JP7455871B2 - 無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池並びに、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の製造方法 - Google Patents

無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池並びに、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、無機固体電解質含有組成物、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池、並びに、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の製造方法に関する。
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等の特定の金属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。
このような二次電池として有機電解液を用いた非水電解質二次電池が幅広い用途に用いられているが、電池性能の更なる向上等を目的として、非水電解質二次電池の製造に用いる電解液組成物等が種々検討されている。例えば、特許文献１には、脂肪酸アミド、脂肪酸エステル、脂肪酸金属塩等のブロッキング防止剤と、バインダー粒子と、水系媒体とを含有し、記ブロッキング防止剤の含有量に対するバインダー粒子の含有量の比が１を超え４０００未満である蓄電デバイス用組成物が記載されている。また、特許文献２には、有機溶媒と、リチウムイオン二次電池の電解質として、カルボン酸リチウム塩と三フッ化ホウ素及び／又は三フッ化ホウ素錯体とを反応させて得られたカルボン酸リチウム塩－三フッ化ホウ素錯体とを含有する電解液組成物が記載されている。
しかし、有機電解液を用いた非水電解質二次電池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やすいため、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。この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。また長寿命化も可能になるとされる。更に、全固体二次電池は、電極と電解質を直接並べて直列に配した構造とすることができる。そのため、有機電解液を用いた非水電解質二次電池に比べて高エネルギー密度化が可能となり、電気自動車又は大型蓄電池等への応用が期待されている。
このような全固体二次電池において、構成層（固体電解質層、負極活物質層、正極活物質層等）は、電解質、活物質等を含む組成物を用いて形成される。例えば、特許文献２には、有機溶媒と、電解質としてのカルボン酸リチウム塩－三フッ化ホウ素錯体と、マトリクスポリマーとを含有する固体電解質用組成物も記載されている。
ところが、近年、構成層を形成する物質として、無機固体電解質、特に酸化物系無機固体電解質及び硫化物系無機固体電解質が有機電解液に迫る高いイオン伝導度を有する電解質材料として脚光を浴びている。しかし、全固体二次電池の構成層を形成する材料（構成層形成材料）として、上記の無機固体電解質を含有する材料（組成物）については、特許文献１及び２では何ら検討されていない。
特開２０１５－００５５２６号公報 特開２０１３－２０９３５５号公報
全固体二次電池の構成層は固体粒子（無機固体電解質、活物質、導電助剤等）で形成されるため、固体粒子同士の界面接触状態は本来的に制約される。そのため、全固体二次電池は、非水電解質二次電池に比して、界面抵抗の上昇（イオン伝導度の低下）を誘起し、ひいては全固体二次電池のサイクル特性の低下を招きやすい。特に、構成層中にポリマーバインダーを含有する場合には、固体粒子間の界面抵抗が増大しやすい。
また、固体粒子で全固体二次電池の構成層を形成する場合、構成層形成材料には、それにより形成される構成層を備えた全固体二次電池の電池性能（イオン伝導度、サイクル特性等）の向上等の観点から、調製直後の固体粒子の優れた分散性を安定して維持する特性（分散安定性）と、適度な粘度を有して流動性に優れた特性（ハンドリング性）とが要求される。
しかし、近年、電気自動車の高性能化、実用化等の研究開発が急速に進行し、全固体二次電池に求められる電池性能に対する要求が一層高くなっている。このような近年の要求に応えるためには、分散安定性とハンドリング性とをより高い水準で兼ね備え、低抵抗な構成層を形成可能な構成層形成材料の開発が求められている。
本発明は、分散安定性及びハンドリング性に優れた無機固体電解質含有組成物であって、固体粒子間の界面抵抗の上昇を抑えて低抵抗な構成層を実現可能な無機固体電解質含有組成物を提供することを課題とする。また、本発明は、この無機固体電解質含有組成物を用いた、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池、並びに、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の製造方法を提供することを課題とする。
本発明者らは、無機固体電解質を用いた構成層構成材料とこれにより形成される構成層について種々検討を重ねた結果、無機固体電解質粒子の存在下において、ポリマーバインダーに対して、このポリマーバインダーに金属元素イオンを提供可能な金属元素含有化合物を共存させたうえで、ポリマーバインダー及び金属元素含有化合物の分散媒に対する分散状態（溶解性）を特定することにより、無機固体電解質粒子の経時による再凝集若しくは沈降等とともに、過度な粘度の増加（増粘）を抑制できることを見出した。また、この無機固体電解質組成物は、例えば塗布加熱等により、粒子間の界面抵抗の上昇を抑えながら無機固体電解質同士を結着させて製膜できることを見出した。その結果、この無機固体電解質含有組成物を構成層形成材料として用いることにより、低抵抗な構成層を備えた全固体二次電池用シート、更には低抵抗でサイクル特性にも優れた全固体二次電池を実現できることを見出した。本発明はこれらの知見に基づき更に検討を重ね、完成されるに至ったものである。
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１族若しくは第２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と、ポリマーバインダーと、金属元素含有化合物と、分散媒とを含有する、全固体二次電池用の無機固体電解質含有組成物であって、
金属元素含有化合物が、分子を構成する金属元素をイオンとしてポリマーバインダーを形成するポリマーに供給しうる化合物であり、
ポリマーバインダーが分散媒中に溶解しており、金属元素含有化合物が固体状態で存在する、無機固体電解質含有組成物。
＜２＞金属元素含有化合物が分散媒に分散している、＜１＞に記載の無機固体電解質含有組成物。
＜３＞金属元素含有化合物の平均粒径が０．１～５μｍである、＜１＞又は＜２＞に記載の無機固体電解質含有組成物。
＜４＞金属元素含有化合物が有機金属塩である、＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載の無機固体電解質含有組成物。
＜５＞金属元素含有化合物が、共役酸の、酸解離定数の負の常用対数［ｐＫａ］が－２～２０であるアニオンを有する、＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載の無機固体電解質含有組成物。
＜６＞金属元素含有化合物が、炭素原子を６～２１個含む有機化合物由来のアニオンを有する、＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載の無機固体電解質含有組成物。
＜７＞金属元素含有化合物を構成する金属元素が、周期律表第１族又は第２族に属する金属元素を含む、＜１＞～＜６＞のいずれか１つに記載の無機固体電解質含有組成物。
＜８＞金属元素含有化合物を構成する金属元素がリチウム元素を含む、＜１＞～＜７＞のいずれか１つに記載の無機固体電解質含有組成物。
＜９＞ポリマーバインダーを形成するポリマーが、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合、イミド結合及びエステル結合から選ばれる少なくとも１種の結合、又は炭素－炭素二重結合の重合鎖を主鎖に有する、＜１＞～＜８＞のいずれか１つに記載の無機固体電解質含有組成物。
＜１０＞ポリマーバインダーを形成するポリマーが、下記官能基群（Ａ）から選択される官能基を有する構成成分を含む、＜１＞～＜９＞のいずれか１つに記載の無機固体電解質含有組成物。
＜官能基群（Ａ）＞
ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基、ホスホン酸基、スルファニル基、ヘテロ環基、カルボン酸無水物基
＜１１＞金属元素含有化合物が有するアニオンを導く共役酸のｐＫａが官能基のｐＫａよりも大きい、＜１０＞に記載の無機固体電解質含有組成物。
＜１２＞金属元素含有化合物が有するアニオンを導く共役酸のｐＫａと官能基のｐＫａとの差［（共役酸のｐＫａ）－（官能基のｐＫａ）］が２以上である、＜１＞又は＜１１＞に記載の無機固体電解質含有組成物。
＜１３＞無機固体電解質含有組成物を８０℃以上に加熱した場合に、加熱後のポリマーバインダーの分散媒に対する溶解度が加熱前のポリマーバインダーの上記分散媒に対する溶解度よりも小さくなる、＜１＞～＜１２＞のいずれか１つに記載の無機固体電解質含有組成物。
＜１４＞ポリマーバインダーと金属元素含有化合物との無機固体電解質含有組成物中の合計濃度を３０質量％以上に無機固体電解質含有組成物を濃縮した場合に、濃縮後のポリマーバインダーの分散媒に対する溶解度が濃縮前のポリマーバインダーの上記分散媒に対する溶解度よりも小さくなる、＜１＞～＜１３＞のいずれか１つに記載の無機固体電解質含有組成物。
＜１５＞無機固体電解質含有組成物を製膜して層を形成した場合に、層中に存在するポリマーバインダーの無機固体電解質含有組成物中に含有していた分散媒に対する溶解度が無機固体電解質含有組成物中に含有されていたポリマーバインダーの上記分散媒に対する溶解度よりも小さくなる、＜１＞～＜１４＞のいずれか１つに記載の無機固体電解質含有組成物。
＜１６＞活物質を含有する、＜１＞～＜１５＞のいずれか１つに記載の無機固体電解質含有組成物。
＜１７＞導電助剤を含有する、＜１＞～＜１６＞のいずれか１つに記載の無機固体電解質含有組成物。
＜１８＞無機固体電解質が硫化物系無機固体電解質である、＜１＞～＜１７＞のいずれか１つに記載の無機固体電解質含有組成物。
＜１９＞温度２３℃、せん断速度１０／ｓにおける粘度が３００～４０００ｃＰである、＜１＞～＜１８＞のいずれか１つに記載の無機固体電解質含有組成物。
＜２０＞上記＜１＞～＜１９＞のいずれか１つに記載の無機固体電解質含有組成物で構成した層を有する全固体二次電池用シート。
＜２１＞ポリマーバインダーが１０～８００ｎｍの平均粒径を有する粒子として層中に存在する、＜２０＞に記載の全固体二次電池用シート。
＜２２＞上記層中に存在するポリマーバインダーの、無機固体電解質含有組成物中に含有していた分散媒に対する溶解度が、無機固体電解質含有組成物中に含有されていたポリマーバインダーの上記分散媒に対する溶解度よりも小さくなっている、＜２０＞又は＜２１＞に記載の全固体二次電池用シート。
＜２３＞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、固体電解質層及び負極活物質層の少なくとも１つの層が、＜２０＞～＜２２＞のいずれか１つに記載の全固体二次電池用シートで構成されている、全固体二次電池。
＜２４＞上記＜１＞～＜１９＞のいずれか１つに記載の無機固体電解質含有組成物を製膜する、全固体二次電池用シートの製造方法。
＜２５＞無機固体電解質含有組成物中に含有されているポリマーバインダーを粒子状に固化させながら製膜する、＜２４＞に記載の全固体二次電池用シートの製造方法。
＜２６＞無機固体電解質含有組成物中に含有されているポリマーバインダーの分散媒に対する溶解度を低下させながら無機固体電解質含有組成物を製膜する、＜２４＞又は＜２５＞に記載の全固体二次電池用シートの製造方法。
＜２７＞無機固体電解質含有組成物を８０℃以上に加熱して製膜する、＜２４＞～＜２６＞のいずれか１つに記載の全固体二次電池用シートの製造方法。
＜２８＞上記＜２４＞～＜２７＞のいずれか１つに記載の製造方法を経て全固体二次電池を製造する、全固体二次電池の製造方法。
本発明は、分散安定性及びハンドリング性の分散特性に優れ、固体粒子間の界面抵抗の上昇を抑えて低抵抗な構成層を実現可能な構成層を作製できる無機固体電解質含有組成物を提供できる。また、本発明は、この無機固体電解質含有組成物で構成した層を有する、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池を提供できる。更に、本発明は、この無機固体電解質含有組成物を用いた、全固体二次電池用シート及び全固体二次電池の製造方法を提供できる。
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。
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、本発明の効果を損なわない範囲で、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、（メタ）アクリルとは、アクリル及びメタアクリルの一方又は両方を意味する。（メタ）アクリレートについても同様である。
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、本発明において、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、例えば後述する置換基Ｚ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。
本発明において、ポリマーは、重合体を意味するが、いわゆる高分子化合物と同義である。
［無機固体電解質含有組成物］
本発明の無機固体電解質含有組成物は、周期律表第１族若しくは第２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と、ポリマーバインダーと、金属元素含有化合物と、分散媒とを含有している。
この無機固体電解質含有組成物において、ポリマーバインダーは、分散媒中に溶解しており、無機固体電解質に吸着していてもいなくてもよい。ポリマーバインダーは、少なくとも無機固体電解質含有組成物で形成した層中において、無機固体電解質（更には、共存しうる、活物質、導電助剤）等の固体粒子同士（例えば、無機固体電解質同士、無機固体電解質と活物物質、活物質同士）を結着させる結着剤として、機能する。更には、集電体と固体粒子とを結着させる結着剤として機能することもある。無機固体電解質含有組成物中において、ポリマーバインダーは固体粒子同士を結着させる機能を有していてもいなくてもよい。
一方、無機固体電解質含有組成物において、金属元素含有化合物は、固体状態で存在しており、好ましくは分散媒に分散している。
本発明の無機固体電解質含有組成物は、無機固体電解質及び金属元素含有化合物が分散媒中に分散したスラリーであることが好ましい。この場合、ポリマーバインダーは、固体粒子を分散媒中に分散させる機能を有することが好ましい。
本発明は、分散媒に可溶性のポリマーバインダー（溶解型バインダー）に対して分散媒に不溶性の金属元素含有化合物を共存させることにより、組成物においては溶解型バインダーと同等以上の分散安定性及びハンドリング性（分散特性）を実現しながらも、構成層においては分散媒に不溶性のポリマーバインダー（粒子状バインダー）と同等以上の低抵抗化の実現を初めて可能にしたものである。
分散特性に優れた本発明の無機固体電解質含有組成物を構成層形成材料として用いることにより、表面が平坦で表面性に優れた低抵抗の構成層、及びこの構成層を有する全固体二次電池用シート、更には低抵抗でサイクル特性にも優れた全固体二次電池を実現できる。
また、集電体上に形成される活物質層を本発明の無機固体電解質含有組成物で形成する態様においては、集電体と活物質層との強固な密着性をも実現することができ、抵抗の上昇を招くことなく、サイクル特性の更なる向上を図ることができる。
その理由の詳細はまだ明らかではないが、無機固体電解質含有組成物中で溶解状態にあるポリマーバインダーを、構成層を形成する際に、金属元素含有化合物と相互作用させて粒子状に固化させることができることによるものと考えられる。
すなわち、無機固体電解質含有組成物において、ポリマーバインダーは分散媒中に溶解しているから、金属元素含有化合物が固体状態で存在していても、ポリマーバインダーが粒子状で存在している場合に比して、ポリマーバインダーを巻き込んでの無機固体電解質粒子の再凝集若しくは沈降等を無機固体電解質含有組成物の調製直後だけでなく経時後においても効果的に抑えることができると考えられる。その結果、調製直後の高度な分散性を安定して維持できる（分散安定性に優れる）とともに、粘度の過度な増加をも抑えて良好な流動性を発現できる（ハンドリング性に優れる）。
このような優れた分散安定性及びハンドリング性を示す本発明の無機固体電解質含有組成物を用いて構成層を形成すると、構成層の製膜時（例えば、無機固体電解質含有組成物の塗布時、更には乾燥時）においても、無機固体電解質粒子の再凝集物若しくは沈降物等の発生を抑制できると考えられる。これにより、構成層中の無機固体電解質粒子同士の接触状態のバラツキを抑えることができる。特に、無機固体電解質含有組成物が活物質等を含有する場合、活物質等の特定の粒子が構成層中で偏在にしにくくなる（構成層中に固体粒子が均一に配置される）。その結果、固体粒子間の界面抵抗、更には構成層の抵抗の上昇を抑制できる。これに加えて、無機固体電解質含有組成物の製膜時、特に塗布時に無機固体電解質含有組成物が適度に流動（レべリング）して、流動不足又は過剰な流動に起因する凹凸の表面粗れ、更には成膜時に吐出部への詰りに起因する表面粗れ等がなく（塗工面の表面性に優れ）、表面性のよい構成層となる。こうして、表面が平坦で低抵抗な（高伝導度の）構成層を作製できる。
一方、金属元素含有化合物は、無機固体電解質含有組成物の製膜時に、ポリマーバインダーと相互作用することにより、ポリマーバインダーの分散媒に対する溶解度を低下させて、溶解状態のポリマーバインダーを粒子状に固化若しくは析出させる機能を果たすと考えられる。粒子状に固化したポリマーバインダーは無機固体電解質粒子の表面を全体的に被覆せずに部分的に被覆（吸着）するから、無機固体電解質粒子同士の接触をポリマーバインダーの存在によって阻害せず、無機固体電解質粒子同士の接触によるイオン伝導パスを十分に構築（無機固体電解質粒子同士の界面抵抗の増大を抑制）しながら、無機固体電解質粒子を結着できる。
このような低抵抗な構成層を備えた全固体二次電池は、高い伝導度（イオン伝導度、電子伝導度）を示す。また、全固体二次電池は低抵抗であるため大電流での使用時におけるエネルギー損失が大きく、通常条件での充放電に加えて大電流での高速充放電をも実現できる。しかも、充放電時に過電流が発生しにくいため、通常条件での充放電だけでなく高速充放電を繰り返しても電池特性を維持でき、優れたサイクル特性をも示す。
活物質層を本発明の無機固体電解質含有組成物で形成する場合、上述のように、調製直後の高度（均一）な分散状態を維持したままで構成層が形成される。そのため、優先的に沈降等した固体粒子によってポリマーバインダーの集電体表面への接触（密着）が阻害されることなく、ポリマーバインダーが固体粒子と分散した状態で集電体表面と接触（密着）できると考えられる。これにより、本発明の無機固体電解質含有組成物で活物質層を集電体上に形成した全固体二次電池用電極シートは集電体と活物質との強固な密着性を実現できる。また集電体上に活物質層を本発明の無機固体電解質含有組成物で形成した全固体二次電池は、集電体と活物質との強固な密着性を示してサイクル特性の更なる向上、更には優れたサイクル特性に加えて伝導度の向上を実現できる。
本発明の無機固体電解質含有組成物は、全固体二次電池用シート（全固体二次電池用電極シートを含む。）又は全固体二次電池の、固体電解質層又は活物質層の形成材料（構成層形成材料）として好ましく用いることができる。特に、充放電による膨張収縮が大きい負極活物質を含む全固体二次電池用負極シート又は負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、この態様においても高いサイクル特性、更には高伝導度を達成できる。
本発明の無機固体電解質含有組成物は、無機固体電解質に加えて、活物質、更には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いう。）。
以下、本発明の無機固体電解質含有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。
＜無機固体電解質＞
本発明の無機固体電解質含有組成物は、無機固体電解質を含有する。
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に解離若しくは遊離している無機電解質塩（ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳＩ）、ＬｉＣｌなど）とも明確に区別される。無機固体電解質は周期律表第１族若しくは第２族に属する金属のイオンの伝導性を有するものであれば、特に限定されず、電子伝導性を有さないものが一般的である。本発明の全固体二次電池がリチウムイオン電池の場合、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。
上記無機固体電解質は、全固体二次電池に通常使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、活物質と無機固体電解質との間により良好な界面を形成することができる観点から、硫化物系無機固体電解質が好ましい。
（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１族若しくは第２族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有するものが好ましい。硫化物系無機固体電解質は、元素として少なくともＬｉ、Ｓ及びＰを含有し、リチウムイオン伝導性を有しているものが好ましいが、目的又は場合に応じて、Ｌｉ、Ｓ及びＰ以外の他の元素を含んでもよい。
硫化物系無機固体電解質としては、例えば、下記式（Ｓ１）で示される組成を満たすリチウムイオン伝導性無機固体電解質が挙げられる。

