functional group, hydroxy group, cyano group, alkoxysilyl group, aryl group, heteroaryl group, aliphatic hydrocarbon ring group having 3 or more rings condensed.

<4>ポリマーが、下記式(1−1)〜(1−6)のいずれかで表される構成成分を有する<1>〜<3>のいずれか1つに記載の固体電解質組成物。

Figure 0006969004
式中、R及びRは、水素原子;アルキル基;ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレンオキシド鎖、ポリカーボネート鎖若しくはポリエステル鎖を含有する質量平均分子量が50以上200,000以下の置換基;アルコール性水酸基、フェノール性水酸基、スルファニル基、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基、ニトリル基、アミノ基、双性イオン含有基、若しくは、ヒドロキシ基若しくはアルコキシド基を有する金属化合物からなる基を有する1価の置換基;又は;炭素−炭素不飽和基を有する置換基を示す。
は、炭化水素鎖;ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレンオキシド鎖、ポリカーボネート鎖若しくはポリエステル鎖を含有する質量平均分子量が50以上200,000以下の連結基;アルコール性水酸基、フェノール性水酸基、スルファニル基、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基、ニトリル基、アミノ基、双性イオン含有基、若しくは、ヒドロキシ基若しくはアルコキシド基を有する金属化合物からなる基を有する連結基;又は;炭素−炭素不飽和基を有する連結基を示す。
は芳香族若しくは脂肪族の連結基を示す。<4> The solid electrolyte composition according to any one of <1> to <3>, wherein the polymer has a constituent component represented by any of the following formulas (1-1) to (1-6).
Figure 0006969004
In the formula, R 1 and R 2 are hydrogen atoms; an alkyl group; a substituent containing a polyethylene oxide chain, a polypropylene oxide chain, a polycarbonate chain or a polyester chain and having a mass average molecular weight of 50 or more and 200,000 or less; an alcoholic hydroxyl group. A monovalent substitution having a phenolic hydroxyl group, a sulfanyl group, a carboxy group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a nitrile group, an amino group, a twin ion-containing group, or a group consisting of a metal compound having a hydroxy group or an alkoxide group. Group; or; Indicates a substituent having a carbon-carbon unsaturated group.
R 3 is a hydrocarbon chain; a linking group containing a polyethylene oxide chain, a polypropylene oxide chain, a polycarbonate chain or a polyester chain and having a mass average molecular weight of 50 or more and 200,000 or less; an alcoholic hydroxyl group, a phenolic hydroxyl group, a sulfanyl group, a carboxy group. A linking group having a group consisting of a group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a nitrile group, an amino group, a twin ion-containing group, or a metal compound having a hydroxy group or an alkoxide group; or; a carbon-carbon unsaturated group. The linking group having is shown.
R 4 represents an aromatic or aliphatic linking group.

<5>活物質を含有する<1>〜<4>のいずれか1つに記載の固体電解質組成物。
<6>活物質が、リチウムと合金化可能な活物質である<5>に記載の固体電解質組成物。
<7>ポリマーのガラス転移温度が、−120〜80℃である<1>〜<6>のいずれか1つに記載の固体電解質組成物。
<8>無機固体電解質が、硫化物系固体電解質である<1>〜<7>のいずれか1つに記載の固体電解質組成物。
<9>上記<1>〜<8>のいずれか1つに記載の固体電解質組成物で構成した層を有する固体電解質含有シート。
<10>上記<5>又は<6>に記載の固体電解質組成物で構成した活物質層を有する全固体二次電池用電極シート。
<11>正極活物質層と固体電解質層と負極活物質層とをこの順で具備する全固体二次電池であって、
正極活物質層、負極活物質層及び固体電解質層の少なくとも1つの層が、<1>〜<8>のいずれか1つに記載の固体電解質組成物で構成した層である、全固体二次電池。
<12>負極活物質層が、<5>又は<6>に記載の固体電解質組成物で構成した層である<11>に記載の全固体二次電池。
<5> The solid electrolyte composition according to any one of <1> to <4>, which contains an active material.
<6> The solid electrolyte composition according to <5>, wherein the active material is an active material that can be alloyed with lithium.
<7> The solid electrolyte composition according to any one of <1> to <6>, wherein the polymer has a glass transition temperature of −120 to 80 ° C.
<8> The solid electrolyte composition according to any one of <1> to <7>, wherein the inorganic solid electrolyte is a sulfide-based solid electrolyte.
<9> A solid electrolyte-containing sheet having a layer composed of the solid electrolyte composition according to any one of <1> to <8> above.
<10> An electrode sheet for an all-solid-state secondary battery having an active material layer composed of the solid electrolyte composition according to <5> or <6> above.
<11> An all-solid-state secondary battery including a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode active material layer in this order.
The all-solid secondary layer in which at least one layer of the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, and the solid electrolyte layer is a layer composed of the solid electrolyte composition according to any one of <1> to <8>. battery.
<12> The all-solid-state secondary battery according to <11>, wherein the negative electrode active material layer is a layer composed of the solid electrolyte composition according to <5> or <6>.

本発明の固体電解質組成物は、固体粒子間の界面抵抗の上昇を抑えて固体粒子を強固に結着させ、充放電を繰り返しても優れた放電容量及び放電容量密度を実現できる固体電解質層を形成できる。したがって、本発明は、全固体二次電池の構成層を形成する材料として用いることにより、得られる全固体二次電池において、固体粒子間の界面抵抗の上昇を抑えて固体粒子を強固に結着させ、充放電を繰り返しても優れた放電容量及び放電容量密度を実現できる固体電解質組成物を提供できる。この固体電解質組成物で構成した層を有する、固体電解質含有シート、全固体二次電池用電極シート及び全固体二次電池を提供できる。
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。
The solid electrolyte composition of the present invention suppresses an increase in interfacial resistance between solid particles to firmly bind the solid particles, and provides a solid electrolyte layer capable of achieving excellent discharge capacity and discharge capacity density even after repeated charging and discharging. Can be formed. Therefore, the present invention suppresses an increase in interfacial resistance between solid particles in the obtained all-solid secondary battery by using it as a material for forming a constituent layer of the all-solid secondary battery, and firmly binds the solid particles. It is possible to provide a solid electrolyte composition capable of achieving an excellent discharge capacity and discharge capacity density even after repeated charging and discharging. It is possible to provide a solid electrolyte-containing sheet, an electrode sheet for an all-solid-state secondary battery, and an all-solid-state secondary battery having a layer composed of the solid electrolyte composition.
The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the description below, with reference to the accompanying drawings as appropriate.

図1は本発明の好ましい実施形態に係る全固体二次電池を模式化して示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view schematically showing an all-solid-state secondary battery according to a preferred embodiment of the present invention. 図2は実施例で作製した全固体二次電池(コイン電池)を模式的に示す縦断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view schematically showing an all-solid-state secondary battery (coin battery) produced in the examples.

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。
本発明において、単に「アクリル」又は「(メタ)アクリル」と記載するときは、アクリル及び/又はメタクリルを意味する。
本発明において化合物の表示(例えば、化合物と末尾に付して呼ぶとき)については、この化合物そのもののほか、その塩、そのイオンを含む意味に用いる。また、所望の効果を奏する範囲で、置換基を導入するなど一部を変化させた誘導体を含む意味である。
本発明において置換又は無置換を明記していない置換基、連結基等(以下、置換基等という。)については、その基に適宜の置換基を有していてもよい意味である。よって、本明細書において、単に、YYY基と記載されている場合であっても、このYYY基は、置換基を有しない態様に加えて、更に置換基を有する態様も包含する。これは置換又は無置換を明記していない化合物についても同義である。好ましい置換基としては、後述する置換基Tが挙げられる。
本発明において、特定の符号で示された置換基等が複数あるとき、又は複数の置換基等を同時若しくは択一的に規定するときには、それぞれの置換基等は互いに同一でも異なっていてもよいことを意味する。また、特に断らない場合であっても、複数の置換基等が隣接するときにはそれらが互いに連結したり縮環したりして環を形成していてもよい意味である。
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.
In the present invention, the term "acrylic" or "(meth) acrylic" simply means acrylic and / or methacryl.
In the present invention, the indication of a compound (for example, when referred to as a compound at the end) is used to mean that the compound itself, its salt, and its ion are included. In addition, it is meant to include a derivative which has been partially changed, such as by introducing a substituent, within the range of exhibiting a desired effect.
Substituents, linking groups, etc. (hereinafter referred to as substituents, etc.) for which substitution or non-substitution is not specified in the present invention mean that the group may have an appropriate substituent. Therefore, even if it is simply described as a YYY group in the present specification, this YYY group includes a mode having a substituent in addition to a mode having no substituent. This is also synonymous with compounds that do not specify substitution or no substitution. Preferred substituents include substituent T, which will be described later.
In the present invention, when there are a plurality of substituents or the like designated by a specific reference numeral, or when a plurality of substituents or the like are specified simultaneously or selectively, the respective substituents or the like may be the same or different from each other. Means that. Further, even if it is not particularly specified, it means that when a plurality of substituents or the like are adjacent to each other, they may be linked to each other or condensed to form a ring.

本発明において、ポリマー及びオリゴマー(重合鎖を含む。)の分子量は、特に断らない限り、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって標準ポリスチレン換算の質量平均分子量をいう。その測定法としては、基本として下記条件1又は条件2(優先)の方法により測定した値とする。ただし、ポリマー等の種類によっては適宜適切な溶離液を選定することもできる。
(条件1)
カラム:TOSOH TSKgel Super AWM−H(商品名、東ソー社製)を2本つなげる。
キャリア:10mMLiBr/N−メチルピロリドン
測定温度:40℃
キャリア流量:1.0ml/min
試料濃度:0.1質量%
検出器:RI(屈折率)検出器
(条件2)
カラム:TOSOH TSKgel Super HZM−H、TOSOH TSKgel Super HZ4000、TOSOH TSKgel Super HZ2000(いずれも商品名、東ソー社製)をつないだカラムを用いる。
キャリア:テトラヒドロフラン
測定温度:40℃
キャリア流量:1.0ml/min
試料濃度:0.1質量%
検出器:RI(屈折率)検出器
In the present invention, the molecular weights of polymers and oligomers (including polymerized chains) refer to the mass average molecular weight in terms of standard polystyrene by gel permeation chromatography (GPC) unless otherwise specified. As the measuring method, the value measured by the method of the following condition 1 or condition 2 (priority) is basically used. However, an appropriate eluent can be appropriately selected depending on the type of polymer or the like.
(Condition 1)
Column: Connect two TOSOH TSKgel Super AWM-H (trade name, manufactured by Tosoh Corporation).
Carrier: 10 mM LiBr / N-methylpyrrolidone Measurement temperature: 40 ° C
Carrier flow rate: 1.0 ml / min
Sample concentration: 0.1% by mass
Detector: RI (refractive index) detector (Condition 2)
Column: A column connected with TOSOH TSKgel Super HZM-H, TOSOH TSKgel Super HZ4000, and TOSOH TSKgel Super HZ2000 (all trade names, manufactured by Tosoh Corporation) is used.
Carrier: Tetrahydrofuran Measurement temperature: 40 ° C
Carrier flow rate: 1.0 ml / min
Sample concentration: 0.1% by mass
Detector: RI (refractive index) detector

[固体電解質組成物]
本発明の固体電解質組成物は、無機固体電解質と、下記繊維状のバインダーと、分散媒とを含有する。この固体電解質層組成物は後述する無機固体電解質を含有する点で無機固体電解質含有組成物ともいう。
繊維状のバインダーは、下記特性(P1)及び(P2)を満たすポリマーからなるバインダーであって、下記特性(B1)〜(B3)を満たす、繊維状の形状をしたバインダー(本発明において、単に、繊維状バインダーということがある。)である。
(P1)弾性率:0.1〜1,000MPa
(P2)弾性変形率:0.01〜10,000%
(B1)平均径D:0.001〜10μm
(B2)平均長さL:0.1μm〜1,000mm
(B3)平均径Dに対する平均長さLの比:10〜100,000
[Solid electrolyte composition]
The solid electrolyte composition of the present invention contains an inorganic solid electrolyte, the following fibrous binder, and a dispersion medium. This solid electrolyte layer composition is also referred to as an inorganic solid electrolyte-containing composition in that it contains an inorganic solid electrolyte described later.
The fibrous binder is a binder composed of a polymer satisfying the following properties (P1) and (P2), and has a fibrous shape satisfying the following properties (B1) to (B3) (in the present invention, simply , Sometimes called a fibrous binder.)
(P1) Elastic modulus: 0.1 to 1,000 MPa
(P2) Elastic deformation rate: 0.01 to 10,000%
(B1) Average diameter D: 0.001 to 10 μm
(B2) Average length L: 0.1 μm to 1,000 mm
(B3) Ratio of average length L to average diameter D: 10 to 100,000

本発明の固体電解質組成物においては、無機固体電解質及び繊維状バインダーが固体状態で分散媒中に分散された分散状態にある。
繊維状バインダーは、構成層、又は後述する固体電解質組成物の塗布乾燥層としたときに、無機固体電解質等の固体粒子同士、更には隣接する層(例えば集電体)と固体粒子とを結着させることができればよく、固体電解質組成物の上記分散状態において、固体粒子同士を必ずしも結着させていなくてもよい。また、固体電解質組成物中の、繊維状バインダーの分散状態(存在状態)も特に制限されない。例えば、分散状態は、固体電解質組成物において、繊維状バインダーが単独で存在(分散)する状態、複数の繊維状バインダーが凝集若しくは集合した繊維膜として存在する態様、更には無機固体電解質等との複合体として存在する状態のいずれでもよく、これら2以上の状態が混在する状態であってもよい。繊維膜としては、(三次元)網目構造を有していることが好ましく、例えば、複数の繊維状バインダーが重なって若しくは絡み合って形成される不織布状(薄綿状、ウェブ状)が挙げられる。複合体としては、特に限定されず、例えば、無機固体電解質の間(間隙若しくは界面)に繊維状バインダー若しくは繊維膜が取り込まれた態様、繊維状バインダー若しくは繊維膜が無機固体電解質を被覆若しくは囲繞する態様、更にはこれらが併存する態様が挙げられる。固体電解質組成物が活物質若しくは導電助剤を含有する場合、活物質及び導電助剤も無機固体電解質と同様に複合体を形成していると考えられる。
繊維状バインダーは、上記特性(P1)及び(P2)を満たすポリマーで形成され、1分子のポリマーで形成されていてもよいが、通常、数分子のポリマーが束になって繊維状に形成されている。
In the solid electrolyte composition of the present invention, the inorganic solid electrolyte and the fibrous binder are in a dispersed state in which they are dispersed in a dispersion medium in a solid state.
When the fibrous binder is used as a constituent layer or a coated dry layer of a solid electrolyte composition described later, it connects solid particles such as an inorganic solid electrolyte, and further adjacent layers (for example, a current collector) to the solid particles. It suffices as long as it can be attached, and the solid particles do not necessarily have to be attached to each other in the above-mentioned dispersed state of the solid electrolyte composition. Further, the dispersed state (existing state) of the fibrous binder in the solid electrolyte composition is not particularly limited. For example, the dispersed state includes a state in which the fibrous binder is present (dispersed) alone in the solid electrolyte composition, a mode in which a plurality of fibrous binders are agglomerated or aggregated as a fibrous film, an inorganic solid electrolyte, and the like. Any of the states existing as a complex may be used, and these two or more states may be mixed. The fiber film preferably has a (three-dimensional) network structure, and examples thereof include a non-woven fabric (thin cotton-like, web-like) formed by overlapping or entwining a plurality of fibrous binders. The composite is not particularly limited, and for example, an embodiment in which the fibrous binder or the fibrous membrane is incorporated between the inorganic solid electrolytes (gap or interface), the fibrous binder or the fibrous membrane covers or surrounds the inorganic solid electrolyte. Examples thereof include an embodiment in which these coexist. When the solid electrolyte composition contains an active material or a conductive auxiliary agent, it is considered that the active material and the conductive auxiliary agent also form a complex in the same manner as the inorganic solid electrolyte.
The fibrous binder is formed of a polymer satisfying the above-mentioned properties (P1) and (P2), and may be formed of one molecule of the polymer, but usually several molecules of the polymer are bundled and formed into a fibrous form. ing.

本発明の固体電解質組成物が、無機固体電解質と繊維状バインダーと分散媒とを含有していると、固体電解質組成物で形成した構成層は、固体粒子間の界面抵抗の上昇(固体粒子間の接触抵抗)を抑えて固体粒子を強固に結着させることができ、この構成層を有する全固体二次電池は充放電を繰り返しても優れた放電容量及び放電容量密度を維持できる。その理由の詳細は、まだ定かではないが、次のように考えられる。 When the solid electrolyte composition of the present invention contains an inorganic solid electrolyte, a fibrous binder, and a dispersion medium, the constituent layer formed of the solid electrolyte composition has an increase in interfacial resistance between solid particles (between solid particles). The contact resistance) can be suppressed and solid particles can be firmly bound, and the all-solid secondary battery having this constituent layer can maintain excellent discharge capacity and discharge capacity density even after repeated charging and discharging. The details of the reason are not clear yet, but it can be considered as follows.

本発明の固体電解質組成物が含有する繊維状バインダーは、後述するように、上記特性(P1)及び(P2)を満たすポリマーで、上記特性(B1)〜(B3)を満たす、繊維状の形状をしている。そのため、固体粒子間又は固体粒子と集電体間を特定の弾性率及び弾性変形率を満たすポリマーからなるバインダーが橋架け(接合)している構造(例えば上記複合体)を固体電解質組成物内で形成していると考えられる。その結果、この固体電解質組成物で形成した構成層は、固体粒子同士が強固に結着され、また集電体上に構成層を形成する場合には集電体と固体粒子とが強固に結着する。こうして膜強度が向上した構成層を有する全固体二次電池は、充放電に伴う構成層、とりわけ活物質層の収縮膨張が生じても、上記特性(P1)及び(P2)を満たすポリマーで形成された繊維状バインダーが、この体積変化によく追従若しくは体積変化を吸収して、固体粒子同士の結着状態を維持できる。これにより電気抵抗の上昇、更には電池寿命の短命化を抑制できると考えられる。
一方、繊維状バインダーは、繊維として形態が細長く、しかも固体電解質層においても上述のような繊維膜、更には固体粒子との上記複合体を形成すると考えられる。そのため、上述の強固な結着性を維持しつつも、固体粒子の表面を過剰に被覆(付着)することなく、固体粒子同士の接触を確保できる。これにより、イオン伝導パスが維持され、固体粒子間の界面抵抗を低く抑えることができ、しかも放電容量(放電容量密度)を高めることができると考えられる。
上述のように、本発明の固体電解質組成物で構成した構成層は、固体粒子同士の接触状態(イオン伝導パスの構築量)及び固体粒子同士等の結着力がバランスよく改善され、十分なイオン伝導パスを構築しつつも、固体粒子同士等が強固な結着性で結着され、固体粒子間の界面抵抗が小さくなると考えられる。このような優れた特性を示す構成層を備えた各シート又は全固体二次電池は、電気抵抗の上昇を抑えて高い放電容量(放電容量密度)を示し、更にはこの高い放電容量を、充放電を繰り返したとしても、維持できる。
As will be described later, the fibrous binder contained in the solid electrolyte composition of the present invention is a polymer satisfying the above-mentioned properties (P1) and (P2), and has a fibrous shape satisfying the above-mentioned properties (B1) to (B3). I am doing. Therefore, a structure (for example, the above-mentioned composite) in which a binder made of a polymer satisfying a specific elastic modulus and elastic deformation rate is bridged (bonded) between solid particles or between solid particles and a current collector is formed in the solid electrolyte composition. It is thought that it is formed by. As a result, in the constituent layer formed of this solid electrolyte composition, the solid particles are firmly bonded to each other, and when the constituent layer is formed on the current collector, the current collector and the solid particles are firmly bonded to each other. To wear. The all-solid-state secondary battery having the constituent layer with the improved film strength is formed of a polymer satisfying the above-mentioned characteristics (P1) and (P2) even if the constituent layer, particularly the active material layer, shrinks and expands due to charging and discharging. The resulting fibrous binder can follow this volume change well or absorb the volume change to maintain the bound state of the solid particles. It is considered that this can suppress an increase in electrical resistance and further shorten the battery life.
On the other hand, it is considered that the fibrous binder has an elongated shape as a fiber and also forms the above-mentioned complex with the above-mentioned fiber film and the solid particles even in the solid electrolyte layer. Therefore, it is possible to secure contact between the solid particles without excessively covering (adhering) the surface of the solid particles while maintaining the above-mentioned strong binding property. As a result, it is considered that the ion conduction path is maintained, the interfacial resistance between the solid particles can be suppressed low, and the discharge capacity (discharge capacity density) can be increased.
As described above, in the constituent layer composed of the solid electrolyte composition of the present invention, the contact state between the solid particles (the amount of the ionic conduction path constructed) and the binding force between the solid particles are improved in a well-balanced manner, and sufficient ions are obtained. It is considered that the solid particles and the like are bound to each other with strong binding property while constructing the conduction path, and the interfacial resistance between the solid particles is reduced. Each sheet or all-solid-state secondary battery provided with a constituent layer exhibiting such excellent characteristics exhibits a high discharge capacity (discharge capacity density) by suppressing an increase in electrical resistance, and further fills this high discharge capacity. Even if the discharge is repeated, it can be maintained.

本発明の固体電解質組成物は、分散質として、無機固体電解質に加えて、活物質、必要により導電助剤等を含有する態様も包含する(この態様の組成物を電極用組成物ともいう。)。本発明の固体電解質組成物は、充放電に伴う体積変化が大きな負極活物質を含有していても、負極活物質(負極活物質層)の体積変化に追従若しくは体積変化を吸収して固体粒子の結着状態及び接触状態を維持でき、上述の優れた作用効果を示す。したがって、本発明の固体電解質組成物は、負極活物質を含有する態様が好ましい態様の1つである。 The solid electrolyte composition of the present invention also includes an embodiment in which, as a dispersoid, an active material and, if necessary, a conductive auxiliary agent are contained in addition to the inorganic solid electrolyte (the composition of this embodiment is also referred to as an electrode composition. ). The solid electrolyte composition of the present invention follows or absorbs the volume change of the negative electrode active material (negative electrode active material layer) even if it contains a negative electrode active material having a large volume change due to charge and discharge, and is a solid particle. It is possible to maintain the bound state and the contact state of the above-mentioned, and exhibit the above-mentioned excellent action and effect. Therefore, the solid electrolyte composition of the present invention is one of the preferred embodiments containing the negative electrode active material.

本発明の固体電解質組成物は、非水系組成物である。本発明において、非水系組成物とは、水分を含有しない態様に加えて、含水率(水分含有量ともいう。)が50ppm以下である形態をも包含する。非水系組成物において、含水率は、20ppm以下であることが好ましく、10ppm以下であることがより好ましく、5ppm以下であることが更に好ましい。含水量は、固体電解質組成物中に含有している水の量(固体電解質組成物に対する質量割合)を示す。含水量は、固体電解質組成物を0.45μmのメンブレンフィルターでろ過し、カールフィッシャー滴定により求めることができる。 The solid electrolyte composition of the present invention is a non-aqueous composition. In the present invention, the non-aqueous composition includes not only a water-free embodiment but also a water content (also referred to as a water content) of 50 ppm or less. In the non-aqueous composition, the water content is preferably 20 ppm or less, more preferably 10 ppm or less, and further preferably 5 ppm or less. The water content indicates the amount of water contained in the solid electrolyte composition (mass ratio to the solid electrolyte composition). The water content can be determined by filtering the solid electrolyte composition with a 0.45 μm membrane filter and performing Karl Fischer titration.

以下、本発明の固体電解質組成物が含有する成分及び含有しうる成分について説明する。 Hereinafter, the components contained in the solid electrolyte composition of the present invention and the components that can be contained will be described.

<無機固体電解質>
本発明において、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。この点で、電解液、又は、ポリマー中でカチオン及びアニオンが解離若しく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一族若しくは第二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制限されず電子伝導性を有さないものが一般的である。
<Inorganic solid electrolyte>
In the present invention, 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 represented by lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI), etc.). It is clearly distinguished from (electrolyte salt). 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 an electrolytic solution or an inorganic electrolyte salt (LiPF 6 , LiBF 4 , LiFSI, LiCl, etc.) in which cations and anions are dissociated or released in the polymer. The inorganic solid electrolyte is not particularly limited as long as it has the ionic conductivity of a metal belonging to the first group or the second group of the periodic table, and generally does not have the electron conductivity.

本発明において、無機固体電解質は、周期律表第一族若しくは第二族に属する金属のイオン伝導性を有する。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。例えば、無機固体電解質としては、(i)硫化物系無機固体電解質、(ii)酸化物系無機固体電解質、(iii)ハロゲン化物系無機固体電解質、及び、(iv)水素化物系固体電解質が挙げられ、高いイオン伝導度と粒子間界面接合の容易さの点で、硫化物系無機固体電解質が好ましい。
本発明の全固体二次電池が全固体リチウムイオン二次電池である場合、無機固体電解質はリチウムイオンのイオン伝導性を有することが好ましい。
In the present invention, the inorganic solid electrolyte has the 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. For example, examples of the inorganic solid electrolyte include (i) a sulfide-based inorganic solid electrolyte, (ii) an oxide-based inorganic solid electrolyte, (iii) a halide-based inorganic solid electrolyte, and (iv) a hydride-based solid electrolyte. Therefore, a sulfide-based inorganic solid electrolyte is preferable in terms of high ionic conductivity and ease of interparticle interface bonding.
When the all-solid-state secondary battery of the present invention is an all-solid-state lithium-ion secondary battery, it is preferable that the inorganic solid electrolyte has lithium ion ionic conductivity.

(i)硫化物系無機固体電解質
硫化物系無機固体電解質は、硫黄原子を含有し、かつ、周期律表第一族若しくは第二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。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。
(I) Sulfide-based inorganic solid electrolyte The sulfide-based inorganic solid electrolyte contains a sulfur atom, has ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table, and is electronically insulated. A compound having a property is 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 an element.

硫化物系無機固体電解質としては、例えば、下記式(1)で示される組成を満たすリチウムイオン伝導性硫化物系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が好ましく、0〜1がより好ましい。d1は2.5〜10が好ましく、3.0〜8.5がより好ましい。e1は0〜5が好ましく、0〜3がより好ましい。
Examples of the sulfide-based inorganic solid electrolyte include a lithium ion conductive sulfide-based inorganic solid electrolyte satisfying the composition represented by the following formula (1).

L a1 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. a1 is preferably 1 to 9, more preferably 1.5 to 7.5. b1 is preferably 0 to 3, more preferably 0 to 1. d1 is preferably 2.5 to 10 and more preferably 3.0 to 8.5. e1 is 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比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 compounding ratio 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で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-P-S-based glass containing Li, P and S, or Li-P-S-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 (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。In Li-P-S based glass and Li-P-S based glass ceramics, the ratio of Li 2 S and P 2 S 5 is, Li 2 S: at a molar ratio of P 2 S 5, preferably 60:40 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、LiS−LiO−P、LiS−LiPO−P、LiS−P−P、LiS−P−SiS、LiS−P−SiS−LiCl、LiS−P−SnS、LiS−P−Al、LiS−GeS、LiS−GeS−ZnS、LiS−Ga、LiS−GeS−Ga、LiS−GeS−P、LiS−GeS−Sb、LiS−GeS−Al、LiS−SiS、LiS−Al、LiS−SiS−Al、LiS−SiS−P、LiS−SiS−P−LiI、LiS−SiS−LiI、LiS−SiS−LiSiO、LiS−SiS−LiPO、Li10GeP12などが挙げられる。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を挙げられる。常温での処理が可能になり、製造工程の簡略化を図ることができるからである。As an example of a specific sulfide-based inorganic solid electrolyte, an example of combination 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, Li 2 S-LiI-P 2 S 5 , Li 2 S-LiI-Li 2 O-P 2 S 5 , Li 2 S-LiBr-P 2 S 5 , Li 2 S-Li 2 O-P 2 S 5 , Li 2 S-Li 3 PO 4- P 2 S 5 , Li 2 S-P 2 S 5 -P 2 O 5 , Li 2 S-P 2 S 5- SiS 2 , Li 2 S-P 2 S 5- SiS 2- LiCl, Li 2 S-P 2 S 5- SnS, Li 2 S-P 2 S 5- Al 2 S 3 , Li 2 S-GeS 2 , Li 2 S-GeS 2- ZnS, Li 2 S-Ga 2 S 3 , Li 2 S-GeS 2- Ga 2 S 3 , Li 2 S-GeS 2- P 2 S 5 , Li 2 S-GeS 2- Sb 2 S 5 , Li 2 S-GeS 2- Al 2 S 3 , Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-Al 2 S 3 , Li 2 S-SiS 2- Al 2 S 3 , Li 2 S-SiS 2- P 2 S 5 , Li 2 S-SiS 2- P 2 S 5 -LiI, Li 2 S -SiS 2 -LiI, such as Li 2 S-SiS 2 -Li 4 SiO 4, Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4, Li 10 GeP 2 S 12 and the like. 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 a mechanical milling method, a solution method and a melt quenching method. This is because processing at room temperature is possible and the manufacturing process can be simplified.

(ii)酸化物系無機固体電解質
酸化物系無機固体電解質は、酸素原子を含有し、かつ、周期律表第一族若しくは第二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。
酸化物系無機固体電解質は、イオン伝導度として、1×10−6S/cm以上であることが好ましく、5×10−6S/cm以上であることがより好ましく、1×10−5S/cm以上であることが特に好ましい。上限は特に限定されないが、1×10−1S/cm以下であることが実際的である。
(Ii) Oxide-based Inorganic Solid Electrolyte The oxide-based inorganic solid electrolyte contains an oxygen atom, has ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table, and is electronically insulated. A compound having a property is preferable.
The oxide-based inorganic solid electrolyte preferably has an ionic conductivity of 1 × 10 -6 S / cm or more, more preferably 5 × 10 -6 S / cm or more, and 1 × 10 -5 S. It is particularly preferable that it is / cm or more. The upper limit is not particularly limited, but it is practical that it is 1 × 10 -1 S / cm or less.

