JP7021533B2 - 電解質前駆体溶液の製造方法および電極複合体の製造方法 - Google Patents
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Description
これによれば、活物質粒子と電解質との間に硫酸基を確実に存在させて、イオン伝導率を向上させることができる。
これによれば、陰イオン界面活性剤にリチウムを含ませることによって、活物質としてのリチウムを増やし、リチウムイオンのイオン伝導率をさらに向上させることができる。
これによれば、炭素数が4以上の疎水基、またはフッ素化アルキル基を含むと疎水性を示すため、界面活性剤としての機能を示すようになり、この陰イオン界面活性剤が、活物質粒子の表面に硫酸基を向けて配向することにより、疎水性を示す電解質前駆体溶液の濡れ性を改善することができる。
この方法によれば、活物質部の空隙に対する電解質の充填割合を向上させて、内部抵抗を低減し、単位体積当たりの電気容量、すなわちエネルギー密度を向上させた電極複合体を製造することができる。
この方法によれば、焼成後に得られる電解質は、イオン伝導方向が制約される結晶質の第1電解質部と、イオン伝導方向が制約され難い非晶質の第2電解質部とを含むことから、結晶質の第1電解質部のみである場合に比べて、高いイオン伝導率を実現できる。
この方法によれば、活物質部の空隙にさらに第3電解質部が形成されることから、活物質粒子と電解質との間のイオン伝導路(イオン伝導パス)がさらに増えてより高いイオン伝導率を実現できる。
Li7-xLa3(Zr2-xAx)O12・・・・(1)
0.05≦x≦0.6、金属AはNb、Ta、Sbの中から少なくとも1種選択される。
この構成によれば、結晶半径が78pm以上の金属Aは、第1電解質部のZrのサイトの一部を置換していることから、第1電解質部と第2電解質部との間で金属Aに係る濃度勾配が生ずる。つまり、第1電解質部と第2電解質部とが接する界面では、金属Aの濃度勾配により界面が明確になり難い。すなわち、第1電解質部と第2電解質部とにおけるリチウムイオンの伝導が容易となり、活物質部と高いイオン伝導率を有する電解質とが複合化された電極複合体を提供することができる。
この構成によれば、活物質部の空隙に、第1電解質部及び第2電解質部に加えて第3電解質部を含む電解質を含むことによってイオン伝導パスが増え、さらにイオン伝導率を向上させた電極複合体を実現できる。また、第3電解質部は、第1電解質部及び第2電解質部よりも低融点であることから、第3電解質部を構成する電解質材料を溶融させて活物質部の空隙に充填することが可能となる。つまり、第3電解質部の活物質部への充填にあたり、第1電解質部や第2電解質部の熱による組成変化を防ぐことができる。
本適用例よれば、電極複合体は、活物質部と電解質とが複合化され、高いエネルギー密度及びイオン伝導率を有していることから、充放電特性に優れ、大容量の電池を提供することができる。
この構成によれば、負極を金属リチウムまたはリチウムを含む合金により構成することで、他の活物質で負極を構成した場合に比べて、リチウム供給源が増えてより大容量の電池を実現できる。また、電極複合体の他方の面と負極との間に耐リチウム還元層を備えることで、充放電によって負極側にリチウムのデンドライトが成長することを耐リチウム還元層により防ぐことができる。つまり、リチウムのデンドライトの成長に起因して正極として機能する電極複合体と負極とが短絡することを防ぐことができる。
本適用例によれば、充放電特性に優れ、大容量な電池を備えていることから、長期間に亘る繰り返しの使用に耐え得る電子機器を提供することができる。
<電池>
まず、本実施形態の電池について、リチウム電池を例に挙げて、図1~図3を参照して説明する。図1は第1実施形態のリチウム電池の構成を示す概略斜視図、図2は第1実施形態のリチウム電池の構造を示す概略断面図、図3は第1実施形態の電極複合体中の活物質部、第1電解質部、第2電解質部、第3電解質部を示す拡大図である。
また、非晶質の第3電解質部23は、活物質粒子11a、第1電解質部21、第2電解質部22を構成する材料よりも低融点な材料が選ばれて用いられている。