Ｌａ１Ｍｂ１Ｐｃ１Ｓｄ１Ａｅ１ （Ｓ１）

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。
各元素の組成比は、下記のように、硫化物系無機固体電解質を製造する際の原料化合物の配合量を調整することにより制御できる。
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（Ｌｉ２Ｓ）、硫化リン（例えば五硫化二燐（Ｐ２Ｓ５））、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ＳｉＳ２、ＳｎＳ、ＧｅＳ２）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。
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、Ｌｉ２ＳとＰ２Ｓ５との比率は、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５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。Ｌｉ２ＳとＰ２Ｓ５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。
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、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５－ＬｉＣｌ、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５－Ｈ２Ｓ、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５－Ｈ２Ｓ－ＬｉＣｌ、Ｌｉ２Ｓ－ＬｉＩ－Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ－ＬｉＩ－Ｌｉ２Ｏ－Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ－ＬｉＢｒ－Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ－Ｌｉ２Ｏ－Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ－Ｌｉ３ＰＯ４－Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５－Ｐ２Ｏ５、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５－ＳｉＳ２、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５－ＳｉＳ２－ＬｉＣｌ、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５－ＳｎＳ、Ｌｉ２Ｓ－Ｐ２Ｓ５－Ａｌ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ－ＧｅＳ２、Ｌｉ２Ｓ－ＧｅＳ２－ＺｎＳ、Ｌｉ２Ｓ－Ｇａ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ－ＧｅＳ２－Ｇａ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ－ＧｅＳ２－Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ－ＧｅＳ２－Ｓｂ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ－ＧｅＳ２－Ａｌ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２、Ｌｉ２Ｓ－Ａｌ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２－Ａｌ２Ｓ３、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２－Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２－Ｐ２Ｓ５－ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２－ＬｉＩ、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２－Ｌｉ４ＳｉＯ４、Ｌｉ２Ｓ－ＳｉＳ２－Ｌｉ３ＰＯ４、Ｌｉ１０ＧｅＰ２Ｓ１２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。
（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１族若しくは第２族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有するものが好ましい。
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。上限は特に制限されないが、１×１０－１Ｓ／ｃｍ以下であることが実際的である。
具体的な化合物例としては、例えばＬｉｘａＬａｙａＴｉＯ３〔ｘａは０．３≦ｘａ≦０．７を満たし、ｙａは０．３≦ｙａ≦０．７を満たす。〕（ＬＬＴ）； ＬｉｘｂＬａｙｂＺｒｚｂＭｂｂ ｍｂＯｎｂ（ＭｂｂはＡｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｉｎ及びＳｎから選ばれる１種以上の元素である。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。）； ＬｉｘｃＢｙｃＭｃｃ ｚｃＯｎｃ（ＭｃｃはＣ、Ｓ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ及びＳｎから選ばれる１種以上の元素である。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）ｚｄＳｉａｄＰｍｄＯｎｄ（ｘｄは１≦ｘｄ≦３を満たし、ｙｄは０≦ｙｄ≦１を満たし、ｚｄは０≦ｚｄ≦２を満たし、ａｄは０≦ａｄ≦１を満たし、ｍｄは１≦ｍｄ≦７を満たし、ｎｄは３≦ｎｄ≦１３を満たす。）； Ｌｉ（３－２ｘｅ）Ｍｅｅ ｘｅＤｅｅＯ（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。）； ＬｉｘｆＳｉｙｆＯｚｆ（ｘｆは１≦ｘｆ≦５を満たし、ｙｆは０＜ｙｆ≦３を満たし、ｚｆは１≦ｚｆ≦１０を満たす。）； ＬｉｘｇＳｙｇＯｚｇ（ｘｇは１≦ｘｇ≦３を満たし、ｙｇは０＜ｙｇ≦２を満たし、ｚｇは１≦ｚｇ≦１０を満たす。）； Ｌｉ３ＢＯ３； Ｌｉ３ＢＯ３－Ｌｉ２ＳＯ４； Ｌｉ２Ｏ－Ｂ２Ｏ３－Ｐ２Ｏ５； Ｌｉ２Ｏ－ＳｉＯ２； Ｌｉ６ＢａＬａ２Ｔａ２Ｏ１２； Ｌｉ３ＰＯ（４－３／２ｗ）Ｎｗ（ｗはｗ＜１）； ＬＩＳＩＣＯＮ（Ｌｉｔｈｉｕｍ ｓｕｐｅｒ ｉｏｎｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型結晶構造を有するＬｉ３．５Ｚｎ０．２５ＧｅＯ４； ペロブスカイト型結晶構造を有するＬａ０．５５Ｌｉ０．３５ＴｉＯ３； ＮＡＳＩＣＯＮ（Ｎａｔｒｉｕｍ ｓｕｐｅｒ ｉｏｎｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型結晶構造を有するＬｉＴｉ２Ｐ３Ｏ１２； Ｌｉ１＋ｘｈ＋ｙｈ（Ａｌ，Ｇａ）ｘｈ（Ｔｉ，Ｇｅ）２－ｘｈＳｉｙｈＰ３－ｙｈＯ１２（ｘｈは０≦ｘｈ≦１を満たし、ｙｈは０≦ｙｈ≦１を満たす。）； ガーネット型結晶構造を有するＬｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２（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（Ｌｉ３ＰＯ４）； リン酸リチウムの酸素原子の一部を窒素原子で置換したＬｉＰＯＮ； ＬｉＰＯＤ１（Ｄ１は、好ましくは、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ及びＡｕから選ばれる１種以上の元素である。）等が挙げられる。
更に、ＬｉＡ１ＯＮ（Ａ１は、Ｓｉ、Ｂ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｃ及びＧａから選ばれる１種以上の元素である。）等も好ましく用いることができる。
（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１族若しくは第２族に属する金属のイオンの伝導性を有し、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Ｌｉ３ＹＢｒ６、Ｌｉ３ＹＣｌ６等の化合物が挙げられる。中でも、Ｌｉ３ＹＢｒ６、Ｌｉ３ＹＣｌ６が好ましい。
（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１族若しくは第２族に属する金属のイオン伝導性を有し、かつ、電子絶縁性を有する化合物が好ましい。
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、ＬｉＢＨ４、Ｌｉ４（ＢＨ４）３Ｉ、３ＬｉＢＨ４－ＬｉＣｌ等が挙げられる。
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。
無機固体電解質の粒子径の測定は、以下の手順で行う。無機固体電解質粒子を、水（水に不安定な物質の場合はヘプタン）を用いて２０ｍＬサンプル瓶中で１質量％の分散液を希釈調製する。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。
無機固体電解質は、１種を含有していても、２種以上を含有していてもよい。
固体電解質層を形成する場合、固体電解質層の単位面積（ｃｍ２）当たりの無機固体電解質の質量（ｍｇ）（目付量）は特に制限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、例えば、１～１００ｍｇ／ｃｍ２とすることができる。
ただし、無機固体電解質含有組成物が後述する活物質を含有する場合、無機固体電解質の目付量は、活物質と無機固体電解質との合計量が上記範囲であることが好ましい。
無機固体電解質の、無機固体電解質含有組成物中の含有量は、特に制限されないが、結着性の点、更には分散性の点で、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％以上であることが特に好ましい。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、無機固体電解質含有組成物が後述する活物質を含有する場合、無機固体電解質含有組成物中の無機固体電解質の含有量は、活物質と無機固体電解質との合計含有量が上記範囲であることが好ましい。
本発明において、固形分（固形成分）とは、無機固体電解質含有組成物を、１ｍｍＨｇの気圧下、窒素雰囲気下１５０℃で６時間乾燥処理したときに、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。
＜ポリマーバインダー＞
本発明の無機固体電解質含有組成物に用いられるポリマーバインダーは、ポリマーを含んで形成されたバインダーであり、無機固体電解質含有組成物が含有する分散媒に対して可溶性を示し、溶解している。このポリマーバインダーを無機固体電解質等の固体粒子及び後述する金属元素含有化合物と併用することにより、無機固体電解質含有組成物（スラリー）の分散安定性とハンドリング性とを改善でき、低抵抗な構成層を作製できる。
本発明において、ポリマーバインダー（バインダーともいう。）が分散媒に溶解しているとは、分散媒にすべてのポリマーバインダーが溶解している態様に限定されず、例えば、分散媒に対する溶解度が８０％以上であることをいう。溶解度の測定方法は下記の通りである。
すなわち、測定対象とするバインダーをガラス瓶内に規定量秤量し、そこへ無機固体電解質含有組成物が含有する分散媒と同種の分散媒１００ｇを添加し、２５℃の温度下、ミックスローター上において８０ｒｐｍの回転速度で２４時間攪拌する。こうして得られた２４時間攪拌後の混合液の透過率を以下条件により測定する。この試験（透過率測定）をバインダー溶解量（上記規定量）を変更して行い、透過率が９９．８％となる上限濃度Ｘ（質量％）をバインダーの上記分散媒に対する溶解度とする。