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)、LixbLaybZrzbbb mbnb(MbbはAl、Mg、Ca、Sr、V、Nb、Ta、Ti、Ge、In、Snの少なくとも1種以上の元素でありxbは5≦xb≦10を満たし、ybは1≦yb≦4を満たし、zbは1≦zb≦4を満たし、mbは0≦mb≦2を満たし、nbは5≦nb≦20を満たす。)、Lixcyccc zcnc(MccはC、S、Al、Si、Ga、Ge、In、Snの少なくとも1種以上の元素でありxcは0<xc≦5を満たし、ycは0<yc≦1を満たし、zcは0<zc≦1を満たし、ncは0<nc≦6を満たす。)、Lixd(Al,Ga)yd(Ti,Ge)zdSiadmdnd(ただし、1≦xd≦3、0≦yd≦1、0≦zd≦2、0≦ad≦1、1≦md≦7、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価の金属原子を表す。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。)、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で置換したLiPON、LiPOD(Dは、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、Ru、Ag、Ta、W、Pt、Au等から選ばれた少なくとも1種)等が挙げられる。また、LiAON(Aは、Si、B、Ge、Al、C、Ga等から選ばれた少なくとも1種)等も好ましく用いることができる。Specific examples of the compound include, for example, Li xa La ya TiO 3 [xa = 0.3 to 0.7, ya = 0.3 to 0.7] (LLT), Li xb La yb Zr zb M bb mb O. nb (M bb is at least one element of Al, Mg, Ca, Sr, V, Nb, Ta, Ti, Ge, In, Sn, xb satisfies 5 ≦ xb ≦ 10, and yb is 1 ≦ yb. ≦ 4 is satisfied, zb is 1 ≦ zb ≦ 4, mb is 0 ≦ mb ≦ 2, nb is 5 ≦ nb ≦ 20), Li xc Byc M cc zc Onc (M cc is). At least one element of C, S, Al, Si, Ga, Ge, In, and Sn, xc satisfies 0 <xc ≦ 5, yc satisfies 0 <yc ≦ 1, and zc satisfies 0 <zc ≦. met 1, nc satisfies 0 <nc ≦ 6.), Li xd (Al, Ga) yd (Ti, Ge) zd Si ad P md O nd ( provided that, 1 ≦ xd ≦ 3,0 ≦ yd ≦ 1 , 0 ≦ zd ≦ 2,0 ≦ ad ≦ 1,1 ≦ md ≦ 7,3 ≦ nd ≦ 13), the number of Li (3-2xe) M ee xe D ee O (xe 0 to 0.1 represents, M ee is .D ee representing the divalent metal atom represent a combination of halogen atom or two or more halogen atoms.), Li xf Si yf O zf (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), LISION (Lithium superionic compound) ) Li 3.5 Zn 0.25 GeO 4 with a perovskite type crystal structure, La 0.55 Li 0.35 TiO 3 with a perovskite type crystal structure, LiTi 2 P 3 with a NASICON (Naturium super ionic compound) type crystal structure. O 12 , Li 1 + xh + yh (Al, Ga) xh (Ti, Ge) 2-xh Si yh P 3-yh O 12 (however, 0 ≦ xh ≦ 1, 0 ≦ yh ≦ 1), Li having a garnet-type crystal structure 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZ) and the like can be mentioned. 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.

(iii)ハロゲン化物系無機固体電解質
ハロゲン化物系無機固体電解質は、ハロゲン原子を含有し、かつ、周期律表第一族若しくは第二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。
ハロゲン化物系無機固体電解質としては、特に制限されないが、例えば、LiCl、LiBr、LiI、ADVANCED MATERIALS,2018,30,1803075に記載のLiYBr、LiYCl等の化合物が挙げられる。中でも、LiYBr、LiYClを好ましい。
(Iii) Halide-based inorganic solid electrolyte The halide-based inorganic solid electrolyte contains a halogen atom, has ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table, and is electronically insulated. A compound having a property is preferable.
The halide-based inorganic solid electrolyte is not particularly limited, and examples thereof include compounds such as Li 3 YBr 6 and Li 3 YCl 6 described in LiCl, LiBr, LiI, ADVANCED MATERIALS, 2018, 30, 1803075. Of these, Li 3 YBr 6 and Li 3 YCl 6 are preferable.

(iV)水素化物系無機固体電解質
水素化物系無機固体電解質は、水素原子を含有し、かつ、周期律表第一族若しくは第二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。
水素化物系無機固体電解質としては、特に制限されないが、例えば、LiBH、Li(BHI、3LiBH−LiCl等が挙げられる。
(IV) Hydrogenated Inorganic Solid Electrolyte The hydride-based inorganic solid electrolyte contains a hydrogen atom, has ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table, and is electronically insulated. A compound having a property is preferable.
The hydride-based inorganic solid electrolyte is not particularly limited, and examples thereof include LiBH 4 , Li 4 (BH 4 ) 3 I, and 3LiBH 4- LiCl.

無機固体電解質は粒子であることが好ましい。この場合、無機固体電解質の平均粒径(体積平均粒子径)は特に制限されないが、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。無機固体電解質の平均粒径の測定は、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%の分散液を希釈調製する。希釈後の分散液試料は、1kHzの超音波を10分間照射し、その直後に試験に使用する。この分散液試料を用い、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(商品名、HORIBA社製)を用いて、温度25℃で測定用石英セルを使用してデータ取り込みを50回行い、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JIS Z 8828:2013「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 inorganic solid electrolyte is preferably particles. In this case, the average 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 is measured by the following procedure. Inorganic solid electrolyte particles are prepared by diluting a 1% by mass dispersion in a 20 mL sample bottle with water (heptane in the case of a water-unstable substance). The diluted dispersion 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 (trade name, manufactured by HORIBA) using a measuring quartz cell at a temperature of 25 ° C. Obtain the volume average particle size. For other detailed conditions, etc., refer to the description of JIS Z 8828: 2013 "Particle size analysis-Dynamic light scattering method" as necessary. Five samples are prepared for each level and the average value is adopted.

無機固体電解質は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
無機固体電解質の、固体電解質組成物中の含有量は、特に制限されないが、分散性、界面抵抗の低減及び結着性の点で、固形分100質量%において、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることが更に好ましい。上限としては、同様の観点から、99.9質量%以下であることが好ましく、99.5質量%以下であることがより好ましく、99質量%以下であることが特に好ましい。ただし、固体電解質組成物が後述する活物質を含有する場合、固体電解質組成物中の無機固体電解質の上記含有量は、無機固体電解質と活物質との合計含有量とする。
本発明において、固形分(固形成分)とは、固体電解質組成物を、1mmHgの気圧下、窒素雰囲気下150℃で6時間乾燥処理を行ったときに、揮発若しくは蒸発して消失しない成分をいう。典型的には、後述の分散媒以外の成分を指す。
As the inorganic solid electrolyte, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The content of the inorganic solid electrolyte in the solid electrolyte composition is not particularly limited, but may be 50% by mass or more at 100% by mass of the solid content in terms of dispersibility, reduction of interfacial resistance and binding property. It is more preferably 70% by mass or more, and even more preferably 90% by mass or more. From the same viewpoint, the upper limit is preferably 99.9% by mass or less, more preferably 99.5% by mass or less, and particularly preferably 99% by mass or less. However, when the solid electrolyte composition contains an active material described later, the content of the inorganic solid electrolyte in the solid electrolyte composition is the total content of the inorganic solid electrolyte and the active material.
In the present invention, the solid content (solid component) refers to a component that does not disappear by volatilizing or evaporating when the solid electrolyte composition is dried under a pressure of 1 mmHg and a nitrogen atmosphere at 150 ° C. for 6 hours. .. Typically, it refers to a component other than the dispersion medium described later.

<繊維状バインダー>
本発明の固体電解質組成物が含有する繊維状バインダーは、下記特性(B1)〜(B3)を満たす繊維状(高アスペクト比の線素材)のバインダーである。固体電解質組成物に含有させるバインダーとしてこのような繊維状バインダーを用いると、固体粒子同士の接触状態と結着力とに優れた層を形成でき、充放電を繰り返しても優れた電池性能を維持する全固体二次電池とすることができるという効果が得られる。
(B1)平均径D:0.001〜10μm
(B2)平均長さL:0.1μm〜1,000mm
(B3)平均径Dに対する平均長さLの比L/D:10〜100,000
<Fibrous binder>
The fibrous binder contained in the solid electrolyte composition of the present invention is a fibrous (high aspect ratio wire material) binder satisfying the following properties (B1) to (B3). When such a fibrous binder is used as the binder contained in the solid electrolyte composition, a layer having excellent contact state and binding force between solid particles can be formed, and excellent battery performance is maintained even after repeated charging and discharging. The effect that it can be an all-solid-state secondary battery can be obtained.
(B1) Average diameter D: 0.001 to 10 μm
(B2) Average length L: 0.1 μm to 1,000 mm
(B3) Ratio of average length L to average diameter D L / D: 10 to 100,000

繊維状バインダーの平均径Dは、0.001〜10μmであり、上記効果(固体粒子同士の接触状態及び結着力の向上、更には充放電を繰り返したときの優れた電池性能)をより高水準で達成できる点で、0.005〜5μmであることが好ましく、0.01〜1μmであることが好ましく、0.02〜0.8μmであることが更に好ましく、0.1〜0.5μmであることが特に好ましい。
繊維状バインダーの平均長さLは、0.1μm〜1,000mmであり、上記効果をより高水準で達成できる点で、0.5μm〜100mmであることが好ましく、1μm〜10mmであることが好ましく、5μm〜1mmであることが更に好ましく、10〜200μmであることが特に好ましい。
繊維状バインダーの、平均径Dに対する平均長さLの比L/Dは、10〜100,000であり、上記効果をより高水準で達成できる点で、20〜50,000であることが好ましく、30〜10,000であることが好ましく、35〜8,000であることが更に好ましく、40〜2,000であることが特に好ましい。
本発明において、平均径D、平均長さL及び比L/Dは、それぞれ独立に、本発明で規定する範囲内にあればよいが、平均径Dの上記各範囲と、平均長さLの上記各範囲又は比L/Dの上記各範囲とを適宜に組み合わせることができる。中でも、上記効果を更に高水準で達成できる点で、0.1〜0.5μmの平均径Dと、10〜200μmの平均長さL、又は、40〜2000μmの比L/Dとの組み合わせが好ましい。
The average diameter D of the fibrous binder is 0.001 to 10 μm, which is a higher level of the above effects (improvement of contact state and binding force between solid particles, and excellent battery performance when charging and discharging are repeated). It is preferably 0.005 to 5 μm, preferably 0.01 to 1 μm, more preferably 0.02 to 0.8 μm, and 0.1 to 0.5 μm. It is particularly preferable to have.
The average length L of the fibrous binder is 0.1 μm to 1,000 mm, and is preferably 0.5 μm to 100 mm, preferably 1 μm to 10 mm, in that the above effects can be achieved at a higher level. It is preferably 5 μm to 1 mm, more preferably 10 to 200 μm, and particularly preferably 10 to 200 μm.
The ratio L / D of the average length L to the average diameter D of the fibrous binder is 10 to 100,000, preferably 20 to 50,000 in that the above effect can be achieved at a higher level. , 30 to 10,000, more preferably 35 to 8,000, and particularly preferably 40 to 2,000.
In the present invention, the average diameter D, the average length L, and the ratio L / D may be independently within the ranges specified in the present invention, but the above ranges of the average diameter D and the average length L are the same. Each of the above ranges or each of the above ranges of the ratio L / D can be appropriately combined. Above all, in that the above effect can be achieved at a higher level, a combination of an average diameter D of 0.1 to 0.5 μm, an average length L of 10 to 200 μm, or a ratio L / D of 40 to 2000 μm is suitable. preferable.

繊維状バインダーの平均径D及び平均長さLは以下のようにして測定し、得られた測定値から比L/Dを算出する。
すなわち、平均径D及び平均長さLは、繊維状バインダーのサイズに応じて、電子顕微鏡像又は光学顕微鏡像を画像処理することにより、以下のようにして求める。この測定(観察)は、繊維状バインダーの全体が見えている状態で行う必要がある。そのため、電子顕微鏡を用いた測定(観察)以外でも、例えば繊維状バインダーの平均長Lが100μmを超える場合には、光学顕微鏡等を用いて測定(観察)してもよい。
後述するポリマー溶液から調製した繊維状バインダーの集合体を、走査型電子顕微鏡(SEM、XL30(商品名)、PHILIPS社製)を用いて任意の3視野を観察して、SEM像を得る。この3視野のSEM画像を、それぞれ、BMP(ビットマップ)ファイルに変換し、旭エンジニアリング社製のIP−1000PC(商品名)の統合アプリケーションである「A像くん」で、50本の繊維状バインダーの画像を取り込み、画像中で重なりがなく、繊維状バインダーの全体が見えている状態で、各繊維状バインダーの繊維幅(繊維径)と繊維長さを読み取る。ここで、繊維状バインダーの繊維幅は1本の繊維状バインダーの繊維長さを4等分した5箇所の繊維幅の平均値とする。50本の繊維状バインダーの繊維径のうち、上下5点(繊維径が最も大きいものから順に5点と最も小さいものから順に5点の合計10点)を除く40点の平均値を求めて、この平均値を繊維状バインダーの平均径Dとする。同様に、50本の繊維状バインダーの繊維長さのうち、上下5点を除く40点の平均値を求めて、この平均値を繊維状バインダーの平均長さLとする。こうして得られた平均長さLを平均径Dで除して、平均径Dに対する平均長さLの比L/Dを算出する。
The average diameter D and the average length L of the fibrous binder are measured as follows, and the ratio L / D is calculated from the obtained measured values.
That is, the average diameter D and the average length L are obtained by image processing an electron microscope image or an optical microscope image according to the size of the fibrous binder as follows. This measurement (observation) should be performed with the entire fibrous binder visible. Therefore, in addition to the measurement (observation) using an electron microscope, for example, when the average length L of the fibrous binder exceeds 100 μm, the measurement (observation) may be performed using an optical microscope or the like.
An aggregate of fibrous binders prepared from a polymer solution described later is observed in any three fields of view using a scanning electron microscope (SEM, XL30 (trade name), manufactured by PHILIPS) to obtain an SEM image. Each of these three field SEM images is converted into a BMP (bitmap) file, and 50 fibrous binders are used with "A-image-kun," which is an integrated application of IP-1000PC (trade name) manufactured by Asahi Engineering Co., Ltd. The fiber width (fiber diameter) and fiber length of each fibrous binder are read in a state where the entire fibrous binder is visible without overlapping in the image. Here, the fiber width of the fibrous binder is the average value of the fiber widths at five locations obtained by dividing the fiber length of one fibrous binder into four equal parts. Of the fibrous diameters of the 50 fibrous binders, the average value of 40 points excluding the upper and lower 5 points (5 points in order from the largest fiber diameter and 5 points in order from the smallest fiber diameter, totaling 10 points) was calculated. This average value is defined as the average diameter D of the fibrous binder. Similarly, out of the fiber lengths of the 50 fibrous binders, the average value of 40 points excluding the upper and lower 5 points is obtained, and this average value is defined as the average length L of the fibrous binder. The average length L thus obtained is divided by the average diameter D to calculate the ratio L / D of the average length L to the average diameter D.

固体電解質組成物又は構成層中の繊維状バインダーについて、平均径D、平均長さL及び比L/Dを測定する場合、これら組成物又は構成層から次のようにして取り出した(抽出した)繊維状バインダーを測定対象とする。繊維状バインダーの取り出し方法は、繊維状バインダーのサイズ変化を起こさない方法(条件)であればよく、例えば、分散媒として使用する溶媒で組成物又は構成層を洗浄する方法が適用できる。このとき、繊維状バインダーを溶解しない溶媒を用いる。 When measuring the average diameter D, the average length L and the ratio L / D of the fibrous binder in the solid electrolyte composition or the constituent layer, it was taken out (extracted) from these compositions or the constituent layer as follows. The fibrous binder is the measurement target. The method for taking out the fibrous binder may be any method (condition) that does not cause a change in the size of the fibrous binder, and for example, a method of washing the composition or the constituent layer with a solvent used as a dispersion medium can be applied. At this time, a solvent that does not dissolve the fibrous binder is used.

上記繊維状バインダーは、下記特性(P1)及び(P2)を満たすポリマー(重合体)で形成されている。特許文献1及び2に記載されるように、全固体二次電池に用いる固体電解質組成物には、通常、樹脂若しくは無機化合物等からなるバインダーが用いられてきた。しかし、バインダーを形成する材料として通常用いられない下記特性(P1)及び(P2)を満たすポリマーを用いて、しかも特定のサイズを持つ繊維状のバインダーとすることにより、上述のように、固体粒子間の界面抵抗の上昇を抑えて固体粒子が強固に結着した層を形成でき、充放電を繰り返しても低抵抗で高い放電容量(放電容量密度)を維持する全固体二次電池を製造できるという効果が得られる。
下記特性(P1)及び(P2)を満たすポリマー(本発明において、便宜上、バインダー形成ポリマーということがある。)は繊維化しにくく、上記固体粒子用のバインダーとしてはセルロース等の剛直な構造を有するポリマーで形成することが通常である。しかし、本発明においては、これに反して、下記特性(P1)及び(P2)を満たすバインダー形成ポリマーを用いて、上述の特性(B1)〜(B3)を満たす繊維状に形成する。
(P1)弾性率:0.1〜1,000MPa
(P2)弾性変形率:0.01〜10,000%
The fibrous binder is formed of a polymer that satisfies the following properties (P1) and (P2). As described in Patent Documents 1 and 2, a binder made of a resin, an inorganic compound, or the like has usually been used in the solid electrolyte composition used in the all-solid-state secondary battery. However, as described above, solid particles can be obtained by using a polymer satisfying the following properties (P1) and (P2), which is not usually used as a material for forming a binder, and by using a fibrous binder having a specific size. It is possible to form an all-solid-state secondary battery that maintains a high discharge capacity (discharge capacity density) with low resistance even after repeated charging and discharging, by suppressing the increase in interfacial resistance between them to form a layer in which solid particles are firmly bonded. The effect is obtained.
A polymer satisfying the following properties (P1) and (P2) (in the present invention, it may be referred to as a binder-forming polymer for convenience) is difficult to be fibrous, and the binder for the solid particles is a polymer having a rigid structure such as cellulose. It is usually formed by. However, in the present invention, contrary to this, a binder-forming polymer satisfying the following characteristics (P1) and (P2) is used to form a fibrous material satisfying the above-mentioned characteristics (B1) to (B3).
(P1) Elastic modulus: 0.1 to 1,000 MPa
(P2) Elastic deformation rate: 0.01 to 10,000%

バインダー形成ポリマーの弾性率は、0.1〜1,000MPaであり、上記効果をより高水準で達成できる点で、0.5〜800MPaであることが好ましく、1〜600MPaであることがより好ましく、10〜500MPaであることが更に好ましく、100〜400MPaであることが特に好ましい。
バインダー形成ポリマーの弾性変形率は、0.01〜10,000%であり、上記効果をより高水準で達成できる点で、0.1〜1,000%であることが好ましく、1〜100%であることがより好ましく、10〜80%であることが更に好ましく、15〜50%であることが特に好ましい。
本発明において、弾性率及び弾性変形率は、それぞれ独立に、本発明で規定する範囲内にあればよいが、弾性率の上記各範囲と弾性変形率の上記各範囲とを適宜に組み合わせることができ、中でも、100〜400MPaの弾性率と、15〜50%の弾性変形率との組み合わせが好ましい。
The elastic modulus of the binder-forming polymer is 0.1 to 1,000 MPa, preferably 0.5 to 800 MPa, and more preferably 1 to 600 MPa in that the above effects can be achieved at a higher level. , 10 to 500 MPa is more preferable, and 100 to 400 MPa is particularly preferable.
The elastic deformation rate of the binder-forming polymer is 0.01 to 10,000%, preferably 0.1 to 1,000%, preferably 1 to 100%, in that the above effects can be achieved at a higher level. It is more preferably 10 to 80%, and particularly preferably 15 to 50%.
In the present invention, the elastic modulus and the elastic deformation rate may be independently within the ranges specified in the present invention, but each of the above ranges of the elastic modulus and each of the above ranges of the elastic deformation rate may be appropriately combined. It is possible, and above all, a combination of an elastic modulus of 100 to 400 MPa and an elastic deformation rate of 15 to 50% is preferable.

バインダー形成ポリマーの弾性率及び弾性変形率は、以下のようにして、作製した試験片を用いて引っ張り試験を行うことにより、測定する。
まず、試験片を作製する。すなわち、バインダー形成ポリマーの溶液、例えば後述する合成方法によって得られたバインダー形成ポリマーの溶液を、テフロン(登録商標)シート上にベーカー式アプリケーター(パルテック社製)を用いて塗布し、送風乾燥機(ヤマト科学製)内に静置して、200℃で40時間乾燥させる。次に、乾燥後のポリマー膜を、ショッパー形試料打抜器(安田精機製作所製)を用いて、JIS K 7127「プラスチック−引張特性の試験方法 第3部:フィルム及びシートの試験条件」により規定される標準試験片タイプ5を作製する。
こうして得られた標準試験片タイプ5を試験片として、デジタルフォースゲージZTS−5N及び縦型電動計測スタンドMX2シリーズ(いずれも商品名、イマダ社製)を用いて、引っ張り試験を行う。試験片の中央部には50mm離れて平行な2本の標線をつけ、1分間に10mmの速度で試験片を引き延ばし、JIS K 7161−1:2014「プラスチック−引張特性の求め方−第1部:通則」に基づいて、引張弾性率(本発明において弾性率という。)及び引張降伏ひずみ(本発明において、弾性変形率という。)を算出する。
The elastic modulus and elastic deformation rate of the binder-forming polymer are measured by performing a tensile test using the prepared test pieces as follows.
First, a test piece is prepared. That is, a solution of the binder-forming polymer, for example, a solution of the binder-forming polymer obtained by the synthesis method described later is applied onto a Teflon (registered trademark) sheet using a baker-type applicator (manufactured by Partech), and a blower dryer (manufactured by Paltec) is used. Let it stand in Yamato Kagaku) and dry at 200 ° C for 40 hours. Next, the polymer film after drying is specified by JIS K 7127 "Plastic-Test method for tensile properties Part 3: Test conditions for film and sheet" using a shopper type sample punching machine (manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho). The standard test piece type 5 to be used is prepared.
Using the standard test piece type 5 thus obtained as a test piece, a tensile test is performed using a digital force gauge ZTS-5N and a vertical electric measuring stand MX2 series (both are trade names, manufactured by Imada Co., Ltd.). Two parallel marking lines 50 mm apart are attached to the center of the test piece, and the test piece is stretched at a speed of 10 mm per minute. JIS K 7161-1: 2014 "Plastic-How to determine tensile properties-First. The tensile elastic modulus (referred to as elastic modulus in the present invention) and the tensile yield strain (referred to as elastic deformation ratio in the present invention) are calculated based on "Part: General rule".

固体電解質組成物又は構成層中の繊維状バインダーについて、バインダー形成ポリマーの弾性率及び弾性変形率を測定する場合、次のようにする。すなわち、前述の繊維状バインダーを取り出す方法に従って、繊維状バインダーを取りだした後に、バインダー形成ポリマーが溶解する溶媒に溶解して上記方法により測定できる。 When measuring the elastic modulus and elastic deformation rate of the binder-forming polymer for the fibrous binder in the solid electrolyte composition or the constituent layer, the following is performed. That is, it can be measured by the above method by dissolving the fibrous binder in a solvent in which the binder-forming polymer is dissolved after taking out the fibrous binder according to the above-mentioned method for taking out the fibrous binder.

バインダー形成ポリマーのガラス転移温度は、特に制限されないが、固体粒子の形状又は表面の凹凸に応じた形状になる点で、−120〜80℃であることが好ましく、−100〜60℃であることがより好ましく、−80〜40℃であることが更に好ましい。
ガラス転移温度(Tg)は、乾燥試料を用いて、示差走査熱量計「X−DSC7000」(商品名、SII・ナノテクノロジー社製)を用いて下記の条件で測定する。測定は同一の試料で二回実施し、二回目の測定結果を採用する。
測定室内の雰囲気:窒素(50mL/min)
昇温速度:5℃/min
測定開始温度:−100℃
測定終了温度:200℃
試料パン:アルミニウム製パン
測定試料の質量:5mg
Tgの算定:DSCチャートの下降開始点と下降終了点の中間温度の小数点以下を四捨五入することでTgを算定する。
なお、固体電解質組成物又は構成層中の繊維状バインダーについて、バインダー形成ポリマーのガラス転移温度は、例えば、上記組成物又は構成層を水に入れてその含有成分を分散させた後、ろ過して残った固体を収集し、上記測定法で測定できる。
The glass transition temperature of the binder-forming polymer is not particularly limited, but is preferably −120 to 80 ° C., preferably −100 to 60 ° C. in terms of forming a shape according to the shape of the solid particles or the unevenness of the surface. Is more preferable, and the temperature is even more preferably −80 to 40 ° C.
The glass transition temperature (Tg) is measured using a dry sample and a differential scanning calorimeter "X-DSC7000" (trade name, manufactured by SII Nanotechnology) under the following conditions. The measurement is performed twice with the same sample, and the result of the second measurement is adopted.
Atmosphere in the measurement room: Nitrogen (50 mL / min)
Temperature rise rate: 5 ° C / min
Measurement start temperature: -100 ° C
Measurement end temperature: 200 ° C
Sample pan: Aluminum pan Weight of measurement sample: 5 mg
Calculation of Tg: Tg is calculated by rounding off the decimal point of the intermediate temperature between the descending start point and the descending end point of the DSC chart.
Regarding the fibrous binder in the solid electrolyte composition or the constituent layer, the glass transition temperature of the binder-forming polymer is, for example, put the composition or the constituent layer in water to disperse the contained components, and then filter. The remaining solid can be collected and measured by the above measurement method.

バインダー形成ポリマーの質量平均分子量は、特に限定されないが、5,000以上であることが好ましく、10,000以上であることがより好ましく、30,000以上であることが特に好ましい。上限としては、1,000,000以下であることが好ましく、200,000以下であることがより好ましい。 The mass average molecular weight of the binder-forming polymer is not particularly limited, but is preferably 5,000 or more, more preferably 10,000 or more, and particularly preferably 30,000 or more. The upper limit is preferably 1,000,000 or less, and more preferably 200,000 or less.

バインダー形成ポリマーは、上記弾性率及び弾性変形率を満たす重合体であれば特に制限されず、種々のポリマーを適用できる。例えば、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリカーボネート等の逐次重合(重縮合、重付加若しくは付加縮合)系のポリマー、更には、含フッ素ポリマー、炭化水素系熱可塑性樹脂、ビニルポリマー、(メタ)アクリルポリマー等が挙げられる。炭化水素系ポリマーとしては、例えば、天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリスチレンブタジエン、又はこれらの水添(水素化)ポリマーが挙げられる。中でも、逐次重合系のポリマーが好ましく、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド又はポリイミドの各ポリマーがより好ましく、ポリウレタン又はポリウレアが更に好ましく、ポリウレタンが特に好ましい。 The binder-forming polymer is not particularly limited as long as it is a polymer satisfying the elastic modulus and elastic deformation rate, and various polymers can be applied. For example, sequential polymerization (hypercondensation, polyaddition or addition condensation) polymers such as polyurethane, polyurea, polyamide, polyimide, polyester, polyether, polycarbonate, etc., as well as fluoropolymers, hydrocarbon-based thermoplastic resins, vinyl polymers. , (Meta) acrylic polymer and the like. Examples of the hydrocarbon polymer include natural rubber, polybutadiene, polyisoprene, polystyrene butadiene, and hydrogenated (hydrogenated) polymers thereof. Of these, step-growth polymerization polymers are preferable, polyurethane, polyurea, polyamide or polyimide polymers are more preferable, polyurethane or polyurea are even more preferable, and polyurethane is particularly preferable.

本発明において、ポリマーの主鎖とは、ポリマーを構成する、それ以外のすべての分子鎖が、主鎖に対して枝分れ鎖若しくはペンダントとみなしうる線状分子鎖をいう。ペンダントとみなす分子鎖の質量平均分子量にもよるが、典型的には、ポリマーを構成する分子鎖のうち最長鎖が主鎖となる。ただし、ポリマー末端が有する官能基は主鎖に含まない。また、ポリマーの側鎖とは、主鎖以外の分子鎖をいい、短分子鎖及び長分子鎖を含む。 In the present invention, the main chain of a polymer means a linear molecular chain in which all other molecular chains constituting the polymer can be regarded as a branched chain or a pendant with respect to the main chain. Although it depends on the mass average molecular weight of the molecular chain regarded as a pendant, the longest chain among the molecular chains constituting the polymer is typically the main chain. However, the functional group possessed by the polymer terminal is not included in the main chain. Further, the side chain of the polymer means a molecular chain other than the main chain, and includes a short molecular chain and a long molecular chain.

バインダー形成ポリマーとしての上記各ポリマーは、上記特性(P1)及び(P2)を満たす限り特に限定されず、公知の各ポリマーを用いることができ、また適宜に合成したポリマーを用いることもできる。
バインダー形成ポリマーは、下記式(1−1)〜(1−6)のいずれかで表される構成成分を有することが好ましく、ポリマーの種類に応じて下記式で表される構成成分から選択される2種以上(好ましくは2〜8種)の構成成分を有していてもよい。構成成分の好ましい組み合わせは、特に制限されないが、例えば、上述の好ましい種類のバインダー形成ポリマーを形成可能な組み合わせが挙げられる。構成成分の組み合わせにおける1種の構成成分とは、下記のいずれか1つの式で表される構成成分の種類数を意味し、1つの下記式で表される構成成分を2種有していても、2種の構成成分とは解釈しない。
The above-mentioned polymers as the binder-forming polymer are not particularly limited as long as the above-mentioned properties (P1) and (P2) are satisfied, and each known polymer can be used, or an appropriately synthesized polymer can also be used.
The binder-forming polymer preferably has a constituent component represented by any of the following formulas (1-1) to (1-6), and is selected from the constituent components represented by the following formula according to the type of polymer. It may have two or more kinds (preferably 2 to 8 kinds) of constituents. The preferred combination of the constituents is not particularly limited, and examples thereof include combinations capable of forming the above-mentioned preferred type of binder-forming polymer. One kind of constituent in the combination of constituents means the number of kinds of constituents represented by any one of the following formulas, and has two kinds of constituents represented by one of the following formulas. However, it is not interpreted as two kinds of constituents.

Figure 0006969004
Figure 0006969004

式(1−1)中、R及びRは、それぞれ、水素原子、アルキル基(炭素数は1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が更に好ましい)、特定の鎖を含有する質量平均分子量が50以上200,000以下の置換基、特定の基(ヘテロ原子含有基)を有する置換基、又は、炭素−炭素不飽和基を有する置換基を示す。
特定の鎖を含有する質量平均分子量が50以上200,000以下の置換基は、ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレンオキシド鎖、ポリカーボネート鎖若しくはポリエステル鎖を含有する質量平均分子量が50以上200,000以下の置換基である。この置換基の質量平均分子量は、500以上が好ましく、700以上がより好ましく、1,000以上が更に好ましい。上限としては、100,000以下が好ましく、10,000以下がより好ましい。ポリカーボネート鎖又はポリエステル鎖としては公知のポリカーボネート又はポリエステルからなる鎖が挙げられる。
この置換基は、末端にアルキル基(炭素数は1〜12が好ましく、1〜6がより好ましい)を有することが好ましい。また、アルキル基中に、エーテル基(−O−)、チオエーテル基(−S−)、カルボニル基(>C=O)又はイミノ基(>NR)を有していてもよい。Rは水素原子又はアルキル基(炭素数は1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が更に好ましい)を示す。
In the formula (1-1), R 1 and R 2 are hydrogen atoms, alkyl groups (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, still more preferably 1 to 3 carbon atoms), and specific chains, respectively. Indicates a substituent having a mass average molecular weight of 50 or more and 200,000 or less, a substituent having a specific group (heteroatom-containing group), or a substituent having a carbon-carbon unsaturated group.
Substituents containing a specific chain and having a mass average molecular weight of 50 or more and 200,000 or less are substituents containing a polyethylene oxide chain, polypropylene oxide chain, polycarbonate chain or polyester chain having a mass average molecular weight of 50 or more and 200,000 or less. Is. The mass average molecular weight of this substituent is preferably 500 or more, more preferably 700 or more, still more preferably 1,000 or more. The upper limit is preferably 100,000 or less, more preferably 10,000 or less. Examples of the polycarbonate chain or the polyester chain include known chains made of polycarbonate or polyester.
The substituent preferably has an alkyl group (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms) at the terminal. Further, the alkyl group may have an ether group (-O-), a thioether group (-S-), a carbonyl group (> C = O) or an imino group (> NR N ). RN represents a hydrogen atom or an alkyl group (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, still more preferably 1 to 3 carbon atoms).

