JPH10144349A - Solid electrolytic battery - Google Patents

Solid electrolytic battery

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JPH10144349A
JPH10144349A JP8298429A JP29842996A JPH10144349A JP H10144349 A JPH10144349 A JP H10144349A JP 8298429 A JP8298429 A JP 8298429A JP 29842996 A JP29842996 A JP 29842996A JP H10144349 A JPH10144349 A JP H10144349A
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polymer
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battery
negative electrode
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Toshiyuki Noma
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance strength of a battery sufficiently and enable stable use for a long period of time by containing a lithium ion conductive inorganic solid electrolyte of an amorphous state in a solid electrolyte battery, which is provided with a positive electrode, a negative electrode, and a lithium ion conductive polymer solid electrolyte. SOLUTION: A positive electrode 1, a lithium ion conductive polymer solid electrolyte 3, and a negative electrode 2 are layered, housed in a battery case 4 consisting of a positive electrode can 4a and a negative electrode can 4b via a positive electrode electric collector 5 and a negative electrode electric collector 6, sealed by an insulating packing 7, and a solid electrolyte secondary battery is provided. This polymeric solid electrolyte 3 is obtained by containing a solvent LiCF3 SO3 in polypropylene oxide. In this electrolyte, 2 to 35wt.% of lithium ion conductive inorganic solid electrolyte such as LiTi2 (PO4 )3 in an amorphous state is contained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、正極と負極とリ
チウムイオン導電性の高分子固体電解質とを備えた固体
電解質電池に係り、特に、高分子固体電解質を薄くした
場合にその機械的強度が低下して破壊されやすくなるの
を十分に防止できると共に、充放電サイクル特性が低下
するということもない固体電解質電池に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid electrolyte battery provided with a positive electrode, a negative electrode, and a lithium ion conductive polymer solid electrolyte. The present invention relates to a solid electrolyte battery that can sufficiently prevent the battery from being easily broken due to a decrease in the charge-discharge cycle characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、電池における電解質として
は、一般に水系或いは非水系の電解液が使用されていた
が、近年、このような液体の電解質に代えて、高分子で
構成された高分子固体電解質を用いた固体電解質電池が
注目されるようになった。
2. Description of the Related Art Conventionally, an aqueous or non-aqueous electrolyte has been generally used as an electrolyte in a battery. In recent years, instead of such a liquid electrolyte, a polymer solid composed of a polymer has been used. Attention has been focused on solid electrolyte batteries using electrolytes.

【0003】すなわち、このように高分子固体電解質を
用いた固体電解質電池においては、電解質が液体でない
ため、漏液の心配がなく、腐食性も少なく、また電解液
の注液等を必要とせず、電池の構造が簡単でその組立て
も容易になる等の利点があった。
That is, in such a solid electrolyte battery using a polymer solid electrolyte, since the electrolyte is not a liquid, there is no fear of liquid leakage, there is little corrosiveness, and there is no need to inject the electrolyte. In addition, there is an advantage that the structure of the battery is simple and its assembly is easy.

【0004】ここで、このような高分子固体電解質は電
解液に比べ、リチウムイオンの導電性が低いため、この
高分子固体電解質の厚みを薄くすることが行なわれるよ
うになった。
[0004] Here, such a solid polymer electrolyte has a lower conductivity of lithium ions than an electrolytic solution, and thus the thickness of the solid polymer electrolyte has been reduced.

【0005】しかし、このように高分子固体電解質を薄
くした場合その機械的強度が低くなって、電池の作製時
にこの高分子固体電解質が破壊され、正極と負極とが短
絡するという問題があった。
[0005] However, when the polymer solid electrolyte is made thinner, its mechanical strength is reduced, and the polymer solid electrolyte is broken at the time of manufacturing a battery, and there is a problem that the positive electrode and the negative electrode are short-circuited. .

【0006】そこで、従来においては、特開平6−14
0052号公報等に示されるように、上記の高分子固体
電解質中にアルミナ等の無機酸化物を添加して、この高
分子固体電解質の機械的強度を向上させることが提案さ
れた。
Therefore, conventionally, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-14 / 1994
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 0052 and the like, it has been proposed to improve the mechanical strength of the solid polymer electrolyte by adding an inorganic oxide such as alumina to the solid polymer electrolyte.