図3は、電極複合体10を薄くスライスした試料を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した様子を模式的に示した図である。図3に示すように、電極複合体10は、活物質部11を構成する複数の活物質粒子11aを含み、活物質粒子11aの粒子間には電解質20が充填されている。活物質粒子11a及び電解質20の第1電解質部21は、いずれも粒子状であって、活物質粒子11aの粒子径よりも第1電解質部21の粒子径のほうが圧倒的に小さい。第1電解質部21は、活物質粒子11aの表面に接して、活物質粒子11aの粒子間に存在している。また、活物質粒子11aの粒子間の隙間を埋めて、活物質粒子11a及び第1電解質部21と接するように非晶質の第2電解質部22及び第3電解質部23が存在している。活物質粒子11aの粒子間の隙間は、電解質20によってすべて埋められていることが好ましいが、実際には、一部に空間11sを含む状態となっている。
a={1-w/(v・ρ)}×100 ・・・(1)
電解質20の充填率は、充填後の質量から充填前の質量を差し引いた値を電解質20の密度で除することで求めることができる。
電極複合体10に含まれる電解質20(第1電解質部21、第2電解質部22、第3電解質部23)及び電解質層24は固体電解質であって、酸化物、硫化物、ハロゲン化物、窒化物、水素化物、ホウ素化物などの金属化合物からなる結晶質または非晶質を用いることができる。
0.05≦x≦0.6、金属Aは原子の結晶半径が78pm以上であって、Nb、Ta、Sbの中から少なくとも1種選択される。以降、上記式(2)で示されるリチウム複合金属酸化物を略してLLZrAOと表記する。例えば、LLZrNbO(x=0.3)の総イオン伝導率は、1.6×10-4[S/cm](粒子内バルクのイオン伝導率は、6.2×10-4[S/cm]、粒界のイオン伝導率は、2.2×10-4[S/cm])である。
負極30として用いることができる負極活物質としては、Nb2O5、V2O5、TiO2、In2O3、ZnO、SnO2、NiO、ITO(Indium Tin Oxide)、AZO(Al-doped Zinc Oxide)、FTO(F-doped Tin Oxide)、TiO2のアナターゼ相、Li4Ti5O12、Li2Ti3O7などのリチウム複合金属酸化物、Li、Si、Sn、Si-Mn、Si-Co、Si-Ni、In、Auなどの金属及びこれらの金属を含む合金、炭素材料、炭素材料の層間にリチウムイオンが挿入された物質などを挙げることができる。小型で薄型なリチウム電池100における放電容量を考慮すると、負極30は、金属Liあるいはリチウム合金を形成する単体金属及び合金であることが好ましい。合金としてはリチウムを吸蔵・放出可能であれば特に制限されないが、13族及び14族の炭素を除く金属や半金属元素を含むものであることが好ましく、より好ましくはアルミニウム、ケイ素及びスズの単体金属及びこれら原子を含む合金又は化合物である。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。合金としては、Li-Al、Li-Ni、Li-Si、Li-Sn、Li-Sn-Niなどのリチウム合金、Si-Znなどのシリコン合金、Sn-Mn、Sn-Co、Sn-Ni、Sn-Cu、Sn-Laなどのスズ合金、Cu2Sb、La3Ni2Sn7などを例示することができる。
集電体41,42は、例えば、銅(Cu)、マグネシウム(Mg)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)、ゲルマニウム(Ge)、インジウム(In)、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、及びパラジウム(Pd)の金属群から選ばれる1種の金属(金属単体)や、該金属群から選ばれる2種以上の金属からなる合金などが用いられている。
次に、本実施形態のリチウム電池100の製造方法は、電極複合体10の製造方法に特徴を有している。したがって、電極複合体10の製造方法について、図4~図10を参照して説明する。図4は第1実施形態のリチウム電池における電極複合体の製造方法を示すフローチャート、図5は電解質前駆体溶液に含まれる陰イオン界面活性剤の状態を示す模式図である。図6~図10は電極複合体の製造方法における工程を示す概略図である。
炭素数が4以上の疎水基Rの具体例としては、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、もしくはn-オクタデシル基などの直鎖のアルキル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、iso-アミル基、tert-アミル基、もしくは2-エチルヘキシル基などの分枝鎖のアルキル基、または2-フルオロエチル基、もしくは2,2,2-トリフルオロエチル基などのフッ素化アルキル基が挙げられる。