特定の基を有する1価の置換基は、アルコール性水酸基、フェノール性水酸基、スルファニル基、カルボキシ基、スルホン酸基(スルホ基:−SOH)、リン酸基(ホスホ基:−OPO(OH)等)、ニトリル基、アミノ基、双性イオン含有基、又は、ヒドロキシ基若しくはアルコキシド基を有する金属化合物からなる基を有する1価の置換基である。本発明において、特定の基を有する置換基は、特定の基のみからなる置換基であってもよく、特定の基と連結基とを有する置換基であってもよい。この連結基としては、特に制限されず、例えば、後述する置換基Tから水素原子を所定数取り除いた基が挙げられる。
アミノ基は−N(Rで表され、Rは上述の通りである。双性イオン含有基は、具体的には、ベタイン構造(炭素数は1〜12が好ましく、1〜6がより好ましい)であり、カチオン部分は4級アンモニウム、スルホニウム若しくはホスホニウム等の各カチオンが挙げられ、アニオン部はカルボキシレート若しくはスルホネート等の各アニオンが挙げられる。ヒドロキシ基を有する金属化合物からなる基は、特に制限されないが、例えば、ヒドロキシルシリル基又はヒドロキシルチタニル基が挙げられる。アルコキシド基を有する金属化合物からなる基は、特に制限されないが、例えば、アルコキシシリル基(炭素数は1〜12が好ましく、1〜6がより好ましい)、アルコキシチタニル基(炭素数は1〜12が好ましく、1〜6がより好ましい)が挙げられ、より具体的には、トリメトキシシリル基、メチルジメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、メチルジエトキシシリル基、トリメトキシチタニル基が挙げられる。
アルコール性水酸基を有する置換基としては、特に制限されないが、例えば、ヒドロキシアルキル基(炭素数は1〜6が好ましく、1〜3がより好ましい)が挙げられる。フェノール性水酸基を有する置換基としては、特に制限されないが、例えば、ヒドロキシフェニル基が挙げられる。
The monovalent substituent having a specific group, alcoholic hydroxyl group, phenolic hydroxyl group, a sulfanyl group, a carboxy group, a sulfonic acid group (sulfo group: -SO 3 H), phosphoric acid group (phospho group: -OPO (OH ) 2 etc.), a monovalent substituent having a group consisting of a nitrile group, an amino group, a twin ion-containing group, or a metal compound having a hydroxy group or an alkoxide group. In the present invention, the substituent having a specific group may be a substituent consisting of only a specific group or a substituent having a specific group and a linking group. The linking group is not particularly limited, and examples thereof include a group obtained by removing a predetermined number of hydrogen atoms from the substituent T described later.
Amino group is represented by -N (R N) 2, is R N is as described above. Specifically, the zwitterion-containing group has a betaine structure (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms), and the cation portion includes each cation such as quaternary ammonium, sulfonium, or phosphonium. The anion portion includes each anion such as carboxylate or sulfonate. The group composed of a metal compound having a hydroxy group is not particularly limited, and examples thereof include a hydroxylsilyl group and a hydroxyltitanyl group. The group composed of a metal compound having an alkoxydo group is not particularly limited, and for example, an alkoxysilyl group (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms) and an alkoxytitanyl group (1 to 12 carbon atoms are preferable). 1 to 6 are more preferable), and more specifically, a trimethoxysilyl group, a methyldimethoxysilyl group, a triethoxysilyl group, a methyldiethoxysilyl group, and a trimethoxytitanyl group can be mentioned.
The substituent having an alcoholic hydroxyl group is not particularly limited, and examples thereof include a hydroxyalkyl group (preferably 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms). The substituent having a phenolic hydroxyl group is not particularly limited, and examples thereof include a hydroxyphenyl group.

炭素−炭素不飽和基を有する置換基における炭素−炭素不飽和基としては、炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合が挙げられる。炭素−炭素二重結合を有する置換基としては、具体的には、アクリル基、メタクリル基、ビニル基、アリル基、マレイミド基等が挙げられる。炭素−炭素三重結合を有する置換基としては、具体的には、エチニル基、プロパルギル基等が挙げられる。 Examples of the carbon-carbon unsaturated group in the substituent having a carbon-carbon unsaturated group include a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond. Specific examples of the substituent having a carbon-carbon double bond include an acrylic group, a methacrylic group, a vinyl group, an allyl group, a maleimide group and the like. Specific examples of the substituent having a carbon-carbon triple bond include an ethynyl group and a propargyl group.

は、炭化水素鎖、特定の鎖を含有する質量平均分子量が50以上200,000以下の連結基、特定の基(ヘテロ原子含有基)を有する連結基、又は、炭素−炭素不飽和基を有する連結基を示す。R 3 is a hydrocarbon chain, a specific weight average molecular weight containing chains 50 200,000 The following linking groups, linking group having a specific group (hetero atom-containing group), or a carbon - carbon unsaturated group Indicates a linking group having.

として採りうる炭化水素鎖は、炭素原子及び水素原子から構成される炭化水素の鎖(好ましくはオリゴマー若しくはポリマー)を意味し、より具体的には、炭素原子及び水素原子から構成される化合物の少なくとも2つの原子(例えば水素原子)又は基(例えばメチル基)が脱離した構造を意味する。炭化水素鎖の末端に有し得る末端基は炭化水素鎖には含まれないものとする。この炭化水素鎖は、少なくとも2個の繰り返し単位が連なった構造を有する鎖(アルキレン基、アルキニレン基等を含む。)であることが好ましい。また、炭化水素鎖は、50個以上の炭素原子から構成されることが好ましい。炭化水素鎖の質量平均分子量は、特に限定されないが、100以上1,000,000未満が好ましく、300以上100,000未満がより好ましく、500以上10,000未満が更に好ましい。
炭化水素鎖としては、炭素−炭素不飽和結合を有していてもよく、脂肪族環及び/又は芳香族環の環構造を有していてもよい。すなわち、炭化水素鎖としては、脂肪族炭化水素及び芳香族炭化水素から選択される炭化水素で構成される炭化水素鎖が挙げられ、脂肪族炭化水素で構成される炭化水素鎖が好ましい。この炭化水素鎖は、その主鎖中に環構造を有しないことが好ましく、直鎖又は分岐鎖の脂肪族炭化水素の鎖であるものがより好ましい。炭化水素鎖は、エラストマーからなる鎖であることが好ましく、具体的には、主鎖に二重結合を有するジエン系エラストマー、及び、主鎖に二重結合を有しない非ジエン系エラストマーの各鎖が挙げられる。ジエン系エラストマーとしては、例えば、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、スチレン−エチレン−ブタジエンゴム(SEBR)、ブチルゴム(IIR)、ブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム(IR)及びエチレン−プロピレン−ジエンゴム等が挙げられる。非ジエン系エラストマーとしては、エチレン−プロピレンゴム及びスチレン−エチレン−ブチレンゴム等のオレフィン系エラストマー、並びに、上記ジエン系エラストマーの水素還元エラストマーが挙げられる。
炭化水素鎖となる炭化水素は、その末端に反応性基を有することが好ましく、縮重合可能な末端反応性基を有することがより好ましい。縮重合又は重付加可能な末端反応性基は、縮重合又は重付加することにより、上記各式のR又はRに結合する基を形成する。このような末端反応性基としては、イソシネート基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基及び酸無水物等が挙げられ、中でもヒドロキシ基が好ましい。
末端反応性基を有する炭化水素としては、例えば、いずれも商品名で、NISSO−PBシリーズ(日本曹達社製)、クレイソールシリーズ(巴工業社製)、PolyVEST−HTシリーズ(エボニック社製)、poly−bdシリーズ(出光興産社製)、poly−ipシリーズ(出光興産社製)、EPOL(出光興産社製)及びポリテールシリーズ(三菱化学社製)等が好適に用いられる。
The hydrocarbon chain that can be taken as R 3 means a chain of hydrocarbons (preferably oligomers or polymers) composed of carbon atoms and hydrogen atoms, and more specifically, a compound composed of carbon atoms and hydrogen atoms. It means a structure in which at least two atoms (for example, a hydrogen atom) or a group (for example, a methyl group) are desorbed. Terminal groups that may have at the end of the hydrocarbon chain shall not be included in the hydrocarbon chain. The hydrocarbon chain is preferably a chain having a structure in which at least two repeating units are connected (including an alkylene group, an alkynylene group, and the like). Further, the hydrocarbon chain is preferably composed of 50 or more carbon atoms. The mass average molecular weight of the hydrocarbon chain is not particularly limited, but is preferably 100 or more and less than 1,000,000, more preferably 300 or more and less than 100,000, and further preferably 500 or more and less than 10,000.
The hydrocarbon chain may have a carbon-carbon unsaturated bond and may have a ring structure of an aliphatic ring and / or an aromatic ring. That is, examples of the hydrocarbon chain include hydrocarbon chains composed of hydrocarbons selected from aliphatic hydrocarbons and aromatic hydrocarbons, and hydrocarbon chains composed of aliphatic hydrocarbons are preferable. The hydrocarbon chain preferably does not have a ring structure in its main chain, and more preferably a straight chain or a branched chain of an aliphatic hydrocarbon. The hydrocarbon chain is preferably a chain made of an elastomer, specifically, each chain of a diene-based elastomer having a double bond in the main chain and a non-diene-based elastomer having no double bond in the main chain. Can be mentioned. Examples of the diene-based elastomer include styrene-butadiene rubber (SBR), styrene-ethylene-butadiene rubber (SEBR), butyl rubber (IIR), butadiene rubber (BR), isoprene rubber (IR), and ethylene-propylene-diene rubber. Can be mentioned. Examples of the non-diene-based elastomer include olefin-based elastomers such as ethylene-propylene rubber and styrene-ethylene-butylene rubber, and hydrogen-reduced elastomers of the above-mentioned diene-based elastomers.
The hydrocarbon to be a hydrocarbon chain preferably has a reactive group at its terminal, and more preferably has a polycondensable terminal reactive group. The polycondensation or polyaddition-capable terminal reactive group forms a group bonded to R 3 or R 4 of each of the above formulas by polypolymerization or polyaddition. Examples of such a terminal reactive group include an isocinate group, a hydroxy group, a carboxy group, an amino group, an acid anhydride and the like, and a hydroxy group is preferable.
Hydrocarbons having terminal reactive groups include, for example, NISSO-PB series (manufactured by Nippon Soda), Claysol series (manufactured by Tomoe Kosan), PolyVEST-HT series (manufactured by Ebonic), all of which have trade names. Poly-bd series (manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.), poly-ip series (manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.), EPOL (manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.), Polytail series (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and the like are preferably used.

として採りうる、特定の鎖を含有する質量平均分子量が50以上200,000以下の連結基が有する特定の鎖は、価数が2価であること(水素原子を更に1個取り除く)以外は、上記R及びRとしてとりうる、特定の鎖を含有する質量平均分子量が50以上200,000以下の置換基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
として採りうる、特定の基を有する連結基は、価数が2価であること以外は、上記R及びRとしてとりうる、特定の基(ヘテロ原子含有基)を有する置換基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
として採りうる、炭素−炭素不飽和基を有する連結基は、価数が2価であること以外は、上記R及びRとしてとりうる、炭素−炭素不飽和基を有する置換基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
A specific chain having a linking group containing a specific chain and having a mass average molecular weight of 50 or more and 200,000 or less, which can be taken as R 3, has a valence of divalent (removes one more hydrogen atom). Is synonymous with a substituent containing a specific chain and having a mass average molecular weight of 50 or more and 200,000 or less, which can be taken as R 1 and R 2, and the preferred range is also the same.
The linking group having a specific group, which can be taken as R 3 , is a substituent having a specific group (heteroatom-containing group), which can be taken as R 1 and R 2, except that the valence is divalent. It is synonymous and the preferred range is the same.
The linking group having a carbon-carbon unsaturated group, which can be taken as R 3 , is the substituent having a carbon-carbon unsaturated group, which can be taken as R 1 and R 2, except that the valence is divalent. It is synonymous and the preferred range is the same.

式(1−1)〜式(1−5)のいずれかで表される構成成分は、長鎖直線状基又は長鎖分岐基を有する構成成分であることが好ましく、式(1−2)〜式(1−5)において、Rとして上記特定の鎖を含有する質量平均分子量が50以上200,000以下の連結基を採る構成成分がより好ましい。The constituent component represented by any of the formulas (1-1) to (1-5) is preferably a constituent component having a long-chain linear group or a long-chain branched group, and is preferably a component having a long-chain linear group or a long-chain branched group, and is preferably the component having a long-chain linear group or a long-chain branched group. in to formula (1-5), the weight average molecular weight containing the aforementioned specific chain as R 3 is more preferably a component take a linking group of 50 or more to 200,000 or less.

上記各式で表される構成成分は、上記各式で表される部分構造のみからなる構成成分であってもよく、各式で表される部分構造を含む構成成分であってもよい。例えば、バインダー形成ポリマーがポリウレタン等である場合、上記式(1−4)又は式(1−5)で表される部分構造の両窒素原子にカルボニル基が結合した構成成分を有する。 The constituent component represented by each of the above formulas may be a constituent component consisting of only the partial structure represented by each of the above formulas, or may be a constituent component including the partial structure represented by each of the above formulas. For example, when the binder-forming polymer is polyurethane or the like, it has a constituent component in which a carbonyl group is bonded to both nitrogen atoms of the partial structure represented by the above formula (1-4) or formula (1-5).

式(1−6)中、Rは芳香族若しくは脂肪族の連結基(4価)を示し、下記式(i)〜(iix)のいずれかで表される連結基が好ましい。Wherein (1-6), R 4 represents an aromatic or aliphatic linking group (tetravalent), preferred linking group represented by any one of the following formulas (i) ~ (iix).

Figure 0006969004
Figure 0006969004

式(i)〜(iix)中、Xは単結合又は2価の連結基を示す。2価の連結基としては、炭素数1〜6のアルキレン基(例えば、メチレン、エチレン、プロピレン)が好ましい。プロピレンとしては、1,3−ヘキサフルオロ−2,2−プロパンジイルが好ましい。Lは−CH=CH−又は−CH−を示す。R及びRはそれぞれ水素原子又は置換基を表す。各式において、*は式(1−6)中のカルボニル基との結合部位を示す。R及びRとして採りうる置換基としては、特に制限されず、後述する置換基Tが挙げられ、アルキル基(炭素数は1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が更に好ましい)又はアリール基(炭素数は6〜22が好ましく、6〜14がより好ましく、6〜10が更に好ましい)が好ましく挙げられる。In formulas (i) to (iix), X 1 represents a single bond or a divalent linking group. As the divalent linking group, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms (for example, methylene, ethylene, propylene) is preferable. As propylene, 1,3-hexafluoro-2,2-propanediyl is preferable. L indicates −CH 2 = CH 2 − or −CH 2 −. RX and RY represent hydrogen atoms or substituents, respectively. In each formula, * indicates the binding site with the carbonyl group in the formula (1-6). The substituents can take as R X and R Y, but is not particularly limited, and a substituted group T which will be described later, the number of alkyl group (carbon, preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6, 1-3 More preferably) or an aryl group (preferably 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms, still more preferably 6 to 10 carbon atoms).

バインダー形成ポリマー中の上記式で表される構成成分の(合計)含有率は、特に限定されないが、5〜100質量%であることが好ましく、10〜100質量%であることがより好ましく、50〜100質量%であることが更に好ましい。この含有率の上限値は、上記100質量%にかかわらず、例えば、90質量%以下とすることもできる。 The (total) content of the constituents represented by the above formula in the binder-forming polymer is not particularly limited, but is preferably 5 to 100% by mass, more preferably 10 to 100% by mass, and 50. It is more preferably ~ 100% by mass. The upper limit of the content may be, for example, 90% by mass or less regardless of the above 100% by mass.

バインダー形成ポリマーは、炭素数5以上の脂肪族炭化水素基を含む構成成分を有することが、疎水性を示し固体粒子に対する高い親和性を発現して、固体電解質組成物中での固体粒子の分散性を向上できる点で、好ましい。脂肪族炭化水素基としては、アルカンから水素原子を取り除いた基(アルキル基若しくはアルキレン基)又はアルケンから水素原子を取り除いた基(アルケニル基若しくはアルケニレン基)が好ましく、エチレン性不飽和結合を有する炭化水素の重合体から水素原子を取り除いた基(炭化水素ポリマー鎖)が更に好ましい。脂肪族炭化水素基は、バインダー形成ポリマーの主鎖に組み込まれてもよく、側鎖として組み込まれていてもよい。主鎖に組み込まれる場合、この構成成分は、脂肪族炭化水素基の端部に官能基を有する化合物に由来する成分であり、例えば、上記式(1−2)〜式(1−6)のいずれかで表される構成成分が挙げられる。
脂肪族炭化水素基の炭素数は5以上であればよいが、固体粒子との親和性の点で、8以上が好ましく、10以上がより好ましい。その上限は、特に制限されず、例えば100,000以下とすることができる。脂肪族炭化水素基が炭化水素ポリマー鎖である場合、その質量平均分子量は、上記炭素数を満たせば特に制限されない。
この炭素数5以上の脂肪族炭化水素基を含む構成成分は、式(1−1)〜(1−6)のいずれかで表される構成成分とは異なるものであってもよいが、上記式(1−1)〜(1−6)のいずれかで表される構成成分にも該当するものが好ましい。
炭素数5以上の脂肪族炭化水素基としては、上記Rとして採りうる炭化水素鎖を構成する上記炭化水素から水素原子を1つ取り除いた1価の基が好ましく挙げられる。
The binder-forming polymer has a constituent component containing an aliphatic hydrocarbon group having 5 or more carbon atoms, which exhibits hydrophobicity and exhibits high affinity for solid particles, and disperses the solid particles in the solid electrolyte composition. It is preferable in that it can improve the properties. As the aliphatic hydrocarbon group, a group obtained by removing a hydrogen atom from an alkane (alkyl group or alkylene group) or a group obtained by removing a hydrogen atom from an alkene (alkenyl group or alkenylene group) is preferable, and a hydrocarbon having an ethylenically unsaturated bond is preferable. A group (hydrocarbon polymer chain) from which a hydrogen atom has been removed from a hydrogen polymer is more preferable. The aliphatic hydrocarbon group may be incorporated into the main chain of the binder-forming polymer or may be incorporated as a side chain. When incorporated into the main chain, this component is a component derived from a compound having a functional group at the end of an aliphatic hydrocarbon group, and is, for example, of the above formulas (1-2) to (1-6). Examples include the constituents represented by either.
The aliphatic hydrocarbon group may have 5 or more carbon atoms, but 8 or more is preferable and 10 or more is more preferable in terms of affinity with solid particles. The upper limit is not particularly limited and may be, for example, 100,000 or less. When the aliphatic hydrocarbon group is a hydrocarbon polymer chain, its mass average molecular weight is not particularly limited as long as it satisfies the above carbon number.
The constituent component containing the aliphatic hydrocarbon group having 5 or more carbon atoms may be different from the constituent component represented by any of the formulas (1-1) to (1-6). Those corresponding to the constituents represented by any of the formulas (1-1) to (1-6) are also preferable.
The 5 or more aliphatic hydrocarbon group having a carbon monovalent group obtained by removing one hydrogen atom from the hydrocarbon constituting the hydrocarbon chain can take as R 3 above are preferably exemplified.

炭素数5以上の脂肪族炭化水素基を含む構成成分は、バインダー形成ポリマー分子中に少なくとも1個有していることが好ましく、2〜1,000個有していることがより好ましく、3〜500個有していることが更に好ましい。バインダー形成ポリマー中の(合計)含有率としては、特に限定されないが、0〜80質量%であることが好ましく、0.5〜70質量%であることがより好ましく、1〜60質量%であることが更に好ましい。バインダー形成ポリマーがポリウレタンである場合、この含有率の下限値は、上記値にかかわらず、30質量%とすることができる。この含有率の上限値は、上記記載にかかわらず、100質量%とすることもできる。 The component containing an aliphatic hydrocarbon group having 5 or more carbon atoms preferably has at least one in the binder-forming polymer molecule, more preferably 2 to 1,000, and 3 to 1,000. It is more preferable to have 500 pieces. The (total) content in the binder-forming polymer is not particularly limited, but is preferably 0 to 80% by mass, more preferably 0.5 to 70% by mass, and 1 to 60% by mass. Is even more preferable. When the binder-forming polymer is polyurethane, the lower limit of this content can be 30% by mass regardless of the above values. Regardless of the above description, the upper limit of the content may be 100% by mass.

バインダー形成ポリマーは、上述の構成成分以外の構成成分を有していてもよい。この場合、バインダー形成ポリマー中の含有率としては、特に限定されないが、80質量%以下であることが好ましい。 The binder-forming polymer may have components other than the above-mentioned components. In this case, the content in the binder-forming polymer is not particularly limited, but is preferably 80% by mass or less.

上述の構成成分以外の構成成分としては、バインダー形成ポリマーのポリマー種に応じてポリマーを形成可能な適宜の構成成分が挙げられる。例えば、下記式(2)で表される構成成分、上述の式(1−2)〜式(1−5)中のRを下記式(2)中のRP1に変更した各構成成分等が挙げられる。これら構成成分の、バインダー形成ポリマー中の含有率は、特に限定されず、上述の各式で表される構成成分の含有量に応じて適宜に決定される。例えば、80質量%以下とすることができ、20〜70質量%が好ましく例示され、上述の各式で表される構成成分の含有量との合計で100質量%となる含有量に設定することもできる。Examples of the constituent components other than the above-mentioned constituent components include appropriate constituent components capable of forming a polymer depending on the polymer type of the binder-forming polymer. For example, the components represented by the following formula (2), the above equation (1-2) to (1-5) Each component was changed R 3 to R P1 in formula (2) in such Can be mentioned. The content of these constituents in the binder-forming polymer is not particularly limited, and is appropriately determined according to the content of the constituents represented by the above formulas. For example, it can be 80% by mass or less, preferably 20 to 70% by mass, and is set to a content of 100% by mass in total with the content of the constituents represented by the above formulas. You can also.

Figure 0006969004
Figure 0006969004

式中、RP1は、分子量が20以上の炭化水素鎖を示す。この炭化水素鎖の分子量は、その種類等によるので一義的に決定できないが、例えば、30以上が好ましく、50以上がより好ましく、100以上が更に好ましく、150以上が特に好ましい。上限としては、特に制限されず、適宜に設定でき、例えば、10,000以下にすることができる。炭化水素鎖の分子量は、ポリマーの主鎖に組み込む前の原料化合物について測定する。In the formula, RP1 represents a hydrocarbon chain having a molecular weight of 20 or more. The molecular weight of the hydrocarbon chain cannot be uniquely determined because it depends on the type and the like, but for example, 30 or more is preferable, 50 or more is more preferable, 100 or more is further preferable, and 150 or more is particularly preferable. The upper limit is not particularly limited and can be set as appropriate, for example, 10,000 or less. The molecular weight of the hydrocarbon chain is measured for the raw material compound before it is incorporated into the main chain of the polymer.

P1としてとりうる炭化水素鎖は、炭素原子及び水素原子から構成される炭化水素の鎖を意味し、より具体的には、炭素原子及び水素原子から構成される化合物の少なくとも2つの原子(例えば水素原子)又は基(例えばメチル基)が脱離した構造を意味する。ただし、本発明において、炭化水素鎖は、例えば下記式(M2)で表される炭化水素基のように、鎖中に酸素原子、硫黄原子又は窒素原子を含む基を有する鎖も包含する。炭化水素鎖の末端に有し得る末端基は炭化水素鎖には含まれないものとする。この炭化水素鎖は、炭素−炭素不飽和結合を有していてもよく、脂肪族環及び/又は芳香族環の環構造を有していてもよい。すなわち、炭化水素鎖は、脂肪族炭化水素及び芳香族炭化水素から選択される炭化水素で構成される炭化水素鎖であればよい。Hydrocarbon chain which can be taken as R P1 denotes a chain of formed hydrocarbons from carbon and hydrogen atoms, more specifically, at least two atoms of a compound composed of carbon and hydrogen atoms (e.g. It means a structure in which a hydrogen atom) or a group (for example, a methyl group) is desorbed. However, in the present invention, the hydrocarbon chain also includes a chain having a group containing an oxygen atom, a sulfur atom or a nitrogen atom in the chain, for example, a hydrocarbon group represented by the following formula (M2). Terminal groups that may have at the end of the hydrocarbon chain shall not be included in the hydrocarbon chain. This hydrocarbon chain may have a carbon-carbon unsaturated bond and may have a ring structure of an aliphatic ring and / or an aromatic ring. That is, the hydrocarbon chain may be a hydrocarbon chain composed of a hydrocarbon selected from an aliphatic hydrocarbon and an aromatic hydrocarbon.

このような炭化水素鎖としては、通常の(非重合性の)炭化水素基からなる鎖であり、この炭化水素基としては、例えば、脂肪族若しくは芳香族の炭化水素基が挙げられ、具体的には、アルキレン基(炭素数は1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が更に好ましい)、アリーレン基(炭素数は6〜22が好ましく、6〜14が好ましく、6〜10がより好ましい)、又はこれらの組み合わせからなる基が好ましい。 Such a hydrocarbon chain is a chain composed of a normal (non-polymerizable) hydrocarbon group, and examples of the hydrocarbon group include an aliphatic or aromatic hydrocarbon group, and specific examples thereof. The alkylene group (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, further preferably 1 to 6 carbon atoms) and the arylene group (preferably 6 to 22 carbon atoms, preferably 6 to 14 carbon atoms, 6 to 6 to 6). 10 is more preferable), or a group consisting of a combination thereof is preferable.

脂肪族の炭化水素基としては、特に制限されず、例えば、下記式(M2)で表される芳香族の炭化水素基の水素還元体、公知の脂肪族ジイソソアネート化合物が有する部分構造(例えばイソホロンからなる基)等が挙げられる。
芳香族の炭化水素基は、例えば、フェニレン基又は下記式(M2)で表される炭化水素基が好ましい。
The aliphatic hydrocarbon group is not particularly limited, and is, for example, from a hydrogen-reduced product of an aromatic hydrocarbon group represented by the following formula (M2), or a partial structure of a known aliphatic diisosoane compound (for example, from isophorone). Narumoto) and the like.
As the aromatic hydrocarbon group, for example, a phenylene group or a hydrocarbon group represented by the following formula (M2) is preferable.

Figure 0006969004
Figure 0006969004

式(M2)中、Xは、単結合、−CH−、−C(CH−、−SO−、−S−、−CO−又は−O−を示し、結着性の観点で、−CH−または−O−が好ましく、−CH−がより好ましい。ここで例示した上記アルキレン基及びアルキレン基は、置換基T、好ましくはハロゲン原子(より好ましくはフッ素原子)で置換されていてもよい。
M2〜RM5は、それぞれ、水素原子又は置換基を示し、水素原子が好ましい。RM2〜RM5としてとりうる置換基としては、特に制限されないが、例えば、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルケニル基、−ORM6、―N(RM6、−SRM6(RM6は置換基を示し、好ましくは炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基を示す。)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子)が挙げられる。−N(RM6としては、アルキルアミノ基(炭素数は、1〜20が好ましく、1〜6がより好ましい)又はアリールアミノ基(炭素数は、6〜40が好ましく、6〜20がより好ましい)が挙げられる。
上記式(2)で表される構成成分としては、例えば、本明細書で援用する特開2015−088480号公報に記載の「ジイソシアネート化合物」に由来する構成成分が挙げられる。
In the formula (M2), X represents a single bond, −CH 2 −, −C (CH 3 ) 2 −, −SO 2 −, −S−, −CO− or −O−, and is a viewpoint of binding property. Therefore, -CH 2- or -O- is preferable, and -CH 2- is more preferable. The above-mentioned alkylene group and alkylene group exemplified here may be substituted with a substituent T, preferably a halogen atom (more preferably a fluorine atom).
R M2 to R M5 each represents a hydrogen atom or a substituent, preferably a hydrogen atom. Examples of the substituent that can be taken as R M2 to R M5, is not particularly limited, for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, -OR M6, -N (R M6 ) 2, -SR M6 (R M6 represents a substituent, preferably an alkyl group or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms having 1 to 20 carbon atoms.), a halogen atom (e.g., fluorine atom, chlorine atom, bromine atom) Can be mentioned. The −N ( RM6 ) 2 is an alkylamino group (preferably 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms) or an arylamino group (preferably 6 to 40 carbon atoms, 6 to 20 carbon atoms). More preferred).
Examples of the constituent component represented by the above formula (2) include a constituent component derived from the "diisocyanate compound" described in JP-A-2015-08480, which is incorporated herein by reference.

バインダー形成ポリマーは、上述の式式(1−1)〜式(1−6)、炭素数5以上の脂肪族炭化水素基を含む構成成分、更にはこれら以外の構成成分(例えば下記式(2)で表される構成成分)を適宜に有する。例えば、ポリウレタンは、下記式(2)で表される構成成分、上述の式(1−2)中のRを下記式(2)中のRP1に変更した構成成分、上述の式(1−2)で表される構成成分等を適宜に有する。また、ポリイミドは、下記式(1−5)で表される構成成分、下記式(1−6)で表される構成成分等を有する(ただし、一方の式で表される構成成分中の2つのNは除外する)。ポリカーボネートは、Rの両端部に酸素原子を導入した上述の式(1−3)で表される構成成分若しくはRとして上述の式(1−2)で表される構成成分を採る式(1−3)で表される構成成分、上述の式(1−2)で表される構成成分、更にはRをRP1に変更した構成成分等を有する。The binder-forming polymer has the above-mentioned formulas (1-1) to (1-6), components containing an aliphatic hydrocarbon group having 5 or more carbon atoms, and components other than these (for example, the following formula (2). ) Is appropriately contained. For example, polyurethanes, components represented by the following formula (2), the components were changed R 3 to R P1 in formula (2) in the above equation (1-2), the above equation (1 -2) Appropriately has the constituent components represented by 2). Further, the polyimide has a component represented by the following formula (1-5), a component represented by the following formula (1-6), and the like (however, 2 of the components represented by one of the formulas). Exclude one N). Polycarbonate has a configuration component represented by the above formula (1-2) as a constituent or R 3 is represented by the above formula of introducing oxygen atom at both ends of the R 3 (1-3) Formula ( It has a component represented by 1-3), a component represented by the above formula (1-2), a component obtained by changing R 3 to RP 1 , and the like.

バインダー形成ポリマーとしてとりうる、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミドの各ポリマーとしては、上記特性(P1)及び(P2)を満たす限り特に限定されないが、例えば、特開2015−088480号公報に記載の、ウレタン結合を有するポリマー、ウレア結合を有するポリマー、アミド結合を有するポリマー(ポリアミド樹脂)、イミド結合を有するポリマー等が挙げられる。 The polyurethane, polyurea, polyamide, and polyimide polymers that can be used as the binder-forming polymer are not particularly limited as long as they satisfy the above-mentioned properties (P1) and (P2), but are described in, for example, JP-A-2015-08480. Examples thereof include a polymer having a urethane bond, a polymer having a urea bond, a polymer having an amide bond (polyamide resin), and a polymer having an imide bond.

バインダー形成ポリマーは、下記官能基群(a)から選ばれる少なくとも1つの官能基を有することが、固体粒子に対する高い結着性を発現して、固体粒子同士をより強固に結着させることができる点で、好ましい。この官能基は、主鎖に含まれていても、側鎖に含まれていてもよい。
官能基群(a)
酸性官能基、塩基性官能基、ヒドロキシ基、シアノ基、アルコキシシリル基、アリール基、ヘテロアリール基、3環以上が縮環した脂肪族炭化水素環基
When the binder-forming polymer has at least one functional group selected from the following functional group group (a), it can exhibit high binding property to solid particles and can bond solid particles to each other more firmly. In that respect, it is preferable. This functional group may be contained in the main chain or the side chain.
Functional group (a)
Acidic functional group, basic functional group, hydroxy group, cyano group, alkoxysilyl group, aryl group, heteroaryl group, aliphatic hydrocarbon ring group having 3 or more rings condensed.