【0007】しかし、このようにアルミナ等の無機酸化
物を高分子固体電解質中に添加させた場合、この固体電
解質電池において充放電を繰り返して行なうと、高分子
固体電解質と上記の無機酸化物とが反応して、固体電解
質電池における充放電サイクル特性が低下するという可
能性がある。
However, when an inorganic oxide such as alumina is added to the solid polymer electrolyte as described above, if the charge and discharge are repeated in this solid electrolyte battery, the solid polymer electrolyte and the above-mentioned inorganic oxide are mixed. May react to lower the charge / discharge cycle characteristics of the solid electrolyte battery.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】この発明は、正極と負
極とリチウムイオン導電性の高分子固体電解質とを備え
た固体電解質電池における上記のような問題を解決する
ことを課題とするものであり、上記の高分子固体電解質
の厚みを薄くした場合において、その機械的強度を十分
に向上させ、高分子固体電解質が破壊されて正極と負極
とが短絡するを防止できると共に、高分子固体電解質中
に無機酸化物を加えた場合のように、充放電時に高分子
固体電解質が無機酸化物と反応して充放電サイクル特性
が低下するということもなく、長期にわたって安定して
使用できる固体電解質電池を提供することを課題とする
ものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in a solid electrolyte battery having a positive electrode, a negative electrode, and a lithium ion conductive polymer solid electrolyte. When the thickness of the solid polymer electrolyte is reduced, the mechanical strength of the solid polymer electrolyte can be sufficiently improved, the solid polymer electrolyte can be prevented from being broken, and the positive electrode and the negative electrode can be prevented from being short-circuited. A solid electrolyte battery that can be used stably for a long period of time without causing the polymer solid electrolyte to react with the inorganic oxide during charge / discharge and deteriorating the charge / discharge cycle characteristics as in the case of adding an inorganic oxide to The task is to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明における固体電
解質電池においては、上記のような課題を解決するた
め、正極と負極とリチウムイオン導電性の高分子固体電
解質とを備えた固体電解質電池において、上記の高分子
固体電解質中にアモルファス状態になったリチウムイオ
ン導電性の無機固体電解質を含有させるようにした。
In order to solve the above-mentioned problems, the solid electrolyte battery according to the present invention includes a solid electrolyte battery including a positive electrode, a negative electrode, and a lithium ion conductive polymer solid electrolyte. The above-mentioned polymer solid electrolyte contains an amorphous lithium ion conductive inorganic solid electrolyte.

【0010】そして、この発明における固体電解質電池
のように、リチウムイオン導電性の高分子固体電解質中
にアモルファス状態になったリチウムイオン導電性の無
機固体電解質を含有させると、この高分子固体電解質に
おけるリチウムイオンの導電性が低下するということが
少なく、この高分子固体電解質における機械的強度が向
上され、この高分子固体電解質の厚みを薄くした場合で
あっても、電池作製時にこの高分子固体電解質が破壊さ
れて正極と負極とが短絡するということが抑制される。
When the lithium ion conductive polymer solid electrolyte contains an amorphous lithium ion conductive inorganic solid electrolyte in the lithium ion conductive polymer solid electrolyte as in the solid electrolyte battery according to the present invention, the polymer solid electrolyte is The conductivity of the lithium ion is rarely reduced, the mechanical strength of the polymer solid electrolyte is improved, and even when the thickness of the polymer solid electrolyte is reduced, the Is prevented from being short-circuited between the positive electrode and the negative electrode.

【0011】また、上記のアモルファス状態になった無
機固体電解質は、結晶性の無機固体電解質等に比べて反
応性が低いため、充放電時に高分子固体電解質とこのア
モルファス状態になった無機固体電解質とが反応すると
いうことが少なくなり、従来のように高分子固体電解質
が反応して固体電解質電池の充放電サイクル特性が低下
するということも少なくなる。
The amorphous solid electrolyte in the amorphous state has a lower reactivity than a crystalline inorganic solid electrolyte or the like. Therefore, the polymer solid electrolyte and the inorganic solid electrolyte in the amorphous state during charge and discharge are used. Are less likely to react with each other, and it is also less likely that the solid polymer electrolyte reacts to lower the charge / discharge cycle characteristics of the solid electrolyte battery as in the related art.

【0012】ここで、上記のように高分子固体電解質中
にアモルファス状態になったリチウムイオン導電性の無
機固体電解質を含有させるにあたり、その量が少ない
と、高分子固体電解質における強度を十分に向上させる
ことができない一方、その量が多くなりすぎると、高分
子固体電解質と電極との接触性が悪くなって電極と高分
子固体電解質の間におけるリチウムイオンの移動性が悪
くなるため、上記の高分子固体電解質中における上記の
無機固体電解質の含有量が2〜35重量%になるように
することが好ましい。
Here, when the amorphous solid state lithium ion conductive solid electrolyte is contained in the polymer solid electrolyte as described above, if the amount thereof is small, the strength of the polymer solid electrolyte is sufficiently improved. On the other hand, if the amount is too large, the contact between the polymer solid electrolyte and the electrode deteriorates, and the mobility of lithium ions between the electrode and the polymer solid electrolyte deteriorates. It is preferable that the content of the inorganic solid electrolyte in the molecular solid electrolyte be 2 to 35% by weight.

【0013】ここで、上記のリチウムイオン導電性の高
分子固体電解質を構成する高分子材料としては、例え
ば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイ
ド、ポリエチレンイミン等の公知の高分子材料を用いる
ことができる。
Here, as the polymer material constituting the lithium ion conductive polymer solid electrolyte, for example, a known polymer material such as polyethylene oxide, polypropylene oxide, and polyethylene imine can be used.