－ 透過率測定条件 －
動的光散乱（ＤＬＳ）測定
装置：大塚電子製ＤＬＳ測定装置 ＤＬＳ－８０００
レーザ波長、出力：４８８ｎｍ／１００ｍＷ
サンプルセル：ＮＭＲ管
（ポリマーバインダーを形成するポリマー）
ポリマーバインダーを形成するポリマー（バインダー形成ポリマーともいう。）は、分散媒に溶解するものであれば特に制限されず、全固体二次電池の構成層に通常用いられる各種のポリマーを用いることができる。中でも、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合、イミド結合及びエステル結合から選ばれる少なくとも１種の結合を主鎖に有するポリマー（逐次重合ポリマー）、又は炭素－炭素二重結合の重合鎖を主鎖に有するポリマー（連鎖重合ポリマー）が好ましく挙げられる。
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。枝分れ鎖若しくはペンダント鎖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末端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。
上記結合は、ポリマーの主鎖中に含まれる限り特に制限されるものでなく、構成単位（繰り返し単位）中に含まれる態様及び／又は異なる構成単位同士を繋ぐ結合として含まれる態様のいずれでもよい。また、主鎖に含まれる上記結合は、１種に限定されず、２種以上であってもよく、１～６種が好ましく、１～４種がより好ましい。この場合、主鎖の結合様式は、特に制限されず、２種以上の結合をランダムに有していてもよく、特定の結合を有するセグメントと他の結合を有するセグメントとのセグメント化された主鎖でもよい。
上記結合のうち、ウレタン結合、ウレア結合、アミド結合、イミド結合又はエステル結合を主鎖に有するポリマーとしては、例えば、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル等の逐次重合（重縮合、重付加若しくは付加縮合）ポリマー、又は、これらの共重合体が挙げられる。共重合体は、上記各ポリマーをセグメントとするブロック共重合体、上記各ポリマーのうち２つ以上のポリマーを構成する各構成成分がランダムに結合したランダム共重合体でもよい。
炭素－炭素二重結合の重合鎖を主鎖に有するポリマーとしては、含フッ素ポリマー（含フッ素ポリマー）、炭化水素系ポリマー、ビニル系ポリマー、（メタ）アクリルポリマー等の連鎖重合ポリマーが挙げられる。連鎖重合ポリマーが共重合体である場合、ブロック共重合体でもランダム共重合体でもよい。
バインダー形成ポリマーは、１種でもよく２種以上であってもよい。
バインダー形成ポリマーは、無機固体電解質含有組成物の製膜時に、金属元素含有化合物と相互作用するポリマーであり、具体的には、後述する金属元素含有化合物から金属元素のイオンを（化学反応、化学的若しくは物理的な吸着等により）受領可能なポリマーである。これによりポリマーバインダーが金属元素含有化合物から発生する金属元素イオンの受領を可能にしてポリマーバインダーに上記作用を付与する。相互作用又は金属元素イオンを受領する部分構造は、これらの作用又は受領を可能とする限り、特に制限されず、例えば、主鎖の化学構造（例えば上記各結合）、後述する官能基（ａ）が挙げられる。
バインダー形成ポリマーは、下記官能基群（Ａ）から選択される官能基（ａ）を例えば置換基として有する構成成分を含むことが好ましい。官能基（ａ）を有する構成成分は、無機固体電解質含有組成物の製膜時に、例えば塩交換反応等により、金属元素含有化合物から金属元素のイオンを優先的に受領して、官能基（ａ）の金属塩等を形成できる。金属塩化された官能基（ａ）を有するポリマーバインダーは、固体粒子を吸着した状態で粒子状に固化する。１つの構成成分が有する官能基（ａ）は１種でも２種以上でもよく、その数も特に限定されない。
＜官能基群（Ａ）＞
ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、スルホ基（スルホン酸基：－ＳＯ３Ｈ）、リン酸基（ホスホリル基：－ＯＰＯ（ＯＨ）２）、ホスホン酸基（－ＰＯ（ＯＨ）２）、スルファニル基、ヘテロ環基、カルボン酸無水物基（無水カルボン酸基）
官能基群（Ａ）に含まれる各官能基は、それぞれ、特に制限されないが、後述する置換基Ｚの対応する基と同義である。ただし、アミノ基は－ＮＨ２がより好ましく、置換基Ｚの対応する基がＲＰを有する場合、ＲＰは水素原子であることがより好ましい。各官能基は塩を形成していてもよい。ヒドロキシ基はカルボキシ基等の酸基中に有する－ＯＨ基を含まない。官能基群（Ａ）に含まれるカルボン酸無水物基は、特に限定されないが、後述する官能基群（Ｂ）に含まれる無水カルボン酸基と同義であり、好ましい範囲も同じである。
官能基群（Ａ）に含まれる官能基は、金属元素含有化合物との相互作用、特に塩交換反応しやすい点で、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基、ホスホン酸基、スルファニル基等の活性水素原子を有する基が好ましく、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基、ホスホン酸基等の酸基がより好ましく、カルボキシ基が更に好ましい。
官能基群（Ａ）に含まれる各官能基の、酸解離定数の負の常用対数［ｐＫａ］は、特に制限されないが、金属元素含有化合物との相互作用が効果的に発現する点、例えば塩交換反応が速やかに進行して金属元素イオンを受領する点で、－２．０～８．０であることが好ましく、－１．０～６．０であることがより好ましく、０．０～４．０であることが更に好ましく、０．０～２．０であることが特に好ましい。
本発明において、ｐＫａは、電位差自動滴定装置（商品名：タイトランド９０５型、メトロームジャパン社製）を用いて中和滴定により測定される（水中での）値とする。
バインダー形成ポリマーが複数種の官能基（ａ）を有する場合、各官能基のｐＫａのうち少なくとも最も低い値を示すｐＫａが上記範囲に含まれていればよく、それ以外の官能基のｐＫａは上記範囲に含まれていても含まれていなくてもよい。
官能基（ａ）は、ポリマーの主鎖に組み込まれてもよく、側鎖に組み込まれてもよい。
側鎖に組み込まれる場合、ポリマーの主鎖を形成する原子に直接若しくは連結基を介して結合する態様を包含する。官能基（ａ）と主鎖とを結合する連結基としては、例えば、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）、アルケニレン基（炭素数は２～６が好ましく、２～３がより好ましい）、アリーレン基（炭素数は６～２４が好ましく、６～１０がより好ましい）、酸素原子、硫黄原子、イミノ基（－ＮＲＮ－：ＲＮは水素原子、炭素数１～６のアルキル基若しくは炭素数６～１０のアリール基を示す。）、カルボニル基、リン酸連結基（－Ｏ－Ｐ（ＯＨ）（Ｏ）－Ｏ－）、ホスホン酸連結基（－Ｐ（ＯＨ）（Ｏ）－Ｏ－）、又はこれらの組み合わせに係る基等が挙げられる。連結基としては、アルキレン基、アリーレン基、カルボニル基、酸素原子、硫黄原子及びイミノ基を組み合わせてなる基が好ましい。
本発明において、連結基を構成する原子の数は、１～３６であることが好ましく、１～２４であることがより好ましく、１～１２であることが更に好ましく、１～６であることが特に好ましい。連結基の連結原子数は１０以下であることが好ましく、８以下であることがより好ましい。下限としては、１以上である。上記連結原子数とは所定の構造部間を結ぶ最少の原子数をいう。例えば、－ＣＨ２－Ｃ（＝Ｏ）－Ｏ－の場合、連結基を構成する原子の数は６となるが、連結原子数は３となる。
また、官能基（ａ）が側鎖に組み込まれる場合、上記連結基を介して結合する態様に加えて、側鎖を構成するマクロモノマーの重合鎖に官能基（ａ）を有する態様も包含される。このようなマクロモノマーとしては、バインダー形成ポリマーの主鎖の種類等に応じて適宜に決定され、一義的ではないが、例えば、後述する連鎖重合ポリマーの重合鎖を有するマクロモノマーが挙げられる。
官能基群（Ａ）に含まれる官能基は、金属元素含有化合物との相互作用に用いられるが、その一部は後述する官能基（ｂ）として固体粒子との相互作用に用いられてもよい。
官能基（ａ）を有する構成成分は、バインダー形成ポリマーを構成しうる構成成分であれば特に制限されず、バインダー形成ポリマーの種類、組成等に応じて適宜に選択される。
上記官能基（ａ）を有する構成成分の、バインダー形成ポリマー（全構成成分）中の含有量は、特に制限されないが、金属元素含有化合物と十分な相互作用を発現する点で、０．１～１０モル％であることが好ましく、０．１～５モル％であることがより好ましく、０．２～４．０モル％であることが更に好ましい。バインダー形成ポリマーが官能基（ａ）を有する構成成分を複数有する場合、官能基（ａ）を有する構成成分の含有量は合計量とする。また、官能基（ａ）を有する構成成分の含有量は、１つの構成成分が複数若しくは複数種の官能基（ａ）を有する場合、通常、当該構成成分の含有量をいうが、本発明においては、金属元素含有化合物との相互作用、固体粒子の結着性との関係で、各官能基についての含有量の合計量とする。ただし、複数若しくは複数種の官能基（ａ）が１つの分子鎖に存在しているとき（共通の原料化合物に由来するとき）、上記合計量には、各官能基（ａ）の含有量を算入せず、複数若しくは複数種の官能基をまとめて１つの官能基として合計量に算入する。
バインダー形成ポリマーは、下記官能基群（Ｂ）から選択される官能基（ｂ）を例えば置換基として有する構成成分を含むことが好ましい。官能基（ｂ）を有する構成成分は、ポリマーバインダーの固体粒子に対する吸着力を強化する機能を有する。ポリマーバインダーは、固体粒子に対して、物理的若しくは化学的な作用（化学結合形成、電子の授受等）により吸着することが好ましい。官能基（ｂ）は、ポリマーの主鎖に組み込まれてもよく、側鎖に組み込まれてもよい。側鎖に組み込まれる場合、ポリマーの主鎖を形成する原子に直接若しくは連結基を介して結合する態様を包含する。官能基（ｂ）と主鎖とを結合する連結基としては、特に制限されないが、例えば、上記官能基（ａ）と主鎖とを結合する連結基が好ましく挙げられる。また、側鎖を構成するマクロモノマー構成成分の重合鎖に置換基として官能基（ｂ）を組み込む態様も包含する。マクロモノマー構成成分を導くマクロモノマーとしては、バインダー形成ポリマーの主鎖の種類等に応じて適宜に決定され、一義的ではないが、例えば、後述する連鎖重合ポリマーの重合鎖を有するマクロモノマーが挙げられる。１の構成成分が有する官能基（ｂ）は１種でも２種以上でもよく、２種以上有する場合は、互いに結合していてもいなくてもよい。
＜官能基群（Ｂ）＞
ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基、ホスホン酸基、スルファニル基、エーテル結合（－Ｏ－）、イミノ基（＝ＮＲ、－ＮＲ－）、エステル結合（－ＣＯ－Ｏ－）、アミド結合（－ＣＯ－ＮＲ－）、ウレタン結合（－ＮＲ－ＣＯ－Ｏ－）、ウレア結合（－ＮＲ－ＣＯ－ＮＲ－）、ヘテロ環基、アリール基、無水カルボン酸基、フルオロアルキル基、シロキサン基
官能基群（Ｂ）に含まれる、アミノ基、スルホ基、リン酸基、ヘテロ環基、アリール基は、それぞれ、特に制限されないが、後述する置換基Ｚの対応する基と同義である。ただし、アミノ基の炭素数は、０～１２がより好ましく、０～６が更に好ましく、０～２が特に好ましい。アミノ基、エーテル結合、イミノ基（－ＮＲ－）、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合等が環構造に含まれる場合、ヘテロ環に分類する。
ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基、ホスホン酸基、スルファニル基は塩を形成していてもよい。
フルオロアルキル基は、アルキル基若しくはシクロアルキル基の少なくとも１つの水素原子をフッ素原子で置換した基であり、その炭素数は、１～２０が好ましく、２～１５がより好ましく、３～１０が更に好ましい。炭素原子上のフッ素原子数は水素原子の一部を置き換えたものでもよく、すべて置き換えたもの（パーフルオロアルキル基）でもよい。
シロキサン基は、特に制限されず、例えば－（ＳｉＲ２－Ｏ）ｎ－で表される構造を有する基が好ましい。繰り返し数ｎは１～１００の整数が好ましく、５～５０の整数がより好ましく、１０～３０の整数が更に好ましい。
各結合若しくは基中のＲは、水素原子又は置換基を示し、水素原子が好ましい。置換基としては特に制限されず、後述する置換基Ｚから選択され、アルキル基が好ましい。
無水カルボン酸基としては、特に制限されないが、カルボン酸無水物から１つ以上の水素原子を除去してなる基（例えば下記式（２ａ）で表される基）、更には共重合可能な化合物としての重合性カルボン酸無水物が共重合してなる構成成分自体（例えば下記式（２ｂ）で表される構成成分）を包含する。カルボン酸無水物から１つ以上の水素原子を除去してなる基としては、環状カルボン酸無水物から１つ以上の水素原子を除去してなる基が好ましい。環状カルボン酸無水物から導かれる無水カルボン酸基は、ヘテロ環基にも相当するが、本発明においては無水カルボン酸基に分類する。無水カルボン酸基としては、例えば、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水安息香酸等の非環状カルボン酸無水物、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水フマル酸、無水コハク酸、無水イタコン酸等の環状カルボン酸無水物等が挙げられる。重合性カルボン酸無水物としては、特に制限されないが、分子内に不飽和結合を有するカルボン酸無水物が挙げられ、好ましくは重合性環状カルボン酸無水物である。具体的には、無水マレイン酸、無水イタコン酸等が挙げられる。
無水カルボン酸基の一例として、下記式（２ａ）で表される基又は式（２ｂ）で表される構成成分が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。各式中、＊は結合位置を示す。
Figure 0007455871000001
逐次重合ポリマーにおいて、エステル結合（－ＣＯ－Ｏ－）、アミド結合（－ＣＯ－ＮＲ－）、ウレタン結合（－ＮＲ－ＣＯ－Ｏ－）及びウレア結合（－ＮＲ－ＣＯ－ＮＲ－）は、ポリマーの化学構造を原料化合物に由来する構成成分で表す場合、それぞれ、－ＣＯ－基及び－Ｏ－基、－ＣＯ基及び－ＮＲ－基、－ＮＲ－ＣＯ－基及び－Ｏ－基、－ＮＲ－ＣＯ－基及び－ＮＲ－基に分割して表わされる。そのため、本発明においては、これら結合を有する構成成分としては、ポリマーの表記に関わらず、カルボン酸化合物由来の構成成分又はイソシアネート化合物由来の構成成分とし、ポリオール若しくはポリアミン化合物由来の構成成分を含めない。
また、連鎖重合ポリマーにおいて、エステル結合（カルボキシ基を形成するエステル結合を除く）又はアミド結合を有する構成成分は、主鎖を構成する原子にエステル結合又はアミド結合が直接結合していない構成成分を意味し、例えば、（メタ）アクリル酸アルキルエステルに由来する構成成分を包含しない。
官能基（ｂ）を有する構成成分は、バインダー形成ポリマーを構成しうる構成成分であれば特に制限されず、バインダー形成ポリマーの種類、組成等に応じて適宜に選択される。
官能基（ｂ）を有する構成成分の、バインダー形成ポリマー（全構成成分）中の含有量は、特に制限されないが、固体粒子の結着性の点で、１～９０モル％であることが好ましく、２０～８７モル％であることがより好ましく、３０～８５モル％であることが更に好ましい。バインダー形成ポリマーが官能基（ｂ）を有する構成成分を複数有する場合、官能基（ｂ）を有する構成成分の含有量は合計量とする。また、１つの構成成分が複数若しくは複数種の官能基（ｂ）を有する場合、官能基（ｂ）を有する構成成分の含有量は、１つの構成成分が複数若しくは複数種の官能基（ａ）を有する場合の、官能基（ａ）を有する構成成分の含有量と同様にして算出した合計量とする。
なお、官能基（ｂ）が官能基（ａ）にも相当する場合、官能基（ｂ）を有する構成成分の含有量は、金属元素含有化合物との相互作用を発現する点では上記官能基（ａ）を有する構成成分の含有量とされるが、更に、固体粒子の結着性を達成する点では上記官能基（ｂ）を有する構成成分の含有量に設定されることが好ましい。
－ 逐次重合ポリマー －
バインダー形成ポリマーとしての逐次重合（重縮合、重付加若しくは付加縮合）ポリマーとしては、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が挙げられ、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミド又はポリエステルが好ましい。逐次重合ポリマーは、その構成成分として、上述の、官能基（ａ）若しくは官能基（ｂ）を有する構成成分を有することが好ましい。
逐次重合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、例えば、特開２０１５－０８８４８０号公報に記載のハードセグメントとソフトセグメントとを有するポリマー（高分子バインダー（Ｂ））、及び国際公開第２０１５／０４６３１３号に記載の各ポリマー等に、官能基（ａ）若しくは官能基（ｂ）を有する構成成分を導入したポリマーを挙げることができる。
官能基を組み込む方法としては、特に制限されず、例えば、官能基群（Ａ）又は官能基群（Ｂ）から選択される官能基を有する化合物を共重合する方法、上記官能基を有する（生じる）重合開始剤を用いる方法、高分子反応を利用する方法等が挙げられる。ほかにも、バインダー形成ポリマーの側鎖や末端に存在する官能基を反応点として官能基を導入することもできる。例えば、後述する実施例に示すように、官能基を有する化合物を用いて、バインダー形成ポリマー中に残存する二重結合とのエン反応、エン－チオール反応、更には無水カルボン酸基（カルボン酸無水物基）との各種反応等により、官能基（ａ）等を導入することができる。
上記官能基を有する化合物としては、特に制限されないが、例えば、炭素－炭素不飽和結合と上記官能基とそれぞれ少なくとも１つ有する化合物が挙げられる。例えば、炭素－炭素不飽和結合と上記官能基とが直接結合した化合物、炭素－炭素不飽和結合と上記官能基とが上記連結基を介して結合した化合物、更には、官能基自体が炭素－炭素不飽和結合を含む化合物（例えば上記重合性環状カルボン酸無水物）を包含する。また、上記官能基を有する化合物としては、バインダー形成ポリマー中の構成成分に各種反応により官能基を導入可能な化合物（例えば、無水カルボン酸由来の構成成分、炭素－炭素不飽和結合を有する構成成分等と付加反応若しくは縮合反応等が可能な、アルコール、アミノ若しくはメルカプト若しくはエポキシの各化合物（重合体を含む））を包含する。更に、上記官能基を有する化合物としては、炭素－炭素不飽和結合と、重合鎖に置換基として官能基を組み込んだマクロモノマーとが直接若しくは上記連結基を介して結合した化合物も包含する。マクロモノマー構成成分を導くマクロモノマーとしては、バインダー形成ポリマーの主鎖の種類等に応じて適宜に決定され、一義的ではないが、例えば、後述する連鎖重合ポリマーの重合鎖を有するマクロモノマーが挙げられる。
マクロモノマーの数平均分子量は、特に制限されないが、優れた分散安定性及びハンドリング性を維持しつつも、固体粒子の結着力、更には集電体との密着性を更に強固なものとすることができる点で、５００～１００，０００が好ましく、１，０００～５０，０００がより好ましく、２，０００～２０，０００が更に好ましい。また、マクロモノマー中に組み込まれる官能基（ｂ）を有する繰り返し単位の含有量は１～１００モル％が好ましく、３～８０モル％がより好ましく、５～７０モル％が更に好ましい。官能基（ｂ）を有さない繰り返し単位の含有量は、０～９０モル％が好ましく、０～７０モル％より好ましく、０～５０モル％が更に好ましい。溶解性などの観点で、任意の成分を選択することができる。
－ 連鎖重合ポリマー －
バインダー形成ポリマーとしての連鎖重合ポリマーとしては、含フッ素ポリマー、炭化水素系ポリマー、ビニル系ポリマー、（メタ）アクリルポリマー等が挙げられ、ビニル系ポリマー、炭化水素系ポリマー又は（メタ）アクリルポリマーが好ましい。連鎖重合ポリマーは、その構成成分として、上述の、官能基（ａ）若しくは官能基（ｂ）を有する構成成分を有することが好ましい。
含フッ素ポリマーとしては、特に制限されないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニレンジフルオリド（ＰＶｄＦ）、ポリビニレンジフルオリドとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体（ＰＶｄＦ－ＨＦＰ）、ポリビニレンジフルオリドとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンの共重合体（ＰＶｄＦ－ＨＦＰ－ＴＦＥ）が挙げられる。ＰＶｄＦ－ＨＦＰにおいて、ＰＶｄＦとＨＦＰとの共重合比［ＰＶｄＦ：ＨＦＰ］（質量比）は、特に限定されないが、９：１～５：５が好ましく、９：１～７：３が密着性の観点からより好ましい。ＰＶｄＦ－ＨＦＰ－ＴＦＥにおいて、ＰＶｄＦとＨＦＰとＴＦＥとの共重合比［ＰＶｄＦ：ＨＦＰ：ＴＦＥ］（質量比）は、特に限定されないが、２０～６０：１０～４０：５～３０であることが好ましい。
炭化水素系ポリマーとしては、特に制限されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン－ポリ（エチレン－ブチレン）－ポリエチレン共重合体、天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリスチレン、ポリスチレンブタジエン共重合体、ポリプロピレン－ポリエチレン－ポリブチレン共重合体（ＣＥＢＣ）、スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリブチレン、アクリロニトリルブタジエン共重合体、又はこれらの水添（水素化）ポリマーが挙げられる。スチレン系熱可塑性エラストマー又はその水素化物としては、特に制限されないが、例えば、スチレン－エチレン－ブチレン－スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン－イソプレン－スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、水素化ＳＩＳ、スチレン－イソブチレン－スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）、スチレン－ブタジエン－スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、水素化ＳＢＳ、スチレン－エチレン－エチレン－プロピレン－スチレンブロック共重合体（ＳＥＥＰＳ）、スチレン－エチレン－プロピレン－スチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、水素化スチレン－ブタジエンゴム（ＨＳＢＲ）等、更にはＳＥＢＳ等の上記各ブロック共重合体に対応するランダム共重合体が挙げられる。本発明において、炭化水素系ポリマーは、主鎖に結合する不飽和基（例えば１，２－ブタジエン構成成分）を有しないものが化学架橋の形成を抑制できる点で好ましい。
炭化水素系ポリマーは、その側鎖に、官能基群（Ｂ）から選択される官能基（ｂ）、例えば、フルオロアルキル基、シロキサン基を有していてもよい。固体粒子に対する吸着力を適宜調整できるためである。
ビニル系ポリマーとしては、特に制限されないが、例えば、（メタ）アクリル化合物（Ｍ１）以外のビニル系モノマーを例えば５０モル％以上含有するポリマーが挙げられる。ビニル系モノマーとしては、後述するビニル化合物等が挙げられる。ビニル系ポリマーとしては、具体的には、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリ酢酸ビニル、又はこれらを含む共重合体等が挙げられる。
このビニル系ポリマーは、ビニル系モノマー由来の構成成分以外に、後述する（メタ）アクリルポリマーを形成する（メタ）アクリル化合物（Ｍ１）由来の構成成分、更には後述するマクロモノマーに由来する構成成分（ＭＭ）を有することが好ましい。ビニル系モノマー由来の構成成分の含有量は、（メタ）アクリルポリマーにおける（メタ）アクリル化合物（Ｍ１）由来の構成成分の含有量と同じであることが好ましい。（メタ）アクリル化合物（Ｍ１）由来の構成成分の含有量は、ポリマー中、５０モル％未満であれば特に制限されないが、０～４０モル％であることが好ましく、５～３５モル％であることがより好ましい。構成成分（ＭＭ）の含有量は（メタ）アクリルポリマーにおける含有量と同じであることが好ましい。
（メタ）アクリルポリマーとしては、特に制限されないが、例えば、（メタ）アクリル酸化合物、（メタ）アクリル酸エステル化合物、（メタ）アクリルアミド化合物及び（メタ）アクリルニトリル化合物から選択される少なくとも１種の（メタ）アクリル化合物（Ｍ１）を（共）重合して得られるポリマーが好ましい。また、（メタ）アクリル化合物（Ｍ１）とその他の重合性化合物（Ｍ２）との共重合体からなる（メタ）アクリルポリマーも好ましい。その他の重合性化合物（Ｍ２）としては、特に制限されず、スチレン化合物、ビニルナフタレン化合物、ビニルカルバゾール化合物、アリル化合物、ビニルエーテル化合物、ビニルエステル化合物、イタコン酸ジアルキル化合物、不飽和カルボン酸無水物等のビニル化合物が挙げられる。ビニル化合物としては、例えば、特開２０１５－８８４８６号公報に記載の「ビニル系モノマー」が挙げられる。
（メタ）アクリルポリマー中におけるその他の重合性化合物（Ｍ２）の含有量は、特に制限されないが、例えば５０モル％未満とすることができる。
（メタ）アクリルポリマーとしては、例えば、特許第６２９５３３２号に記載のものが挙げられる。
連鎖重合ポリマーは、上述の各ポリマーに、官能基（ａ）若しくは官能基（ｂ）を有する構成成分を導入したポリマーを挙げることができる。官能基を組み込む方法は、逐次重合ポリマーと同じである。
バインダー形成ポリマー（各構成成分及び原料化合物）は、置換基を有していてもよい。置換基としては、上述の官能基群（Ａ）及び官能基群（Ｂ）に含まれる官能基以外の基であれば特に制限されず、好ましくは下記置換基Ｚから選択される基が挙げられる。
－ 置換基Ｚ －
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、本明細書においてアルキル基というときには通常シクロアルキル基を含む意味であるが、ここでは別記する。）、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）、アラルキル基（好ましくは炭素数７～２３のアラルキル基、例えば、ベンジル、フェネチル等）、ヘテロ環基（好ましくは炭素数２～２０のヘテロ環基で、より好ましくは、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、ピロリドン基等）、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、本明細書においてアリールオキシ基というときにはアリーロイルオキシ基を含む意味である。）、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、ドデ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（－ＮＨ２）、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）、アルコキシシリル基（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）、アリールオキシシリル基（好ましくは炭素数６～４２のアリールオキシシリル基、例えば、トリフェニルオキシシリル等）、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）（ＲＰ）２）、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）（ＲＰ）２）、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（ＲＰ）２）、ホスホン酸基（好ましくは炭素数０～２０のホスホン酸基、例えば、－ＰＯ（ＯＲＰ）２）、スルホ基（スルホン酸基、－ＳＯ３ＲＰ）、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。ＲＰは、水素原子又は置換基（好ましくは置換基Ｚから選択される基）である。
また、これらの置換基Ｚで挙げた各基は、上記置換基Ｚが更に置換していてもよい。
上記アルキル基、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。
（ポリマーバインダー又はバインダー形成ポリマーの物性若しくは特性等）
上記ポリマーバインダー、又はバインダー形成ポリマーは下記物性若しくは特性等を有することが好ましい。
ポリマーバインダー（ポリマー）の水分濃度は、１００ｐｐｍ（質量基準）以下が好ましい。また、このポリマーバインダーは、ポリマーを晶析させて乾燥させてもよく、ポリマーバインダー分散液をそのまま用いてもよい。
バインダー形成ポリマーは、非晶質であることが好ましい。本発明において、ポリマーが「非晶質」であるとは、典型的には、ガラス転移温度で測定したときに結晶融解に起因する吸熱ピークが見られないことをいう。
バインダー形成ポリマーは、非架橋ポリマーであっても架橋ポリマーであってもよい。また、加熱又は電圧の印加によってポリマーの架橋が進行した場合には、上記分子量より大きな分子量となっていてもよい。好ましくは、全固体二次電池の使用開始時にポリマーが後述する範囲の質量平均分子量であることである。
バインダー形成ポリマーの質量平均分子量は、特に制限されない。例えば、１５，０００以上が好ましく、３０，０００以上がより好ましく、５０，０００以上が更に好ましい。上限としては、５，０００，０００以下が実質的であるが、４，０００，０００以下が好ましく、３，０００，０００以下がより好ましい。
－分子量の測定－
本発明において、ポリマー、ポリマー鎖及びマクロモノマーの分子量については、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）による標準ポリスチレン換算の質量平均分子量又は数平均分子量をいう。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、ポリマー又はマクロモノマーの種類によっては適宜適切な溶離液を選定して用いればよい。
（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
本発明の無機固体電解質含有組成物は、ポリマーバインダーを１種含有しても２種以上含有してもよい。
ポリマーバインダーの、無機固体電解質含有組成物中の（合計）含有量は、特に制限されないが、分散安定性及びハンドリング性を改善し、更には十分な結着性も示す点で、固形分１００質量％中、０．１～１０．０質量％であることが好ましく、０．２～８質量％であることがより好ましく、０．３～６質量％であることが更に好ましく、０．５～３質量％であることが特に好ましい。
本発明において、固形分１００質量％において、ポリマーバインダーの合計質量に対する、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）／（ポリマーバインダーの合計質量）］は、１，０００～１の範囲が好ましい。この比率は更に５００～２がより好ましく、１００～１０が更に好ましい。
＜金属元素含有化合物＞
本発明の無機固体電解質含有組成物は金属元素含有化合物を含有している。無機固体電解質粒子及びポリマーバインダーに対して金属元素含有化合物を固体状態で共存させることにより、溶解状態のポリマーバインダーに相互作用して、例えば金属元素含有化合物、金属元素のイオン受領部が起点となって、ポリマーバインダーを粒子状に固化させることができる。
この金属元素含有化合物は、分子を構成する金属元素の少なくとも一部をイオン（カチオン）としてバインダー形成ポリマー供給しうる特性を有している。
金属元素含有化合物が金属元素イオンを供給しうる特性は、バインダー形成ポリマーにおける、金属元素イオンを受領可能な化学構造等により、一義的に決定されるものではない。例えば、金属元素含有化合物を構成するアニオンについては、その共役酸の、酸解離定数の負の常用対数［ｐＫａ］（水中）が、－２～４０であることが好ましく、－２～２０であることがより好ましく、０～１０であることが更に好ましく、２～８であることが特に好ましい。共役酸のｐＫａが上記範囲内にあると、金属元素含有化合物が金属元素イオンをカチオンとして速やかに遊離、発生させてバインダー形成ポリマーに効果的に供給することができる。共役酸のｐＫａは、上記官能基（ａ）のｐＫａと同様にして測定できる。
上記アニオンを導く共役酸のｐＫａは、分散特性及び電池特性の改善の実現の点で、官能基（ａ）のｐＫａ（バインダー形成ポリマーが複数種の官能基（ａ）を有する場合、各官能基のｐＫａのうち少なくとも最も低い値を示すｐＫａ）よりも大きいことが好ましい。その際の、共役酸のｐＫａと官能基（ａ）のｐＫａとのｐＫａ差［（共役酸のｐＫａ）－（官能基のｐＫａ）］は、特に制限されず、０．１以上とすることができるが、分散特性と抵抗とをより高い水準で両立できる点で、２以上であることが好ましく、２．５以上であることがより好ましい。ｐＫａ差の上限は、特に制限されず、例えば、３５以下とすることができ、３０以下であることが好ましく、２０以下であることがより好ましい。
金属元素含有化合物は、無機固体電解質含有組成物の製膜時に金属元素イオンを遊離することができれば、製膜時以外（調製時、保管時等）に一部の金属元素をイオンとして遊離してもよい。
金属元素含有化合物は、無機固体電解質含有組成物が含有する分散媒に対して不溶性であり、無機固体電解質含有組成物中に固体状態で存在している。固体状態で存在していることにより、製膜時に固体粒子の表面を被覆するとしても部分的であり、固体粒子同士の界面抵抗の上昇を抑制できる。本発明において、不溶性とは、上述の測定方法による、分散媒に対する溶解度が０．０５％以下であることをいい、本発明の効果を損なわない範囲で金属元素含有化合物の一部が分散媒に溶解していてもよい。
無機固体電解質含有組成物において、金属元素含有化合物は固体状態で分散媒に分散していることが好ましい。金属元素含有化合物が固体状態で分散媒に分散しているとは、金属元素含有化合物を固形分濃度１０質量％の割合で分散媒と混合（分散）させた分散液を用いて、後述する実施例における分散安定性試験における固形分減少量が５質量％未満であることをいう。
固体状態で存在する金属元素含有化合物の平均粒径は、特に制限されず、０．０５～３５μｍとすることができる。分散特性及び電池特性の改善の点で、平均粒径の下限は、０．０５μｍ以上であることが好ましく、０．０７μｍ以上であることがより好ましく、０．１μｍ以上であることが更に好ましく、平均粒径の上限は、５μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以下であることがより好ましく、２μｍ以下であることが更に好ましい。平均粒径は、後述する実施例で説明する方法で測定した値である。金属元素含有化合物の平均粒径は、例えば、化合物構造、例えばアニオン若しくは金属元素の種類、含有量、分散媒の種類等により、調整できる。
金属元素含有化合物は、上記金属元素イオンを供給しうる特性を示す化合物であれば特に制限されず、各種の化合物が挙げられる。金属元素含有化合物としては、無機化合物でもよいが有機化合物であることが好ましく、また高分子化合物でもよいが低分子化合物（非重合性化合物）であることが好ましい。この金属元素含有化合物は周期律表第１族若しくは第２族に属する金属のイオン伝導性を示さない（リチウムイオン伝導度：１０－６Ｓ／ｃｍ未満）ことが好ましい。
本発明に用いる金属元素含有化合物は、上記金属元素イオンを供給しうる特性を示す点で、例えば上記ｐＫａを示す点で、アニオンの共役酸のｐＫａが－２未満と小さく、金属元素イオンを供給しうる特性を示さない、全固体二次電池に通常用いられる、無機固体電解質、活物質、導電助剤、リチウム塩、イオン液体、更には増粘剤等とは異なる化合物群である。
金属元素含有化合物としては、例えば、有機酸、アルコール、炭化水素等の有機化合物由来のアニオンと、金属元素由来のカチオンとを含む有機金属化合物若しくは有機金属塩が好ましい。有機金属化合物若しくは有機金属塩としては、特に制限されず、例えば、有機酸由来のアニオンと金属元素由来のカチオンとを含む有機酸金属塩、アルコール由来のアニオンと金属元素由来のカチオンとを含むアルコキシド（アルコラート）、炭化水素由来のアニオンと金属元素由来のカチオンとを含む有機金属化合物が挙げられる。なかでも、有機酸金属塩又はアルコキシドが好ましく、有機酸金属塩がより好ましい。このアニオンは、その共役酸（上記有機化合物）のｐＫａが上記範囲にあるものが好ましい。
カチオンを形成する金属元素は、特に制限されず、周期律表第１族～第１７族に属する金属元素から適宜に選択されるが、分散特性及び電池特性の改善の点で、周期律表第１族、第２族、第１２族又は第１３族に属する金属元素を含むことが好ましく、周期律表第１族に属する金属元素（アルカリ金属）又は第２族に属する金属元素（アルカリ土類金属）を含むことがより好ましく、周期律表第１族に属する金属元素を含むことが更に好ましく、リチウム元素を含むことが特に好ましい。
金属元素又はそのイオンがとりうる価数としては、特に限定されず、例えば１価～７価の範囲から選択されるが、分散特性及び電池特性の改善の点で、小さな価数が好ましく、例えば、１～３価がより好ましく、１価又は２価であることが更に好ましく、１価であることが特に好ましい。
金属元素は、無機固体電解質との関係では、無機固体電解質が含有する金属元素と同種であることが好ましい。
アニオンを形成する有機化合物は、金属元素含有化合物の金属元素を水素原子で置換した化合物であり、特に制限されないが、上記の中でも、有機酸、アルコール、炭化水素が好ましく、有機酸がより好ましい。
有機酸は、酸基を有する炭化水素化合物であり、例えば、有機カルボン酸、有機スルホン酸、有機ホスホン酸、有機ボロン酸等が挙げられ、分散特性の改善と低抵抗化とを高いレベルで両立できる点で、有機カルボン酸が好ましい。有機酸が有する酸基の数は、特に制限されず、１～３個であることが好ましく、１個又は２個であることが好ましい。
有機酸を構成する炭化水素化合物としては、特に制限されず、例えば、鎖式若しくは環式の飽和炭化水素、鎖式若しくは環式の不飽和炭化水素、又は芳香族炭化水素が挙げられ、鎖式の飽和炭化水素が好ましい。また、鎖式の飽和炭化水素若しくは不飽和炭化水素の構造は直鎖構造でも分岐鎖でもよい。上記各炭化水素化合物は上記置換基Ｚから選択される置換基を有していてもよい。
有機カルボン酸としては、特に制限されないが、飽和若しくは不飽和の脂肪酸、飽和若しくは不飽和の脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。なお、ギ酸は１つのカルボキシ基と水素原子が結合した化合物であり、シュウ酸は２つのカルボキシ基が結合した化合物であるが、いずれも有機カルボン酸に含む。
アルコールは、水酸基を有する炭化水素化合物であり、炭化水素化合物が有する水酸基の数は、特に制限されず、１～３個であることが好ましく、１個又は２個であることが好ましい。アルコールを構成する炭化水素化合物としては、特に制限されず、有機酸を構成する炭化水素化合物が好ましく挙げられる。
アニオンを形成する炭化水素は、特に制限されず、有機酸を構成する炭化水素化合物が好ましく挙げられる。
アニオンを形成する有機化合物の炭素数は、特に制限されず、１～２４とすることができるが、分散特性及び電池特性の改善の点で、３～２２であることが好ましく、６～２１であることがより好ましく、１０～２０であることが更に好ましく、１２～１９であることが特に好ましい。
金属元素含有化合物は、無機固体電解質含有組成物中において、単独で存在していてもよく、他の成分と複合体（例えば、吸着体、錯体、溶媒和したもの）を形成していてもよい。ただし、有機カルボン酸金属塩は特許文献２のように三フッ化ホウ素錯体を形成していない。
金属元素含有化合物の具体例を以下及び実施例に示すが、本発明はこれらに限定されない。なお、例示化合物Ｃ－４～Ｃ－２６はいずれもリチウム塩として示すが、リチウム塩には限定されない。
Figure 0007455871000002
本発明の無機固体電解質含有組成物は、金属元素含有化合物を１種含有しても、２種以上含有してもよい。
金属元素含有化合物の、無機固体電解質含有組成物中の含有量は、特に制限されないが、分散特性の改善と低抵抗化との両立、更には固体粒子を十分に結着させることができる点で、固形分１００質量％中、０．００５～３質量％であることが好ましく、０．００７～１質量％であることがより好ましく、０．０１～０．１質量％であることが更に好ましい。
ポリマーバインダーが官能基（ａ）を有する場合、金属元素含有化合物は、官能基（ａ）に対して、好ましくは１～１００モル％、より好ましくは３０～９９モル％の金属元素をイオンとして供給可能な含有量とすることができる。
＜分散媒＞
本発明の無機固体電解質含有組成物は、バインダー形成ポリマーを溶解し、かつ金属元素含有化合物を分散させる分散媒を含有する。
分散媒としては、使用環境において液状を示す有機化合物であればよく、例えば、各種有機溶媒が挙げられ、具体的には、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、エステル化合物等が挙げられる。
分散媒としては、非極性分散媒（疎水性の分散媒）でも極性分散媒（親水性の分散媒）でもよいが、ポリマーバインダーの溶解状態及び金属元素含有化合物の分散状態を実現できる点で、非極性分散媒が好ましい。非極性分散媒とは、一般に水に対する親和性が低い性質をいうが、本発明においては、ＣｌｏｇＰ値が１．５～６の分散媒であることが好ましく、例えば、エステル化合物、ケトン化合物、エーテル化合物、香族化合物、脂肪族化合物等が挙げられる。
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。
エーテル化合物としては、例えば、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モノアルキルエーテル（エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコー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）、アルキレングリコールジアルキルエーテル（エチレングリコールジメチルエーテル等）、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。
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。
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、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、ジプロピルケトン、ジブチルケトン、ジイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）、イソブチルプロピルケトン、ｓｅｃ－ブチルプロピルケトン、ペンチルプロピルケトン、ブチルプロピルケトンなどが挙げられる。
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、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、シクロオクタン、デカリン、パラフィン、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油等が挙げられる。
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が挙げられる。
本発明においては、中でも、エーテル化合物、ケトン化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、エステル化合物が好ましく、エステル化合物、ケトン化合物又はエーテル化合物がより好ましい。
分散媒を構成する化合物の炭素数は特に制限されず、２～３０が好ましく、４～２０がより好ましく、６～１５が更に好ましく、７～１２が特に好ましい。
分散媒を構成する化合物は、ＣＬｏｇＰ値が１以上であることが好ましく、１．５以上であることがより好ましく、２以上であることが更に好ましく、３以上であることが特に好ましい。上限は特に制限されないが、１０以下であることが実際的であり、６以下であることが好ましい。
本発明において、ＣＬｏｇＰ値とは、１－オクタノールと水への分配係数Ｐの常用対数ＬｏｇＰを計算によって求めた値である。ＣＬｏｇＰ値の計算に用いる方法やソフトウェアについては公知のものを用いることができるが、特に断らない限り、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ社のＣｈｅｍＤｒａｗを用いて構造を描画し、算出した値とする。
分散媒を２種以上含有する場合、分散媒のＣｌｏｇＰ値は、各分散媒のＣｌｏｇＰ値と質量分率との積の和とする。
このような分散媒を上記したものの中から挙げると、トルエン（ＣＬｏｇＰ＝２．５）、キシレン（ＣｌｏｇＰ＝３．１２）、ヘキサン（ＣＬｏｇＰ＝３．９）、ヘプタン（Ｈｅｐ、ＣＬｏｇＰ＝４．４）、オクタン（ＣＬｏｇＰ＝４．９）、シクロヘキサン（ＣＬｏｇＰ＝３．４）、シクロオクタン（ＣＬｏｇＰ＝４．５）、デカリン（ＣＬｏｇＰ＝４．８）、ジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ、ＣＬｏｇＰ＝３．０）、ジブチルエーテル（ＤＢＥ、ＣＬｏｇＰ＝２．５７）、酪酸ブチル（ＣＬｏｇＰ＝２．８）、トリブチルアミン（ＣＬｏｇＰ＝４．８）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ、ＣｌｏｇＰ＝１．３１）、エチルシクロヘキサン（ＥＣＨ、ＣｌｏｇＰ＝３．４）等がある。
分散媒は常圧（１気圧）での沸点が５０℃以上であることが好ましく、７０℃以上であることがより好ましい。上限は２５０℃以下であることが好ましく、２２０℃以下であることが更に好ましい。
本発明の無機固体電解質含有組成物は、分散媒を少なくとも１種含有していればよく、２種以上含有してもよい。
本発明において、無機固体電解質含有組成物中の、分散媒の含有量は、特に制限されず適宜に設定することができる。例えば、無機固体電解質含有組成物中、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。
＜活物質＞
本発明の無機固体電解質含有組成物には、周期律表第１族若しくは第２族に属する金属のイオンの挿入放出が可能な活物質を含有することもできる。活物質としては、以下に説明するが、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、活物質（正極活物質又は負極活物質）を含有する無機固体電解質含有組成物を電極用組成物（正極用組成物又は負極用組成物）ということがある。
（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、特に制限はなく電池を分解して、遷移金属酸化物、又は、硫黄などのＬｉと複合化できる元素などでもよい。
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Ｍａ（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Ｍｂ（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及び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Ｍａの量（１００モル％）に対して０～３０モル％が好ましい。Ｌｉ／Ｍａのモル比が０．３～２．２になるように混合して合成されたものが、より好ましい。
遷移金属酸化物の具体例としては、（ＭＡ）層状岩塩型構造を有する遷移金属酸化物、（ＭＢ）スピネル型構造を有する遷移金属酸化物、（ＭＣ）リチウム含有遷移金属リン酸化合物、（ＭＤ）リチウム含有遷移金属ハロゲン化リン酸化合物及び（ＭＥ）リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物等が挙げられる。
（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、ＬｉＣｏＯ２（コバルト酸リチウム［ＬＣＯ］）、ＬｉＮｉ２Ｏ２（ニッケル酸リチウム）、ＬｉＮｉ０．８５Ｃｏ０．１０Ａｌ０．０５Ｏ２（ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム［ＮＣＡ］）、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２（ニッケルマンガンコバルト酸リチウム［ＮＭＣ］）及びＬｉＮｉ０．５Ｍｎ０．５Ｏ２（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、ＬｉＭｎ２Ｏ４（ＬＭＯ）、ＬｉＣｏＭｎＯ４、Ｌｉ２ＦｅＭｎ３Ｏ８、Ｌｉ２ＣｕＭｎ３Ｏ８、Ｌｉ２ＣｒＭｎ３Ｏ８及びＬｉ２ＮｉＭｎ３Ｏ８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、ＬｉＦｅＰＯ４及びＬｉ３Ｆｅ２（ＰＯ４）３等のオリビン型リン酸鉄塩、ＬｉＦｅＰ２Ｏ７等のピロリン酸鉄類、ＬｉＣｏＰＯ４等のリン酸コバルト類並びにＬｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３（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、Ｌｉ２ＦｅＰＯ４Ｆ等のフッ化リン酸鉄塩、Ｌｉ２ＭｎＰＯ４Ｆ等のフッ化リン酸マンガン塩及びＬｉ２ＣｏＰＯ４Ｆ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、Ｌｉ２ＦｅＳｉＯ４、Ｌｉ２ＭｎＳｉＯ４、Ｌｉ２ＣｏＳｉＯ４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。
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。正極活物質の粒子径（体積平均粒子径）は特に制限されない。例えば、０．１～５０μｍとすることができる。正極活物質粒子の粒子径は、上記無機固体電解質の粒子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分散媒を共存させた湿式粉砕も行うことができる。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。分級は、特に限定はなく、篩、風力分級機などを用いて行うことができる。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。
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（ｃｍ２）当たりの正極活物質の質量（ｍｇ）（目付量）は特に制限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、例えば、１～１００ｍｇ／ｃｍ２とすることができる。
正極活物質の、無機固体電解質含有組成物中における含有量は特に制限されず、固形分１００質量％において、１０～９７質量％が好ましく、３０～９５質量％がより好ましく、４０～９３質量が更に好ましく、５０～９０質量％が特に好ましい。
（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。
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。
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。
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、Ｇａ２Ｏ３、ＧｅＯ、ＰｂＯ、ＰｂＯ２、Ｐｂ２Ｏ３、Ｐｂ２Ｏ４、Ｐｂ３Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ８Ｂｉ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ８Ｓｉ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ４、ＧｅＳ、ＰｂＳ、ＰｂＳ２、Ｓｂ２Ｓ３又はＳｂ２Ｓ５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。
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、Ｌｉ２ＳｎＯ２が挙げられる。
負極活物質、例えば金属酸化物は、チタン元素を含有すること（チタン酸化物）も好ましく挙げられる。具体的には、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２（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高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。
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。
リチウムと合金形成可能な負極活物質は、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、全固体二次電池の充放電による膨張収縮が大きく、サイクル特性の低下を加速させるが、本発明の無機固体電解質含有組成物は上述のポリマーバインダー及び金属元素含有化合物を含有するため、サイクル特性の低下を抑制できる。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、ＬａＳｉ２、ＶＳｉ２、Ｌａ－Ｓｉ、Ｇｄ－Ｓｉ、Ｎｉ－Ｓｉ）、又は組織化した活物質（例えば、ＬａＳｉ２／Ｓｉ）、他にも、ＳｎＳｉＯ３、ＳｎＳｉＳ３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、ＳｎＯ２、ＳｎＳ、ＳｎＳ２、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、Ｌｉ２ＳｎＯ２を挙げることもできる。
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。
上記焼成法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。
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。負極活物質の体積平均粒子径は、特に制限されないが、０．１～６０μｍが好ましい。負極活物質粒子の体積平均粒子径は、上記無機固体電解質の平均粒子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。
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（ｃｍ２）当たりの負極活物質の質量（ｍｇ）（目付量）は特に制限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、例えば、１～１００ｍｇ／ｃｍ２とすることができる。
負極活物質の、無機固体電解質含有組成物中における含有量は特に制限されず、固形分１００質量％において、１０～９０質量％であることが好ましく、２０～８５質量％がより好ましく、３０～８０質量％であることがより好ましく、４０～７５質量％であることが更に好ましい。
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。
（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、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、Ｌｉ２Ｔｉ２Ｏ５、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＡｌＯ２、Ｌｉ２ＺｒＯ３、Ｌｉ２ＷＯ４、Ｌｉ２ＴｉＯ３、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７、Ｌｉ３ＰＯ４、Ｌｉ２ＭｏＯ４、Ｌｉ３ＢＯ３、ＬｉＢＯ２、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｌｉ２ＳｉＯ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３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。
＜導電助剤＞
本発明の無機固体電解質含有組成物は、導電助剤を含有していることが好ましく、例えば、負極活物質としてのケイ素原子含有活物質は導電助剤と併用されることが好ましい。
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の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。
導電助剤は、１種を含有していてもよいし、２種以上を含有していてもよい。
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。
本発明の無機固体電解質含有組成物が導電助剤を含む場合、無機固体電解質含有組成物中の導電助剤の含有量は、固形分１００質量％において、０～１０質量％が好ましい。
＜リチウム塩＞
本発明の無機固体電解質含有組成物は、リチウム塩（支持電解質）を含有することも好ましい。
リチウム塩としては、通常この種の製品に用いられるリチウム塩が好ましく、特に制限はなく、例えば、特開２０１５－０８８４８６の段落００８２～００８５記載のリチウム塩が好ましい。
本発明の無機固体電解質含有組成物がリチウム塩を含む場合、リチウム塩の含有量は、固体電解質１００質量部に対して、０．１質量部以上が好ましく、５質量部以上がより好ましい。上限としては、５０質量部以下が好ましく、２０質量部以下がより好ましい。
＜分散剤＞
本発明の無機固体電解質含有組成物は、上述のポリマーバインダーが分散剤としても機能するため、このポリマーバインダー以外の分散剤を含有していなくてもよいが、分散剤を含有してもよい。分散剤としては、全固体二次電池に通常使用されるものを適宜選定して用いることができる。一般的には粒子吸着と立体反発及び／又は静電反発を意図した化合物が好適に使用される。
＜他の添加剤＞
本発明の無機固体電解質含有組成物は、上記各成分以外の他の成分として、適宜に、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。イオン液体は、イオン伝導度をより向上させるため含有されるものであり、公知のものを特に制限されることなく用いることができる。また、上述のポリマーバインダーを形成するポリマー以外のポリマー、通常用いられる結着剤等を含有していてもよい。
（無機固体電解質含有組成物の調製）
本発明の無機固体電解質含有組成物は、無機固体電解質、ポリマーバインダー、金属元素含有化合物、分散媒、更に導電助剤、適宜にリチウム塩、任意の他の成分を、例えば通常用いる各種の混合機で混合する。これにより、分散媒に対して、ポリマーバインダーを溶解させ、かつ金属元素含有化合物を溶解させずに固体状態で存在させた混合物として、好ましくはスラリーとして、調製する。電極用組成物の場合は更に活物質を混合する。組成物の調製に際して、ポリマーバインダー及び金属元素含有化合物と分散媒とは、分散媒に対する上述の溶解状態及び分散状態となる組み合わせで、適宜に選択される。
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。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。
本発明の無機固体電解質含有組成物は、特に上述の含有量を満たしていると、常温では、ポリマーバインダーと金属元素含有化合物とは相互反応をしにくく、例えば上述の塩交換反応を生起してもその割合は組成物の分散安定性を十分維持できるほど小さい。本発明において、ポリマーバインダーを固化させるのに十分な相互作用を生起させるには、好ましくは後述する成膜条件を適用する。
＜無機固体電解質含有組成物の特性ないし物性＞
本発明の無機固体電解質含有組成物は非水系組成物であることが好ましい。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。）が好ましくは５００ｐｐｍ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、２００ｐｐｍ以下であることがより好ましく、１００ｐｐｍ以下であることが更に好ましく、５０ｐｐｍ以下であることが特に好ましい。無機固体電解質含有組成物が非水系組成物であると、無機固体電解質の劣化を抑制することができる。含水量は、無機固体電解質含有組成物中に含有している水の量（無機固体電解質含有組成物に対する質量割合）を示し、具体的には、０．０２μｍ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を用いて測定された値とする。
本発明の無機固体電解質含有組成物において、調製後の粘度（初期粘度）は、特に制限されないが、塗布性等を考慮すると、例えば、下記測定条件における粘度として、１０００～４０００ｃＰが好ましく、３００～４０００ｃＰがより好ましく、５００ｃＰ～２５００ｃＰが更に好ましい。本発明の無機固体電解質含有組成物は、上述のように優れた分散特性を示すため、上記初期粘度を経時によっても維持できる。