バインダー形成ポリマーが有する官能基(無機粒子表面への吸着性官能基)は、固体電解質組成物中の無機固体電解質、所望により共存する活物質又は導電助剤の表面と化学的又は物理的な相互作用をする。この相互作用は、特に限定されないが、例えば、水素結合によるもの、酸−塩基によるイオン結合によるもの、共有結合によるもの、芳香環によるπ−π相互作用によるもの、又は、疎水−疎水相互作用によるもの等が挙げられる。官能基が相互作用する場合、官能基の化学構造は変化しても変化しなくてもよい。例えば、上記π−π相互作用等においては、通常、官能基は変化せず、そのままの構造を維持する。一方、共有結合等による相互作用においては、通常、カルボン酸基等の活性水素が離脱したアニオンとなって(官能基が変化して)固体電解質等と結合する。この相互作用により、固体電解質組成物の調製時又は調製中に、繊維状バインダーが固体粒子と吸着することに寄与する。上記官能基は集電体の表面とも相互作用する。 The functional groups (adsorbable functional groups on the surface of the inorganic particles) of the binder-forming polymer are chemically or physically mutual with the surface of the inorganic solid electrolyte in the solid electrolyte composition, optionally coexisting active material or conductive auxiliary agent. It works. This interaction is not particularly limited, but is, for example, due to a hydrogen bond, an acid-base ionic bond, a covalent bond, a π-π interaction due to an aromatic ring, or a hydrophobic-hydrophobic interaction. Things etc. can be mentioned. When the functional groups interact, the chemical structure of the functional groups may or may not change. For example, in the above-mentioned π-π interaction or the like, the functional group usually does not change and the structure as it is is maintained. On the other hand, in an interaction due to a covalent bond or the like, an active hydrogen such as a carboxylic acid group is usually released as an anion (the functional group is changed) to bond with a solid electrolyte or the like. This interaction contributes to the adsorption of the fibrous binder with the solid particles during or during the preparation of the solid electrolyte composition. The functional groups also interact with the surface of the current collector.

酸性官能基としては、特に制限されないが、カルボン酸基(−COOH)、スルホン酸基(スルホ基:−SOH)及びリン酸基(ホスホ基:−OPO(OH)等)が好ましく挙げられる。酸性官能基は、その塩でもよく、エステルでもよい。塩としては、例えば、ナトリウム塩、カルシウム塩等が挙げられる。エステルとしてはアルキルエステル、アリールエステル等が挙げられる。エステルの場合、炭素数1〜24が好ましく、1〜12がより好ましく、1〜6が特に好ましい。
塩基性官能基としては、特に制限されないが、アミノ基が好ましく挙げられる。アミノ基としては、特に限定されず、例えば、炭素数0〜20のアミノ基が挙げられる。アミノ基は、アルキルアミノ基及びアリールアミノ基を含む。アミノ基の炭素数は、0〜12が好ましく、0〜6がより好ましく、0〜2が更に好ましい。アミノ基としては、例えば、アミノ、N,N−ジメチルアミノ、N,N−ジエチルアミノ、N−エチルアミノ、アニリノ等が挙げられる。
ヒドロキシ基及びアミノ基等のように塩を形成可能なものは塩であってもよい。
アルコキシシリル基としては、特に限定されず、好ましくは炭素数1〜20のアルコキシシリル基、例えば、モノメトキシシリル、ジメトキシシリル、トリメトキシシリル、トリエトキシシリル等が挙げられる。
Examples of the acidic functional group is not particularly limited, a carboxylic acid group (-COOH), a sulfonic acid group (sulfo group: -SO 3 H) and phosphate groups (phospho group: -OPO (OH) 2, etc.) is preferably mentioned Be done. The acidic functional group may be a salt thereof or an ester. Examples of the salt include sodium salt, calcium salt and the like. Examples of the ester include an alkyl ester and an aryl ester. In the case of an ester, the number of carbon atoms is preferably 1 to 24, more preferably 1 to 12, and particularly preferably 1 to 6.
The basic functional group is not particularly limited, but an amino group is preferably mentioned. The amino group is not particularly limited, and examples thereof include an amino group having 0 to 20 carbon atoms. Amino groups include alkylamino groups and arylamino groups. The number of carbon atoms of the amino group is preferably 0 to 12, more preferably 0 to 6, and even more preferably 0 to 2. Examples of the amino group include amino, N, N-dimethylamino, N, N-diethylamino, N-ethylamino, anilino and the like.
Those capable of forming a salt, such as a hydroxy group and an amino group, may be a salt.
The alkoxysilyl group is not particularly limited, and preferably includes an alkoxysilyl group having 1 to 20 carbon atoms, for example, monomethoxysilyl, dimethoxysilyl, trimethoxysilyl, triethoxysilyl and the like.

アリール基は、単環でも縮合環でもよい。炭素数は、6〜26が好ましく、6〜20がより好ましい。具体的には、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントラセン、ピレン、テトラセン、テトラフェン、クリセン、トリフェニレン、ペンタセン、ペンタフェン、ペリレン、ベンゾ[a]ピレン、コロネン、アンタントレン、コランヌレン、オバレン、グラフェン、シクロパラフェニレン、ポリパラフェニレン又はシクロフェンからなる環基が挙げられる。
ヘテロアリール基としては、特に限定されず、環構成原子として酸素原子、硫黄原子及び窒素原子から選択される少なくとも1つを有する5又は6員環のヘテロアリール基が挙げられる。ヘテロアリール基は単環でも縮合環でもよく、炭素数2〜20が好ましい。例えば、後述する置換基Tのヘテロアリール基が挙げられる。
The aryl group may be a monocyclic ring or a fused ring. The number of carbon atoms is preferably 6 to 26, more preferably 6 to 20. Specifically, benzene, naphthalene, anthrene, phenanthrene, pyrene, tetracene, tetraphen, chrysen, triphenylene, pentacene, pentaphen, perylene, benzo [a] pyrene, coronene, anthanthrene, colannelen, ovalene, graphene, cyclo. Examples include a ring group consisting of paraphenylene, polyparaphenylene or cyclophen.
The heteroaryl group is not particularly limited, and examples thereof include a 5- or 6-membered heteroaryl group having at least one selected from an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom as a ring-constituting atom. The heteroaryl group may be a monocyclic ring or a fused ring, and preferably has 2 to 20 carbon atoms. For example, a heteroaryl group of the substituent T described later can be mentioned.

3環以上が縮環した脂肪族炭化水素環基は、脂肪族炭化水素環が3環以上縮環した環基であれば特に限定されない。縮環する脂肪族炭化水素環としては、飽和脂肪族炭化水素環又は不飽和脂肪族炭化水素環が挙げられる。脂肪族炭化水素環は5員環又は6員環が好ましい。3環以上が縮環した脂肪族炭化水素環基において、縮環する環数は、特に限定されないが、3〜5環が好ましく、3環又は4環がより好ましい。
飽和脂肪族炭化水素環若しくは不飽和脂肪族炭化水素環が3環以上縮環した環基としては、特に限定されないが、例えば、ステロイド骨格を有する化合物からなる環基が挙げられる。ステロイド骨格を有する化合物としては、例えば、コレステロール、エルゴステロール、テストステロン、エストラジオール、アルドステロン、ヒドロコルチゾン、スチグマステロール、チモステロール、ラノステロール、7−デヒドロデスモステロール、7−デヒドロコレステロール、コラン酸、コール酸、リトコール酸、デオキシコール酸、デオキシコール酸ナトリウム、デオキシコール酸リチウム、ヒオデオキシコール酸、ケノデオキシコール酸、ウルソデオキシコール酸、デヒドロコール酸、ホケコール酸、ヒオコール酸又はこれらの骨格を含む化合物等が挙げられる。中でも、コレステロール骨格を有する化合物からなる環基がより好ましい。
The aliphatic hydrocarbon ring group in which three or more rings are fused is not particularly limited as long as the aliphatic hydrocarbon ring is fused in three or more rings. Examples of the aliphatic hydrocarbon ring to be condensed include a saturated aliphatic hydrocarbon ring and an unsaturated aliphatic hydrocarbon ring. The aliphatic hydrocarbon ring is preferably a 5-membered ring or a 6-membered ring. In the aliphatic hydrocarbon ring group in which 3 or more rings are fused, the number of rings to be condensed is not particularly limited, but 3 to 5 rings are preferable, and 3 or 4 rings are more preferable.
The ring group in which the saturated aliphatic hydrocarbon ring or the unsaturated aliphatic hydrocarbon ring has three or more rings is not particularly limited, and examples thereof include a ring group made of a compound having a steroid skeleton. Compounds having a steroid skeleton include, for example, cholesterol, ergosterol, testosterone, estradiol, aldosterone, hydrocortisone, stigmasterol, thymosterol, lanosterol, 7-dehydrodesmosterol, 7-dehydrocholesterol, cholaneric acid, cholic acid, and lithocholic acid. Examples thereof include acids, deoxycholic acid, sodium deoxycholic acid, lithium deoxycholic acid, hyodeoxycholic acid, chenodeoxycholic acid, ursodeoxycholic acid, dehydrocholic acid, hokecholic acid, hyocholic acid, and compounds containing a skeleton thereof. Of these, a ring group composed of a compound having a cholesterol skeleton is more preferable.

官能基群(a)から選ばれる官能基としては、適宜に選択されるが、活物質との結着性の点で、固体電解質組成物が無機固体電解質又は正極活物質を含有する場合、酸性官能基、塩基性官能基、ヒドロキシ基、シアノ基又はアルコキシシリル基が好ましく、カルボン酸基がより好ましい。一方、固体電解質組成物が負極活物質又は導電助剤を含有する場合、アリール基、ヘテロアリール基又は3環以上が縮環した脂肪族炭化水素環基が好ましく、3環以上が縮環した脂肪族炭化水素環基がより好ましい。
上記官能基としては、活物質にかかわらず高い結着性を示す点で、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、アリール基が好ましく、カルボン酸基がより好ましい。
The functional group selected from the functional group group (a) is appropriately selected, but is acidic when the solid electrolyte composition contains an inorganic solid electrolyte or a positive electrode active material in terms of binding property to the active material. A functional group, a basic functional group, a hydroxy group, a cyano group or an alkoxysilyl group is preferable, and a carboxylic acid group is more preferable. On the other hand, when the solid electrolyte composition contains a negative electrode active material or a conductive auxiliary agent, an aryl group, a heteroaryl group or an aliphatic hydrocarbon ring group having 3 or more rings fused is preferable, and a fat having 3 or more rings condensed. Group hydrocarbon ring groups are more preferred.
As the functional group, a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and an aryl group are preferable, and a carboxylic acid group is more preferable, in that they show high binding property regardless of the active material.

バインダー形成ポリマーが1分子中に有する官能基の数は、1つ以上であればよく、複数を有することが好ましい。また、官能基を少なくとも1つ有していれば、官能基の種類数も、特に制限されず、1種でも2種以上でもよい。官能基を2種以上有する場合、上記官能基群(a)から選択される2種以上の官能基を別々に適宜に組み合わせて有することができる。また、上記官能基群(a)から選択される2種以上の官能基を適宜に組み合わせて1つの複合官能基として有していてもよい。複合官能基として、例えば、アリール基、ヘテロアリール基又は3環以上が縮環した脂肪族炭化水素環基と、酸性官能基、塩基性官能基、ヒドロキシ基、シアノ基又はアルコキシシリル基とからなる基が挙げられる。 The number of functional groups in one molecule of the binder-forming polymer may be one or more, and it is preferable that the binder-forming polymer has a plurality of functional groups. Further, the number of types of functional groups is not particularly limited as long as it has at least one functional group, and may be one type or two or more types. When having two or more kinds of functional groups, two or more kinds of functional groups selected from the functional group group (a) can be separately and appropriately combined. Further, two or more functional groups selected from the functional group group (a) may be appropriately combined to form one composite functional group. The composite functional group comprises, for example, an aryl group, a heteroaryl group or an aliphatic hydrocarbon ring group having three or more fused rings, and an acidic functional group, a basic functional group, a hydroxy group, a cyano group or an alkoxysilyl group. The group is mentioned.

バインダー形成ポリマー(各構成成分)は、置換基を有していてもよい。置換基としては、下記置換基Tから選択される基が挙げられる。以下に置換基Tを挙げるが、これらに限定されない。
アルキル基(好ましくは炭素数1〜20のアルキル基、例えばメチル、エチル、イソプロピル、t−ブチル、ペンチル、ヘプチル、1−エチルペンチル、ベンジル、2−エトキシエチル、1−カルボキシメチル等)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜20のアルケニル基、例えば、ビニル、アリル、オレイル等)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜20のアルキニル基、例えば、エチニル、ブタジイニル、フェニルエチニル等)、シクロアルキル基(好ましくは炭素数3〜20のシクロアルキル基、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、4−メチルシクロヘキシル等)、アリール基(好ましくは炭素数6〜26のアリール基、例えば、フェニル、1−ナフチル、4−メトキシフェニル、2−クロロフェニル、3−メチルフェニル等)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数2〜20のヘテロ環基で、好ましくは、少なくとも1つの酸素原子、硫黄原子、窒素原子を有する5又は6員環のヘテロ環基である。ヘテロ環基には芳香族ヘテロ環基(ヘテロアリール基)及び脂肪族ヘテロ環基を含む。例えば、テトラヒドロピラン環基、テトラヒドロフラン環基、2−ピリジル、4−ピリジル、2−イミダゾリル、2−ベンゾイミダゾリル、2−チアゾリル、2−オキサゾリル等)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜20のアルコキシ基、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロピルオキシ、ベンジルオキシ等)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜26のアリールオキシ基、例えば、フェノキシ、1−ナフチルオキシ、3−メチルフェノキシ、4−メトキシフェノキシ等)、ヘテロ環オキシ基(上記ヘテロ環基に−O−基が結合した基)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜20のアルコキシカルボニル基、例えば、エトキシカルボニル、2−エチルヘキシルオキシカルボニル等)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数6〜26のアリールオキシカルボニル基、例えば、フェノキシカルボニル、1−ナフチルオキシカルボニル、3−メチルフェノキシカルボニル、4−メトキシフェノキシカルボニル等)、アミノ基(好ましくは炭素数0〜20のアミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基を含み、例えば、アミノ(−NH)、N,N−ジメチルアミノ、N,N−ジエチルアミノ、N−エチルアミノ、アニリノ等)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜20のスルファモイル基、例えば、N,N−ジメチルスルファモイル、N−フェニルスルファモイル等)、アシル基(アルキルカルボニル基、アルケニルカルボニル基、アルキニルカルボニル基、アリールカルボニル基、ヘテロ環カルボニル基を含み、好ましくは炭素数1〜20のアシル基、例えば、アセチル、プロピオニル、ブチリル、オクタノイル、ヘキサデカノイル、アクリロイル、メタクリロイル、クロトノイル、ベンゾイル、ナフトイル、ニコチノイル等)、アシルオキシ基(アルキルカルボニルオキシ基、アルケニルカルボニルオキシ基、アルキニルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、ヘテロ環カルボニルオキシ基を含み、好ましくは炭素数1〜20のアシルオキシ基、例えば、アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、オクタノイルオキシ、ヘキサデカノイルオキシ、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ、クロトノイルオキシ、ベンゾイルオキシ、ナフトイルオキシ、ニコチノイルオキシ等)、アリーロイルオキシ基(好ましくは炭素数7〜23のアリーロイルオキシ基、例えば、ベンゾイルオキシ等)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜20のカルバモイル基、例えば、N,N−ジメチルカルバモイル、N−フェニルカルバモイル等)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数1〜20のアシルアミノ基、例えば、アセチルアミノ、ベンゾイルアミノ等)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜20のアルキルチオ基、例えば、メチルチオ、エチルチオ、イソプロピルチオ、ベンジルチオ等)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜26のアリールチオ基、例えば、フェニルチオ、1−ナフチルチオ、3−メチルフェニルチオ、4−メトキシフェニルチオ等)、ヘテロ環チオ基(上記ヘテロ環基に−S−基が結合した基)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1〜20のアルキルスルホニル基、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル等)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素数6〜22のアリールスルホニル基、例えば、ベンゼンスルホニル等)、アルキルシリル基(好ましくは炭素数1〜20のアルキルシリル基、例えば、モノメチルシリル、ジメチルシリル、トリメチルシリル、トリエチルシリル等)、アリールシリル基(好ましくは炭素数6〜42のアリールシリル基、例えば、トリフェニルシリル等)、ホスホリル基(好ましくは炭素数0〜20のリン酸基、例えば、−OP(=O)(R)、ホスホニル基(好ましくは炭素数0〜20のホスホニル基、例えば、−P(=O)(R)、ホスフィニル基(好ましくは炭素数0〜20のホスフィニル基、例えば、−P(R)、スルホ基(スルホン酸基)、カルボキシ基、ヒドロキシ基、スルファニル基、シアノ基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)が挙げられる。Rは、水素原子又は置換基(好ましくは置換基Tから選択される基)である。
また、これらの置換基Tで挙げた各基は、上記置換基Tが更に置換していてもよい。
The binder-forming polymer (each constituent) may have a substituent. Examples of the substituent include a group selected from the following substituent T. Substituents T are listed below, but are not limited thereto.
Alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, for example, methyl, ethyl, isopropyl, t-butyl, pentyl, heptyl, 1-ethylpentyl, benzyl, 2-ethoxyethyl, 1-carboxymethyl, etc.), alkenyl group. (Preferably an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, for example, vinyl, allyl, oleyl, etc.), an alkynyl group (preferably an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms, for example, ethynyl, butadynyl, phenylethynyl, etc.), a cycloalkyl group. (Preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, for example, cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, etc.), an aryl group (preferably an aryl group having 6 to 26 carbon atoms, for example, phenyl, 1-naphthyl). , 4-methoxyphenyl, 2-chlorophenyl, 3-methylphenyl, etc.), a heterocyclic group (preferably a heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, preferably having at least one oxygen atom, sulfur atom and nitrogen atom. It is a 5- or 6-membered heterocyclic group. The heterocyclic group includes an aromatic heterocyclic group (heteroaryl group) and an aliphatic heterocyclic group, for example, a tetrahydropyran ring group, a tetrahydrofuran ring group, 2-pyridyl. , 4-Pyridyl, 2-imidazolyl, 2-benzoimidazolyl, 2-thiazolyl, 2-oxazolyl, etc.), alkoxy group (preferably alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, for example, methoxy, ethoxy, isopropyloxy, benzyloxy, etc.) , Aryloxy group (preferably aryloxy group having 6 to 26 carbon atoms, for example, phenoxy, 1-naphthyloxy, 3-methylphenoxy, 4-methoxyphenoxy, etc.), heterocyclic oxy group (-O to the above heterocyclic group). -A group to which a group is bonded), an alkoxycarbonyl group (preferably an alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms, for example, ethoxycarbonyl, 2-ethylhexyloxycarbonyl, etc.), an aryloxycarbonyl group (preferably having 6 to 26 carbon atoms). Aryloxycarbonyl groups such as phenoxycarbonyl, 1-naphthyloxycarbonyl, 3-methylphenoxycarbonyl, 4-methoxyphenoxycarbonyl, etc., amino groups (preferably amino groups 0-20 carbon atoms, alkylamino groups, arylaminos, etc.) It contains a group, for example, amino (-NH 2 ), N, N-dimethylamino, N, N-diethylamino, N-ethylamino, anilino, etc.), sulfamoyl group (preferably carbon number of carbons). 0 to 20 sulfamoyl groups such as N, N-dimethylsulfamoyl, N-phenylsulfomoyl, etc., acyl groups (alkylcarbonyl group, alkenylcarbonyl group, alkynylcarbonyl group, arylcarbonyl group, heterocyclic carbonyl group) , Preferably acyl groups having 1 to 20 carbon atoms, such as acetyl, propionyl, butyryl, octanoyl, hexadecanoyl, acryloyl, methacryloyl, crotonoyl, benzoyl, naphthoyl, nicotinoyyl, etc., acyloxy groups (alkylcarbonyloxy groups, etc.) It contains an alkenylcarbonyloxy group, an alkynylcarbonyloxy group, an arylcarbonyloxy group, and a heterocyclic carbonyloxy group, preferably an acyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, for example, acetyloxy, propionyloxy, butyryloxy, octanoyloxy, hexadeca. Noyloxy, acryloyloxy, methacryloyloxy, crotonoyloxy, benzoyloxy, naphthoyloxy, nicotinoyyloxy, etc.), allylloyloxy groups (preferably allylloyloxy groups having 7 to 23 carbon atoms, for example, benzoyloxy, etc.) , Carbamoyl group (preferably a carbamoyl group having 1 to 20 carbon atoms, for example, N, N-dimethylcarbamoyl, N-phenylcarbamoyl, etc.), an acylamino group (preferably an acylamino group having 1 to 20 carbon atoms, for example, acetylamino, Benzoylamino, etc.), alkylthio groups (preferably alkylthio groups having 1 to 20 carbon atoms, such as methylthio, ethylthio, isopropylthio, benzylthio, etc.), arylthio groups (preferably arylthio groups having 6 to 26 carbon atoms, such as phenylthio, etc.) 1-naphthylthio, 3-methylphenylthio, 4-methoxyphenylthio, etc.), heterocyclic thio group (group in which -S- group is bonded to the above heterocyclic group), alkylsulfonyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms). Alkylsulfonyl groups such as methylsulfonyl, ethylsulfonyl, etc.), arylsulfonyl groups (preferably arylsulfonyl groups having 6 to 22 carbon atoms, such as benzenesulfonyl), alkylsilyl groups (preferably alkyls having 1 to 20 carbon atoms). Cyril groups such as monomethylsilyl, dimethylsilyl, trimethylsilyl, triethylsilyl, etc.), arylsilyl groups (preferably arylsilyl groups having 6 to 42 carbon atoms, such as triphenylsilyl), phosphoryl groups (preferably). Is properly phosphate group 0 to 20 carbon atoms, for example, -OP (= O) (R P) 2), a phosphonyl group (preferably a phosphonyl group having 0 to 20 carbon atoms, for example, -P (= O) ( R P) 2), a phosphinyl group (preferably a phosphinyl group having 0 to 20 carbon atoms, for example, -P (R P) 2), a sulfo group (sulfonic acid group), a carboxy group, hydroxy group, sulfanyl group, a cyano group , Halogen atoms (eg, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.). RP is a hydrogen atom or a substituent (preferably a group selected from the substituent T).
Further, each of the groups listed in these substituents T may be further substituted with the above-mentioned substituent T.

化合物、置換基及び連結基等がアルキル基、アルキレン基、アルケニル基、アルケニレン基、アルキニル基及び/又はアルキニレン基等を含むとき、これらは環状でも鎖状でもよく、また直鎖でも分岐していてもよい。 When a compound, a substituent, a linking group or the like contains an alkyl group, an alkylene group, an alkenyl group, an alkenylene group, an alkynyl group and / or an alkynylene group, etc., they may be cyclic or chain-like, and may be branched in a straight line. May be good.

繊維状バインダーの、固体電解質組成物中の含有量は、膜強度、固体粒子同士の接触状態と結着力とに優れた層を形成でき、充放電を繰り返しても優れた電池性能を維持する全固体二次電池とすることができる点で、固形成分100質量%において、0.01質量%以上が好ましく、0.05質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましい。上限としては、電池容量の観点から、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下が更に好ましい。
本発明の固体電解質組成物において、バインダーの質量に対する、無機固体電解質と活物質の合計質量(総量)の質量比[(無機固体電解質の質量+活物質の質量)/(バインダーの質量)]は、1,000〜1の範囲が好ましい。この比率は500〜2がより好ましく、100〜5が更に好ましい。
The content of the fibrous binder in the solid electrolyte composition can form a layer having excellent film strength, contact state between solid particles and binding force, and maintains excellent battery performance even after repeated charging and discharging. In terms of being able to be a solid secondary battery, 0.01% by mass or more is preferable, 0.05% by mass or more is more preferable, and 0.1% by mass or more is further preferable in 100% by mass of the solid component. From the viewpoint of battery capacity, the upper limit is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or less.
In the solid electrolyte composition of the present invention, the mass ratio of the total mass (total mass) of the inorganic solid electrolyte and the active material to the mass of the binder [(mass of the inorganic solid electrolyte + mass of the active material) / (mass of the binder)] is , 1,000 to 1 is preferable. This ratio is more preferably 500 to 2, and even more preferably 100 to 5.

本発明の固体電解質組成物は、繊維状バインダーを1種単独で、又は2種以上、含有していてもよい。 The solid electrolyte composition of the present invention may contain one type of fibrous binder alone or two or more types.

繊維状バインダーは、上記特性(P1)及び(P2)を満たすバインダー形成ポリマーで、上記特性(B1)〜(B3)を満たす繊維状に形成することにより、製造できる。このような製造方法は、特に制限されないが、バインダー形成ポリマーを合成し、これを所定の繊維状に形成する方法が挙げられる。 The fibrous binder is a binder-forming polymer that satisfies the above-mentioned properties (P1) and (P2), and can be produced by forming the fibrous binder that satisfies the above-mentioned properties (B1) to (B3). Such a production method is not particularly limited, and examples thereof include a method of synthesizing a binder-forming polymer and forming the binder into a predetermined fibrous form.

バインダー形成ポリマーは、主鎖の種類に応じて、所定の構成成分を導く原料化合物を任意に組み合わせて、必要により触媒(重合開始剤、連鎖移動剤等を含む。)の存在下、逐次重合又は連鎖重合(付加重合)させることで、合成することができる。逐次重合又は連鎖重合(付加重合)させる方法及び条件は、特に限定されず、公知の方法及び条件を適宜に選択できる。バインダー形成ポリマーの特性(P1)弾性率及び(P2)弾性変形率は、それぞれ、バインダー形成ポリマーの種類、更には、構成成分(原料化合物)の種類、結合様式若しくは含有量、ポリマーの分子量若しくはガラス転移温度等により、調整できる。
原料化合物は、バインダー形成ポリマーの種類に応じて適宜に公知の化合物が選択される。例えば、特開2015−088480号公報に記載の、ウレタン結合を有するポリマー、ウレア結合を有するポリマー、アミド結合を有するポリマー(ポリアミド樹脂)、イミド結合を有するポリマー等を形成する各原料化合物が挙げられる。
The binder-forming polymer may be sequentially polymerized or sequentially polymerized in the presence of a catalyst (including a polymerization initiator, a chain transfer agent, etc.), if necessary, by arbitrarily combining a raw material compound for deriving a predetermined constituent component according to the type of main chain. It can be synthesized by chain polymerization (additional polymerization). The method and conditions for sequential polymerization or chain polymerization (addition polymerization) are not particularly limited, and known methods and conditions can be appropriately selected. Properties of the binder-forming polymer (P1) Elastic modulus and (P2) Elastic modulus are the type of the binder-forming polymer, the type of the constituent (raw material compound), the bonding mode or the content, the molecular weight of the polymer or the glass, respectively. It can be adjusted by the transition temperature and the like.
As the raw material compound, a known compound is appropriately selected depending on the type of the binder-forming polymer. For example, the raw material compounds described in JP-A-2015-08480 that form a polymer having a urethane bond, a polymer having a urea bond, a polymer having an amide bond (polyamide resin), a polymer having an imide bond, and the like can be mentioned. ..

合成したバインダー形成ポリマーを所定の繊維状に形成する方法は、特に制限されないが、例えば、エレクトロスピニング法(電界紡糸法)が挙げられる。エレクトロスピニング法は、紡糸ノズルとそれに対向して設置された電極間に高電圧を印加した際に生じる電気流体現象を利用する方法であって、ナノファイバー等の製造に好適に適用される。より具体的には、紡糸ノズルに高電圧を印加し、この紡糸ノズルから、(高電圧が印加された)ポリマー若しくはポリマー溶液を電極(アース若しくはマイナスに帯電したターゲット)に向かって噴射することにより、ポリマーを繊維状に紡糸する方法である。このようなエレクトロスピニング法により、電極上に、繊維状に形成されたポリマーが、単独で、又は堆積した状態(不織布状)で、生成する。エレクトロスピニング法は、公知の装置及び方法(条件)を適宜に選択して、行うことができる。エレクトロスピニング法において、用いるポリマー溶液の固形分濃度若しくは噴射量、印加電圧、又は噴射距離(噴射ノズルから電極までの距離)等を適宜に設定することにより、繊維状バインダーの、平均径D、平均長さL及び比L/Dを調整でき、バインダー形成ポリマーを所定の繊維状に形成できる。
例えば、本発明の一部の例では、ポリマー溶液の固形分濃度若しくは噴射量を多くすると、又は、噴射距離を短くすると、繊維の平均径D及び平均長さLを大きくすることができる。印加電圧を高くすると、繊維の平均径Dを大きく、一方平均長さLを小さくすることができる。
The method for forming the synthesized binder-forming polymer into a predetermined fibrous form is not particularly limited, and examples thereof include an electrospinning method (electrospinning method). The electrospinning method is a method that utilizes an electrofluid phenomenon that occurs when a high voltage is applied between a spinning nozzle and an electrode installed facing the spinning nozzle, and is suitably applied to the production of nanofibers and the like. More specifically, by applying a high voltage to the spinning nozzle and injecting the polymer or polymer solution (to which the high voltage is applied) toward the electrode (earth or negatively charged target) from the spinning nozzle. , A method of spinning a polymer into fibers. By such an electrospinning method, a polymer formed in a fibrous form on an electrode is produced alone or in a deposited state (nonwoven fabric form). The electrospinning method can be performed by appropriately selecting a known device and method (condition). In the electrospinning method, the average diameter D and average of the fibrous binder are obtained by appropriately setting the solid content concentration or injection amount of the polymer solution to be used, the applied voltage, the injection distance (distance from the injection nozzle to the electrode), and the like. The length L and the ratio L / D can be adjusted, and the binder-forming polymer can be formed into a predetermined fibrous form.
For example, in some examples of the present invention, the average diameter D and the average length L of the fibers can be increased by increasing the solid content concentration or the injection amount of the polymer solution or shortening the injection distance. When the applied voltage is increased, the average diameter D of the fibers can be increased, while the average length L can be decreased.

<活物質>
本発明の固体電解質組成物は、活物質を含有することもできる。この活物質は、周期律表第一族若しくは第二族に属する金属元素のイオンの挿入放出が可能な物質である。このような活物質としては、正極活物質及び負極活物質が挙げられる。
本発明において、正極活物質を含有する固体電解質組成物(電極用組成物)を正極用組成物と、また、負極活物質を含有する固体電解質組成物を負極用組成物ということがある。
<Active material>
The solid electrolyte composition of the present invention may also contain an active material. This active material is a substance capable of inserting and releasing ions of metal elements belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table. Examples of such an active material include a positive electrode active material and a negative electrode active material.
In the present invention, the solid electrolyte composition containing the positive electrode active material (the composition for the electrode) may be referred to as the composition for the positive electrode, and the solid electrolyte composition containing the negative electrode active material may be referred to as the composition for the negative electrode.