【0014】また、この高分子固体電解質において高分
子に加える溶質としては、例えば、トリフルオロメタン
スルホン酸リチウムLiCF3 SO3 、ヘキサフルオロ
リン酸リチウムLiPF6 、テトラフルオロホウ酸リチ
ウムLiBF4 、過塩素酸リチウムLiClO4 、トリ
フルオロメタンスルホン酸イミドリチウムLiN(CF
3 SO22 等を用いることができる。
Examples of solutes added to the polymer in the polymer solid electrolyte include lithium trifluoromethanesulfonate LiCF 3 SO 3 , lithium hexafluorophosphate LiPF 6 , lithium tetrafluoroborate LiBF 4 , perchloric acid Lithium LiClO 4 , lithium trifluoromethanesulfonimide LiN (CF
3 SO 2 ) 2 or the like can be used.

【0015】さらに、上記のような溶質を加えるにあた
っては、上記の溶質を溶解する溶媒を加え、上記の高分
子固体電解質をゲル状にして使用することもでき、この
ような溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネー
ト、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ブチ
レンカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、ジメチ
ルカーボネート、ジエチルカーボネート等を使用するこ
とができる。
Further, when adding the above-mentioned solute, a solvent capable of dissolving the above-mentioned solute may be added, and the above-mentioned solid polymer electrolyte may be used in the form of a gel. , Propylene carbonate, ethylene carbonate, γ-butyrolactone, butylene carbonate, 1,2-dimethoxyethane, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and the like.

【0016】一方、上記の高分子固体電解質に含有させ
るアモルファス状態になったリチウムイオン導電性の無
機固体電解質としては、例えば、Li3 N、LiTi2
(PO43 、Li−βAl23 、LiI、LiI−
Li2 S−P25 、LiI−Li2 S−B23 、L
iI−Li3 N−LiOH、Li2 O−B23 、Li
2 O−V23 −SiO2 、LiTaO3 等の無機固体
電解質をアモルファス状態にしたものを使用することが
できる。
On the other hand, as the amorphous lithium ion conductive inorganic solid electrolyte to be contained in the above-mentioned polymer solid electrolyte, for example, Li 3 N, LiTi 2
(PO 4 ) 3 , Li-βAl 2 O 3 , LiI, LiI-
Li 2 SP 2 O 5 , LiI-Li 2 SB 2 S 3 , L
iI-Li 3 N-LiOH, Li 2 O-B 2 O 3, Li
The 2 O-V 2 O 3 -SiO 2, inorganic solid electrolytes, such as LiTaO 3 can be used after the amorphous state.

【0017】また、この固体電解質電池において、その
正極に使用する正極材料としては、リチウムの吸蔵,放
出が可能な遷移金属化合物を用いることができ、例え
ば、マンガン,コバルト,ニッケル,バナジウム,ニオ
ブの少なくとも1種を含む遷移金属酸化物等を使用する
ことができる。
In this solid electrolyte battery, as a positive electrode material used for the positive electrode, a transition metal compound capable of inserting and extracting lithium can be used. For example, manganese, cobalt, nickel, vanadium and niobium can be used. A transition metal oxide containing at least one kind can be used.

【0018】また、この固体電解質電池において、その
負極に使用する負極材料としては、金属リチウムやリチ
ウムの吸蔵,放出が可能な合金,酸化物及びカーボン材
料を使用することができる。
In the solid electrolyte battery, as the negative electrode material used for the negative electrode, metallic lithium or an alloy, oxide or carbon material capable of inserting and extracting lithium can be used.

【0019】[0019]

【実施例】以下、この発明に係る固体電解質電池につい
て、具体的な実施例を挙げて説明すると共に、比較例を
挙げこの実施例に係る固体電解質電池が優れている点を
明らかにする。なお、この発明の固体電解質電池は、下
記の実施例に示したものに限定されるものではなく、そ
の要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施でき
るものである。
EXAMPLES Hereinafter, the solid electrolyte battery according to the present invention will be described with reference to specific examples, and comparative examples will be used to clarify the advantages of the solid electrolyte battery according to this example. It should be noted that the solid electrolyte battery of the present invention is not limited to those shown in the following examples, but can be implemented by appropriately changing the scope of the invention without changing its gist.

【0020】(実施例1〜13及び比較例1,2)これ
らの実施例1〜13及び比較例1,2においては、正
極,負極及び高分子固体電解質を下記に示すようにして
作製し、図1に示すような扁平型の固体電解質二次電池
を得るようにした。
(Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 and 2) In Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 and 2, a positive electrode, a negative electrode and a solid polymer electrolyte were prepared as follows. A flat-type solid electrolyte secondary battery as shown in FIG. 1 was obtained.