－ 測定条件 －
温度：２３℃
せん断速度：１０／ｓ
測定機器：ＴＶ－３５型粘度計（東機産業社製）
測定法：サンプルカップに組成物を１．１ｍｌ滴下し、標準コーンロータ（１°３４’×Ｒ２４）を備えた粘度計本体にサンプルカップをセットし、測定レンジを「Ｕ」とし、上記のせん断速度で回転させ１分後の値を読み取る。
本発明の無機固体電解質含有組成物は、８０℃以上に加熱した場合に、加熱後のポリマーバインダーの分散媒に対する溶解度が加熱前のポリマーバインダーの分散媒に対する溶解度よりも小さくなることが好ましい。加熱によりポリマーバインダーの溶解度が小さくなると、無機固体電解質含有組成物の製膜時（乾燥時）にポリマーバインダーを粒子として分散媒から固化させることができ、優れた分散特性を維持しながらも、抵抗増大を抑制でき、優れたサイクル特性を実現できる。
無機固体電解質含有組成物の上記特性（加熱による溶解度の低下）は、本発明の無機固体電解質含有組成物であれば評価、確認することができるが、後述する実施例２に示すように、ポリマーバインダーの組成物中の含有量を１０質量％に、かつ金属元素含有化合物の組成物中の含有量を０．５質量％に設定した組成物に対して行うと、より明確に評価、確認できる。
加熱温度は、８０℃以上であれば上記特性をより明確に評価、確認でき、例えば８０～１２０℃とすることができる。なお、加熱温度、更には含有量以外の条件は適宜に決定され、例えば加熱時間は１０分以上とすることができる。
本発明の無機固体電解質含有組成物は、ポリマーバインダーと金属元素含有化合物との無機固体電解質含有組成物中の合計濃度を３０質量％以上に濃縮された場合に、濃縮後のポリマーバインダーの分散媒に対する溶解度が濃縮前のポリマーバインダーの分散媒に対する溶解度よりも小さくなることが好ましい。濃縮によりポリマーバインダーの溶解度が小さくなると、無機固体電解質含有組成物の製膜時（乾燥時）にポリマーバインダーを粒子として分散媒から固化させることができ、優れた分散特性を維持しながらも、抵抗増大を抑制でき、優れたサイクル特性を実現できる。
無機固体電解質含有組成物の上記特性（濃縮による溶解度の低下）は、本発明の無機固体電解質含有組成物であれば評価、確認することができるが、後述する実施例２に示すように、ポリマーバインダーの組成物中の含有量を１０質量％に、かつ金属元素含有化合物の組成物中の含有量を０．５質量％に設定した組成物に対して行うと、より明確に評価、確認できる。
濃縮する合計濃度は、３０質量％以上であれば上記特性をより明確に評価、確認でき、例えば５０質量％以上とすることができる。なお、濃縮時の加熱温度は、適宜に設定され、８０℃以上でもよいが、加熱による溶解度の低下を起こしにくい８０℃未満であることが好ましく、例えば３０～６０℃とすることができる。なお、合計含有量及び加熱温度以外の条件は適宜に決定される。
本発明の無機固体電解質含有組成物は、製膜されて構成層を形成した場合に、構成層中に存在するポリマーバインダーの、無機固体電解質含有組成物中に含有していた分散媒に対する溶解度が、無機固体電解質含有組成物中に含有されていたポリマーバインダーの分散媒に対する溶解度よりも小さくなることが好ましい。製膜工程の実施によりポリマーバインダーの溶解度を小さくできると、ポリマーバインダーを分散媒から固化させてポリマーバインダーの粒子を構成層中に形成することができ、抵抗増大を抑制でき、優れたサイクル特性を実現できる。
無機固体電解質含有組成物の上記特性（製膜による溶解度の低下）は、本発明の無機固体電解質含有組成物であれば評価、確認することができるが、ポリマーバインダーの組成物中の含有量を１０質量％に、かつ金属元素含有化合物の組成物中の含有量を０．５質量％に設定した組成物に対して行うと、より明確に評価、確認できる。
製膜条件は、特に制限されず、後述する乾燥条件を適宜に選択できる。
上記の、加熱、濃縮又は製膜による溶解度の低下特性において、ポリマーバインダーの溶解度は、分散媒からポリマーバインダーが固化、析出しうる溶解度まで低下させることができればよく、溶解度差として２０質量％以上であることが好ましい。このような溶解度の低下は、溶解状態のポリマーバインダーと金属元素含有化合物とが相互作用したことによるものと考えられる。
［全固体二次電池用シート］
本発明の全固体二次電池用シートは、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。本発明において、これら各種のシートをまとめて全固体二次電池用シートという。
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、本発明の無機固体電解質含有組成物で構成した層、通常固体電解質層と、保護層とをこの順で有するシートが挙げられる。全固体二次電池用固体電解質シートを構成する各層の層厚は、後述する全固体二次電池において説明する各層の層厚と同じである。
全固体二次電池用固体電解質シートが有する固体電解質層は本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されている。
本発明の無機固体電解質含有組成物の製膜過程において、溶解状態のポリマーバインダーは金属元素含有化合物と相互作用して、固体粒子との吸着を維持しながら粒子状に固化する。そのため、この無機固体電解質含有組成物で構成した固体電解質層は、ポリマーバインダー由来の粒子（粒子状固化物）を含有している。固体電解質層中の、ポリマーバインダー由来の粒子の平均粒径は、特に制限されず、５～１６００ｎｍとすることができるが、分散特性及び電池特性の改善の点で、８～１２００ｎｍであることが好ましく、１０～８００ｎｍであることがより好ましく、３０～６００ｎｍであることが更に好ましい。平均粒径は後述する実施例で説明する方法で測定した値である。
この粒子の平均粒径は、例えば、ポリマーバインダーの特性（種類、組成、分子量等）、金属元素含有化合物の種類（アニオン若しくは金属元素の種類）、ポリマーバインダー及び金属元素含有化合物の含有量、分散媒の種類、更には製膜条件等により、調整できる。
固体電解質層中の金属元素含有化合物の存在状態は、特に制限されないが、金属元素を供給した金属元素含有化合物は、アニオンとして、又は塩交換反応等によりアニオンと水素原子とが結合した共役酸として、存在していてもよい。
固体電解質層中に存在するポリマーバインダー（粒子状固化物）は、上記相互作用により溶解状態から固化して生成したものである。そのため、固体電解質層中に存在するポリマーバインダーは、用いた無機固体電解質含有組成物中に含有していた分散媒に対する溶解度が、無機固体電解質含有組成物中に含有されていたポリマーバインダー（相互作用前）の上記分散媒に対する溶解度よりも小さくなっている。金属元素含有化合物との相互作用前後におけるポリマーバインダー溶解度の低下は、後述する実施例での測定方法により、確認することができる。
この固体電解質層中の各成分の含有量は、特に限定されないが、好ましくは、本発明の無機固体電解質含有組成物の固形分中における各成分の含有量と同義である。
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。
本発明の全固体二次電池用電極シート（単に「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。
電極シートが有する固体電解質層及び活物質層の少なくとも一方は本発明の無機固体電解質含有組成物で形成される。本発明の無機固体電解質含有組成物で形成された固体電解質層及び活物質層において、ポリマーバインダー及び金属元素含有化合物の存在状態は上述の全固体二次電池用固体電解質シートが有する固体電解質層での存在状態と同じである。また、固体電解質層又は活物質層中の各成分の含有量は、特に限定されないが、好ましくは、本発明の無機固体電解質含有組成物（電極用組成物）の固形分中における各成分の含有量と同義である。本発明の電極シートを構成する各層の層厚は、後述する全固体二次電池において説明する各層の層厚と同じである。本発明の電極シートは上述の他の層を有してもよい。
なお、固体電解質層又は活物質層が本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されない場合、通常の構成層形成材料で形成される。
本発明の全固体二次電池用シートは、固体電解質層及び活物質層の少なくとも１層が本発明の無機固体電解質含有組成物で形成され、表面が平坦で低抵抗な構成層を有している。そのため、本発明の全固体二次電池用シートは、全固体二次電池の構成層として用いることにより、全固体二次電池の低抵抗（高伝導度）化及び優れたサイクル特性を実現できる。特に活物質層を本発明の無機固体電解質含有組成物で形成した全固体二次電池用電極シート及び全固体二次電池は、活物質層と集電体とが強固な密着性を示し、サイクル特性の更なる向上を実現できる。したがって、本発明の全固体二次電池用シートは、全固体二次電池の構成層を形成しうるシートとして好適に用いられる。
［全固体二次電池用シートの製造方法］
本発明の全固体二次電池用シートの製造方法は、特に制限されず、本発明の無機固体電解質含有組成物を用いて、上記の各層を形成することにより、製造できる。好ましくは基材若しくは集電体上（他の層を介していてもよい。）に、製膜（塗布乾燥）して無機固体電解質含有組成物からなる層（塗布乾燥層）を形成する方法が挙げられる。これにより、基材若しくは集電体と塗布乾燥層とを有する全固体二次電池用シートを作製することができる。ここで、塗布乾燥層とは、本発明の無機固体電解質含有組成物を塗布し、分散媒を乾燥させることにより形成される層（すなわち、本発明の無機固体電解質含有組成物を用いてなり、本発明の無機固体電解質含有組成物から分散媒を除去した組成からなる層）をいう。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。この塗布乾燥層は、上述のように、ポリマーバインダー由来の粒子を含有している。
本発明の全固体二次電池用シートの製造方法において、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。
上記の好ましい方法において、本発明の無機固体電解質含有組成物を集電体上で製膜して全固体二次電池用シートを作製すると、集電体と活物質層との密着を強固にできる。
本発明の全固体二次電池用シートの製造方法においては、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。
得られた塗布乾燥層は適宜に加圧処理等が施されて固体電解質層又は活物質層となる。
また、本発明の全固体二次電池用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。
［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、好ましくは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、好ましくは負極集電体上に形成され、負極を構成する。
負極活物質層、正極活物質層及び固体電解質層の少なくとも１つの層が本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されており、固体電解質層、又は負極活物質層及び正極活物質層の少なくとも一方が本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されることが好ましい。
全ての層が本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されることも好ましい態様の１つである。本発明において、全固体二次電池の構成層を本発明の無機固体電解質含有組成物で形成するとは、本発明の全固体二次電池用シート（ただし、本発明の無機固体電解質含有組成物で形成した層以外の層を有する場合はこの層を除去したシート）で構成層を形成する態様を包含する。本発明の無機固体電解質含有組成物で形成された活物質層又は固体電解質層は、好ましくは、含有する成分種及びその含有量について、本発明の無機固体電解質含有組成物の固形分におけるものと同じである。なお、活物質層又は固体電解質層が本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されない場合、公知の材料を用いることができる。
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、特に制限されない。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、１０～１，０００μｍが好ましく、２０μｍ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、正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも１層の厚さが、５０μｍ以上５００μｍ未満であることが更に好ましい。
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。
＜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、アルミニウム合金又は、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。
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。
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、隣接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に電球をモデル的に採用しており、放電によりこれが点灯するようにされている。
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。
（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、正極活物質層、固体電解質層及び負極活物質層のいずれも本発明の無機固体電解質含有組成物で形成されている。この全固体二次電池１０は優れた電池性能を示す。正極活物質層４、固体電解質層３及び負極活物質層２におけるポリマーバインダー及び金属元素含有化合物の存在状態は上述の全固体二次電池用固体電解質シートが有する固体電解質層での存在状態と同じである。正極活物質層４、固体電解質層３及び負極活物質層２が含有する無機固体電解質及びポリマーバインダーは、それぞれ、互いに同種であっても異種であってもよい。
本発明において、正極活物質層及び負極活物質層のいずれか、又は、両方を合わせて、単に、活物質層又は電極活物質層と称することがある。また、正極活物質及び負極活物質のいずれか、又は両方を合わせて、単に、活物質又は電極活物質と称することがある。
本発明において、構成層を本発明の無機固体電解質含有組成物で形成すると、低抵抗で優れたサイクル特性を示す全固体二次電池を実現することができる。
全固体二次電池１０においては、負極活物質層をリチウム金属層とすることができる。リチウム金属層としては、リチウム金属の粉末を堆積又は成形してなる層、リチウム箔及びリチウム蒸着膜等が挙げられる。リチウム金属層の厚さは、上記負極活物質層の上記厚さにかかわらず、例えば、１～５００μｍとすることができる。
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。
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、特に制限されないが、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。
上記全固体二次電池１０においては、正極活物質層は公知の構成層形成材料で形成した層を適用することもできる。
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、部材等を適宜介在若しくは配設してもよい。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。
［全固体二次電池の製造］
全固体二次電池は、常法によって、製造できる。具体的には、全固体二次電池は、本発明の無機固体電解質含有組成物等を用いて、上記の各層を形成することにより、製造できる。以下、詳述する。
本発明の全固体二次電池は、本発明の無機固体電解質含有組成物を、適宜基材（例えば、集電体となる金属箔）上に、塗布乾燥して、塗膜を形成する（製膜する）工程を含む（介する）方法（本発明の全固体二次電池用シートの製造方法）を行って、製造できる。
例えば、正極集電体である金属箔上に、正極用材料（正極用組成物）として、正極活物質を含有する無機固体電解質含有組成物を製膜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無機固体電解質含有組成物を製膜して、固体電解質層を形成する。更に、固体電解質層の上に、負極用材料（負極用組成物）として、負極活物質を含有する無機固体電解質含有組成物を製膜して、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。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もできる。
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。
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、負極用材料（負極用組成物）として、負極活物質を含有する無機固体電解質含有組成物を製膜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、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、無機固体電解質含有組成物を基材上に製膜して、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。
固体電解質層等は、例えば基板若しくは活物質層上で、無機固体電解質含有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。
上記の製造方法においては、正極用組成物、無機固体電解質含有組成物及び負極用組成物のいずれか１つに本発明の無機固体電解質含有組成物を用いればよく、無機固体電解質含有組成物に本発明の無機固体電解質含有組成物を用いることが好ましく、いずれの組成物に本発明の無機固体電解質含有組成物を用いることもできる。
＜各層の形成（製膜）＞
本発明の無機固体電解質含有組成物の成膜（塗布乾燥）は、ポリマーバインダーを粒子状に固化させながら行う。粒子状に固化させる方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、無機固体電解質含有組成物中に含有されているポリマーバインダーの分散媒に対する溶解度を低下させながら製膜する方法、無機固体電解質含有組成物を８０℃以上に加熱して製膜する方法等が挙げられる。
無機固体電解質含有組成物の塗布方法は特に制限されず、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、ディップコート塗布、スリット塗布、ストライプ塗布、バーコート塗布が挙げられる。
塗布された無機固体電解質含有組成物は乾燥処理（加熱処理）される。乾燥処理において、塗布された無機固体電解質含有組成物中に溶解状態のポリマーバインダーが固体粒子との吸着を維持しながら粒子状に固化して、界面抵抗の上昇を抑制しながら固体粒子同士を結着させることができる。このようなポリマーバインダーの固化により、無機固体電解質含有組成物の優れた分散特性と相まって、接触状態のバラツキと界面抵抗の上昇を抑えながらも固体粒子を結着させることができ、しかも表面が平坦な塗布乾燥層を形成することができる。
乾燥処理において、本発明の無機固体電解質含有組成物が加熱されると、温度の上昇とともに分散媒が揮発して固形分濃度が次第に上昇（濃縮）して、ポリマーバインダーと金属元素含有化合物との相互作用の発現（例えば塩交換反応）が促進され、ポリマーバインダーの分散媒に対する溶解度が次第に低下すると考えられる。こうして、ポリマーバインダーが粒子状に固化する。
乾燥処理は、無機固体電解質含有組成物をそれぞれ塗布した後に施してもよいし、重層塗布した後に施してもよい。
乾燥条件は、上述の相互作用が発現する限り特に制限されないが、ポリマーバインダーの分散媒に対する溶解度を低下させることができる条件が好適に選択される。例えば、乾燥方法、乾燥温度が挙げられる。
乾燥方法としては、特に制限されず、大気圧若しくは減圧環境下における、静置乾燥（風乾）、送風乾燥、加熱乾燥等の通常の乾燥方法を適用できる。本発明の無機固体電解質含有組成物は優れた分散特性を示す。また、上記乾燥処理においては、塗布された無機固体電解質含有組成物中の、ポリマーバインダーと金属元素含有化合物との合計濃度は必然的に３０質量％以上となってポリマーバインダーの溶解度が低減する。そのため、本発明の無機固体電解質含有組成物の乾燥方法として風乾を適用できる。しかし、本発明においては、上述の相互作用を速やかに発現させるため、分散媒を積極的に除去する乾燥方法若しくは乾燥条件が好ましく、加熱乾燥がより好ましい。各乾燥方法における条件は、ポリマーバインダーの溶解度の低下量、好ましくは分散媒の揮発量（ポリマーバインダー及び金属元素含有化合物の濃度上昇）を考慮して、適宜に決定される。本発明においては、塗布された無機固体電解質含有組成物の乾燥温度を設定することが好ましい。乾燥温度は、乾燥方法により一義的ではないが、例えば、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、特に制限されないが、例えば、全固体二次電池の各部材の損傷を防止できる点で、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。
こうして作製した構成層を備えた全固体二次電池は、優れた総合性能を示し、かつ良好な結着性と非加圧でも良好なイオン伝導度を実現できる。
無機固体電解質含有組成物を塗布した後、構成層を重ね合わせた後、又は全固体二次電池を作製した後に、各層又は全固体二次電池を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制限されず、一般的には５～１５００ＭＰａの範囲であることが好ましい。
また、塗布した無機固体電解質含有組成物は、加圧と同時に加熱してもよい。加熱温度としては特に制限されず、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。なお、ポリマーバインダーに含まれるポリマー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。ただし、一般的にはこのポリマーの融点を越えない温度である。
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、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よいし、塗布乾燥プレスを同時及び／又は逐次行ってもよい。別々の基材に塗布した後に、転写により積層してもよい。
加圧中の雰囲気としては特に制限されず、大気下、乾燥空気下（露点－２０℃以下）、不活性ガス中（例えばアルゴンガス中、ヘリウムガス中、窒素ガス中）などいずれでもよい。
プレス時間は短時間（例えば数時間以内）で高い圧力をかけてもよいし、長時間（１日以上）かけて中程度の圧力をかけてもよい。全固体二次電池用シート以外、例えば全固体二次電池の場合には、中程度の圧力をかけ続けるために、全固体二次電池の拘束具（ネジ締め圧等）を用いることもできる。
プレス圧はシート面等の被圧部に対して均一であっても異なる圧であってもよい。
プレス圧は被圧部の面積又は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。
＜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。初期化は特に制限されず、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。
［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、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源などが挙げられる。その他民生用として、自動車、電動車両、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、ロードコンディショナー、時計、ストロボ、カメラ、医療機器（ペースメーカー、補聴器、肩もみ機など）などが挙げられる。更に、各種軍需用、宇宙用として用いることができる。また、太陽電池と組み合わせることもできる。
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が、本発明は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。本発明において「室温」とは２５℃を意味する。
１．金属元素含有化合物の準備
無機固体電解質含有組成物の調製に用いた金属元素含有化合物は市販品であり、表１において記号で示した化合物は上記例示化合物に付した記号と同一である。
各金属元素含有化合物について、後述する無機固体電解質含有組成物中での溶解性及び分散状態、価数（分子中の金属元素の含有数）、アニオンの共役酸のｐＫａ（上記測定法による）、アニオンを形成する有機化合物の炭素数を表１に示す。また、無機固体電解質含有組成物の調製後における金属元素含有化合物の平均粒径を後述する方法により測定した結果を表１に示す。
無機固体電解質含有組成物中の金属元素含有化合物の溶解性及び分散状態は下記に基づいて分類した。
－ 溶解性 －
溶解：溶解状態で存在することを示し、上記測定方法による酪酸ブチルに対する溶解度が８０質量％以上
固体：固体状態で存在することを示し、上記溶解度が０．０５質量％以下
－ 分散性 －
各組成物の調製と同様にして、金属元素含有化合物を固形分濃度１０質量％の割合で分散媒と混合（分散）させて調製した分散液を用いて、後述する＜評価１：分散安定性試験＞と同様にして求めた固形分減少量によって、金属元素含有化合物の分散性を分類した。
分散：分散状態を示し、固形分減少量が５質量％未満
非分散：非分散状態を示し、固形分減少量が５質量％以上
Figure 0007455871000003
＜表の略号＞
Ｃ－１１：上記例示化合物Ｃ－１１
Ｃ－１２：上記例示化合物Ｃ－１２
Ｃ－１４：上記例示化合物Ｃ－１４
Ｃ－１５：上記例示化合物Ｃ－１５
Ｃ－１６：下記化合物Ｃ－１６
ＬｉＴＦＳＩ：リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（東京化成工業社製）
Figure 0007455871000004
２．ポリマーの合成、及びバインダー溶液若しくは分散液の調製
下記化学式及び表２に示すポリマーＢ－１～Ｂ－９を以下のようにして合成した。
［合成例１：ポリマーＢ－１の合成、及びバインダー溶液Ｂ－１の調製］
１００ｍＬフラスコに、スチレン（富士フイルム和光純薬社製）７０ｇ、アクリル酸ドデシル（東京化成工業社製）２９．７ｇ、無水マレイン酸（富士フイルム和光純薬社製）０．３ｇ、及び重合開始剤Ｖ－６０１（商品名、富士フイルム和光純薬社製）０．３６ｇを加え、酪酸ブチル３６ｇに溶解してモノマー溶液を調製した。３００ｍＬ３つ口フラスコに酪酸ブチル１８ｇを加え８０℃で撹拌したところへ、上記モノマー溶液を２時間かけて滴下した。滴下終了後、９０℃に昇温し、２時間撹拌した。得られた溶液をメタノールに再沈させ、得られた固体を８０℃で乾燥した後に酪酸ブチルに溶解することで目的の重合体を得た。
こうして、ポリマーＢ－１（ビニル系ポリマー、質量平均分子量７７，０００）を合成し、ポリマーＢ－１からなるバインダーの溶液Ｂ－１（濃度１０質量％）を得た。
［合成例２：バインダー分散液Ｂ－２の調製］
メタクリル酸メチル（商品番号：Ｍ００８８、質量平均分子量９０，０００、東京化成工業社製社製）を酪酸ブチルに分散させて、（メタ）アクリルポリマーＢ－２からなるバインダーの分散液Ｂ－２（濃度１０質量％）を得た。
［合成例３：ポリマーＢ－３の合成、及びバインダー溶液Ｂ－３の調製］
２００ｍＬ３つ口フラスコに、ＮＩＳＳＯ－ＰＢ ＧＩ１０００（商品名、日本曹達社製）２８．８０ｇ、及びポリプロピレングリコール（ＰＰＧ４００、富士フイルム和光純薬社製）１．９２ｇ、２，２－ビス（ヒドロキシメチル）酪酸（東京化成工業社製）０．１１ｇを加え、酪酸ブチル（東京化成工業社製）５５．５ｇに溶解した。この溶液に、ジシクロヘキシルメタン－４，４’－ジイソシアナート（東京化成工業社製）６．３０ｇを加えて８０℃で撹拌し、均一に溶解させた。得られた溶液にネオスタンＵ－６００（商品名、日東化成社製）１００ｍｇを添加して８０℃で１０時間攪伴した。
こうして、ポリマーＢ－３（ポリウレタン、質量平均分子量３２，０００）を合成し、ポリマーＢ－３からなるバインダーの溶液Ｂ－３（濃度１０質量％）を得た。
［合成例４：ポリマーＢ－４の合成、及びバインダー溶液Ｂ－４の調製］
合成例１において、無水マレイン酸を酢酸ビニル０．３ｇ及びリン酸１．０ｇに変更したこと以外は合成例１と同様にして、ポリマーＢ－４（ビニル系ポリマー、質量平均分子量６０，０００）を合成し、ポリマーＢ－４からなるバインダーの溶液Ｂ－４（濃度１０質量％）を得た。
［合成例５：ポリマーＢ－５の合成、及びバインダー溶液Ｂ－５の調製］
オートクレーブに、トルエン１５０質量部、スチレン３０質量部及び１，３－ブタジエン７０質量部を加え、重合開始剤Ｖ－６０１（和光純薬工業社製）１質量部を加え、８０℃に昇温し、３時間攪拌した。その後９０℃に昇温し、添加転化率が１００％になるまで反応を行った。得られた溶液をメタノールに再沈させ、得られた固体を乾燥して得た重合体１００質量部に対して、２，６－ジ－ｔ－ブチル－ｐ－クレゾール３質量部、無水マレイン酸０．３質量部を加え、１８０℃で５時間反応させた。得られた溶液をメタノールに再沈させ、得られた固体を８０℃で乾燥することで目的の重合体（乾固品）を得た。この重合体の質量平均分子量は８９，０００であった。その後、シクロヘキサン５０質量部及びＴＨＦ（テトラヒドロフラン）１５０質量部に上記で得られた重合体（乾固品）５０質量部を溶解させた後、溶液を７０℃にし、ｎ－ブチルリチウム３質量部、２，６－ジ－ｔ－ブチル－ｐ－クレゾール３質量部、ビス（シクロペンタジエニル）チタニウムジクロライド１質量部及びジエチルアルミニウムクロライド２質量部を加え、水素圧１０ｋｇ／ｃｍ２で１時間反応させ、留去し、乾燥させることでポリマーＢ－５（炭化水素系ポリマー、質量平均分子量８９，０００）を合成し、酪酸ブチルに溶解することで、ポリマーＢ－５からなるバインダーの溶液Ｂ－５（濃度１０質量％）を得た。
［合成例６：ポリマーＢ－６の合成、及びバインダー溶液Ｂ－６の調製］
オートクレーブに、トルエン１５０質量部、スチレン３０質量部及び１，３－ブタジエン７０質量部を加え、重合開始剤Ｖ－６０１（和光純薬工業社製）１質量部を加え、８０℃に昇温し、３時間攪拌した。その後９０℃に昇温し、添加転化率が１００％になるまで反応を行った。得られた溶液をメタノールに再沈させ、得られた固体を乾燥して得た重合体１００質量部に対して、２，６－ジ－ｔ－ブチル－ｐ－クレゾール３質量部、無水マレイン酸０．５質量部を加え、１８０℃で５時間反応させた。得られた溶液をアセトニトリルに再沈させ、得られた固体を８０℃で乾燥することで重合体（乾固品）を得た。この重合体の質量平均分子量は９０，０００であった。その後、シクロヘキサン５０質量部及びＴＨＦ（テトラヒドロフラン）１５０質量部に上記で得られた重合体（乾固品）５０質量部を溶解させた後、溶液を７０℃にし、ｎ－ブチルリチウム３質量部、２，６－ジ－ｔ－ブチル－ｐ－クレゾール３質量部、ビス（シクロペンタジエニル）チタニウムジクロライド１質量部及びジエチルアルミニウムクロライド２質量部を加え、水素圧１０ｋｇ／ｃｍ２で１時間反応させ、留去し、乾燥させることで炭化水素系ポリマー前駆体Ａ（質量平均分子量９０，０００）を得た。
次いで、還流冷却管、ガス導入コックを付した１Ｌ三口フラスコにキシレン（富士フイルム和光純薬社製）４５０質量部と、上記炭化水素系ポリマー前駆体Ａ ５０質量部とを入れ、溶解させた。その後、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－パーフルオロ－１－オクタノール（富士フイルム和光純薬社製）２質量部を加え、１３０℃に昇温し、２０時間攪拌を継続した。その後、メタノールに滴下し、沈殿物としてポリマーＢ－６を得た。６０℃での減圧乾燥を５時間行った後、任意の溶媒に再溶解した。こうして、ポリマーＢ－６（質量平均分子量９９，０００）を合成し、ポリマーＢ－６（炭化水素系ポリマー）からなるバインダーの溶液Ｂ－６（濃度１０質量％）を得た。
［合成例７：ポリマーＢ－７の合成、及びバインダー溶液Ｂ－７の調製］
還流冷却管、ガス導入コックを付した１Ｌ三口フラスコにキシレン（富士フイルム和光純薬社製）４５０質量部と、上記炭化水素系ポリマー前駆体Ａ ５０質量部とを入れ、溶解させた。その後、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－パーフルオロ－１－ドデカンチオール（シグマアルドリッチ社製）１０質量部と、アゾビスブチロニトリル（富士フイルム和光純薬社製）２質量部を加え、流速２００ｍＬ／ｍｉｎにて窒素ガスを１０分間導入した後に８０℃に昇温し、５時間攪拌を継続した。その後、メタノールに滴下し、沈殿物としてポリマーＢ－７を得た。６０℃での減圧乾燥を５時間行った後、任意の溶媒に再溶解した。
こうして、ポリマーＢ－７（質量平均分子量９９，０００）を合成し、ポリマーＢ－７（炭化水素系ポリマー）からなるバインダーの溶液Ｂ－７（濃度１０質量％）を得た。
［合成例８：ポリマーＢ－８の合成、及びバインダー溶液Ｂ－８の調製］
合成例６の１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－パーフルオロ－１－オクタノールを片末端に水酸基を有する変性シリコーンオイル（商品名：Ｘ－２２－１７０ＢＸ、信越化学工業社製）に変えた他は合成例６と同様にして、ポリマーＢ－８（質量平均分子量１０１，０００）を合成し、ポリマーＢ－８（炭化水素系ポリマー）からなるバインダーの溶液Ｂ－８（濃度１０質量％）を得た。
［合成例９：ポリマーＢ－９の合成、及びバインダー溶液Ｂ－９の調製］
還流冷却管、ガス導入コックを付した１Ｌ三口フラスコにキシレン（富士フイルム和光純薬社製）５００質量部と、６－メルカプト－１－ヘキサノール（東京化成社製）１０質量部と、ラウリルアクリレート（富士フイルム和光純薬社製）３３０質量部と、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－トリデカフルオロ－ｎ－オクチルメタクリレート（東京化成社製）１８０質量部と、アゾビスブチロニトリル（富士フイルム和光純薬社製）２０質量部を加え、流速２００ｍＬ／ｍｉｎにて窒素ガスを１０分間導入した後に８０℃に昇温し、５時間攪拌を継続した。その後、メタノールに滴下し、沈殿物として、Ｂ－９前駆体（マクロモノマー）を得た。マクロモノマーの数平均分子量は４，２００であった。
次いで、合成例６の１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－パーフルオロ－１－オクタノールを前述のＢ－９前駆体に変えた他は合成例６と同様にして、ポリマーＢ－９（質量平均分子量１０２，０００）を合成し、ポリマーＢ－９（炭化水素系ポリマー）からなるバインダーの溶液Ｂ－９（濃度１０質量％）を得た。
ポリマーＢ－１～Ｂ－９を以下に示す。各構成成分の右下に記載の数字は各構成成分のポリマー中の含有量（モル％）を示す。下記式において、Ｍｅはメチル、ＲＳ１は炭素数１～１０のアルキレン基を示し、ＲＳ２は炭素数１～１０のアルキル基を示す。
Figure 0007455871000005
下記化学式及び表２に示すポリマーＢ－１０～Ｂ－１３を以下のようにして合成した。［合成例１０：ポリマーＢ－１０の合成、及びバインダー溶液Ｂ－１０の調製］
オートクレーブに、トルエン１５０質量部、スチレン３０質量部及び１，３－ブタジエン７０質量部を加え、重合開始剤Ｖ－６０１（和光純薬工業社製）１質量部を加え、８０℃に昇温し、３時間攪拌した。その後９０℃に昇温し、添加転化率が１００％になるまで反応を行った。得られた溶液をメタノールに再沈させ、得られた固体を乾燥して得た重合体１００質量部に対して、２，６－ジ－ｔ－ブチル－ｐ－クレゾール３質量部、無水マレイン酸０．５質量部を加え、１８０℃で５時間反応させた。得られた溶液をアセトニトリルに再沈させ、得られた固体を８０℃で乾燥することで重合体（乾固品）を得た。この重合体の質量平均分子量は９０，０００であった。その後、シクロヘキサン５０質量部及びＴＨＦ（テトラヒドロフラン）１５０質量部に上記で得られた重合体（乾固品）５０質量部を溶解させた後、溶液を７０℃にし、ｎ－ブチルリチウム３質量部、２，６－ジ－ｔ－ブチル－ｐ－クレゾール３質量部、ビス（シクロペンタジエニル）チタニウムジクロライド１質量部及びジエチルアルミニウムクロライド２質量部を加え、水素圧１０ｋｇ／ｃｍ２で１時間反応させ、留去し、乾燥させることで炭化水素系ポリマー前駆体Ａ（質量平均分子量９０，０００）を得た。
次いで、還流冷却管、ガス導入コックを付した１Ｌ三口フラスコにキシレン（富士フイルム和光純薬社製）４５０質量部と、上記炭化水素系ポリマー前駆体Ａ ５０質量部とを入れ、溶解させた。その後、Ｎ－メチルエタノールアミン（東京化成工業社製）４質量部を加え、９０℃に昇温し、２０時間攪拌を継続した。その後、１規定塩酸水溶液を加え分液して有機層を取り出し、その有機層をメタノールに滴下して沈殿物としてポリマーＢ－１０を得た。６０℃での減圧乾燥を５時間行った後、任意の溶媒に再溶解した。こうして、ポリマーＢ－１０（質量平均分子量９４，０００）を合成し、ポリマーＢ－１０からなるバインダーの溶液Ｂ－１０（濃度１０質量％）を得た。
［合成例１１：ポリマーＢ－１１の合成、及びバインダー溶液Ｂ－１１の調製］
還流冷却管、ガス導入コックを付した１Ｌ三口フラスコにキシレン（富士フイルム和光純薬社製）４５０質量部と、上記炭化水素系ポリマー前駆体Ａの合成において無水マレイン酸０．５質量部を無水マレイン酸２．２質量部へ変更して合成した炭化水素系ポリマー前駆体Ｂ ５０質量部とを入れ、溶解させた。その後、ジエタノールアミン（東京化成工業社製）５．６質量部を加え、９０℃に昇温し、２０時間攪拌を継続した。その後、１規定塩酸水溶液を加え分液して有機層を取り出し、その有機層をメタノールに滴下して沈殿物としてポリマーＢ－１１を得た。６０℃での減圧乾燥を５時間行った後、任意の溶媒に再溶解した。こうして、ポリマーＢ－１１（質量平均分子量９５，０００）を合成し、ポリマーＢ－１１からなるバインダーの溶液Ｂ－１１（濃度１０質量％）を得た。
［合成例１２：ポリマーＢ－１２の合成、及びバインダー溶液Ｂ－１２の調製］
還流冷却管、ガス導入コックを付した１Ｌ三口フラスコにキシレン（富士フイルム和光純薬社製）４５０質量部と、上記炭化水素系ポリマー前駆体Ａ ５０質量部とを入れ、溶解させた。その後、α－チオグリセロール（東京化成工業社製）２．３質量部と、アゾビスブチロニトリル（富士フイルム和光純薬社製）２質量部を加え、流速２００ｍＬ／ｍｉｎにて窒素ガスを１０分間導入した後に８０℃に昇温し、５時間攪拌を継続した。その後、メタノールに滴下して沈殿物としてポリマーＢ－１２を得た。６０℃での減圧乾燥を５時間行った後、任意の溶媒に再溶解した。こうして、ポリマーＢ－１２（質量平均分子量９８，０００）を合成し、ポリマーＢ－１２からなるバインダーの溶液Ｂ－１２（濃度１０質量％）を得た。
［合成例１３：ポリマーＢ－１３の合成、及びバインダー溶液Ｂ－１３の調製］
還流冷却管、ガス導入コックを付した２Ｌ三口フラスコにキシレン（富士フイルム和光純薬社製）１００質量部を加え、流速１００ｍＬ／ｍｉｎにて窒素ガスを１０分間導入した後に８０℃に昇温した。２－アミノエタンチオール塩酸塩（東京化成社製）９．２質量部及びエタノール（富士フイルム和光純薬社製）１００質量部の混合液と、ラウリルアクリレート（富士フイルム和光純薬社製）４００質量部、ヒドロキシエチルアクリレート（富士フイルム和光純薬社製）１００質量部、キシレン（富士フイルム和光純薬社製）１７０質量部及びアゾビスブチロニトリル（富士フイルム和光純薬社製）１０質量部の混合液とを、それぞれ別に、上記三口フラスコへ２時間かけて滴下した。滴下した後、更に２時間、８０℃で攪拌した。その後、メタノールに滴下し、沈殿物として、末端アミノ基（塩酸塩）のマクロモノマーを得た。マクロモノマーの数平均分子量は４，０００であった。
次いで、還流冷却管、ガス導入コックを付した１Ｌ三口フラスコにキシレン（富士フイルム和光純薬社製）４５０質量部と、上記炭化水素系ポリマー前駆体Ｂ ５０質量部とを入れ、溶解させた。その後、前述の末端アミノ基のマクロモノマー６８質量部、１，８－ジアザビシクロウンデセン（ＤＢＵ、富士フイルム和光純薬社製）１．６質量部を加え、１３０℃に昇温し、１０時間攪拌を継続した。その後、１規定塩酸水溶液を加え分液して有機層を取り出し、その有機層をアセトンに滴下して沈殿物としてポリマーＢ－１３を得た。６０℃での減圧乾燥を５時間行った後、任意の溶媒に再溶解した。こうして、ポリマーＢ－１３（質量平均分子量１１０，０００）を合成し、ポリマーＢ－１３からなるバインダーの溶液Ｂ－１３（濃度１０質量％）を得た。
ポリマーＢ－１０～Ｂ－１３を以下に示す。各構成成分の右下に記載の数字は各構成成分のポリマー中の含有量（モル％）を示す。
Figure 0007455871000006
合成した各ポリマーからなるポリマーバインダーの、後述する無機固体電解質含有組成物の調製に用いた分散媒（酪酸ブチル）に対する溶解度を上記方法により測定して表２に示す。また、後述する無機固体電解質含有組成物中での溶解性を測定した溶解度に基づいて分類した。更に、合成した各ポリマーの、官能基の有無（種類）、含有量及び官能基の上記測定法によるｐＫａ（複数種の官能基を有する場合、最も低い値のみ）を表２に示す。
ポリマーバインダーの溶解性は下記に基づいて分類した。
－ 溶解性 －
溶解：溶解状態で存在することを示し、測定した酪酸ブチルに対する溶解度が８０質量％以上
固体：固体状態で存在することを示し、上記溶解度が３０質量％以下
Figure 0007455871000007
３．硫化物系無機固体電解質の合成［合成例Ａ］
硫化物系無機固体電解質は、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合成した。
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（Ｌｉ２Ｓ、Ａｌｄｒｉｃｈ社製、純度＞９９．９８％）２．４２ｇ及び五硫化二リン（Ｐ２Ｓ５、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。Ｌｉ２Ｓ及びＰ２Ｓ５の混合比は、モル比でＬｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５＝７５：２５とした。
次いで、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６６ｇ投入し、上記の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完全に密閉した。フリッチュ社製遊星ボールミルＰ－７（商品名、フリッチュ社製）に容器をセットし、温度２５℃で、回転数５１０ｒｐｍで２０時間メカニカルミリングを行うことで、黄色粉体の硫化物系無機固体電解質（Ｌｉ－Ｐ－Ｓ系ガラス、以下、ＬＰＳと表記することがある。）６．２０ｇを得た。Ｌｉ－Ｐ－Ｓ系ガラスの平均粒径は１５μｍであった。
［実施例１］
＜無機固体電解質含有組成物の調製＞
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６０ｇ投入し、上記合成例Ａで合成したＬＰＳ、表３－３及び表３－４に示すバインダー溶液若しくは分散液、金属元素含有化合物、及び分散媒として酪酸ブチルを、表３－３及び表３－４に示す含有量となる質量割合（ただし、溶液又は分散液は固形分質量）で、投入した。その後、この容器をフリッチュ社製遊星ボールミルＰ－７（商品名）にセットした。温度２５℃、回転数１５０ｒｐｍで１０分間混合して、無機固体電解質含有組成物（スラリー）Ｓ－３１及びＳ－３２をそれぞれ調製した。
＜正極用組成物の調製＞
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６０ｇ投入し、合成例Ａで合成したＬＰＳ及び分散媒として表３－１及び表３－３に示す分散媒を各表に示す含有量となる質量割合で投入した。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ＮＭＣ、導電助剤としてアセチレンブラック（ＡＢ）、表３－２及び表３－４に示すバインダー溶液若しくは分散液、更に金属元素含有化合物を、表３－１及び表３－３に示す含有量となる質量割合（ただし、溶液又は分散液は固形分質量）で、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（スラリー）Ｓ－１～Ｓ－２８及びＳ－３３～３６をそれぞれ調製した。
＜負極用組成物の調製＞
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６０ｇ投入し、合成例Ａで合成したＬＰＳ、表３－４に示すバインダー溶液若しくは分散液、及び表３－３に示す分散媒を表３－３及び表３－４に示す含有量となる質量割合で投入した。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、温度２５℃、回転数３００ｐｍで６０分間混合した。その後、負極活物質としてケイ素（Ｓｉ）、導電助剤としてアセチレンブラック（ＡＢ）、更に金属元素含有化合物を、表３－３及び表３－４に示す含有量となる質量割合（ただし、溶液又は分散液は固形分質量）で、投入し、同様に、遊星ボールミルＰ－７に容器をセットして、温度２５℃、回転数１００ｒｐｍで１０分間混合して、負極用組成物（スラリー）Ｓ－２９及びＳ－３０をそれぞれ調製した。
調製した各組成物の粘度を上記測定方法により測定した結果、また金属元素含有化合物における共役酸のｐＫａと官能基のｐＫａとの差を、表３－１～表３－４（合わせて表３という。）に示す。
＜金属元素含有化合物の平均粒径の測定＞
調製した各組成物中に固体状態で存在する金属元素含有化合物の平均粒径を下記方法により測定して、その結果を表１及び表３に示す。