(正極活物質)
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、又は、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/Mのモル比が0.3〜2.2になるように混合して合成されたものが、より好ましい。
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 characteristics, 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%). That the molar ratio of li / M a is synthesized by mixing so that 0.3 to 2.2 is more preferable.
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)、LiCoMnO、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並びに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 (Nickel Lithium Cobalt Lithium Aluminate [NCA]), LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (Nickel Manganese Lithium 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 may 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 , LiCoPO 4, and the like. Examples thereof include cobalt phosphates of Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 (lithium vanadium phosphate) and other monoclinic pyanicon-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 Examples thereof include cobalt fluoride phosphates 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 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。正極活物質の平均粒径(球換算平均粒子径)は特に制限されない。例えば、0.1〜50μmとすることができる。正極活物質粒子の平均粒径は、上記無機固体電解質の平均粒径と同様にして測定できる。正極活物質を所定の粒子径にするには、通常の粉砕機又は分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、衛星ボールミル、遊星ボールミル、旋回気流型ジェットミル又は篩などが好適に用いられる。粉砕時には水又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。
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。
The shape of the positive electrode active material is not particularly limited, but is preferably in the form of particles. The 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. The average particle size of the positive electrode active material particles can be measured in the same manner as the average particle size of the inorganic solid electrolyte. A normal crusher or classifier is used to make the positive electrode active material 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, or the like is preferably used. At the time of pulverization, wet pulverization in which an organic solvent such as water or 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 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.

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、電極用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、10〜95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 composition for the electrode is not particularly limited, and is preferably 10 to 95% by mass, more preferably 30 to 90% by mass, and further preferably 50 to 85% by mass in terms of solid content of 100% by mass. It is preferable, and 55 to 80% by mass is particularly preferable.

(負極活物質)
負極活物質は、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、炭素質材料、金属酸化物、金属複合酸化物、リチウム単体、リチウム合金、リチウムと合金形成可能な負極活物質等が挙げられる。中でも、炭素質材料、金属複合酸化物又はリチウム単体が信頼性の点から好ましく用いられる。
全固体二次電池の大容量化が可能となる点では、リチウムと合金化可能な負極活物質が好ましい。詳細は後述するが、本発明の固体電解質組成物で形成した固体電解質層は体積変化が生じても固体粒子同士の強固な結着状態及び接触状態が維持されるため、本発明では、負極活物質として、充放電による膨張収縮が大きく、電池寿命の点で改善の余地がある上記リチウムと合金化可能な活物質を用いることができる。これにより、全固体二次電池の大容量化と電池の長寿命化とが可能となる。
(Negative electrode active material)
The negative 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 characteristics, and examples thereof include a carbonaceous material, a metal oxide, a metal composite oxide, a lithium simple substance, a lithium alloy, and a negative electrode active material capable of forming an alloy with lithium. .. Of these, carbonaceous materials, metal composite oxides or elemental lithium are preferably used from the viewpoint of reliability.
A negative electrode active material that can be alloyed with lithium is preferable in that the capacity of the all-solid-state secondary battery can be increased. Although the details will be described later, the solid electrolyte layer formed of the solid electrolyte composition of the present invention maintains a strong bonded state and a contact state between the solid particles even if the volume changes, and therefore, in the present invention, the negative electrode activity is maintained. As the material, an active material that can be alloyed with the above lithium, which has a large expansion and contraction due to charging and discharging and has room for improvement in terms of battery life, can be used. This makes it possible to increase the capacity of the all-solid-state secondary battery and extend the life of the battery.

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)系の樹脂若しくは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、メソフェーズ微小球体、グラファイトウィスカー並びに平板状の黒鉛等を挙げることもできる。
これらの炭素質材料は、黒鉛化の程度により難黒鉛化炭素質材料(ハードカーボンともいう。)と黒鉛系炭素質材料に分けることもできる。また炭素質材料は、特開昭62−22066号公報、特開平2−6856号公報、同3−45473号公報に記載される面間隔又は密度、結晶子の大きさを有することが好ましい。炭素質材料は、単一の材料である必要はなく、特開平5−90844号公報記載の天然黒鉛と人造黒鉛の混合物、特開平6−4516号公報記載の被覆層を有する黒鉛等を用いることもできる。
炭素質材料としては、ハードカーボン又は黒鉛が好ましく用いられ、黒鉛がより好ましく用いられる。
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 or furfuryl alcohol resin. A carbonaceous material obtained by firing a resin can be mentioned. Further, various carbon fibers such as PAN-based carbon fiber, cellulose-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, gas phase-grown carbon fiber, dehydrated PVA (polyvinyl alcohol) -based carbon fiber, lignin carbon fiber, glassy carbon fiber and activated carbon fiber. Kind, mesophase microspheres, graphite whiskers, flat plates and the like can also be mentioned.
These carbonaceous materials can also be divided into non-graphitizable carbonaceous materials (also referred to as hard carbon) and graphite-based carbonaceous materials depending on the degree of graphitization. Further, the carbonaceous material preferably has the plane spacing or density and the crystallite size described in JP-A-62-22066, JP-A-2-6856, and JP-A-3-45473. The carbonaceous material does not have to be a single material, and a mixture of natural graphite and artificial graphite described in JP-A-5-90844, graphite having a coating layer described in JP-A-6-4516, and the like should be used. You can also.
As the carbonaceous material, hard carbon or graphite is preferably used, and graphite is more preferably used.

負極活物質として適用される金属若しくは半金属元素の酸化物としては、リチウムを吸蔵及び放出可能な酸化物であれば特に制限されず、金属元素の酸化物(金属酸化物)、金属元素の複合酸化物若しくは金属元素と半金属元素との複合酸化物(纏めて金属複合酸化物という。)、半金属元素の酸化物(半金属酸化物)が挙げられる。これらの酸化物としては、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ドも好ましく挙げられる。本発明において、半金属元素とは、金属元素と非半金属元素との中間の性質を示す元素をいい、通常、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン及びテルルの6元素を含み、更にはセレン、ポロニウム及びアスタチンの3元素を含む。また、非晶質とは、CuKα線を用いたX線回折法で、2θ値で20°〜40°の領域に頂点を有するブロードな散乱帯を有するものを意味し、結晶性の回折線を有してもよい。2θ値で40°〜70°に見られる結晶性の回折線の内最も強い強度が、2θ値で20°〜40°に見られるブロードな散乱帯の頂点の回折線強度の100倍以下であるのが好ましく、5倍以下であるのがより好ましく、結晶性の回折線を有さないことが特に好ましい。 The metal or semi-metal element oxide applied as the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is an oxide capable of storing and releasing lithium, and is a composite of a metal element oxide (metal oxide) and a metal element. Examples thereof include oxides or composite oxides of metal elements and semi-metal elements (collectively referred to as metal composite oxides) and oxides of semi-metal elements (semi-metal oxides). As these oxides, amorphous oxides are preferable, and chalcogenides, which are reaction products of metal elements and elements of Group 16 of the Periodic Table, are also preferable. In the present invention, the metalloid element means an element exhibiting properties intermediate between a metalloid element and a non-metalloid element, and usually contains six elements of boron, silicon, germanium, arsenic, antimony and tellurium, and further selenium. , Polonium and Asstatin. Further, "amorphous" means an X-ray diffraction method using CuKα rays, which has a broad scattering zone having an apex in a region of 20 ° to 40 ° at a 2θ value, and a crystalline diffraction line is used. You may have. The strongest intensity of the crystalline diffraction lines seen at the 2θ value of 40 ° to 70 ° is 100 times or less the diffraction line intensity of the apex of the broad scattering zone seen at the 2θ value of 20 ° to 40 °. It is preferable that it is 5 times or less, and it is particularly preferable that it does not have a crystalline diffraction line.

上記非晶質酸化物及びカルコゲナイドからなる化合物群の中でも、半金属元素の非晶質酸化物又は上記カルコゲナイドがより好ましく、周期律表第13(IIIB)族〜15(VB)族の元素(例えば、Al、Ga、Si、Sn、Ge、Pb、Sb及びBi)から選択される1種単独若しくはそれらの2種以上の組み合わせからなる(複合)酸化物、又はカルコゲナイドが特に好ましい。好ましい非晶質酸化物及びカルコゲナイドの具体例としては、例えば、Ga、GeO、PbO、PbO、Pb、Pb、Pb、Sb、Sb、SbBi、SbSi、Sb、Bi、Bi、GeS、PbS、PbS、Sb又はSbが好ましく挙げられる。
Sn、Si、Geを中心とする非晶質酸化物に併せて用いることができる負極活物質としては、リチウムイオン又はリチウム金属を吸蔵及び/又は放出できる炭素質材料、リチウム単体、リチウム合金、リチウムと合金化可能な負極活物質が好適に挙げられる。
Among the compound group consisting of the amorphous oxide and the chalcogenide, the amorphous oxide of the metalloid element or the chalcogenide is more preferable, and the elements of the Group 13 (IIIB) to 15 (VB) of the Periodic Table (for example). , Al, Ga, Si, Sn, Ge, Pb, Sb and Bi) alone or a (composite) oxide consisting of two or more combinations thereof, or chalcogenide is particularly preferable. Specific examples of preferable amorphous oxides and chalcogenides include, for example, Ga 2 O 3 , GeO, 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 , Sb 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , GeS, PbS, PbS 2 , Sb 2 S 3 or Sb 2 S 5 may preferably be mentioned.
Negative negative active materials that can be used in combination with amorphous oxides such as Sn, Si, and Ge include carbonaceous materials that can occlude and / or release lithium ions or lithium metals, lithium alone, lithium alloys, and lithium. A negative electrode active material that can be alloyed with is preferably mentioned.

金属若しくは半金属元素の酸化物、とりわけ金属(複合)酸化物及び上記カルコゲナイドは、構成成分として、チタン及びリチウムの少なくとも一方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。リチウムを含有する金属複合酸化物(リチウム複合金属酸化物)としては、例えば、酸化リチウムと上記金属(複合)酸化物若しくは上記カルコゲナイドとの複合酸化物、より具体的には、LiSnOが挙げられる。
負極活物質、例えば金属酸化物は、チタン原子を含有すること(チタン酸化物)も好ましく挙げられる。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 preferable that the oxide of a metal or a metalloid element, particularly a metal (composite) oxide and the chalcogenide, contains at least one of titanium and lithium as a constituent component from the viewpoint of high current density charge / discharge characteristics. Examples of the lithium-containing metal composite oxide (lithium composite metal oxide) include a composite oxide of lithium oxide and the metal (composite) oxide or the chalcogenide, and more specifically, Li 2 SnO 2. Can be mentioned.
It is also preferable that the negative electrode active material, for example, a metal oxide, contains a titanium atom (titanium oxide). Specifically, Li 4 Ti 5 O 12 (lithium titanate [LTO]) has excellent rapid charge / discharge characteristics because the volume fluctuation during occlusion and release of lithium ions is small, and deterioration of the electrodes is suppressed and lithium ion secondary. It is preferable in that the life of the battery can be improved.

負極活物質としてのリチウム合金としては、二次電池の負極活物質として通常用いられる合金であれば特に制限されず、例えば、リチウムアルミニウム合金が挙げられる。 The lithium alloy as the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is an alloy usually used as the negative electrode active material of the secondary battery, and examples thereof include a lithium aluminum alloy.

リチウムと合金化可能な活物質としては、二次電池の負極活物質として通常用いられるものであれば特に制限されない。このような活物質は、充放電による膨張収縮が大きくなるため固体粒子の結着状態、接触状態が損なわれるが、本発明では上記バインダーにより強固な結着状態及び接触状態を維持できる。このような活物質として、ケイ素元素若しくはスズ元素を有する(負極)活物質(合金等)、Al及びIn等の各金属が挙げられ、より高い電池容量を可能とするケイ素元素を有する負極活物質(ケイ素元素含有活物質)が好ましく、ケイ素元素の含有量が全構成元素の50モル%以上のケイ素元素含有活物質がより好ましい。
一般的に、これらの負極活物質を含有する負極(ケイ素元素含有活物質を含有するSi負極、スズ元素を有する活物質を含有するSn負極等)は、炭素負極(黒鉛及び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。
ケイ素元素含有活物質としては、例えば、Si、SiOx(0<x≦1)等のケイ素材料、更には、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、ニッケル、銅、ランタン等を含むケイ素含有合金(例えば、LaSi、VSi、La−Si、Gd−Si、Ni−Si)、又は組織化した活物質(例えば、LaSi/Si)、他にも、SnSiO、SnSiS等のケイ素元素及びスズ元素を含有する活物質等が挙げられる。なお、SiOxは、それ自体を負極活物質(半金属酸化物)として用いることができ、また、全固体二次電池の稼働によりSiを生成するため、リチウムと合金化可能な負極活物質(その前駆体物質)として用いることができる。
スズ元素を有する負極活物質としては、例えば、Sn、SnO、SnO、SnS、SnS、更には上記ケイ素元素及びスズ元素を含有する活物質等が挙げられる。また、酸化リチウムとの複合酸化物、例えば、LiSnOを挙げることもできる。
The active material that can be alloyed with lithium is not particularly limited as long as it is usually used as a negative electrode active material for a secondary battery. In such an active material, the expansion and contraction due to charging and discharging becomes large, so that the bound state and the contact state of the solid particles are impaired, but in the present invention, the strong bound state and the contact state can be maintained by the binder. Examples of such an active material include a (negative electrode) active material having a silicon element or a tin element (alloy, etc.), and metals such as Al and In, and a negative electrode active material having a silicon element that enables a higher battery capacity. (Silicon element-containing active material) is preferable, and a silicon element-containing active material having a silicon element content of 50 mol% or more of all constituent elements is more preferable.
Generally, a negative electrode containing these negative electrode active materials (Si negative electrode containing a silicon element-containing active material, Sn negative electrode containing an active material having a tin element, etc.) is used as a carbon negative electrode (graphite, acetylene black, etc.). In comparison, more Li ions can be stored. That is, the occluded amount of Li ions 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.
Examples of the silicon element-containing active material include silicon materials such as Si and SiOx (0 <x≤1), and silicon-containing alloys containing titanium, vanadium, chromium, manganese, nickel, copper, lanthanum, and the like (for example,). LaSi 2 , VSi 2 , La-Si, Gd-Si, Ni-Si) or organized active material (eg LaSi 2 / Si), as well as silicon and tin elements such as SnSiO 3 , SnSiS 3 and the like. Examples include active materials containing the above. The SiOx itself can be used as a negative electrode active material (metalloid oxide), and since Si is generated by the operation of an all-solid-state secondary battery, the negative electrode active material that can be alloyed with lithium (its). It can be used as a precursor substance).
Examples of the negative electrode active material having a tin element include Sn, SnO, SnO 2 , SnS, SnS 2 , and the above-mentioned active material containing a silicon element and a tin element. Further, a composite oxide with lithium oxide, for example, Li 2 SnO 2 can also be mentioned.

本発明においては、上述の負極活物質を特に制限されることなく用いることができるが、電池容量の点では、負極活物質として、リチウムと合金化可能な負極活物質が好ましい態様であり、中でも、上記ケイ素材料又はケイ素含有合金(ケイ素元素を含有する合金)がより好ましく、ケイ素(Si)又はケイ素含有合金を含むことが更に好ましい。 In the present invention, the above-mentioned negative electrode active material can be used without particular limitation, but in terms of battery capacity, a negative electrode active material that can be alloyed with silicon is a preferred embodiment as the negative electrode active material. , The above silicon material or a silicon-containing alloy (an alloy containing a silicon element) is more preferable, and it is further preferable to contain silicon (Si) or a silicon-containing alloy.

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。負極活物質の平均粒子径は0.1〜60μmが好ましい。負極活物質粒子の平均粒径は上記無機固体電解質の平均粒径と同様にして測定できる。所定の粒子径にするには、正極活物質と同様に、通常の粉砕機若しくは分級機が用いられる。 The shape of the negative electrode active material is not particularly limited, but is preferably in the form of particles. The average particle size of the negative electrode active material is preferably 0.1 to 60 μm. The average particle size of the negative electrode active material particles can be measured in the same manner as the average particle size of the inorganic solid electrolyte. In order to obtain a predetermined particle size, a normal crusher or classifier is used as in the case of the positive electrode active material.

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

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、電極用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 composition for the electrode 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.

本発明において、負極活物質層を二次電池の充電により形成する場合、上記負極活物質に代えて、全固体二次電池内に発生する周期律表第一族若しくは第二族に属する金属のイオンを用いることができる。このイオンを電子と結合させて金属として析出させることで、負極活物質層を形成できる。 In the present invention, when the negative electrode active material layer is formed by charging the secondary battery, instead of the negative electrode active material, a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table generated in the all-solid secondary battery is used. Ions can be used. By combining these ions with electrons and precipitating them as a metal, a negative electrode active material layer can be formed.

(活物質の被覆)
正極活物質及び負極活物質の表面は別の金属酸化物で表面被覆されていてもよい。表面被覆剤としてはTi、Nb、Ta、W、Zr、Al、Si又はLiを含有する金属酸化物等が挙げられる。具体的には、チタン酸スピネル、タンタル系酸化物、ニオブ系酸化物、ニオブ酸リチウム系化合物等が挙げられ、具体的には、LiTi12、LiTi、LiTaO、LiNbO、LiAlO、LiZrO、LiWO、LiTiO、Li、LiPO、LiMoO、LiBO、LiBO、LiCO、LiSiO、SiO、TiO、ZrO、Al、B等が挙げられる。
また、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。
更に、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)により表面処理を施されていてもよい。
(Coating of active material)
The surfaces of the positive electrode active material and the negative electrode active material may be surface-coated with another metal oxide. Examples of the surface coating agent include metal oxides containing Ti, Nb, Ta, W, Zr, Al, Si or Li. Specific examples thereof include spinel titanate, tantalum oxide, niobate oxide, lithium niobate compound and the like, and specific examples thereof include Li 4 Ti 5 O 12 , Li 2 Ti 2 O 5 and LiTaO 3. , LiNbO 3 , LiAlO 2 , Li 2 ZrO 3 , Li 2 WO 4 , Li 2 TIO 3 , Li 2 B 4 O 7 , Li 3 PO 4 , Li 2 MoO 4 , Li 3 BO 3 , LiBO 2 , Li 2 CO 3 , Li 2 SiO 3 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 and the like can be mentioned.
Further, 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.

<導電助剤>
本発明の固体電解質組成物は、導電助剤を含有することもできる。導電助剤としては、特に制限はなく、一般的な導電助剤として知られているものを用いることができる。例えば、電子伝導性材料である、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラックなどのカーボンブラック類、ニードルコークスなどの無定形炭素、気相成長炭素繊維若しくはカーボンナノチューブなどの炭素繊維類、グラフェン若しくはフラーレンなどの炭素質材料であってもよいし、銅、ニッケルなどの金属粉、金属繊維でもよく、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリフェニレン誘導体など導電性高分子を用いてもよい。
本発明において、活物質と導電助剤とを併用する場合、上記の導電助剤のうち、電池を充放電した際に周期律表第一族若しくは第二族に属する金属のイオン(好ましくはLiイオン)の挿入と放出が起きず、活物質として機能しないものを導電助剤とする。したがって、導電助剤の中でも、電池を充放電した際に活物質層中において活物質として機能しうるものは、導電助剤ではなく活物質に分類する。電池を充放電した際に活物質として機能するか否かは、一義的ではなく、活物質との組み合わせにより決定される。
<Conductive aid>
The solid electrolyte composition of the present invention may also contain a conductive auxiliary agent. The conductive auxiliary agent is not particularly limited, and those known as general conductive auxiliary agents can be used. For example, graphites such as natural graphite and artificial graphite, carbon blacks such as acetylene black, ketjen black and furnace black, atypical carbon such as needle coke, gas phase growth carbon fiber or carbon nanotubes, which are electron conductive materials. It may be a carbon fiber such as graphite, a carbonaceous material such as graphite or fullerene, a metal powder such as copper or nickel, or a metal fiber, and a conductive polymer such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene or a polyphenylene derivative. You may use it.
In the present invention, when the active material and the conductive auxiliary agent are used in combination, among the above conductive auxiliary agents, the ion of a metal belonging to the Group 1 or Group 2 of the periodic table when the battery is charged and discharged (preferably Li). A conductive auxiliary agent is one that does not insert and release ions) and does not function as an active material. Therefore, among the conductive auxiliary agents, those that can function as an active material in the active material layer when the battery is charged and discharged are classified as active materials rather than conductive auxiliary agents. Whether or not the battery functions as an active material when it is charged and discharged is not unique and is determined by the combination with the active material.

導電助剤は、1種を用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
導電助剤の、電極用組成物中の総含有量は、固形分100質量%に対して、0.1〜5質量%が好ましく、0.5〜3質量%がより好ましい。
As the conductive auxiliary agent, one kind may be used, or two or more kinds may be used.
The total content of the conductive auxiliary agent in the composition for the electrode is preferably 0.1 to 5% by mass, more preferably 0.5 to 3% by mass, based on 100% by mass of the solid content.

導電助剤の形状は、特に制限されないが、粒子状が好ましい。導電助剤のメジアン径D50は、特に限定されず、例えば、0.01〜1μmが好ましく、0.02〜0.1μmが好ましい。 The shape of the conductive auxiliary agent is not particularly limited, but is preferably in the form of particles. The median diameter D50 of the conductive auxiliary agent is not particularly limited, and is preferably 0.01 to 1 μm, preferably 0.02 to 0.1 μm, for example.

<分散媒>
本発明の固体電解質組成物は、分散媒を含有する。この固体電解質組成物が分散媒を含有すると、分散媒としての通常の効果(組成均一性の向上、取扱性の向上等)に加え、繊維状バインダーの凝集性を制御する効果が得られる。
分散媒は、本発明の固体電解質組成物に含まれる各成分を分散させるものであればよく、好ましくは、上述の繊維状バインダー(このバインダーを構成するポリマー)を粒子状で分散させるものが選択される。
<Dispersion medium>
The solid electrolyte composition of the present invention contains a dispersion medium. When this solid electrolyte composition contains a dispersion medium, in addition to the usual effects as a dispersion medium (improvement of composition uniformity, improvement of handleability, etc.), an effect of controlling the cohesiveness of the fibrous binder can be obtained.
The dispersion medium may be any one that disperses each component contained in the solid electrolyte composition of the present invention, and preferably one that disperses the above-mentioned fibrous binder (polymer constituting this binder) in the form of particles is selected. Will be done.

本発明に用いる分散媒としては、例えば各種の有機溶媒が挙げられ、有機溶媒としては、アルコール化合物、エーテル化合物、アミド化合物、アミン化合物、ケトン化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、ニトリル化合物、エステル化合物等の各溶媒が挙げられる。 Examples of the dispersion medium used in the present invention include various organic solvents, and examples of the organic solvent include alcohol compounds, ether compounds, amide compounds, amine compounds, ketone compounds, aromatic compounds, aliphatic compounds, nitrile compounds, and esters. Examples thereof include each solvent such as a compound.

アルコール化合物としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、1−プロピルアルコール、2−プロピルアルコール、2−ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、1,6−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジオール、ソルビトール、キシリトール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオールが挙げられる。 Examples of the alcohol compound include methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propyl alcohol, 2-propyl alcohol, 2-butanol, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, 1,6-hexanediol, cyclohexanediol, sorbitol, xylitol, and 2 -Methyl-2,4-pentanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol can be mentioned.

エーテル化合物としては、アルキレングリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール等)、アルキレングリコールアルキルエーテル(エチレングリコールモノメチルエーテル、モノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等)、ジアルキルエーテル(ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル等)、環状エーテル(テトラヒドロフラン、ジオキサン(1,2−、1,3−及び1,4−の各異性体を含む)等)が挙げられる。 Examples of the ether compound include alkylene glycol (diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, dipropylene glycol, etc.), alkylene glycol alkyl ether (ethylene glycol monomethyl ether, monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, etc.). Dipropylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, etc.), Dialkyl ether (dimethyl ether, diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, etc.), cyclic ether (tetratetra, dioxane (1,2-, (Including each isomer of 1,3- and 1,4-), etc.).

アミド化合物としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ε−カプロラクタム、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロパンアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミドなどが挙げられる。 Examples of the amide compound include N, N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, ε-caprolactam, formamide, N-methylformamide and acetamide. , N-Methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpropaneamide, hexamethylphosphoric triamide and the like.

アミン化合物としては、例えば、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、トリブチルアミンなどが挙げられる。
ケトン化合物としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ジイソブチルケトン(DIBK)などが挙げられる。
芳香族化合物としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素化合物等が挙げられる。
脂肪族化合物としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカンなどの脂肪族炭化水素化合物等が挙げられる。
ニトリル化合物としては、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、イソブチロニトリルなどが挙げられる。
エステル化合物としては、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、酪酸プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸ブチル、酪酸イソブチル、ペンタン酸ブチル、イソ酪酸エチル、イソ酪酸プロピル、イソ酪酸イソプロピル、イソ酪酸イソブチル、ピバル酸プロピル、ピバル酸イソプロピル、ピバル酸ブチル、ピバル酸イソブチルなどのカルボン酸エステル等が挙げられる。
非水系分散媒としては、上記芳香族化合物、脂肪族化合物等が挙げられる。
Examples of the amine compound include triethylamine, diisopropylethylamine, tributylamine and the like.
Examples of the ketone compound include acetone, methyl ethyl ketone (MEK), methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, and diisobutyl ketone (DIBK).
Examples of the aromatic compound include aromatic hydrocarbon compounds such as benzene, toluene and xylene.
Examples of the aliphatic compound include aliphatic hydrocarbon compounds such as hexane, heptane, octane, and decane.
Examples of the nitrile compound include acetonitrile, propionitrile, isobutyronitrile and the like.
Examples of the ester compound include ethyl acetate, butyl acetate, propyl acetate, propyl butyrate, isopropyl butyrate, butyl butyrate, isobutyl butyrate, butyl pentanate, ethyl isobutyrate, propyl isobutyrate, isopropyl isobutyrate, isobutyl isobutyrate, and pivalic acid. Examples thereof include carboxylic acid esters such as propyl, isopropyl pivalate, butyl pivalate, and isobutyl pivalate.
Examples of the non-aqueous dispersion medium include the above aromatic compounds and aliphatic compounds.

本発明において、分散媒は、ケトン化合物、エステル化合物、芳香族化合物又は脂肪族化合物が好ましく、ケトン化合物、エステル化合物、芳香族化合物及び脂肪族化合物から選択される少なくとも1種を含むことがより好ましい。
固体電解質組成物に含有される分散媒は、1種であっても、2種以上であってもよく、2種以上であることが好ましい。
In the present invention, the dispersion medium is preferably a ketone compound, an ester compound, an aromatic compound or an aliphatic compound, and more preferably contains at least one selected from a ketone compound, an ester compound, an aromatic compound and an aliphatic compound. ..
The dispersion medium contained in the solid electrolyte composition may be one kind or two or more kinds, and it is preferable that there are two or more kinds.

分散媒の、固体電解質組成物中の総含有量は、特に限定されず、20〜80質量%が好ましく、30〜70質量%がより好ましく、40〜60質量%が特に好ましい。 The total content of the dispersion medium in the solid electrolyte composition is not particularly limited, and is preferably 20 to 80% by mass, more preferably 30 to 70% by mass, and particularly preferably 40 to 60% by mass.

<他の添加剤>
本発明の固体電解質組成物は、上記各成分以外の他の成分として、所望により、リチウム塩、イオン液体、増粘剤、架橋剤(ラジカル重合、縮合重合又は開環重合により架橋反応するもの等)、重合開始剤(酸又はラジカルを熱又は光によって発生させるものなど)、消泡剤、レベリング剤、脱水剤、酸化防止剤等を含有することができる。
本発明の固体電解質組成物は、上述の繊維状バインダー以外のバインダーを含有する態様と、含有してない態様との両態様を包含する。繊維状バインダー以外のバインダーを含有してない態様は、繊維状バインダー以外のバインダーの固体電解質組成物中の含有量が固形分100質量%に対して1質量%以下であることを意味する。繊維状バインダー以外のバインダーとしては、固体電解質組成物に通常用いられるものが挙げられ、例えば、樹脂若しくは無機材料で形成された粒子状若しくは繊維状のバインダー、樹脂若しくは無機材料で形成された分散媒に溶解するバインダーが挙げられる。
繊維状バインダー以外のバインダーを含有する態様において、固体電解質組成物中のバインダーの含有量は、繊維状バインダーと繊維状バインダー以外のバインダーとの合計で、固形成分100質量%において、0.02〜30質量%であることが好ましく、0.05〜20質量%であることがより好ましい。繊維状バインダーの含有量は、上述の通りであるが、繊維状バインダーと繊維状バインダー以外のバインダーとの合計含有量中、20〜100質量%であることが好ましく、30〜100質量%であることがより好ましい。繊維状バインダー以外のバインダーの含有量は、特に制限されないが、固形成分100質量%において、0.01〜10質量%であることが好ましく、0.05〜5質量%であることがより好ましい。
<Other additives>
The solid electrolyte composition of the present invention has, as desired, lithium salts, ionic liquids, thickeners, cross-linking agents (such as those that undergo a cross-linking reaction by radical polymerization, condensation polymerization or ring-opening polymerization) as components other than the above-mentioned components. ), Polymerization initiators (such as those that generate acids or radicals by heat or light), defoaming agents, leveling agents, dehydrating agents, antioxidants and the like.
The solid electrolyte composition of the present invention includes both an embodiment containing a binder other than the above-mentioned fibrous binder and an embodiment not containing the above-mentioned fibrous binder. The aspect of not containing a binder other than the fibrous binder means that the content of the binder other than the fibrous binder in the solid electrolyte composition is 1% by mass or less with respect to 100% by mass of the solid content. Examples of the binder other than the fibrous binder include those usually used for solid electrolyte compositions, for example, a particulate or fibrous binder formed of a resin or an inorganic material, and a dispersion medium formed of a resin or an inorganic material. Examples include binders that dissolve in.
In the embodiment containing a binder other than the fibrous binder, the content of the binder in the solid electrolyte composition is 0.02 to 0.02 to 100% by mass of the solid component in total of the fibrous binder and the binder other than the fibrous binder. It is preferably 30% by mass, more preferably 0.05 to 20% by mass. The content of the fibrous binder is as described above, but is preferably 20 to 100% by mass, preferably 30 to 100% by mass, based on the total content of the fibrous binder and the binder other than the fibrous binder. Is more preferable. The content of the binder other than the fibrous binder is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.05 to 5% by mass, based on 100% by mass of the solid component.

[固体電解質組成物の製造方法]
本発明の固体電解質組成物は、無機固体電解質、繊維状バインダー、分散媒、必要により他の成分を、例えば通常用いる各種の混合機で混合することにより、好ましくはスラリーとして、調製することができる。
混合方法は特に制限されず、一括して混合してもよく、順次混合してもよい。繊維状バインダーは、通常、繊維状バインダーの分散液として用いるが、これに限定されない。混合する環境は特に制限されないが、乾燥空気下又は不活性ガス下等が挙げられる。
本発明の固体電解質組成物の製造に際して、繊維状バインダーは、得られた状態のまま用いることができる。すなわち、他の繊維状バインダーと絡みあっていない状態(不織布を通常の解繊方法で解繊した状態)で用いてもよいし、繊維膜状(不織布状)で用いてもよい。繊維膜状で用いる場合、分散媒に加えてせん断力等により分散媒中で解繊してもよく、繊維状バインダー以外の成分を含有する組成物を繊維膜状の繊維状バインダーに含浸させてもよい。
[Manufacturing method of solid electrolyte composition]
The solid electrolyte composition of the present invention can be prepared as a slurry, preferably by mixing an inorganic solid electrolyte, a fibrous binder, a dispersion medium, and if necessary, other components with various commonly used mixers, for example. ..
The mixing method is not particularly limited, and they may be mixed all at once or sequentially. The fibrous binder is usually used as a dispersion liquid of the fibrous binder, but is not limited thereto. The mixing environment is not particularly limited, and examples thereof include under dry air or under an inert gas.
In the production of the solid electrolyte composition of the present invention, the fibrous binder can be used as it is obtained. That is, it may be used in a state where it is not entangled with other fibrous binders (a state in which the non-woven fabric is defibrated by a normal defibration method), or it may be used in the form of a fibrous film (nonwoven fabric). When used in the form of a fibrous film, it may be defibrated in the dispersion medium by a shearing force or the like in addition to the dispersion medium, and a composition containing a component other than the fibrous binder is impregnated into the fibrous binder. May be good.