【0021】[正極の作製]正極の作製を作製するにあ
たっては、正極材料に700〜900℃の温度で熱処理
したリチウム含有二酸化コバルトLiCoO2 を用い、
この正極材料と、導電剤であるカーボン粉末と、結着剤
であるフッ素樹脂粉末とを85:10:5の重量比で混
合し、この混合物をドクターブレード法により正極集電
体上に厚みが約80μmになるように塗布した後、これ
を100〜150℃の温度で真空熱処理して円板状にな
った正極を作製した。
[Preparation of Positive Electrode] In preparing a positive electrode, lithium-containing cobalt dioxide LiCoO 2 heat-treated at a temperature of 700 to 900 ° C. was used as a positive electrode material.
This positive electrode material, a carbon powder as a conductive agent, and a fluororesin powder as a binder were mixed in a weight ratio of 85: 10: 5, and the mixture was applied to a positive electrode current collector by a doctor blade method so as to have a thickness. After coating so as to have a thickness of about 80 μm, this was subjected to a vacuum heat treatment at a temperature of 100 to 150 ° C. to produce a disk-shaped positive electrode.

【0022】[負極の作製]負極の作製を作製するにあ
たっては、負極材料に平均粒径が10μmの黒鉛粉末を
用い、この黒鉛粉末と、結着剤であるフッ素樹脂とを9
5:5の重量比で混合し、この混合物をドクターブレー
ド法により負極集電体上に厚みが約70μmになるよう
に塗布した後、これを100〜150℃の温度で真空熱
処理して円板状になった負極を作製した。
[Preparation of Negative Electrode] In preparing the negative electrode, graphite powder having an average particle diameter of 10 μm was used as a negative electrode material, and this graphite powder was mixed with a fluororesin as a binder in 9 parts.
The mixture was mixed at a weight ratio of 5: 5, and the mixture was applied on a negative electrode current collector to a thickness of about 70 μm by a doctor blade method. A negative electrode in the shape of was prepared.

【0023】[高分子固体電解質の作製]実施例1〜1
3においては、酸化チタンTiO2 と炭酸リチウムLi
2 CO3とリン酸アンモニウム(NH4 )H2 PO4
を混合させ、この混合物を800〜1000℃の温度で
2〜8時間焼成した後、これを急冷して、アモルファス
状態になった無機固体電解質LiTi2 (PO43
得た。
[Preparation of Polymer Solid Electrolyte] Examples 1 to 1
In No. 3, titanium oxide TiO 2 and lithium carbonate Li
2 CO 3 and ammonium phosphate (NH 4 ) H 2 PO 4 are mixed, and the mixture is calcined at a temperature of 800 to 1000 ° C. for 2 to 8 hours. A solid electrolyte LiTi 2 (PO 4 ) 3 was obtained.

【0024】そして、下記の化1に示すアクリレート系
モノマーに対して、エチレンカーボネートとジメチルカ
ーボネートとが4:6の割合になった混合溶媒に過塩素
酸リチウムLiClO4 を1mol/l溶解させた電解
液を重量比1:4の割合で加えた溶液を調整し、これに
上記のアモルファス状態になった無機固体電解質LiT
2 (PO43 を下記の表1に示すように0.5〜4
0.0重量%の割合で添加し、その後、これをそれぞれ
正極上に厚みが25〜100μmになるように塗布し、
これにエレクトロカーテン式電子線照射装置から出力2
00kV、照射線量2〜5Mradの電子線を照射して
重合させ、各正極上にそれぞれゲル状になった高分子固
体電解質を作製した。
Then, 1 mol / l of lithium perchlorate LiClO 4 was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate and dimethyl carbonate in a ratio of 4: 6 with respect to the acrylate monomer shown in the following chemical formula 1. A solution was prepared by adding the solution at a weight ratio of 1: 4, and the above-mentioned inorganic solid electrolyte LiT in an amorphous state was added thereto.
i 2 (PO 4 ) 3 is 0.5 to 4 as shown in Table 1 below.
0.0% by weight, and then applied on the positive electrode to a thickness of 25 to 100 μm.
Output 2 from the electro-curtain type electron beam irradiation device
Polymerization was performed by irradiating an electron beam at 00 kV and an irradiation dose of 2 to 5 Mrad to produce a gelled polymer solid electrolyte on each positive electrode.

【0025】[0025]

【化1】 Embedded image

【0026】一方、比較例1においては、上記のアモル
ファス状態になった無機固体電解質LiTiO2 (PO
43 を加えないようにし、それ以外については、上記
の各実施例の場合と同様にして、正極上にゲル状になっ
た高分子固体電解質を作製した。
On the other hand, in Comparative Example 1, the inorganic solid electrolyte LiTiO 2 (PO
4 ) A gel polymer electrolyte was formed on the positive electrode in the same manner as in each of the above Examples except that 3 was not added.