－ 測定方法 －
調製した各組成物をろ布（口径１０μｍ）を通して無機固体電解質等の凝集物を取り除き、次いで遠心分離機にて遠心（５００ｒｐｍ３０分間）した。分離した上澄み（金属元素含有化合物混合液）をレーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置（商品名：ＬＡ－９２０、堀場製作所社製）にて、分散媒（各組成物の調製に用いた分散媒と同種）で吸光度８０～９５％になるように希釈調整し、測定した。測定条件は、上記無機固体電解質の平均粒径と同じ条件を適用できる。
Figure 0007455871000008
Figure 0007455871000009
Figure 0007455871000010
Figure 0007455871000011
＜表の略号＞
表中、各欄中の「－」は該当する成分を有していないこと、又は該当する特性を有さない若しくは測定不能であることを示す。
分散媒の含有量は組成物の総量に対する含有量（質量％）を示し、その他の成分の含有量は組成物の固形分に対する含有量（質量％）を示す。
表中の「ｐＫａ（Ｄ）」及び「ｐＫａ差」は、ポリマーが複数種の官能基（ａ）を有する場合、最も低いｐＫａ値、及び最も低いｐＫａ値との差を示す。
ＬＰＳ：合成例Ａで合成したＬＰＳ
ＢＢ：酪酸ブチル
ＬｉＴＦＳＩ：リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（東京化成工業社製）
Ｃ－１１：上記例示化合物Ｃ－１１
Ｃ－１２：上記例示化合物Ｃ－１２
Ｃ－１４：上記例示化合物Ｃ－１４
Ｃ－１５：上記例示化合物Ｃ－１５
Ｃ－１６：上記化合物Ｃ－１６
Ｂ－１～Ｂ－１３：上記合成例１～１３で合成したポリマーバインダー
ＮＭＣ：ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２（アルドリッチ社製）
Ｓｉ：ケイ素（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）
ＡＢ：アセチレンブラック（デンカ社製）
＜評価１：分散安定性試験＞
調製した各組成物を直径１０ｍｍ、高さ４ｃｍのガラス試験管に高さ３．５ｃｍまで投入し、２５℃で２４時間静置した。静置前後のスラリーの上部２０％（高さ）分の固形分減少率を下記式から算出した。この固形分減少率が下記評価基準のいずれに含まれるかにより、組成物の分散安定性として無機固体電解質及び活物質の沈降のしやすさ（沈降性）を評価した。固形分濃度は、採取したスラリーをアルミニウム製カップ上に乗せ、１２０℃で２時間加熱させて分散媒を留去して算出した。
本試験において、上記固形分減少率が小さいほど、分散安定性に優れることを示し、評価基準「Ｆ」以上が合格レベルである。結果を表４に示す。