[固体電解質含有シート]
本発明の固体電解質含有シートは、全固体二次電池の構成層を形成しうるシート状成形体であって、その用途に応じて種々の態様を含む。例えば、固体電解質層に好ましく用いられるシート(全固体二次電池用固体電解質シートともいう。)、電極、又は電極と固体電解質層との積層体に好ましく用いられるシート(全固体二次電池用電極シート)等が挙げられる。
[Solid electrolyte-containing sheet]
The solid electrolyte-containing sheet of the present invention is a sheet-like molded body capable of forming a constituent layer of an all-solid secondary battery, and includes various aspects depending on its use. For example, a sheet preferably used for a solid electrolyte layer (also referred to as a solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery), an electrode, or a sheet preferably used for a laminate of an electrode and a solid electrolyte layer (an electrode for an all-solid secondary battery). Sheet) and the like.

本発明の全固体二次電池用固体電解質シートは、固体電解質層を有するシートであればよく、固体電解質層が基材上に形成されているシートでも、基材を有さず、固体電解質層から形成されているシートであってもよい。全固体二次電池用固体電解質シートは、固体電解質層の他に他の層を有してもよい。他の層としては、例えば、保護層(剥離シート)、集電体、コート層等が挙げられる。
本発明の全固体二次電池用固体電解質シートとして、例えば、基材上に、本発明の固体電解質組成物で構成した層、通常固体電解質層と、必要により保護層とをこの順で有するシートが挙げられる。本発明の固体電解質組成物で形成される固体電解質層は、無機固体電解質と繊維状バインダーとを含有しており、上述のように、無機固体電解質同士の接触状態と固体粒子同士等の結着力とがバランスよく改善されている。固体電解質層において、無機固体電解質と繊維状バインダーとは、繊維状バインダーで無機固体電解質が結着した状態にあればよく、例えば、無機固体電解質と繊維状バインダーとが、相互作用若しくは構造により、複合体となっている。複合体としては、特に限定されず、上述の固体電解質組成物で説明した各態様が挙げられる。固体電解質層は、後述する全固体二次電池における固体電解質層と同じであり、通常、活物質を含まない。全固体二次電池用固体電解質シートは、全固体二次電池の固体電解質層を構成する材料として好適に用いることができる。
The solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery of the present invention may be a sheet having a solid electrolyte layer, and even a sheet having a solid electrolyte layer formed on a base material does not have a base material and is a solid electrolyte layer. It may be a sheet formed of. The solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery may have another layer in addition to the solid electrolyte layer. Examples of the other layer include a protective layer (release sheet), a current collector, a coat layer, and the like.
As the solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery of the present invention, for example, a sheet having a layer composed of the solid electrolyte composition of the present invention, a normal solid electrolyte layer, and a protective layer if necessary, in this order on a substrate. Can be mentioned. The solid electrolyte layer formed of the solid electrolyte composition of the present invention contains an inorganic solid electrolyte and a fibrous binder, and as described above, the contact state between the inorganic solid electrolytes and the binding force between the solid particles and the like. And are improved in a well-balanced manner. In the solid electrolyte layer, the inorganic solid electrolyte and the fibrous binder may be in a state where the inorganic solid electrolyte is bound by the fibrous binder. For example, the inorganic solid electrolyte and the fibrous binder may interact with each other or have a structure. It is a complex. The complex is not particularly limited, and examples thereof include the embodiments described in the above-mentioned solid electrolyte composition. The solid electrolyte layer is the same as the solid electrolyte layer in the all-solid-state secondary battery described later, and usually does not contain an active material. The solid electrolyte sheet for an all-solid-state secondary battery can be suitably used as a material constituting the solid electrolyte layer of the all-solid-state secondary battery.

基材としては、固体電解質層を支持できるものであれば特に限定されず、後述する集電体で説明する材料、有機材料、無機材料等のシート体(板状体)等が挙げられる。有機材料としては、各種ポリマー等が挙げられ、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、セルロース等が挙げられる。無機材料としては、例えば、ガラス、セラミック等が挙げられる。 The base material is not particularly limited as long as it can support the solid electrolyte layer, and examples thereof include a material described in the current collector described later, a sheet body (plate-shaped body) such as an organic material and an inorganic material. Examples of the organic material include various polymers, and specific examples thereof include polyethylene terephthalate, polypropylene, polyethylene, and cellulose. Examples of the inorganic material include glass, ceramic and the like.

本発明の全固体二次電池用電極シート(単に「本発明の電極シート」ともいう。)は、活物質層を有する電極シートであればよく、活物質層が基材(集電体)上に形成されているシートでも、基材を有さず、活物質層から形成されているシートであってもよい。この電極シートは、通常、集電体及び活物質層を有するシートであるが、集電体、活物質層及び固体電解質層をこの順に有する態様、並びに、集電体、活物質層、固体電解質層及び活物質層をこの順に有する態様も含まれる。本発明の電極シートは上述の他の層を有してもよい。本発明の電極シートを構成する各層は、後述する全固体二次電池において説明する各層と同じである。
本発明の電極シートは、全固体二次電池の負極活物質層として用いた場合に低抵抗及び長電池寿命を維持しつつも放電容量(放電容量密度)が更に増大する点で、負極活物質としてリチウムと合金可能な活物質を含む全固体二次電池用負極シートが好ましい態様である。
電極シートの活物質層は、活物質を含有する本発明の固体電解質組成物(電極用組成物)で形成されることが好ましく、特に、負極シートはリチウムと合金化可能な負極活物質を含有する本発明の固体電解質組成物で形成されることが好ましい。電極シートの活物質層は、本発明の固体電解質組成物で形成した固体電解質層と同様に、活物質及び導電助剤を含む固体粒子と繊維状バインダーとが複合体となっており、固体粒子同士の接触状態と固体粒子同士等の結着力とがバランスよく改善されている。この電極シートは、全固体二次電池の(負極又は正極)活物質層を構成する材料として好適に用いることができる。
The electrode sheet for an all-solid-state secondary battery of the present invention (also simply referred to as “the electrode sheet of the present invention”) may be an electrode sheet having an active material layer, and the active material layer is on a base material (collector). It may be a sheet formed in the above, or a sheet having no base material and formed from an active material layer. This electrode sheet is usually a sheet having a current collector and an active material layer, but has an embodiment having a current collector, an active material layer and a solid electrolyte layer in this order, and a current collector, an active material layer and a solid electrolyte. An embodiment having a layer and an active material layer in this order is also included. The electrode sheet of the present invention may have the other layers described above. Each layer constituting the electrode sheet of the present invention is the same as each layer described in the all-solid-state secondary battery described later.
The electrode sheet of the present invention is a negative electrode active material in that when used as a negative electrode active material layer of an all-solid secondary battery, the discharge capacity (discharge capacity density) is further increased while maintaining low resistance and long battery life. A negative electrode sheet for an all-solid secondary battery containing an active material that can be alloyed with lithium is a preferred embodiment.
The active material layer of the electrode sheet is preferably formed of the solid electrolyte composition (composition for an electrode) of the present invention containing an active material, and in particular, the negative electrode sheet contains a negative electrode active material that can be alloyed with lithium. It is preferably formed of the solid electrolyte composition of the present invention. Similar to the solid electrolyte layer formed of the solid electrolyte composition of the present invention, the active material layer of the electrode sheet is a composite of solid particles containing an active material and a conductive auxiliary agent and a fibrous binder, and is a solid particle. The contact state between the solid particles and the binding force between the solid particles are improved in a well-balanced manner. This electrode sheet can be suitably used as a material constituting the (negative electrode or positive electrode) active material layer of the all-solid-state secondary battery.

[固体電解質含有シートの製造方法]
固体電解質含有シートの製造方法は、特に限定されない。固体電解質含有シートは、本発明の固体電解質組成物を用いて製造することができる。例えば、上述のようにして本発明の固体電解質組成物を調製し、得られた固体電解質組成物を基材上(他の層を介していてもよい。)に製膜(塗布乾燥)して、基材上に固体電解質層(塗布乾燥層)を形成する方法が挙げられる。これにより、必要により基材(集電体)と塗布乾燥層とを有する固体電解質含有シートを作製することができる。ここで、塗布乾燥層とは、本発明の固体電解質組成物を塗布し、分散媒を乾燥させることにより形成される層(すなわち、本発明の固体電解質組成物を用いてなり、本発明の固体電解質組成物から分散媒を除去した組成からなる層)をいう。この塗布乾燥層は、無機固体電解質及び繊維状バインダーによる上述の複合体を含有している。活物質層及び塗布乾燥層は、本発明の効果を損なわない範囲であれば分散媒が残存していてもよく、残存量としては、例えば、各層中、3質量%以下とすることができる。
上記製造方法において、本発明の固体電解質組成物はスラリーとして用いることが好ましく、所望により、公知の方法で本発明の固体電解質組成物をスラリー化することができる。本発明の固体電解質組成物の塗布、乾燥等の各工程については、下記全固体二次電池の製造方法において説明する。
[Manufacturing method of solid electrolyte-containing sheet]
The method for producing the solid electrolyte-containing sheet is not particularly limited. The solid electrolyte-containing sheet can be produced using the solid electrolyte composition of the present invention. For example, the solid electrolyte composition of the present invention is prepared as described above, and the obtained solid electrolyte composition is formed into a film (coating and drying) on a substrate (may be via another layer). , A method of forming a solid electrolyte layer (coating dry layer) on a substrate can be mentioned. Thereby, if necessary, a solid electrolyte-containing sheet having a base material (current collector) and a coating dry layer can be produced. Here, the coating dry layer is a layer formed by applying the solid electrolyte composition of the present invention and drying the dispersion medium (that is, the solid electrolyte composition of the present invention is used, and the solid of the present invention is used. A layer having a composition obtained by removing a dispersion medium from an electrolyte composition). This coated dry layer contains the above-mentioned complex of an inorganic solid electrolyte and a fibrous binder. In the active material layer and the coating dry layer, the dispersion medium may remain as long as the effect of the present invention is not impaired, and the residual amount may be, for example, 3% by mass or less in each layer.
In the above production method, the solid electrolyte composition of the present invention is preferably used as a slurry, and if desired, the solid electrolyte composition of the present invention can be made into a slurry by a known method. Each step of the solid electrolyte composition of the present invention, such as application and drying, will be described in the following method for manufacturing an all-solid-state secondary battery.

本発明の固体電解質含有シートの製造方法においては、上記のようにして得られた塗布乾燥層を加圧することもできる。加圧条件等については、後述する、全固体二次電池の製造方法において説明する。
また、本発明の固体電解質含有シートの製造方法においては、基材、保護層(特に剥離シート)等を剥離することもできる。
In the method for producing a solid electrolyte-containing sheet of the present invention, the coating dry layer obtained as described above can also be pressurized. The pressurizing conditions and the like will be described later in the method for manufacturing an all-solid-state secondary battery.
Further, in the method for producing a solid electrolyte-containing sheet of the present invention, the base material, the protective layer (particularly the release sheet) and the like can be peeled off.

[全固体二次電池]
本発明の全固体二次電池は、正極活物質層と、この正極活物質層に対向する負極活物質層と、正極活物質層及び負極活物質層の間に配置された固体電解質層とを有する。正極活物質層は、必要により正極集電体上に形成され、正極を構成する。負極活物質層は、必要により負極集電体上に形成され、負極を構成する。
全固体二次電池の、固体電解質層、正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも1つの層は、本発明の固体電解質組成物で形成されることが好ましく、負極活物質層がリチウムと合金化可能な活物質を含む本発明の固体電解質組成物で形成されることがより好ましく、全ての層が本発明の固体電解質組成物で形成される態様を含む。本発明の全固体二次電池は、低抵抗で大きな放電容量(放電容量密度)を示し、更には充放電を繰り返しても大きな放電容量を維持(長電池寿命を達成)できる。負極活物質層がリチウムと合金化可能な活物質を含む本発明の固体電解質組成物で形成された全固体二次電池は、低抵抗及び長電池寿命を達成しつつも、更に大きな放電容量(放電容量密度)を示す。
正極活物質層及び負極活物質層は、無機固体電解質と、活物質と、適宜の、バインダー、導電助剤及び上記各成分とを含有する。負極活物質層は、本発明の固体電解質組成物で形成されない場合、無機固体電解質と活物質と適宜上記各成分を含有する層、上記負極活物質として説明した金属若しくは合金からなる層(リチウム金属層等)、更には上記負極活物質として説明した炭素質材料からなる層(シート)等が採用される。金属若しくは合金からなる層とは、例えば、リチウム等の金属若しくは合金の粉末を堆積又は成形してなる層、金属箔若しくは合金箔、及び蒸着膜等を包含する。金属若しくは合金からなる層及び炭素質材料からなる層の厚さは、それぞれ、特に限定されず、例えば、0.01〜100μmとすることができる。固体電解質層は、周期律表第一族若しくは第二族に属する金属のイオンの伝導性を有する固体電解質と適宜のバインダー及び上記各成分とを含有する。
[All-solid-state secondary battery]
The all-solid secondary battery of the present invention comprises a positive electrode active material layer, a negative electrode active material layer facing the positive electrode active material layer, and a solid electrolyte layer arranged between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. Have. The positive electrode active material layer is formed on the positive electrode current collector, if necessary, and constitutes the positive electrode. The negative electrode active material layer is formed on the negative electrode current collector, if necessary, and constitutes the negative electrode.
At least one layer of the solid electrolyte layer, the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer of the all-solid secondary battery is preferably formed of the solid electrolyte composition of the present invention, and the negative electrode active material layer is alloyed with lithium. It is more preferably formed of the solid electrolyte composition of the present invention containing a convertible active material, and comprises an embodiment in which all layers are formed of the solid electrolyte composition of the present invention. The all-solid-state secondary battery of the present invention exhibits a large discharge capacity (discharge capacity density) with low resistance, and can maintain a large discharge capacity (achieve a long battery life) even after repeated charging and discharging. The all-solid secondary battery formed of the solid electrolyte composition of the present invention in which the negative electrode active material layer contains an active material that can be alloyed with lithium has a higher discharge capacity (a larger discharge capacity while achieving low resistance and long battery life. Discharge capacity density) is shown.
The positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer contain an inorganic solid electrolyte, an active material, an appropriate binder, a conductive auxiliary agent, and each of the above components. When the negative electrode active material layer is not formed of the solid electrolyte composition of the present invention, the negative electrode active material layer is a layer containing the inorganic solid electrolyte, the active material and each of the above components as appropriate, and a layer made of the metal or alloy described as the negative electrode active material (lithium metal). Layers and the like), and further, layers (sheets) made of the carbonaceous material described above as the negative electrode active material are adopted. The layer made of a metal or an alloy includes, for example, a layer formed by depositing or molding a powder of a metal or an alloy such as lithium, a metal foil or an alloy foil, a vapor-deposited film, and the like. The thickness of the layer made of a metal or an alloy and the layer made of a carbonaceous material are not particularly limited, and can be, for example, 0.01 to 100 μm. The solid electrolyte layer contains a solid electrolyte having ionic conductivity of a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table, an appropriate binder, and each of the above components.

(正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層)
本発明の全固体二次電池においては、上述のように、固体電解質組成物又は活物質層は、本発明の固体電解質組成物又は上記固体電解質含有シートで形成することができる。形成される固体電解質層及び活物質層は、好ましくは、含有する各成分及びその含有量について、特段の断りがない限り、固体電解質組成物の固形分におけるものと同じである。
負極活物質層、固体電解質層及び正極活物質層の厚さは、それぞれ、特に限定されない。各層の厚さは、一般的な全固体二次電池の寸法を考慮すると、それぞれ、5〜1,000μmが好ましく、10μm以上500μm未満がより好ましい。本発明の全固体二次電池においては、正極活物質層、固体電解質層及び負極活物質層の少なくとも1層の厚さが、20μm以上500μm未満であることが更に好ましい。
(Positive electrode active material layer, solid electrolyte layer, negative electrode active material layer)
In the all-solid-state secondary battery of the present invention, as described above, the solid electrolyte composition or the active material layer can be formed of the solid electrolyte composition of the present invention or the solid electrolyte-containing sheet. The solid electrolyte layer and the active material layer to be formed are preferably the same as those in the solid content of the solid electrolyte composition with respect to each component contained and the content thereof, unless otherwise specified.
The thicknesses of the negative electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the positive electrode active material layer are not particularly limited. The thickness of each layer is preferably 5 to 1,000 μm, more preferably 10 μm or more and less than 500 μm, respectively, considering the dimensions of a general all-solid-state secondary battery. In the all-solid-state secondary battery of the present invention, it is more preferable that the thickness of at least one of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer and the negative electrode active material layer is 20 μm or more and less than 500 μm.

正極活物質層及び負極活物質層は、それぞれ、固体電解質層とは反対側に集電体を備えていてもよい。 The positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer may each have a current collector on the opposite side of the solid electrolyte layer.

(筐体)
本発明の全固体二次電池は、用途によっては、上記構造のまま全固体二次電池として使用してもよいが、乾電池の形態とするためには更に適当な筐体に封入して用いることが好ましい。筐体は、金属性のものであっても、樹脂(プラスチック)製のものであってもよい。金属性のものを用いる場合には、例えば、アルミニウム合金及びステンレス鋼製のものを挙げることができる。金属性の筐体は、正極側の筐体と負極側の筐体に分けて、それぞれ正極集電体及び負極集電体と電気的に接続させることが好ましい。正極側の筐体と負極側の筐体とは、短絡防止用のガスケットを介して接合され、一体化されることが好ましい。
(Case)
Depending on the application, the all-solid-state secondary battery of the present invention may be used as an all-solid-state secondary battery with the above structure, but in order to form a dry battery, it should be further enclosed in a suitable housing. Is preferable. The housing may be made of metal or resin (plastic). When metallic materials are used, for example, those made of aluminum alloy and stainless steel can be mentioned. It is preferable that the metallic housing is divided into a positive electrode side housing and a negative electrode side housing, and electrically connected to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, respectively. It is preferable that the housing on the positive electrode side and the housing on the negative electrode side are joined and integrated via a gasket for preventing a short circuit.

以下に、図1を参照して、本発明の好ましい実施形態に係る全固体二次電池について説明するが、本発明はこれに限定されない。 Hereinafter, the all-solid-state secondary battery according to the preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, but the present invention is not limited thereto.

図1は、本発明の好ましい実施形態に係る全固体二次電池(リチウムイオン二次電池)を模式化して示す断面図である。本実施形態の全固体二次電池10は、負極側からみて、負極集電体1、負極活物質層2、固体電解質層3、正極活物質層4、正極集電体5を、この順に有する。各層はそれぞれ接触しており、積層した構造をとっている。このような構造を採用することで、充電時には、負極側に電子(e)が供給され、そこにリチウムイオン(Li)が蓄積される。一方、放電時には、負極に蓄積されたリチウムイオン(Li)が正極側に戻され、作動部位6に電子が供給される。図示した例では、作動部位6に電球を採用しており、放電によりこれが点灯するようにされている。
本発明の固体電解質組成物は、固体電解質層、負極活物質層又は正極活物質層の形成材料として好ましく用いることができる。また、本発明の固体電解質含有シートは、固体電解質層、負極活物質層又は正極活物質層として好適である。
本発明において、正極活物質層(以下、正極層とも称す。)と負極活物質層(以下、負極層とも称す。)をあわせて電極層又は活物質層と称することがある。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an all-solid-state secondary battery (lithium ion secondary battery) according to a preferred embodiment of the present invention. The all-solid 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 5 in this order when viewed from the negative electrode side. .. Each layer is in contact with each other and has a laminated structure. By adopting such a structure, during charging, electrons (e ) are supplied to the negative electrode side, and lithium ions (Li + ) are accumulated there. On the other hand, at the time of discharge, the lithium ion (Li + ) 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.
The solid electrolyte composition of the present invention can be preferably used as a material for forming a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer or a positive electrode active material layer. Further, the solid electrolyte-containing sheet of the present invention is suitable as a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer or a positive electrode active material layer.
In the present invention, the positive electrode active material layer (hereinafter, also referred to as a positive electrode layer) and the negative electrode active material layer (hereinafter, also referred to as a negative electrode layer) may be collectively referred to as an electrode layer or an active material layer.

図1に示す層構成を有する全固体二次電池を2032型コインケースに入れる場合、この全固体二次電池を全固体二次電池用積層体と称し、この全固体二次電池用積層体を2032型コインケースに入れて作製した電池を全固体二次電池と称して呼び分けることもある。 When an all-solid secondary battery having the layer structure shown in FIG. 1 is placed in a 2032 type coin case, the all-solid secondary battery is referred to as an all-solid secondary battery laminate, and the all-solid secondary battery laminate is referred to as an all-solid secondary battery laminate. Batteries manufactured in a 2032 type coin case are sometimes referred to as all-solid-state secondary batteries.

(正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層)
全固体二次電池10においては、固体電解質層及び活物質層のいずれか1つが本発明の固体電解質組成物又は上記固体電解質含有シートを用いて形成される。好ましい態様では全ての層が本発明の固体電解質組成物又は上記固体電解質含有シートを用いて形成され、好ましい別の態様では、負極活物質層がリチウムと合金化可能な活物質を含む、本発明の固体電解質組成物若しくは全固体二次電池用負極シートで形成される。
固体電解質層及び正極活物質層の少なくとも一方を本発明の固体電解質組成物又は上記固体電解質含有シートを用いて形成する場合、負極活物質層は、負極活物質としての金属若しくは合金からなる層、負極活物質としての炭素質材料からなる層等を用いて、更には充電時に負極集電体等に周期律表第一族若しくは第二族に属する金属を析出させることにより、形成することもできる。
正極活物質層4、固体電解質層3及び負極活物質層2が含有する各成分は、それぞれ、互いに同種であっても異種であってもよい。
(Positive electrode active material layer, solid electrolyte layer, negative electrode active material layer)
In the all-solid-state secondary battery 10, any one of the solid electrolyte layer and the active material layer is formed by using the solid electrolyte composition of the present invention or the solid electrolyte-containing sheet. In a preferred embodiment, all layers are formed using the solid electrolyte composition of the present invention or the solid electrolyte-containing sheet, and in another preferred embodiment, the negative electrode active material layer contains an active material that can be alloyed with lithium. It is formed of the solid electrolyte composition of No. 1 or the negative electrode sheet for an all-solid secondary battery.
When at least one of the solid electrolyte layer and the positive electrode active material layer is formed by using the solid electrolyte composition of the present invention or the solid electrolyte-containing sheet, the negative electrode active material layer is a layer made of a metal or an alloy as the negative electrode active material. It can also be formed by using a layer made of a carbonaceous material as a negative electrode active material, and further by precipitating a metal belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table on a negative electrode current collector or the like during charging. ..
The components contained in the positive electrode active material layer 4, the solid electrolyte layer 3, and the negative electrode active material layer 2 may be of the same type or different from each other.

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)が好ましく、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く、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。
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 a 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). Of these, 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. Preferably, 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。
集電体の厚みは、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は、特に限定されず、本発明の固体電解質組成物の製造方法を介して(含んで)製造することができる。用いる原料に着目すると、本発明の固体電解質組成物を用いて製造することもできる。具体的には、全固体二次電池は、上述のようにして本発明の固体電解質組成物を調製し、得られた固体電解質組成物等を用いて、全固体二次電池の固体電解質層及び/又は活物質層を形成することにより、製造できる。これにより、充放電を繰り返しても高い電池容量を維持する全固体二次電池を製造できる。本発明の固体電解質組成物の調製方法は上述の通りであるので省略する。
[Manufacturing method of all-solid-state secondary battery]
The all-solid-state secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be produced (including) through the method for producing the solid electrolyte composition of the present invention. Focusing on the raw materials used, it can also be produced using the solid electrolyte composition of the present invention. Specifically, for the all-solid-state secondary battery, the solid electrolyte composition of the present invention is prepared as described above, and the obtained solid electrolyte composition or the like is used to prepare the solid electrolyte layer of the all-solid-state secondary battery and the solid electrolyte layer. / Or can be produced by forming an active material layer. This makes it possible to manufacture an all-solid-state secondary battery that maintains a high battery capacity even after repeated charging and discharging. Since the method for preparing the solid electrolyte composition of the present invention is as described above, it will be omitted.

本発明の全固体二次電池は、本発明の固体電解質組成物を、基材(例えば、集電体となる金属箔)上に塗布し、塗膜を形成する(製膜する)工程を含む(介する)方法を介して、製造できる。
例えば、正極集電体である金属箔上に、正極用組成物として本発明の固体電解質組成物(電極用組成物)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、この正極活物質層の上に、固体電解質層を形成するための本発明の固体電解質組成物を塗布して、固体電解質層を形成する。更に、固体電解質層の上に、負極用組成物として本発明の固体電解質組成物(電極用組成物)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。
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。
The all-solid-state secondary battery of the present invention includes a step of applying the solid electrolyte composition of the present invention on a base material (for example, a metal foil serving as a current collector) to form a coating film (form a film). It can be manufactured via a (via) method.
For example, the solid electrolyte composition (composition for electrodes) of the present invention is applied as a composition for a positive electrode on a metal foil which is a positive electrode current collector to form a positive electrode active material layer, and a positive electrode for an all-solid secondary battery is formed. Make a sheet. Next, the solid electrolyte composition of the present invention for forming the solid electrolyte layer is applied onto the positive electrode active material layer to form the solid electrolyte layer. Further, the solid electrolyte composition (composition for an electrode) of the present invention is applied as a composition for a negative electrode on the solid electrolyte layer to form a negative electrode active material layer. By superimposing a negative electrode current collector (metal leaf) 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 to obtain a desired all-solid-state secondary battery.
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 collector is superposed to manufacture an all-solid-state secondary battery. You can also do it.

別の方法として、次の方法が挙げられる。すなわち、上記のようにして、全固体二次電池用正極シートを作製する。また、負極集電体である金属箔上に、負極用組成物として本発明の固体電解質組成物を塗布して負極活物質層を形成し、全固体二次電池用負極シートを作製する。次いで、これらシートのいずれか一方の活物質層の上に、上記のようにして、本発明の固体電解質層形成組成物を塗布して固体電解質層を形成する。更に、固体電解質層の上に、全固体二次電池用正極シート及び全固体二次電池用負極シートの他方を、固体電解質層と活物質層とが接するように積層する。このようにして、全固体二次電池を製造することができる。
また別の方法として、次の方法が挙げられる。すなわち、上記のようにして、全固体二次電池用正極シート及び全固体二次電池用負極シートを作製する。また、これとは別に、固体電解質組成物を基材上に塗布して、固体電解質層からなる全固体二次電池用固体電解質シートを作製する。更に、全固体二次電池用正極シート及び全固体二次電池用負極シートで、基材から剥がした固体電解質層を挟むように積層する。このようにして、全固体二次電池を製造することができる。
Another method is as follows. That is, as described above, a positive electrode sheet for an all-solid-state secondary battery is manufactured. Further, the solid electrolyte composition of the present invention is applied as a composition for a negative electrode on a metal foil which is a negative electrode current collector to form a negative electrode active material layer, and a negative electrode sheet for an all-solid secondary battery is produced. Next, the solid electrolyte layer forming composition of the present invention is applied onto the active material layer of any one of these sheets as described above to form a solid electrolyte layer. Further, the other of the positive electrode sheet for the all-solid-state secondary battery and the negative electrode sheet for the all-solid-state secondary battery is laminated on the solid electrolyte layer so that the solid electrolyte layer and the active material layer are in contact with each other. In this way, an all-solid-state secondary battery can be manufactured.
As another method, the following method can be mentioned. That is, as described above, a positive electrode sheet for an all-solid-state secondary battery and a negative electrode sheet for an all-solid-state secondary battery are manufactured. Separately from this, the solid electrolyte composition is applied onto the substrate to prepare a solid electrolyte sheet for an all-solid secondary battery composed of a solid electrolyte layer. Further, the positive electrode sheet for the all-solid-state secondary battery and the negative electrode sheet for the all-solid-state secondary battery are laminated so as to sandwich the solid electrolyte layer peeled off from the base material. In this way, an all-solid-state secondary battery can be manufactured.

上記各製造方法は、いずれも、固体電解質層、負極活物質層及び正極活物質層を本発明の固体電解質組成物で形成する方法であるが、本発明の全固体二次電池の製造方法においては、固体電解質層、負極活物質層及び正極活物質層の少なくとも一つを、本発明の固体電解質組成物で形成する。本発明の固体電解質組成物以外の組成物で固体電解質層を形成する場合、その材料としては、通常用いられる固体電解質組成物等が挙げられる。本発明の固体電解質組成物以外の材料で負極活物質層を形成する場合、公知の負極活物質組成物、負極活物質としての金属若しくは合金(金属層)又は負極活物質としての炭素質材料(炭素質材料層)等が挙げられる。また、全固体二次電池の製造時に負極活物質層を形成せずに、後述する初期化若しくは使用時の充電で負極集電体に蓄積した、周期律表第一族若しくは第二族に属する金属のイオンを電子と結合させて、金属として負極集電体等の上に析出させることにより、負極活物質層を形成することもできる。
固体電解質層等は、例えば基板若しくは活物質層上で、固体電解質組成物等を後述する加圧条件下で加圧成形して形成することもできる。
Each of the above manufacturing methods is a method for forming a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer and a positive electrode active material layer with the solid electrolyte composition of the present invention, but in the method for manufacturing an all-solid secondary battery of the present invention. Formes at least one of a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and a positive electrode active material layer with the solid electrolyte composition of the present invention. When the solid electrolyte layer is formed of a composition other than the solid electrolyte composition of the present invention, examples of the material thereof include commonly used solid electrolyte compositions. When the negative electrode active material layer is formed of a material other than the solid electrolyte composition of the present invention, a known negative electrode active material composition, a metal or alloy (metal layer) as the negative electrode active material, or a carbonaceous material as the negative electrode active material ( Carbon material layer) and the like. In addition, it belongs to the first or second group of the periodic table, which is accumulated in the negative electrode current collector by the initialization or charging during use, which will be described later, without forming the negative electrode active material layer at the time of manufacturing the all-solid secondary battery. A negative electrode active material layer can also be formed by binding metal ions with electrons and precipitating them as a metal on a negative electrode current collector or the like.
The solid electrolyte layer or the like can also be formed, for example, on a substrate or an active material layer by pressure molding a solid electrolyte composition or the like under pressure conditions described later.

<各層の形成(製膜)>
全固体二次電池の製造に用いる組成物の塗布方法は、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、組成物は、それぞれ塗布した後に乾燥処理を施してもよいし、重層塗布した後に乾燥処理をしてもよい。乾燥温度は特に限定されない。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、分散媒を除去し、固体状態(塗布乾燥層)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。
<Formation of each layer (film formation)>
The method for applying the composition used for producing the all-solid-state secondary battery is not particularly limited and can be appropriately selected. Examples thereof include coating (preferably wet coating), spray coating, spin coating, dip coating, slit coating, stripe coating and bar coating.
At this time, the compositions may be subjected to a drying treatment after being applied to each of them, or may be subjected to a drying treatment after being applied in multiple layers. 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 can be removed and a solid state (coating dry layer) can be obtained. Further, it is preferable because the temperature is not too high and each member of the all-solid-state secondary battery is not damaged.