【0027】また、比較例2においては、上記のアモル
ファス状態になった無機固体電解質LiTiO2 (PO
43 に代えて、結晶性の無機固体電解質LiTi2
(PO 43 を15重量%加えるようにし、それ以外に
ついては、上記の各実施例の場合と同様にして、正極上
にゲル状になった高分子固体電解質を作製した。
In Comparative Example 2, the above-mentioned
Fused inorganic solid electrolyte LiTiOTwo (PO
Four )Three Instead of the crystalline inorganic solid electrolyte LiTiTwo 
(PO Four )Three 15% by weight
About the positive electrode in the same manner as in each of the above embodiments.
A polymer solid electrolyte in a gel state was prepared.

【0028】[電池の作製]実施例1〜13及び比較例
1,2の各固体電解質二次電池を作製するにあたって
は、図1に示すように、上記のようにして作製した負極
2を、上記のようにして各高分子固体電解質3が形成さ
れた正極1上に重ね、正極1と負極2との間に高分子固
体電解質3が挾まれるようにして正極缶4aと負極缶4
bとで形成される電池ケース4内に収容させ、正極集電
体5を介して正極1を正極缶4aに接続させる一方、負
極集電体6を介して負極2を負極缶4bに接続させ、こ
の正極缶4aと負極缶4bとを絶縁性パッキン7により
電気的に絶縁させた。そして、各固体電解質二次電池の
内部で生じた化学エネルギーを正極缶4aと負極缶4b
の両端子から電気エネルギーとして外部へ取り出すよう
にした。
[Production of Battery] In producing each of the solid electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 and 2, as shown in FIG. The positive electrode can 4 a and the negative electrode can 4 are overlapped on the positive electrode 1 on which the polymer solid electrolytes 3 are formed as described above, and the polymer solid electrolyte 3 is sandwiched between the positive electrode 1 and the negative electrode 2.
b, the positive electrode 1 is connected to the positive electrode can 4 a via the positive electrode current collector 5, and the negative electrode 2 is connected to the negative electrode can 4 b via the negative electrode current collector 6. The positive electrode can 4a and the negative electrode can 4b were electrically insulated by the insulating packing 7. Then, the chemical energy generated inside each solid electrolyte secondary battery is transferred to the positive electrode can 4a and the negative electrode can 4b.
From both terminals are taken out as electric energy.

【0029】次に、上記のようにして作製した実施例1
〜13及び比較例1,2の各固体電解質二次電池につい
て、それぞれ温度25℃の雰囲気下において、充電電流
密度100μA/cm2 で4.2Vまで充電させた後、
放電電流密度100μA/cm2 で2.75Vまで放電
させ、このような充放電を1サイクルとして、充放電を
繰り返して行ない、1サイクル時における放電容量と1
00サイクル時における放電容量を測定し、その結果を
下記の表1に示した。
Next, Example 1 manufactured as described above was used.
Each of the solid electrolyte secondary batteries of Comparative Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 and 2 was charged to 4.2 V at a charging current density of 100 μA / cm 2 in an atmosphere of 25 ° C., respectively.
The battery was discharged to 2.75 V at a discharge current density of 100 μA / cm 2 , and charge / discharge was repeatedly performed with such charge / discharge as one cycle.
The discharge capacity at the time of the 00 cycle was measured, and the results are shown in Table 1 below.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】この結果から明らかなように、高分子固体
電解質中にアモルファス状態になった無機固体電解質L
iTi2 (PO43 を含有させた実施例1〜13の各
固体電解質二次電池は、アモルファス状態になった無機
固体電解質LiTi2 (PO 43 を含有させなかった
比較例1の固体電解質二次電池や、結晶性の無機固体電
解質LiTi2 (PO43 を含有させた比較例2の固
体電解質二次電池に比べて、100サイクル時における
放電容量の低下が少なくなっており、固体電解質二次電
池における充放電サイクル特性が向上していた。
As is clear from these results, the polymer solid
Inorganic solid electrolyte L in amorphous state in electrolyte
iTiTwo (POFour )Three Each of Examples 1 to 13 containing
Solid electrolyte secondary batteries are made of amorphous inorganic
Solid electrolyte LiTiTwo (PO Four )Three Did not contain
The solid electrolyte secondary battery of Comparative Example 1 and the crystalline inorganic solid
Degraded LiTiTwo (POFour )Three Of Comparative Example 2 containing
Compared to body electrolyte secondary battery, at 100 cycles
The decrease in discharge capacity is small, and the solid electrolyte secondary
The charge-discharge cycle characteristics in the pond were improved.

【0032】また、実施例1〜13の固体電解質二次電
池を比較した場合、特に、アモルファス状態になった無
機固体電解質LiTi2 (PO43 を高分子固体電解
質中に2.0〜35.0重量%の範囲で添加させた実施
例3〜11の固体電解質二次電池においては、100サ
イクル時における放電容量の低下がより少なくなってお
り、充放電サイクル特性がさらに向上していた。
When the solid electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 13 were compared, in particular, the amorphous inorganic solid electrolyte LiTi 2 (PO 4 ) 3 in the polymer solid electrolyte was 2.0 to 35%. In the solid electrolyte secondary batteries of Examples 3 to 11 added in the range of 0.0% by weight, the decrease in discharge capacity at 100 cycles was smaller, and the charge / discharge cycle characteristics were further improved.