固形分減少率（％）＝［（静置前の上部２０％の固形分濃度－静置後の上部２０％の固形分濃度）／静置前の上部２０％の固形分濃度］×１００
－ 評価基準 －
Ａ： 固形分減少率＜１％
Ｂ： １％≦固形分減少率＜２％
Ｃ： ２％≦固形分減少率＜３％
Ｄ： ３％≦固形分減少率＜４％
Ｅ： ４％≦固形分減少率＜５％
Ｆ： ５％≦固形分減少率＜６％
Ｇ： ６％≦固形分減少率
＜評価２：ハンドリング性＞
調製した各組成物と同様にして、分散媒以外は同一の混合割合とし、分散媒の量を減らして、固形分濃度７５質量％のスラリーを調製した。２ｍＬポリスポイト（アテクト社製）を先端１０ｍｍがスラリー界面下に入るように垂直に配置し、２５℃でスラリーを１０秒間吸引し、吸引したスラリーを含むポリスポイトの質量Ｗを測定した。ポリスポイトの風袋（自重）をＷ０としたとき、スラリー質量Ｗ－Ｗ０が０．１ｇ未満であることをスポイトで吸うことができないと判断した。スラリーをスポイトで吸うことができない場合、分散媒を徐々に足しながらスポイトで吸うことができる上限固形分濃度を把握した。得られた上限固形分濃度が下記評価基準のいずれに含まれるかにより、組成物のハンドリング性（平坦な、表面性の良い構成層を形成するのに適度な粘度を有しているか）を評価した。固形分濃度は、調製したスラリー０．３０ｇをアルミニウム製カップ上に乗せ、１２０℃で２時間加熱させて分散媒を留去して算出した。
本試験において、上記上限固形分濃度が高いほど、ハンドリング性に優れることを示し、評価基準「Ｆ」以上が合格レベルである。結果を表４に示す。