上記のようにして、本発明の固体電解質組成物を塗布乾燥すると、無機固体電解質及び繊維状バインダー、更には活物質若しくは導電助剤との上述の複合体を形成でき、固体粒子同士等が強固に結着し、更に固体粒子間の界面抵抗が小さな塗布乾燥層を形成することができる。 When the solid electrolyte composition of the present invention is applied and dried as described above, the above-mentioned composite with the inorganic solid electrolyte, the fibrous binder, and the active material or the conductive auxiliary agent can be formed, and the solid particles and the like are strongly bonded to each other. It is possible to form a coating dry layer having a small interfacial resistance between solid particles.

塗布した組成物、又は、全固体二次電池を作製した後の各層又は全固体二次電池は、加圧することが好ましい。また、各層を積層した状態で加圧することも好ましい。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、10MPa以上、例えば50〜1500MPaの範囲であることが好ましい。
また、塗布した組成物は、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予め乾燥させた状態で行ってもよいし、塗布溶媒又は分散媒が残存している状態で行ってもよい。
なお、各組成物は同時に塗布しても良いし、塗布乾燥プレスを同時及び/又は逐次行っても良い。別々の基材に塗布した後に、転写により積層してもよい。
It is preferable to pressurize the applied composition or each layer or the all-solid-state secondary battery after producing the all-solid-state secondary battery. It is also preferable to pressurize the layers in a laminated state. 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 10 MPa or more, for example, 50 to 1500 MPa.
Further, the applied 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 coating solvent or the dispersion medium remains.
In addition, each composition may be applied at the same time, and the application drying press may be performed simultaneously and / or sequentially. It may be laminated by transfer after being applied to different substrates.

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。無機固体電解質は水分と反応するため、加圧中の雰囲気は、乾燥空気下又は不活性ガス中が好ましい。
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。固体電解質含有シート以外、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. Since the inorganic solid electrolyte reacts with moisture, the atmosphere during pressurization is preferably under dry air or in an inert gas.
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 solid-state electrolyte-containing sheet, for example, a restraining tool (screw tightening pressure, etc.) for the all-solid-state secondary battery 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.

<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解放することにより、行うことができる。
<Initialization>
The all-solid-state secondary battery manufactured as described above is preferably initialized after manufacturing or before use. The initialization is not particularly limited, and can be performed, for example, by performing initial charge / discharge in a state where the press pressure is increased, and then releasing the pressure 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。適用態様には特に制限はないが、例えば、電子機器に搭載する場合、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、コードレスフォン子機、ページャー、ハンディーターミナル、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、電気シェーバー、トランシーバー、電子手帳、電卓、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、メモリーカードなどが挙げられる。その他民生用として、自動車(電気自動車等)、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 uses. The application mode is not particularly limited, but for example, when it is mounted on an electronic device, it is a notebook computer, a pen input computer, a mobile computer, an electronic book player, a mobile phone, a cordless phone handset, a pager, a handy terminal, a mobile fax, or a mobile phone. Examples include copying, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, mini discs, electric shavers, transceivers, electronic notebooks, calculators, portable tape recorders, radios, backup power supplies, memory cards, etc. Other consumer products include automobiles (electric vehicles, etc.), 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 military demands and space. It can also be combined with a solar cell.

以下に、実施例に基づき本発明について更に詳細に説明する。なお、本発明がこれにより限定して解釈されるものではない。以下の実施例において組成を表す「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples. It should be noted that the present invention is not limited thereto. In the following examples, "parts" and "%" representing the composition are based on mass unless otherwise specified.

実施例及び比較例に用いる繊維状バインダー及び無機固体電解質を以下のようにしてそれぞれ合成した。 The fibrous binder and the inorganic solid electrolyte used in Examples and Comparative Examples were synthesized as follows.

<合成例1:バインダー形成ポリマーB−1の合成(ポリマー溶液B−1の調製)>
500mL3つ口フラスコに、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)酪酸(東京化成工業社製)2.5gと、ポリカーボネートジオール(商品名:デュラノールT5650J、旭化成社製)22.5gと、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(富士フイルム和光純薬工業社製)15.0gと、両末端水酸基変性水素化ポリブタジエンGI−1000(商品名:NISSO PB GI−1000、日本曹達社製)10.0gとを加え、N−メチルピロリドン(NMP)117gに溶解した。この溶液に、ネオスタンU−600(商品名、日東化成社製)100mgを添加して、80℃で4時間攪伴した。この溶液にメタノール1gを加えて、80℃で30分撹拌を続け、バインダー形成ポリマーB−1を合成し、ポリマー溶液B−1を得た。
<Synthesis Example 1: Synthesis of binder-forming polymer B-1 (preparation of polymer solution B-1)>
2.5 g of 2,2-bis (hydroxymethyl) butyric acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 22.5 g of polycarbonate diol (trade name: Duranol T5650J, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) and 4,4'in a 500 mL three-necked flask. -Add 15.0 g of dicyclohexylmethane diisocyanate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 10.0 g of polybutadiene GI-1000 modified with hydroxyl groups at both ends (trade name: NISSO PB GI-1000, manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.). , N-Methylpyrrolidone (NMP) in 117 g. To this solution, 100 mg of Neostan U-600 (trade name, manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd.) was added and stirred at 80 ° C. for 4 hours. 1 g of methanol was added to this solution, and stirring was continued at 80 ° C. for 30 minutes to synthesize a binder-forming polymer B-1 to obtain a polymer solution B-1.

<合成例2〜4:バインダー形成ポリマーB−2〜B−4の合成(ポリマー溶液B−2〜B−4の調製)>
上記ポリマーB−1の合成において、各構成成分を導く化合物として下記表1に記載の構成成分を導く化合物を同表に記載の含有量となる使用量で用いたこと以外は、上記ポリマーB−1の合成と同様にして、ポリマーB−2〜B−4(ポリマー溶液B−2〜B−4)をそれぞれ合成(調製)した。
ポリマーB−1〜B−4は、いずれも、官能基群(a)に含まれる官能基のうちカルボキシ基を側鎖に有するポリウレタンポリマーである。
<Synthesis Examples 2-4: Synthesis of Binder Forming Polymers B-2 to B-4 (Preparation of Polymer Solutions B-2 to B-4)>
In the synthesis of the above-mentioned polymer B-1, the above-mentioned polymer B- except that the compound for guiding the constituents shown in Table 1 below was used as the compound for guiding each constituent in the amount used which is the content shown in the same table. Polymers B-2 to B-4 (polymer solutions B-2 to B-4) were synthesized (prepared) in the same manner as in the synthesis of 1.
All of the polymers B-1 to B-4 are polyurethane polymers having a carboxy group in the side chain among the functional groups contained in the functional group group (a).

<合成例5:バインダー形成ポリマーB−5の合成(ポリマー溶液B−5の調製)>
200mLの3つ口フラスコに、ジフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物(DPTCA、東京化成社製)3.3gを投入し、NMP50mLで溶解した。これに、ポリエーテルアミン(商品名:ジェファーミンED−600、ハンツマン社製)6.7gをNMPに溶解させたNMP50mL溶液を加えた(NMP溶液は滴下により加えた)。これを40℃で2時間加熱撹拌してポリアミック酸を合成した。
次に、無水酢酸2gとピリジン0.2gを加えて更に65℃で6時間加熱撹拌を行うことでイミド化反応を行い、ポリマー溶液B−5を得た。
ポリマーB−5は、官能基群(a)に含まれる官能基のアリール基(フェニル基)を主鎖に有するポリイミドポリマーである。
<Synthesis Example 5: Synthesis of Binder Forming Polymer B-5 (Preparation of Polymer Solution B-5)>
3.3 g of diphenyl-3,3', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride (DPTCA, manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) was placed in a 200 mL three-necked flask and dissolved in 50 mL of NMP. To this was added a 50 mL solution of NMP in which 6.7 g of polyetheramine (trade name: Jeffermin ED-600, manufactured by Huntsman) was dissolved in NMP (the NMP solution was added by dropping). This was heated and stirred at 40 ° C. for 2 hours to synthesize a polyamic acid.
Next, 2 g of acetic anhydride and 0.2 g of pyridine were added, and the mixture was further heated and stirred at 65 ° C. for 6 hours to carry out an imidization reaction to obtain a polymer solution B-5.
Polymer B-5 is a polyimide polymer having an aryl group (phenyl group) of a functional group contained in the functional group group (a) in its main chain.

<バインダー形成ポリマーB−6の準備(ポリマー溶液B−6の調製)>
ポリマーB−6として水素添加スチレンブタジエンゴム(DYNARON1321P(商品名)、JSR社製)をトルエンに溶解して、ポリマー溶液B−6を調製した。
ポリマーB−6は、官能基群(a)に含まれる官能基のアリール基(フェニル基)を側鎖に有する炭化水素系ポリマーである。
<Preparation of binder-forming polymer B-6 (preparation of polymer solution B-6)>
As the polymer B-6, hydrogenated styrene-butadiene rubber (DYNARON1321P (trade name), manufactured by JSR Corporation) was dissolved in toluene to prepare a polymer solution B-6.
Polymer B-6 is a hydrocarbon-based polymer having an aryl group (phenyl group) of the functional group contained in the functional group group (a) in the side chain.

<合成例6:バインダー形成ポリマーCB−1の合成(ポリマー溶液CB−1の調製)>
上記ポリマーB−5の合成において、各構成成分を導く化合物として下記表1に記載の構成成分を導く化合物を同表に記載の含有量となる使用量で用いたこと以外は、上記ポリマーB−5の合成と同様にして、ポリマーCB−1(ポリマー溶液CB−1)を合成(調製)した。
ポリマーCB−1は、官能基群(a)に含まれる官能基のアリール基(フェニル基)を主鎖に有するポリイミドポリマーである。
<Synthesis Example 6: Synthesis of Binder Forming Polymer CB-1 (Preparation of Polymer Solution CB-1)>
In the synthesis of the above-mentioned polymer B-5, the above-mentioned polymer B- except that the compound for guiding the constituents shown in Table 1 below was used as the compound for guiding each constituent in the amount used which is the content shown in the same table. Polymer CB-1 (polymer solution CB-1) was synthesized (prepared) in the same manner as in the synthesis of 5.
Polymer CB-1 is a polyimide polymer having an aryl group (phenyl group) of a functional group contained in the functional group group (a) in its main chain.

<ポリマーCB−2の準備(ポリマー溶液CB−2の調製)>
ポリマーCB−2として上記水素添加スチレンブタジエンゴム(DYNARON1321P(商品名))をトルエンに溶解して、ポリマー溶液CB−2を調製した。
<Preparation of polymer CB-2 (preparation of polymer solution CB-2)>
As the polymer CB-2, the hydrogenated styrene-butadiene rubber (DYNARON1321P (trade name)) was dissolved in toluene to prepare a polymer solution CB-2.

<ポリマーの質量平均分子量、弾性率、弾性変形率及びガラス転移温度の測定>
合成又は準備した各ポリマーの質量平均分子量(Mw)を、上述の方法により、測定した。その結果を表1に示す。また、各ポリマーの、弾性率、弾性変形率及びガラス転移温度(Tg)を上述の方法により測定し、その結果を表2に示す。なお、各固体電解質組成物、更には後述する全固体二次電池用電極シートから上述の方法で取り出したバインダー形成ポリマーについて測定した弾性率、弾性変形率及びTgは表2に示す値とほぼ一致している。
<Measurement of polymer mass average molecular weight, elastic modulus, elastic deformation rate and glass transition temperature>
The mass average molecular weight (Mw) of each polymer synthesized or prepared was measured by the method described above. The results are shown in Table 1. The elastic modulus, elastic deformation rate and glass transition temperature (Tg) of each polymer were measured by the above-mentioned methods, and the results are shown in Table 2. The elastic modulus, elastic deformation rate, and Tg measured for each solid electrolyte composition and the binder-forming polymer taken out from the electrode sheet for an all-solid-state secondary battery described later by the above method are almost the same as the values shown in Table 2. I am doing it.

Figure 0006969004
Figure 0006969004

<表の略号>
HMDI:4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(富士フイルム和光純薬工業社製)
MDI:ジフェニルメタンジイソシアネート(富士フイルム和光純薬工業社製)
DPTCA:ジフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物(東京化成社製)
DMBA:2,2−ビス(ヒドロキシメチル)酪酸(東京化成工業社製)
ED−600:ポリエーテルアミン(ジェファーミンED−600(商品名)、ハンツマン社製、Mw600)
T5650J:ポリカーボネートジオール(デュラノールT5650J(商品名)、旭化成社製、Mw2,000)
G3450J:ポリカーボネートジオール(デュラノールG3450J(商品名)、旭化成社製、Mw800)
PPG400:ポリプロピレングリコール(アルドリッチ社製、Mw400)
EDA:エチレンジアミン(富士フイルム和光純薬工業社製)
GI−1000:両末端水酸基変性水素化ポリブタジエン(NISSO PB GI−1000(商品名)、日本曹達社製、Mw1,500)
EPOL:両末端水酸基変性水素化ポリイソプレン(エポール(商品名)、出光興産社製、Mw2,500)
HSBR:水素添加スチレンブタジエンゴム(DYNARON1321P(商品名)、JSR社製)
ST:スチレン
BD:(水素添加)ブタジエン
なお、上記構成成分のうち、炭素数5以上の脂肪族炭化水素基を含む構成成分は、HMDI、DMBA、T5650J、GI−1000、EPOL及びSTの各原料化合物に由来する構成成分である。
また、上述の式(1−1)〜(1−6)のいずれかで表される構成成分は、DPTCA、DMBA、PPG400、ED−600、EDA、T5650J、G3450J、GI−1000、EPOL、BDの各原料化合物に由来する構成成分である。
上述の式(2)で表される構成成分は、HMDI及びMDIの各原料化合物に由来する構成成分である。
<Table abbreviation>
HMDI: 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
MDI: Diphenylmethane diisocyanate (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
DPTCA: Diphenyl-3,3', 4,4'-tetracarboxylic dianhydride (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.)
DMBA: 2,2-bis (hydroxymethyl) butyric acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
ED-600: Polyetheramine (Jeffamine ED-600 (trade name), manufactured by Huntsman, Mw600)
T5650J: Polycarbonate diol (Duranol T5650J (trade name), manufactured by Asahi Kasei Corporation, Mw2,000)
G3450J: Polycarbonate diol (Duranol G3450J (trade name), manufactured by Asahi Kasei Corporation, Mw800)
PPG400: Polypropylene glycol (Aldrich, Mw400)
EDA: Ethylenediamine (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
GI-1000: Hydroxyl-terminated polybutadiene with double-ended hydroxyl groups (NISSO PB GI-1000 (trade name), manufactured by Nippon Soda, Mw 1,500)
EPOL: Hydroxyl-terminated polyisoprene at both ends (Epol (trade name), manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd., Mw2,500)
HSBR: Hydrogenated styrene-butadiene rubber (DYNARON1321P (trade name), manufactured by JSR Corporation)
ST: Styrene BD: (hydrogenated) butadiene Of the above components, the components containing an aliphatic hydrocarbon group having 5 or more carbon atoms are raw materials of HMDI, DMBA, T5650J, GI-1000, EPOL and ST. It is a component derived from a compound.
The components represented by any of the above formulas (1-1) to (1-6) are DPTCA, DMBA, PPG400, ED-600, EDA, T5650J, G3450J, GI-1000, EPOL, BD. It is a constituent component derived from each raw material compound of.
The constituent component represented by the above formula (2) is a constituent component derived from each of the raw material compounds of HMDI and MDI.

<繊維状バインダーF−1〜F−15、CF−1、CF−3及びCF−4の調製(形状制御)>
上記で調製した各ポリマー溶液を用いて、エレクトロスピニング法により、各ポリマーを繊維形状として、繊維状バインダーF−1〜F−15、CF−1、CF−3及びCF−4をそれぞれ調製した。具体的には、エレクトロスピニング法において、表1に示すポリマー溶液を用いて、このポリマー溶液の固形分濃度(0.5〜30質量%)、印加電圧(2〜50kV)、及び紡糸部(紡糸ノズル)から電極までの噴射距離(10〜300mm)を(上記括弧内に記載の範囲内で)制御して、各繊維状バインダーを得た。
<Preparation of fibrous binders F-1 to F-15, CF-1, CF-3 and CF-4 (shape control)>
Using each polymer solution prepared above, fibrous binders F-1 to F-15, CF-1, CF-3 and CF-4 were prepared by electrospinning with each polymer in fiber shape. Specifically, in the electrospinning method, using the polymer solution shown in Table 1, the solid content concentration (0.5 to 30% by mass) of this polymer solution, the applied voltage (2 to 50 kV), and the spinning section (spinning). The injection distance (10 to 300 mm) from the nozzle) to the electrode was controlled (within the range described in parentheses above) to obtain each fibrous binder.

<繊維状バインダーCF−2の調製>
ポリマー溶液B−1を用いて、粒子状バインダーCF−2の分散液を調製した。具体的には、ポリマー溶液B−1を撹拌しながら、貧溶媒としてトルエンを添加し、析出させることにより粒子状バインダーCF−2の分散液を得た。分散液中の粒子状バインダーCF−2の平均粒径は1,000nmであった。測定方法は、国際公開第2017/131093A1号に記載の方法を適用できる。
<Preparation of fibrous binder CF-2>
A dispersion of the particulate binder CF-2 was prepared using the polymer solution B-1. Specifically, while stirring the polymer solution B-1, toluene was added as a poor solvent and precipitated to obtain a dispersion liquid of the particulate binder CF-2. The average particle size of the particulate binder CF-2 in the dispersion was 1,000 nm. As the measuring method, the method described in International Publication No. 2017/131093A1 can be applied.

<繊維状バインダーCF−5の準備>
繊維状バインダーCF−5は、上記バインダー形成ポリマーCB−2を繊維状にすることなく、ポリマー溶液CB−2をそのまま用いた。
<Preparation of fibrous binder CF-5>
As the fibrous binder CF-5, the polymer solution CB-2 was used as it was without making the binder-forming polymer CB-2 fibrous.

<繊維状バインダーの平均径D、平均長さL、比L/Dの測定及び算出>
上述の方法により、各繊維状バインダーの平均径D及び平均長さLを測定し、得られた結果から比L/Dを算出した。その結果を表2に示す。
なお、各固体電解質組成物、更には後述する全固体二次電池用電極シートから上述の方法で取り出した繊維状バインダーについて測定若しくは算出した、平均径D、平均長さL及び比L/Dは、表2に示す値とほぼ一致している。
<Measurement and calculation of average diameter D, average length L, and ratio L / D of fibrous binder>
The average diameter D and the average length L of each fibrous binder were measured by the above method, and the ratio L / D was calculated from the obtained results. The results are shown in Table 2.
The average diameter D, average length L, and ratio L / D measured or calculated for each solid electrolyte composition and the fibrous binder taken out from the electrode sheet for an all-solid secondary battery described later by the above method are , The values shown in Table 2 are almost the same.

Figure 0006969004
Figure 0006969004

<合成例7:硫化物系無機固体電解質Li−P−S系ガラスの合成>
硫化物系無機固体電解質として、T.Ohtomo,A.Hayashi,M.Tatsumisago,Y.Tsuchida,S.Hama,K.Kawamoto,Journal of Power Sources,233,(2013),pp231−235及びA.Hayashi,S.Hama,H.Morimoto,M.Tatsumisago,T.Minami,Chem.Lett.,(2001),pp872−873の非特許文献を参考にして、Li−P−S系ガラスを合成した。
<Synthesis Example 7: Synthesis of sulfide-based inorganic solid electrolyte Li-PS-based glass>
As a sulfide-based inorganic solid electrolyte, T.I. Ohtomo, A. Hayashi, M. et al. Tatsumisago, Y. et al. Tsuchida, S.A. Hama, K.K. Kawamoto, Journal of Power Sources, 233, (2013), pp231-235 and A.M. Hayashi, S.A. Hama, H. Morimoto, M.D. Tatsumi sago, T. et al. Minami, Chem. Let. , (2001), pp872-873, Li-PS-based glass was synthesized with reference to the non-patent literature.

具体的には、アルゴン雰囲気下(露点−70℃)のグローブボックス内で、硫化リチウム(LiS、Aldrich社製、純度>99.98%)2.42g、五硫化二リン(P、Aldrich社製、純度>99%)3.90gをそれぞれ秤量し、メノウ製乳鉢に投入し、メノウ製乳棒を用いて、5分間混合した。なお、LiS及びPの混合比は、モル比でLiS:P=75:25とした。
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを66個投入し、上記硫化リチウムと五硫化二リンの混合物全量を投入し、アルゴン雰囲気下で容器を密閉した。フリッチュ社製の遊星ボールミルP−7(商品名)にこの容器をセットし、温度25℃、回転数510rpmで20時間メカニカルミリングを行い、黄色粉体の硫化物系無機固体電解質(Li−P−S系ガラス、LPS)6.20gを得た。イオン伝導度は0.28mS/cmであった。上記測定方法によるLi−P−S系ガラスの平均粒径は15μmであった。
Specifically, in a glove box under an argon atmosphere (dew point -70 ° C.), lithium sulfide (Li 2 S, Aldrich Corp., purity> 99.98%) 2.42 g, diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5. Aldrich, purity> 99%) 3.90 g was weighed, placed in an agate mortar, and mixed for 5 minutes using an agate mortar. The mixing ratio of Li 2 S and P 2 S 5 was Li 2 S: P 2 S 5 = 75: 25 in terms of molar ratio.
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 mixture of lithium sulfide and diphosphorus pentasulfide was put into the container, and the container was sealed under an argon atmosphere. This container was set on a planetary ball mill P-7 (trade name) manufactured by Frichchu, and mechanical milling was performed at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 510 rpm for 20 hours. S-based glass, LPS) 6.20 g was obtained. The ionic conductivity was 0.28 mS / cm. The average particle size of the Li-P-S-based glass by the above measuring method was 15 μm.

実施例1
得られたバインダー形成ポリマーを用いて、固体電解質組成物、全固体二次電池用電極シート及び全固体二次電池をそれぞれ製造して、全固体二次電池用電極シート及び全固体二次電池について下記特性を評価した。その結果を表5に示す。
Example 1
Using the obtained binder-forming polymer, a solid electrolyte composition, an all-solid-state secondary battery electrode sheet, and an all-solid-state secondary battery are manufactured, respectively, for an all-solid-state secondary battery electrode sheet and an all-solid-state secondary battery. The following characteristics were evaluated. The results are shown in Table 5.

<固体電解質組成物の調製>
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、上記合成例7で合成したLi−P−S系ガラス4.85g、表3に示す繊維状バインダー(粒子状バインダーCF−2の場合は固形分質量に換算)0.15g、及び分散媒としてヘプタンを8.0g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(商品名)にセットし、温度25℃、回転数250rpmで60分間混合を続けて、固体電解質組成物S−1〜S−3をそれぞれ調製した。
なお、固体電解質組成物S−3は比較のため固体電解質組成物である。
<Preparation of solid electrolyte composition>
180 zirconia beads having a diameter of 5 mm were put into a zirconia 45 mL container (manufactured by Fritsch), 4.85 g of Li-PS-based glass synthesized in the above synthesis example 7, and a fibrous binder (particulate) shown in Table 3. In the case of the binder CF-2, 0.15 g (converted to solid content mass) and 8.0 g of heptane as a dispersion medium were added. After that, this container was set in a planetary ball mill P-7 (trade name) manufactured by Fritsch, and mixing was continued for 60 minutes at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 250 rpm to prepare the solid electrolyte compositions S-1 to S-3, respectively. Prepared.
The solid electrolyte composition S-3 is a solid electrolyte composition for comparison.

Figure 0006969004
Figure 0006969004

<全固体二次電池用電極シート(全固体二次電池用負極シート)の作製>
(負極用組成物a−1の調製)
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、合成例7で合成したLi−P−S系ガラスを4.6g、及び、分散媒としてヘプタン12.3g(総量)を投入した。フリッチュ社製遊星ボールミルP−7(商品名)にこの容器をセットし、25℃で、回転数200pmで30分間攪拌した。その後、この容器に、負極活物質としてSi(アルドリッチ社製)を4.6g、導電助剤としてアセチレンブラック(AB)を0.5g、繊維状バインダーF−1を0.3g投入し、遊星ボールミルP−7に容器をセットし、温度25℃、回転数200rpmで30分間混合を続け、負極用組成物a−1を調製した。
(負極用組成物a−2〜a−24の調製)
負極用組成物a−1の調製において、無機固体電解質、負極活物質、繊維状バインダー及び導電助剤の種類及び使用量を表4に示すように変更したこと以外は、負極用組成物a−1の調製と同様にして、負極用組成物a−2〜a−24をそれぞれ調製した。
負極用組成物a−22及びa−23の調製においては、負極活物質として、黒鉛及びSiの2種を、それぞれ、2.3gずつ用いた。
なお、負極用組成物a−17〜a−21及びa−24は比較のための負極組成物である。
<Manufacturing of electrode sheet for all-solid-state secondary battery (negative electrode sheet for all-solid-state secondary battery)>
(Preparation of composition a-1 for negative electrode)
180 zirconia beads having a diameter of 5 mm were placed in a 45 mL container made of zirconia (manufactured by Fritsch), 4.6 g of Li-PS-based glass synthesized in Synthesis Example 7 and 12.3 g of heptane as a dispersion medium (made by Fritsch). Total amount) was put in. This container was set on a planetary ball mill P-7 (trade name) manufactured by Fritsch, and stirred at 25 ° C. at a rotation speed of 200 pm for 30 minutes. After that, 4.6 g of Si (manufactured by Aldrich) as a negative electrode active material, 0.5 g of acetylene black (AB) as a conductive auxiliary agent, and 0.3 g of a fibrous binder F-1 were put into this container, and a planetary ball mill was added. A container was set in P-7, and mixing was continued for 30 minutes at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 200 rpm to prepare a negative electrode composition a-1.
(Preparation of Compositions a-2 to a-24 for Negative Electrodes)
In the preparation of the negative electrode composition a-1, the negative electrode composition a-, except that the types and amounts of the inorganic solid electrolyte, the negative electrode active material, the fibrous binder and the conductive auxiliary agent were changed as shown in Table 4. The negative electrode compositions a-2 to a-24 were prepared in the same manner as in the preparation of 1.
In the preparation of the negative electrode compositions a-22 and a-23, 2.3 g each of graphite and Si was used as the negative electrode active material.
The negative electrode compositions a-17 to a-21 and a-24 are negative electrode compositions for comparison.

(全固体二次電池用負極シートA−1〜A−24の作製)
上記で調製した負極用組成物を、負極集電体として厚み15μmのステンレス鋼(SUS)箔に、ベーカー式アプリケーター(商品名:SA−201、テスター産業社製)により、表4に示す目付量となるように、塗布し、80℃で1時間加熱し、更に110℃で1時間加熱して、負極用組成物を乾燥した。その後、ヒートプレス機を用いて、乾燥させた負極用組成物(塗布乾燥層)を120℃で加熱しながら加圧(20MPa、1分間)して、負極活物質層とSUS箔との積層構造を有する全固体二次電池用負極シートA−1〜A−24をそれぞれ作製した。
なお、全固体二次電池用負極シートA−17〜A−21及びA−24は比較のため負極シートである。
(Manufacture of negative electrode sheets A-1 to A-24 for all-solid-state secondary batteries)
The negative electrode composition prepared above was applied to a stainless steel (SUS) foil having a thickness of 15 μm as a negative electrode current collector, and a baker-type applicator (trade name: SA-201, manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.) was used to form the amount shown in Table 4. The negative electrode composition was dried by applying the mixture, heating at 80 ° C. for 1 hour, and further heating at 110 ° C. for 1 hour. Then, using a heat press machine, the dried composition for the negative electrode (coating and drying layer) is pressurized (20 MPa, 1 minute) while heating at 120 ° C. to form a laminated structure of the negative electrode active material layer and the SUS foil. Negative electrode sheets A-1 to A-24 for all-solid-state secondary batteries were prepared.
The negative electrode sheets A-17 to A-21 and A-24 for all-solid-state secondary batteries are negative electrode sheets for comparison.

<全固体二次電池用電極シート(全固体二次電池用正極シート)の作製>
(正極用組成物c−1の調製)
ジルコニア製45mL容器(フリッチュ社製)に、直径5mmのジルコニアビーズを180個投入し、合成例7で合成したLi−P−S系ガラスを1.7g、及び、分散媒としてヘプタン12.3g(総量)を投入した。フリッチュ社製遊星ボールミルP−7(商品名)にこの容器をセットし、25℃で、回転数200pmで30分間攪拌した。その後、この容器に、正極活物質としてLiNi1/3Co1/3Mn1/3(NMC、アルドリッチ社製)を8.0g、導電助剤としてアセチレンブラック(AB)を0.2g、繊維状バインダーF−2を0.1g投入し、遊星ボールミルP−7に容器をセットし、温度25℃、回転数200rpmで30分間混合を続け、正極用組成物c−1を調製した。
(負極用組成物c−2〜c−5の調製)
負極用組成物c−1の調製において、正極活物質及び繊維状バインダーの種類を表4に示すように変更したこと以外は、正極用組成物c−1の調製と同様にして、正極用組成物c−2〜c−5をそれぞれ調製した。
なお、正極用組成物c−5は比較のための負極組成物である。
<Manufacturing of electrode sheet for all-solid-state secondary battery (positive electrode sheet for all-solid-state secondary battery)>
(Preparation of composition c-1 for positive electrode)
180 zirconia beads having a diameter of 5 mm were placed in a 45 mL container made of zirconia (manufactured by Fritsch), 1.7 g of Li-PS-based glass synthesized in Synthesis Example 7 and 12.3 g of heptane as a dispersion medium (). Total amount) was put in. This container was set on a planetary ball mill P-7 (trade name) manufactured by Fritsch, and stirred at 25 ° C. at a rotation speed of 200 pm for 30 minutes. Then, in this container, 8.0 g of LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (NMC, manufactured by Aldrich) as the positive electrode active material and 0.2 g of acetylene black (AB) as the conductive auxiliary agent were added. 0.1 g of the fibrous binder F-2 was added, a container was set in the planetary ball mill P-7, and mixing was continued for 30 minutes at a temperature of 25 ° C. and a rotation speed of 200 rpm to prepare a positive electrode composition c-1.
(Preparation of Negative Electrode Compositions c-2 to c-5)
In the preparation of the negative electrode composition c-1, the composition for the positive electrode is the same as the preparation of the positive electrode composition c-1, except that the types of the positive electrode active material and the fibrous binder are changed as shown in Table 4. Objects c-2 to c-5 were prepared respectively.
The positive electrode composition c-5 is a negative electrode composition for comparison.