【0033】(実施例14〜26及び比較例4)これら
の実施例14〜26においては、上記の実施例1〜13
の固体電解質二次電池の場合と、高分子固体電解質の作
製において、高分子固体電解質中に含有させるアモルフ
ァス状態になった無機固体電解質の種類だけを変更させ
るようにした。
Examples 14 to 26 and Comparative Example 4 In Examples 14 to 26, the above Examples 1 to 13
In the case of the solid electrolyte secondary battery described above, and in the preparation of the polymer solid electrolyte, only the type of the inorganic solid electrolyte in an amorphous state to be contained in the polymer solid electrolyte was changed.

【0034】そして、これらの実施例14〜26におい
ては、三二酸化バナジウムV23と炭酸リチウムLi2
CO3 と二酸化珪素SiO2 とを混合させたものを8
00℃の温度で2時間焼成した後、これを急冷して得た
アモルファス状態になった無機固体電解質Li22
23 −SiO2 を用い、このアモルファス状態にな
った無機固体電解質Li22 −V23 −SiO2
下記の表2に示すように高分子固体電解質中に0.5〜
40.0重量%の範囲で含有させるようにし、それぞれ
正極上に厚みが50μmになるように塗布して各高分子
固体電解質を作製した。
In Examples 14 to 26, vanadium sesquioxide V 2 O 3 and lithium carbonate Li 2
A mixture of CO 3 and silicon dioxide SiO 2 is 8
After baking at a temperature of 00 ° C. for 2 hours, this was quenched to obtain an inorganic solid electrolyte Li 2 O 2 − in an amorphous state.
Using V 2 O 3 —SiO 2 , the inorganic solid electrolyte Li 2 O 2 —V 2 O 3 —SiO 2 in the amorphous state was added to the polymer solid electrolyte in an amount of 0.5 to 0.5 as shown in Table 2 below.
Each of the solid polymer electrolytes was prepared by adding the coating in the range of 40.0% by weight and applying the coating to a thickness of 50 μm on each positive electrode.

【0035】一方、比較例3においては、上記のアモル
ファス状態になった無機固体電解質Li22 −V2
3 −SiO2 に代えて、結晶性の無機固体電解質Li2
2−V23 −SiO2 を高分子固体電解質中に15
重量%含有させるようにして高分子固体電解質を作製し
た。
On the other hand, in Comparative Example 3, the inorganic solid electrolyte Li 2 O 2 -V 2 O
Instead of 3- SiO 2 , a crystalline inorganic solid electrolyte Li 2
O 2 -V 2 O 3 -SiO 2 is added to the polymer solid
A polymer solid electrolyte was prepared so as to be contained by weight%.

【0036】そして、この実施例14〜26及び比較例
3の各固体電解質電池についても、上記の実施例1〜1
3及び比較例1,2の場合と同様にして、1サイクル時
における放電容量と100サイクル時における放電容量
を測定し、その結果を下記の表2に示した。
The solid electrolyte batteries of Examples 14 to 26 and Comparative Example 3 also correspond to Examples 1 to 1 described above.
3 and Comparative Examples 1 and 2, the discharge capacity at 1 cycle and the discharge capacity at 100 cycles were measured, and the results are shown in Table 2 below.

【0037】[0037]

【表2】 [Table 2]

【0038】この結果、高分子固体電解質中にアモルフ
ァス状態になった無機固体電解質Li22 −V23
−SiO2 を含有させた実施例14〜26の各固体電解
質二次電池は、アモルファス状態になった無機固体電解
質を含有させなかった前記の比較例1の固体電解質二次
電池や、結晶性の無機固体電解質Li22 −V2 3
−SiO2 を含有させた比較例3の固体電解質二次電池
に比べて、100サイクル時における放電容量の低下が
少なく、固体電解質二次電池における充放電サイクル特
性が向上しており、特に、アモルファス状態になった無
機固体電解質Li22 −V23 −SiO2 を高分子
固体電解質中に2.0〜35.0重量%の範囲で添加さ
せた実施例16〜24の固体電解質二次電池において
は、100サイクル時における放電容量の低下がさらに
少なく、充放電サイクル特性がさらに向上していた。
As a result, the amorphous solid electrolyte
Inorganic solid electrolyte LiTwo OTwo -VTwo OThree 
-SiOTwo Of each of the solid electrolytes of Examples 14 to 26 containing
Rechargeable battery is an amorphous solid state electrolyte
Electrolyte secondary of Comparative Example 1 containing no electrolyte
Battery and crystalline inorganic solid electrolyte LiTwo OTwo -VTwo O Three 
-SiOTwo The solid electrolyte secondary battery of Comparative Example 3 containing
The discharge capacity decreases at 100 cycles compared to
Low charge-discharge cycle characteristics of solid electrolyte secondary batteries
Properties, especially
Solid electrolyte LiTwo OTwo -VTwo OThree -SiOTwo The polymer
2.0 to 35.0% by weight is added to the solid electrolyte.
In the solid electrolyte secondary batteries of Examples 16 to 24
Indicates that the discharge capacity decreases at 100 cycles.
And the charge-discharge cycle characteristics were further improved.