実施例1の電解質前駆体溶液は、結晶質の第1電解質部21を構成する金属化合物がLi6.7La3Zr1.7Nb0.3O12(LLZrNbO)で示される電解質前駆体溶液であって、陰イオン界面活性剤としてのドデシル硫酸リチウム(LDS)を臨界ミセル濃度(CMC)の5倍の濃度で含む陰イオン界面活性剤溶液を、前記金属化合物を含む溶液と混合することにより調製されたものである。以下、用いられる金属化合物溶液の調製と、電解質前駆体溶液の調製について説明する。
スターラーバーを入れた20mL(ミリリットル)のパイレックス(商標)製試薬ビンに、リチウム源としての硝酸リチウム,3N5(関東化学社製)を0.6895g、及び溶媒としての2-n-ブトキシエタノール(関東化学社製)を9.3105g秤量し、300rpmのスターラー回転数、及び170℃に温調したスターラー機能付きホットプレート上に置く。硝酸リチウムが完全溶解するまで、30分間、加熱撹拌を行う。その後、室温まで徐冷し、1mol/kg濃度の硝酸リチウム/2-n-ブトキシエタノール溶液とする。
スターラーバーを入れた20mLのパイレックス(商標)製試薬ビンに、ランタン源としての硝酸ランタン・六水和物4N(関東化学社製)を4.3301g、及び溶媒としての2-n-ブトキシエタノール(関東化学社製)を5.6699g秤量し、300rpmのスターラー回転数、及び140℃に温調したスターラー機能付きホットプレート上に置く。硝酸ランタン・六水和物が完全溶解するまで、30分間、加熱撹拌を行う。その後、室温まで徐冷し、1mol/kg濃度の硝酸ランタン・六水和物/2-n-ブトキシエタノール溶液とする。
スターラーバーを入れた20mLのパイレックス(商標)製試薬ビンに、ジルコニウム源としてのジルコニウムテトラブトキシド80質量%ブタノール溶液(Gelest社製)を4.7960g、及び溶媒としての2-n-ブトキシエタノール(関東化学製)を5.2040g秤量し、300rpmのスターラー回転数のスターラー上に置く。ジルコニウムテトラブトキシド80質量%ブタノール溶液と2-n-ブトキシエタノールとが完全に混合する迄、10分間撹拌する。撹拌が終了したら、これを1mol/kg濃度のジルコニウムテトラブトキシド/2-n-ブトキシエタノール溶液とする。
スターラーバーを入れた20mLのパイレックス(商標)製試薬ビンに、ニオブ源としてのニオブペンタエトキシド(高純度化学研究所社製)を3.1821g、及び溶媒としての2-n-ブトキシエタノール(関東化学製)を6.8179g秤量し、300rpmのスターラー回転数のスターラー上に置く。ニオブペンタエトキシドと2-n-ブトキシエタノールが完全に混合する迄、10分間撹拌する。撹拌が終了したら、これを1mol/kg濃度のニオブペンタエトキシド/2-n-ブトキシエタノール溶液とする。
スターラーバーを入れた20mLのパイレックス(商標)製試薬ビンに、陰イオン界面活性剤としてのドデシル硫酸リチウム(LDS)(ACROS ORGANICS社製)を0.0409g、及び溶媒としてのエタノールを9.9591g秤量し、300rpmのスターラー回転数、及び165℃に温調したスターラー機能付きホットプレート上に置く。LDSが完全溶解するまで、30分間、加熱撹拌を行う。その後、室温まで徐冷し、15mmol/kg濃度のLDS/エタノール溶液とする。
スターラーバーを入れた20mLのパイレックス(商標)製試薬ビンに、1mol/kg濃度の硝酸リチウム/2-n-ブトキシエタノール溶液を8.0400g、1mol/kg濃度の硝酸ランタン・六水和物/2-n-ブトキシエタノール溶液を3.0000g、1mol/kg濃度のジルコニウムテトラブトキシド/2-n-ブトキシエタノール溶液を1.7000g、1mol/kg濃度のニオブペンタエトキシド/2-n-ブトキシエタノール溶液を0.3000g、及び15mmol/kg濃度のLDS/エタノール溶液を1.0000g秤量し、300rpmのスターラー回転数のスターラー上に置く。
これら混合物が完全に混合する迄、10分間撹拌する。撹拌が終了したら、これを1mol/kg濃度のLi6.7La3Zr1.7Nb0.3O12前駆体(+LDS;CMCの5倍濃度品)溶液とする。
実施例2の電解質前駆体溶液は、陰イオン界面活性剤溶液中における陰イオン界面活性剤としてのLDSの濃度をCMCの15倍濃度としたものであり、他の構成は、実施例1と同じである。つまり、リチウム源(硝酸リチウム)、ランタン源(硝酸ランタン・六水和物)、ジルコニウム源(ジルコニウムテトラブトキシド)、及びニオブ源(ニオブペンタエトキシド)については、実施例1と同一の手順にて各1mol/kg濃度溶液を調製した。