－ 評価基準 －
Ａ： ７５％≦上限固形分濃度
Ｂ： ７０％≦上限固形分濃度＜７５％
Ｃ： ６５％≦上限固形分濃度＜７０％
Ｄ： ６０％≦上限固形分濃度＜６５％
Ｅ： ５５％≦上限固形分濃度＜６０％
Ｆ： ５０％≦上限固形分濃度＜５５％
Ｇ： 上限固形分濃度＜５０％
＜全固体二次電池用固体電解質シートの作製＞
上記で得られた各無機固体電解質含有組成物Ｓ－３１及びＳ－３２を厚み２０μｍのアルミニウム箔上に、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）を用いて塗布し、８０℃で２時間加熱して、無機固体電解質含有組成物を乾燥（分散媒を除去するとともに塩交換反応を生起）させた。その後、ヒートプレス機を用いて、１２０℃の温度及び４０ＭＰａの圧力で１０秒間、乾燥させた無機固体電解質含有組成物を加熱及び加圧して、全固体二次電池用固体電解質シートＳ－３１及びＳ－３２をそれぞれ作製した。固体電解質層の膜厚は５０μｍであった。
＜全固体二次電池用正極シートの作製＞
上記で得られた各正極用組成物Ｓ－１～Ｓ－２８及びＳ－３３～３６を厚み２０μｍのアルミニウム箔上にベーカー式アプリケーター（商品名：ＳＡ－２０１）を用いて塗布し、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（分散媒を除去するとともに塩交換反応を生起）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を２５℃で加圧（１０ＭＰａ、１分）して、膜厚１００μｍの正極活物質層を有する全固体二次電池用正極シートＳ－１～Ｓ－２８及びＳ－３３～３６をそれぞれ作製した。
＜全固体二次電池用負極シートの作製＞
上記で得られた各負極用組成物Ｓ－２９及びＳ－３０を厚み２０μｍの銅箔上にベーカー式アプリケーター（商品名：ＳＡ－２０１）を用いて塗布し、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（分散媒を除去するとともに塩交換反応を生起）させた。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を２５℃で加圧（１０ＭＰａ、１分）して、膜厚７０μｍの負極活物質層を有する全固体二次電池用負極シートＳ－２９及びＳ－３０をそれぞれ作製した。
＜評価３：固体電解質層又は活物質層中のポリマーバインダーの平均粒径の測定＞
調製した全固体二次電池用固体電解質シート、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それぞれ３５０ＭＰａで３０秒間プレスした後、１８０°に折り曲げて割断した。割断により露出した固体電解質層又は活物質層の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、型番：ＪＳＭ－７４０１Ｆ、ＪＥＯＬ社製）を用いて、倍率１０，０００倍で観察（ＳＥＭ写真を撮影）した。
ＳＥＭ写真において、ポリマーバインダーに由来する領域を１０点抽出して、各領域について円相当径を算出して、その平均値を各層中のポリマーバインダー（製膜過程で固化したポリマーバインダー）の平均粒径とした。その結果を表３の「層中平均粒径」欄に示す。ポリマーバインダーに由来する領域は、ＳＥＭ写真において、固体電解質とのコントラストの差により、特定した。
上記ポリマーバインダーの平均粒径の測定（ＳＥＭ写真）により、各組成物中に溶解しているポリマーバインダーが粒子状に固化していることが判明し、ポリマーバインダーが固体粒子の表面に部分的に吸着して表面を全体的に被覆していないことが確認できる。
なお、Ｎｏ．Ｓ－２～Ｓ－４、Ｓ－２０、Ｓ－３０及びＳ－３２は、溶解型ポリマーバインダーが粒子状に固化していないため、層中の平均粒径を測定できなかった（表３において「測定不能」と表記した。）。
＜評価４：固体電解質層又は活物質層から抽出したポリマーバインダーの溶解度の測定＞
調製した全固体二次電池用固体電解質シート、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それぞれから以下のようにしてポリマーバインダーを抽出した。得られたポリマーバインダーの、各組成物の調製に用いた分散媒に対する溶解度を、上記方法により測定して、表３の「抽出後の溶解度」欄に示す。
抽出したポリマーバインダーの溶解度が、各組成物の調製に用いたポリマーバインダーの溶解度よりも小さい場合、各層中に存在するポリマーバインダーは金属元素含有化合物から金属元素イオンを受領していると推定される。