【0039】(実施例27〜39及び比較例4)これら
の実施例27〜39においても、上記の実施例1〜13
の固体電解質二次電池の場合と、高分子固体電解質の作
製において、高分子固体電解質中に含有させるアモルフ
ァス状態になった無機固体電解質の種類だけを変更させ
るようにした。
(Examples 27 to 39 and Comparative Example 4) In Examples 27 to 39, Examples 1 to 13
In the case of the solid electrolyte secondary battery described above, and in the preparation of the polymer solid electrolyte, only the type of the inorganic solid electrolyte in an amorphous state to be contained in the polymer solid electrolyte was changed.

【0040】そして、これらの実施例27〜39におい
ては、窒化リチウムLi3 N粉末を850℃の温度で溶
融した後、これを急冷して得たアモルファス状態になっ
た無機固体電解質Li3 Nを用い、このアモルファス状
態になった無機固体電解質Li3 Nを下記の表3に示す
ように高分子固体電解質中に0.5〜40.0重量%の
範囲で含有させるようにし、それぞれ正極上に厚みが5
0μmになるように塗布して各高分子固体電解質を作製
した。
In these Examples 27 to 39, after the lithium nitride Li 3 N powder was melted at a temperature of 850 ° C., it was rapidly cooled to obtain an amorphous inorganic solid electrolyte Li 3 N which was obtained in an amorphous state. As shown in Table 3 below, the amorphous solid electrolyte Li 3 N in the amorphous state was contained in the polymer solid electrolyte in a range of 0.5 to 40.0% by weight. Thickness 5
Each polymer solid electrolyte was prepared by coating so as to have a thickness of 0 μm.

【0041】一方、比較例4においては、上記のアモル
ファス状態になった無機固体電解質Li3 Nに代えて、
結晶性の無機固体電解質Li3 Nを高分子固体電解質中
に15重量%含有させるようにして高分子固体電解質を
作製した。
On the other hand, in Comparative Example 4, instead of the inorganic solid electrolyte Li 3 N in the amorphous state,
A solid polymer electrolyte was prepared by incorporating 15% by weight of a crystalline inorganic solid electrolyte Li 3 N into the solid polymer electrolyte.

【0042】そして、この実施例27〜39及び比較例
4の各固体電解質電池についても、上記の実施例1〜1
3及び比較例1,2の場合と同様にして、1サイクル時
における放電容量と100サイクル時における放電容量
を測定し、その結果を下記の表3に示した。
Each of the solid electrolyte batteries of Examples 27 to 39 and Comparative Example 4 also has the characteristics of Examples 1 to 1 described above.
3 and Comparative Examples 1 and 2, the discharge capacity at one cycle and the discharge capacity at 100 cycles were measured, and the results are shown in Table 3 below.

【0043】[0043]

【表3】 [Table 3]

【0044】この結果、高分子固体電解質中にアモルフ
ァス状態になった無機固体電解質Li3 Nを含有させた
実施例27〜39の各固体電解質二次電池は、アモルフ
ァス状態になった無機固体電解質を含有させなかった前
記の比較例1の固体電解質二次電池や、結晶性の無機固
体電解質Li3 Nを含有させた比較例4の固体電解質二
次電池に比べて、100サイクル時における放電容量の
低下が少なく、固体電解質二次電池における充放電サイ
クル特性が向上しており、特に、アモルファス状態にな
った無機固体電解質Li3 Nを高分子固体電解質中に
2.0〜35.0重量%の範囲で添加させた実施例30
〜37の固体電解質二次電池においては、100サイク
ル時における放電容量の低下がさらに少なくなって、充
放電サイクル特性がさらに向上していた。
As a result, each of the solid electrolyte secondary batteries of Examples 27 to 39 containing the amorphous solid electrolyte Li 3 N in the polymer solid electrolyte contained the inorganic solid electrolyte in the amorphous state. In comparison with the solid electrolyte secondary battery of Comparative Example 1 not containing the solid electrolyte secondary battery and the solid electrolyte secondary battery of Comparative Example 4 containing the crystalline inorganic solid electrolyte Li 3 N, the discharge capacity at 100 cycles was smaller. The decrease is small and the charge / discharge cycle characteristics of the solid electrolyte secondary battery are improved. In particular, the inorganic solid electrolyte Li 3 N in the amorphous state is 2.0 to 35.0% by weight in the polymer solid electrolyte. Example 30 added in the range
In the solid electrolyte secondary batteries of Nos. To 37, the decrease in discharge capacity at 100 cycles was further reduced, and the charge / discharge cycle characteristics were further improved.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上詳述したように、この発明における
固体電解質電池においては、リチウムイオン導電性の高
分子固体電解質中にアモルファス状態になったリチウム
イオン導電性の無機固体電解質を含有させるようにした
ため、この高分子固体電解質におけるリチウムイオンの
導電性が低下するということが少なく、この高分子固体
電解質における機械的強度が向上され、高分子固体電解
質の厚みを薄くした場合であっても、電池作製時にこの
高分子固体電解質が破壊されて正極と負極とが短絡する
ということが少なくなった。
As described above in detail, in the solid electrolyte battery according to the present invention, an amorphous lithium ion conductive inorganic solid electrolyte is contained in a lithium ion conductive polymer solid electrolyte. Therefore, the conductivity of lithium ions in the polymer solid electrolyte is rarely reduced, the mechanical strength of the polymer solid electrolyte is improved, and even when the thickness of the polymer solid electrolyte is reduced, The occurrence of the short circuit between the positive electrode and the negative electrode due to the destruction of the polymer solid electrolyte during the production was reduced.