スターラーバーを入れた20mLのパイレックス(商標)製試薬ビンに、LDSを0.1225g、及び溶媒としてのエタノールを9.8775g秤量し、300rpmのスターラー回転数、及び165℃に温調したスターラー機能付きホットプレート上に置く。LDSが完全溶解するまで、30分間、加熱撹拌を行う。その後、室温まで徐冷し、45mmol/kg濃度のLDS/エタノール溶液とする。
スターラーバーを入れた20mLのパイレックス(商標)製試薬ビンに、1mol/kg濃度の硝酸リチウム/2-n-ブトキシエタノール溶液を8.0400g、1mol/kg濃度の硝酸ランタン・六水和物/2-n-ブトキシエタノール溶液を3.0000g、1mol/kg濃度のジルコニウムテトラブトキシド/2-n-ブトキシエタノール溶液を1.7000g、1mol/kg濃度のニオブペンタエトキシド/2-n-ブトキシエタノール溶液を0.3000g、及び45mmol/kg濃度のLDS/エタノール溶液を1.0000g秤量し、300rpmのスターラー回転数のスターラー上に置く。これら混合物が完全に混合する迄、10分間撹拌する。撹拌が終了したら、これを1mol/kg濃度のLi6.7La3Zr1.7Nb0.3O12前駆体(+LDS;CMCの15倍濃度品)溶液とする。
実施例3の電解質前駆体溶液は、結晶質の第1電解質部21を構成する金属化合物がLi6.7La3Zr1.2Sb0.4Ta0.4O12(LLZrSbTaO)で示される電解質前駆体溶液であって、陰イオン界面活性剤としてのLDSを臨界ミセル濃度(CMC)の10倍の濃度で含む陰イオン界面活性剤溶液を、前記金属化合物を含む溶液と混合することにより調製されたものである。以下、用いられる金属化合物溶液の調製と、電解質前駆体溶液の調製について説明する。
スターラーバーを入れた20mLのパイレックス(商標)製試薬ビンに、アンチモン源としてのアンチモントリエトキシド(高純度化学研究所社製)を2.5694g、及び溶媒としての2-n-ブトキシエタノール(関東化学製)を7.4306g秤量し、300rpmのスターラー回転数のスターラー上に置く。アンチモントリエトキシドと2-n-ブトキシエタノールが完全に混合する迄、10分間撹拌する。撹拌が終了したら、これを1mol/kg濃度のアンチモントリエトキシド/2-n-ブトキシエタノール溶液とする。
スターラーバーを入れた20mLのパイレックス(商標)製試薬ビンに、タンタル源としてのタンタルペンタエトキシド(高純度化学研究所社製)を4.0625g、及び溶媒としての2-n-ブトキシエタノール(関東化学製)を5.9375g秤量し、300rpmのスターラー回転数のスターラー上に置く。タンタルペンタエトキシドと2-n-ブトキシエタノールが完全に混合する迄、10分間撹拌する。撹拌が終了したら、これを1mol/kg濃度のタンタルペンタエトキシド/2-n-ブトキシエタノール溶液とする。
スターラーバーを入れた20mLのパイレックス(商標)製試薬ビンに、陰イオン界面活性剤としてのLDSを0.0817g、及び溶媒としてのエタノールを9.9183g秤量し、300rpmのスターラー回転数、及び165℃に温調したスターラー機能付きホットプレート上に置く。LDSが完全溶解するまで、30分間、加熱撹拌を行う。その後、室温まで徐冷し、30mmol/kg濃度のLDS/エタノール溶液とする。
スターラーバーを入れた20mLのパイレックス(商標)製試薬ビンに、1mol/kg濃度の硝酸リチウム/2-n-ブトキシエタノール溶液を7.4400g、1mol/kg濃度の硝酸ランタン・六水和物/2-n-ブトキシエタノール溶液を3.0000g、1mol/kg濃度のジルコニウムテトラブトキシド/2-n-ブトキシエタノール溶液を1.2000g、1mol/kg濃度のアンチモントリエトキシド/2-n-ブトキシエタノール溶液を0.4000g、1mol/kg濃度のタンタルペンタエトキシド/2-n-ブトキシエタノール溶液を0.4000g、及び45mmol/kg濃度のLDS/エタノール溶液を1.0000g秤量し、300rpmのスターラー回転数のスターラー上に置く。これら混合物が完全に混合する迄、10分間撹拌する。撹拌が終了したら、これを1mol/kg濃度のLi6.2La3Zr1.2Sb0.4Ta0.4O12前駆体(+LDS;CMCの10倍濃度品)溶液とする。