－ 抽出方法 －
各シートから剥離した固体電解質層又は活物質層を、酪酸ブチルにて浸漬し超音波洗浄機にて１時間振動を加え、その後、遠心分離機にて遠心（５００ｒｐｍ、１分間）し、無機固体電解質及び活物質を沈殿させ、上澄みからポリマーバインダーを得た。
＜全固体二次電池の製造＞
＜全固体二次電池用正極シート（Ｎｏ．Ｓ－１～Ｓ－２８及びＳ－３３～３６）評価用電池の製造＞
作製した各全固体二次電池用正極シートＳ－１～Ｓ－２８及びＳ－３３～３６を直径１０ｍｍの円盤状に打ち抜き、内径１０ｍｍのＰＥＴ製の円筒に入れた。円筒内の正極活物質層側に合成例Ａで合成したＬＰＳを３０ｍｇ入れ、円筒の両端開口から直径１０ｍｍのＳＵＳ棒を挿入した。全固体二次電池用正極シートの集電体側と、ＬＰＳをＳＵＳ棒により、３５０ＭＰａの圧力を加えて加圧した。ＬＰＳ側のＳＵＳ棒を一旦外し、直径９ｍｍの円盤状のＩｎシート（厚さ２０μｍ）と、直径９ｍｍの円盤状のＬｉシート（厚さ２０μｍ）を、この順で円筒内のＬＰＳの上に挿入した。外していたＳＵＳ棒を円筒内に再度挿入し、５０ＭＰａの圧力をかけた状態で固定した。このようにして、アルミニウム箔（厚さ２０μｍ）－正極活物質層（厚さ８０μｍ）－固体電解質層（厚さ２００μｍ）－負極活物質（対極）層（Ｉｎ／Ｌｉシート、厚さ３０μｍ）の構成を有する評価用全固体二次電池（ハーフセル）Ｓ－１～Ｓ－２８及びＳ－３３～３６を得た。
＜全固体二次電池用負極シート（Ｓ－２９及びＳ－３０）評価用電池の製造＞
作製した全固体二次電池用負極シートＳ－２９及びＳ－３０を直径１０ｍｍの円盤状に打ち抜き、内径１０ｍｍのポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）製の円筒に入れた。円筒内の負極活物質層側に合成例Ａで合成したＬＰＳを３０ｍｇ入れ、円筒の両端開口から直径１０ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）棒を挿入した。全固体二次電池用負極シートの集電体側と、ＬＰＳをＳＵＳ棒により、３５０ＭＰａの圧力を加えて加圧した。ＬＰＳ側のＳＵＳ棒を一旦外し、直径９ｍｍの円盤状のインジウム（Ｉｎ）シート（厚さ２０μｍ）と、直径９ｍｍの円盤状のリチウム（Ｌｉ）シート（厚さ２０μｍ）を、この順で円筒内のＬＰＳの上に挿入した。外していたＳＵＳ棒を円筒内に再度挿入し、５０ＭＰａの圧力をかけた状態で固定した。このようにして、銅箔（厚さ２０μｍ）－負極活物質層（厚さ６０μｍ）－固体電解質層（厚さ２００μｍ）－正極活物質（対極）層（Ｉｎ／Ｌｉシート、厚さ３０μｍ）の構成を有する評価用全固体二次電池（ハーフセル）Ｓ－２９及びＳ－３０を得た。
（全固体二次電池用固体電解質シート（Ｓ－３１及びＳ－３２）評価用電池の製造）
全固体二次電池用正極シート（Ｓ－８）を直径１０ｍｍの円盤状に打ち抜き、内径１０ｍｍのＰＥＴ製の円筒に入れた。円筒内の正極活物質層側に全固体二次電池用固体電解質シートＳ－３１及びＳ－３２を直径１０ｍｍの円盤状に打ち抜いて円筒内に入れ、円筒の両端開口から１０ｍｍのＳＵＳ棒を挿入した。全固体二次電池用正極シートの集電体側と、全固体二次電池用固体電解質シートのアルミニウム箔側とをＳＵＳ棒により、３５０ＭＰａの圧力を加えて加圧した。全固体二次電池用固体電解質シート側のＳＵＳ棒を一旦外して全固体二次電池用固体電解質シートのアルミニウム箔を静かに剥離し、その後、直径９ｍｍの円盤状のＩｎシート（厚さ２０μｍ）と、直径９ｍｍの円盤状のＬｉシート（厚さ２０μｍ）を、この順で円筒内の全固体二次電池用固体電解質シートの固体電解質層上に挿入した。外していたＳＵＳ棒を円筒内に再度挿入し、５０ＭＰａの圧力をかけた状態で固定した。このようにして、アルミニウム箔（厚さ２０μｍ）－正極活物質層（厚さ８０μｍ）－固体電解質層（厚さ４５μｍ）－負極活物質（対極）層（Ｉｎ／Ｌｉシート、厚さ３０μｍ）の構成を有する評価用全固体二次電池（ハーフセル）Ｓ－３１及びＳ－３２を得た。
＜評価５：高速充放電条件でのサイクル特性試験＞
製造した各評価用全固体二次電池について、放電容量維持率を充放電評価装置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、各評価用全固体二次電池を、それぞれ、２５℃の環境下で、電流密度０．１ｍＡ／ｃｍ２で電池電圧が３．６Ｖに達するまで充電した。その後、電流密度０．１ｍＡ／ｃｍ２で電池電圧が２．５Ｖに達するまで放電した。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３サイクル繰り返して、初期化した。その後、電流密度３．０ｍＡ／ｃｍ２で電池電圧が３．６Ｖに達するまで充電し、電流密度３．０ｍＡ／ｃｍ２で電池電圧が２．５Ｖに達するまで放電する高速充放電を１サイクルとして、この高速充放電サイクルを１０００サイクル繰り返して行った。各評価用全固体二次電池の、高速充放電１サイクル目の放電容量と、高速充放電１０００サイクル目の放電容量とを、充放電評価装置：ＴＯＳＣＡＴ－３０００（商品名）により、測定した。下記式により放電容量維持率を求め、この放電容量維持率を下記評価基準にあてはめて、全固体二次電池のサイクル特性を評価した。本試験において、評価基準「Ｆ」以上が合格レベルである。結果を表４に示す。

放電容量維持率（％）＝（１０００サイクル目の放電容量／１サイクル目の放電容量）×１００
本試験において、評価基準が高いほど、電池性能（サイクル特性）に優れ、高速充放電を複数回繰り返しても（長期の使用においても）初期の電池性能を維持できる。
なお、本発明の評価用全固体二次電池の１サイクル目の放電容量は、いずれも、全固体二次電池として機能するのに十分な値を示した。また、上記高速充放電ではなく、上記の初期化と同条件で通常の充放電サイクルを繰り返して行っても、本発明の評価用全固体二次電池は優れたサイクル特性を維持していた。

－ 評価基準 －
Ａ： ９０％≦放電容量維持率
Ｂ： ８５％≦放電容量維持率＜９０％
Ｃ： ８０％≦放電容量維持率＜８５％
Ｄ： ７５％≦放電容量維持率＜８０％
Ｅ： ７０％≦放電容量維持率＜７５％
Ｆ： ６０％≦放電容量維持率＜７０％
Ｇ： 放電容量維持率＜６０％
＜評価６：イオン伝導度測定＞
製造した各評価用全固体二次電池のイオン伝導度を測定した。具体的には、各評価用全固体二次電池について、２５℃の恒温槽中、１２５５Ｂ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＲＥＳＰＯＮＳＥ ＡＮＡＬＹＺＥＲ（商品名、ＳＯＬＡＲＴＲＯＮ社製）を用いて、電圧振幅５ｍＶ、周波数１ＭＨｚ～１Ｈｚまで交流インピーダンス測定した。これにより、イオン伝導度測定用試料の層厚方向の抵抗を求め、下記式（１）により計算して、イオン伝導度を求めた。イオン伝導度が大きいほど評価用全固体二次電池の抵抗が低くなることを示す。
式（１）：イオン伝導度σ（ｍＳ／ｃｍ）＝
１０００×試料層厚（ｃｍ）／［抵抗（Ω）×試料面積（ｃｍ２）］

式（１）において、試料層厚は、各評価用全固体二次電池において集電体の厚みを差し引いた値（固体電解質層及び電極活物質層の合計層厚）である。試料面積は、直径１０ｍｍの円板状シートの面積である。
得られたイオン伝導度σが下記評価基準のいずれに含まれるかを判定した。本試験におけるイオン伝導度σは評価基準「Ｆ」以上が合格レベルである。結果を表４に示す。

－ 評価基準 －
Ａ： １．５≦σ（ｍＳ／ｃｍ）
Ｂ： １．４≦σ（ｍＳ／ｃｍ）＜１．５
Ｃ： １．３≦σ（ｍＳ／ｃｍ）＜１．４
Ｄ： １．２≦σ（ｍＳ／ｃｍ）＜１．３
Ｅ： １．１≦σ（ｍＳ／ｃｍ）＜１．２
Ｆ： １．０≦σ（ｍＳ／ｃｍ）＜１．１
Ｇ： σ（ｍＳ／ｃｍ）＜１．０
Figure 0007455871000012
［実施例２］
実施例２では、合成例１で合成したポリマーＢ－１からなるポリマーバインダーＢ－１と、金属元素含有化合物としてステアリン酸リチウムとを用いて、温度条件又は濃度条件とポリマーバインダーＢ－１の溶解度の変化、更には層を形成した場合の抵抗への影響を確認した。
具体的には、分散媒としての酪酸ブチルとポリマーバインダーＢ－１とステアリン酸リチウムとを混合して、ポリマーバインダーＢ－１の含有量を１０．０質量％、ステアリン酸リチウムの含有量を０．５質量％に設定した混合物を調製した。得られた混合物において、ポリマーバインダーＢ－１は溶解しており、ステアリン酸リチウムは分散していた（平均粒径０．８０μｍ）。得られた混合物に含有するポリマーバインダーＢ－１の酪酸ブチルに対する溶解度を上記方法により測定したところ、８０質量％であった。
得られた混合物を、表５の「処理条件」欄に示す濃度及び温度となるように、加熱、更には濃縮して、処理後混合物Ｅ－１～Ｅ－９を得た。
処理後混合物Ｅ－１～Ｅ－９それぞれから下記方法によりポリマーバインダーを回収して、混合物調製に用いた分散媒である酪酸ブチルに対する溶解度を上記方法により測定した結果を表５に示す。

－ 処理後混合物からのポリマーバインダーの回収方法 －
処理後混合物を真空検体乾燥機（商品名：ＨＤ－１５Ｄ、石井理化機器製作所社製）にて室温下で２０時間真空乾燥することで、ポリマーバインダーを回収した。
次いで、処理後混合物Ｅ－１～Ｅ－９に、実施例１で調製した正極用組成物Ｓ－８（ポリマーバインダーとステアリン酸リチウムの合計含有量は１．０５質量％であり、ポリマーバインダー：ステアリン酸リチウム＝１００：５である。）と同じ組成となるように、無機固体電解質、酪酸ブチル、正極活物質及び導電助剤を混合して、正極用組成物Ｅ－１～Ｅ－９をそれぞれ調製した。
正極用組成物Ｅ－１～Ｅ－９をそれぞれ用いて、実施例１と同様にして、全固体二次電池用正極シートをそれぞれ作製し、次いで、全固体二次電池用正極シート評価用電池をそれぞれ製造した。
製造した全固体二次電池用正極シート評価用電池Ｅ－１～Ｅ－９について、実施例１の上記＜評価６：イオン伝導度測定＞と同様にして、イオン伝導度σを測定して、抵抗を評価した。その結果を表５に示す。
Figure 0007455871000013
表１～表５に示す結果から次のことが分かる。
比較例Ｓ－１、Ｓ－３、Ｓ－４、Ｓ－２０、Ｓ－３０及びＳ－３２に示す、本発明で規定する金属元素含有化合物を含有しない無機固体電解質含有組成物は、いずれも、分散安定性及びハンドリング性を両立できず、分散特性に劣る。これらの組成物を用いた評価用全固体二次電池は、サイクル特性及びイオン伝導度の少なくとも一方に劣ることが分かる。また、比較例Ｓ－２に示す、本発明で規定する金属元素含有化合物を含有しない無機固体電解質含有組成物はイオン伝導度に劣る。更に、比較例Ｓ－２１に示す、分散媒に溶解しない粒子状バインダーを含有し、分散媒に溶解するポリマーバインダーを含有しない無機固体電解質含有組成物は、本発明で規定する金属元素含有化合物を含有していても、分散安定性もハンドリング性も劣る。この組成物Ｓ－２１を用いた評価用全固体二次電池は、サイクル特性及びイオン伝導度のいずれも十分ではない。
これに対して、本発明のＳ－５～Ｓ－１９、Ｓ－２２～Ｓ－２９、Ｓ－３１及びＳ－３３～Ｓ－３６で示した、ポリマーバインダー及び金属元素含有化合物を本発明で規定する分散状態（溶解性）で含有する無機固体電解質含有組成物は、いずれも、分散安定性及びハンドリング性を高い水準で兼ね備えている。これらの無機固体電解質含有組成物を全固体二次電池の構成層の形成に用いることにより、得られる全固体二次電池について優れたサイクル特性に加えて高いイオン伝導度を実現できることが分かる。
その理由は、実施例２（表５）に示すように、無機固体電解質含有組成物の製膜過程において、塗布後の組成物を、乾燥温度８０℃以上に加熱し、又は濃度３０質量％以上まで濃縮すると、処理後の組成物中のポリマーバインダーは、処理前の溶解状態のポリマーバインダーよりも溶解度が低下することがわかる。この溶解度低下は、溶解状態のポリマーバインダーが金属元素含有化合物からリチウム金属イオンを受領したことによるものと推定される。また、溶解度の低下が大きいほど、評価用電池のイオン伝導度が大きく低抵抗であることが分かる。これは、ポリマーバインダーが粒子状に固化しやすくなるためと推定される。
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

Claims (28)

  1. 周期律表第１族若しくは第２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と、ポリマーバインダーと、金属元素含有化合物と、分散媒とを含有する、全固体二次電池用の無機固体電解質含有組成物であって、
    前記無機固体電解質が、硫化物系無機固体電解質、酸化物系無機固体電解質、ハロゲン化物系無機固体電解質及び水素化物系固体電解質の少なくとも１種を含み、
    前記ポリマーバインダーを形成するポリマーが、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、含フッ素ポリマー、炭化水素系ポリマー、ビニル系ポリマー及び（メタ）アクリルポリマーから選択され、かつ下記官能基群（Ａ）から選択される官能基を有する構成成分を全構成成分中に０．１～１０モル％含む、少なくとも１種のポリマーを含み、
    前記金属元素含有化合物が、下記有機酸金属塩、下記アルコキシド及び下記有機金属化合物から選択される少なくとも１種を含み、
    前記分散媒が、エステル化合物、ケトン化合物、エーテル化合物、芳香族化合物及び脂肪族化合物から選択されるＣｌｏｇＰ値が１．５～６である少なくとも１種を含み、
    前記ポリマーバインダーが前記分散媒中に溶解しており、前記金属元素含有化合物が固体状態で存在する、無機固体電解質含有組成物。

    ＜官能基群（Ａ）＞
    ヒドロキシ基、アミノ基、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基、ホスホン酸基、スルファニル基、ヘテロ環基、カルボン酸無水物基
    ＜有機酸金属塩＞
    炭素数が１～２２である有機酸由来のアニオンと金属元素由来のカチオンとを含む有機酸金属塩
    ＜アルコキシド＞
    炭素数が３～２２であるアルコール由来のアニオンと金属元素由来のカチオンとを含むアルコキシドであって、前記アルコールを構成する炭化水素化合物が飽和炭化水素、不飽和炭化水素若しくは芳香族炭化水素であるアルコキシド
    ＜有機金属化合物＞
    炭素数が３～２２である炭化水素由来のアニオンと金属元素由来のカチオンとを含む有機金属化合物であって、前記炭化水素が飽和炭化水素若しくは不飽和炭化水素である有機金属化合物
  2. 前記金属元素含有化合物が前記分散媒に分散している、請求項１に記載の無機固体電解質含有組成物。
  3. 前記金属元素含有化合物の平均粒径が０．１～５μｍである、請求項１又は２に記載の無機固体電解質含有組成物。
  4. 前記金属元素含有化合物が前記有機酸金属塩又は前記アルコキシドから選択される少なくとも１種を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  5. 前記アニオンが、共役酸の、酸解離定数の負の常用対数［ｐＫａ］が－２～２０である、請求項１～４のいずれか１項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  6. 前記有機酸、前記アルコール及び前記炭化水素の炭素数がそれぞれ６～２１である、請求項１～５のいずれか１項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  7. 前記金属元素が、周期律表第１族又は第２族に属する金属元素を含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  8. 前記金属元素がリチウム元素を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  9. 前記ポリマーバインダーを形成するポリマーが、ポリウレタン、ビニル系ポリマー、（メタ）アクリルポリマー及び炭化水素系ポリマーから選択され、かつ前記官能基群（Ａ）から選択される官能基を有する構成成分を全構成成分中に０．１～１０モル％含む、少なくとも１種のポリマーを含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  10. 前記有機酸が、有機カルボン酸、有機スルホン酸、有機リン酸、有機ホスホン酸及び有機ボロンの少なくとも１種を含む、請求項１～９のいずれか１項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  11. 前記アニオンを導く共役酸のｐＫａが前記官能基のｐＫａよりも大きい、請求項１～１０のいずれか１項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  12. 前記アニオンを導く共役酸のｐＫａと前記官能基のｐＫａとの差［（共役酸のｐＫａ）－（官能基のｐＫａ）］が２以上である、請求項１～１１のいずれか１項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  13. 前記無機固体電解質含有組成物を８０℃以上に加熱した場合に、加熱後のポリマーバインダーの分散媒に対する溶解度が加熱前のポリマーバインダーの該分散媒に対する溶解度よりも小さくなる、請求項１～１２のいずれか１項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  14. ポリマーバインダーと金属元素含有化合物との前記無機固体電解質含有組成物中の合計濃度を３０質量％以上に前記無機固体電解質含有組成物を濃縮した場合に、濃縮後のポリマーバインダーの分散媒に対する溶解度が濃縮前のポリマーバインダーの該分散媒に対する溶解度よりも小さくなる、請求項１～１３のいずれか１項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  15. 前記無機固体電解質含有組成物を製膜して層を形成した場合に、前記層中に存在するポリマーバインダーの前記無機固体電解質含有組成物中に含有していた分散媒に対する溶解度が前記無機固体電解質含有組成物中に含有されていたポリマーバインダーの該分散媒に対する溶解度よりも小さくなる、請求項１～１４のいずれか１項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  16. 活物質を含有する、請求項１～１５のいずれか１項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  17. 導電助剤を含有する、請求項１～１６のいずれか１項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  18. 前記無機固体電解質が硫化物系無機固体電解質である、請求項１～１７のいずれか１項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  19. 温度２３℃、せん断速度１０／ｓにおける粘度が３００～４０００ｃＰである、請求項１～１８のいずれか１項に記載の無機固体電解質含有組成物。
  20. 請求項１～１９のいずれか１項に記載の無機固体電解質含有組成物で形成した層を有する全固体二次電池用シート。
  21. 前記ポリマーバインダーが１０～８００ｎｍの平均粒径を有する粒子として前記層中に存在する、請求項２０に記載の全固体二次電池用シート。
  22. 前記層中に存在するポリマーバインダーの、前記無機固体電解質含有組成物中に含有していた分散媒に対する溶解度が、前記無機固体電解質含有組成物中に含有されていたポリマーバインダーの該分散媒に対する溶解度よりも小さくなっている、請求項２０又は２１に記載の全固体二次電池用シート。
  23. 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、前記固体電解質層及び前記負極活物質層の少なくとも１つの層が、請求項２０～２２のいずれか１項に記載の全固体二次電池用シートで構成されている、全固体二次電池。
  24. 請求項１～１９のいずれか１項に記載の無機固体電解質含有組成物を製膜する、全固体二次電池用シートの製造方法。
  25. 前記無機固体電解質含有組成物中に含有されているポリマーバインダーを粒子状に固化させながら製膜する、請求項２４に記載の全固体二次電池用シートの製造方法。
  26. 前記無機固体電解質含有組成物中に含有されているポリマーバインダーの分散媒に対する溶解度を低下させながら前記無機固体電解質含有組成物を製膜する、請求項２４又は２５に記載の全固体二次電池用シートの製造方法。
  27. 前記無機固体電解質含有組成物を８０℃以上に加熱して製膜する、請求項２４～２６のいずれか１項に記載の全固体二次電池用シートの製造方法。
  28. 請求項２４～２７のいずれか１項に記載の製造方法を経て全固体二次電池を製造する、全固体二次電池の製造方法。
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