(全固体二次電池用正極シートC−1〜C−5の作製)
上記で調製した正極用組成物を、集電体として厚み20μmのアルミニウム箔(正極集電体)に、ベーカー式アプリケーター(商品名:SA−201、テスター産業社製)により、表4に示す目付量となるように、塗布し、80℃で1時間加熱し、更に110℃で1時間加熱して、正極用組成物を乾燥した。その後、ヒートプレス機を用いて、乾燥させた正極用組成物(塗布乾燥層)を120℃で加熱しながら加圧(20MPa、1分間)して、正極活物質層とアルミニウム箔との積層構造を有する全固体二次電池用正極シートC−1〜C−5をそれぞれ作製した。
なお、全固体二次電池用正極シートC−5は比較のため正極シートである。
(Manufacturing of positive electrode sheets C-1 to C-5 for all-solid-state secondary batteries)
The positive electrode composition prepared above is applied to an aluminum foil (positive electrode current collector) having a thickness of 20 μm as a current collector with a baker-type applicator (trade name: SA-201, manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd.). The composition was applied in an amount, heated at 80 ° C. for 1 hour, and further heated at 110 ° C. for 1 hour to dry the positive electrode composition. Then, using a heat press machine, the dried positive electrode composition (coated dry layer) is pressurized (20 MPa, 1 minute) while being heated at 120 ° C. to form a laminated structure of the positive electrode active material layer and the aluminum foil. C-1 to C-5 positive electrode sheets for all-solid-state secondary batteries were prepared.
The positive electrode sheet C-5 for an all-solid-state secondary battery is a positive electrode sheet for comparison.

Figure 0006969004
Figure 0006969004

<表の略号>
Si:シリコン
Sn:スズ
SiO:一酸化ケイ素
C:黒鉛
NMC:LiNi1/3Co1/3Mn1/3
LCO:LiCoO
L−P−S:合成例7で合成した硫化物系無機固体電解質(Li−P−S系ガラス)
LLZ:LiLaZr12
AB:アセチレンブラック
PTFE:ポリテトラフルオロエチレン(アルドリッチ社製)
<Table abbreviation>
Si: Silicon Sn: Tin SiO: Silicon monoxide C: Graphite NMC: LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2
LCO: LiCoO 2
L-P-S: Sulfide-based inorganic solid electrolyte (Li-P-S-based glass) synthesized in Synthesis Example 7.
LLZ: Li 7 La 3 Zr 2 O 12
AB: Acetylene Black PTFE: Polytetrafluoroethylene (manufactured by Aldrich)

<全固体二次電池の製造>
(電極シートの準備)
下記の屈曲試験を行った電極シートを用いて全固体二次電池を製造した。
屈曲試験は、作製した各全固体二次電池用負極シート及び各全固体二次電池用正極シートそれぞれについて、後述する<評価1:全固体二次電池用負極シートの膜強度試験>において、直径10mmのマンドレルを用いて3回繰り返して屈曲させたこと以外は、<評価1:全固体二次電池用負極シートの膜強度試験>と同様にして、行った。
<Manufacturing of all-solid-state secondary batteries>
(Preparation of electrode sheet)
An all-solid-state secondary battery was manufactured using the electrode sheet subjected to the following bending test.
In the bending test, the diameter of each of the manufactured negative electrode sheet for all-solid-state secondary battery and the positive electrode sheet for each all-solid-state secondary battery is described in <Evaluation 1: Film strength test of negative electrode sheet for all-solid-state secondary battery> described later. It was carried out in the same manner as in <Evaluation 1: Film strength test of negative electrode sheet for all-solid-state secondary battery> except that it was repeatedly bent three times using a 10 mm mandrel.

(全固体二次電池の製造)
上記屈曲試験を行った各全固体二次電池用負極シートの負極活物質層上に、上記で調製した固体電解質組成物S−1を、表5に示す目付量となるように、アプリケーターにより塗布し、80℃で1時間加熱後、更に110℃で6時間乾燥させた。負極活物質層上に塗布乾燥層を形成したシートを、ヒートプレス機を用いて、加熱(120℃)しながら加圧(30MPa、1分間)して、固体電解質層と負極活物質層とステンレス箔とをこの順で積層した構造を有するシートを作製して、直径15mmの円板状に切り出した(円盤状負極シートという。)。
上記屈曲試験を行った表5に示す全固体二次電池用正極シートを直径13mmの円板状に切り出した。こうして得た円盤状正極シートの正極活物質層と、円盤状シートの固体電解質層が向かい合うように、円盤状負極シートと円盤状正極シートとを配置(積層)した後に、ヒートプレス機を用いて、加熱(120℃)しながら加圧(40MPa、1分間)した。こうして、図1に示す積層構成、すなわちアルミニウム箔と正極活物質層と固体電解質層と負極活物質層とSUS箔とをこの順で積層した構造を有する全固体二次電池用積層体を作製した。各層の層厚を表5に示す。
このようにして作製した全固体二次電池用積層体12を、図2に示すように、スペーサーとワッシャー(図2において図示せず)を組み込んだステンレス製の2032型コインケース11に入れ、2032型コインケース11をかしめることで、No.101〜123及びc01〜c06の全固体二次電池13を作製した。
(Manufacturing of all-solid-state secondary batteries)
The solid electrolyte composition S-1 prepared above is applied on the negative electrode active material layer of each negative electrode sheet for an all-solid-state secondary battery subjected to the above bending test by an applicator so as to have the amount shown in Table 5. Then, it was heated at 80 ° C. for 1 hour and then dried at 110 ° C. for 6 hours. The sheet having the coated dry layer formed on the negative electrode active material layer is pressurized (30 MPa, 1 minute) while heating (120 ° C.) using a heat press machine to obtain a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and stainless steel. A sheet having a structure in which foils were laminated in this order was produced and cut into a disk shape having a diameter of 15 mm (referred to as a disk-shaped negative electrode sheet).
The positive electrode sheet for an all-solid-state secondary battery shown in Table 5 in which the bending test was performed was cut out in the shape of a disk having a diameter of 13 mm. After arranging (laminating) the disk-shaped negative electrode sheet and the disk-shaped positive electrode sheet so that the positive electrode active material layer of the disk-shaped positive electrode sheet and the solid electrolyte layer of the disk-shaped sheet face each other, a heat press machine is used. , Pressurized (40 MPa, 1 minute) while heating (120 ° C.). In this way, a laminated body for an all-solid-state secondary battery having a laminated structure shown in FIG. 1, that is, a structure in which an aluminum foil, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and a SUS foil are laminated in this order was produced. .. The layer thickness of each layer is shown in Table 5.
As shown in FIG. 2, the laminate 12 for an all-solid-state secondary battery thus produced is placed in a stainless steel 2032-inch coin case 11 incorporating a spacer and a washer (not shown in FIG. 2), and 2032. By crimping the type coin case 11, No. All-solid-state secondary batteries 13 of 101 to 123 and c01 to c06 were manufactured.

<評価1:全固体二次電池用負極シートの膜強度試験>
全固体二次電池用負極シートA−1〜A−24における負極活物質層の膜強度を、マンドレル試験機を用いた耐屈曲性試験(JIS K5600−5−1に準拠)により、評価した。その結果を表5の「膜強度」欄に示す。
具体的には、全固体二次電池用負極シートから、幅50mm、長さ100mmの短冊状に切り出した試験片を用いて、負極活物質層をマンドレルとは逆側(SUS箔をマンドレル側)、かつ試験片の幅方向がマンドレルの軸に平行となるようにセットし、マンドレルの外周面に沿って180°屈曲(1回)させた後、負極活物質層の表面にヒビ又は割れの有無を目視で観察した。この屈曲試験は、まず、直径32mmのマンドレルを用いて行い、ヒビ又は割れが発生していない場合、マンドレルの直径(mm)を、25、20、16、12、10、8、6、5、4、3、2と徐々に小さくしていき、最初にヒビ又は割れが発生したマンドレルの直径を記録した。
このヒビ又は割れ剥離が最初に発生したマンドレルの直径(欠陥発生径)が下記評価基準のいずれに含まれるかにより、評価した。本試験において、欠陥発生径が小さいほど固体粒子が強固に結着し、かつ負極活物質の屈曲に対してよく追従して膜強度が高いことを示し、評価基準C以上が合格レベルである。
−評価基準−
A:5mm以下
B:6mm又は8mm
C:10mm
D:12mm又は16mm
E:20mm又は25mm
F:32mm
<Evaluation 1: Film strength test of negative electrode sheet for all-solid-state secondary battery>
The film strength of the negative electrode active material layer in the negative electrode sheets A-1 to A-24 for all-solid-state secondary batteries was evaluated by a bending resistance test (based on JIS K5600-5-1) using a mandrel tester. The results are shown in the "Membrane Strength" column of Table 5.
Specifically, using a test piece cut out from a negative electrode sheet for an all-solid-state secondary battery into a strip shape having a width of 50 mm and a length of 100 mm, the negative electrode active material layer is placed on the opposite side of the mandrel (SUS foil is on the mandrel side). , And after setting the test piece so that the width direction is parallel to the axis of the mandrel and bending it 180 ° (once) along the outer peripheral surface of the mandrel, the presence or absence of cracks or cracks on the surface of the negative electrode active material layer. Was visually observed. This bending test is first performed using a mandrel with a diameter of 32 mm, and if no cracks or cracks have occurred, the diameter (mm) of the mandrel is 25, 20, 16, 12, 10, 8, 6, 5, The diameter was gradually reduced to 4, 3 and 2, and the diameter of the mandrel where the crack or crack first occurred was recorded.
The evaluation was made based on which of the following evaluation criteria included the diameter of the mandrel in which the crack or crack peeling first occurred (defect generation diameter). In this test, it is shown that the smaller the defect generation diameter, the stronger the solid particles are bound, and the better the film strength is, which follows the bending of the negative electrode active material, and the evaluation standard C or higher is the pass level.
-Evaluation criteria-
A: 5 mm or less B: 6 mm or 8 mm
C: 10 mm
D: 12 mm or 16 mm
E: 20 mm or 25 mm
F: 32 mm

全固体二次電池用正極シートC−1〜C−5の膜強度を、上記<評価1:全固体二次電池用負極シートの膜強度試験>と同様にして評価したところ、全固体二次電池用正極シートC−1〜C−4は評価Aであり、全固体二次電池用正極シートC−5は評価Eであった。 When the film strength of the positive electrode sheets C-1 to C-5 for the all-solid-state secondary battery was evaluated in the same manner as in the above <Evaluation 1: Film strength test of the negative electrode sheet for the all-solid-state secondary battery>, the all-solid-state secondary battery was evaluated. The positive electrode sheets C-1 to C-4 for batteries were evaluated as A, and the positive electrode sheets C-5 for all-solid-state secondary batteries were evaluated as E.

<評価2:全固体二次電池の電池性能試験(放電容量)>
上記で製造した全固体二次電池の放電容量を、充放電評価装置「TOSCAT−3000」(商品名、東洋システム社製)により、測定した。具体的には、全固体二次電池を電池電圧が4.2Vになるまで電流値0.2mAで充電した後、電池電圧が3.0Vになるまで電流値0.2mAで放電した。この充電1回と放電1回とを充放電を1サイクルとして、3サイクル繰り返して充放電した。3サイクル目の放電容量を求めた。この放電容量を、正極活物質層の表面積が100cm当たりに換算し、全固体二次電池の放電容量として、以下の評価基準のいずれに含まれるかにより、評価した。本試験において、評価基準C以上が合格レベルである。
−評価基準−
A:200mAh以上
B:160mAh以上、200mAh未満
C:100mAh以上、160mAh未満
D: 60mAh以上、100mAh未満
E: 60mAh未満
<Evaluation 2: Battery performance test (discharge capacity) of all-solid-state secondary battery>
The discharge capacity of the all-solid-state secondary battery manufactured above was measured by a charge / discharge evaluation device "TOSCAT-3000" (trade name, manufactured by Toyo System Co., Ltd.). Specifically, the all-solid-state secondary battery was charged with a current value of 0.2 mA until the battery voltage reached 4.2 V, and then discharged at a current value of 0.2 mA until the battery voltage reached 3.0 V. This one charge and one discharge were charged and discharged as one cycle, and charging and discharging were repeated for three cycles. The discharge capacity in the third cycle was determined. This discharge capacity was converted into a surface area of the positive electrode active material layer per 100 cm 2 , and evaluated according to which of the following evaluation criteria was included as the discharge capacity of the all-solid-state secondary battery. In this test, evaluation criteria C or higher is the passing level.
-Evaluation criteria-
A: 200mAh or more B: 160mAh or more, less than 200mAh C: 100mAh or more, less than 160mAh D: 60mAh or more, less than 100mAh E: less than 60mAh

<評価3:全固体二次電池の電池性能試験(放電容量密度)>
各全固体二次電池について、上記評価2で測定した放電容量(表面積100cm当たりの換算値)を、正極活物質層、固体電解質層及び負極活物質層の合計体積(両集電体の体積を除く)で除して、放電容量密度を算出した。本試験において、評価基準C以上が合格レベルである。
−評価基準−
A:180Ah/L以上
B:130Ah/L以上、180Ah/L未満
C: 90Ah/L以上、130Ah/L未満
D: 60Ah/L以上、 90Ah/L未満
E: 60Ah/L未満
<Evaluation 3: Battery performance test of all-solid-state secondary battery (discharge capacity density)>
For each all-solid secondary battery, the discharge capacity ( converted value per 100 cm 2 surface area) measured in the above evaluation 2 is the total volume of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer, and the negative electrode active material layer (volume of both current collectors). The discharge capacity density was calculated by dividing by). In this test, evaluation criteria C or higher is the passing level.
-Evaluation criteria-
A: 180Ah / L or more B: 130Ah / L or more, less than 180Ah / L C: 90Ah / L or more, less than 130Ah / L D: 60Ah / L or more, less than 90Ah / L E: less than 60Ah / L

<評価4:全固体二次電池の抵抗測定>
上記で製造した各全固体二次電池の抵抗を、充放電評価装置「TOSCAT−3000」(商品名、東洋システム社製)により、測定した。具体的には、全固体二次電池を電池電圧が4.2Vになるまで電流値0.2mAで充電した後、電池電圧が3.0Vになるまで電流値2.0mAで放電した。放電開始10秒後の電池電圧を読み取り、以下の評価基準のいずれに含まれるかにより、評価した。本試験において、電池電圧が高いほど、全固体二次電池の抵抗が小さいことを示し、評価基準C以上が合格レベルである。
−評価基準−
A:4.1V以上
B:4.0V以上、4.1V未満
C:3.8V以上、4.0V未満
D:3.6V以上、3.8V未満
E:3.6V未満
<Evaluation 4: Resistance measurement of all-solid-state secondary battery>
The resistance of each all-solid-state secondary battery manufactured above was measured by a charge / discharge evaluation device "TOSCAT-3000" (trade name, manufactured by Toyo System Co., Ltd.). Specifically, the all-solid-state secondary battery was charged with a current value of 0.2 mA until the battery voltage reached 4.2 V, and then discharged at a current value of 2.0 mA until the battery voltage reached 3.0 V. The battery voltage 10 seconds after the start of discharge was read and evaluated according to which of the following evaluation criteria was included. In this test, the higher the battery voltage, the smaller the resistance of the all-solid-state secondary battery, and the evaluation standard C or higher is the pass level.
-Evaluation criteria-
A: 4.1V or more B: 4.0V or more and less than 4.1V C: 3.8V or more and less than 4.0V D: 3.6V or more and less than 3.8V E: less than 3.6V

<評価5:全固体二次電池の電池寿命の評価>
各試料No.の全固体二次電池を10検体製造し、10検体の全固体二次電池について、充放電評価装置「TOSCAT−3000」(商品名、東洋システム社製)により、放電容量を測定して、電池寿命を評価した。具体的には、各全固体二次電池を、それぞれ、電池電圧が4.2Vになるまで電流値0.2mAで充電した後、電池電圧が3.0Vになるまで電流値2.0mAで放電した。この充電1回と放電1回とを充放電1サイクルとして、同じ条件で充放電を100サイクル繰返して行った。充放電5サイクル目の放電容量と充放電100サイクル目の放電容量とを次のようにして求めた。10検体の電池の内、性能の上下2検体を除く6検体の全固体二次電池における、5サイクル目と100サイクル目との放電容量の平均値をそれぞれ求めて、5サイクル目の平均放電容量に対する100サイクル目の平均放電容量の割合([100サイクル目の平均放電容量/5サイクル目の平均放電容量]×100(%))を算出した。この割合が以下の評価基準のいずれに含まれるかにより、評価した。本試験において、上記割合が高いほど、電池寿命が長く、充放電を複数回繰り返しても(長期の使用においても)初期の電池性能(放電容量及び放電容量密度)を維持できる。本試験において、評価基準C以上が合格レベルである。
−評価基準−
A:85%以上
B:75%以上、85%未満
C:65%以上、75%未満
D:55%以上、65%未満
E:55%未満
<Evaluation 5: Evaluation of battery life of all-solid-state secondary battery>
Each sample No. 10 samples of all-solid-state secondary batteries were manufactured, and the discharge capacity of 10 samples of all-solid-state secondary batteries was measured by the charge / discharge evaluation device "TOSCAT-3000" (trade name, manufactured by Toyo System Co., Ltd.). Life was evaluated. Specifically, each all-solid-state secondary battery is charged with a current value of 0.2 mA until the battery voltage reaches 4.2 V, and then discharged at a current value of 2.0 mA until the battery voltage reaches 3.0 V. bottom. This one charge and one discharge were set as one charge / discharge cycle, and charging / discharging was repeated for 100 cycles under the same conditions. The discharge capacity in the 5th charge / discharge cycle and the discharge capacity in the 100th charge / discharge cycle were obtained as follows. The average discharge capacity of the 5th cycle and the 100th cycle of the 6 samples of all-solid-state secondary batteries excluding the 2 samples above and below the performance of the 10 samples of batteries was calculated, respectively, and the average discharge capacity of the 5th cycle was obtained. The ratio of the average discharge capacity at the 100th cycle to the average discharge capacity at the 100th cycle ([average discharge capacity at the 100th cycle / average discharge capacity at the 5th cycle] × 100 (%)) was calculated. The evaluation was made according to which of the following evaluation criteria this ratio was included in. In this test, the higher the ratio, the longer the battery life, and the initial battery performance (discharge capacity and discharge capacity density) can be maintained even after repeated charging and discharging (even in long-term use). In this test, evaluation criteria C or higher is the passing level.
-Evaluation criteria-
A: 85% or more B: 75% or more, less than 85% C: 65% or more, less than 75% D: 55% or more, less than 65% E: less than 55%

Figure 0006969004
Figure 0006969004

表5に示す結果から次のことが分かる。
本発明で規定する繊維状バインダーを含有しない固体電解質組成物(電極用組成物)で形成した電極シートA−17〜A−21、A−24及びC−5は、いずれも、十分な膜強度を発揮しない。しかも、本発明で規定する繊維状バインダーを含有しない固体電解質組成物又は電極用組成物で形成した、正極活物質層、固体電解質層及び負極活物質層を備えた全固体二次電池c01〜c06は、いずれも、放電容量、放電容量密度及び抵抗が十分ではなく、電池寿命にも劣る。
これに対して、本発明で規定する繊維状バインダーを含有する固体電解質組成物(電極用組成物)で形成した電極シートA−1〜A−16、A−22及びA23並びにC−1〜C−4は、いずれも、十分な膜強度を示している。また、正極活物質層、固体電解質層及び負極活物質層の少なくとも1層を本発明で規定する繊維状バインダーを含有する固体電解質組成物又は電極用組成物で形成した全固体二次電池101〜123は、いずれも、放電容量、放電容量密度及び抵抗に優れ、長い電池寿命を示すものである。
このように、本発明で規定する繊維状バインダーを含有する固体電解質組成物は、全固体二次電池において、固体粒子間の界面抵抗の上昇を抑えて固体粒子を強固に結着させ、小さな抵抗を示し、かつ、充放電を繰り返しても優れた放電容量及び放電容量密度を維持できる。
The following can be seen from the results shown in Table 5.
The electrode sheets A-17 to A-21, A-24 and C-5 formed of the solid electrolyte composition (composition for electrodes) containing no fibrous binder specified in the present invention all have sufficient film strength. Does not show. Moreover, all-solid secondary batteries c01 to c06 provided with a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer and a negative electrode active material layer formed of a solid electrolyte composition or an electrode composition that does not contain the fibrous binder specified in the present invention. In each case, the discharge capacity, the discharge capacity density and the resistance are not sufficient, and the battery life is also inferior.
On the other hand, the electrode sheets A-1 to A-16, A-22 and A23 and C-1 to C formed of the solid electrolyte composition (composition for electrodes) containing the fibrous binder specified in the present invention. -4 indicates sufficient film strength. Further, an all-solid secondary battery 101- in which at least one layer of the positive electrode active material layer, the solid electrolyte layer and the negative electrode active material layer is formed of a solid electrolyte composition or an electrode composition containing the fibrous binder specified in the present invention. All of 123 are excellent in discharge capacity, discharge capacity density and resistance, and exhibit a long battery life.
As described above, the solid electrolyte composition containing the fibrous binder specified in the present invention suppresses an increase in interfacial resistance between solid particles in an all-solid secondary battery, firmly binds the solid particles, and has a small resistance. Moreover, excellent discharge capacity and discharge capacity density can be maintained even after repeated charging and discharging.

また、負極活物質としてSi、Sn又はSiOを用いた全固体二次電池106及び109〜112等は、いずれも、負極活物質層として黒鉛を用いた全固体二次電池116に比べて放電容量密度が増大している。しかも、これらの全固体二次電池は、負極活物質層の体積変化が大きくなるにもかかわらず、強固な膜強度と長い電池寿命を維持している。このように、本発明の好ましい態様によれば、体積変化が大きな負極活物質層に特有の問題(固体粒子の結着性及び電池寿命)を解決できる。これに対して、バインダーとして、フッ素樹脂を用いた全固体二次電池c06、粒子状バインダー若しくは溶液状バインダーを用いた全固体二次電池c02及びc05は、いずれも、固体粒子の結着性及び電池寿命に劣り、体積変化が大きな負極活物質層に特有の問題を解決しえないことがわかる。 Further, the all-solid-state secondary batteries 106 and 109 to 112 and the like using Si, Sn or SiO as the negative electrode active material all have a discharge capacity as compared with the all-solid-state secondary battery 116 using graphite as the negative electrode active material layer. The density is increasing. Moreover, these all-solid-state secondary batteries maintain strong film strength and long battery life even though the volume change of the negative electrode active material layer becomes large. As described above, according to the preferred embodiment of the present invention, it is possible to solve the problems (bonding property of solid particles and battery life) peculiar to the negative electrode active material layer having a large volume change. On the other hand, the all-solid-state secondary battery c06 using a fluororesin as the binder and the all-solid-state secondary batteries c02 and c05 using a particulate binder or a solution binder all have the binding property of solid particles and the binding property of solid particles. It can be seen that the problem peculiar to the negative electrode active material layer, which is inferior in battery life and has a large volume change, cannot be solved.

本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。 Although the present invention has been described with its embodiments, we do not intend to limit our invention in any detail of the description unless otherwise specified, and it is contrary to the spirit and scope of the invention shown in the appended claims. I think it should be broadly interpreted without any.

本願は、2018年8月13日に日本国で特許出願された特願2018−152285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。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-152285, which was filed in Japan on August 13, 2018, which is referred to herein and is described herein. Take in as a part.

1 負極集電体
2 負極活物質層
3 固体電解質層
4 正極活物質層
5 正極集電体
6 作動部位
10 全固体二次電池
11 2032型コインケース
12 全固体二次電池用積層体
13 全固体二次電池
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 10 All-solid secondary battery 11 2032 type coin case 12 All-solid secondary battery laminate 13 All-solid Secondary battery

Claims (12)

周期律表第一族若しくは第二族に属する金属のイオンの伝導性を有する無機固体電解質と、
下記特性(P1)及び(P2)を満たすポリマーからなるバインダーであって、下記特性(B1)〜(B3)を満たす繊維状のバインダーと、
分散媒と、を含む固体電解質組成物。
(P1)弾性率:0.1〜1,000MPa
(P2)弾性変形率:0.01〜10,000%
(B1)平均径D:0.001〜10μm
(B2)平均長さL:0.1μm〜1,000mm
(B3)平均径Dに対する平均長さLの比L/D:10〜100,000
Inorganic solid electrolytes with ionic conductivity of metals belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table
A binder made of a polymer satisfying the following properties (P1) and (P2), and a fibrous binder satisfying the following properties (B1) to (B3).
A solid electrolyte composition comprising a dispersion medium.
(P1) Elastic modulus: 0.1 to 1,000 MPa
(P2) Elastic deformation rate: 0.01 to 10,000%
(B1) Average diameter D: 0.001 to 10 μm
(B2) Average length L: 0.1 μm to 1,000 mm
(B3) Ratio of average length L to average diameter D L / D: 10 to 100,000
前記ポリマーが、炭素数5以上の脂肪族炭化水素基を含む構成成分を少なくとも一つ有する請求項1に記載の固体電解質組成物。 The solid electrolyte composition according to claim 1, wherein the polymer has at least one component containing an aliphatic hydrocarbon group having 5 or more carbon atoms. 前記ポリマーが、下記官能基群(a)から選ばれる少なくとも1つの官能基を有する請求項1又は2に記載の固体電解質組成物。
官能基群(a)
酸性官能基、塩基性官能基、ヒドロキシ基、シアノ基、アルコキシシリル基、アリール基、ヘテロアリール基、3環以上が縮環した脂肪族炭化水素環基
The solid electrolyte composition according to claim 1 or 2, wherein the polymer has at least one functional group selected from the following functional group group (a).
Functional group (a)
Acidic functional group, basic functional group, hydroxy group, cyano group, alkoxysilyl group, aryl group, heteroaryl group, aliphatic hydrocarbon ring group having 3 or more rings condensed.
前記ポリマーが、下記式(1−1)〜(1−6)のいずれかで表される構成成分を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体電解質組成物。
Figure 0006969004
式中、R及びRは、水素原子;アルキル基;ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレンオキシド鎖、ポリカーボネート鎖若しくはポリエステル鎖を含有する質量平均分子量が50以上200,000以下の置換基;アルコール性水酸基、フェノール性水酸基、スルファニル基、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基、ニトリル基、アミノ基、双性イオン含有基、若しくは、ヒドロキシ基若しくはアルコキシド基を有する金属化合物からなる基を有する1価の置換基;又は;炭素−炭素不飽和基を有する置換基を示す。
は、炭化水素鎖;ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレンオキシド鎖、ポリカーボネート鎖若しくはポリエステル鎖を含有する質量平均分子量が50以上200,000以下の連結基;アルコール性水酸基、フェノール性水酸基、スルファニル基、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基、ニトリル基、アミノ基、双性イオン含有基、若しくは、ヒドロキシ基若しくはアルコキシド基を有する金属化合物からなる基を有する連結基;又は;炭素−炭素不飽和基を有する連結基を示す。
は芳香族若しくは脂肪族の連結基を示す。
The solid electrolyte composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the polymer has a constituent component represented by any of the following formulas (1-1) to (1-6).
Figure 0006969004
In the formula, R 1 and R 2 are hydrogen atoms; an alkyl group; a substituent containing a polyethylene oxide chain, a polypropylene oxide chain, a polycarbonate chain or a polyester chain and having a mass average molecular weight of 50 or more and 200,000 or less; an alcoholic hydroxyl group. A monovalent substitution having a phenolic hydroxyl group, a sulfanyl group, a carboxy group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a nitrile group, an amino group, a twin ion-containing group, or a group consisting of a metal compound having a hydroxy group or an alkoxide group. Group; or; Indicates a substituent having a carbon-carbon unsaturated group.
R 3 is a hydrocarbon chain; a linking group containing a polyethylene oxide chain, a polypropylene oxide chain, a polycarbonate chain or a polyester chain and having a mass average molecular weight of 50 or more and 200,000 or less; an alcoholic hydroxyl group, a phenolic hydroxyl group, a sulfanyl group, a carboxy group. A linking group having a group consisting of a group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a nitrile group, an amino group, a twin ion-containing group, or a metal compound having a hydroxy group or an alkoxide group; or; a carbon-carbon unsaturated group. The linking group having is shown.
R 4 represents an aromatic or aliphatic linking group.
活物質を含有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体電解質組成物。 The solid electrolyte composition according to any one of claims 1 to 4, which contains an active material. 前記活物質が、リチウムと合金化可能な活物質である請求項5に記載の固体電解質組成物。 The solid electrolyte composition according to claim 5, wherein the active material is an active material that can be alloyed with lithium. 前記ポリマーのガラス転移温度が、−120〜80℃である請求項1〜6のいずれか1項に記載の固体電解質組成物。 The solid electrolyte composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the polymer has a glass transition temperature of −120 to 80 ° C. 前記無機固体電解質が、硫化物系固体電解質である請求項1〜7のいずれか1項に記載の固体電解質組成物。 The solid electrolyte composition according to any one of claims 1 to 7, wherein the inorganic solid electrolyte is a sulfide-based solid electrolyte. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の固体電解質組成物で構成した層を有する固体電解質含有シート。 A solid electrolyte-containing sheet having a layer composed of the solid electrolyte composition according to any one of claims 1 to 8. 請求項5又は6に記載の固体電解質組成物で構成した活物質層を有する全固体二次電池用電極シート。 An electrode sheet for an all-solid-state secondary battery having an active material layer composed of the solid electrolyte composition according to claim 5 or 6. 正極活物質層と固体電解質層と負極活物質層とをこの順で具備する全固体二次電池であって、
前記正極活物質層、前記負極活物質層及び前記固体電解質層の少なくとも1つの層が、請求項1〜8のいずれか1項に記載の固体電解質組成物で構成した層である、全固体二次電池。
An all-solid-state secondary battery including a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, and a negative electrode active material layer in this order.
The all-solid-state rechargeable battery is a layer in which at least one of the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, and the solid electrolyte layer is composed of the solid electrolyte composition according to any one of claims 1 to 8. Next battery.
前記負極活物質層が、請求項5又は6に記載の固体電解質組成物で構成した層である請求項11に記載の全固体二次電池。 The all-solid-state secondary battery according to claim 11, wherein the negative electrode active material layer is a layer composed of the solid electrolyte composition according to claim 5 or 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4122962A4 (en) * 2020-03-17 2023-08-23 ENEOS Materials Corporation Binder composition for all-solid-state secondary batteries, slurry for all-solid-state secondary batteries, solid electrolyte sheet for all-solid-state secondary batteries, method for producing said solid electrolyte sheet for all-solid-state secondary batteries, all-solid-state secondary battery, and method for producing said all-solid-state secondary battery
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WO2021250437A1 (en) * 2020-06-12 2021-12-16 日産自動車株式会社 Secondary battery
JPWO2022050252A1 (en) * 2020-09-01 2022-03-10
JPWO2022168409A1 (en) * 2021-02-08 2022-08-11
WO2022220186A1 (en) * 2021-04-15 2022-10-20 旭化成株式会社 Solid electrolyte support and solid electrolyte sheet including same
CN114094166B (en) * 2021-11-19 2023-12-12 北京胜能能源科技有限公司 Non-aqueous electrolyte of lithium ion battery and lithium ion battery
CN114221027A (en) * 2021-12-09 2022-03-22 北京胜能能源科技有限公司 Composite solid electrolyte membrane, preparation method thereof and lithium ion battery
WO2023223066A1 (en) * 2022-05-19 2023-11-23 日産自動車株式会社 Secondary battery
CN116948128B (en) * 2023-09-20 2024-02-23 宁德时代新能源科技股份有限公司 Graft polymer, preparation method, positive electrode plate, secondary battery and electricity utilization device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012089420A (en) * 2010-10-21 2012-05-10 Toyota Motor Corp Ion conductor for battery
JP6059743B2 (en) * 2014-02-17 2017-01-11 富士フイルム株式会社 Solid electrolyte composition, battery electrode sheet and all-solid secondary battery using the same, and method for producing the same
WO2016199805A1 (en) * 2015-06-08 2016-12-15 富士フイルム株式会社 Solid electrolyte composition, electrode sheet for all-solid-state secondary batteries, all-solid-state secondary battery, method for producing electrode sheet for all-solid-state secondary batteries, and method for producing all-solid-state secondary battery

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