比較例1の電解質前駆体溶液は、結晶質の第1電解質部21を構成する金属化合物がLi6.7La3Zr1.7Nb0.3O12(LLZrNbO)で示される電解質前駆体溶液であって、陰イオン界面活性剤としてのLDSを臨界ミセル濃度(CMC)の4倍の濃度で含む陰イオン界面活性剤溶液を、前記金属化合物を含む溶液と混合することにより調製されたものである。以下、用いられる金属化合物溶液の調製と、電解質前駆体溶液の調製について説明する。
スターラーバーを入れた20mLのパイレックス(商標)製試薬ビンに、陰イオン界面活性剤としてのLDSを0.0327g、及び溶媒としてのエタノールを9.9673g秤量し、300rpmのスターラー回転数、及び165℃に温調したスターラー機能付きホットプレート上に置く。LDSが完全溶解するまで、30分間、加熱撹拌を行う。その後、室温まで徐冷し、12mmol/kg濃度のLDS/エタノール溶液とする。
スターラーバーを入れた20mLのパイレックス(商標)製試薬ビンに、1mol/kg濃度の硝酸リチウム/2-n-ブトキシエタノール溶液を8.0400g、1mol/kg濃度の硝酸ランタン・六水和物/2-n-ブトキシエタノール溶液を3.0000g、1mol/kg濃度のジルコニウムテトラブトキシド/2-n-ブトキシエタノール溶液を1.7000g、1mol/kg濃度のニオブペンタエトキシド/2-n-ブトキシエタノール溶液を0.3000g、及び12mmol/kg濃度のLDS/エタノール溶液を1.0000g秤量し、300rpmのスターラー回転数のスターラー上に置く。これら混合物が完全に混合する迄、10分間撹拌する。撹拌が終了したら、これを1mol/kg濃度のLi6.7La3Zr1.7Nb0.3O12前駆体(+LDS;CMCの4倍濃度品)溶液とする。
比較例2の電解質前駆体溶液は、結晶質の第1電解質部21を構成する金属化合物がLi6.7La3Zr1.2Sb0.4Ta0.4O12(LLZrSbTaO)で示される電解質前駆体溶液であって、陰イオン界面活性剤としてのLDSを臨界ミセル濃度(CMC)の4倍の濃度で含む陰イオン界面活性剤溶液を、前記金属化合物を含む溶液と混合することにより調製されたものである。つまり、実施例3に対してLDSの濃度を低下させたものである。以下、用いられる金属化合物溶液の調製と、電解質前駆体溶液の調製について説明する。
スターラーバーを入れた20mLのパイレックス(商標)製試薬ビンに、1mol/kg濃度の硝酸リチウム/2-n-ブトキシエタノール溶液7.4400g、1mol/kg濃度の硝酸ランタン・六水和物/2-n-ブトキシエタノール溶液を3.0000g、1mol/kg濃度のジルコニウムテトラブトキシド/2-n-ブトキシエタノール溶液を1.2000g、1mol/kg濃度のアンチモントリエトキシド/2-n-ブトキシエタノール溶液を0.4000g、1mol/kg濃度のタンタルペンタエトキシド/2-n-ブトキシエタノール溶液を0.4000g、及び12mmol/kg濃度のLDS/エタノール溶液を1.0000g秤量し、300rpmのスターラー回転数のスターラー上に置く。これら混合物が完全に混合する迄、10分間撹拌する。撹拌が終了したら、これを1mol/kg濃度のLi6.2La3Zr1.2Sb0.4Ta0.4O12前駆体(+LDS;CMCの4倍濃度品)溶液とする。
比較例3の電解質前駆体溶液は、実施例1の電解質前駆体溶液に対して、陰イオン界面活性剤を含まないものである。リチウム源(硝酸リチウム)、ランタン源(硝酸ランタン・六水和物)、ジルコニウム源(ジルコニウムテトラブトキシド)、及びニオブ源(ニオブペンタエトキシド)については、実施例1と同一の手順にて各1mol/kg濃度溶液を調製した。
スターラーバーを入れた20mLのパイレックス(商標)製試薬ビンに、1mol/kg濃度の硝酸リチウム/2-n-ブトキシエタノール溶液を8.0400g、1mol/kg濃度の硝酸ランタン・六水和物/2-n-ブトキシエタノール溶液を3.0000g、1mol/kg濃度のジルコニウムテトラブトキシド/2-n-ブトキシエタノール溶液を1.7000g、及び1mol/kg濃度のニオブペンタエトキシド/2-n-ブトキシエタノール溶液を0.3000g秤量し、300rpmのスターラー回転数のスターラー上に置く。これら混合物が完全に混合する迄、10分間撹拌する。撹拌が終了したら、これを1mol/kg濃度のLi6.7La3Zr1.7Nb0.3O12前駆体溶液とする。