【0046】また、上記のアモルファス状態になった無
機固体電解質は充放電時に高分子固体電解質と反応する
ということが少ないため、固体電解質電池における放電
容量が次第に低下するということも抑制され、充放電サ
イクル特性に優れた固体電解質電池が得られるようにな
った。
Further, since the amorphous solid electrolyte in the amorphous state rarely reacts with the polymer solid electrolyte during charge and discharge, the discharge capacity of the solid electrolyte battery is also prevented from gradually decreasing, and the charge and discharge are prevented. A solid electrolyte battery having excellent cycle characteristics has been obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施例及び比較例における固体電解
質二次電池の内部構造を示した断面説明図である。
FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an internal structure of a solid electrolyte secondary battery according to an example of the present invention and a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正極 2 負極 3 高分子固体電解質 1 Positive electrode 2 Negative electrode 3 Polymer solid electrolyte

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Koji Nishio 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極と負極とリチウムイオン導電性の高
分子固体電解質とを備えた固体電解質電池において、上
記の高分子固体電解質中にアモルファス状態になったリ
チウムイオン導電性の無機固体電解質が含有されてなる
ことを特徴とする固体電解質電池。
1. A solid electrolyte battery comprising a positive electrode, a negative electrode and a lithium ion conductive polymer solid electrolyte, wherein the polymer solid electrolyte contains an amorphous lithium ion conductive inorganic solid electrolyte in the polymer solid electrolyte. A solid electrolyte battery characterized by being made.
【請求項2】 請求項1に記載した固体電解質電池にお
いて、上記の高分子固体電解質中における上記の無機固
体電解質の含有量が2〜35重量%であることを特徴と
する固体電解質電池。
2. The solid electrolyte battery according to claim 1, wherein the content of the inorganic solid electrolyte in the polymer solid electrolyte is 2 to 35% by weight.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6720110B2 (en) 1996-09-23 2004-04-13 Valence Technology, Inc. Lithium-containing phosphates, method of preparation, and uses thereof
US7318979B2 (en) 2002-10-30 2008-01-15 Nissan Motor Co., Ltd. Polymer battery and related method
WO2009001526A1 (en) * 2007-06-22 2008-12-31 Panasonic Corporation All solid polymer battery
JP2009123610A (en) * 2007-11-16 2009-06-04 Panasonic Corp All-solid polymer battery and its manufacturing method
JP2019029330A (en) * 2017-07-25 2019-02-21 行政院原子能委員會核能研究所 All-solid battery, hybrid structure solid electrolyte film and manufacturing methods thereof

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6720110B2 (en) 1996-09-23 2004-04-13 Valence Technology, Inc. Lithium-containing phosphates, method of preparation, and uses thereof
US7318979B2 (en) 2002-10-30 2008-01-15 Nissan Motor Co., Ltd. Polymer battery and related method
US8357463B2 (en) 2002-10-30 2013-01-22 Nissan Motor Co., Ltd. Polymer battery and related method
US9203110B2 (en) 2002-10-30 2015-12-01 Nissan Motor Co., Ltd. Polymer battery and related method
WO2009001526A1 (en) * 2007-06-22 2008-12-31 Panasonic Corporation All solid polymer battery
US8318342B2 (en) 2007-06-22 2012-11-27 Panasonic Corporation All solid-state polymer battery
JP2009123610A (en) * 2007-11-16 2009-06-04 Panasonic Corp All-solid polymer battery and its manufacturing method
JP2019029330A (en) * 2017-07-25 2019-02-21 行政院原子能委員會核能研究所 All-solid battery, hybrid structure solid electrolyte film and manufacturing methods thereof

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