実施例1~実施例3、比較例1~比較例3の電解質前駆体溶液を用いて、上記第1実施形態の電極複合体の製造方法に基づいて電極複合体を製造した。具体的には、まず、平均粒径D50が5μmのLCO粒子を用いて、外形が10mmφ、厚みが150μmで、嵩密度空隙率が約50%の活物質部11を用意した。
<電子機器>
次に、本実施形態の電子機器について、ウェアラブル機器を例に挙げて説明する。図11は第2実施形態の電子機器としてのウェアラブル機器の構成を示す斜視図である。
Claims (7)
- 電解質を構成する元素を含む金属化合物と、前記金属化合物を溶解可能な溶媒と、硫酸基を有する陰イオン界面活性剤と、を含む電解質前駆体溶液の製造方法であって、
臨界ミセル濃度の5倍以上15倍以下の前記陰イオン界面活性剤を含む陰イオン界面活性剤溶液を、前記金属化合物を含む溶液と混合する工程を有する電解質前駆体溶液の製造方法。 - 前記陰イオン界面活性剤は、リチウムを含む、請求項1に記載の電解質前駆体溶液の製造方法。
- 前記陰イオン界面活性剤は、硫酸基とリチウムとが結合した、炭素数が4以上の疎水基、またはフッ素化アルキル基を含む、請求項2に記載の電解質前駆体溶液の製造方法。
- 活物質粒子を用いて、内部に空隙を有する活物質部を形成する工程と、
前記活物質部に、請求項1乃至3のいずれか一項の電解質前駆体溶液を含浸させ、乾燥する工程と、
前記電解質前駆体溶液を含浸させた前記活物質部を前記活物質粒子の融点よりも低い温度で焼成する工程と、を備えた電極複合体の製造方法。 - 前記活物質部に前記電解質前駆体溶液を含浸させ、乾燥する工程を繰り返し行う、請求項4に記載の電極複合体の製造方法。
- 前記電解質前駆体溶液の前記金属化合物は、焼成後に、結晶質の第1電解質部と非晶質の第2電解質部とを構成する元素を含む、請求項4または5に記載の電極複合体の製造方法。
- 前記第1電解質部及び前記第2電解質部よりも低融点であり、冷却後に非晶質の第3電解質部を構成する第3電解質を溶融させて、前記活物質部に含浸させ、冷却する工程をさらに備えた、請求項6に記載の電極複合体の製造方法。
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009283451A (ja) | 2008-04-21 | 2009-12-03 | Kao Corp | 導電膜形成用塗布剤 |
JP2012209256A (ja) | 2011-03-15 | 2012-10-25 | Ohara Inc | 全固体二次電池 |
JP2014209471A (ja) | 2013-03-27 | 2014-11-06 | 本田技研工業株式会社 | 電極およびその製造方法 |
US20150056520A1 (en) | 2012-03-01 | 2015-02-26 | Johnson Ip Holding, Llc | Impregnated sintered solid state composite electrode, solid state battery, and methods of preparation |
JP2016072071A (ja) | 2014-09-30 | 2016-05-09 | 住友金属鉱山株式会社 | 非水系電解質二次電池用正極活物質、その製造に用いられる分散液及びそれらの製造方法 |
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JP6028694B2 (ja) * | 2013-08-23 | 2016-11-16 | 株式会社豊田中央研究所 | ガーネット型イオン伝導性酸化物の製造方法及び複合体の製造方法 |
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009283451A (ja) | 2008-04-21 | 2009-12-03 | Kao Corp | 導電膜形成用塗布剤 |
JP2012209256A (ja) | 2011-03-15 | 2012-10-25 | Ohara Inc | 全固体二次電池 |
US20150056520A1 (en) | 2012-03-01 | 2015-02-26 | Johnson Ip Holding, Llc | Impregnated sintered solid state composite electrode, solid state battery, and methods of preparation |
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